PENGARUH WAKTU PERENDAMAN SERAT CANTULA DALAM LARUTAN NaOH TERHADAP KEKUATAN BENDING KOMPOSIT RHDPE-CANTULA.
PENGARUH WAKTU PERENDAMAN SERAT CANTULA
DALAM LARUTAN NaOH TERHADAP KEKUATAN
BENDING DAN IMPAK KOMPOSIT rHDPE-CANTULA
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh:
DION WIDIANTO
NIM. I0409016
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
ii
iii
PENGARUH WAKTU PERENDAMAN SERAT CANTULA
DALAM LARUTAN NaOH TERHADAP KEKUATAN
BENDING DAN IMPAK KOMPOSIT r HDPE-CANTULA
Perbedaan sifat antara serat alam dan polimer termoplastik menjadi penghambat
terbentuknya ikatan yang baik antara kedua bahan tersebut. Ikatan yang lemah
akan berpengaruh pada buruknya transfer beban dari serat ke matrik atau
sebaliknya. Perlakuan alkali digunakan untuk memodifikasi serat alam, agar
mampu berikatan baik dengan polimer termoplastik secara mekanik. Efektifitas
perlakuan ini ditentukan oleh waktu perendaman dan konsentrasi larutan.
Penelitian ini bertujuan mengamati pengaruh waktu perendaman serat cantula
dalam larutan alkali terhadap kekuatan bending dan impak komposit Recycled
High Density Polyethylene (RHDPE). Pembuatan komposit dilakukan dengan hot
press machine. Parameter proses yang digunakan adalah temperatur proses
180oC, waktu penahanan 20 menit, dan tekanan pengepresan 50 bar. Pada
penelitian ini, konsentrasi larutan NaOH (alkali) yang digunakan sebagai media
perendaman serat adalah 2%. Sedangkan, waktu perendaman serat di variasi 0
jam, 12 jam, 24 jam, 36 jam, dan 48 jam.. Kualitas ikatan serat dan matrik diamati
menggunakan Stereozoom microscope dan Scanning Electron Micrograph (SEM)
serta FTIR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposit berpenguat serat yang
direndam dalam larutan alkali selama 12 jam mempunyai kekuatan bending dan
impak tertinggi sebesar 35.23 MPa dan 53.90 kJ/m2 . Sedangkan, hasil
pengamatan SEM menunjukan bahwa perendaman diatas 12 jam permukaan serat
terurai menjadi bagian yang lebih kecil
Kata kunci: Komposit RHDPE serat cantula, perlakuan alkali, kekuatan bending
komposit, kualitas ikatan.
THE EFFECT OF CANTULA FIBER SOAKING TIME IN NaOH
SOLUTION TO BENDING AND IMPACT STRENGTHS OF
rHDPE-CANTULA COMPOSITE
The best bonding interface between the natural fiber and thermoplastic polymer
can’t be achieved, because of the different in properties The weak bonding will
cause to poor load transfer from fiber to matrix or vice versa. Alkali treatment is
used to modify natural fiber so the mechanical bonding of natural fiber with the
thermoplastic polymer is done well. The effectiveness of the treatment is
determined by soaking time and solution concentration. This research have a
purpose to observe the effect of cantula fiber soaking time in alkali solution on the
bending and impact strength of rHDPE-cantula composite. The composite was
manufactured in hot press machine. Temperature of the process was 180oC with
20 minute holding time and 50 bar pressure. In this research, the alkali solution
concentration is 2%. The soaking time was varied 0 hours, 12 hours, 24 hours, 36
hours, and 48 hours. The quality of interface bonding between natural and the
matrix was observed by stereozoom microscope, scanning electron micrograph
(SEM), and Fourier Transform Infra Red (FTIR). The highest bending and impact
strength in this reasearh is at 12 hours of soaking time. The composite with 12
hours of fiber soaking time have 35.23 MPa of bending strength and 53.90 kJ/m2
of impact resistance. The SEM shows that the surface of the fiber over 12 hours of
soaking time becomes unravel.
