Pengaruh Ukuran Serbuk Tempurung Kelapa sebagai Pengisi Komposit Poliester Tak Jenuh Terhadap Sifat Mekanik dan Penyerapan Air
PENGARUH UKURAN SERBUK TEMPURUNG
KELAPA SEBAGAI PENGISI KOMPOSIT
POLIESTER TAK JENUH TERHADAP SIFAT
MEKANIK DAN PENYERAPAN AIR
SKRIPSI
Oleh
FALMA IRAWATI SIJABAT
080405074
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS TEKNIK KIMIA
MEDAN
JANUARI 2014
1
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH UKURAN SERBUK TEMPURUNG
KELAPA SEBAGAI PENGISI KOMPOSIT
POLIESTER TAK JENUH TERHADAP SIFAT
MEKANIK DAN PENYERAPAN AIR
SKRIPSI
Oleh
FALMA IRAWATI SIJABAT
080405074
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK KIMIA
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
1
Universitas Sumatera Utara
UNIVERSITAS TEKNIK KIMIA
JANUARI 2014
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
PENGARUH UKURAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA SEBAGAI
PENGISI KOMPOSIT POLIESTER TAK JENUH TERHADAP SIFAT
MEKANIK DAN PENYERAPAN AIR
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 sumbernya.
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, Januari 2014
Falma Irawati Sijabat
NIM 080405074
i
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha
Kuasa atas segala berkat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.
Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Ukuran Serbuk
Tempurung Kelapa sebagai Pengisi Komposit Poliester Tak Jenuh Terhadap Sifat
Mekanik dan Penyerapan Air,” berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan
di Departemen Teknik Kimia Fakulatas Teknik Sumatera Utara. Skripsi ini
merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Melalui penelitian ini diperoleh kondisi optimum pada kekuatan bentur
dengan menghasilkan kekuatan bentur tertinggi dari serbuk tempurung kelapa.
Sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan, khususnya dalam pembuatan
komposit. Manfaat lain yang diperoleh, yaitu dapat meningkatkan nilai ekonomis
dari serbuk tempurung kelapa dan mengurangi masalah limbah tempurung kelapa.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak
mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis, untuk itu
secara khusus penulis mengucapakan terima kasih kepada Dr. Halimatuddahliana,
ST, M.Sc yang telah banyak membantu.
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, Januari 2014
Penulis
Falma Irawati Sijabat
iii
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada kedua orang tua
penulis, A. Sijabat dan H. Ambarita yang selalu mendukung penulis dalam
melaksanakan studi dan dalam proses pengerjaan skripsi ini.
Dedikasi skripsi ini penulis tujukan kepada :
1. Kedua orang tua penulis Bapak A. Sijabat dan Ibu H. Ambarita
2. Keluarga besar penulis.
3. Jenmorisdo Saragih atas kerjasamanya yang sangat baik selama
melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.
4. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, khususnya semua stambuk 2007
yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.
5. Seluruh teman-teman, adik-adik dan abang kakak yang turut memberikan
bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
iv
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Falma Irawati Sijabat
Nim : 080405074
Tempat/ tgl lahir : Waringin, 26 Oktober 1988
Nama orang tua : Alin Hasiholan Sijabat
Alamat orang tua : Jl.Sisingamangaraja atas no. 31
Hutakeleb Tigalingga. Sidikalang
Asal sekolah
•
•
•
SD Impres No 030310 Tigalingga tahun 1995 - 2001
SMP santo Paulus Sidikalang tahun 2001 - 2004
SMU Markus Medan tahun 2004 - 2007
Beasiswa yang pernah diperoleh :
1. Bantuan belajar mahasiswa 2008
Pengalaman organisasi/ kerja :
1. Himatek periode 2010 – 2011 sebagai anggota Humas
Artikel yang telah dipublikasi dalam jurnal/ pertemuan ilmiah:
1. Jurnal Teknik Kimia USU
v
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Serbuk tempurung kelapa (STK) yang berasal dari industri pembuatan obat anti
nyamuk dapat digunakan sebagai bahan pengisi (filler) pada komposit. Kajian
tentang pemanfaatan STK sebagai pengisi di dalam matriks poliester tak jenuh
telah dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan ukuran pengisi STK di dalam
komposit poliester tak jenuh dalam menghasilkan sifat mekanik seperti kekuatan
tarik (tensile strength), kekuatan bentur (impact strength) dan penyerapan air
(water absorption) yang terbaik. Dalam penelitian ini, poliester tak jenuh
dicampurkan dengan STK dengan ukuran 50, 70 dan 100 mesh dengan
perbandingan STK : Poliester tak jenuh 20:80 (berat) menggunakan metode hand
lay-up. Hasil pengujian sifat-sifat mekanik menunjukkan kekuatan tarik
maksimum sebesar 42,558 MPa dihasilkan pada komposit dengan ukuran STK 70
mesh. Analisa terhadap sifat kekuatan bentur diperoleh bahwa peningkatan hanya
terjadi pada ukuran STK 100 mesh yaitu 6083,47 J/m2. Pada uji daya serap air,
penyerapan air yang paling tinggi terjadi pada hari pertama, penyerapan air
semakin meningkat seiring bertambahnya jumlah pengisi dan STK yang paling
banyak menyerap air terdapat pada ukuran STK 70 mesh.
