Pembuatan Dan Karakterisasi Papan Partikel Dengan Menggunakan Serat Batang Kecombrang (Nicolaia Speciosa Horan) Campuran SiO2 dan Resin Polyester

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Komposit

Komposit adalah penggabungan dua atau lebih material yang berbeda sebagai suatu kombinasi yang menyatu. Misalnya berbagai badan perahu layar yang dibuat dari plastik yang diperkuat serat, dimana serat biasanya adalah gelas dan plastiknya umumnya poliyester. (Harbrian V, 2007). Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai pengisi dan bahan pengikat serat yang disebut matrik. Didalam komposit unsur utamanya serat, sedangkan bahan pengikatnya polimer yang mudah dibentuk. Penggunaan serat sendiri yang utama adalah menentukan karakteristik bahan komposit, seperti: kekakuan, kekuatan serta sifat mekanik lainnya.

Sebagai bahan pengisi, serat digunakan untuk menahan gaya yang bekerja pada bahan komposit, matrik berfungsi melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik terhadap gaya9gaya yang terjadi. Oleh karena itu untuk bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik dipilih bahan9bahan yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia.

2.1.1 Klasifikasi Bahan Komposit .

Klasifikasi komposit serat (fiber matrik composites) dapat dibedakan menjadi;

1. Fiber composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik. 2. Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik.

3. Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik. 4. Filled composites adalah gabungan matrik continous skeletal

5. Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina.

Bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan komposit partikel (particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber composite). Bahan

komposit partikel terdiri dari partikel yang diikat matrik. Komposit serat ada dua macam, yaitu serat panjang (continuos fiber) dan serat pendek (short fiber atau whisker). Di bawah ini akan diuraikan diagram klasifikasi bahan9bahan komposit yaitu :

Gambar 2.1. Klasifikasi bahan komposit (Rusmiyatno, 2007)

2.1.2 Tipe Komposit Serat

Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit yaitu :

1. Continuous Fiber Composite

Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriknya. Tipe ini mempunyai kelemahan pemisahan antar lapisan.

2. Woven Fiber Composite (bi directional)

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.

Bahan Komposit

Serat Tidak Kontiniu

Serat Satu Arah Serat Dua Arah Arah Acak Arah Teratur

Laminat Hibrid

Serat Banyak Lapis

Arah Acak Arah Teratur Komposit Partikel

Serat Satu Lapis

Serat Kontiniu Komposit Serat

3. Discontinuous Fiber Composite

Discontinuous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek. Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 menurut Gibson (Rusmiyatno, 2007) :

a . Aligned discontinuous fiber

b. Off axis aligned discontinuous fiber c. Randomly oriented discontinuous fiber

Gambar 2.2 Tipe discontinuous fiber

4. Hybrid Fiber Composite

Hybrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat mengganti kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya. Dibawah ini akan di tunjukkan pada gambar 2.5 Hybrid Fiber komposit.

2.1.3 Faktor yang mempengaruhi Performa Komposit 1. Faktor Serat

2. Letak Serat

a. One dimensional reinforcement, mempunyai kekuatan pada arah axis serat.

b. Two dimensional reinforcement (planar), mempunyai kekuatan pada dua arah atau masing9masing arah orientasi serat.

c. Three dimensional reinforcement, mempunyai sifat isotropic kekuatannya lebih tinggi dibanding dengan dua tipe sebelumnya. 3. Panjang Serat

Serat panjang lebih kuat dibanding serat pendek. Oleh karena itu panjang dan diameter sangat berpengaruh pada kekuatan maupun modulus komposit. Serat panjang (continous fiber) lebih efisien dalam peletakannya daripada serat pendek.

4. Bentuk Serat

Bentuk serat tidak mempengaruhi, yang mempengaruhi adalah diameter seratnya. Semakin kecil diameter serat akan menghasilkan kekuatan komposit yang tinggi.

5. Faktor Matrik

Matrik dalam komposit berfugsi sebagai bahan mengikat serat menjadi sebuah unit struktur, yang melindungi dari perusakan eksternal, meneruskan atau memindahkan beban eksterna pada bidang geser antara serat dan matrik, sehingga matrik dan serat saling berhubungan. Bahan polimer yang sering digunakan sebagai material amtrik dalam komposit ada dua macam adalah thermoplasik dan thermoset, yaitu : a. Thermoplastik, bahan9bahan yang tergolong diantaranya Polyamide

(PI), Polysulfone (PS), Poluetheretherketone (PEEK), Polyhenylene sulfide (PPS), Polypropropylene (PP), Polyethylene (PE), dll.

b. Thermoset, bahan9bahan yang tergolong diantaranya epoksi, polyester. Phenolic, plenol, Resin Amino, Resin furan, dan lain9lain

6. Katalis

Katalis digunakan untuk membantu proses pengeringan resin dan serat.