Keyword: rHDPE cantula composite, alkali treatment, composite bending
strength, bonding interface quality
iv
KATA PENGANTAR
Penulis panjatkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, hingga
akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat memperoleh gelar
Sarjana Teknik, di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu dan menginspirasi dalam pembuatan skripsi ini khususnya kepada:
1. Bapak Heru sukanto, ST., MT. dan Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo, MT
Selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan, serta
arahan dengan sangat baik selama penelitian dan penulisan skripsi.
2. Ibu tercinta Takarini Widowati yang telah membesarkan dan memberikan
kasih saying yang luar biasa, hingga saat ini penulis menyelesaikan studi di
Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret. Bapak Harun Halomoan Siagian
yang memberikan dukungan dan motivasi. Eyang putri yang telah mendidik
displin dan kerja keras dari kecil hingga dewasa.
3. Bapak Dr.Eng.Syamsul Hadi, ST.,MT. Selaku Ketua Prodi Teknik Mesin
Fakultas Teknik Mesin UNS.
4. Bapak Dr. Triyono, ST., MT. selaku ketua laboratorium material Teknik
Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta, tempat pengujian skripsi ini
berlangsung, juga penguji kelayakan skripsi ini.
5. Bapak Sukmaji Indro Cahyono, ST., M.Eng., dan Bapak Teguh Triyono,
ST., M.Eng. selaku penguji kelayakan skripsi ini.
6. Dosen-dosen Teknik Mesin UNS yang telah membagikan ilmu dan
pengalaman.
7. Azolla Bunga Kiki Samaria yang telah menemani dan memberikan
dorongan. semangat, kasih, dan cinta dari awal pengerjaan skripsi hingga
dapat selesai.
8. Maruto Adi P, ST. Laboran yang telah menemani dan membantu
menyelesaikan masalah yang ada di laboratorium material Teknik Mesin
UNS
v
9. Teman-teman S1 reguler 2009 yang telah membantu dan melalui masa
kuliah bersama-sama.
10. Kakak-kakak dan teman seperjuangan di laboratorium UNS yang telah
membantu dan menemani, Deni, Daus, Daniel, Deden, Timbul, Mamin,
Nyamz, Yunanto, Alip, Cahyo, Cornelius, Uyab, Sibhe, Karim, mas
Ridwan, Dito, Ipul, Basir, Gian, Dany, Heri, dan masih banyak yang
lainnya.
11. Saudara-saudara, pakde, bude yang membantu memberikan dorongan
12. Berbagai pihak yang telah membantu jalannya proses penelitian
Penulis mohon maaf bila ada kesalahan dalam penulisan skripsi ini.. Penulis
menerima saran, kritik, dan koreksi agar skripsi ini dapat berguna dikemudian hari.
Surakarta, 2015
Penulis
vi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ..................................................................................
PENGESAHAN .........................................................................................
ABSTRAK ..................................................................................................
KATA PENGANTAR.....................................................................................
DAFTAR ISI ...............................................................................................
DAFTAR TABEL .......................................................................................
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
BAB I. PENDAHULUAN ...........................................................................
1.1. Latar Belakang Masalah ............................................................
1.2. Rumusan Masalah .....................................................................
1.3. Batasan Masalah .......................................................................
1.4. Batasan Masalah ........................................................................
1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................
BAB II. LANDASAN TEORI .....................................................................
2.1. Tinjauan Pustaka .......................................................................
2.2. Dasar Teori ..............................................................................
2.3. Pengujian.....................................................................................
BAB III. METODE PENELITIAN ..............................................................
3.1. Tempat Penelitian .....................................................................
3.2. Bahan Penelitian................................................................. .........
3.3. Alat Bantu Penelitian................................................................. ..
3.4. Alat Pengujian.............................................................................
3.5. Parameter.....................................................................................
3.6. Prosesdur Penelitian.....................................................................
3.7. Diagram Alir................................................................................
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................
4.1. Pengujian Densitas ....................................................................
4.2. Pengujian Bending ....................................................................
4.3.Pengujian Impak ........................................................................
