BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 KOMPOSIT 2.1.1 Pengertian Komposit - Pembuatan dan Karakterisasi Papan Gipsum Plafon Yang Dibuat dari Serat Eceng Gondok-Gipsum-Castable

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 KOMPOSIT

2.1.1 Pengertian Komposit

Menurut Chung, D, 2010, komposit material adalah bahan multifase yang diperoleh melalui kombinasi buatan dari material yang berbeda dari beberapa komponen. Contoh dari material komposit diaplikasikan pada pemenuhan kebutuhan teknologi yang berkaitan luar angkasa, mobil, elektronik, konstruksi, energi, biomedis dan industri lainnya.

Menurut ASM internasional, 2010, Sebuah sifat material komposit dapat didefinisikan sebagai kombinasi dari dua atau lebih bahan yang menghasilkan sifat yang lebih baik dari pada komponen yang digunakan sendiri. Berbeda dengan paduan logam, masing masing bahan tetap terpisah sifat kimia, sifat fisik, dan sifat mekanik.

Material komposit merupakan material yang terbentuk dari kombinasi antara dua atau lebih material pembentuknya melalui pencampuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda. Material komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari pada logam, memiliki kekuatan bisa diatur yang tinggi ( ), memiliki kekuatan lelah ( ) yang baik, memiliki kekuatan jenis ( / ' ) dan kekakuan jenis ( ( / ) yang lebih tinggi daripada logam, tahan korosi, memiliki sifat isolator panas dan suara, serta dapat dijadikan sebagai penghambat listrik yang baik, dan dapat juga digunakan untuk menambal kerusakan akibat pembebanan dan korosi (Sirait, 2010).

Menurut Sirait 2010, Ada tiga faktor yang menentukan sifat sifat dari material komposit, yaitu:

1. Material pembentuk. Sifat sifat intrinsik material pembentuk memegang peranan yang sangat penting terhadap pengaruh sifat kompositnya.

2. Susunan struktural komponen. Dimana bentuk serta orientasi dan ukuran tiap tiap komponen penyusun struktur dan distribusinya merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan komposit secara keseluruhan.

3. Interaksi antar komponen. Karena komposit merupakan campuran atau kombinasi komponen komponen yang berbeda baik dalam hal bahannya maupun bentuknya, maka sifat kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda.

2.1.2 Klasifikasi Bahan Komposit

Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakannya (Kaw, 1997), yaitu: 1. ) (Komposit Serat) merupakan komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat sebagai penguat. Serat yang digunakan biasanya berupa serat gelas serat karbon serat dan sebagainya. Serat ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. Bila peningkatan kekuatan menjadi tujuan utama, komponen penguat harus mempunyai rasio aspek yang besar, yaitu rasio panjang terhadap diameter harus tinggi, agar beban ditransfer melewati titik dimana mungkin terjadi perpatahan (Vlack L.

H, 2004). 2. * (Komposit Laminat), jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisannya memiliki karakteristik khusus. Komposit laminat ini terdiri dari empat jenis yaitu komposit serat kontinyu, komposit serat anyam, komposit serat acak dan komposit serat hibrid

3. + (Komposit Partikel), komposit yang menggunakan partikel atau tepung sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriks. Komposit yang terdiri dari partikel dan matriks yaitu butiran (batu, pasir) yang diperkuat semen yang kita jumpai sebagai beton, senyawa komplek ke dalam senyawa komplek. Komposit partikel merupakan produk yang dihasilkan dengan menempatkan partikel partikel dan sekaligus mengikatnya dengan suatu matriks bersama sama dengan satu atau lebih unsur unsur perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lain lain. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan koheren di antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik. 4. ) (Komposit serpihan) terdiri atas serpihan serpihan yang saling menahan dengan mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam

. Pengertian dari serpihan adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar permukaannya. Sifat sifat khusus yang dapat diperoleh dari serpihan adalah bentuknya besar dan datar sehingga dapat disusun dengan rapat untuk menghasilkan suatu bahan penguat yang tinggi untuk luas penampang lintang tertentu. Pada umumnya serpihan serpihan saling tumpang tindih pada suatu komposit sehingga dapat membentuk lintasan fluida ataupun uap yang dapat mengurangi kerusakan mekanis karena penetrasi atau perembesan.

