Pembuatan dan Karakterisasi Genteng Polimer Berbasis Ampas Tebu dan Batu Apung Sebagai Agregat dengan Poliester dan Karet Sir 20 Sebagai Matriks

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Limbah
2.1.1 Pengertian Limbah
Limbah atau sampah yaitu limbah atau kotoran yang dihasilkan karena
pembuangan sampah atau zat kimia dari pabrik-pabrik. Limbah atau sampah juga
merupakan suatu bahan yang tidak berarti dan tidak berarga, tetapi malah bisa
mengakibatkan pencemaran lingkungan.Limbah ini dapat menyebabkan penyakit,
cacat janin, kematian, bahkan pemutusan mata rantai kehidupan suatu organisme.

2.1.2 Jenis Limbah
a. Limbah Rumah Tangga
Limbah rumah tangga (lebih umum disebut sampah) adalah limbah yang
dihasilkan oleh kegiatan rumah tangga. Limbah ini berupa sisa makanan, kantong
plastik bekas, kaleng susu, botol minuman , dan lain-lain. Limbah rumah tangga
berdaya racun tinggi dapat berupa sisa obat kedaularsa, sisa cat dan lainnya.
b. Limbah Pabrik
Limbah ini bisa dikatagorikan sebagai limbah yang umumnya dibuang
disungai-sungai disekitar tempat tinggal masyarakat dan tidak jarang warga
masyarakat mempergunakan sungai untuk kegiatan sehari-hari, misalnya MCK

(mandi, cuci, kakus) misalnya, pabrik pengolahan pakan ternak, pabrik tempe dan
lainnya.
c. Limbah Industri
Limbah ini mengandung zat yang berbahaya diantara asam anorganik dan
senyawa orgaik, zat-zat tersebut jika masuk ke perairan maka akan menimbulkan
pencemaran yang dapat membahayakan makluk hidup pengguna air tersebut
misalnya ikan dan manusia. Limbah ini dihasilkan oleh industri obat, minyak
bumi, kertas dan lain-lain (Teti Suryati, 2009).

Universitas Sumatera Utara

2.2

Polimer
Polimer (makromolekul) merupakan molekul besar yang terbentuk dari

unit-unit berulang sederhana. Nama ini diturunkan dari bahasa yunani, yaitu:
Poly yang berarti banyak, dan mer yang berarti bagian. Dan polimer juga
merupakan bahan yang penting dalam pembuatan komposit. Polimer berfungsi
sebagai matriks yang berfungsi mengikat penguat yang digunakan pada

komposit. Beberapa contoh bahan polimer yaitu resin Phenolformaldehyde, urea
formal dehyde, poliester, epoksi dan lainnya. Pada umumnya polimer
memiliki sifat yang menguntungkan karena massa jenisnya kecil, mudah
dibentuk,

tahan

karat. Akan

tetapi polimer memiliki kekurangan seperti

kekakuan dan kekuatan rendah. Oleh karena itu agar diperoleh komposit yang
lebih baik, maka polimer tersebut dipadukan dengan bahan yang lain yang
berfungsi sebagai bahan penguat seperti: serat (fiber), partikel (particulate),
lapisan (lamina) dan serpihan (flakes). Pada saat ini berbagai industri telah
menggunakan komposit yang diperkuat oleh serat mulai dari industri perabot
rumah tangga (panel, kursi, meja), industri kimia (pipa, tangki, selang), alat-alat
olah raga, bagian-bagian mobil yang diantaranya bumper mobil, alat-alat listrik
dan industri .
Material komposit mempunyai beberapa keuntungan antara lain:

•

•

Bobot ringan

•

Biaya produksi murah

•

Mempunyai kekuatan dan kekakuan yang baik

Tahan korosi

2.3 Pengertian Komposit
Pengertian komposit adalah bahan yang terbentuk apabila dua atau lebih
komponen yang berlainan digabung. K. Van Rijswijk et.al dalam bukunya Natural
Fibre Composite (2001) menjelaskan komposit adalah bahan hibrida yang terbuat

dari resin polimer diperkuat dengan serat, menggabungkan sifat-sifat mekanik dan
fisik. Ilustrasi ikatan dan sifat fisik polimer dapat dilihat pada gambar 2.1.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.1 Komposisi Komposit
(Sumber : K. Van Rijswijk, et.al, 2001)

Bahan komposit merupakan bahan gabungan secara makro yang
didefenisikan sebagai suatu sistem material yang tersusun dari campuran atau
kombinasi dua atau lebih unsur-unsur utama yang secara makro berbeda dalam
bentuk dan atau komposisi material yang tidak dapat dipisahkan.
•

Material komposit mempunyai beberapa keuntungan diantaranya :

•

Bobotnya ringan

•

Biaya produksi murah

•

Mempunyai kekuatan dan kekakuan yang baik

Tahan korosi
Sedangkan Peter (2002) menjelaskan keunggulan dan kekurangan

komposit di dalam tabel dibawah ini,

Tabel 2.1 Keunggulan dan kekurangan dari komposit komersial
(Munirah Moctar, 2007)
•

Keunggulan

•

•

Berat berkurang

•

kekakuan dengan berat tinggi

Rasio antara kekuatan atau rasio

mampu •

Sifat-sifat

yang

beradaptasi:

Kekuatan

kekakuan

dapat

•

atau

beradaptasi •

Kekurangan
Biaya bertambah untuk bahan
baku dan fabrikasi
Sifat-sifat bidang melintang lemah
Kelemahan

matrik,

kekerasan

rendah
Matriks

dapat

menimbulkan

Universitas Sumatera Utara

•

terhadap pengaturan beban

•

•

Kehilangan sebagian sifat dasar •

Sulit dalam mengikat

•

material

mekanik sulit dilakukan, analisis

Ongkos manufaktur rendah

untuk

•

Lebih tahan terhadap korosi

degradasi lingkungan

Konduktivitas
konduktivitas

termal
listrik

atau

Analisa

sifat-sifat

efisiensi

fisik

dan

damping tidak

mencapai konsensus

meningkat

atau menurun

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa aplikasi komposit masih terbatas
disebabkan oleh faktor ekonomi. Karena komposit menggunakan serat gelas atau
material teknik yang lain sebagai penguat, biaya bahan mentah dan biaya fabrikasi
akan menjadi tinggi. Hal ini jelas terlihat pada bidang industri yang
memanfaatkan material komposit, seperti pada bidang penerbangan dan kelautan.
Material komposit terdiri dari dua buah penyusun yaitu matriks dan
pengisi (filler). Adapun definisi dari keduanya adalah sebagai berikut :
1. Matriks merupakan struktur komposit yang bisa berasal dari bahan polimer,
logam, maupun keramik. Matriks secara umum berfungsi untuk mengikat
serat menjadi satu struktur komposit.
Matriks memiliki fungsi :
a. Mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur
b. Melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan
c. Mentransfer dan mendistribusikan beban ke serat
d. Menyumbangkan beberapa sifat seperti : kekakuan, ketangguhan, dan
tahanan listrik.
2. Pengisi adalah bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit,
biasanya berupa serat

atau serbuk. Serat yang sering digunakan dalam

pembuatan komposit antara lain serat E-Glass, Boron, Carbon, dan lain
sebagainya. Bisa juga dari serat alam antara lain serat kenaf, jute, rami,
cantula, dan lain sebagainya.

