Pengaruh Komposisi Resin Poliester Berpengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Sifat Fisik Dan Mekanik Papan Partikel

PENGARUH KOMPOSISI RESIN POLIESTER
BERPENGISI SERBUK KULIT KERANG
TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK
PAPAN PARTIKEL

SKRIPSI

Oleh

FENDI SUWITO
120405123

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JUNI 2016

Universitas Sumatera Utara

PENGARUH KOMPOSISI RESIN POLIESTER
BERPENGISI SERBUK KULIT KERANG

TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK
PAPAN PARTIKEL

SKRIPSI

Oleh

FENDI SUWITO
120405123

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JUNI 2016

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :

PENGARUH KOMPOSISI RESIN POLIESTER BERPENGISI SERBUK
KULIT KERANG TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK
PAPAN PARTIKEL

yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi
ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan
sebelumnya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya
ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan,

Juni 2016

Fendi Suwito

NIM. 120405123

i
Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan Skripsi dengan judul “Pengaruh Komposisi Resin Poliester Berpengisi
Serbuk Kulit Kerang Terhadap Sifat Fisik Dan Mekanik Papan Partikel”,
berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu
syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia industri
tentang pemanfaatan limbah kulit kerang yang dapat diolah lebih lanjut sehingga
didapat serbuk kulit kerang yang memiliki potensi untuk dijadikan bahan pengisi
dalam pembuatan produk papan partikel

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima
kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1.

M. Hendra S. Ginting, ST, MT selaku Dosen Pembimbing atas
kesabarannya dalam membimbing penulis pada penyusunan & penulisan
skripsi ini dan selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah membimbing
penulis dalam hal akademik selama kuliah di Teknik Kimia USU.

2.

Ir. Renita Manurung, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3.

Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4.

Dr. Ir. Iriany, M.Si selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan saran
dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.

5.

Dr. Maulida, S.T., M.Sc. selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan
kritik dan saran yang membangun dalam penulisan skripsi ini.

6.

Seluruh staf Dosen Teknik Kimia USU, yang telah mendidik dan
membagikan ilmu kepada penulis selama perkuliahan.

iii
Universitas Sumatera Utara

7.

Pegawai Departemen Teknik Kimia USU, yang telah membantu penulis
dalam hal administrasi selama perkuliahan.

8.

Billy Tanujaya, selaku partner penelitian penulis.

9.

Sahabat - sahabat tercinta, Elmer Surya ST, Tommy Arysaputra ST,
Addryanus Tantra ST, Adrian Hartanto ST, Kelvin Hadinatan ST, Andri Rusli
ST, Sukardi ST, Ricky Chuandri, Wahyu Tanady, Prayogo Liu Putra, Kelvin
Kosasih, Meilia, Kenrick, Alvian, dan Nike Taruna yang telah memberikan
semangat dan dorongan kepada penulis untuk melakukan penelitian.

10. Rekan-rekan asisten Laboratorium Proses Industri Kimia, Oby Vijay
Sitorus, Agus Winarta, Leonardo Indra, Saprin Lubis, Samsul Bahari
Damanik, Nisaul Fadillah Dalimunthe, Rory Farham Partogi, Feni Rietry, dan
M. Arief Alhamdy.
11. Abang dan kakak senior, teman-teman stambuk 2012, dan adik-adik

stambuk 2013 hingga 2015 yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan,

Juni 2016

Penulis

Fendi Suwito

iv
Universitas Sumatera Utara

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini

kepada keluarga besar penulis atas
dukungan dan kasih sayang mereka,
terutama kepada orang tua,
Selie Suwito dan Jong Tjin Elini
serta kakak-adikku
Vera Yanti, Fenny,
dan Fitel Suwito.