2.1.3 Tipe Komposit Serat

Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit yaitu: 1. )

Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk diantara & Tipe ini mempunyai kelemahan pemisahan antar lapisan. 2. , % )

Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya mengikat antar lapisan. Susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan melemah. 3. ) ) adalah tipe komposit dengan serat pendek. 4. - )

- merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat menganti kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.

Tipe susunan serat dapat digambarkan dibawah ini : (a) (b) (c)

Gambar 2.1 Susunan Serat (a) serat lurus (b) serat acak (c) serat hybrid

2.2 SERAT

2.2.1 Pengertian Serat

Serat adalah struktur berbentuk seperti rambut berasal dari serat atau rambut hewan, tumbuhan dan mineral. Secara komersial serat berdiameter antara 0,004 mm sampai dengan 0,2 mm. Didalam material komposit serat berfungsi sebagai penguat, pengisi dan penerus tegangan kesepanjang komponen dengan mempertimbangkan permukaan ( ) antara serat dengan (Haiyum, M, 2010).

Serat merupakan gabungan dari beberapa berkas sub serat. Dinding sel serat diperkuat dengan berbentuk spiral yang tergabung dalam dan . Jadi dinding sel merupakan struktur komposit material yang diperkuat oleh gabungan . Komposisi permukaan eksternal dinding sel berupa lapisan dan ' . yang mengikat sel. Dengan demikian, permukaannya tidak akan berikatan erat dengan polimer (Kusumastuti.A, 2009) .

2.2.2 Serat Alam

Serat Alam merupakan alternatif pengisi / ) komposit untuk berbagai komposit polimer karena keunggulannya dibanding serat , serat alam mudah didapatkan dengan harga yang murah, mudah diproses, densitasnya rendah, ramah lingkungan dan dapat diuraikan secara biologi, pemanfaatan alam sebagai pengisi ( ) komposit di berbagai bidang seperti bidang otomotif dan konstruksi. Serat alam diaplikasikan dalam pembuatan benang, tali, bahan pelapis, tikar, jala ikan, serta barang kerajinan seperti dompet, hiasan dinding dan pembuatan panel atap yang kuat dan murah serta tahan panas.

Menurut Kusumastuti, 2009, Kelebihan penggunaan dari serat alam adalah:

1. Serat murah didapat Serat alam sangat mudah didapat, baik yang dipelihara manusia sampai dengan limbah yang sangat menggangu kesehatan dan lingkungan manusia.

2. Sifat fisika dan sifat kimia Umumnya kekuatan serat tumbuhan tergantung pada kandungan dan sudut yang terbentuk antara ikatan pada lapisan kedua dinding sel dengan sumbu serat. Selain itu struktur dan sifat serat alam tergantung pada asal dan umur serat. Pada pengujian mekanis, serat menjadi

, daerah yang dikenai beban akan menghasilkan peningkatan dan kekuatan tarik, saat kecepatan pengujian diturunkan, beban yang diberikan akan tersimpan didaerah .

2.3 Serat Eceng Gondok

Eceng gondok ( ) merupakan salah satu tumbuhan gulma air. Tumbuhan ini memiliki kemampuan hidup di media yang tinggi kandungan zat organik maupun anorganiknya walaupun bagi tumbuhan lain. Tumbuhan ini memiliki daya regenerasi yang cepat karena potongan potongan vegetatifnya akan terus berkembang menjadi eceng gondok dewasa. Dampak negatif pesatnya pertumbuhannya antara lain meningkatkan % , menurunnya jumlah cahaya yang masuk ke dalam perairan sehingga menyebabkan turunnya tingkat kelarutan oksigen dalam air, mengganggu transportasi perairan, meningkatkan habitat vektor penyakit manusia dan menurunkan lingkungan. Penanggulangan eceng gondok sebagai tumbuhan gulma dapat diupayakan dengan memanfaatkannya sebagai material penyerap bahan berbahaya bagi lingkungan. Eceng gondok memiliki kadar serat yang tinggi yaitu 72,63% . dapat dimanfaatkan sebagai penyerap bahan bahan tertentu. merupakan pembangun yang paling penting pada tanaman. adalah polimer linier yang terdiri dari 300 sampai 15.000 yang dihubungkan oleh ikatan β (1 4). Ikatan jenis ini mengakibatkan permukaan rantai seragam dan membentuk lapisan serat seperti struktur pori. Material padatan berpori memiliki kemampuan menyerap bahan bahan disekelilingnya sehingga dapat dimanfaatkan sebagai material penyerap bahan berbahaya bagi lingkungan (Yuliasari, et al , 2008).

