Sifat Fisis dan Mekanik Komposit Polimer dari Limbah Styrofoam, Aspal, Serat Pinang dan Pasir Hitam
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Sifat Fisis dan Mekanik Komposit Polimer dari
Limbah Styrofoam, Aspal, Serat Pinang dan Pasir
Hitam
: Skripsi
: Ade Irma Yuliana
: 090801011
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, April 2014
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Tua Raja Simbolon, S.Si,M.Si
NIP. 197211152000121001
Drs. Aditia Warman, M.Si
NIP. 195705031983031003
Disetujui Oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 19551030198003100
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
SIFAT FISIS DAN MEKANIK KOMPOSIT POLIMER
DARI LIMBAH STYROFOAM, ASPAL,
SERAT PINANG DAN PASIR HITAM
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, April 2014
Ade Irma Yuliana
090801011
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirabbil’alamin, segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada
Allah SWT karena atas limpahan rahmat dan karuniaNya penulis dapat
menyelesaikan studi selama perkuliahan dan dapat menyelesaikan penyusunan
skripsi ini dengan judul Pembuatan dan Karakterisasi Limbah Styrofoam, Aspal,
Serat Pinang dan Pasir Hitam Untuk Bahan Genteng Komposit Polimer.
Terima kasih penulis sampaikan kepada kedua orang tua saya Ali Nasution
dan Nur Aini Harahap yang selalu memberikan motivasi, nasihat, kasih sayang
dan do’a selama penulis kuliah sampai penyelesaian skripsi ini.
Terima kasih penulis ucapkan kepada bapak Drs. Aditia Warman, M.Si
selaku pembimbing 1 dan bapak Tua Raja Simbolon, S.Si,M.Si selaku
pembimbing 2 yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing penulis
menyelesaikan skripsi ini.
Terima kasih juga penulis sampaikan kepada teman – teman seperjuangan:
Fitri Yuniati Hrp, Arvilla Mikartini, Herdiana Purba, Suhartina Malau, Agus
Ningsih, Sukria Novianti, Monora, Silviana, Agus Siahaan, Nur Jannah,
Zainalludin, Resdina, Andrian, Esra, Ferdy, Istas, Timbul, Poltak dan seluruh
teman-teman stambuk “breaving” 2009 yang tak bisa tersebukan satu per satu
namanya yang telah banyak membantu dan memberikan dukungan kepada penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini. Kepada Abang/Kakak Senior dan adik Junior
Fisika USU stambuk 2010, khususnya Elsa Eka Putri Hrp, 2011, dan 2012
khususnya Muhammad iqbal, Ivan, Dewi, Hanifah. Kepada teman – teman
Asrama Putri USU: Reni Yusmanita, Nur Asmi Lbs, Nirma Hairani Sitompul,
Fitriani Pohan, Erni Fauziah Nst, dan adik-adik di asrama putri serta teman –
teman dari kimia: Bang Edi, Bang Mail, Kak Ai, Diana, Mirah, Marda, Xera yang
telah membantu penulis. Semoga Allah SWT akan membalasnya.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih belum sempurna karena
keterbatasan pengetahuan dan ilmu yang dimiliki penulis. Oleh karena itu, penulis
mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca untuk
menyempurnakan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Medan, April 2014
Ade Irma Yuliana Nst
090801011
iii
Universitas Sumatera Utara
SIFAT FISIS DAN MEKANIK KOMPOSIT POLIMER
DARI LIMBAH STYROFOAM, ASPAL,
SERAT PINANG DAN PASIR HITAM
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi genteng komposit
polimer menggunakan campuran pasir hitam, aspal, serat pinang, styrofoam dan
poliester. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi
terhadap karakteristik genteng. Komposisi poliester, aspal, styrofoam yang
digunakan tetap, yaitu 29%, 5% dan 1% dari berat total sampel 100%, sedangkan
komposisi pasir hitam dan serat pinang divariasikan dengan perbandingan; (65% :
0%), (64% : 1%), (63% : 2%) dan (62% : 3%). Karakterisasi yang dilakukan
meliputi pengujian densitas, porositas, daya serap air, uji kekuatan lentur dan uji
impak. Hasil penelitian menunjukkan karakteristik genteng sangat dipengaruhi
oleh fraksi berat serat. Karakteristik optimum dicapai pada komposisi
3
(29:5:1:64:1)%, dan diperoleh kerapatan 2,54 gr/cm , porositas 12,36%, daya
2
serap air 5,24%, kekuatan lentur 11,594 MPa, kekuatan impak 4985,9 J/m .