Kata kunci : Poliester tak jenuh, Serbuk tempurung kelapa, metode Hand lay-up
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Coconut Shell Powder (CSP) was derived from industrial Making Anti-Mosquito
can potentially be used as filler in materials composite. The investigation on the
utilization of CSP as filler in a polyester matrix has been done with the purpose to
obtain the best CSP fillers size in Unsaturated Polyester (UPR) composites in
producing the best mechanical properties such as tensile strength, impact strength,
and water absorption. In this study, UPR was mixed with CSP at the sizes 50
mesh, 70 mesh and 100 mesh with comparison of CSP: Unsaturated Polyester
20:80 (w/w) by using hand lay-up method. The result of mechanical properties
showed that, at a ratio of CSP: PE (20:80), the maximum tensile strength obtained
is 42.558 MPa with the size of CSP 70 mesh. The test on impact strength was
found that the increasing only occured with the size of CSP 100 mesh at 6083.47
J/m2. For absorption test, the highest water absorption occured at the first day,
water absorption increased with increasing the amount of filler and the most CSP
absorbed water at 70 mesh .
Keywords: Unsaturated Polyester, coconut shell powder, Hand lay-up method
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
ii
UCAPAN TERIMA KASIH
iii
ABSTRAK
vi
ABSTRACT
vii
DAFTAR ISI
viii
DAFTAR GAMBAR
xi
DAFTAR TABEL
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
xiv
DAFTAR SINGKATAN
xvi
DAFTAR SIMBOL
xvii
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
3
1.3 TUJUAN PENELITIAN
3
1.4 MANFAAT PENELITIAN
3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
4
1.5.1 Bahan Baku yang Digunakan
4
1.5.2 Variabel yang Digunakan
4
1.5.3 Parameter
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1 POTENSI DAN KESINAMBUNGAN BAHAN BAKU DAN PRODUK
2.1.1 Tempurung Kelapa
5
5
2.1.1.1 Selulosa
5
2.1.1.2 Hemiselulosa
6
2.1.1.3 Lignin
6
2.1.2 Resin Poliester Tak Jenuh
7
2.1.3 Katalis
8
2.1.4 Komposit
9
2.1.5 Termoset
12
viii
Universitas Sumatera Utara
2.2 KARAKTERISTIK / SIFAT – SIFAT BAHAN BAKU DAN PRODUK
2.2.1 Sifat dari Tempurung Kelapa
14
14
2.2.2 Sifat dari Resin Poliester Tak Jenuh
14
2.2.3 Sifat dari Katalis
14
2.2.4 Sifat dari Komposit
14
2.3 PENELITIAN TERDAHULU YANG MENGGUNAKAN SERBUK
TEMPURUNG KELAPA DENGAN PROSES LAIN
15
2.4 STUDI PUSTAKA TERHADAP MEKANISME PROSES
18
2.4.1 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
19
2.4.2 Uji Sifat Kekuatan Bentur (Impact Strength)
20
2.4.3 Pengukuran Fraksi Volume Komposit
22
2.4.4 Analisa Spektroskopi Inframerah (FTIR)
23
2.4.5 Pengujian Daya Serap Air
23
2.5 ANALISIS BIAYA
24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
28
3.1 LOKASI PENELITIAN
28
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
28
3.2.1 Bahan
28
3.2.2 Peralatan
28
3.3 PROSEDUR PENELITIAN
29
3.3.1 Penyediaan Serbuk Tempurung Kelapa
29
3.3.2 Persiapan Komposit Poliester Tak Jenuh Berpengisi Serbuk
Tempurung Kelapa (STK)
30
3.3.3 Pengujian Komposit
30
3.3.3.1 Pengujian Sifat Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
ASTM D-638
30
3.3.3.2 Pengujian Sifat Kekuatan Bentur (Impact Strength)
ASTM D-256
31
3.3.3.3 Penyerapan Air (Water Absorption) dengan
ASTM D-2842
32
3.3.3.4 Pengukuran Fraksi Volume Serat dalam Komposit
32
3.3.3.5 Analisa Spektoskopi Inframerah (FTIR)
33
ix
Universitas Sumatera Utara
3.4 FLOWCHAT PENELITIAN
34
3.4.1 Flowchat penyediaan Serbuk Tempurung Kelapa
34