Eceng gondok merupakan tumbuhan rawa atau air, yang mengapung diatas permukaan air. Di ekositem air, eceng gondok ini merupakan tanaman penggangu atau gulma yang dapat tumbuh dengan cepat (3% perhari). Khususnya di Sumatera Utara terdapat di daerah kolam kolam yang tidak terawat, saluran saluran air, sungai. Supaya eceng eceng gondok ini tidak menumpuk didaerah ini dan menjadi limbah, maka dapat dilakukan suatu pemanfaatan alternatif terhadap eceng gondok ini dengan jalan pembuatan arang. Kandungan dan senyawa organik pada eceng gondok berpotensi memberikan nilai kalor yang cukup baik. Dengan demikian arang dari eceng gondok ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar altenatif, disamping dapat membuat dampak yang sangat baik pula bagi lingkungan.

Eceng gondok yang berada di perairan indonesia, mempunyai bentuk dan ukuran yang berada ragam, mulai dari ketingggian 1,5 cm, dengan diamater mulai dari 0,9 1,9 cm. Eceng gondok dewasa ini, terdiri dari akar, bakal tunas atau

, daun, dan bunga. Daun eceng gondok berwarna hijau terang berbentuk telur yang melebar atau hampir bulat dengan garis tengah sampai 15 cm. Pada bagian tangkai daun terdapat massa yang menggelembugn yang berisi serat seperti karet biasa. Kelopak bunga berwarna ungu muda agak kebiruan. Setiap kepala putik dapat menghsilkan sekitar 500 bakal biji atau 5000 setiap tangkai bunga, sehingga eceng gondok dapat berkembang biak dengan dua cara, yaitu dengan tunas dan biji. Tata nama tanaman eceng gondok adalah sebagai berikut : Divisi : Subdivisio : Kelas : Bangsa : 0 Familia : + Genus : Species : .

(Sumber : Prasetyaningrum,A, 2009)

Tabel 2.1 Kandungan Kimia Eceng Gondok Kering

Senyawa Kimia Persentase (%)

Selulosa 64,51 Pentosa 15,61 Lignin 7,69 Silika 5,56 Abu

12 Sumber: (Hesty R.S, 2009)

2.4 PENGERTIAN GIPSUM Gipsum adalah batu putih yang terbentuk karena pengendapan air laut.

Gipsum merupakan mineral terbanyak dalam batuan sedimen, lunak bila murni. Gipsum adalah salah satu bahan galian industri yang mempunyai kegunaan yang cukup penting disektor industri, konstruksi maupun bidang kedokteran; baik sebagai bahan baku utama maupun bahan baku penolong. Di alam, gipsum merupakan mineral yang mengandung dua molekul air, atau rumus kimia CaSO

4 .2H

2 O. Jenis jenis batuannya adalah , ,

dan . Kandungan komposisi dari gipsum, terlihat pada tabel (2.2) dibawah ini:

Tabel 2.2 Komposisi Gipsum

No Bahan Kandungan (%)

1 Kalsium (Ca) 23,28

2 Hidrogen (H) 2,34

3 Kalsium Oksida (CaO) 32,57

4 Air (H O) 20,39

5 Sulfur (S) 18,62 Sumber: (Salon S, 2009)

Gipsum memiliki beberapa karakteristik sebagai berikut: a. Merupakan kategori kalsium mineral.

b. Gipsum umumnya berwarna putih, kelabu, cokelat, kuning, dan transparan. Hal ini tergantung mineral pengotor yang dengan gipsum.

c. Kelarutan dalam air 1,8 gr/liter pada 0 C yang meningkat menjadi 2,1 gr/liter pada 40 C, tapi menurun lagi ketika suhu semakin tinggi.

d. Gipsum memiliki kilap sutra hingga kilap lilin, tergantung dari jenisnya.

e. Keras seperti mutiara terutama permukaan.

f. Transparan.

g. Gores gipsum berwarna putih, memiliki derajat ketransparanan dari jenis transparan hingga , serta memiliki sifat menolak magnet atau disebut .

Pada umumnya, gipsum mempunyai air yang dihubungkan dalam struktur molekular (CaSO

4 .2H

2 O) dan kira kira 23,3 % Ca dan 18,5 % S. Gipsum adalah

garam yang netral dari suatu cuka yang kuat dan tidak meningkatkan atau mengurangi kadar keasaman.

