1 bab kata pengantar full

8/16/2019 1 BAB Kata Pengantar Full

1/68

PEMANFAATAN LIMBAH PELEPAH KELAPA SAWIT SEBAGAI PAPAN

KOMPOSIT DENGAN VARIASI FILLER

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat sarjana teknik (S1) pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

Anggit Eka Sumarna

3331090116

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

CILEGON-BANTEN

2016


2/68

iii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Yang bertanda tangan dibawah ini,

Nama : Anggit Eka Sumarna

NPM : 3331090116

Judul : PEMANFAATAN LIMBAH PELEPAH KELAPA SAWIT SEBAGAI

PAPAN KOMPOSIT DENGAN VARIASI FILLER

Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa.

MENYATAKAN

Bahwa skripsi ini hasil karya sendiri dan tidak ada duplikat dengan karya orang lain,

kecuali sumber informasi yang berasal atau dikutip karya yang telah diterbitkan

maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks yang

dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Cilegon, Februari 2016

Anggit Eka Sumarna

NIM. 3331090116


3/68

iv

ABSTRAK

Potensi limbah Pelepah kelapa sawit yang kurang dimanfaatkan menjadi inspirasi

untuk pembuatan papan komposit dari limbah tersebut. Pembuatan papan komposit

dari pelepah kelapa sawit bertujuan untuk menghasilkan produk yang ramah

lingkungan dan memiliki karakteristik yang lebih baik dibandingkan yang ada di

pasaran. Bahan yang digunakan adalah serat pelepah kelapa sawit, serbuk kayu

sengon, mahoni, bayur, abu sekam padi, resin epoxy dan PVAc. Fraksi volume dari

komposit ini adalah serat pelepah kelapa sawit 15%, serbuk kayu 50%, abu sekam

50%, resin epoxy 15% dan lem fox 20%. Pembuatan bahan dilakukakn dengan

metodecold press single punch

dengan tekanan 300 kg/cm

2.Karakteristik bahan

yang diteliti yaitu luas permukaan pori, pengembangan tebal, kekerasan, impak,

bending serta pengamatan SEM. Dari hasil pengujian diperoleh papan komposit

dengan karakteristik optimum yaitu pada papan komposit filler mahoni. Papan

komposit filler mahoni memiliki nilai diameter pori 2.0288 (nm), pengembangan

tebal 1.2 %, kekerasan 43 N/mm2, nilai max force 34.6025 N, batas elastisitas

641.646 N/mm2, nilai impak 3.540 kj/m2.

Kata kunci: variasi filler , serat pelepah kelapa sawit, papan komposit


4/68

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Allah SWT, Tuhan semesta alam yang telah

memberikan nikmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi

yang berjudul Pemanfaatan Limbah Pelepah Kelapa Sawit Sebagai Papan

Komposit Dengan Variasi Filler. Shalawat serta salam selalu menyertai Nabi Besar

Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat, dan para pengikutnya.

Penyusunan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan

program studi S1 dan untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin,Universitas Sultan Ageng Tirtayasa. Disamping itu untuk menambah pengetahuan

terhadap ilmu yang telah dipelajari di bangku perkuliahan dan menerapkan teori-teori

ke dalam kehidupan sehari-hari.

Penulisan skripsi ini tidak akan terwujud tanpa adanya bantuan dari pihak

lain. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih

yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah banyak membantu serta

membatu dalam pelaksanaan, penulisan, dan penyelesaian skripsi ini, yaitu:

1. Bapak Ipik Setiawan, S.T., M.Eng Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

FT.UNTIRTA.

2. Bapak Sunardi, M.Eng. Selaku dosen pembimbing I, terimakasih atas ilmu, waktu

dan kesabaran dalam membimbing.

3. Bapak Moch Fawahid, S.T., M.Eng. Selaku dosen pembimbing II yang juga telah

memberikan bimbingan kepada penulis selama menyelesaikan skripsi ini.

4. Ibu Melly Meliana. Selaku dosen pembimbing III yang juga telah memberikan

bimbingan kepada penulis selama menyelesaikan skripsi ini.