3.4.2 Flowchat Persiapan Komposit Poliester Tidak Jenuh Berpengisi
Serbuk Tempurung Kelapa
35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
37
4.1 ANALISA SPEKTROSKOPI INFRAMERAH (FTIR) DAN SERBUK
TEMPURUNG KELAPA
37
4.1.1 Hasil Analisa FTIR Poliester Tak Jenuh
37
4.1.2 Hasil Analisa FTIR Serbuk Tempurung Kelapa
38
4.2 ANALISA PENGARUH UKURAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA
TERHADAP KEKUATAN TARIK (TENSILE STRENGTH) KOMPOSIT
UPR DENGAN ASTM D-638
41
4.3 ANALISA PENGARUH UKURAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA
TERHADAP PEMANJANGAN PADA SAAT PUTUS KOMPOSIT
UPR DENGAN ASTM D-638
42
4.4 ANALISA PENGARUH UKURAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA
TERHADAP KEKUATAN BENTUR (IMPACT STRENGTH)
KOMPOSIT UPR DENGAN ASTM D - 256
44
4.5 HASIL ANALISA FTIR KOMPOSIT POLIESTER BERPENGISI STK
45
4.6 ANALISA PENGARUH UKURAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA
TERHADAP PENYERAPAN AIR (WATER ABSORPTION) KOMPOSIT
UPR DENGAN ASTM D-2842
47
4.7 HUBUNGAN UKURAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA (STK)
TERHADAP PENGUKURAN FRAKSI VOLUME SERAT
DALAM KOMPOSIT POLIESTER TAK JENUH (UPR)
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
48
50
5.1 KESIMPULAN
50
5.2 SARAN
50
DAFTAR PUSTAKA
51
LAMPIRAN 1 DATA HASIL PENELITIAN
56
LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN
62
LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN
68
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Struktur Molekul dari Selulosa
6
Gambar 2.2 Struktur Molekul dari Lignin
6
Gambar 2.3 Sintesa Poliester Tak Jenuh dari Etilen Glikol dan Asam Maleat
8
Gambar 2.4 Reaksi Curing Poliester Tidak Jenuh
9
Gambar 2.5 Bentuk Struktur Ikatan Silang
13
Gambar 2.6 Bahan Gesek Kampas Rem Mobil
15
Gambar 2.7 Metode Hand Lay – Up
19
Gambar 2.8 Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod
21
Gambar 2.9 Skema Pengujian Impak
21
Gambar 2.10 Mekanisme Penyerapan Air
24
Gambar 3.1 Contoh Skema Uji Bentur
31
Gambar 3.2 Flowchat penyediaan Serbuk Tempurung Kelapa
34
Gambar 3.3 Flowchat Persiapan Komposit Poliester Tidak Jenuh Berpengisi
Serbuk Tempurung Kelapa
36
Gambar 4.1 FTIR Poliester Tak Jenuh
37
Gambar 4.2 Grafik Hasil Uji FTIR Serbuk Tempurung Kelapa
39
Gambar 4.3 Pengaruh Ukuran Serbuk Tempurung Kelapa terhadap Kekuatan
Tarik Komposit dengan Rasio ( STK : PE) 20 : 80
41
Gambar 4.4 Pengaruh Ukuran Serbuk Tempurung Kelapa Terhadap Pemanjangan
Pada Saat Putus Komposit UPR Berpengisi STK
42
Gambar 4.5 Pengaruh Ukuran Serbuk Tempurung Kelapa terhadap Kekuatan
Bentur Komposit dengan Rasio (STK : PE) 20: 80
44
Gambar 4.6 Grafik Hasil Uji FTIR Komposit dengan perbandingan STK : UPR
( 20: 80 )
45
Gambar 4.7 Pengaruh Ukuran Serbuk Tempurung Kelapa Terhadap Daya Serap
Air
47
Gambar L3.1 PenyediaanKomposit UPR-STKS
68
Gambar L3.2 Alat UTM Gotech Al-7000 M Grid Tensile
68
Gambar L3.3 Alat UTM Gotech Al-7000 M Grid Flexural
69
Gambar L3.4 Komposit yang sudah dilepas dari cetakan dan sudah di uji
xi
69
Universitas Sumatera Utara
Gambar L3.5 Serbuk tempurung kelapa yang sudah diayak
70
Gambar L3.6 Poliester tak jenuh yang sudah dilepas dari cetakan
70
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Tempurung Kelapa
5
Tabel 2.2 Adapun perbandingan kelebihan komposit
17
Tabel 2.3 Adapun perbandingan kelemahan komposit
17
Tabel 2.4 Rincian Biaya Pembuatan Komposit UPR Berpengisi STK
24
Tabel 2.5 Rincian Biaya untuk Pembuatan bingkai foto
26
Tabel 4.1 Hasil data FTIR dari poliester murni
38