Gipsum menjadi kering ketika dipanaskan sekitar 374 F (190

C), membentuk (2CaSO .H O), yang merupakan dasar dari kebanyakan

plester gipsum. Disebut sebagai , pada saat digunakan untuk pembuatan hiasan, bahan dicampur dengan air, membentuk yang akan mengeraskan. + adalah gipsum yang dicampur dengan damar dan suatu katalisator. tanpa air kristalisasi digunakan untuk pengisi kertas dengan nama . adalah nama asal untuk gipsum sebagai pengisi cat.

Zat kapur ( ) yang tak berair di dalam bubuk atau format berisi butiran kecil akan menyerap 12 14% berat airnya, dan digunakan untuk mengeringkan bahan kimia dan gas. Gipsum bisa digunakan kembali dengan pemanasan. adalah zat kapur tak berair ( ). digunakan untuk memproduksi belerang, belerang, dan . Banyak

, digunakan sebagai gipsum untuk memplester dinding. Untuk penggunaan seperti itu, dicampur dengan kapur perekat air atau lem air dan pasir. Papan dinding gipsum atau berupa papan atau lembaran, campuran dari

. lebih dari 15% serabut, biasanya dipasang pada langit langit

rumah. Butir yang terdapat di dalamnya tahan terhadap api karena menggunakan suatu tiruan ' untuk permukaan dinding.

Proses kalsinasi gipsum terdiri atas α (alpha) dan β (beta) hemidrat. Keduanya mempunyai bentuk kristal yang sama, tetapi sifat fisika yang berbeda. α (alpha) dilakukan dengan memansakan ( gipsum hasil preparasi), didalam suatu lingkungan yang jenuh air pada suhu 97 C dengan tekanan tinggi yang dihasilkan dari % dengan uap air. Beberapa metode lain untuk menghasilkan β , yaitu dengan dalam tanur putar,

' ' (dengan pemakaian panas ' ) atau kombinasi

dengan kalsinasi (pemanasan) melalui & Gipsum merupakan salah satu minerial non logam, gipsum terdiri dari

(CaSO

4 .2H

2 O). Gipsum adalah salah satu contoh

mineral dengan kadar kalsium yang mendominasi pada mineralnya. Gipsum yang paling umum ditemukan adalah jenis dengan rumus kimia CaSO

4 .2H 2 O. Gipsum adalah salah satu dari beberapa mineral yang teruapkan.

Contoh lain dari mineral tersebut adalah , , , dan . Mineral mineral ini diendapkan di laut, danau, gua dan di lapian garam karena konsentrasi ion ion oleh penguapan. Ketika air panas atau air memiliki kadar garam yang tinggi, gipsum berubah menjadi (CaSO

4 .H

2 O) atau juga

menjadi (CaSO

4 ). Dalam keadaan seimbang, gipsum yang berada di atas suhu 108 °F atau 42 °C dalam air murni akan berubah menjadi (Supriatna,S, 1997).

Gipsum dapat berubah secara perlahan lahan menjadi (CaSO

4 .5H

2 O) pada suhu 90

C. Bila dipanaskan atau dibakar pada suhu 190 C 200 C akan menghasilkan kapur gipsum atau

1 yang dikenal dalam

perdagangan sebagai . Pada suhu yang cukup tinggi yaitu lebih kurang 534 C akan dihasilkan (CaSO

4 ) yang tidak dapat larut dalam air dan dikenal sebagai gipsum mati.

Reaksinya adalah : CaSO

4 .2H

2 O CaSO 4 .0.5H

2 O + 1.5H

2 O

Proses terbentuk di dalam ketel dipanaskan lebih lanjut dengan uap air sampai dengan 200 C, akan terbentuk suatu yang disebut juga yang dapat larut ( ), kurang plastis, lebih kuat.

Reaksinya adalah : CaSO .2H O CaSO + 2H O

2 Sumber : Ballirano,P, 2009

Beberapa kegunaan gipsum yaitu : 1. ' , bahan perekat dan campuran pembuatan lapangan tenis.

2. Gipsum digunakan untuk pembuatan bangunan plester, papan dinding, ubin, sebagai penyerap untuk bahan kimia, sebagai cat dan perluasan, dan untuk pelapisan kertas.

3. Gipsum digunakan untuk membuat asam belerang dengan pemanasan sampai 2000 F (1093 C) dalam permukaan tertentu.

4. Penyaring dan sebagai pupuk tanah, diakhir abad 18 dan awal abad 19, gipsum

2 % atau yang lebih dikenal dengan plester digunakan dalam jumlah

besar sebagai pupuk di ladang gandum Amerika Serikat.