Universitas Sumatera Utara

2.3.1 Klasifikasi Komposit
a. Komposit dengan Matriks Polimer (PMC : Polymer Matriks Composite)
Polimer merupakan matriks yang paling umum digunakan pada material
komposit. Karena memiliki sifat yang lebih tahan terhadap korosi dan lebih
ringan. Matriks polimer terbagi 2 yaitu termoset dan termoplastik. Perbedaannya
polimer termoset tidak dapat didaur ulang sedangkan termoplastik dapat didaur
ulang sehingga lebih banyak digunakan belakangan ini. Jenis-jenis termoplastik
yang biasa digunakan adalah polypropylene (PP), polystryrene (PS), polyethylene
(PE), dan lain-lain.
Berdasarkan serat

yang digunakan komposit serat (fiber-matriks

composites) dibedakan menjadi :
•

•

•

•

•

Fiber composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik
Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik
Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik
Filled composites adalah gabungan matriks continuous skeletal
Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina
Berdasarkan strukturnya komposit dapat dibedakan atas :

1. Particulate Composite Materials (Komposit Partikel) merupakan jenis
komposit yang menggunakan partikel/butiran sebagai pengisi. Partikel berupa
logam atau non-logam dapat digunakan sebagai pengisi.
2. Fibrous Composite Materials (Komposit Serat) terdiri dari dua komponen
penyusun yaitu matriks dan serat.
3. Structural Composite Materials (Komposit Berlapis) terdiri dari sekurangkurangnya dua material berbeda yang direkatkan bersama-sama. Proses
pelapisan dilakukan dengan mengkombinasikan aspek terbaik dari masingmasing lapisan untuk memperoleh bahan yang berguna.

Universitas Sumatera Utara

Untuk lebih jelasnya, pembagian komposit dapat dilihat pada gambar
berikut :

Gambar 2.2. Struktur bagan komposit

b. Komposit dengan Matriks Serat (fiber komposite)
Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu
lapisan menggunakan serat penguat. Serat yang digunakan biasanya berupa serat
gelas, serat karbon, serat aramid dan sebagainya. Serat ini bisa disusun secara
acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih
kompleks seperti anyaman.
Komposit yang diperkuat dengan serat dapat digolongkan menjadi dua
bagian yaitu:
•

Komposit serat pendek (short fiber composite)
Komposit yang diperkuat dengan serat pendek umumnya sebagai matrik

nya adalah resin termoset yang amorf atau semikristalin.

Universitas Sumatera Utara

Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek dapat dibagi
menjadi dua bagian yaitu:
1. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek yang mengandung
orientasi secara acak (inplane random orientasi). Secara acak biasanya derajat
orientasi dapat terjadi dari suatu bagian ke bagian lain. Akibat langsung dari
distribusi acak serat ini adalah nilai fraksi volume lebih rendah dalam material
yang menyebabkan bagian resin lebihbesar. Fraksi berat yang lebih rendah
berhubungan dengan ketidak-efisienan balutan dan batasan–batasan dalam
proses pencetakan.
2. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek yang terorientasi atau
sejajar satu dengan yang lain.
Tujuan pemakaian serat pendek adalah memungkinkan pengolahan yang
mudah, lebih cepat, produksi lebih murah dan lebih beraneka ragam.
•

Komposit serat panjang (long fiber composite)
Keistimewaan komposit serat panjang adalah lebih mudah diorientasikan,

jika dibandingkan dengan serat pendek. Walaupun demikian serat pendek
memiliki rancangan lebih banyak. Secara teoritis serat panjang dapat menyalurkan
pembebanan atau

tegangan dari suatu titik pemakaiannya.

Pada prakteknya, hal ini tidak mungkin karena variabel pembuatan
komposit serat panjang tidak mungkin memperoleh kekuatan tarik melampaui
panjangnya. Perbedaan serat panjang dan serat pendek yaitu serat pendek dibebani
secara tidak langsung atau kelemahan matriks akan menentukan sifat dari produk
komposit tersebut yakni jauh lebih kecil dibandingkan dengan besaran yang
terdapat pada serat panjang. Bentuk serat panjang memiliki kemampuan yang
tinggi, disamping itu kita tidak perlu memotong-motong serat.
Fungsi penggunaan serat sebagai penguat secara umum adalah sebagai
bahan yang dimaksudkan untuk memperkuat komposit, disamping itu penggunaan
serat juga mengurangi pemakaian resin sehingga akan diperoleh suatu komposit
yang lebih kuat, kokoh dan tangguh jika dibandingkan produk bahankomposit
yang tidak menggunakan serat penguat.

Universitas Sumatera Utara

2.3.2 Faktor Ikatan Serat-Matriks
Komposit berpenguat serat banyak diaplikasikan pada alat-alat yang
membutuhkan material yang mempunyai perpaduan dua sifat dasar yaitu kuat
namun juga ringan. Komposit serat yang baik harus mampu menyerap matriks
yang memudahkan terjadi antara dua fase. Selain itu komposit serat juga harus
mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang tinggi, karena serat dan
matriks berinteraksi dan pada akhirnya terjadi pendistribusian tegangan.
Kemampuan ini harus diiliki oleh matriks dan serat. Hal yang mempengaruhi
ikatan antara serat dan matriks adalah void, yaitu adanya celah pada serat atau
bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat menyebabkan matrik tidak akan
mampu mengisi ruang kosong pada cetakan. Bila komposit tersebut menerima
beban, maka daerah tegangan akan berpindah ke daerah void sehingga akan
mengurangi kekuatan komposit tersebut.

2.3.3 Faktor Ikatan Pengisi-Matriks
Dengan adanya partikel berupa pengisi, maka pada beberapa daerah pada
resin sebagai matriks akan terisi oleh partikel, sehingga pada saat terjadi
interlamellar stretching, deformasi yang terjadi pada bagian amorph dapat
diminimalisir oleh partikel. Mekanisme penguatannya adalah bahwa dengan
adanya partikel, jarak antara bagian polimer yang strukturnya kristalin (berbentuk
seperti lempengan/lateral) akan diperpendek oleh adanya partikel tadi. Dengan
semakin meningkatnya jumlah partikel yang ada (sampai pada batasan tertentu
dimana matriks masih mampu mengikat partikel), maka deformasi yang terjadi
juga akan semakin berkurang, karena beban yang sebelumnya diterima oleh
matriks akan diteruskan atau ditanggung juga oleh partikel sebagai penguat.
Ikatan antara matriks dan pengisi harus kuat. Apabila ikatan yang terjadi
cukup kuat, maka mekanisme penguatan dapat terjadi. Tetapi apabila ikatan antar
permukaan partikel dan matriks tidak bagus, maka yang terjadi adalah pengisi
hanya akan berperan sebagai impurities atau pengotor saja dalam spesimen.
Akibatnya pengisi akan terjebak dalam matriks tanpa memiliki ikatan yang kuat