2.1.4 Pencampuran Polimer

Proses pencampuran dalam pembuatan polimer secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu :

1. Proses fisika, terjadi pencampuran secara fisik antara dua jenis polimer atau lebih yang memiliki struktur yang berbeda, tidak membentuk ikatan ekivalen antara komponen9komponennya

2. Proses kimia, menghasilkan kopolimer yang ditandai dengan terjadinya ikatan9ikatan kovalen antar polimer penyusunnya. Interaksi yang terjadi di dalam campuran ini berupa ikatan vander walls. Ikatan hydrogen atau interaksi dipol9dipol.

Pencampuran polimer komersial dapat dihasilkan dari polimer sintetik dengan polimer alam. Pencampuran yang dihasilkan dapat berupa campuran homogeny dan campuran heterogen (Nurjana, 2007)

2.2. Karakteristik Papan Partikel Komposit

Karakteristik dari papan partikel komposit dilakukan untuk mengetahui dan menganalisis campuran polimer dengan serat. Karakterisasi ini dilakukan denga menggunakan pengujian berdasarkan pada standar JIS A 590892003 yang meliputi sifat fisik seperti densitas, daya serap air dan pengembangan tebal dan sifat mekanis seperti keteguhan patah dan kuat lentur, Keteguhan rekat internal (Internal bond), kuat impak dan kuat pegang sekrup) serta untuk menganalisa pengaruh suhu terhadap karakteristik panel komposit dilakukan analisis berupa Differential Thermal Analisis (DTA).

Karakteristik papan partikel komposit dari beberapa standar sebagai acuan untuk menentukan kualitas papan partikel tersebut diperlihatkan pada table 2.1 berikut :

Tabel 2.1 Sifat Fisis dan Mekanis dari Berbagai Standar No Sifat Fisik/Mekanik SNI 03?2105?1996 JIS 5908?2003

1 Kerapatan (gr/cm3) 0,5 – 0,9 0,4 – 0,9

2 Kadar Air (%) < 14 5 – 13

3 Daya serap air (%) 9 9

4 Pengembangan tebal (%) Maks 12 Maks 12

5 MOR (kg/cm2) Min 80 Min 80

6 MOE (N) Min 15.000 Min 20.000

7 Internal bond (N) Min 1,5 Min 1,5

8 Kuat Pegang Sekrup (kg) Min 30 Min 30

9 Hardness (N) 9 9

10 Emisi Formaldehyde (ppm) 9 Min 0,3

(Sumber : Standar Nasional Indonesia dan Japanese Industrial Standard) 2.2.1 Faktor Yang Mempengaruhi Mutu Papan Parikel

1. Berat jenis kayu

Perbandingan antara kerapatan atau berat jenis papan partikel dengan berat jenis kayu harus lebih dari satu, yaitu sekitar 1,3 agar mutu papan partikelnya baik. Pada keadaan tersebut proses pengempaan berjalan optimal sehingga kontak antar partikel baik.

2. Zat ekstraktif kayu

Kayu yang berminyak akan menghasilkan papan partikel yang kurang baik dibandingkan dengan papan partikel dari kayu yang tidak berminyak. Zat ekstraktif semacam itu akan mengganggu proses perekatan.

3. Jenis kayu

Jenis kayu (misalnya Meranti kuning) yang kalau dibuat papan partikel emisi formaldehidanya lebih tinggi dari jenis lain (misalnya meranti merah). Masih diperdebatkan apakah karena pengaruh warna atau pengaruh zat ekstraktif atau pengaruh keduanya.

4. Campuran jenis kayu

Keteguhan lentur papan partikel dari campuran jenis kayu ada diantara keteguhan lentur papan partikel dari jenis tunggalnya, karena itu papan

partikel struktural lebih baik dibuat dari satu jenis kayu daripada dari campuran jenis kayu.

5. Ukuran partikel

Papan partikel yang dibuat dari tatal akan lebih baik daripada yang dibuat dari serbuk karena ukuran tatal lebih besar daripada serbuk. Karena itu, papan partikel struktural dibuat dari partikel yang relatif panjang dan relatif lebar.

6. Kulit kayu

Makin banyak kulit kayu dalam partikel kayu sifat papan partikelnya makin kurang baik karena kulit kayu akan mengganggu proses perekatan antar partikel. Banyaknya kulit kayu maksimum sekitar 10%.

7. Perekat

Macam partikel yang dipakai mempengaruhi sifat papan partikel. Penggunaan perekat eksterior akan menghasilkan papan partikel eksterior sedangkan pemakaian perekat interior akan menghasilkan papan partikel interior. Walaupun demikian, masih mungkin terjadi penyimpangan, misalnya karena ada perbedaan dalam komposisi perekat dan terdapat banyak sifat papan partikel. Sebagai contoh, penggunaan perekat urea formaldehida yang kadar formaldehidanya tinggi akan menghasilkan papan partikel yang keteguhan lentur dan keteguhan rekat internalnya lebih baik tetapi emisi formaldehidanya lebih jelek.

8. Pengolahan

Proses produksi papan partikel berlangsung secara otomatis. Walaupun demikian, masih mungkin terjadi penyimpangan yang dapat mengurangi mutu papan partikel. Sebagai contoh, kadar air hamparan (campuran partikel dengan perekat) yang optimum adalah 10914%, bila terlalu tinggi keteguhan lentur dan keteguhan rekat internal papan partikel akan menurun.