Tabel 4.2 Hasil data FTIR dari serbuk tempurung kelapa
40
Tabel 4.3 hasil data FTIR dari komposit UPR berpengisi STK
46
Tabel 4.4 Ukuran STK Terhadap Fraksi Volume Serat
48
Tabel L1.1 Pengujian Sifat Kekuatan Bentur ( Impact Strength )
56
Tabel L1.2 Penyerapan Air ( Water absorption )
56
Tabel L1.3 Perhitungan Densitas Komposit ( dalam 15 ml air )
58
Tabel L1.4 Pengujian Sifat Kekuatan Tarik ( Tensile Strength )
59
Tabel L1.5.1 Pengujian Sifat Kekuatan Bentur ( Impact Strength )
59
Tabel L1.5.2 Penyerapan Air ( Water absorption )
60
Tabel L1.5.3 Perhitungan Densitas Komposit ( dalam 15 ml air )
60
Tabel L1.5.4 Pengujian Sifat Kekuatan Tarik ( Tensile Strength )
61
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA HASIL PENELITIAN
56
L1.1 PENGUJIAN SIFAT KEKUATAN BENTUR
( IMPACT STRENGTH )
56
L1.2 PENYERAPAN AIR ( WATER ABSORPTION )
DENGAN ASTM D-2842
56
L1.3 PERHITUNGAN DENSITAS KOMPOSIT ( DALAM
15 ML AIR)
58
L1.4 PENGUJIAN SIFAT KEKUATAN TARIK
(TENSILE STRENGTH) ASTM D-256
59
L1.5 DATA YANG DIGUNAKAN DALAM LAPORAN
59
L1.5.1 Pengujian Sifat Kekuatan Bentur ( Impact
Strength ) ASTM D-256
59
L1.5.2 Penyerapan Air ( Water absorption ) dengan
ASTM D-2842
60
L1.5.3 Perhitungan Densitas Komposit ( dalam 15 ml
air )
60
L1.5.4 Pengujian Sifat Kekuatan Tarik ( Tensile Strength )
ASTM D-256
61
LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN
62
L2.1 PERHITUNGAN PERSIAPAN POLIESTER TAK
JENUH DAN PENGISI SERBUK TEMPURUNG
KELAPA
62
L2.1.1 Untuk 50 mesh
62
L2.1.2 Untuk 70 mesh
63
L2.1.3 Untuk 100 mesh
64
L2.2 PERHITUNGAN PENGUKURAN FRAKSI
VOLUME SERAT DALAM KOMPOSIT
65
L2.2.1 Perhitungan Densitas Komposit
65
L2. 2.2 Perhitungan Fraksi Volume Serat dalam
xiv
Universitas Sumatera Utara
Komposit
66
LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN
68
L3.1 PENYEDIAAN KOMPOSIT UPR-STK
68
L3.2 ALAT UNIVERSAL TESTING MACHINE (UTM)
GOTECH Al-7000M GRID TENSILE
L3.3 ALAT IMPACT TESTER GOTECH
68
69
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
STK
Serbuk Tempurung Kelapa
MEKP
Metil Etil Keton Peroksida
UPR
Unsaturated Polyester Resin
FTIR
Fourier Transform Infra Red
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
τ
Tegangan
kgf/mm2
Fmaks
Beban
kgf
Ao
Luas penampang mulamula
VF
Fraksi volume serat
ml
ρC
Densitas komposit
gr/ml
ρF
Densitas serat
gr/ml
MF
Massa Serat
gram
DSA
Daya serap air
%
B1
Berat sampel uji sebelum
perendaman
Berat sampel uji setelah
B2
perendaman
Wg
Persentase pertambahan
berat komposit
We
Berat komposit setelah
perendaman
Wo
Berat komposit sebelum
perendaman
VR
Fraksi volume resin
ml
Mc
Massa komposit
gr
xvii
Universitas Sumatera Utara
KELAPA SEBAGAI PENGISI KOMPOSIT
POLIESTER TAK JENUH TERHADAP SIFAT
MEKANIK DAN PENYERAPAN AIR
SKRIPSI
Oleh
FALMA IRAWATI SIJABAT
080405074
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS TEKNIK KIMIA
MEDAN
JANUARI 2014
1
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH UKURAN SERBUK TEMPURUNG
KELAPA SEBAGAI PENGISI KOMPOSIT
POLIESTER TAK JENUH TERHADAP SIFAT
MEKANIK DAN PENYERAPAN AIR
SKRIPSI
Oleh
FALMA IRAWATI SIJABAT
080405074
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK KIMIA
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
1
Universitas Sumatera Utara
UNIVERSITAS TEKNIK KIMIA
JANUARI 2014
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
PENGARUH UKURAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA SEBAGAI
PENGISI KOMPOSIT POLIESTER TAK JENUH TERHADAP SIFAT
MEKANIK DAN PENYERAPAN AIR
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 sumbernya.