Kata kunci; genteng polimer, komposit, pasir hitam, serat pinang
iv
Universitas Sumatera Utara
CHARACTERISTIC PHYSIC AND MECANIC POLYMER COMPOSITES
OF STYROFOAM WASTE, ASPHALT, NUT FIBER AND BLACK SAND
ABSTRACT
The research on the manufacture and characterization of polymer composite tile
using a mixture of black sand, asphalt, nut fiber, styrofoam waste and polyester
has been done. This reset aims to determine the effect of variations in composition
the characteristics of the tile roofed. The composition of polyester, asphalt,
styrofoam is made constant, of 29%, 5% and 1% of the total weight of the sample
100%, while the composition of black sand and nut fiber varied by comparison;
(65% : 0%), (64% : 1%), (63% : 2%) and (62% : 3%). Characterization testing
performed included density, porosity, water absorption, flexural test and impact
test. The results show that the characteristics of the tile is strongly influenced by
the weight fraction of fiber. The optimum characteristics are achieved in the
3
composition (29:5:1:64:1)%, and obtained 2,54 gr/cm density, porisity 12,36%,
water absorption 5,24%, flexural strength of 11,594 MPa, impact strength of
2
4985,9 J/m .
Keywords: polymers tile, composites, black sand, nut fibers
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
i
Pernyataan
ii
Penghargaan
iii
Abstrak
iv
Abstract
v
Daftar Isi
vi
Daftar Tabel
viii
Daftar Gambar
ix
Daftar Lampiran
x
Bab 1.
Pendahuluan
1.1
Latar Belakang
1
1.2
Rumusan Masalah
2
1.3
Batasan Masalah
3
1.4
Tujuan Penelitian
3
1.5
Manfaat Penelitian
3
1.6
Sistematika Penulisan
4
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1
Komposit
5
2.2
Polimer
6
2.3
Matriks
6
2.4
Unsaturated Polyester Resin (UPR) BQTN 157-EX
7
2.5
Katalis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO)
7
2.6
Genteng
7
2.6.1 Atap Sirap
8
2.6.2 Genteng Tanah Liat Tradisional
8
2.6.3
8
Genteng Keramik
2.6.4 Genteng Beton
9
vi
Universitas Sumatera Utara
2.7
2.8
2.9
2.6.5
Atap Seng
9
2.6.6
Atap Dak Beton
9
2.6.7
Genteng Metal
9
Genteng Polimer
10
2.7.1 Genteng Aspal
11
Styrofoam
11
2.8.1 Sifat-sifat Styrofoam
12
Aspal
13
2.9.1 Jenis Aspal
14
2.9.2 Kandungan Dalam Aspal
15
2.10 Serat Pinang
16
2.10.1 Kandung Kimia Pinang
16
2.10.2 Morfologi Tanaman Pinang
17
2.10.3 Penggolongan Serat
17
2.10.4
18
Serat Sebagai Penguat
2.11 Pasir Hitam
18
2.11.1 Kandungan Pasir
2.12 Pengujian Sampel
19
19
2.12.1 Pengujian Densitas
19
2.12.2 Pengujian Porositas
20
2.12.3 Pengujian Daya Serap Air
20
2.12.4 Pengujian Impak
21
2.12.5 Pengujian Kekuatan Lentur
22
2.13 Syarat Mutu Genteng Menurut SNI
23
Bab 3. Metodologi Penelitian
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian
24
3.2
Peralatan dan Bahan
24
3.2.1 Peralatan
24
3.2.2 Bahan
25
3.3 Prosedur Penelitian
25
3.3.1 Perlakuan pada Serat Pinang
25
vii
Universitas Sumatera Utara
3.3.2 Perlakuan pada Styrofoam dan Poliester
26
3.3.3 Pembuatan Genteng Polimer
26
3.4 Diagram Alir Penelitian
28
Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Sifat Fisis Genteng Komposit Polimer
