Pemanfaatan Limbah LDPE dan serat pendek sabut kelapa dengan campuran aspal dan pasir dalam pembuatan genteng komposit polimer

  PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER TESIS Oleh ERNA YUSNIYANTI 117026001/FIS

PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

  PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER TESIS Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister sains dalam Program studi Magister Ilmu Fisika Pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara Oleh ERNA YUSNIYANTI 117026001/FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

  PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER Nama Mahasiswa : Erna Yusniyanti Nomor Induk Mahasiswa : 117026001 Program studi : Magister Ilmu Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

  Menyetujui Komisi Pembimbing

  Ketua Program Studi, Dekan, Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc NIP. 195507061981021002 NIP. 196310261991031001 Dr. Sutarman, M.Sc Prof. Drs. Mohammad Syukur, MS Anggota Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc Ketua

PERNYATAAN ORISINALITAS

  

PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK

SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER TESIS

  Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumber dengan benar

  Medan, 06 Juli 2013 (ERNA YUSNIYANTI) NIM. 117026001

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

  Sebagai civitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Erna Yusniyanti NIM : 117026001

  Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

  Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non exlusive

  Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul:

PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER

  Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas royalti Non- eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara Berhak Menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasi tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

  Medan, 06 Juli 2013 (ERNA YUSNIYANTI) NIM. 117026001

  Telah diuji pada Tanggal : 06 Juli 2013

  PANITIA PENGUJIAN TESIS Ketua : Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Anggota : 1. Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S

  2. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S

  3. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M. Sc

  4. Dr. Kerista Sebayang, M.S

DAFTAR RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI

  Nama Lengkap Berikut Gelar : Erna Yusniyanti, S.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Punteuet, 13 Oktober 1984 Alamat Rumah : Dusun Chik Mahmud Desa Alue Awe Kota

  Lhokseumawe Telepon/ Fax/ Hp : 085296966385 e-Mail Instansi Tempat Bekerja : Politeknik Negeri Lhokseumawe Alamat Kantor : Jl. Banda Aceh-Medan km 280,3 Buketrata

  Lhokseumawe Telepon/ Fax/ Hp : 0645-42670, Fax 42785

DATA PENDIDIKAN

  SD : SDN 1 Punteuet Lhokseumawe Tamat : 1996 SMP : SMPN 2 Lhokseumawe Tamat : 1999 SMA : SMAN 1 Lhokseumawe Tamat : 2002 Strata-1 : FMIPA Universitas Syiah Kuala Tamat : 2006

KATA PENGANTAR

  Alhamdulillahirabbilalamin, banyak nikmat yang Allah berikan, tetapi sedikit sekali yang kita ingat. Segala puji hanya layak untuk Allah Tuhan seru sekalian alam atas segala berkat, rahmat, taufik, serta hidayah-Nya yang tiada terkira besarnya, sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan judul ”Pemanfaatan Limbah LDPE dan serat pendek sabut kelapa dengan campuran aspal dan pasir dalam pembuatan genteng komposit polimer”. Dalam penyusunannya, banyak bantuan yang diperoleh dari berbagai pihak, oleh karena itu izinkan ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: a. Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H,

  M.Sc (CTM), Sp A(K) atas kesempatan yang diberikan untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister.

  b. Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

  c. Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc.

  Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

  d. Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya diucapkan kepada Dr. Nasruddin MN, M. Eng. Sc selaku pembimbing utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan arahan, demikian juga kepada Prof. Drs. Mohammad Syukur, MS selaku Co Pembimbing yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing hingga selesainya penelitian ini.

  e. Terimakasih pula kepada suami tercinta dr. Eka Zuwandy dan kedua ananda terkasih Muhammad Fauzan Azizi dan Muhammad Fathan Erandy. Atas segala pengorbanan yang diberikan baik berupa moril maupun materil, budi baik ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Allah SWT. f.

  Serta terimakasih yang tak terhingga kepada kedua orang tua dan segenap keluarga besar Ayahanda Usman dan Ibunda Maufirah) yang telah memberikan dukungan, kasih, dan kepercayaan yang begitu besar.

  g. Terima kasih kepada teman-teman satu tim, teman seangkatan 2011 dan semua pihak yang telah banyak membantu, memberikan doa, motivasi dan semangat hingga selesainya tesis ini

  Dari sanalah semua kesuksesan ini berawal, semoga semua ini bisa memberikan sedikit kebahagiaan dan menuntun pada langkah yang lebih baik lagi. Meskipun berharap isi dari tesis ini bebas dari kekurangan dan kesalahan, namun selalu ada yang kurang. Oleh karena itu,diharapkan kritik dan saran yang membangun agar tesis ini dapat lebih baik lagi. Akhir kata agar tesis ini bermanfaat bagi semua pembaca.