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, Januari 2014
Falma Irawati Sijabat
NIM 080405074
i
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha
Kuasa atas segala berkat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.
Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Ukuran Serbuk
Tempurung Kelapa sebagai Pengisi Komposit Poliester Tak Jenuh Terhadap Sifat
Mekanik dan Penyerapan Air,” berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan
di Departemen Teknik Kimia Fakulatas Teknik Sumatera Utara. Skripsi ini
merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Melalui penelitian ini diperoleh kondisi optimum pada kekuatan bentur
dengan menghasilkan kekuatan bentur tertinggi dari serbuk tempurung kelapa.
Sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan, khususnya dalam pembuatan
komposit. Manfaat lain yang diperoleh, yaitu dapat meningkatkan nilai ekonomis
dari serbuk tempurung kelapa dan mengurangi masalah limbah tempurung kelapa.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak
mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis, untuk itu
secara khusus penulis mengucapakan terima kasih kepada Dr. Halimatuddahliana,
ST, M.Sc yang telah banyak membantu.
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, Januari 2014
Penulis
Falma Irawati Sijabat
iii
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada kedua orang tua
penulis, A. Sijabat dan H. Ambarita yang selalu mendukung penulis dalam
melaksanakan studi dan dalam proses pengerjaan skripsi ini.
Dedikasi skripsi ini penulis tujukan kepada :
1. Kedua orang tua penulis Bapak A. Sijabat dan Ibu H. Ambarita
2. Keluarga besar penulis.
3. Jenmorisdo Saragih atas kerjasamanya yang sangat baik selama
melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.
4. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, khususnya semua stambuk 2007
yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.
5. Seluruh teman-teman, adik-adik dan abang kakak yang turut memberikan
bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
iv
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Falma Irawati Sijabat
Nim : 080405074
Tempat/ tgl lahir : Waringin, 26 Oktober 1988
Nama orang tua : Alin Hasiholan Sijabat
Alamat orang tua : Jl.Sisingamangaraja atas no. 31
Hutakeleb Tigalingga. Sidikalang
Asal sekolah
•
•
•
SD Impres No 030310 Tigalingga tahun 1995 - 2001
SMP santo Paulus Sidikalang tahun 2001 - 2004
SMU Markus Medan tahun 2004 - 2007
Beasiswa yang pernah diperoleh :
1. Bantuan belajar mahasiswa 2008
Pengalaman organisasi/ kerja :
1. Himatek periode 2010 – 2011 sebagai anggota Humas
Artikel yang telah dipublikasi dalam jurnal/ pertemuan ilmiah:
1. Jurnal Teknik Kimia USU
v
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Serbuk tempurung kelapa (STK) yang berasal dari industri pembuatan obat anti
nyamuk dapat digunakan sebagai bahan pengisi (filler) pada komposit. Kajian
tentang pemanfaatan STK sebagai pengisi di dalam matriks poliester tak jenuh
telah dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan ukuran pengisi STK di dalam
komposit poliester tak jenuh dalam menghasilkan sifat mekanik seperti kekuatan
tarik (tensile strength), kekuatan bentur (impact strength) dan penyerapan air
(water absorption) yang terbaik. Dalam penelitian ini, poliester tak jenuh
dicampurkan dengan STK dengan ukuran 50, 70 dan 100 mesh dengan
perbandingan STK : Poliester tak jenuh 20:80 (berat) menggunakan metode hand
lay-up. Hasil pengujian sifat-sifat mekanik menunjukkan kekuatan tarik
maksimum sebesar 42,558 MPa dihasilkan pada komposit dengan ukuran STK 70
mesh. Analisa terhadap sifat kekuatan bentur diperoleh bahwa peningkatan hanya
terjadi pada ukuran STK 100 mesh yaitu 6083,47 J/m2. Pada uji daya serap air,
penyerapan air yang paling tinggi terjadi pada hari pertama, penyerapan air
semakin meningkat seiring bertambahnya jumlah pengisi dan STK yang paling
banyak menyerap air terdapat pada ukuran STK 70 mesh.