Universitas Sumatera Utara

dengan matriksnya. Sehingga akan ada udara yang terjebak dalam matriks
sehingga dapat menimbulkan cacat pada spesimen. Akibatnya beban atau
tegangan yang diberikan pada spesimen tidak akan terdistibusi secara merata. Hal
inilah yang menyebabkan turunnya kekuatan mekanik pada komposit.
Ikatan antar permukaan yang terjadi pada awalnya merupakan gaya adhesi
yang ditimbulkan karena kekasaran bentuk permukaan, yang memungkinkan
terjadinya interlocking antar muka, gaya elektrostatik yaitu gaya tarik menarik
antara atom bermuatan ion, ikatan Van der Waals karena adanya dipol antara
partikel dengan resin. Permulaan kekristalan (nukleasi) pada polimer bisa terjadi
secara acak di seluruh matriks ketika molekul-molekul polimer mulai bersekutu
(nukleasi homogen) atau mungkin juga terjadi disekitar permukaan suatu kotoran
(impurities asing), yaitu mungkin suatu nukleator sengaja ditambahkan sehingga
terjadi nukleasi heterogen. Jadi partikel yang ditambahkan pada polimer akan
berpengaruh terhadap kristalisasi dari polimer itu sendiri.
Peningkatan volume pengisi akan mengurangi deformability (khususnya
pada permukaan) dari matriks sehingga menurunkan keuletannya. Selanjutnya,
komposit akan memiliki kekuatan lentur yang rendah. Namun apabila terjadi
ikatan antara matriks dan pengisi kuat sifat mekanik akan meningkat karena
distribusi tegangan merata.
Pola distribusi dari partikel juga akan mempengaruhi kekuatan mekanik.
Pola distribusi partikel dalam matriks dapat dianalisa secara sederhana dengan
menghitung densitas dari komposit pada beberapa bagiannya dalam satu variabel.
Dari hasil perhitungannya, densitas komposit memiliki nilai-nilai yang berbedabeda dalam satu variabelnya. Hal ini menunjukkan pola sebaran dari partikel yang
kurang homogen.

2.3.4 Pembebanan
Bahan komposit dibentuk pada saat yang sama ketika struktur tersebut
dibuat. Hal ini berarti bahwa orang yang membuat struktur menciptkan sifat-sifat
bahan komposit yang dihasilkan. Proses manufaktur yang digunakan biasanya

Universitas Sumatera Utara

merupakan bagian yang kritikal yang berperan menentukan kinerja struktur yang
dihasilkan.
Terdapat empat beban langsung utama dimana setiap bahan dalam suatu
struktur harus menahannya yaitu tarik, tekan, geser/lintang dan lentur.
1.

Tarik
Reaksi komposit terhadap beban tarik sangat tergantung pada sifat kekakuan
dan kekuatan tarik dari serat penguat, dimana jauh lebih tinggi dibandingkan
dengan resinnya.

2.

Tekan
Sifat daya rekat dan kekakuan dari sistem resin sangat penting. Resin
menjaga serat sebagai kolom lurus dan mencegah dari tekukan (buckling).

3.

Geser/Lintang
Beban ini mencoba untuk meluncurkan setiap lapisan seratnya. Di bawah
beban geser resin memainkan peranan utama, memindahkan tegangan
melintang komposit. Untuk membuat komposit tahan terhadap beban geser,
unsur resin diharuskan tidak hanya mempunyai sifat-sifat mekanis yang baik
tetapi juga daya rekat yang tinggi terhadap serat penguat.

4.

Lenturan
Beban lentur sebetulnya merupakan kombinasi beban tarik, tekan, dan geser.
Ketika beban seperti diperlihatkan, bagian atas terjadi tekan, bagian bawah
terjadi tarik dan bagian tengah lapisan terjadi geser.

2.4 Genteng
Genteng merupakan bagian utama dari suatu bangunan sebagai penutup
atap rumah. Fungsi utama genteng adalah menahan panas sinar matahari dan
guyuran air hujan. Kualitas genteng sangat ditentukan dari bahan dan suhu
pembakaran, karena hal tersebut akan menentukan daya serap air dan daya tekan
genteng.
Genteng merupakan salah satu komponen penting pembangunan
perumahan yang memiliki fungsi untuk melindungi rumah dari suhu, hujan
maupun fungsi lainnya, maka genteng harus memiliki sifat mekanis, fisis maupun
termal yang baik. Agar kualitas genteng optimal, maka daya serap air harus

Universitas Sumatera Utara

seminimal mungkin, agar kebocoran dapat diminimalisir. Ada berbagai jenis
genteng yang dikenal secara umum genteng beton, genteng metal, genteng
keramik, dan genteng polimer. Adapun penelitian ini berfokus pada genteng
polimer.

2.4.1 Genteng beton
Genteng beton adalah unsur bahan bangunan untuk penutup atap, dari
agregat halus, semen dan air dengan atau tanpa additive lain yang tidak
mengganggu pengikat semen. Bentuk dan ukurannya hampir sama dengan
genteng tanah tradisional, hanya bahandasarnya adalah

campuran semen PC

(Portland Cement) adalah semen yang paling banyak terdapat di pasaran,
masyarakat Indonesia biasa menyebut semen abu-abu untuk membedakan dengan
semen warna. Bahan baku semen PC adalah batu kapur atau gamping berkadar
kalsium tinggi yang dimasak dalam tanur bertekanan tinggi dan pasir kasar,
kemudian diberi lapisan tipis yang berfungsi sebagai pewarna dan kedap air.
Sebenarnya atap ini bisa bertahan hampir selamanya, tetapi lapisan pelindungnya
hanya akan bertahan antara 30 tahun hingga 40 tahun.
Genteng beton dibuat dengan cara mencampur pasir dan semen ditambah
air, kemudian diaduk sampai homogen lalu dicetak. Selain semen dan pasir,
sebagai bahan susun gentang beton dapat juga ditambahkan kapur. Pembuatan
genteng beton dapat dilakukan dengan 2 cara sederhana yaitu secara manual
(tanpa dipres) dan secara mekanik (dipres).
Menurut SNI 0096:2007 genteng beton atau genteng semen adalah unsur
bangunan yang dipergunakan untuk atap terbuat dari campuran merata antara
semen portland atau sejenisnya dengan agregat dan air dengan atau tanpa
menggunakan pigmen.
Menurut PUBI 1982 genteng beton ialah unsur bahan bangunan yang
dibuat dari campuran bahan semen portland, agregat halus, air, kapur mill, dan
bahan pembantu lainnya yang dibuat sedemikian rupa sehingga dapat
dipergunakan untuk atap.

Universitas Sumatera Utara

Menurut PUBI 1982 ada 2 macam genteng beton sesuai bahan
pembentuknya yaitu :
1. Genteng beton biasa yaitu genteng beton yang terbuat dari campuran bahan
semen portland
2. Genteng beton khusus yaitu genteng beton yang terbuat dari campuran bahan
semen portland, agregat halus, air dan kapur ditambah bahan lain yang
mungkin berupa bahan kimia, serat ataupun bahan lainnya.

2.4.2 Genteng Metal
Bentuknya lembaran, mirip seng. Genteng ini ditanam pada balok gording
rangka atap, menggunakan sekrup, bentuk lain berupa genteng lembaran.
Pemasangannya tidak jauh berbeda dengan genteng tanah liat hanya ukurannya
saja yang lebih besar. Ukuran yang tersedia bervariasi, 60 - 120 cm (lebar),
dengan ketebalan 0.3 mm dan panjang antara 1,2 - 12 m. Genteng metal
merupakan alternatif pengganti genteng beton, genteng keramik dan gentenggenteng lainnya yang konvensional. Penggunaannya mudah dan praktis. Genteng
metal memiliki beberapa keuntungan yaitu karena overlapnya maka tempiyas
kecil, genteng metal lebih ringan jika dibandingkan dengan genteng beton dan
keramik sehingga tidak membebani struktur.

