PENGARUH KONSENTRASI NAOH PADA PROSES ALKALISASI TERHADAP SIFAT MEKANIK KOMPOSIT POLYPROPILEN SERAT PANDAN SAMAK ( PANDANUS ODORATISSIMUS ) â.
Tugas Akhir
“ PENGARUH KONSENTRASI NAOH PADA PROSES ALKALISASI
TERHADAP SIFAT MEKANIK KOMPOSIT POLYPROPILEN SERAT
PANDAN SAMAK ( PANDANUS ODORATISSIMUS ) “
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan
Tahap Sarjana
Oleh :
Nama : Teguh Nofria
No. Bp : 0810912034
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Andalas
Padang
2013
ABSTRAK
Pada saat ini kebutuhan akan material sangat banyak khususnya material
yang memiliki sifat mekanik yang baik. Logam merupakan salah satu material
yang sering digunakan namun akhir–akhir ini bahan baku logam sudah mulai
berkurang. Salah satu alternative yang digunakan untuk mengganti material
logam yaitu komposit, serta sangat banyak aplikasi komposit di dalam dunia
industry, hal ini karenakan komposit memiliki beberapa kelebihan dibandingkan
logam yaitu memiliki massa jenis yang kecil serta tahan terhadap korosi. Seiring
berkembangnya ilmu pengetahuan maka banyak dilakukan penelitian tentang
penggunaan serat alam sebagai fibernya. Komposit yang dibuat terdiri dari
bahan serat pandan samak sebagai fiber dan polypropilen sebagai matrik dan
salah satu cara meningkatkan ikatan kedua material yaitu dengan perlakuan
alkalisasi terhadap serat menggunakan larutan NaOH.
Komposit dibuat dengan cara mencampurkan serat dengan polypropilen
secara rata kemudian dimasukkan ke dalam cetakan, selanjutnya cetakan ditekan
dengan beban 10 ton kemudian dipanaskan di dalam tungku dengan temperature
200 0C selama 20 menit. Pengujian yang dilakukan yaitu uji tarik dan uji bending.
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa larutan yang paling baik digunakan
untuk perlakuan alkalisasi serat pandan samak adalah NaOH 7.5 % dan serat
pandan samak layak digunakan sebagai fiber komposit. Factor yang
mempengaruhi kekuatan komposit selain serat yaitu alat serta cara produksi
komposit tersebut.
Kata kunci : Serat pandan samak, polypropilen dan alkalisasi NaOH,
compression molding, kekuatan tarik, kekuatan bending.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada saat ini kebutuhan akan material yang memiliki sifat mekanik yang
baik sangat banyak. Selain itu juga dibutuhkan material dengan massa jenis yang
kecil serta tahan akan korosi, untuk memenuhi kebutuhan tersebut maka para
Engineer pada umumnya mencipkatan beberapa material baru yang salah satunya
adalah komposit. Komposit adalah suatu material yang terdiri dari campuran atau
kombinasi dua atau lebih material baik secara mikro atau makro, dimana sifat
material yang tersebut berbeda bentuk dan komposisi kimia dari zat asalnya [1].
Penggunaan dari material komposit dalam kehidupan sehari – hari sangat
banyak, misalnya peralatan alat rumah tangga, komponen – komponen mesin
seperti casing kapal, mobil dan sepeda motor yang terbuat dari material komposit
dan lain sebagainya.
Keuntungan penggunaan dari material komposit ini sangat banyak
dibandingkan dengan material lainnya seperti logam, misalnya material komposit
lebih ekonomis dan tahan akan korosi sehingga umur pakainya lebih panjang, dan
massa jenisnya jauh lebih kecil dibandingkan dengan logam sehingga dapat
meningkatkan efisiensi kerja dari sebuah mesin, contohnya sebuah kapal yang
menggunakan material komposit akan melaju lebih cepat dan hemat bahan bakar
dibandingkan dengan kapal yang menggunakan material logam.
Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan, maka banyak dilakukan
penelitian dalam rangka pengembangan material komposit untuk memperoleh
sifat fisik dan mekanik yang lebih baik, misalnya dengan penggunaan berbagai
metoda,cetakan, penggunaan berbagai jenis fiber dan matriks ataupun melalui
proses perlakuan khusus. Namun akhir – akhir ini banyak dilakukan penelitian
tentang komposit yang menggunakan serat alam, hal ini dikarenakan komposit
Teguh Nofria / 0810912034
1
Pendahuluan
yang menggunakan serat alam selain ekonomis bahan bakunya sangat mudah
diperoleh.
Adapun keuntungan penggunaan serat alam dibandingkan glas fiber ( serat
gelas) yaitu dilihat dari segi proses pembuatan lebih murah dan ramah lingkungan
dan energi yang dibutuhkan jauh lebih rendah dari komposit polimer serat gelas,
selain itu komposit berbasis serat alam dapat didaur ulang.
Mengingat banyaknya tanaman Pandan samak (Pandanus Odorassitismus)
disekitar hutan kita maka digunakan serat dari daun Pandan Samak sebagai fiber
dan Polypropilen sebagai matriknya.
Dalam penggunaan serat alam sebagai serat komposit sering dijumpai
masalah yaitu bagaimana meningkatkan ikatan (mechanical bonding) antara serat
dan matrik (perekat), mengingat serat alam yang digunakan memiliki sifat
hydrophilic sehingga sulit berikatan dengan polimer yang berperan sebagai matrik
yang mana memiliki sifat hydrophobic. Berdasarkan literature yang ada
menyatakan bahwa ada beberapa metoda yang digunakan untuk meningkatkan
ikatan kedua material tersebut salah satunya yaitu memberikan perlakuan kimia
terhadap serat alam.
Pada penelitian ini dilakukan perlakuan alkalisasi menggunakan larutan
NaOH karena larutan ini disamping mudah diperoleh dipasaran juga lebih
ekonomis. Adapun perbedaan penelitian yang dilakukan dari penelitian
sebelumnya yaitu dari segi matrik yang digunakan yang mana pada penelitian
sebelumnya menggunakan matrik Unsaturated Polyester Resin dan metoda yang
digunakan juga berbeda yaitu pada penelitian sebelumnya menggunakan metoda
cetak tekan sedangkan metoda yang akan digunakan pada penelitian ini adalah
cetak tekan panas.
Pada penelitian sebelumnya diperoleh kekuatan tarik maksimum komposit
sebesar 21.25 Mpa dengan menggunakan serat yang dialkalisasi selama 120 menit
dan kekuatan lentur maksimum sebasar 139.3 Mpa dengan menggunakan serat
yang dialkalisasi selama 60 menit. Pada penelitian sebelumnya juga dilakukan
Teguh Nofria / 0810912034
2
Pendahuluan
pengujian terhadap kekuatan tarik antara polimer dan komposit serat alam yang
mana kekuatan tarik polimer sebesar 55 Mpa dan komposit sebesar 21.25 Mpa
dan kekuatan lentur dari polimer sebesar 101.5 Mpa dan komposit 139.3 Mpa [2].
Dari hal diatas dapat dikatakan bahwa serat alam (serat pandan samak)
layak digunakan sebagai serat dari komposit yang akan dibuat.
1.2. Tujuan
Panelitian ini memiliki beberapa tujuan yaitu :
1. Melihat pengaruh konsentrasi (%) NaOH pada proses alkalisasi serat
pandan terhadap sifat mekanik komposit Polypropilen serat pandan samak.
2. Memperoleh konsentrasi (%) NaOH pada proses alkalisasi serat pandan
yang paling optimal untuk memperoleh sifat mekanik komposit yang
paling baik.
3. Memperoleh material baru (komposit serat alam) dari pemanfaatan serat
pandan samak.
1.3. Manfaat
Adapun manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah :
1. Dapat digunakan sebagai salah satu bahan referensi dalam pembuatan
material komposit serat alam untuk memiliki sifat mekanik yang lebih
baik, khususnya serat pandan samak.
2. Mengembangkan pemanfaatan potensi dari tanaman pandan samak
menjadi bahan baku material komposit serat alam dengan sifat mekanik
yang lebih baik.