4.2
29
4.1.1 Pengujian Densitas
29
4.1.2 Pengujian Porositas
31
4.1.3
Pengujian Daya Serap Air
32
Sifat Mekanik Genteng Komposit Polimer
34
4.2.1 Pengujian Kuat Impak
34
4.2.2 Pengujian Kuat Lentur
35
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1
Kesimpulan
38
5.2
Saran
38
39
Daftar Pustaka
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel
2.1
Karakteristik Genteng Komposit Polimer Komersil
10
2.2
Karakteristik Styrofoam
12
2.3
Data Jenis Pengujian dan Persyaratan Aspal Tipe Grade 60/70 15
3.1
Komposisi Bahan
27
4.1
Nilai Densitas Genteng Komposit Polimer Serat Pinang
29
4.2
Nilai Porositas Genteng Komposit Polimer Serat Pinang
31
4.3
Nilai Daya Serap Air Genteng Komposit Polimer Serat Pinang 32
4.4
Nilai Kuat Impak Genteng Komposit Polimer Serat Pinang
34
4.5
Nilai Kuat Lentur Genteng Komposit Polimer Serat Pinang
35
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
Judul
Halaman
2.1
Pinang dan bagian-bagiannya
17
2.2
Pengujian Kuat Lentur
22
4.1
Grafik Hubungan Densitas Dengan dan Tanpa Serat
29
Pinang
4.2
Grafik Hubungan Porositas Dengan dan Tanpa Serat
Pinang
31
4.3
Grafik Hubungan Daya Serap Air Dengan dan Tanpa
Serat Pinang
33
4.4
Grafik Hubungan Kuat Impak Dengan dan Tanpa
Serat Pinang
34
4.5
Grafik Hubungan Kuat Lentur Dengan dan Tanpa
36
Serat Pinang
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Halaman
Lamp
1.
Lampiran A
41
2.
Lampiran B
44
3.
Lampiran C
46
xi
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Sifat Fisis dan Mekanik Komposit Polimer dari
Limbah Styrofoam, Aspal, Serat Pinang dan Pasir
Hitam
: Skripsi
: Ade Irma Yuliana
: 090801011
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, April 2014
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Tua Raja Simbolon, S.Si,M.Si
NIP. 197211152000121001
Drs. Aditia Warman, M.Si
NIP. 195705031983031003
Disetujui Oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 19551030198003100
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
SIFAT FISIS DAN MEKANIK KOMPOSIT POLIMER
DARI LIMBAH STYROFOAM, ASPAL,
SERAT PINANG DAN PASIR HITAM
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, April 2014
Ade Irma Yuliana
090801011
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirabbil’alamin, segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada
Allah SWT karena atas limpahan rahmat dan karuniaNya penulis dapat
menyelesaikan studi selama perkuliahan dan dapat menyelesaikan penyusunan
skripsi ini dengan judul Pembuatan dan Karakterisasi Limbah Styrofoam, Aspal,
Serat Pinang dan Pasir Hitam Untuk Bahan Genteng Komposit Polimer.
Terima kasih penulis sampaikan kepada kedua orang tua saya Ali Nasution
dan Nur Aini Harahap yang selalu memberikan motivasi, nasihat, kasih sayang
dan do’a selama penulis kuliah sampai penyelesaian skripsi ini.
Terima kasih penulis ucapkan kepada bapak Drs. Aditia Warman, M.Si
selaku pembimbing 1 dan bapak Tua Raja Simbolon, S.Si,M.Si selaku
pembimbing 2 yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing penulis
menyelesaikan skripsi ini.