2.4.3 Genteng Keramik
Genteng keramik ialah unsur bangunan yang dipergunakan sebagai atap
yang dibuat dari tanah liat dengan atau tanpa dicampur dengan bahan lain dan
dibakar sampai suhu cukup tinggi. Bahan dasarnya tetap keramik yang berasal
dari tanah liat. Namun genteng ini telah mengalami proses finishing yaitu lapisan
glazur pada permukaannya. Lapisan ini dapat diberi warna yang beragam dan
melindungi genteng dari lumut.
Keunggulan genteng keramik diantaranya : Genteng keramik terlihat
mengkilap. Lapisan glazur pada proses finishing yang membuat genteng terlihat
mengkilap. Genteng keramik lebih anti-bocor dan tidak mudah lepas. Itu karena
genteng tersebut menggunakan sistem interlocking dalam pemasangan. Genteng

Universitas Sumatera Utara

keramik merek tertentu bahkan menggunakan sistem double interlocking. Genteng
keramik lebih berusia lama. Umur genteng keramik mencapai 50 tahun ataupun
lebih.
•

•

Selain itu genteng keramik juga memiliki beberapa kekurangan yaitu :
Genteng keramik berharga lebih mahal.
Genteng keramik berbobot lebih berat sehingga memerlukan konstruksi kayu
ataupun baja ringan yang lebih kokoh.

2.4.4 Genteng Polimer
Genteng

polimer

adalah

genteng

yang

berbasis

polimer

yaitu

pembuatannya dengan mencampur bahan polimer sebagai matriks dan pengisi dari
bahan alam.
Genteng polimer dibuat secara partikel komposit dengan terlebih dahulu
mengubah bentuk bahan pengisi menjadi partikel , partikel ini kemudian dicampur
dengan matrik polimer pada suhu titik leleh polimer tersebut. Matrik yang
digunakan adalah polietilen, polipropilen dan paduan polietilen-karet alam,
sedangkan bahan pengisinya adalah jerami, pasir, dan serbuk gergaji. Mutu
genteng polimer yang dihasilkan bergantung pada bahan matriks, pengisi dan
perbandingan komposisi antara matrik dan pengisi.
Terhadap komposit yang diperoleh dilakukan uji fisik, mekanik, termal,
homogenitas, derajat kristalinitas, dan cuaca. Komposit polimer yang memberikan
sifat yang diinginkan lalu dicetak sesuai dengan bentuk genteng sehingga
diperoleh genteng komposit polimer. Secara keseluruhan genteng komposit
polimer mempunyai beberapa keunggulan seperti ringan, kuat, ekonomis dan
estetis serta menggunakan bahan alam yang berlimpah sebagai bahan pengisi
(Batan,2009).

2.5 Syarat Mutu Genteng Menurut Standar Nasional Indonesia
Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) 0099:2007, syarat mutu genteng
meliputi :

Universitas Sumatera Utara

1. Sifat Tampak
Genteng harus memiliki permukaan atas yang mulus , tidak terdapat retak,
atau cacat lain yang mempengaruhi sifat pemakaiannya.
2. Penyerapan Air
Penyerapan air maksimal 10 %
3. Ketahanan terhadap Perembesan Air ( Impermeabilitas)
Tidak boleh ada tetesan air dari permukaan bawah genteng kurang dari 20 jam
lebih kurang 5 menit.

2.6 Tebu
Tebu merupakan salah satu jenis tanaman yang hanya dapat ditanam
didaerah yang memiliki iklim tropis. Di Indonesia, perkebunan menempati
luas areal sekitar 232 ribu hektar, yang tersebar di Medan, Lampung,
Semarang, Solo dan Makassar. Dari seluruh perkebunan tebu yang ada di
Indonesia, 50% diantaranya adalah perkebunan rakyat, 30% perkebunan
swasta, dan hanya 20% perkebunan Negara. Pada tahun 2002 produksi tebu
Indonesia mencapai lebih kurang 2 juta ton. Tebu-tebu dari perkebunan diolah
menjadi gula di pabrik-pabrik gula. Dalam proses produksi di pabrik gula,
ampas tebu dihasilkan sekitar 90% dari setiap tebu yang diproses, gula yang
termanfaat hanya 5% sisanya berupa tetes tebu (molase) danair. Tanaman
tebu tak hanya berisi air yang digunakan sebagai bahan pembuat gula, tetapi
memiliki komposisi yang lebih kompleks yakni sakrosa, zat sabut atau fiber,
gula reduksi dan beberapa bahan lainnya. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat
pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Komposisi kandungan tebu
No

Nama bahan

Jumlah (%)

Keterangan

1.

Air

67 – 75

H2O

2.

Sacharossa

12 – 19

Zat gula

3.

Zat sabut

11 – 16

Serat

Universitas Sumatera Utara

4.

Gula reduksi

0,5 – 1,5

5.

Amylin

0,5 – 1,5

6.

Geleta

0,5 – 1,5

7.

Paklin

0,5 – 1,5

8.

Lilin

0,5 – 1,5

9.

Zat yang mengandung zat lemas

0,5 – 1,5

10.

Zat pewarna

0,5 – 1,5

11.

Asam - asam organik

0,5 – 1,5

2.6.1 Morfologi Tanaman Tebu
Tebu merupakan sejenis rumput-rumputan yang memiliki ketinggian sekitar
2 - 4 meter. Secara garis besar, tanaman tebu dapat dikelompokkan menjadi empat
bagian, yaitu :
-

Akar : berbentuk serabut, tebal dan berwarna putih

-

Batang : berbentuk ruas-ruas yang dibatasi oleh buku-buku, penampang
melintang agak pipih, berwarna hijau kekuningan

-

Daun: berbentuk pelepah, panjang 1-2 m, lebar 4-8 cm, permukaan kasar
dan berbulu, berwarna hijau kekuningan hingga hijau tua

-

Bunga : berbentuk bunga majemuk, panjang sekitar 30 cm.

2.6.2 Ampas Tebu
Ampas tebu (baggase) adalah campuran dari serat yang kuat,dengan
jaringan Parenchyma yang lembut, yang mempunyai tingkat higroskopis yang
tinggi, dihasilkan melalui penggilingan tebu. Pada proses penggilingan tebu,
terdapat 5 kali proses penggilingan tebu dari batang tebu sampai menjadi
ampas tebu, dimana pada hasil penggilingan pertama dan kedua dihasilkan nira
mentah

yang

penggilingan

berwarna

kuning kecoklatan, kemudian

ketiga, keempat

pada

proses

dan kelima akan menghasilkan nira dengan

volume yang berbeda-beda. Setelah gilingan terakhir menghasilkan ampas
tebu kering. Pada proses penggilingan pertama dan kedua dihasilkan ampas
tebu basah. Hasil dari ampas tebu gilingan kedua ditambahkan susu kapur