v
Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama

: Fendi Suwito

NIM

: 120405123

Tempat/Tgl. Lahir : Desa Pon, 23 Januari 1995
Nama orang tua

: Selie Suwito
Jong Tjin Elini

Alamat orang tua :
Jalan Gempolan No. 28, Sei Bamban, Kabupaten
Serdang Bedagai, Medan-Indonesia
Asal Sekolah




SD Swasta R. A. Kartini-Sei Rampah, tahun 2000-2006
SMP Swasta R. A. Kartini-Sei Rampah, tahun 2006-2009
SMA Swasta F. Tandean-T.Tinggi, tahun 2009-2012

Pengalaman Organisasi/Kerja :

1. Asisten Laboratorium Proses Industri Kimia tahun 2015-2016 modul :
Esterifikasi, Pembuatan Biodiesel dengan Metode Transesterifikasi, Resin
Urea Formaldehid, Pembuatan Komposit dengan Metode Hand Lay-up,
dan Reaktor Fasa Cair.
2. Kerja Praktek di PTPN II Pabrik Gula Sei Semayang tahun 2015.
3. Anggota Keluarga Mahasiswa Budhis (KMB) Universitas Sumatera Utara
tahun 2012-2016.
4. Anggota

Himpunan

Mahasiswa

Teknik

(HIMATEK)

Universitas

Sumatera Utara tahun 2012-2016.

Artikel telah disubmit dalam jurnal:
Asian Journal of Chemistry dengan judul
(Anadora Granosa) Compostion on Physical

“ Effect of Clam Shell Powder
and Mechanical Properties of

Polyester Resin Particle Board Products”
Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai:
1. Juara III Tunggal Putra Kejuaraan Bulu Tangkis Rimbun Jaya Cup
Serdang Bedagai Tahun 2007

vi
Universitas Sumatera Utara

2. Juara I Ganda Putra Kejuaraan Bulu Tangkis Piala David Serdang Bedagai
Tahun 2008
3. Juara III Ganda Putra Kejuaraan Bulu Tangkis Piala Walikota Tebing
Tinggi Tahun 2011
4. Menjadi peserta Olimpiade Fisika Sekota Tebing Tinggi Tahun 2011.
5. Juara I Ganda Campuran Pekan Olahraga Seni dan Teknik Universitas
Sumatera Utara Tahun 2015

vii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Papan partikel berpengisi serbuk kulit kerang merupakan salah satu produk panil
yang menggunakan serbuk kulit kerang dan diikat dengan perekat resin poliester
tak jenuh. Penggunaan serbuk kulit kerang sebagai pengisi selain untuk
memanfaatkan limbah yang ada, juga karena sifatnya yang sangat keras dan kuat
karena mengandung kalsium oksida (CaO) dan magnesium oksida (MgO) yang
sangat tinggi, yang cocok untuk meningkatkan sifat mekanik dari papan
partikel. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui komposisi yang terbaik
dari perbandingan komposisi poliester-serbuk kulit kerang dalam pembuatan
papan partikel. Papan partikel dibuat dengan resin poliester tak jenuh sebagai
matriks dan dicampur dengan serbuk kulit kerang sebagai pengisi dengan katalis
metil etil keton peroksida yang akan dicetak dengan alat Compression Molding.
Papan partikel yang telah dicetak kemudian diuji sifat fisik dan sifat mekaniknya.
Hasil pengujian sifat fisik didapat nilai yang cenderung meningkat seiring
bertambahnya komposisi pengisi. Hasil pengujian sifat mekanik terbaik terdapat
pada penambahan komposisi pengisi 30% dengan nilai tertinggi dari
karakterisasi papan partikel yang meliputi keteguhan patah (MOR) 40,911 MPa,
keteguhan lentur (MOE) 180,547 MPa, dan keteguhan rekat internal (IB) 13,605
MPa. Sifat fisik dan mekanik telah memenuhi persyaratan Japanese Industrial
Standar (JIS) A 5908-2003 kecuali untuk uji keteguhan lentur (MOE).
Kata kunci: katalis, komposisi, kulit kerang, papan partikel, poliester.