5. Sebagai pengganti kayu pada zaman kerajaan kerajaan ketika kayu menjadi langka di zaman perunggu, gipsum ini digunakan sebagai bahan bangunan.

6. Sebagai pengental , karena memiliki kadar kalsium yang tinggi khususnya di Benua Asia diproses secara tradisional.

7. Untuk bahan baku kapur tulis, sebagai indikator pada tanah dan air.

8. Sebagai salah satu bahan pembuat .

2.5 Papan Gipsum

Papan gipsum adalah produk jadi yang terbentuk melalui pengolahan lanjutan material gipsum (tepung gipsum). Papan gipsum biasa digunakan sebagai salah satu elemen dari dinding papan dan papan / plafon untuk menggantikan triplek. Papan gipsum memiliki keunggulan tahan air dan mudah diperbaiki. Pembuatan papan gipsum memiliki prospek yang baik, mengingat meningkatnya kebutuhan terhadap tempat tinggal yang murah. Selama ini pembuatan papan gipsum masih didominasi oleh penggunaan gipsum atau bahan lainya sebagai bahan penguat.

Papan gipsum diklasifikasikan dari jenis performa papan dan ketebalannya. Secara lebih detilkita bahas sebagai berikut :

1. Papan Gipsum Standard Papan gipsum ini merupakan varian umum dari Papan gipsum lainnya. Tebal yang tersedia yaitu 0,9 cm,1,2 cm dan 1,5 cm.

2. Papan Gipsum Tahan Api Papan gipsum ini mempunyai performa ketahanan terhadap api, durasi ketahanan apinya tergantung dari sistem dinding papan yang digunakan.

Tebal yang tersedia yaitu 1,2 cm dan 1,5 cm. (SNI 03 6384 2000).

Tabel 2.3 Sifat Fisis dan Mekanis dari Berbagai Standar

No Sifat Fisik/Mekanik SNI 01 4449 2006 JIS A 5908 2003

₃

1 Densitas (kg/m ) 500 400

2 Daya serap air (%) ₂

3 MOR (N/m ) 18,032 17,65 ₂

4 MOE (N/m ) 1500 1200 ₂

5 Kuat Tarik (N/m ) 30,41 29,24 ₂

6 Kuat Impak (J/m ) (Sumber : Standar Nasional Indonesia dan Japanese Industrial Standard

2.6. ( SEMEN TAHAN PANAS )

Kemajuan dalam teknologi akhir akhir ini banyak inovasi pada dan aplikasinya, sifat produk, baja dan industri pengecoran. Karena sifat sifat teknis yang unggul dan ekonomis, banyak digunakan dalam baja, semen, industri petrokimia dan teknik nuklir untuk instalasi suhu tinggi dan panas.

Penelitian yang sudah dilakukan oleh (Martinović, et al, 2011) menyatakan semen alumina dengan perlakuan pemanasan pada temperatur yang berbeda untuk menyelidiki pengaruh suhu pemanasan struktur dan sifat mekanik dari sampel. Pengaruh signifikan pada aplikasi kehidupan

. Morfologi dari sampel diperlakukan pada berbagai suhu berbeda. Berdasarkan analisa perubahan morfologi bahan (SEM), pemantauan perubahan porositas, peningkatan suhu menyebabkan penurunan yang dibuat kuat berpengaruh terhadap sifat mekanik. Temperatur yang rendah memiliki pengaruh pada bahan yang mudah hancur, kuat lentur dan kekuatan tarik serta

. Berdasarkan hasil yang diperoleh, sampel diberikan suhu lebih dari 1000 C menunjukkan peningkatan yang signifikan dari sifat mekanik. Sifat mekanik terbaik diperoleh untuk sampel disinter pada 1600

C. Namun, suhu pemanasan yang lebih rendah (1000 1600 C). Penerapan cocok terutama pada suhu tinggi dalam kasus konstruksi kompleks dan mereka dapat dengan mudah digunakan untuk bagian tipis dan daerah yang sulit dijangkau. atau Semen tahan panas mempunyai kelebihan dalam daya rekatnya. Tersedia jenis untuk pelapisan baik secara ' maupun

. Sangat sesuai untuk perbaikan ataupun pengecoran pada , , , , , dll. Menurut Mukhopadhyay,S, et al, 2004, menyatakan alumina tinggi berbasis alumina bisa dengan mudah dibuat oleh disintesis melalui teknik. meminimalkan fase sekunder yang tidak diinginkan oleh optimasi yang tepat dari parameter proses kimia. Sifat fisik dari masing adalah yang terbaik ketika konsentrasi massa gel 2,0 wt.%. ini membentuk reaksi bersama sama dengan melepaskan bahan dari gel, bagaimanapun, menyebabkan kerusakan serius pada beberapa spesimen .