4.4.Pengujian FTIR ..........................................................................
BAB V. PENUTUP .....................................................................................
5.1. Kesimpulan ...............................................................................
5.2. Saran .........................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
LAMPIRAN ................................................................................................
vii
i
ii
v
vii
viii
ix
1
1
2
2
2
2
3
4
4
8
12
12
12
12
14
16
16
21
22
22
23
27
29
32
32
32
33
34
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1.Sifat fisik NaOH ............................................................................
Tabel 3.1 Jenis uji dan jumlah specimen tiap variasi ....................................
viii
7
16
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Simbol recycle HDPE2...............................................................
Gambar 2. 2 Pengujian bending, mekanisme pengujian three point
bending..........................................................................................................
Gambar 2.1 Simbol recycle HDPE2..............................................................
Gambar 2.3 Uji impak ..................................................................................
Gambar 3.1 Alat bantu penelitian .................................................................
Gambar 3.2 Alat Pengujian ...........................................................................
Gambar 3.3 Serat yang direndam NaOH..................................................
Gambar 3.4 Proses pemotongan serat............................................................
Gambar 3.5 Cetakan komposit...................................................................
Gambar 3.6 Ilustrasi susunan alat dan bahan saat proses
hotpress..........................................................................................................
Gambar 3.7 Pengujian densitas....................................................................
Gambar 3.8 Proses pengujian bending komposit .....................................
Gambar 3.9 Diagram alir penelitian..............................................................
Gambar 4.1 Grafik densitas komposit RHDPE serat cantula ........................
Gambar 4.2 Grafik kekuatan bending Komposit rHDPE berpenguat serat
cantula pada tiap variasi lama perendaman ...................................................
Gambar 4.3 Foto SEM spesimen bending ....................................................
Gambar 4.4 Foto makro patahan spesimen bending .....................................
Gambar 4.5 Grafik kekuatan impak pada tiap variasi ...................................
Gambar 4.6 Foto makro patahan spesimen impak ........................................
Gambar 4.7 Grafik perbandingan hasil uji FTIR .........................................
ix
7
9
9
13
15
17
17
18
18
19
19
19
22
23
25
26
27
28
31
DALAM LARUTAN NaOH TERHADAP KEKUATAN
BENDING DAN IMPAK KOMPOSIT rHDPE-CANTULA
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh:
DION WIDIANTO
NIM. I0409016
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
ii
iii
PENGARUH WAKTU PERENDAMAN SERAT CANTULA
DALAM LARUTAN NaOH TERHADAP KEKUATAN
BENDING DAN IMPAK KOMPOSIT r HDPE-CANTULA
Perbedaan sifat antara serat alam dan polimer termoplastik menjadi penghambat
terbentuknya ikatan yang baik antara kedua bahan tersebut. Ikatan yang lemah
akan berpengaruh pada buruknya transfer beban dari serat ke matrik atau
sebaliknya. Perlakuan alkali digunakan untuk memodifikasi serat alam, agar
mampu berikatan baik dengan polimer termoplastik secara mekanik. Efektifitas
perlakuan ini ditentukan oleh waktu perendaman dan konsentrasi larutan.
Penelitian ini bertujuan mengamati pengaruh waktu perendaman serat cantula
dalam larutan alkali terhadap kekuatan bending dan impak komposit Recycled
High Density Polyethylene (RHDPE). Pembuatan komposit dilakukan dengan hot
press machine. Parameter proses yang digunakan adalah temperatur proses
180oC, waktu penahanan 20 menit, dan tekanan pengepresan 50 bar. Pada
penelitian ini, konsentrasi larutan NaOH (alkali) yang digunakan sebagai media
perendaman serat adalah 2%. Sedangkan, waktu perendaman serat di variasi 0
jam, 12 jam, 24 jam, 36 jam, dan 48 jam.. Kualitas ikatan serat dan matrik diamati
menggunakan Stereozoom microscope dan Scanning Electron Micrograph (SEM)
serta FTIR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposit berpenguat serat yang
direndam dalam larutan alkali selama 12 jam mempunyai kekuatan bending dan
impak tertinggi sebesar 35.23 MPa dan 53.90 kJ/m2 . Sedangkan, hasil
pengamatan SEM menunjukan bahwa perendaman diatas 12 jam permukaan serat
terurai menjadi bagian yang lebih kecil
Kata kunci: Komposit RHDPE serat cantula, perlakuan alkali, kekuatan bending
komposit, kualitas ikatan.