viii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
Particle board using clamshell powder were one of the panel’s product using powder
shells and attached it with adhesive unsaturated polyester resin. The usage of powder
shells as filler were not only the addition to utilizing the waste but also to increase
the hardest and strongest characterization for particle board. The powder shells
contained calcium oxide (CaO) and magnesium oxide (MgO) component, which
were suitable to improve the mechanical properties of the particle board. The purpose
of this research was to determine the best composition of polyester and shells
powder in the manufactured of particle board. Particle board was made using
unsaturated polyester resins as a matrix and mixed it with shells powder as filler in
addition of methyl ethyl ketone peroxide as catalyst to be attached by using
compression molding method. Then the particle board product were tested for the
physical and mechanical properties. Results of testing physical properties increased
exponentially with the filler composition. The mechanical properties test results
showed that the best results was the composition of shells 30% with the highest value
of modulus of rupture (MOR) 40,911 MPa, modulus of elasticity (MOE) 180,547
MPa and internal bonding (IB) 13,605 MPa. Physical and mechanical properties of
particle board generally meets the requirements of the Japanese Industrial Standard
(JIS) A 5908-2003 except for modulus of elasticity (MOE).
Keyword: catalyst, composition, clam shell, particle board, polyester.

ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

i

PENGESAHAN

ii

PRAKATA

iii

DEDIKASI

v

RIWAYAT HIDUP PENULIS

vi

ABSTRAK

viii

ABSTRACT

ix

DAFTAR ISI

x

DAFTAR GAMBAR

xiv

DAFTAR TABEL

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

xviii

DAFTAR SINGKATAN

xx

DAFTAR SIMBOL

xxi

BAB I PENDAHULUAN

1

1.1 LATAR BELAKANG

1

1.2 PERUMUSAN MASALAH

4

1.3 TUJUAN PENELITIAN

4

1.4 MANFAAT PENELITIAN

5

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

7

2.1 KOMPOSIT

7

2.2 KONSTITUEN KOMPOSIT

7

2.2.1 Matriks

8

2.2.1.1 Resin Polyester Tak Jenuh

10

2.2.1.2 Katalis Metil Etil Keton Peroksida

11

2.2.2 Pengisi

13

2.2.2.1 Kulit Kerang

16

2.3 PAPAN PARTIKEL KOMPOSIT

18

2.4 METODE PENYEDIAAN KOMPOSIT

19

x
Universitas Sumatera Utara

2.5 PENGUJIAN/KARATERISASI PAPAN PARTIKEL

19

2.5.1 Uji Kerapatan

19

2.5.2 Uji Kadar Air

20

2.5.3 Uji MOR dan MOE

20

2.5.4 Uji Pengembangan Tebal

21

2.5.5 Uji Keteguhan Rekat Internal

22

2.5.6 Uji Kekuatan Bentur

22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

25

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

25

3.2 BAHAN DAN PERALATAN

25

3.2.1 Bahan

25

3.2.2 Peralatan

26

3.3 PROSEDUR PENELITIAN

26

3.4.1 Penyediaan Matriks Papan Partikel

26

3.4.2 Penyediaan Pengisi Papan Partikel

27

3.4.3 Proses Pembuatan Papan Partikel

28

3.4 PENGUJIAN PAPAN PARTIKEL

32

3.4.1 Uji Kerapatan dengan JIS A 5908-2003

32

3.4.2 Uji Kadar Air dengan JIS A 5908-2003

32

3.4.3 Uji MOR dan MOE dengan JIS A 5908-2003

33

3.4.4 Uji Pengembangan Tebal dan Kekuatan Rekat dengan JIS A

33

5908-2003
3.4.5 Uji Kekuatan Bentur (Impact Strength) dengan JIS A 5908-

34

2003
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

35

4.1 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT

35