2.2.2 Mutu Papan Partikel

Mutu papan partikel meliputi cacat, ukuran, sifat fisis, sifat mekanis, dan sifat kimia. Dalam standar papan partikel yang dikeluarkan oleh beberapa negara

masih mungkin terjadi perbedaan dalam hal kriteria, cara pengujian, dan persyaratannya. Walaupun demikian, secara garis besarnya sama.

a. Cacat

Pada Standar Indonesia Tahun 1983 tidak ada pembagian mutu papan partikel berdasarkan cacat, tetapi pada standar tahun 1996 ada 4 mutu penampilan papan partikel menurut cacat, yaitu :A, B, C, dan D. Cacat yang dinilai adalah partikel kasar di permukaan, noda serbuk, noda minyak, goresan, noda perekat, rusak tepi dan keropos.

b. Ukuran

Penilaian panjang, lebar, tebal dan siku terdapat pada semua standar papan partikel. Dalam hal ini, dikenal adanya toleransi yang tidak selalu sama pada setiap standar. Dalam hal toleransi telah, dibedakan untuk papan partikel yang dihaluskan kedua permukaannya, dihaluskan satu permukaannya dan tidak dihaluskan permukaannya.

2.2.3 Sifat Fisis

1. Kerapatan papan partikel ditetapkan dengan cara yang sama pada semua standar, tetapi persyaratannya tidak selalu sama. Menurut Standar Indonesia Tahun 1983 persyaratannya 0,5090,70 g/cm3, sedangkan menurut Standar Indonesia Tahun 1996 persyaratannya 0,5090,90 g/cm3. Ada standar papan partikel yang mengelompokkan menurut kerapatannya, yaitu rendah, sedang, dan tinggi.

2. Kadar air papan partikel ditetapkan dengan cara yang sama pada semua standar, yaitu metode oven (metode pengurangan berat). Walaupun persyaratan kadar air tidak selalu sama pada setiap standar, perbedaannya tidak besar (kurang dari 5%).

3. Pengembangan tebal papan partikel ditetapkan setelah contoh uji direndam dalam air dingin (suhu kamar) atau setelah direndam dalam air mendidih, cara pertama dilakukan terhadap papan partikel interior dan eksterior, sedangkan cara kedua untuk papan partikel eksterior saja. Menurut Standar Indonesia Tahun 1983, untuk papan partikel eksterior, pengembangan tebal ditetapkan setelah direbus 3 jam, dan setelah direbus

3 jam kemudian dikeringkan dalam oven 100 °_{C sampai berat contoh uji}

tetap. Ada papan partikel interior yang tidak diuji pengembangan tebalnya, misalnya tipe 100 menurut Standar Indonesia Tahun 1996, sedangkan untuk tipe 150 dan tipe 200 diuji pengembangan tebalnya. Menurut standar FAO, pada saat mengukur pengembangan tebal ditetapkan pula penyerapan airnya (absorbsi).

2.2.4. Sifat Mekanis

1. Keteguhan (kuat) lentur umumnya diuji pada keadaan kering meliputi modulus patah dan modulus elastisitas. Pada Standar Indonesia Tahun 1983 hanya modulus patah saja, sedangkan pada Standar Indonesia Tahun 1996 meliputi modulus patah dan modulus elastisitas. Selain itu, pada standar ini ada pengujian modulus patah pada keadaan basah, yaitu untuk papan partikel tipe 150 dan 200. Bila papan partikelnya termasuk tipe I (eksterior), pengujian modulus patah dalam keadaan basah dilakukan setelah contoh uji direndam dalam air mendidih (2 jam) kemudian dalam air dingin (suhu kamar) selama 1 jam. Untuk papan partikel tipe II (interior) pengujian modulus patah dalam keadaan basah dilakukan setelah contoh uji direndam dalam air panas (70 °_{C) selama 2 jam kemudian}

dalam air dingin (suhu kamar) selama 1 jam.

2. Keteguhan rekat internal (kuat tarik tegak lurus permukaan) umumnya diuji pada keadaan kering, seperti pada Standar Indonesia tahun 1996. Pada Standar Indonesia tahun 1983 pengujian tersebut dilakukan pada keadaan kering untuk papan partikel mutu I (eksterior) dan mutu II (interior). Pengujian pada keadaan basah, yaitu setelah direndam dalam air mendidik (2 jam) dilakukan hanya pada papan partikel mutu I saja.

3. Keteguhan (kuat) pegang skrup diuji pada arah tegak lurus permukaan dan sejajar permukaan serta dilakukan pada keadaan kering saja. Menurut Standar Indonesia tahun 1996 pengujian tersebut dilakukan pada papan partikel yang tebalnya di atas 10 mm.

2.2.5. Sifat Kimia

Emisi (lepasan) formaldehida dapat dianggap sebagai sifat kimia dan papan partikel. Pada Standar Indonesia tahun 1983, belum disebutkan mengenai emisi formaldehida dari papan partikel. Pada Standar Indonesia tahun 1996, disebutkan bahwa bila diperlukan dapat dilakukan penggolongan berdasarkan emisi formaldehida. Pada Standar Indonesia tahun 1999 mengenai emisi formaldehida pada panel kayu terdapat pengujian dan persyaratan emisi formaldehida pada papan partikel.