Universitas Sumatera Utara

3Be yang berfungsi sebagai senyawa yang menyerap nira dari serat ampas
tebu sehingga pada penggilingan ketiga nira masih dapat diserap meskipun
volumenya masih sedikit dari hasil gilingan kedua. Penambahan senyawa ini
dilakukan pada penggilingan ketiga, keempat, dan kelima dengan volume
berbeda-beda. Semakin sedikit nira dalam ampas tebu, semakin sedikit susu
3Be yang ditambahkan.
Rata–rata ampas yang diperoleh dari proses giling 32% tebu. Dengan
produksi tebu di Indonesia pada tahun 2007 sebesar 21 juta ton potensi ampas
yang dihasilkan sekitar 6 juta ton ampas per tahun. Tiap berproduksi, pabrik gula
selalu menghasilkan limbah yang terdiri dari limbah padat,cair, dan gas. Limbah
padat, yaitu ampas tebu (bagas), Abu boiler, dan blotong (filter cake). Ampas
tebu merupakan limbah padat yang berasal dari perasan batang tebu untuk diambil
niranya. Limbah ini banyak mengandung serat dan gabus. Ampas tebu selain
dimanfaatkan sendiri oleh pabrik sebagai bahan bakar pemasakan nira, juga
dimanfaatkan oleh pabrik kertas sebagai

pulp campuran pembuat kertas.

(Mahmudah Hamawi, 2005).
Kelebihan ampas (bagasse) tebu dapat membawa masalah bagi pabrik
gula, ampas bersifat meruah (bulky) sehingga untuk menyimpannya perlu area
yang luas. Ampas mudah terbakar karena di dalamnya terkandung air, gula, serat
dan mikroba, sehingga bila tertumpuk akan terfermentasi dan melepask an panas.
Terjadinya kasus kebakaran ampas di beberapa pabrik gula diduga akibat proses
tersebut. Ampas tebu selain dijadikan sebagai bahan bakar ketel di beberapa
pabrik gula mencoba mengatasi kelebihan ampas dengan membakarnya secara
berlebihan (inefisien). Dengan cara tersebut mereka bisa mengurangi jumlah
ampas tebu.

2.6.3 Pemanfaatan Serat Ampas Tebu
Seiring dengan perkembangan jaman dan kemajuan teknologi, ampas tebu
yang dahulunya hanya digunakan sebagai abu gosok, sudah mulai dimanfaatkan
dalam industri bahan bangunan seperti:

Universitas Sumatera Utara

1. Di Mesir telah diadakan penelitian bahwa ampas tebu dapat dimanfaatkan
sebagai komponen penyusunan dalam pembuatan keramik .
2. Telah dicobakan pemanfaatan ampas tebu sebagai campuran semen dengan
perbandingan 1 semen : 12 ampas tebu, dan ternyata memberi hasil yang lebih
kuat, ringan dan tahan terhadap kondisi agresif, dan tentu saja membutuhkan
biaya yang lebih ekonomis. Telah dicoba dalam pembuatan panil gypsum,
dimana ampas tebu dipakai sebagai bahan tambah mampu menghasilkan panil
gypsum yang memiliki kuat lentur yang baik .

2.6.4 Komponen Penyusun Serat Ampas Tebu
Tanaman tebu yang sering kita lihat tid ak hanya berisi air yang digunakan
sebagai bahan pembuat gula tetapi memiliki komposisi yang lebih kompleks
yakni: sakrosa, zat sabut atau fiber, gula reduksi dan beberapa bahan lainnya .
Sabut yang terkandung dalam ampas tebu, tersusun dari beberapa
komponen penyusun yakni: selulosa, pentosan, lignin dan beberapa komponen
lain, seperti dalam Tabel berikut,

Tabel 2.3 Komponen Penyusun Sabut Ampas Tebu
Nama Bahan

Jumlah

Selulosa

28 – 43

Hemiselulosa

14 – 23

Pentosan

20 – 33

Lignin

13 – 22

Sumber : Materials Handbook Thirteenth Edition, 1991

Setelah diadakan penelitian, senyawa kimia yang terkandung dalam ampas
tebu adalah sebagai berikut:
Tabel 2.4 Senyawa Kimia Dalam Ampas tebu
Senyawa
SiO2

Jumlah (%)
70.97

Universitas Sumatera Utara

Al2O3

0.33

Fe2O3

0.36

K2O

4.82

Na2O

0.43

MgO

0.82

C5H10O5

22.27

Dari tabel 2.4, jelas sekali terlihat bahwa senyawa kimia yang dominan
adalah SiO2 (Silika) sebesar 70,97%. Komposisi tersebut menguntungkan ampas
tebu bila bahan ini akan digunakan sebagai bahan pengisi pada campuran aspal,
seperti yang diselidiki oleh OECD (Organization for Economic and Cooperation
Development). OECD menggunakan fly ash, dimana kandungan silika sekitar
60% (catatan: Silika yang terkandung dalam fly ash yang diproduksi bukit asam
lebih kurang 59,4%). Penyelidikan tersebut membuktikan bahwa penggunaan fly
ash sebagai bahan pengisi yang notabene memiliki kandungan silika yang tinggi,
bila dicampur secara hotmix (campuran panas) dalam campuran Aspal Beton
(Asphalt Concrete) akan menghasilkan campuran dengan nilai stabilitas Marshall
lebih dari 1500 Ibs .

2.7 Poliester
Pada tahun-tahun yang terakhir perhatian dalam industri karet untuk
menggunakan serat-serat poliester makin bertambah, pada mana terutama
dipikirkan penggunaan sebagai tali untuk ban-ban mobil.
Poliester adalah salah satu hasil yang diperoleh secara sintetik sama halnya
dengan nilon. Bahan-bahan mentah yang dimaksud diperoleh dari industri minyak
bumi. Setelah melalui banyak perombakan kimia lantas diperoleh poliester dalam
bentuk butir-butir.
Poliester memiliki banyak sifat yang sama dengan sifat-sifat Nylon, tetapi
juga menunjukkan beberapa pebedaan yang khas. Nylon dapat dilekatkan secara
mudah pada karet dengan celupan LRF (Lateks-resorsinol-Formaldehida), tetapi

Universitas Sumatera Utara

poliester tidak. Sehingga tahun 1965 larutan karet, pada mana telah ditambahkan
isosianat, merupakan bahan pelekat satu-satunya (Stichting, R., 1983).
Resin sintetik polyester amat banyak, dapat berupa termoset maupun
termoplastik dan pemakaiannya luas. Ini dibuat dengan mereaksikan dihidrik
alcohol dengan asam dikarboksilat. Hasilnya dapat jenuh atau tak jenuh,
tergantung ada tidaknya ikatan rangkap dalam polimer liniernya. Poliester jenuh
(misalnya etilen glikol tereflatat) kebanyakan dipergunakan untuk pembuatan
serat dan film, bukan untuk perekat. Poliester tak jenuh lazim dipakai sebagai
resin laminasi atau digabung dengan penguat-serat dipergunakan selaku formulasi
cetakan komposit, jarang sebagai perekat karena mahal dan pengerutannya besar
saat curing. Poliester tak jenuh dapat dimodifikasi dengan minyak dan asam
lemak, terhasil resin alkid atau sebagai pengubah sifat perekat lain (misalnya
poliuretan dan isosianat) (Hartomo, 1992).