THE EFFECT OF CANTULA FIBER SOAKING TIME IN NaOH
SOLUTION TO BENDING AND IMPACT STRENGTHS OF
rHDPE-CANTULA COMPOSITE
The best bonding interface between the natural fiber and thermoplastic polymer
can’t be achieved, because of the different in properties The weak bonding will
cause to poor load transfer from fiber to matrix or vice versa. Alkali treatment is
used to modify natural fiber so the mechanical bonding of natural fiber with the
thermoplastic polymer is done well. The effectiveness of the treatment is
determined by soaking time and solution concentration. This research have a
purpose to observe the effect of cantula fiber soaking time in alkali solution on the
bending and impact strength of rHDPE-cantula composite. The composite was
manufactured in hot press machine. Temperature of the process was 180oC with
20 minute holding time and 50 bar pressure. In this research, the alkali solution
concentration is 2%. The soaking time was varied 0 hours, 12 hours, 24 hours, 36
hours, and 48 hours. The quality of interface bonding between natural and the
matrix was observed by stereozoom microscope, scanning electron micrograph
(SEM), and Fourier Transform Infra Red (FTIR). The highest bending and impact
strength in this reasearh is at 12 hours of soaking time. The composite with 12
hours of fiber soaking time have 35.23 MPa of bending strength and 53.90 kJ/m2
of impact resistance. The SEM shows that the surface of the fiber over 12 hours of
soaking time becomes unravel.
Keyword: rHDPE cantula composite, alkali treatment, composite bending
strength, bonding interface quality
iv
KATA PENGANTAR
Penulis panjatkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, hingga
akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat memperoleh gelar
Sarjana Teknik, di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu dan menginspirasi dalam pembuatan skripsi ini khususnya kepada:
1. Bapak Heru sukanto, ST., MT. dan Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo, MT
Selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan, serta
arahan dengan sangat baik selama penelitian dan penulisan skripsi.
2. Ibu tercinta Takarini Widowati yang telah membesarkan dan memberikan
kasih saying yang luar biasa, hingga saat ini penulis menyelesaikan studi di
Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret. Bapak Harun Halomoan Siagian
yang memberikan dukungan dan motivasi. Eyang putri yang telah mendidik
displin dan kerja keras dari kecil hingga dewasa.
3. Bapak Dr.Eng.Syamsul Hadi, ST.,MT. Selaku Ketua Prodi Teknik Mesin
Fakultas Teknik Mesin UNS.
4. Bapak Dr. Triyono, ST., MT. selaku ketua laboratorium material Teknik
Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta, tempat pengujian skripsi ini
berlangsung, juga penguji kelayakan skripsi ini.
5. Bapak Sukmaji Indro Cahyono, ST., M.Eng., dan Bapak Teguh Triyono,
ST., M.Eng. selaku penguji kelayakan skripsi ini.
6. Dosen-dosen Teknik Mesin UNS yang telah membagikan ilmu dan
pengalaman.
7. Azolla Bunga Kiki Samaria yang telah menemani dan memberikan
dorongan. semangat, kasih, dan cinta dari awal pengerjaan skripsi hingga
dapat selesai.
8. Maruto Adi P, ST. Laboran yang telah menemani dan membantu
menyelesaikan masalah yang ada di laboratorium material Teknik Mesin
UNS
v
9. Teman-teman S1 reguler 2009 yang telah membantu dan melalui masa
kuliah bersama-sama.