2.3 Serat Kecombrang

Kecombrang, kantan, atau honje (Etlingera elatior) adalah sejenis tumbuhan rempah dan merupakan tumbuhan tahunan berbentuk terna yang bunga, buah, serta bijinya dimanfaatkan sebagai bahan sayuran. Nama lainnya adalah Kecombrang (Medan), kincuang dan sambuang (Minangkabau) serta siantan (Malaya).

`Ciri9ciri batang, daun, dan bunga Honje berwarna kemerahan seperti jenis tanaman hias pisang9pisangan. Jika batang sudah tua, bentuk tanamannya mirip jahe, dengan tinggi mencapai 5 m. Batang9batang semu bulat gilig, membesar di pangkalnya; tumbuh tegak dan banyak, berdekat9dekatan, membentuk rumpun jarang, keluar dari rimpang yang menjalar di bawah tanah. Rimpangnya tebal, berwarna krem, kemerah9jambuan ketika masih muda. Daun 15930 helai tersusun dalam dua baris, berseling, di batang semu; helaian daun jorong lonjong, 20990 cm × 10920 cm, dengan pangkal membulat atau bentuk jantung, tepi bergelombang. Pada seluruh bagian tanaman seperti akar, daun, bunga, biji, batang, kulit, ranting, dan buah mengandung antioksidan alami seperti fenol, polifenol, flavonoid, turunan asam sinamat, tokoferol, dan asam organik. (Pristiadi, 2012)

Di bawah ini akan di uraikan komposisi dari SBK sebagai berikut :

Tabel 2.2 Kompoisi Pohon Kecombrang Kecombrang

Nilai nurtrisi per 100 g (3.5 oz)

Energi 0 kJ (0 kkal)

Karbohidrat 4.4 g

Serat pangan 1.2 g

Lemak 1.0 g

Protein 1.3 g

Air 91 g

Calcium 32 mg (3%)

Iron 4 mg (32%)

Magnesium 27 mg (7%)

Phosphorus 30 mg (4%)

Potassium 541 mg (12%)

Zinc 0.1 mg (1%)

Sumber : Ika Sartika, 2010. Prahum PKT Kebun Raya Bogor9 LIPI, Jakarta. Bunga dalam karangan berbentuk gasing, bertangkai panjang 0,592,5 cm × 1,592,5 cm, dengan daun pelindung bentuk jorong, 7918 cm × 197 cm, merah jambu hingga merah terang, berdaging, melengkung membalik jika mekar. Kelopak bentuk tabung, panjang 393,5 cm, bertaju 3, terbelah. Mahkota bentuk tabung, merah jambu, hingga 4 cm. Labellum serupa sudip, sekitar 4 cm panjangnya, merah terang dengan tepian putih atau kuning. Buah berjejalan dalam bongkol hampir bulat berdiameter 10920 cm, masing9masing butir 292,5 cm besarnya, berambut halus pendek di luarnya, hijau dan menjadi merah ketika masak. Bahkan kecombrang salah satu tanaman rempah yang memiliki potensi sebagai pangan fungsional yang berfungsi sebagai anti bakteri. Gambar lengkap dari tanaman Kecombrang (Nicolaia Speciosa Horan) dapat di lihat pada gambar 2.4 berikut ini.

Gambar 2.4. Batang Kecombrang

2.4. Silikon Oksida ( SiO2)

2.4.1 Ciri –Ciri dan Sifat Silikon Oksida

Silikon Oksida (SiO2) adalah salah satu unsur hara yang dibutuhkan

tanaman, terutama padi dan tanaman lain yang bersifat akumulator. Namun, peran SiO2 sebagai unsur hara yang dibutuhkan tanaman belum mendapat

perhatian. Meskipun bukan termasuk unsur hara esensial, SiO2 dikenal sebagai

unsur hara yang bermanfaat (beneficial element), terutama untuk tanaman padi dan tebu. Unsur Si dapat mendukung pertumbuhan yang sehat dan menghindarkan tanaman dari serangan penyakit dan cekaman suhu, radiasi matahari, serta defisiensi dan keracunan unsur hara.Wikipedia (http://id.wikipedia.org/wiki/Silika

gel)

Silika atau dikenal dengan silikon dioksida (SiO2) merupakan senyawa

kristal9kristal silika (SiO2) dan mengandung senyawa pengotor yang terbawa

selama proses pengendapan. Pasir kuarsa juga dikenal dengan nama pasir putih merupakan hasil pelapukan batuan yang mengandung mineral utama seperti kuarsa dan feldsfar.