5. Kedua orang tua tercinta serta seluruh keluarga yang telah memberikan segalanya,

nasehat, semangat, kasih sayang, doa, dan materi yang tak terhingga nilainya

6. Bapak Haryadi, MT. selaku Koordinator Tugas Akhir.


5/68

vi

7. Dosen-dosen dan staff akademik Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan

Ageng Tirtayasa yang banyak memberikan masukan serta bantuan dalam skripsi.

8. Rekan-rekan dari Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin, KREAMUR, Teknik

Elektro 2010, Teknik Metalurgi 2010 dan LIPI PPKimia yang telah memberikan

bantuan moral dan motivasi kepada penulis.

9. Keluarga besar Teknik Mesin angkatan 2009, rekan-rekan seperjuangan penulis di

kampus tercinta, dan pihak-pihak yang telah banyak membantu penulis yang tidak

bisa disebutkan namanya satu persatu. Terima kasih untuk kebersamaan,

semangat, dan bantuan kalian kepada penulis selama ini. “Solidarity Forever,

Machine is the best” .

Penulis menyadari penelitian ini masih belum sempurna, namun penulis

berharap penelitian ini bermanfaat bagi yang membacanya, khususnya bagi penulis

sendiri. Oleh karena itu penulis menerima dengan senang hati, kritik, saran, maupun

masukkan lainnya yang dapat menyempurnakan penelitian ini.

Cilegon, 14 Februari 2016

Penulis


6/68

vii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL .................................................................................................. i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .................................................................. ii

KATA PENGANTAR .............................................................................................. iii

DAFTAR ISI .............................................................................................................. v

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. viii

DAFTAR TABEL ...................................................................................................... x

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. xiBAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Perumusan Masalah .................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ......................................................................................... 2

1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Komposit ................................................................................................... 4

2.2 Klasifikasi Komposit .................................................................................. 5

2.3 Perlakuan NaOH ........................................................................................ 8

2.4 Fraksi Vulome ............................................................................................ 8

2.5 Proses Kompaksi ........................................................................................ 9

2.6 Bahan Penyusun ....................................................................................... 11

2.6.1 Pelepah Kelapa Sawit ......................................................................... 11

A. Selulosa .............................................................................................. 12

B. Hemiselulosa ...................................................................................... 12

C. Lignin.................................................................................................. 13

2.6.2 Serbuk Kayu Sengon........................................................................... 13

2.6.3 Serbuk Kayu Mahoni .......................................................................... 14


7/68

viii

2.6.4 Serbuk Kayu Bayur ............................................................................. 14

2.6.5 Abu Sekam Padi .................................................................................. 15

2.6.6 Resin Epoxy ........................................................................................ 16

2.6.7 Lem PVAc ........................................................................................... 17

2.7 Proses Pengujian ...................................................................................... 18

2.7.1 Uji Kekerasan ..................................................................................... 18

2.7.2 Uji Kekuatan Bending (Flexural Strength) ........................................ 21

2.7.3 Uji Impak ............................................................................................ 23

2.7.4 Uji SAA (Surface Area Analyzer) ...................................................... 24

2.7.5 Uji SEM .............................................................................................. 26

2.7.6

Uji Pengembangan Tebal ................................................................... 292.8 Karakteristik Papan Partikel ..................................................................... 29

2.9 Tingkt Kekuatan Kayu ............................................................................. 30

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ........................................................................... 31

3.2 Persiapan Alat dan Bahan ....................................................................... 32

3.2.1 Alat-alat yang Digunakan ................................................................... 32

3.2.2 Bahan-bahan yang Digunakan ............................................................ 33

3.3 Persiapan Pembuatan Sampel Komposit .................................................. 33

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

3.3.2 Proses Pencampuran ( Mixing) ............................................................ 35

3.3.3 Proses Kompaksi ................................................................................. 36

3.4 Proses Pengujian ...................................................................................... 37

3.4.1 Pengujian Kekerasan Ball Indentation................................................ 37

3.4.2 Pengujian Bending .............................................................................. 38

3.4.3 Pengujian Impak ................................................................................ 39

3.4.4 Pengujian Surface Area Analyser (SAA) .................................................. 39

3.4.5 Pengamatan SEM ............................................................................... 41

3.4.6 Pengujian Pengembangan Tebal ......................................................... 42


8/68

ix

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Kualitas Papan Komposit ......................................................................... 43