Terima kasih juga penulis sampaikan kepada teman – teman seperjuangan:
Fitri Yuniati Hrp, Arvilla Mikartini, Herdiana Purba, Suhartina Malau, Agus
Ningsih, Sukria Novianti, Monora, Silviana, Agus Siahaan, Nur Jannah,
Zainalludin, Resdina, Andrian, Esra, Ferdy, Istas, Timbul, Poltak dan seluruh
teman-teman stambuk “breaving” 2009 yang tak bisa tersebukan satu per satu
namanya yang telah banyak membantu dan memberikan dukungan kepada penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini. Kepada Abang/Kakak Senior dan adik Junior
Fisika USU stambuk 2010, khususnya Elsa Eka Putri Hrp, 2011, dan 2012
khususnya Muhammad iqbal, Ivan, Dewi, Hanifah. Kepada teman – teman
Asrama Putri USU: Reni Yusmanita, Nur Asmi Lbs, Nirma Hairani Sitompul,
Fitriani Pohan, Erni Fauziah Nst, dan adik-adik di asrama putri serta teman –
teman dari kimia: Bang Edi, Bang Mail, Kak Ai, Diana, Mirah, Marda, Xera yang
telah membantu penulis. Semoga Allah SWT akan membalasnya.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih belum sempurna karena
keterbatasan pengetahuan dan ilmu yang dimiliki penulis. Oleh karena itu, penulis
mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca untuk
menyempurnakan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Medan, April 2014
Ade Irma Yuliana Nst
090801011
iii
Universitas Sumatera Utara
SIFAT FISIS DAN MEKANIK KOMPOSIT POLIMER
DARI LIMBAH STYROFOAM, ASPAL,
SERAT PINANG DAN PASIR HITAM
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi genteng komposit
polimer menggunakan campuran pasir hitam, aspal, serat pinang, styrofoam dan
poliester. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi
terhadap karakteristik genteng. Komposisi poliester, aspal, styrofoam yang
digunakan tetap, yaitu 29%, 5% dan 1% dari berat total sampel 100%, sedangkan
komposisi pasir hitam dan serat pinang divariasikan dengan perbandingan; (65% :
0%), (64% : 1%), (63% : 2%) dan (62% : 3%). Karakterisasi yang dilakukan
meliputi pengujian densitas, porositas, daya serap air, uji kekuatan lentur dan uji
impak. Hasil penelitian menunjukkan karakteristik genteng sangat dipengaruhi
oleh fraksi berat serat. Karakteristik optimum dicapai pada komposisi
3
(29:5:1:64:1)%, dan diperoleh kerapatan 2,54 gr/cm , porositas 12,36%, daya
2
serap air 5,24%, kekuatan lentur 11,594 MPa, kekuatan impak 4985,9 J/m .
Kata kunci; genteng polimer, komposit, pasir hitam, serat pinang
iv
Universitas Sumatera Utara
CHARACTERISTIC PHYSIC AND MECANIC POLYMER COMPOSITES
OF STYROFOAM WASTE, ASPHALT, NUT FIBER AND BLACK SAND
ABSTRACT
The research on the manufacture and characterization of polymer composite tile
using a mixture of black sand, asphalt, nut fiber, styrofoam waste and polyester
has been done. This reset aims to determine the effect of variations in composition
the characteristics of the tile roofed. The composition of polyester, asphalt,
styrofoam is made constant, of 29%, 5% and 1% of the total weight of the sample
100%, while the composition of black sand and nut fiber varied by comparison;
(65% : 0%), (64% : 1%), (63% : 2%) and (62% : 3%). Characterization testing
performed included density, porosity, water absorption, flexural test and impact
test. The results show that the characteristics of the tile is strongly influenced by
the weight fraction of fiber. The optimum characteristics are achieved in the
3
composition (29:5:1:64:1)%, and obtained 2,54 gr/cm density, porisity 12,36%,
water absorption 5,24%, flexural strength of 11,594 MPa, impact strength of
2
4985,9 J/m .
Keywords: polymers tile, composites, black sand, nut fibers
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
i
Pernyataan
ii
Penghargaan
iii
Abstrak
iv
Abstract
v
Daftar Isi
vi
Daftar Tabel
viii
Daftar Gambar
ix
Daftar Lampiran
x
Bab 1.