Kata kunci : Poliester tak jenuh, Serbuk tempurung kelapa, metode Hand lay-up
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Coconut Shell Powder (CSP) was derived from industrial Making Anti-Mosquito
can potentially be used as filler in materials composite. The investigation on the
utilization of CSP as filler in a polyester matrix has been done with the purpose to
obtain the best CSP fillers size in Unsaturated Polyester (UPR) composites in
producing the best mechanical properties such as tensile strength, impact strength,
and water absorption. In this study, UPR was mixed with CSP at the sizes 50
mesh, 70 mesh and 100 mesh with comparison of CSP: Unsaturated Polyester
20:80 (w/w) by using hand lay-up method. The result of mechanical properties
showed that, at a ratio of CSP: PE (20:80), the maximum tensile strength obtained
is 42.558 MPa with the size of CSP 70 mesh. The test on impact strength was
found that the increasing only occured with the size of CSP 100 mesh at 6083.47
J/m2. For absorption test, the highest water absorption occured at the first day,
water absorption increased with increasing the amount of filler and the most CSP
absorbed water at 70 mesh .
Keywords: Unsaturated Polyester, coconut shell powder, Hand lay-up method
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
ii
UCAPAN TERIMA KASIH
iii
ABSTRAK
vi
ABSTRACT
vii
DAFTAR ISI
viii
DAFTAR GAMBAR
xi
DAFTAR TABEL
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
xiv
DAFTAR SINGKATAN
xvi
DAFTAR SIMBOL
xvii
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
3
1.3 TUJUAN PENELITIAN
3
1.4 MANFAAT PENELITIAN
3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
4
1.5.1 Bahan Baku yang Digunakan
4
1.5.2 Variabel yang Digunakan
4
1.5.3 Parameter
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1 POTENSI DAN KESINAMBUNGAN BAHAN BAKU DAN PRODUK
2.1.1 Tempurung Kelapa
5
5
2.1.1.1 Selulosa
5
2.1.1.2 Hemiselulosa
6
2.1.1.3 Lignin
6
2.1.2 Resin Poliester Tak Jenuh
7
2.1.3 Katalis
8
2.1.4 Komposit
9
2.1.5 Termoset
12
viii
Universitas Sumatera Utara
2.2 KARAKTERISTIK / SIFAT – SIFAT BAHAN BAKU DAN PRODUK
2.2.1 Sifat dari Tempurung Kelapa
14
14
2.2.2 Sifat dari Resin Poliester Tak Jenuh
14
2.2.3 Sifat dari Katalis
14
2.2.4 Sifat dari Komposit
14
2.3 PENELITIAN TERDAHULU YANG MENGGUNAKAN SERBUK
TEMPURUNG KELAPA DENGAN PROSES LAIN
15
2.4 STUDI PUSTAKA TERHADAP MEKANISME PROSES
18
2.4.1 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
19
2.4.2 Uji Sifat Kekuatan Bentur (Impact Strength)
20
2.4.3 Pengukuran Fraksi Volume Komposit
22
2.4.4 Analisa Spektroskopi Inframerah (FTIR)
23
2.4.5 Pengujian Daya Serap Air
23
2.5 ANALISIS BIAYA
24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
28
3.1 LOKASI PENELITIAN
28
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
28
3.2.1 Bahan
28
3.2.2 Peralatan
28
3.3 PROSEDUR PENELITIAN
29
3.3.1 Penyediaan Serbuk Tempurung Kelapa
29
3.3.2 Persiapan Komposit Poliester Tak Jenuh Berpengisi Serbuk
Tempurung Kelapa (STK)
30
3.3.3 Pengujian Komposit
30
3.3.3.1 Pengujian Sifat Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
ASTM D-638
30
3.3.3.2 Pengujian Sifat Kekuatan Bentur (Impact Strength)
ASTM D-256