4.1.1 Hasil Pengujian Sifat Fisis .................................................................. 43

a. Analisa Luas Permukaan (SAA) ........................................................... 43

b. Hasil Uji Pengembangan Tebal ............................................................. 44

4.2 Hasil Pengujian Mekanik ......................................................................... 46

a. Hasil Uji Kekerasan ( Hardness) ............................................................ 46

b. Hasil Pengujian Impak .......................................................................... 48

c. Hasil Pengujian Bending ....................................................................... 50

4.3 Hasil Pengujian SEM .............................................................................. 52

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 56

5.2 Saran ......................................................................................................... 56

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


9/68

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Skema Pembentuk Komposit ................................................................... 4

Gambar 2.2 Fasa Komposit .......................................................................................... 5

Gambar 2.3 Diagram Bahan Dasar Komposit.............................................................. 6

Gambar 2.4 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Penguatnya ....................................... 7

Gambar 2.5 Jenis-jenis Kompaksi ............................................................................. 10

Gambar 2.6 Tahapan Proses Kompaksi ..................................................................... 11

Gambar 2.7 Pelepah Kelapa Sawit ............................................................................. 11

Gambar 2.8 Serbuk Kayu Sengon .............................................................................. 13

Gambar 2.9 Serbuk Kayu Mahoni ............................................................................. 14 Gambar 2.10 Serbuk Kayu Bayur .............................................................................. 15

Gambar 2.11 Serbuk Abu Sekam Padi ....................................................................... 16

Gambar 2.12 Resin Epoxi dan Hardener.................................................................... 17

Gambar 2.13 Lem PVAc ............................................................................................ 17

Gambar 2.14 Perinsip Kerja Pengujian Kekerasan Rockwell .................................... 20

Gambar 2.15 Bentuk Spesimen Uji Bending ............................................................. 21

Gambar 2.16 Titik Pembebanan Uji Bending ............................................................ 21

Gambar 2.17 Alat Uji Srface Area Analyzer (SAA) ................................................. 25

Gambar 2.18 Skema Alat Uji SEM ............................................................................ 26

Gambar 2.19 Sinyal-sinyal yang dihasilkan oleh SEM ............................................. 27

Gambar 2.20 Perbandingan Sinyal Elektron Sekuder dengan Backscattered ............ 28

Gambar 2.21 Mekanisme Kontras dari Elektron Sekunder ....................................... 28

Gambar 2.22 Mekasime Kontras dari Backscattered Elektron .................................. 28

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ........................................................................ 31

Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian (Lanjutan)....................................................... 32

Gambar 3.3 Penggolahan Serat Pelepah Kelapa Sawit ............................................. 34

Gamabar 3.4 Pengayakan Serbuk Kayu dan Abu Sekam ......................................... 34

Gambar 3.5 Timbangan Digital ................................................................................ 35

Gambar 3.6 Proses Pencampuran ( Mixing) ................................................................ 36


10/68

xi

Gambar 3.7 Mesin Press dan Cetakan........................................................................ 36

Gambar 3.8 Alat Uji Kekerasan Ball Indentation dan Sample Uji ............................ 37

Gambar 3.9 Alat Pengujian Bending dan Sample Uji ............................................... 38

Gambar 3.10 Alat Pengujian Impak dan Sample Uji ................................................. 39

Gambar 3.11 Alat Surface Area Analyser (SAA) ............................................................ 41

Gambar 3.12 Alat Foto SEM ..................................................................................... 42

Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Tekanan Kompaksi Terhadap Diameter Porositas…...44

Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Variasi Filler Terhadap Pengembangan Tebal ........... 45

Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Filler Terhadap Nilai Kekerasan ................................ 47

Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Variasi Filler Terhadap Pengujian Impak .................. 49

Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Variasi Filler Terhadap Nilai kekuatan Bending ........ 50Gambar 4.6 Grafik Pengaruh Variasi Filler Terhadap Nilai Batas Elastisitas .......... 51