  Medan, 06 Juli 2013 Erna Yusniyanti

  PEMANFAATAN LIMBAH LDPE DAN SERAT PENDEK SABUT KELAPA DENGAN CAMPURAN ASPAL DAN PASIR DALAM PEMBUATAN GENTENG KOMPOSIT POLIMER ABSTRAK

  Telah dilakukan penelitian tentang pemanfaatan limbah LDPE (Low Density Poly

  

Ethilen ) dan serat pendek sabut kelapa dengan campuran aspal dan pasir dalam

  pembuatan genteng komposit polimer. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi serat pendek sabut kelapa dan pengurangan pasir terhadap karakteristik genteng. Sampel dibuat dengan komposisi LDPE, aspal yang digunakan tetap, yaitu 30%, 5% dari massa total sampel, sedangkan persentase komposisi pasir dan serat pendek sabut kelapa divariasikan dengan perbandingan; (65:0), (64:1), (63: 2), (62:3), (61:4) dan (60:5). Karakterisasi yang dilakukan meliputi pengujian kerapatan, daya serap air, uji tarik, uji lentur, uji impak, uji waktu nyala dan jarak bakar dan uji DTA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik genteng sangat dipengaruhi oleh komposisi serat. Karakteristik maksimum diperoleh pada komposisi (30:5:60:5) dengan nilai

  3

  3

  kerapatan 1239 kg/m mendekati nilai genteng komersil yaitu 1500 kg/m , daya serap air 0,1% lebih kecil dari daya serap air genteng komersil sebesar 0,6%, kekuatan tarik 1,99 MPa, kekuatan lentur 8,96 MPa mendekati nilai kuat lentur

  2

  genteng komersil sebesar 10 MPa, kekuatan impak 24 kJ/m , waktu penyalaan spesimen adalah 622,33 detik dan jarak bakar spesimen 0.09 m. Nilai puncak

  endoterm dan eksoterm masing-masing yaitu 120 C dan 480

  C. Penambahan serat pendek sabut kelapa dapat menurunkan sifat fisisnya namun dapat meningkatkan sifat mekanik dan termalnya.

  

Kata kunci; genteng komposit polimer, serat pendek sabut kelapa, limbah LDPE

sifat fisis, sifat mekanik, sifat termal.

  

THE UTILIZATION OF WASTE LDPE AND SHORT FIBERS WITH

A MIXTURE OF COCONUT FIBER AND SAND BITUMEN IN THE

MANUFACTURE OF POLYMER COMPOSITE TILE ABSTRACT

  The research on the utilization of waste LDPE (Low Density Poly Ethilen) and short fibers with a mixture of coconut fiber and sand bitumen in the manufacture of polymer composite tile has been done. This study aimed to determine the effect of variations in the composition of short coir fiber and reduction of sand on the characteristics of tile. Samples made with the composition of LDPE, used asphalt remains, namely 30%, 5% of the total mass of the sample, while the percentage composition of sand and coconut coir fiber varied short by comparison; (65:0), (64:1), (63: 2), (62:3), (61:4) and (60:5). Characterization testing was conducted on the density, water absorption, tensile test, bending test, impact test, flame test of time and distance test fuel and DTA. The results showed that the characteristics of the tile is strongly influenced by the composition of the fibers. Maximum

  3

  characteristics obtained on the composition (30:5:60:5) with density 1239 kg/m

  3

  value approaching commercial tile value is 1500 kg/m , water absorption is less than 0.1% water absorption of 0.6% commercial tile, 1.99 MPa tensile strength, flexural strength of 8.96 MPa flexural strength values approaching commercial

  2

  tile at 10 MPa, impact strength 24 kJ/m , time is 622,33 seconds specimen ignition and fuel specimen 0,09 m distance. Endothermic and exothermic peak values respectively of 120 C and 480

  C. The addition of short coir fiber can lower his physical properties, but can improve the mechanical and thermal properties.

  

Keywords; tile polymer composites, short fiber coconut fiber, LDPE waste

physical properties, mechanical properties, thermal properties .

  

DAFTAR ISI

  2.2.2 Komposit Lapis ..................................................................... 9

  2.5.1 Aspal Buton .......................................................................... 15

  2.5 Aspal .............................................................................................. 15

  2.4 Polimer ........................................................................................... 13

  2.3.3 Faktor Ikatan Fiber-Matrik ................................................... 12

  2.3.2 Faktor Matrik ........................................................................ 12

  2.3.1 Orientasi Serat ....................................................................... 11

  2.3 Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Kekuatan Komposit .............. 11

  2.2.4 Komposit Partikel ................................................................. 10

  2.2.3 Komposit Serpihan ................................................................ 10

  2.2.1 Komposit Serat ...................................................................... 8

  Halaman KATA PENGANTAR ........................................................................................ i ABSTRAK .......................................................................................................... iii ABSTRACT ....................................................................................................... iv DAFTAR ISI ...................................................................................................... v DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... ix DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xi