Silikon Oksida (SiO2) biasa diperoleh melalui proses penambangan yang

dimulai dari menambang pasir kuarsa sebagai bahan baku. Pasir kuarsa tersebut kemudian dilakukan proses pencucian untuk membuang pengotor yang kemudian dipisahkan dan dikeringkan kembali sehingga diperoleh pasir dengan kadar silika yang lebih besar bergantung dengan keadaan kuarsa dari tempat penambangan. Pasir inilah yang kemudian dikenal dengan pasir silika atau silika dengan kadar tertentu.

Silikon Oksida biasanya dimanfaatkan untuk berbagai keperluan dengan berbagai ukuran tergantung aplikasi yang dibutuhkan seperti dalam industri ban, karet, gelas, semen, beton, keramik, tekstil, kertas, kosmetik, elektronik, cat, film, pasta gigi, dan lain9lain. Untuk proses penghalusan atau memperkecil ukuran dari pasir silika umumnya digunakan metode milling dengan ball mill untuk menghancurkan ukuran pasir silika yang besar9besar menjadi ukuran yang lebih kecil dan halus, silika dengan ukuran yang halus inilah yang biasanya bayak digunakan dalam industri.Wikipedia (http://Lontar.ui.ac.id/opac/themes/libri 2/detail.J.s)

Saat ini dengan perkembangan teknologi mulai banyak aplikasi penggunaan silika pada industri semakin meningkat terutama dalam penggunaan silika pada ukuran partikel yang kecil sampai skala mikron atau bahkan nanosilika. Kondisi ukuran partikel bahan baku yang diperkecil membuat produk memiliki sifat yang berbeda yang dapat meningkatkan kualitas. Sebagai salah satu contoh silika dengan ukuran mikron banyak diaplikasikan dalam material building, yaitu sebagai bahan campuran pada beton. Rongga yang kosong di antara partikel semen akan diisi oleh mikrosilika sehingga berfungsi sebagai bahan penguat beton (mechanical property) dan meningkatkan daya tahan (durability). Selama ini kebutuhan mikrosilika dalam negeri dipenuhi oleh produk impor. Ukuran lainnya yang lebih kecil adalah nanosilika banyak digunakan pada aplikasi di industri ban, karet, cat, kosmetik, elektronik, dan keramik. Sebagai

salah satu contoh adalah pada produk ban dan karet secara umum. Manfaat dari penambahan nanosilika pada ban akan membuat ban memiiki daya lekat yang lebih baik terlebih pada jalan salju, mereduksi kebisingan yang ditimbulkan dan usia ban lebih pajang daripada produk ban tanpa penambahan nanosilika. Dibawah ini di tunjukkan pada gambar 2.5 dari SiO2 (Silikon Oksida)

Gambar 2.5 Serbuk Silika 2.5 Matriks

Unsaturated Polyester Resin (UPR) merupakan jenis resin termoset atau polyester. Unsaturated Polyester Resin (UPR) Yukalac 157® BQTN9EX Series.

Dibawah ini akan ditunjukkan spesifikasi dari ® !" #$

Tabel. 2.3 Spesifikasi ® !" #$

Item Satuan Nilai Tipikal Catatan

Berat Jenis 9 1,215 250 C

Kekerasan _ 40 Barcol/GYZJ 93491

Suhu distorsi panas oC 70

Penyerapan air ( suhu ruang)

% 0,188 24 jam

% 0,466 7 hari

Kekuatan Fleksural Kg/mm2 9,4 _

Modulus Fleksural Kg/mm2 300 _

Daya Rentang Kg/mm2 5,5 _

Modulus Rentang Kg/mm2 300 _

Elongasi % 1,6 _

2.6 Pengujian Sifat Fisik

Untuk mengetahui sifat9sifat fisik papan partikel komposit dilakukan pengujian kerapatan (K) dan daya serap air (DSA) seperti berikut :

a. Kerapatan

Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume kering udara, sampel berukuran 10cm x 10 cm x 1 cm ditimbang beratnya, lalu diukur rata9rata panjang, lebar, dan tebalnya untuk menentukan volumenya. Kerapatan sampel papan partikel komposit dihitung dengan rumus :

ρ = ... (2.1) Dimana

ρ = kerpatan (kg/m3)

m = massa sampel (kilogram) V = volume sampel (m3) b. Daya Serap Air

Daya serap air dihitung dari berat sampel sebelum dan sesudah perendaman dalam air 24 jam pada sampel berukuran 5cm x 5cm x 1cm dengan rumus :

... (2.2) Dimana

DSA = daya serap air (%)

B1 = berat sampel sebelum perendaman (kilogram) B2 = berat sampel sesudah perendaman (kilogram)

2.7 Pengujian Sifat Mekanik 2.7.1. Pengujian Kuat Patah

Pengujian kuat patah atau Modulus of Ruftur(MOR) dilakukan dengan Universal Testing Machine (UTM) dengan menggunakan lebar batang

penyangga (jarak sangga) 14 kali tebal sampel, tetapi tidak kurang dari 14 cm. Nilai MOR dihitung dengan rumus :

... (2.3) Di bawah ini akan ditunjukkan gambar Alat uji Mekanik

Dimana

MOR = Modulus Of RUftur (kg/m3) P = beban maksimum (kg) L = jarak sangga (m) b = lebar sampel (m) d = tebal sampel (m)

Gambar 2.6 Pengujian Kuat Patah (MOR)

2.7.2. Pengujian Kuat Tarik.

Uji tarik adalah salah satu uji stress9strain mekanik yang bertujuan mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik.