KERANG TERHADAP KERAPATAN PAPAN PARTIKEL
4.2 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT

37

KERANG TERHADAP KADAR AIR PAPAN PARTIKEL
4.3 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT

39

KERANG TERHADAP PENGEMBANGAN TEBAL PAPAN
PARTIKEL

xi
Universitas Sumatera Utara

4.4 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT

41

KERANG TERHADAP KETEGUHAN PATAH (MODULUS OF
RUPTURE) PAPAN PARTIKEL

4.5 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT

43

KERANG TERHADAP KETEGUHAN LENTUR (MODULUS OF
ELASTICITY) PAPAN PARTIKEL

4.6 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT

45

KERANG TERHADAP KETEGUHAN REKAT INTERNAL
(INTERNAL BOND) PAPAN PARTIKEL
4.7 PENGARUH VARIASI KOMPOSISI PENGISI SERBUK KULIT
KERANG

TERHADAP

KEKUATAN

BENTUR

47

(IMPACT

STRENGTH) PAPAN PARTIKEL

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

49

5.1 KESIMPULAN

49

5.2 SARAN

50

DAFTAR PUSTAKA

51

xii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1

Struktur Kimia Poliester Tak Jenuh

11

Gambar 2.2

Gambar Komposit Arah Penguatan Isotropik

13

Gambar 2.3

Gambar Komposit Arah Penguatan Anisotropik

14

Gambar 2.4

Kelas Komposit

15

Gambar 2.5

Gambar Kerang Darah dan Serbuk Kulit Kerang Darah

16

Gambar 2.6

Gambaran Umum Uji MOE dan MOR

20

Gambar 2.7

Pengujian Internal Bond

22

Gambar 2.8

Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod

23

Gambar 2.9

Skema Pengujian Impak

23

Gambar 3.1

Gambar Flowchart Prosedur Penyediaan Matriks Papan

27

Partikel
28

Gambar 3.3

Gambar Flowchart Prosedur Penyediaan Pengisi Papan
Partikel
Gambar Flowchart Prosedur Pembuatan Papan Partikel

Gambar 3.4

Gambar Sketch Cetakan Pengujian Papan Partikel

30

Gambar 3.5

Gambar Compression Molding

31

Gambar 3.6

Gambar Alat Uji MOR dan MOE

31

Gambar 3.7

Gambar Alat Uji Kuat Impak

31

Gambar 3.8

Ukuran Dimensi Spesimen Uji Kerapatan JIS A 5908-

32

Gambar 3.2

29

2003
Gambar 3.9

Ukuran Dimensi Spesimen Uji Kadar Air JIS A 5908-

32

2003
Gambar 3.10

Ukuran Dimensi Spesimen Uji MOE dan MOR JIS A

33

5908-2003
Gambar 3.11

Ukuran Dimensi Spesimen Uji Pengembangan Tebal dan

34

Kekuatan Rekat JIS A 5908-2003
Gambar 3.12

Ukuran Dimensi Spesimen Uji Kekuatan Bentur JIS A

34

5908-2003
Gambar 4.1

Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit

35

xiii
Universitas Sumatera Utara

Kerang Terhadap Kerapatan Papan Partikel
Gambar 4.2

Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit

37

Kerang Terhadap Kadar Air Papan Partikel
Gambar 4.3

Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit

41

Kerang Terhadap Keteguhan Patah (Modulus of Rupture)
Papan Partikel
Gambar 4.4

Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit

41

Kerang Terhadap Keteguhan Lentur (Modulus of
Elasticity) Papan Partikel

Gambar 4.5

Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit

43

Kerang Terhadap Keteguhan Rekat Internal (Internal
Bond) Papan Partikel

Gambar 4.6

Pengaruh Variasi Komposisi Pengisi Serbuk Kulit

45

Kerang Terhadap Kekuatan Bentur (Impact Strength)
Papan Partikel
Gambar C.1

Matriks Poliester Tak Jenuh

62

Gambar C.2

Pengisi Serbuk Kulit Kerang Darah

62

Gambar C.3

Bahan Pengeras Gypsum

63

Gambar C.4

Proses Pembuatan Papan Partikel

63

Gambar C.5

Proses Pencetakan Papan Partikel

64

Gambar C.6

Produk Papan Partikel

65

Gambar C.7

Alat Uji Kuat Rekat Internal (Internal Bond)