31
3.3.3.3 Penyerapan Air (Water Absorption) dengan
ASTM D-2842
32
3.3.3.4 Pengukuran Fraksi Volume Serat dalam Komposit
32
3.3.3.5 Analisa Spektoskopi Inframerah (FTIR)
33
ix
Universitas Sumatera Utara
3.4 FLOWCHAT PENELITIAN
34
3.4.1 Flowchat penyediaan Serbuk Tempurung Kelapa
34
3.4.2 Flowchat Persiapan Komposit Poliester Tidak Jenuh Berpengisi
Serbuk Tempurung Kelapa
35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
37
4.1 ANALISA SPEKTROSKOPI INFRAMERAH (FTIR) DAN SERBUK
TEMPURUNG KELAPA
37
4.1.1 Hasil Analisa FTIR Poliester Tak Jenuh
37
4.1.2 Hasil Analisa FTIR Serbuk Tempurung Kelapa
38
4.2 ANALISA PENGARUH UKURAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA
TERHADAP KEKUATAN TARIK (TENSILE STRENGTH) KOMPOSIT
UPR DENGAN ASTM D-638
41
4.3 ANALISA PENGARUH UKURAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA
TERHADAP PEMANJANGAN PADA SAAT PUTUS KOMPOSIT
UPR DENGAN ASTM D-638
42
4.4 ANALISA PENGARUH UKURAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA
TERHADAP KEKUATAN BENTUR (IMPACT STRENGTH)
KOMPOSIT UPR DENGAN ASTM D - 256
44
4.5 HASIL ANALISA FTIR KOMPOSIT POLIESTER BERPENGISI STK
45
4.6 ANALISA PENGARUH UKURAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA
TERHADAP PENYERAPAN AIR (WATER ABSORPTION) KOMPOSIT
UPR DENGAN ASTM D-2842
47
4.7 HUBUNGAN UKURAN SERBUK TEMPURUNG KELAPA (STK)
TERHADAP PENGUKURAN FRAKSI VOLUME SERAT
DALAM KOMPOSIT POLIESTER TAK JENUH (UPR)
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
48
50
5.1 KESIMPULAN
50
5.2 SARAN
50
DAFTAR PUSTAKA
51
LAMPIRAN 1 DATA HASIL PENELITIAN
56
LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN
62
LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN
68
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Struktur Molekul dari Selulosa
6
Gambar 2.2 Struktur Molekul dari Lignin
6
Gambar 2.3 Sintesa Poliester Tak Jenuh dari Etilen Glikol dan Asam Maleat
8
Gambar 2.4 Reaksi Curing Poliester Tidak Jenuh
9
Gambar 2.5 Bentuk Struktur Ikatan Silang
13
Gambar 2.6 Bahan Gesek Kampas Rem Mobil
15
Gambar 2.7 Metode Hand Lay – Up
19
Gambar 2.8 Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod
21
Gambar 2.9 Skema Pengujian Impak
21
Gambar 2.10 Mekanisme Penyerapan Air
24
Gambar 3.1 Contoh Skema Uji Bentur
31
Gambar 3.2 Flowchat penyediaan Serbuk Tempurung Kelapa
34
Gambar 3.3 Flowchat Persiapan Komposit Poliester Tidak Jenuh Berpengisi
Serbuk Tempurung Kelapa
36
Gambar 4.1 FTIR Poliester Tak Jenuh
37
Gambar 4.2 Grafik Hasil Uji FTIR Serbuk Tempurung Kelapa
39
Gambar 4.3 Pengaruh Ukuran Serbuk Tempurung Kelapa terhadap Kekuatan
Tarik Komposit dengan Rasio ( STK : PE) 20 : 80
41
Gambar 4.4 Pengaruh Ukuran Serbuk Tempurung Kelapa Terhadap Pemanjangan
Pada Saat Putus Komposit UPR Berpengisi STK
42
Gambar 4.5 Pengaruh Ukuran Serbuk Tempurung Kelapa terhadap Kekuatan
Bentur Komposit dengan Rasio (STK : PE) 20: 80
44
Gambar 4.6 Grafik Hasil Uji FTIR Komposit dengan perbandingan STK : UPR
( 20: 80 )
45
Gambar 4.7 Pengaruh Ukuran Serbuk Tempurung Kelapa Terhadap Daya Serap
Air
47
Gambar L3.1 PenyediaanKomposit UPR-STKS
68
Gambar L3.2 Alat UTM Gotech Al-7000 M Grid Tensile
68
Gambar L3.3 Alat UTM Gotech Al-7000 M Grid Flexural
69