3. Meningkatkan nilai guna dan ekonomi dari tanaman pandan samak.
4. Dapat digunakan untuk berbagai komponen mesin seperti cashing kapal,
mobil dan kendaraan lainnya.
Teguh Nofria / 0810912034
3
Pendahuluan
1.4. Batasan Masalah dan Asumsi
Adapun batasan masalah dari penelitian ini yaitu :
1. Serat alam (Natural Fiber) yang digunakan adalah serat samak (Pandanus
Adoratissimus).
2. Penguat (Matrix) yang digunakan adalah Polypropilen.
3. Larutan alkali yang digunakan adalah NaOH 7.5 (%), NaOH 10 (%) dan
NaOH 15 (%).
4. Pengujian yang dilakukan adalah uji tarik dan uji bending.
Asumsi – asumsi :
1. Komposisi penyebaran serat (fiber) dalam komposit homogen.
2. Sifat mekanik pada komposit merata pada semua bagian specimen uji.
3. Beban tarik yang diterapkan pada pengujian tarik dianggap sesumbu.
1.5. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan penelitian dalam tugas akhir ini secara garis
besar terdiri dari lima bagian, yaitu:
1. Bab I Pendahuluan
Menjelaskan tentang latar belakang permasalahan, tujuan, manfaat, batasan
permasalahan dan asumsi serta sistematika penulisan laporan.
2. Bab II Tinjauan Pustaka
Menjelaskan tentang teori dasar yang menjadi acuan penulisan laporan dan
penelitian.
3. Bab III Metodologi
Teguh Nofria / 0810912034
4
Pendahuluan
Menguraikan tentang peralatan, bahan dan prosedur kerja yang dilakukan
dalam penelitian.
4. Bab IV Hasil dan Pembahasan
Menjelaskan tentang hasil pengujian beserta analisa dan pembahasan
tentang hasil pengujian.
5. Bab V Penutup
Berisi tentang kesimpulan yang didapat dari hasil penelitian serta saran
mengenai hasil pengujian sebagai langkah untuk penyempurnaan penelitian.
Teguh Nofria / 0810912034
5
“ PENGARUH KONSENTRASI NAOH PADA PROSES ALKALISASI
TERHADAP SIFAT MEKANIK KOMPOSIT POLYPROPILEN SERAT
PANDAN SAMAK ( PANDANUS ODORATISSIMUS ) “
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan
Tahap Sarjana
Oleh :
Nama : Teguh Nofria
No. Bp : 0810912034
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Andalas
Padang
2013
ABSTRAK
Pada saat ini kebutuhan akan material sangat banyak khususnya material
yang memiliki sifat mekanik yang baik. Logam merupakan salah satu material
yang sering digunakan namun akhir–akhir ini bahan baku logam sudah mulai
berkurang. Salah satu alternative yang digunakan untuk mengganti material
logam yaitu komposit, serta sangat banyak aplikasi komposit di dalam dunia
industry, hal ini karenakan komposit memiliki beberapa kelebihan dibandingkan
logam yaitu memiliki massa jenis yang kecil serta tahan terhadap korosi. Seiring
berkembangnya ilmu pengetahuan maka banyak dilakukan penelitian tentang
penggunaan serat alam sebagai fibernya. Komposit yang dibuat terdiri dari
bahan serat pandan samak sebagai fiber dan polypropilen sebagai matrik dan
salah satu cara meningkatkan ikatan kedua material yaitu dengan perlakuan
alkalisasi terhadap serat menggunakan larutan NaOH.
Komposit dibuat dengan cara mencampurkan serat dengan polypropilen
secara rata kemudian dimasukkan ke dalam cetakan, selanjutnya cetakan ditekan
dengan beban 10 ton kemudian dipanaskan di dalam tungku dengan temperature
200 0C selama 20 menit. Pengujian yang dilakukan yaitu uji tarik dan uji bending.