Gambar.2.7 Uji Tarik ASTM D 638M984

Pengujiannya, bahan uji ditarik sampai putus. Umumnya kekuatan tarik polimer lebih rendah dari baja 70 kgf/mm2. Hasil pengujian adalah grafik beban versus perpanjangan (elongasi).

Enginering Stess (σ) :

…………. (2.4)

F = Beban yang diberikan arah tegak lurus terhadap penampang spesimen (N) A0 = Luas penampang mula9mula spesimen sebelum diberikan pembebanan

(m2 )

σ = Enginering Stress (MPa) Enginering Strain (ε):

……… (2.5)

ε = Enginering Strain

Lo = Panjang mula9mula spesimen sebelum diberikan pembebanan (cm) YL = Pertambahan panjang (cm)

2.7.3.Pengujian Kuat Lentur.

Kekuatan lentur atau kekuatan bending adalah tegangan bending terbesar yang dapat diterima akibat pembebanan luar tanpa mengalami deformasi besar. Pengujian dilakukan three point bending.

2

2

3

bh

Wl

K

=

Gambar 2.8 Pemasangan Benda Uji

Sehingga kekuatan bending dapat dirumuskan sebagai berikut :

……… (2.6)

Pada perhitungan kekuatan bending ini, digunakan persamaan yang ada pada standar ASTM D790, yaitu:

………...(2.7)

K = Tegangan lentur maksimum (N/m2) W= Beban maksimum (Maksimum Load) (N) b = Lebar dari benda uji (m)

h = Tebal benda uji (m)

l = Jarak antara penyangga (m)

2.7.4 Pengujian Kuat Impak

Kekuatan impak adalah untuk mengetahui kegetasan. Kekuatan impak bahan polimer lebih kecil daripada kekuatan impak logam. Bahan polimer menunjukkan penurunan besar pada kekuatan impak kalau diberi regangan pada pencetakannya. Cara pengujian impak dapat dilakukan dengan pengujian

SAMPEL

PEMBEBANAN

h

Charphy, Izod atau dengan bola jatuh. Dibawah ini akan di tunjukkan gambar mesin pengujian impak.

Gambar 2.9 Pengujian Kuat Impak

2.7.5 Pengujian Termal

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 polimer. Metoda yang dapat digunakan dalam pengujian termal adalah Differential Thermal Analysis (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. Di bawah ini akan di tunjukkan Alat Uji termal.

Gambar 2.10 Pengujian Termal (DTA)

2.7.6. Difraksi Sinar?X

XRD (X–Ray Diffraction) adalah Alat yang digunakan untuk menentukan substansi atau kristal yang terkandung dalam sampel, biasanya selalu menimbulkan pola difraksi yang unik, kecuali amorf atau gas. Pola difraksi yang muncul menampilkan substansi apa saja yang terdapat pada sampel tersebut. Misalnya suatu sampel mengandung senyawa AxBy, maka analisa kuantitatif XRD

adalah tetap akan mengungkap senyawa AxBy , berbeda dengan analisis kimia

yang memberikan adanya dua unsur A dan B. Selanjutnya jika unsur tersebut mengandung AxBy dan A2xBy, maka analisa kwantitatif XRD adalah tetap akan

mengungkap senyawa AxBy dan A2xBy sedangkan menurut analisis kimia hanya

memberikan adanya dua unsur A dan B. Untuk mengerjakan analisa kualitatif dimulai dengan menganalisa dan menyusun pola difraksi metoda bubuk. Pola difraksi yang sudah dikoreksi merupakan kumpulan substansi yang dapat dikenal. Suatu cara dibutuhkan dalam penyusunan pola9pola difraksi sehingga penelusuran dapat dilakukan dengan cepat.

Nilai puncak pada grafik hasil XRD adalah merupakan pola difraksi yang dihasilkan dari suatu bahan, akan mematuhi Hukum Bragg. Dari nilai d ( jarak antar bidang) dapat ditentukan sifat khas bahan tersebut. Pada gambar 2.1 ditunjukkan jalannya sinar pada bidang difraksi pada peristiwa difraksi sinar9X, hingga diperoleh persamaan :

nλ = 2d sinθ ...(2.8) Dimana:

n = orde difraksi

λ = panjang gelombang yang digunakan (cm) d = jarak antara bidang dua atom (cm)

θ = sudut antar bidang9bidang atom dengan arah bidang datang atau berkas difraksi

Difraksi merupakan metode yang unggul untuk memahami apa yang terjadi pada level atomis dari suatu material kristalin. Sinar X, elektron dan neutron memiliki panjang gelombang yang sebanding dengan dimensi atomik sehingga radiasi sinar tersebut sangat cocok untuk menginvestigasi material kristalin. Teknik difraksi mengeksploitasi radiasi yang terpantul dari berbagai sumber seperti atom dan kelompok atom dalam kristal. Ada beberapa macam difraksi yang dipakai dalam studi material yaitu: difraksi sinar X, difraksi neutron dan difraksi elektron. Namun yang sekarang umum dipakai adalah difraksi sinar X dan elektron.