  2.2 Klasifikasi Material Komposit ....................................................... 8

  2.1 Material Komposit ......................................................................... 7

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 7

  1.5 Manfaat Penelitian ......................................................................... 5

  1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................... 5

  1.3 Batasan Masalah ............................................................................ 5

  1.2 Perumusan Masalah ....................................................................... 4

  1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1

  BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1

  2.5.2 Sumber Aspal ........................................................................ 16

  2.5.3 Kandungan Aspal .................................................................. 17

  3.2.2 Bahan .............................................................................. 32

  4.2.2 Kuat Lentur ..................................................................... 46

  4.2.1 Kuat Tarik ....................................................................... 44

  4.2 Sifat Mekanik Genteng Komposit Polimer .............................. 44

  4.1.2 Daya Serap Air ................................................................ 42

  4.1.1 Kerapatan ........................................................................ 40

  4.1 Sifat Fisis Genteng Komposit Polimer .................................... 40

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 40

  3.4 Variabel Yang Diamati ............................................................ 38

  3.3.4 Diagram Alir Penelitian .................................................. 37

  3.3.3 Pengujian Sampel ............................................................ 34

  3.3.2 Pembuatan Sampel .......................................................... 33

  3.3.1 Persiapan Bahan .............................................................. 33

  3.3 Prosedur Penelitian .................................................................. 33

  3.2.1 Peralatan .......................................................................... 32

  2.6 Polietilena Densitas Rendah atau LDPE ........................................ 17

  3.2 Peralatan dan Bahan ................................................................ 32

  3.1 Tempat Penelitian .................................................................... 32

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................................... 32

  2.10.3 Sifat Termal ........................................................................ 29

  2.10.2 Sifat Mekanik ...................................................................... 25

  2.10.1 Sifat-sifat Fisis .................................................................... 23

  2.10 Sifat- Sifat Material Komposit Polimer ...................................... 23

  2.9.3 Genteng Aspal ....................................................................... 23

  2.9.2 Genteng Polimer Pasir Ukraina ............................................ 22

  2.9.1 Genteng Polimer ................................................................... 21

  2.9 Genteng .......................................................................................... 20

  2.8 Serat Kelapa ................................................................................... 18

  2.7 Agregat Pasir .................................................................................. 18

  4.2.3 Kuat Impak ...................................................................... 48

  4.3 Sifat Termal Genteng Komposit Polimer................................. 50

  4.3.1 Waktu Penyalaan Dan Jarak Bakar ................................. 50

  4.3.2 DTA ................................................................................ 51

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 55

  5.1 Kesimpulan .............................................................................. 55

  5.2 Saran ........................................................................................ 56 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 57 LAMPIRAN

  DAFTAR TABEL Nomor Tabel Judul Halaman

  4.3 Nilai rata-rata Kuat Tarik

  4.7 Data DTA Genteng Komposit Polimer

  48 Waktu Nyala Dan Jarak Bakar

  4.6 Nilai rata-rata

  46

  4.5 Nilai rata-rata Kuat Impak

  44

  4.4 Nilai rata-rata Kuat Lentur

  42

  40

  2.1

  4.2 Nilai rata-rata Daya Serap Air

  38

  4.1 Nilai rata-rata Kerapatan

  32

  3.1 Komposisi Bahan

  22

  19

  2.2 Komposisi Kimia Serat Kelapa Karakteristik Genteng Polimer Pasir Ukraina

  50

  DAFTAR GAMBAR Nomor Gambar Judul Halaman

  31

  16 Grafik Hubungan Antara Kuat Impak Dan Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa

  19

  20

  25

  27

  28

  28

  30

  35

  Serat Pendek Sabut Kelapa Grafik Hubungan Antara Kuat Lentur Dan

  36

  37

  37

  38

  41

  43

  45

  47

  Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa

  Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa Grafik Hubungan Antara Kuat Tarik Dan Komposisi

  2.1

  3.2

  2.2

  2.3

  2.4

  2.5

  2.6

  2.7

  2.8

  3.1

  3.3

  Skema Kerja Alat Uji Nyala Alat Elektronik System Universal Testing Machine Kurva DTA Pencampuran antara LDPE, katalis Xylena dan aspal Alat Thermal Analisis Pencampuran antara pasir dan serat Diagram Alir Penelitian Grafik Hubungan Antara Kerapatan Dan Komposisi Serat Pendek Sabut Kelapa Grafik Hubungan Antara Daya Serap Air Dan

  3.4

  3.5

  4.1

  4.2

  4.3

  4.4

  4.5 Lokasi Deposit Aspal Buton Bagian-bagian Buah Kelapa Pohon Kelapa Dan Serat Kelapa Uji Tarik ASTM D 638M Bentuk Dan Ukuran Sampel Pada Pengujian Kuat Lentur

  (a) Alat Uji Impak

  (b) Simulasi Alat Uji Impak

  49