Gambar L3.4 Komposit yang sudah dilepas dari cetakan dan sudah di uji
xi
69
Universitas Sumatera Utara
Gambar L3.5 Serbuk tempurung kelapa yang sudah diayak
70
Gambar L3.6 Poliester tak jenuh yang sudah dilepas dari cetakan
70
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Tempurung Kelapa
5
Tabel 2.2 Adapun perbandingan kelebihan komposit
17
Tabel 2.3 Adapun perbandingan kelemahan komposit
17
Tabel 2.4 Rincian Biaya Pembuatan Komposit UPR Berpengisi STK
24
Tabel 2.5 Rincian Biaya untuk Pembuatan bingkai foto
26
Tabel 4.1 Hasil data FTIR dari poliester murni
38
Tabel 4.2 Hasil data FTIR dari serbuk tempurung kelapa
40
Tabel 4.3 hasil data FTIR dari komposit UPR berpengisi STK
46
Tabel 4.4 Ukuran STK Terhadap Fraksi Volume Serat
48
Tabel L1.1 Pengujian Sifat Kekuatan Bentur ( Impact Strength )
56
Tabel L1.2 Penyerapan Air ( Water absorption )
56
Tabel L1.3 Perhitungan Densitas Komposit ( dalam 15 ml air )
58
Tabel L1.4 Pengujian Sifat Kekuatan Tarik ( Tensile Strength )
59
Tabel L1.5.1 Pengujian Sifat Kekuatan Bentur ( Impact Strength )
59
Tabel L1.5.2 Penyerapan Air ( Water absorption )
60
Tabel L1.5.3 Perhitungan Densitas Komposit ( dalam 15 ml air )
60
Tabel L1.5.4 Pengujian Sifat Kekuatan Tarik ( Tensile Strength )
61
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA HASIL PENELITIAN
56
L1.1 PENGUJIAN SIFAT KEKUATAN BENTUR
( IMPACT STRENGTH )
56
L1.2 PENYERAPAN AIR ( WATER ABSORPTION )
DENGAN ASTM D-2842
56
L1.3 PERHITUNGAN DENSITAS KOMPOSIT ( DALAM
15 ML AIR)
58
L1.4 PENGUJIAN SIFAT KEKUATAN TARIK
(TENSILE STRENGTH) ASTM D-256
59
L1.5 DATA YANG DIGUNAKAN DALAM LAPORAN
59
L1.5.1 Pengujian Sifat Kekuatan Bentur ( Impact
Strength ) ASTM D-256
59
L1.5.2 Penyerapan Air ( Water absorption ) dengan
ASTM D-2842
60
L1.5.3 Perhitungan Densitas Komposit ( dalam 15 ml
air )
60
L1.5.4 Pengujian Sifat Kekuatan Tarik ( Tensile Strength )
ASTM D-256
61
LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN
62
L2.1 PERHITUNGAN PERSIAPAN POLIESTER TAK
JENUH DAN PENGISI SERBUK TEMPURUNG
KELAPA
62
L2.1.1 Untuk 50 mesh
62
L2.1.2 Untuk 70 mesh
63
L2.1.3 Untuk 100 mesh
64
L2.2 PERHITUNGAN PENGUKURAN FRAKSI
VOLUME SERAT DALAM KOMPOSIT
65
L2.2.1 Perhitungan Densitas Komposit
65
L2. 2.2 Perhitungan Fraksi Volume Serat dalam
xiv
Universitas Sumatera Utara
Komposit
66
LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN
68
L3.1 PENYEDIAAN KOMPOSIT UPR-STK
68
L3.2 ALAT UNIVERSAL TESTING MACHINE (UTM)
GOTECH Al-7000M GRID TENSILE
L3.3 ALAT IMPACT TESTER GOTECH
68
69
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
STK
Serbuk Tempurung Kelapa
MEKP
Metil Etil Keton Peroksida
UPR
Unsaturated Polyester Resin
FTIR
Fourier Transform Infra Red
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
τ
Tegangan
kgf/mm2
Fmaks
Beban
kgf
Ao
Luas penampang mulamula
VF
Fraksi volume serat
ml
ρC
Densitas komposit
gr/ml
ρF
Densitas serat
gr/ml
MF
Massa Serat
gram
DSA
Daya serap air
%
B1
Berat sampel uji sebelum
perendaman
Berat sampel uji setelah
B2
perendaman
Wg
Persentase pertambahan
berat komposit
We
Berat komposit setelah
perendaman
Wo
Berat komposit sebelum
perendaman
VR
Fraksi volume resin
ml
Mc
Massa komposit
gr
xvii
Universitas Sumatera Utara