SiO

20 Massa Jenis Bahan (kg/m

) 100 C 28 1000 C

Ketahanan Bahan Suhu (N/mm

2 O

3 < 2,5

2 40 37

2 O

3 55 58

Tabel. 2.4 Karakterisasi Bahan

2250 Perubahan Panas pada Suhu 1000 C 0,35 Komposisi Kimia (%) Al

) Setelah Dikeringkan 110 C

C) 1600 Daya Serap Air (W+%) 12 16 Densitas Sampel (kg/m

Temperatur Maximum (

2 O 3 tinggi

Kualitas AL

Karakterisasi Nilai

) 2100 Sumber : PT. Jaya Api, 2012

2.7 KARAKTERISASI SIFAT FISIK PAPAN GIPSUM PLAFON

Perlakuan fisik mengubah struktur dan sifat permukaan dari serat dan mempengaruhi ikatan mekanis dengan polimernya, yang termasuk sifat fisik adalah pengujian densitas dan daya serap air (DSA).

2.7.1 Pengujian Densitas

Densitas merupakan ukuran kepadatan dari suatu material. Ada dua macam densitas yaitu : dan densitas teoritis ( ). Dalam hal ini yang diukur adalah merupakan densitas sampel yang berdasarkan volume sampel termasuk dengan rongga atau pori. untuk benda padatan yang besar dengan bentuk yang beraturan, bentuk dan volume sampel dapat diukur dengan cara mengukur dimensinya. Densitas suatu bahan komposit gipsum dapat ditentukan dengan menggunakan metode Archimedes, yaitu dengan persamaan rumus sebagai berikut :

........ (2.1) Dimana :

= Densitas (kg/m ) M k = Massa kering sampel (kg) M g = Massa ketika sampel digantung dalam air (kg)

M = Massa tali penggantung (kg)

air = Massa jenis air (kg/m )

2.7.2 Pengujian Daya Serap Air

Untuk pengujian daya serap air ini mengacu pada ASTM C 20 000 2005 dan SNI 03 2105 2006. Dimana pengujian ini dilakukan untuk mengetahui besarnya persentase penyerapan air oleh papan gipsum. Metode pengujian ini dilakukan melakukan perendaman terhadap sampel dalam air selama 24 jam.

Untuk menentukan besarnya nilai daya serap air, dapat menggunakan persamaan berikut :

........ (2.2) DSA =

Dimana : DSA = Daya Serap Air (%) m

1 = massa sampel sebelum perendaman (kg)

m = massa sampel sesudah perendaman (kg)

2.8 KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK PAPAN GIPSUM PLAFON

Pengujian mekanik berhubungan dengan ukuran kemampuan papan untuk menahan gaya luar yang bekerja padanya yang termasuk ke dalam sifat mekanik gipsum adalah pengujian kuat tekan ( ), kuat lentur ( ! ), kuat tarik ( ) dan kuat impak (" ).

2.8.1 Pengujian Kuat Tekan (% " & )

Pengujian kuat patah ( ) dilakukan dengan 1 % (UTM) dengan menggunakan lebar batang penyangga (jarak sangga) 14 kali tebal sampel, tetapi tidak kurang dari 0,09 m.

Pengujian dapat didefenisikan sebagai kemampuan material untuk menahan di bawah beban hingga bengkok sebelum patah. Tekanan pada dasarnya adalah kombinasi dari gaya tekan dan gaya tarik. MOE / # adalah perbandingan antara tegangan (σ) dan regangan (Ɛ), bekerja pada batas proporsional atau daerah . Sifat ini dijabarkan dari kemiringan ( ) dari porsi garis lurus dari kurva kelengkungan beban P1/N1.

Pengujian kuat tekan dilakukan berdasarkan SNI 03 2105 2006, dapat digambarkan pemasangan sampel uji berikut ini :

Gambar 2.2 Skema Pengujian Kuat Tekan

Dari gambar 2.2, nilai kuat tekan papan gipsum dapat dirumuskan sebagai berikut : ......(2.3)

Dimana : FE = Nilai MOE (N/m

) S = Jarak penyangga (m) L = Lebar benda uji (m) P

= Beban patah (N/m

) T = Tebal benda uji (m) Y = Jarak kelengkungan (m)

Kekuatan lentur adalah tegangan terbesar yang dapat diterima akibat pembebanan luar tanpa mengalami besar dan digunakan untuk membandingkan material satu dengan yang lain lainnya.