Pendahuluan
1.1
Latar Belakang
1
1.2
Rumusan Masalah
2
1.3
Batasan Masalah
3
1.4
Tujuan Penelitian
3
1.5
Manfaat Penelitian
3
1.6
Sistematika Penulisan
4
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1
Komposit
5
2.2
Polimer
6
2.3
Matriks
6
2.4
Unsaturated Polyester Resin (UPR) BQTN 157-EX
7
2.5
Katalis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO)
7
2.6
Genteng
7
2.6.1 Atap Sirap
8
2.6.2 Genteng Tanah Liat Tradisional
8
2.6.3
8
Genteng Keramik
2.6.4 Genteng Beton
9
vi
Universitas Sumatera Utara
2.7
2.8
2.9
2.6.5
Atap Seng
9
2.6.6
Atap Dak Beton
9
2.6.7
Genteng Metal
9
Genteng Polimer
10
2.7.1 Genteng Aspal
11
Styrofoam
11
2.8.1 Sifat-sifat Styrofoam
12
Aspal
13
2.9.1 Jenis Aspal
14
2.9.2 Kandungan Dalam Aspal
15
2.10 Serat Pinang
16
2.10.1 Kandung Kimia Pinang
16
2.10.2 Morfologi Tanaman Pinang
17
2.10.3 Penggolongan Serat
17
2.10.4
18
Serat Sebagai Penguat
2.11 Pasir Hitam
18
2.11.1 Kandungan Pasir
2.12 Pengujian Sampel
19
19
2.12.1 Pengujian Densitas
19
2.12.2 Pengujian Porositas
20
2.12.3 Pengujian Daya Serap Air
20
2.12.4 Pengujian Impak
21
2.12.5 Pengujian Kekuatan Lentur
22
2.13 Syarat Mutu Genteng Menurut SNI
23
Bab 3. Metodologi Penelitian
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian
24
3.2
Peralatan dan Bahan
24
3.2.1 Peralatan
24
3.2.2 Bahan
25
3.3 Prosedur Penelitian
25
3.3.1 Perlakuan pada Serat Pinang
25
vii
Universitas Sumatera Utara
3.3.2 Perlakuan pada Styrofoam dan Poliester
26
3.3.3 Pembuatan Genteng Polimer
26
3.4 Diagram Alir Penelitian
28
Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Sifat Fisis Genteng Komposit Polimer
4.2
29
4.1.1 Pengujian Densitas
29
4.1.2 Pengujian Porositas
31
4.1.3
Pengujian Daya Serap Air
32
Sifat Mekanik Genteng Komposit Polimer
34
4.2.1 Pengujian Kuat Impak
34
4.2.2 Pengujian Kuat Lentur
35
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1
Kesimpulan
38
5.2
Saran
38
39
Daftar Pustaka
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel
2.1
Karakteristik Genteng Komposit Polimer Komersil
10
2.2
Karakteristik Styrofoam
12
2.3
Data Jenis Pengujian dan Persyaratan Aspal Tipe Grade 60/70 15
3.1
Komposisi Bahan
27
4.1
Nilai Densitas Genteng Komposit Polimer Serat Pinang
29
4.2
Nilai Porositas Genteng Komposit Polimer Serat Pinang
31
4.3
Nilai Daya Serap Air Genteng Komposit Polimer Serat Pinang 32
4.4
Nilai Kuat Impak Genteng Komposit Polimer Serat Pinang
34
4.5
Nilai Kuat Lentur Genteng Komposit Polimer Serat Pinang
35
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
Judul
Halaman
2.1
Pinang dan bagian-bagiannya
17
2.2
Pengujian Kuat Lentur
22
4.1
Grafik Hubungan Densitas Dengan dan Tanpa Serat
29
Pinang
4.2
Grafik Hubungan Porositas Dengan dan Tanpa Serat
Pinang
31
4.3
Grafik Hubungan Daya Serap Air Dengan dan Tanpa
Serat Pinang
33
4.4
Grafik Hubungan Kuat Impak Dengan dan Tanpa
Serat Pinang
34
4.5
Grafik Hubungan Kuat Lentur Dengan dan Tanpa
36
Serat Pinang
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Halaman
Lamp
1.
Lampiran A
41
2.
Lampiran B
44
3.
Lampiran C
46
xi
Universitas Sumatera Utara