Dari metode difraksi kita dapat mengetahui secara langsung mengenai jarak rata – rata antar bidang atom. Kemudian kita juga dapat menentukan orientasi dari kristal tunggal. Secara langsung mendeteksi struktur kristal dari suatu material yang belum diketahui komposisinya. Kemudian secara tidak langsung mengukur ukuran, bentuk dan internal stres dari suatu kristal.

Komponen utama XRD yaitu terdiri dari tabung katoda (tempat terbentuknya sinar9X), sampel holder dan detektor. Pada XRD yang berada di lab pusat MIPA ini menggunakan sumber Co dengan komponen lain berupa cooler yang digunakan untuk mendinginkan, karena ketika proses pembentukan sinar9X

dikeluarkan energi yang tinggi dan menghasilkan panas. Kemudian seperangkat komputer dan CPU.

XRD memberikan data9data difraksi dan kuantisasi intensitas difraksi pada sudut9sudut dari suatu bahan. Data yang diperoleh dari XRD berupa intensitas difraksi sinar9X yang terdifraksi dan sudut9sudut 2θ. Tiap pol ayang muncul pada pola XRD mewakili satu bidang kristal yang memiliki orientasi tertentu. (Widyawati, 2012).

Suatu kristal yang dikenai oleh sinar9X tersebut berupa material (sampel), sehingga intensitas sinar yang ditransmisikan akan lebih rendah dari intensitas sinar datang. Berkas sinar9X yang dihamburkan ada yang saling menghilangkan (interferensi destruktif) dan ada juga yang saling menguatkan (interferensi konstrktif). Interferensi konstruktif ini merupakan peristiwa difraksi seperti pada Gambar 2.14 (Grant & Suryanayana, 1998).

Gambar 2.11 Difraksi Sinar9X (Grant & Suryanayana, 1998)

Secara matematis, difraksi hanya terjadi ketika Hukum Bragg dipenuhi. Secara fisis jika kita mengetahui panjang gelombang dari sinar yang membentur kemudian kita bisa mengontrol sudut dari benturan maka kita bisa menentukan jarak antar atom (geometri dari latis). Persamaan ini adalah persamaan utama dalam difraksi. Secara praktis sebenarnya nilai n pada persamaan Bragg diatas nilainya 1. Sehingga cukup dengan persamaan 2d sin θ = λ . Dengan menghitung

d dari rumus Bragg serta mengetahui nilai h, k, l dari masing – masing nilai d, dengan rumus – rumus dibawah ini kita bisa menentukan latis parameter (a, b dan c) sesuai dengan bentuk kristalnya.

Jika dari hasil XRD diperoleh nilai FWHM (Full width at half maximum), maka dengan menggunakan persamaan Debye Scherer dapat diperoleh ukuran butir partikel pada sampel. Persamaan Debye Scherer dituliskan sebagai berikut :

……….(2.9) Keterangan :

K = 0,94 dianggap bentuk Kristal mendekati bola L = Ukuran Kristal

2

2

3

bh

Wl

K

=

Gambar 2.8 Pemasangan Benda Uji

Sehingga kekuatan bending dapat dirumuskan sebagai berikut :

……… (2.6)

Pada perhitungan kekuatan bending ini, digunakan persamaan yang ada pada standar ASTM D790, yaitu:

………...(2.7)

K = Tegangan lentur maksimum (N/m2) W= Beban maksimum (Maksimum Load) (N) b = Lebar dari benda uji (m)

h = Tebal benda uji (m)

l = Jarak antara penyangga (m)

2.7.4 Pengujian Kuat Impak

Kekuatan impak adalah untuk mengetahui kegetasan. Kekuatan impak bahan polimer lebih kecil daripada kekuatan impak logam. Bahan polimer menunjukkan penurunan besar pada kekuatan impak kalau diberi regangan pada pencetakannya. Cara pengujian impak dapat dilakukan dengan pengujian

SAMPEL

PEMBEBANAN

h %

Charphy, Izod atau dengan bola jatuh. Dibawah ini akan di tunjukkan gambar mesin pengujian impak.

Gambar 2.9 Pengujian Kuat Impak

2.7.5 Pengujian Termal

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 polimer. Metoda yang dapat digunakan dalam pengujian termal adalah Differential Thermal Analysis (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. Di bawah ini akan di tunjukkan Alat Uji termal.