MOR ( ! ) papan gipsum plafon mengacu pada ASTM D 790 dan SNI 03 2105 2006, Pada perhitungan kekuatan ini, digunakan persamaan yang ada pada standar ASTM D790, yaitu:

…… (2.4) SAMPEL PEMBEBANAN

2.8.2 Pengujian Kuat Lentur (% " & # )

Dimana : F

= Nilai MOR (N/m

) P R = Beban Lentur (N/m

) S = Jarak penyangga (m) L = Lebar benda uji (m)

T = Tebal benda uji (m)

Gambar 2.3. Skema Pengujian Kuat Lentur

Pengujian kuat tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan maksimum suatu material bila dikenai beban. Pengujian ini dilakukan dengan menarik spesimen di kedua ujungnya hingga putus. Hasil yang di dapat dari uji tarik adalah beban maksimum yang dapat ditahan dengan kemuluran material. Biasanya hasil pengujian dituliskan dalam bentuk gaya persatuan luas.

Pengujian kuat tarik ini mengacu pada ASTM 638 2002 dan SNI 03 2105 2006, setelah dilakukan pengujian akan diperoleh nilai P maksimumnya,

T P R PR/2 PR/2 S L

2.8.3 Pengujian Kuat Tarik ( )

yang kemudian ditentukan nilai kuat tariknya (Dieter,1981), dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : ......(2.5)

) F = Beban yang diberikan arah tegak lurus terhadap penampang spesimen (N)

) = Panjang mula mula spesimen sebelum diberikan pembebanan (m)

Dimana : ε 3 Regangan (N/m

Regangan /ε# : ...... (2.7)

2 ).

A = Luas penampang mula mula spesimen sebelum diberikan pembebanan (m

Dimana : Ft = Nilai kuat tarik (N/m

Dimana : σ = Tegangan (N/m

&&&&&&(2.6)

) Tegangan (σ) :

) P = Beban maksimum (N) A = Luas Penampang (m

T* = Pertambahan panjang (m)

Gambar 2.4 Skema Pengujian Kuat Tarik

2.8.4 Pengujian Kuat Impak (()# )

Pengujian impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan

bahan terhadap beben kejut. Inilah yang membedakan pengujian impak dengan pengujan tarik dan kekerasan diman pembebanan dilakukan secara perlahan lahan. 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 sendiri secara tiba tiba, contoh pada mobil pada ssat terjadinya tumbukan kecelakaan.

Prinsip dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari beban yang dari suatu ketinggian tertentu menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami . Pada pengujian impak ini banyaknya energi yang diserap oleh beban untuk terjadinnya perpatahan merupakan ukuran ketahanan impak atau ketangguhan bahan tersebut, setelah benda uji patah akibat

, bandul pendulum melanjutkan ayunan hingga posisi h’. Bila bahan tersebut tangguh yaitu makin mampu menyerap energi lebih besar maka makin rendah posisi h’. Suatu material dikatakan tangguh bila memilikim kemampuan menyerap beban kejut yang besar tanpa terjadinya retak atau deformasi dengan mudah. Pada pengujian impak, energi yang diserap oleh benda uji biasanya dinyatakan dalam satuan joule dan dibaca langsung pada skala ( ) penunjuk yag telah dikalibrasi yang terdapat pada mesin penguji. Nilai Impak (IS) suatu bahan yang diuji dengan menggunakan persamaan berikut :

........ (2.8) Dimana : E = Energi yang diserap (Joule)

2 A = Luas penampang (m )

2 I s = Nilai Impak (J/m )

Benda uji memiliki luas menampang lintang bujur sangkar (0,1 x 0,01x 0,01 m) dengan jari jari dasar 0,025 m dan kedalaman 0,2 m. Benda uji diletakkan pada tumpuan posisi mendatar yang diberi beban impak dari ayunan bandul berdasarkan ASTM D 256 2002.