2.8 Katalis
Katalis adalah zat yang ditambahkan ke dalam suatu reaksi dengan maksud
memperbesar kecepatan reaksi. Katalis terkadang ikut terlibat dalam reaksi tetapi
tidak mengalami perubahan kimiawi yang permanen, dengan kata lain pada akhir
reaksi katalis akan dijumpai kembali dalam bentuk dan jumlah yang sama seperti
sebelum reaksi. (Hartomo,A.J., 1992)

2.9 Karet
Karet adalah polimer hidrokarbon yang terkandung pada lateks beberapa
jenis tumbuhan. Sumber utama produksi karet dalam perdagangan internasional
adalah para atau Hevea brasiliensis (suku Euphorbiaceae). Beberapa tumbuhan
lain juga menghasilkan getah lateks dengan sifat yang sedikit berbeda dari karet,
seperti anggota suku ara-araan (misalnya beringin), sawo-sawoan (misalnya getah
perca dan sawo manila), Euphorbiaceae lainnya, serta dandelion. Pada masa
Perang Dunia II, sumber-sumber ini dipakai untuk mengisi kekosongan pasokan
karet dari para. Sekarang, getah perca dipakai dalam kedokteran (guttapercha),
sedangkan lateks sawo manila biasa dipakai untuk permen karet (chicle). Karet

Universitas Sumatera Utara

industri sekarang dapat diproduksi secara sintetis dan menjadi saingan dalam
industri perkaretan.
Banyak sifat-sifat karet alam ini yang dapat memberikan keuntungan atau
kemudahan dalam proses pengerjaan dan pemakaiannya, baik dalam bentuk karet
atau kompon maupun dalam bentuk vulkanisat. Dalam bentuk bahan mentah,
karet alam sangat disukai karena mudah menggulung pada roll sewaktu diproses
dengan open mill/penggiling terbuka dan dapat mudah bercampur dengan
berbagai bahan-bahan yang diperlukan di dalam pembuatan kompon. Dalam
bentuk kompon, karet alam sangat mudah dilengketkan satu sama lain sehingga
sangat disukai dalam pembuatan barang-barang yang perlu dilapis-lapiskan
sebelum vulkanisasi dilakukan.
Keunggulan daya lengket inilah yang menyebabkan karet alam sulit
disaingi oleh karet sintetik dalam pembuatan karkas untuk ban radial ataupun
dalam pembuatan sol karet yang sepatunya diproduksi dengan cara vulkanisasi
langsung.
Karet alam mengandung beberapa bahan antara lain: karet hidrokarbon,
protein, lipid netral, lipid polar, karbohidrat, garam anorganik, dll.
Protein dalam karet alam dapat mempercepat vulkanisasi atau menarik air
dalam vulkanisat. Beberapa lipid ada yang merupakan bahan pencepat atau
antioksidan. Protein juga dapat meningkatkan heat build-up tetapi dapat juga
meningkatkan ketahanan sobek.
Karet alam lama kelamaan dapat meningkat viskositasnya atau menjadi
keras. Ada jenis karet alam yang sudah ditambah bahan garam hidroksilamin
sehingga tidak bisa mengeras dan disebut karet CV (contant viscosity). Karet alam
bisa mengkristal pada suhu rendah (misalkan -26°C) dan bila ini terjadi,
diperlukan pemanasan karet sebelum diolah pabrik barang jadi karet.

2.9.1 Sifat – Sifat Karet
Karet Alam maupun Karet sintetis sering juga disebut dengan Elastomer .
Elastomer adalah zat yang apabila ditarik/diberi tegangan akan dengan cepat

Universitas Sumatera Utara

kembali ke bentuk semula bila tarikan atau tegangan dilepaskan / dibebaskan.
Karet alam merupakan salah satu jenis Elastomer yang terdapat di alam.
Elastomer merupakan salah satu jenis dari Polymer yang terdiri dari
monomer-monomer. Monomer-monomer ini disebut dengan isoprene. Karet alam
merupakan linear polymer atau cis-1,4-polyisoprene dari hidrokarbon tidak jenuh
yang disebut (2- methyl-1,3butadiene).
Ada sekitar 11.000 sampai 20.000 unit isoprene yang terdapat pada rantai
polymer karet alam, rantai pajang ini disebut polyisoprene polymer. Berat
molekul berbeda-beda tergantung dari klon biji karet Hevea brasiliensis yaitu
antara 100.000 s/d 1.000.000 .
Karet alam memiliki sifat-sifat unggul dan sifat-sifat yang lemah sebagai
berikut :
1. Karet alam bersifat keras dan elastis, tetapi akan melunak dan lengket bila
berada pada suhu yang tinggi dan mengeras dan padat pada suhu rendah.
2. Spesifik gravity-nya 0.915.
3. Memiliki daya elastisitas tinggi.
4. Memiliki ketahanan terhadap daya gesek dan kekuatan tensil rendah.
5. Tidak dapat larut dalam air, acetone, dan alkali.
6. Larut dalam larutan ether, carbon disulphide, carbon tetrachloride, turpentine,
dan minyak tanah.
7. Vulkanisasi karet alam dilakukan dengan memanaskan karet alam dan
dicampur dengan (5% - 8% belerang), zinc oxide (5%) dan accelerator (0.5% 1%) pada suhu 400 - 440 Kelvin sekitar setengah jam. Semakin banyak
belerang atau sulfur ditambahkan maka karet akan semakin keras.

Tabel 2.5 Perbandingan karet alam dan yang telah divulkanisasi
Karet Alam
Lunak dan lengket pada suhu tinggi
Kekuatan tensil rendah dan tidak kuat

Karet Alam yang telah divulkanisasi
Keras dan tidak lengket pada suhu
tinggi
Kekuatan tensil tinggi dan kuat

Universitas Sumatera Utara

Karet Alam
Daya pegas rendah

Karet Alam yang telah divulkanisasi
Daya pegas tinggi

Hanya dapat digunakan pada temperatur
10 sampai 60 derajat celcius.

Dapat digunakan pada temperature
dari (minus) -40 sampai 100 derajat
Celcius

Resisten terhadap Abrasi Rendah

Resisten Terhadap Abrasi Tinggi

Menyerap Banyak Air

Menyerap Sedikit Air

Dapat cair di larutan ether, carbon
disuphide, carbon tetrachlo ride, petrol
dan turpentine

Tidak dapat dilarutkan pada larutan
biasa

2.10 Batu Apung
Batu apung adalah salah satu agregat yang berasal dari alam, biasanya
berasal dari muntahan lahar panas gunung berapi, kemudian dilanjutkan proses
pendinginan secara alami dan terendapkan di dalam lapisan tanah selama
bertahun-tahun. Batu apung (pumice) berwarna terang, mengandung buih yang
terbuat dari gelembung berdinding gelas, dan biasanya disebut juga sebagai
batuan gelas volkanik silikat. Gambar bentuk dari agregat batu apung
diperlihatkan pada

gambar 2.3.