Gambar 2.10 Pengujian Termal (DTA)

2.7.6. Difraksi Sinar?X

XRD (X–Ray Diffraction) adalah Alat yang digunakan untuk menentukan substansi atau kristal yang terkandung dalam sampel, biasanya selalu menimbulkan pola difraksi yang unik, kecuali amorf atau gas. Pola difraksi yang muncul menampilkan substansi apa saja yang terdapat pada sampel tersebut. Misalnya suatu sampel mengandung senyawa AxBy, maka analisa kuantitatif XRD adalah tetap akan mengungkap senyawa AxBy , berbeda dengan analisis kimia yang memberikan adanya dua unsur A dan B. Selanjutnya jika unsur tersebut mengandung AxBy dan A2xBy, maka analisa kwantitatif XRD adalah tetap akan mengungkap senyawa AxBy dan A2xBy sedangkan menurut analisis kimia hanya memberikan adanya dua unsur A dan B. Untuk mengerjakan analisa kualitatif dimulai dengan menganalisa dan menyusun pola difraksi metoda bubuk. Pola difraksi yang sudah dikoreksi merupakan kumpulan substansi yang dapat dikenal. Suatu cara dibutuhkan dalam penyusunan pola9pola difraksi sehingga penelusuran dapat dilakukan dengan cepat.

Nilai puncak pada grafik hasil XRD adalah merupakan pola difraksi yang dihasilkan dari suatu bahan, akan mematuhi Hukum Bragg. Dari nilai d ( jarak antar bidang) dapat ditentukan sifat khas bahan tersebut. Pada gambar 2.1 ditunjukkan jalannya sinar pada bidang difraksi pada peristiwa difraksi sinar9X, hingga diperoleh persamaan :

nλ = 2d sinθ ...(2.8) Dimana:

n = orde difraksi

λ = panjang gelombang yang digunakan (cm) d = jarak antara bidang dua atom (cm)

θ = sudut antar bidang9bidang atom dengan arah bidang datang atau berkas difraksi

Difraksi merupakan metode yang unggul untuk memahami apa yang terjadi pada level atomis dari suatu material kristalin. Sinar X, elektron dan neutron memiliki panjang gelombang yang sebanding dengan dimensi atomik sehingga radiasi sinar tersebut sangat cocok untuk menginvestigasi material kristalin. Teknik difraksi mengeksploitasi radiasi yang terpantul dari berbagai sumber seperti atom dan kelompok atom dalam kristal. Ada beberapa macam difraksi yang dipakai dalam studi material yaitu: difraksi sinar X, difraksi neutron dan difraksi elektron. Namun yang sekarang umum dipakai adalah difraksi sinar X dan elektron.

Dari metode difraksi kita dapat mengetahui secara langsung mengenai jarak rata – rata antar bidang atom. Kemudian kita juga dapat menentukan orientasi dari kristal tunggal. Secara langsung mendeteksi struktur kristal dari suatu material yang belum diketahui komposisinya. Kemudian secara tidak langsung mengukur ukuran, bentuk dan internal stres dari suatu kristal.

Komponen utama XRD yaitu terdiri dari tabung katoda (tempat terbentuknya sinar9X), sampel holder dan detektor. Pada XRD yang berada di lab pusat MIPA ini menggunakan sumber Co dengan komponen lain berupa cooler yang digunakan untuk mendinginkan, karena ketika proses pembentukan sinar9X

dikeluarkan energi yang tinggi dan menghasilkan panas. Kemudian seperangkat komputer dan CPU.

XRD memberikan data9data difraksi dan kuantisasi intensitas difraksi pada sudut9sudut dari suatu bahan. Data yang diperoleh dari XRD berupa intensitas difraksi sinar9X yang terdifraksi dan sudut9sudut 2θ. Tiap pol ayang muncul pada pola XRD mewakili satu bidang kristal yang memiliki orientasi tertentu. (Widyawati, 2012).

Suatu kristal yang dikenai oleh sinar9X tersebut berupa material (sampel), sehingga intensitas sinar yang ditransmisikan akan lebih rendah dari intensitas sinar datang. Berkas sinar9X yang dihamburkan ada yang saling menghilangkan (interferensi destruktif) dan ada juga yang saling menguatkan (interferensi konstrktif). Interferensi konstruktif ini merupakan peristiwa difraksi seperti pada Gambar 2.14 (Grant & Suryanayana, 1998).

Gambar 2.11 Difraksi Sinar9X (Grant & Suryanayana, 1998)

Secara matematis, difraksi hanya terjadi ketika Hukum Bragg dipenuhi. Secara fisis jika kita mengetahui panjang gelombang dari sinar yang membentur kemudian kita bisa mengontrol sudut dari benturan maka kita bisa menentukan jarak antar atom (geometri dari latis). Persamaan ini adalah persamaan utama dalam difraksi. Secara praktis sebenarnya nilai n pada persamaan Bragg diatas nilainya 1. Sehingga cukup dengan persamaan 2d sin θ = λ . Dengan menghitung

d dari rumus Bragg serta mengetahui nilai h, k, l dari masing – masing nilai d, dengan rumus – rumus dibawah ini kita bisa menentukan latis parameter (a, b dan c) sesuai dengan bentuk kristalnya.

Jika dari hasil XRD diperoleh nilai FWHM (Full width at half maximum), maka dengan menggunakan persamaan Debye Scherer dapat diperoleh ukuran butir partikel pada sampel. Persamaan Debye Scherer dituliskan sebagai berikut :

……….(2.9) Keterangan :

K = 0,94 dianggap bentuk Kristal mendekati bola L = Ukuran Kristal