(a) (b)

Gambar 2.5 (a) Alat Pengujian Impak (b) Skema Pengujian Impak

2.9 Pengujian DTA (* && ) )

Pengujian termal dilakukan untuk mengetahui intensitas tahanan termal panel dinding dengan cara pengujian termal terhadap bahan dinding tersebut. Sampai pada suhu berapa panas berpengaruh pada bahan komposit. Sifat termal dilakukan karena sifat ini penting untuk menentukan sifat mekanis bahan komposit. Metoda yang dapat digunakan dalam pengujian termal adalah

(DTA). DTA adalah salah satu tehnik yang dapat mencatat perbedaan antara suhu sampel dan senyawa pembanding baik terhadap waktu atau suhu saat kedua spesimen dikenai kondisi suhu yang sama dalam sebuah lingkungan yang dipanaskan atau didinginkan pada laju terkendali.

(DTA) yaitu merupakan suatu alat untuk menganalisis sifat termal suatu sampel yang memiliki berat molekul tinggi seperti bahan polimer dengan perlakuan sampel dipanaskan sampai terurai, kemudian transisi transisi termal dalam sampel tersebut dideteksi dan diukur. Pengujian dengan DTA digunakan untuk menentukan temperatur kritis (Tg), temperatur maksimum (Tm) dan perubahan temperatur (TT) dengan ukuran sampel uji berkisar 30 mg (Stevens, M, P, 2001).

Analisis termal bukan saja mampu untuk memberikan informasi tentang perubahan fisik sampel (misalnya titik leleh dan penguapan), tetapi terjadinya proses kimia yang mencakup polimerisasi, degradasi, dan sebagainya. Campuran polimer yang homogen akan menunjukkan satu puncak Tg ( ) yang tajam dan merupakan fungsi komposisi.

2.10 ( + , %( , ,' (S E M)

(SEM) merupakan sejenis mikroskop yang menggunakan elektron sebagai pengganti cahaya untuk melihat benda dengan resolusi tinggi. Analisis SEM bermanfaat untuk mengetahui mikrostruktur (termasuk porositas dan bentuk retakan) benda padat. Berkas sinar elektron dihasilkan dari filamen yang dipanaskan, disebut . Sebuah ruang vakum diperlukan untuk preparasi cuplikan. Cara kerja SEM adalah gelombang elektron yang dipancarkan terkondensasi di lensa kondensor dan terfokus sebagai titik yang jelas oleh lensa objektif. 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 . Gambar yang dihasilkan terdiri dari ribuan titik berbagai intensitas di permukaan !

(CRT) sebagai topografi Gambar. (Kroschwitz, 1990).

Pada sistem ini berkas elektron dikonsentrasikan pada spesimen, bayangannya diperbesar denganlensa objektif dan diproyeksikan pada layar. Cuplikan yang akan dianalisis dalam kolom SEM perlu dipersiapkan dahulu, walaupun telah ada jenis SEM yang tidak memerlukan penyepuhan ( ) cuplikan.

Menurut Gedde, 1995 terdapat tiga tahap persiapan cuplikan, antara lain 1. Sampel dipotong menggunakan gergaji intan.

2. Cuplikan dikeringkan pada 60ºC minimal 1 jam.

3. Cuplikan non logam harus dilapisi dengan emas tipis. Cuplikan logam dapat langsung dimasukkan dalam ruang cuplikan.

Sistem penyinaran dan lensa pada SEM sama dengan mikroskop cahaya biasa. Pada pengamatan yang menggunakan SEM lapisan cuplikan harus bersifat konduktif agar dapat memantulkan berkas elektron dan mengalirkannya ke ground. Bila lapisan cuplikan tidak bersifat konduktif maka perlu dilapisi dengan emas. Pada pembentukan lapisan konduktif, spesimen yang akan dilapisi diletakkan pada tempat sampel di sekeliling anoda. Ruang dalam tabung kaca dibuat mempunyai suhu rendah dengan memasang tutup kaca rapat dan gas yang ada dalam tabung dipompa keluar. Antara katoda dan anoda dipasang tegangan 1,2 kV sehingga terjadi ionisasi udara yang bertekanan rendah. Elektron bergerak menuju anoda dan ion positif dengan energi yang tinggi bergerak menumbuk katoda emas. Hal ini menyebabkan partikel emas menghambur dan mengendap di permukaan spesimen. Pelapisan ini dilakukan selama 4 menit. (Budi, G, et al, 2010)

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 KOMPOSIT 2.1.1 Pengertian Komposit - Pembuatan dan Karakterisasi Papan Gipsum Plafon Yang Dibuat dari Serat Eceng Gondok-Gipsum-Castable