Gambar 2.3 Agregat batu apung

Batu apung memiliki struktur multi rongga sehingga memiliki densitas
yang sangat kecil (< 1gr/cm3). Sifat-sifat yang dimiliki batu apung antara lain:
peresapan air (water absorption) 16,67%, berat jenis 0,8 gr/cm3, hantaran suara

Universitas Sumatera Utara

(sound transmission) rendah, rasio kuat tekan terhadap beban tinggi, konduktifitas
panas (thermal conductivity) rendah, dan ketahanan terhadap api sampai dengan 6
jam.
Adapun kandungan atau komposisi kimia yang terdapat di dalam batu
apung diperlihatkan pada Tabel 2.6, terlihat bahwa komposisi dominan dari batu
apung berturut-turut adalah SiO2, K2O, Na2O dan Fe2O3, sedangkan senyawa
lainnya relatif kecil. Batu apung dapat digunakan sebagai bahan utama untuk
pembuatan beton ringan karena mempunyai sifat antara lain: porositas tinggi,
densitas rendah, isolasi termal tinggi dan tahan terhadap goncangan seperti
gempa.

Tabel 2.6 Komposisi kimia batu apung
Komposisi

% Berat

SiO2

59

Al2O3

16,60

Fe2O3

4,80

CaO

1,80

Na2O

5,20

K2O

5,40

MgO

1,80

LOI

1,60

.
Batu apung yang merupakan agregat alamiah yang ringan serta umum
penggunanya. Asalkan bebas dari debu volkanik yang halus dan bahan yang
bukan volkanik asalnya, seperti lempung, batu apung menghasilkan beton ringan
yang memuaskan dengan berat jenis antara 720 kg/m3 dan 1440 kg/m3. (Murdock,
1991).

2.11 Pengujian Sifat Fisis
Pengujian sifat fisis meliputi pengujian daya serap air dan porositas yang
telah dilakukan terhadap sampel genteng polimer untuk mengetahui nilai

Universitas Sumatera Utara

penyerapan air dari genteng polimer tersebut dan porositas yang berhubungan
langsung dengan kerapatan.

2.11.1 Pengujian Densitas
Densitas merupakan ukuran kepadatan dari suatu material. Ada dua macam
densitas yaitu : Bulk Density dan true density. Bulk density adalah densitas dari
suatu sampel yang berdasarkan volume bulk atu volume sampel yang termasuk
dengan pori – pori atau rongga yang ada pada sampel tersebut. Pengukuran bulk
density untuk bentuk yang tidak beraturan dapat ditentukan dengan Metode
Archimedes yaitu dengan menggunakan persamaan sebagai berikut (SNI 03-2105
(1996),
ρbenda =

x

.................................................................... (2.1)

dengan :
ρbenda

= Densitas benda (gr/cm3)

ρH2O

= Densitas air ( 1 gr/cm3)

Mk

= Massa kering benda (gr)

Msg

= Massa sampel gantung (gr)

Mkp

= Massa kawat penggantung (gr)

2.11.2 Serapan air (Water Absorbtion)
Serapan air adalah kemampuan genteng polimer untuk menyerap air ketika
direndam dalam air hingga memiliki massa jenuh, artinya hingga beton ringan
tidak mampu menyerap lagi karena sudah penuh. Besarnya penyerapan air ini
dapat dihitung. Pengujian serapan air ini mengacu pada ASTM C-20-00-2005
tentang prosedur pengujian, dimana bertujuan untuk menentukan besarnya
persentase air yang terserap oleh sampel yang direndam dengan perendaman
selama 24 jam.
Masing-masing jenis variasi sampel direndam dalam air selama 24 jam
dalam suhu kamar yang sebelumnya telah diukur massa kering sebelum

Universitas Sumatera Utara

perendaman. Setelah 24 jam perendaman masing-masing sampel diukur massa
akhirnya sebagai massa basahnya.
Untuk menghitung besarnya serapan air oleh genteng polimer dihitung
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut,

Serapan air ( Water absorbtion) =

x 100%........................................(2.2)

dengan :
M b = Massa basah ,gr
M k = Massa kering ,gr.

2.12 Pengujian Sifat Mekanik
2.12.1 Pengujian Kuat Lentur (UFS /Ultimate Flexture Strength)
Pengujian kekuatan lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan
genteng terhadap pembebanan pada tiga titik lentur. Disamping itu pengujian ini
juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisan suatu bahan. Pada permukaan
bagian atas yang dibebani akan terjadi kompresi, sedangkan pada bagian
permukaan bawah akan terjadi tarikan.
Sampel uji berbentuk persegi panjang dengan ukuran 100 mm disesuaikan
dengan standart ASTM D – 638. Pengujian Kekuatan Lentur (UFS) dimaksudkan
untuk mengetahui ketahanan genteng terhadap pembebanan. Dalam metode ini
metode yang digunakan adalah metode tiga titik lentur.

P
b
d
L

Gambar 2.4 Pembebanan Pengujian Kuat Lentur

Universitas Sumatera Utara

Persamaan yang digunakan untuk memperoleh kekuatan lentur adalah,
UFS =

3PL
............................................................................ (2.3)
2bd 2

dengan :
P

= Gaya penekanan (N)

L

= Jarak sangga (cm)

b

= Lebar sampel uji (cm)

d

= Tebal sampel uji (cm)

UFS

= Kuat lentur (MPa)

2.12.2 Pengujian Impak
Pengujian impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan
bahan terhadap beban kejut. Inilah yang membedakan pengujian impak dengan
pengujian tarik dan kekerasan dimana pembebanan dilakukan secara perlahanlahan. Pengujian impak merupakan suatu upaya untuk mensimulasikan kondisi
operasi material yang sering ditemui dalam perlengkapan transportasi atau
konstruksi dimana beban tidak selamanya terjadi secara perlahan-lahan melainkan
datang secara tiba-tiba, contoh deformasi pada bumper mobil pada saat terjadinya
tumbukan kecelakaan.
Prinsip dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari
pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk
benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi. Pada pengujian impak ini
banyaknya energi yang diserap oleh bahan untuk terjadinya perpatahan
merupakan ukuran ketahanan impak atau ketangguhan bahan tersebut, setelah
benda uji patah akibat deformasi, bandul pendulum melanjutkan ayunannya
hingga posisi h’. Bila bahan tersebut tangguh yaitu makin mampu menyerap
energi lebih besar maka makin rendah posisi h’. Suatu material dikatakan tangguh
bila memiliki kemampuan menyerap beban kejut yang besar tanpa terjadinya retak

Universitas Sumatera Utara

atau terdeformasi dengan mudah. Pada Gambar 2.5 memberikan ilustrasi suatu
pengujian impak dengan metode Charpy,

Gambar 2.5 Ilustrasi Skematis Pengujian Impak Dengan Benda Uji Charpy
Pada pengujian impak, energi yang diserap oleh benda uji biasanya
dinyatakan dalam satuan Joule dan dibaca langsung pada skala (dial) penunjuk
yang telah dikalibrasi yang terdapat pada mesin penguji. Harga impak (HI) suatu
bahan yang diuji dengan metode Charpy menggunakan persamaan sebagai
berikut:

HI =
dengan :

E
.......................................................................... (2.4)
A

E

= Energi yang diserap, J

A

= Luas penampang, m2

HI

= Harga Impak, J/m2

Benda uji Charpy memiliki luas penampang lintang bujur sangkar (10 x 10
mm) dan memiliki takik (notch) berbentuk V dengan sudut 45o, dengan jari-jari
dasar 0,25 mm dan kedalaman 2 mm. Benda uji diletakkan pada tumpuan dalam
posisi mendatar dan bagian yang bertakik diberi beban impak dari ayunan bandul,
sebagaimana telah ditunjukkan oleh Gambar 2.5.