65

Gambar C.8

Alat Uji MOR dan MOE (Modulus of Rapture dan

66

Modulus of Elasticity)

Gambar C.9

Alat Uji Bentur

66

xiv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1

Penelitian Terdahulu yang Menggunakan Bahan Kulit

3

Kerang Darah
Tabel 2.1

Spesifikasi Resin Poliester Tak Jenuh Yukalac BQTN

11

157
Tabel 2.2

Komposisi Kimia Serbuk Kulit Kerang

17

Tabel 3.1

Sifat Fisika dan Kimia Poliester

25

Tabel 3.2

Sifat Fisika dan Kimia MEKPO

25

Tabel 4.1

Hasil Analisa Pengembangan Tebal Selama 24 Jam

39

Tabel A.1

Data Hasil Densitas (Density)

57

Tabel A.2

Data Hasil Kadar Air (Moisture Content)

57

Tabel A.3

Data Hasil Pengembangan Tebal

57

Tabel A.4

Data Hasil Modulus of Rapture (MOR) & Modulus of

58

Elasticity (MOE)

Tabel A.5

Data Hasil Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond/IB)

58

Tabel A.6

Data Hasil Analisis Kekuatan Bentur (Impact Strength)

59

xv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A

Data Penelitian

57

A.1. Data Hasil Densitas (Density)

57

A.2. Data Hasil Kadar Air (Moisture Content)

57

A.3. Data Hasil Pengembangan Tebal

57

A.4. Data Hasil Modulus of Rapture (MOR) & Modulus of

58

Elasticity (MOE)

A.5. Data Hasil Keteguhan Rekat Internal (Internal

58

Bond/IB)

A.6. Data

Hasil

Analisis

Kekuatan

Bentur

(Impact

59

Strength)

Lampiran B

Lampiran C

Contoh Perhitungan

60

B.1 Contoh Perhitungan Fraksi Massa Bahan Baku

60

B.2 Perhitungan Kadar Air Papan Partikel

60

B.3 Perhitungan Pengembangan Tebal Papan Partikel

61

B.4 Perhitungan Densitas

61

Dokumentasi Penelitian

62

C.1. Matriks Poliester Tak Jenuh

62

C.2. Pengisi Serbuk Kulit Kerang Darah

62

C.3. Proses Pembuatan Papan Partikel

63

C.4. Proses Pencetakan Papan Partikel

63

C.5. Produk Papan Partikel

64

C.6. Alat Uji Kuat Rekat Internal (Internal Bond)

65

C.7. Alat Uji MOR dan MOE (Modulus of Rapture dan

65

Modulus of Elasticity)

C.8. Alat Uji Bentur

66

xvi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SINGKATAN
MEKPO

Methyl Etil Keton Peroksida

MOR

Modulus of Rupture

MOE

Modulus of Elasticity

FTIR

Fourier Transform Infra-Red

JIS

Japanese Industrial Standard

IB

Internal Bond

MEKPO

Methyl Etil Keton Peroksida

xvii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SIMBOL

Simbol

Keterangan

Dimensi

BA

Berat awal (udara kering)

gr

BKO

Beerat kering oven

gr

∆P

Beban

kgf

L

Jarak sangga

cm

∆y

Perubahan defleksi

cm

b

Lebar

cm

h

Tebal

cm

t1

Tebal bahan sebelum perendaman

cm

t2

Tebal bahan setelah perendaman

cm

A

Luas permukaan benda

cm2

E

Modulus young

MPa

ρ

Densitas

gr/cm2

σ

Tegangan

N/mm2

xviii
Universitas Sumatera Utara