Gambar 4.7 Hasil Pengamatan SEM Komposit Serbuk Abu Sekam ......................... 52

Gambar 4.8 Hasil Pengamatan SEM Komposit Serbuk Bayur .................................. 53

Gambar 4.9 Hasil Pengamatan SEM Komposit Serbuk Mahoni ............................... 53

Gambar 4.10 Hasil Pengamatan SEM Komposit Serbuk Sengon ............................. 54


11/68

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Pelepah Sawit................................................................ 12

Tabel 2.2 Karakteristik Resin Epoxy .......................................................................... 16

Tabel 2.3 Skala Kekerasan Rockwell ......................................................................... 20

Tabel 2.4 Tabel beban uji dan durasi uji. ................................................................... 21

Tabel 2.5 Tabel Karakteristik Papan Komposit ......................................................... 29

Tabel 2.6 Tabel Tingkat Kekuatan Kayu ................................................................... 30

Tabel 3.1 Fraksi Volum Bahan Komposit.................................................................. 35Tabel 4.1 Data Surface Area Analyzer (SAA) ............................................................ 43

Tabel 4.2 Data Pengujian Pengembangan Tebal........................................................ 45

Tabel 4.3 Data Pengujian Kekerasan ......................................................................... 46

Tabel 4.4 Data Pengujian Impak ................................................................................ 48

Tabel 4.5 Data Pengujian Bending............................................................................. 50


12/68

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebutuhan masyarakat terhadap kayu untuk dijadikan produk-produk lain

yang terbuat dari kayu sampai saat ini masih tinggi. Di sisi lain hutan sebagai

penghasil kayu luasnya semakin berkurang akibat eksploitasi yang berlebihan

serta adanya alih fungsi hutan menjadi peruntukan lain. Tingginya permintaan

masyarakat terhadap kayu dikhawatirkan akan semakin meningkatkan kerusakan

hutan. Untuk mengatasi hal tersebut perlu dicari solusi untuk memanfaatkan

bahan-bahan lain sebagai bahan baku pengganti kayu. Salah satunya dengan

memanfaatkan limbah perkebunan kelapa sawit untuk dijadikan papan sebagai

pengganti papan dari kayu.

Setiap hektar kebun kelapa sawit rata-rata menghasilkan 2 ton pelepah

pertahunnya (LIPI, 2005). Permasalahannya adalah berlimpahnya limbah tersebut

pada saat ini belum dimanfaatkan secara maksimal. Dengan melihat hal tersebut

serta didukung dengan berkembangnya teknologi, maka pelepah kelapa sawit

tersebut bisa dijadikan sebagai pengganti kayu dari kayu solid. Hal ini

memungkinkan dilakukan karena kelapa sawit merupakan pohon yang

mengandung serat berlignoselusa yang mirip dengan kayu, oleh karena itu dapat

dimanfaatkan sebagai produk panel seperti papan partikel dan papan serat

(Sihotang, 2005).

Teknologi pada saat ini banyak yang menggunakan konsep yang ramah

lingkungan dan back to nature. Komposit ini termasuk salah satu teknologi yang

berkonsep ramah lingkungan dan back to nature. Karena hasil komposit ini tidak

menghasilkan limbah yang dapat merusak alam, tetapi memanfaatkan limbah

alam seperti pelepah kelapa sawit dan serbuk gergajian kayu yang tidak

termanfaatkan sebagai bahan dasar campuran. Sedangkan sebagai penguat dan

matriksnya menggunakan lem fox dan resin epoxy.

Resin epoxy merupakan kopolimer yang terdiri dari resin dan hardener

memiliki daya rekat yang sangat baik, sehingga banyak digunakan sebagai


13/68

2

pengikat komposit (Maulana, 2010). Serat penguat pada bahan komposit juga

sangat mempengaruhi karakteristik bahan komposit. Semakin tingginya fraksi

volume serat akan meningkatkan kekuatan tarik dan kekuatan lelah bahan

komposit (Astika, 2009).