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa larutan yang paling baik digunakan
untuk perlakuan alkalisasi serat pandan samak adalah NaOH 7.5 % dan serat
pandan samak layak digunakan sebagai fiber komposit. Factor yang
mempengaruhi kekuatan komposit selain serat yaitu alat serta cara produksi
komposit tersebut.
Kata kunci : Serat pandan samak, polypropilen dan alkalisasi NaOH,
compression molding, kekuatan tarik, kekuatan bending.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada saat ini kebutuhan akan material yang memiliki sifat mekanik yang
baik sangat banyak. Selain itu juga dibutuhkan material dengan massa jenis yang
kecil serta tahan akan korosi, untuk memenuhi kebutuhan tersebut maka para
Engineer pada umumnya mencipkatan beberapa material baru yang salah satunya
adalah komposit. Komposit adalah suatu material yang terdiri dari campuran atau
kombinasi dua atau lebih material baik secara mikro atau makro, dimana sifat
material yang tersebut berbeda bentuk dan komposisi kimia dari zat asalnya [1].
Penggunaan dari material komposit dalam kehidupan sehari – hari sangat
banyak, misalnya peralatan alat rumah tangga, komponen – komponen mesin
seperti casing kapal, mobil dan sepeda motor yang terbuat dari material komposit
dan lain sebagainya.
Keuntungan penggunaan dari material komposit ini sangat banyak
dibandingkan dengan material lainnya seperti logam, misalnya material komposit
lebih ekonomis dan tahan akan korosi sehingga umur pakainya lebih panjang, dan
massa jenisnya jauh lebih kecil dibandingkan dengan logam sehingga dapat
meningkatkan efisiensi kerja dari sebuah mesin, contohnya sebuah kapal yang
menggunakan material komposit akan melaju lebih cepat dan hemat bahan bakar
dibandingkan dengan kapal yang menggunakan material logam.
Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan, maka banyak dilakukan
penelitian dalam rangka pengembangan material komposit untuk memperoleh
sifat fisik dan mekanik yang lebih baik, misalnya dengan penggunaan berbagai
metoda,cetakan, penggunaan berbagai jenis fiber dan matriks ataupun melalui
proses perlakuan khusus. Namun akhir – akhir ini banyak dilakukan penelitian
tentang komposit yang menggunakan serat alam, hal ini dikarenakan komposit
Teguh Nofria / 0810912034
1
Pendahuluan
yang menggunakan serat alam selain ekonomis bahan bakunya sangat mudah
diperoleh.
Adapun keuntungan penggunaan serat alam dibandingkan glas fiber ( serat
gelas) yaitu dilihat dari segi proses pembuatan lebih murah dan ramah lingkungan
dan energi yang dibutuhkan jauh lebih rendah dari komposit polimer serat gelas,
selain itu komposit berbasis serat alam dapat didaur ulang.
Mengingat banyaknya tanaman Pandan samak (Pandanus Odorassitismus)
disekitar hutan kita maka digunakan serat dari daun Pandan Samak sebagai fiber
dan Polypropilen sebagai matriknya.
Dalam penggunaan serat alam sebagai serat komposit sering dijumpai
masalah yaitu bagaimana meningkatkan ikatan (mechanical bonding) antara serat
dan matrik (perekat), mengingat serat alam yang digunakan memiliki sifat
hydrophilic sehingga sulit berikatan dengan polimer yang berperan sebagai matrik
yang mana memiliki sifat hydrophobic. Berdasarkan literature yang ada
menyatakan bahwa ada beberapa metoda yang digunakan untuk meningkatkan
ikatan kedua material tersebut salah satunya yaitu memberikan perlakuan kimia
terhadap serat alam.
Pada penelitian ini dilakukan perlakuan alkalisasi menggunakan larutan
NaOH karena larutan ini disamping mudah diperoleh dipasaran juga lebih
ekonomis. Adapun perbedaan penelitian yang dilakukan dari penelitian
sebelumnya yaitu dari segi matrik yang digunakan yang mana pada penelitian
sebelumnya menggunakan matrik Unsaturated Polyester Resin dan metoda yang
digunakan juga berbeda yaitu pada penelitian sebelumnya menggunakan metoda
cetak tekan sedangkan metoda yang akan digunakan pada penelitian ini adalah
cetak tekan panas.