Universitas Sumatera Utara

2.12.3 Pengujian Kuat Tarik
Uji tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar
kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Pada uji
tarik benda uji diberi beban gaya tarik sesumbu yang bertambah secara kontinu,
bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai perpanjang yang dialami
benda uji dengan extensometer, seperti terlihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Skema alat pengujian tarik dengan UTM
Tegangan yang didapatkan dari kurva tegangan teoritik adalah tegangan
yang membujur rata-rata dari pengujian tarik. Tegangan tersebut diperoleh dengan
cara membagi beban dengan luas awal penampang lintang benda uji itu.

σ = F/A ..................................................................................... (2.5)

Regangan yang didapatkan adalah regangan linear rata-rata, yang

diperoleh dengan cara membagi perpanjangan (gage length) benda uji (δ atau ∆L),
dengan panjang awal.

e = δ/Lo = ∆L/Lo = ( L - Lo )/Lo- .............................................. (2.6)

Karena tegangan dan regangan dipeoleh dengan cara membagi beban dan
perpanjangan dengan faktor yang konstan, kurva beban – perpanjangan akan
mempunyai bentuk yang sama seperti pada Gambar 2.7 kedua kurva sering
dipergunakan.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.7 Kurva Tegangan Regangan teknik (σ - ε)
Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung
pada komposisi, perlakukan panas, deformasi plastis yang pernah dialami, laju
regangan, temperatur, dan keadaan tegangan yang menentukan selama pengujian.
Parameter-parameter yang digunakan untuk menggambarkan kurva teganganregangan logam adalah kekuatan tarik, kekuatan luluh atau titik luluh, persen
perpanjangan, dan pengurangan luas. Parameter pertama adalah parameter
kekuatan, sedangkan yang kedua menyatakan keuletan bahan.

2.13 Thermal Analyzer (DTA)
Menurut International Conferenderation for Thermal Analisys, bahwa
analisis termal adalah metode untuk menganalisa suatu material apabila diberikan
perlakuan temperatur. Differential Thermal Analyzer (DTA) mengukur perbedaan
temperatur (T) antara sampel dan material pembanding (inert) sebagai fungsi
temperatur, oleh karena itu DTA mendeteksi perubahan panas yang terjadi. Pada
DTA panas yang diabsorbsi dan dipancarkan oleh sistem dapat diselidiki dengan
mengukur perbedaan temperatur antara keduanya. Prinsip dasar dari thermal

Universitas Sumatera Utara

analyzer atau DTA adalah apabila dua buah krusibel dimasukkan ke dalam
tungku DTA secara bersamaan, krusibel yang berisi sampel ditempatkan disebelah
kiri dan krusibel kosong (pembanding) di sebelah kanan, kemudian kedua krusibel
tersebut dipanaskan dengan aliran panas yang sama besar seperti yang terlihat
pada Gambar 2.8, akan terjadi penyerapan panas yang berbeda oleh kedua
krusibel tersebut. Besarnya perbedaan penyerapan panas yang terjadi disebabkan
oleh perbedaan temperatur yang menyebabkan terjadinya suatu reaksi endotermik.
Apabila temperatur sampel (Ts) lebih besar dari temperatur pembanding (Tr)
maka yang terjadi adalah reaksi eksotermik tetapi apabila temperatur sample (Ts)
lebih kecil dari pada temperatur pembanding (Tr) maka reaksi perubahan yang
terjadi adalah reaksi endotermik. Hal tersebut dapat dijelaskan bahwa terjadinya
reaksi eksotermik disebabkan oleh suatu bahan mengalami perubahan fisika atau
kimia dengan mengeluarkan sejumlah panas yang mengakibatkan kenaikan Ts
lebih besar dari Tr. Sedangkan terjadinya reaksi endotermik disebabkan oleh
terjadinya perubahan fisika atau kimia yang dialami oleh suatu bahan dengan
menyerap sejumlah panas yang mengakibatkan Ts lebih kecil dari Tr seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 2.9.
.

Ts

Gambar 2.8 Sistem Pemanasan dalam tungku DTA

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.9 Kurva Ideal Differential Thermal Analysis (DTA)

Tetapi apabila terjadi hanya perubahan base line atau membentuk tinggi
puncak endotermik maupun eksotermik yang kecil maka hal itu kemungkinan
hanya terjadi transisi glass dan penyerapan panas. Dari beberapa hasil penelitian
telah diperoleh bahwa adanya fenomena yang disebabkan oleh perubahan sifat
fisika

atau

kimia

yang

menyebabkan reaksi eksotermik maupun reaksi

endotermik ditunjukkan pada tabel 2.7 (Aslina, 2005).

Tabel 2.7 Reaksi endotermik dan eksotermik bahan
Penomena

Peristiwa Fisika

Kondisi

Eksotermis

Endotermis

Adsorbsi

√

X

Desorpsi

X

√

Transisi

√

√

Kristal

√

X

Kristalisasi Pelelehan

X

√

Penguapan

X

√

Penyubliman

X

√

Universitas Sumatera Utara

2.14 Struktur Mikro
Untuk menentukan karakter dari struktural suatu material, diperlukan
pendekatan yang umum diambil, yakni meneliti material dengan berkas
radiasi atau partikel dengan energi tinggi. Scanning Electron Microscope
(SEM) dikembangkan untuk mempelajari secara langsung struktur permukaan,
mikrostruktur, dan morfologi bahan. Alat SEM yang digunakan pada penelitian
ini dilengkapi dengan EDS (Energy Dispersive Spectroscopy). EDS dihasilkan
dari Sinar-X karakteristik, yaitu dengan menembakkan sinar-X pada posisi
yang ingin kita ketahui komposisinya. Maka setelah ditembakkan pada posisi
yang diinginkan maka akan muncul puncak – puncak tertentu yang mewakili
suatu unsur yang terkandung.
Scanning Electron Microscope (SEM) merupakan sejenis mikroskop
yang menggunakan elektron sebagai pengganti cahaya untuk melihat benda
dengan resolusi tinggi. Analisa SEM bermanfaat untuk mengetahui mikrostruktur
(termasuk porositas dan bentuk retakan) benda padat. Berkas sinar elektron
dihasilkan dari filamen yang dipanaskan, disebut electron gun. Cara kerja
SEM

adalah

gelombang

elektron

yang dipancarkan electron

gun

berkondensasi dilensa kondensor dan terfokus sebagai titik yang jelas oleh
lensa objektif. Scanning coil yang diberi energi menyediakan medan magnetik
bagi

sinar

elektron.

Berkas

sinar

elektron

yang

mengenai

cuplikan

menghasilkan elektron sekunder dan kemudian dikumpulkan oleh detektor
sekunder atau detektor backscatter. Gambar yang dihasilkan terdiri dari
ribuan titik berbagai intensitas dipermukaan Cathoda Ray Tube (CRT) sebagai
topografi gambar. Pada sistem ini berkas elektron dikonsentrasikan pada
specimen, bayangannya diperbesar dengan lensa objektif dan diproyeksikan pada
layar.
Cuplikan yang akan dianalisis dalam kolom SEM perlu dipersiapkan
dahulu, walaupun telah ada jenis SEM yang tidak memerlukan pelapisan
(coating) cuplikan.
Terdapat tiga tahap persiapan cuplikan, antara lain:

Universitas Sumatera Utara

1. Plat dipotong denga