10. Kakak-kakak dan teman seperjuangan di laboratorium UNS yang telah
membantu dan menemani, Deni, Daus, Daniel, Deden, Timbul, Mamin,
Nyamz, Yunanto, Alip, Cahyo, Cornelius, Uyab, Sibhe, Karim, mas
Ridwan, Dito, Ipul, Basir, Gian, Dany, Heri, dan masih banyak yang
lainnya.
11. Saudara-saudara, pakde, bude yang membantu memberikan dorongan
12. Berbagai pihak yang telah membantu jalannya proses penelitian
Penulis mohon maaf bila ada kesalahan dalam penulisan skripsi ini.. Penulis
menerima saran, kritik, dan koreksi agar skripsi ini dapat berguna dikemudian hari.
Surakarta, 2015
Penulis
vi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ..................................................................................
PENGESAHAN .........................................................................................
ABSTRAK ..................................................................................................
KATA PENGANTAR.....................................................................................
DAFTAR ISI ...............................................................................................
DAFTAR TABEL .......................................................................................
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
BAB I. PENDAHULUAN ...........................................................................
1.1. Latar Belakang Masalah ............................................................
1.2. Rumusan Masalah .....................................................................
1.3. Batasan Masalah .......................................................................
1.4. Batasan Masalah ........................................................................
1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................
BAB II. LANDASAN TEORI .....................................................................
2.1. Tinjauan Pustaka .......................................................................
2.2. Dasar Teori ..............................................................................
2.3. Pengujian.....................................................................................
BAB III. METODE PENELITIAN ..............................................................
3.1. Tempat Penelitian .....................................................................
3.2. Bahan Penelitian................................................................. .........
3.3. Alat Bantu Penelitian................................................................. ..
3.4. Alat Pengujian.............................................................................
3.5. Parameter.....................................................................................
3.6. Prosesdur Penelitian.....................................................................
3.7. Diagram Alir................................................................................
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................
4.1. Pengujian Densitas ....................................................................
4.2. Pengujian Bending ....................................................................
4.3.Pengujian Impak ........................................................................
4.4.Pengujian FTIR ..........................................................................
BAB V. PENUTUP .....................................................................................
5.1. Kesimpulan ...............................................................................
5.2. Saran .........................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
LAMPIRAN ................................................................................................
vii
i
ii
v
vii
viii
ix
1
1
2
2
2
2
3
4
4
8
12
12
12
12
14
16
16
21
22
22
23
27
29
32
32
32
33
34
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1.Sifat fisik NaOH ............................................................................
Tabel 3.1 Jenis uji dan jumlah specimen tiap variasi ....................................
viii
7
16
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Simbol recycle HDPE2...............................................................
Gambar 2. 2 Pengujian bending, mekanisme pengujian three point
bending..........................................................................................................
Gambar 2.1 Simbol recycle HDPE2..............................................................
Gambar 2.3 Uji impak ..................................................................................
Gambar 3.1 Alat bantu penelitian .................................................................
Gambar 3.2 Alat Pengujian ...........................................................................
Gambar 3.3 Serat yang direndam NaOH..................................................
Gambar 3.4 Proses pemotongan serat............................................................
Gambar 3.5 Cetakan komposit...................................................................
Gambar 3.6 Ilustrasi susunan alat dan bahan saat proses
hotpress..........................................................................................................
Gambar 3.7 Pengujian densitas....................................................................
Gambar 3.8 Proses pengujian bending komposit .....................................
Gambar 3.9 Diagram alir penelitian..............................................................
Gambar 4.1 Grafik densitas komposit RHDPE serat cantula ........................
Gambar 4.2 Grafik kekuatan bending Komposit rHDPE berpenguat serat
cantula pada tiap variasi lama perendaman ...................................................
Gambar 4.3 Foto SEM spesimen bending ....................................................
Gambar 4.4 Foto makro patahan spesimen bending .....................................
Gambar 4.5 Grafik kekuatan impak pada tiap variasi ...................................
Gambar 4.6 Foto makro patahan spesimen impak ........................................
Gambar 4.7 Grafik perbandingan hasil uji FTIR .........................................
ix
7
9
9
13
15
17
17
18
18
19
19
19
22
23
25
26
27
28
31