Pada penelitian sebelumnya diperoleh kekuatan tarik maksimum komposit
sebesar 21.25 Mpa dengan menggunakan serat yang dialkalisasi selama 120 menit
dan kekuatan lentur maksimum sebasar 139.3 Mpa dengan menggunakan serat
yang dialkalisasi selama 60 menit. Pada penelitian sebelumnya juga dilakukan
Teguh Nofria / 0810912034
2
Pendahuluan
pengujian terhadap kekuatan tarik antara polimer dan komposit serat alam yang
mana kekuatan tarik polimer sebesar 55 Mpa dan komposit sebesar 21.25 Mpa
dan kekuatan lentur dari polimer sebesar 101.5 Mpa dan komposit 139.3 Mpa [2].
Dari hal diatas dapat dikatakan bahwa serat alam (serat pandan samak)
layak digunakan sebagai serat dari komposit yang akan dibuat.
1.2. Tujuan
Panelitian ini memiliki beberapa tujuan yaitu :
1. Melihat pengaruh konsentrasi (%) NaOH pada proses alkalisasi serat
pandan terhadap sifat mekanik komposit Polypropilen serat pandan samak.
2. Memperoleh konsentrasi (%) NaOH pada proses alkalisasi serat pandan
yang paling optimal untuk memperoleh sifat mekanik komposit yang
paling baik.
3. Memperoleh material baru (komposit serat alam) dari pemanfaatan serat
pandan samak.
1.3. Manfaat
Adapun manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah :
1. Dapat digunakan sebagai salah satu bahan referensi dalam pembuatan
material komposit serat alam untuk memiliki sifat mekanik yang lebih
baik, khususnya serat pandan samak.
2. Mengembangkan pemanfaatan potensi dari tanaman pandan samak
menjadi bahan baku material komposit serat alam dengan sifat mekanik
yang lebih baik.
3. Meningkatkan nilai guna dan ekonomi dari tanaman pandan samak.
4. Dapat digunakan untuk berbagai komponen mesin seperti cashing kapal,
mobil dan kendaraan lainnya.
Teguh Nofria / 0810912034
3
Pendahuluan
1.4. Batasan Masalah dan Asumsi
Adapun batasan masalah dari penelitian ini yaitu :
1. Serat alam (Natural Fiber) yang digunakan adalah serat samak (Pandanus
Adoratissimus).
2. Penguat (Matrix) yang digunakan adalah Polypropilen.
3. Larutan alkali yang digunakan adalah NaOH 7.5 (%), NaOH 10 (%) dan
NaOH 15 (%).
4. Pengujian yang dilakukan adalah uji tarik dan uji bending.
Asumsi – asumsi :
1. Komposisi penyebaran serat (fiber) dalam komposit homogen.
2. Sifat mekanik pada komposit merata pada semua bagian specimen uji.
3. Beban tarik yang diterapkan pada pengujian tarik dianggap sesumbu.
1.5. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan penelitian dalam tugas akhir ini secara garis
besar terdiri dari lima bagian, yaitu:
1. Bab I Pendahuluan
Menjelaskan tentang latar belakang permasalahan, tujuan, manfaat, batasan
permasalahan dan asumsi serta sistematika penulisan laporan.
2. Bab II Tinjauan Pustaka
Menjelaskan tentang teori dasar yang menjadi acuan penulisan laporan dan
penelitian.
3. Bab III Metodologi
Teguh Nofria / 0810912034
4
Pendahuluan
Menguraikan tentang peralatan, bahan dan prosedur kerja yang dilakukan
dalam penelitian.
4. Bab IV Hasil dan Pembahasan
Menjelaskan tentang hasil pengujian beserta analisa dan pembahasan
tentang hasil pengujian.
5. Bab V Penutup
Berisi tentang kesimpulan yang didapat dari hasil penelitian serta saran
mengenai hasil pengujian sebagai langkah untuk penyempurnaan penelitian.
Teguh Nofria / 0810912034
5