Keuntungan mendasar yang dimiliki oleh serat alam adalah jumlahnya

berlimpah, memiliki specific cost yang rendah, dapat diperbarui dan didaur ulang,

serta tidak mencemari lingkungan. Untuk memperoleh sifat mekanik yang tinggi

(kekuatan tekan maksimum dan modulus elastisitas) maka serat alam telah diberi

bermacam perlakuan yang dapat meningkatkan sifat mekanik tersebut.

Penggunaan serat pelepah kelapa sawit sebagai bahan komposit merupakan

langkah yang tepat. Pada penelitian ini digunakan bahan dasar polymericfoam

yang diperkuat serat pelepah kelapa sawit.

Maka, dari uraian tersebut menjelaskan bahwa serat pelepah kelapa sawit

salah satu pengganti kayu untuk menjadi bahan baku alternatif pembuatan papan

partikel.

1.2

Perumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adanya kebutuhan teknologi untukmengolah pelepah kelapa sawit sebagai material penguat komposit yang

digunakan untuk pembuatan papan komposit. Seberapa besar pengaruh variasi

material pengisi ( filler) dan serat pelepah kelapa sawit terhadap karakteristik

papan komposit.

1.3 Batasan Masalah

Pada penelitian komposit berpenguat serat pelepah kelapa sawit ini perluadanya batasan masalah, bertujuan agar pembahasan persoalan tidak meluas.

Batasan – batasan masalah tersebut adalah :

1. Bahan komposit tersusun oleh serat pelepah kelapa sawit, serbuk gergajian

kayu sengon, mahoni, bayur dan abu sekam padi dengan pengikatnya

adalah resin epoxy dan lem fox.

2. Serat pelepah kelapa sawit yang digunakan adalah serat bagian pangkal

batang.


14/68

3

3. Karakteristik komposit yang akan diuji yaitu : uji kekerasan, uji impak, uji

bending, Analisa BET dan pengamatan struktur mikro SEM.

1.4

Tujuan Penelitian

Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui pengaruh dari variasi material pengisi ( filler) terhadap

sifat mekanik papan komposit berpenguat serat pelepah kelapa sawit,

serbuk gergajian kayu dan abu sekam padi.

2. Mendapatkan nilai karakteristik optimum papan komposit dengan penguat

serat pelepah kelapa sawit sebagai alternatif bahan baku untuk papan

komposit.


15/68

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1

Komposit

Komposit adalah bahan yang terdiri dari dua atau lebih bahan penyusun yang

diproses secara terpisah dan diikat bersama-sama untuk mencapai sifat unggul

dari pada bahan penyusunnya (Groover, 2007). Komposit berasal dari kata kerja

“to compose” yang artinya menyusun atau menggabung. Jadi secara sederhana

komposit dapat diartikan sebagai suatu bahan yang tersusun oleh beberapa unsur

yang bekerja sama untuk menghasilkan sifat-sifat bahan yang diinginkan.

Umumnya struktur komposit terdiri dari partikel atau serat dari satu fase dicampur

dengan fase kedua yang disebut matriks.

Gambar 2.1 Skema pembentuk komposit

Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi

volume terbesar (dominan). Jenis dari matriks yang digunakan dalam material

komposit dapat menentukan sifat dominan dari material komposit dan dapat

mengontrol sifat yang diinginkan dari material komposit yang terbentuk. Menurut

ASM Handbook vol. 21 (2001), fungsi matriks adalah untuk mentransfer tegangan

ke reinforce, membentuk ikatan koheren pada permukaan matrik serta untuk

melindungi reinforce.

Penguat (reinforce) adalah material yang memiliki kekerasan yang baik

sehingga pada saat material komposit menerima beban atau gaya akan ditransfer

oleh matrik menuju penguatnya. Fungsi penguat pada material komposit adalah

sebagai penahan beban, selain itu penguat juga digunakan untuk meningkatkan

kekuatan dan kekerasan material. Mekanisme penguatan dan pengerasan dari

reinforce yaitu dengan menghalangi pergerakan dislokasi ( ASM Handbook Vol 21,

2001).


16/68

5

Gambar 2.2 Fase-fase dalam komposit

Setiap material komposit memiliki lapisan interface yang merupakan lapisan

antar muka antara matrik dan penguat. Interface adalah lapisan antar muka matrik

dan penguat yang memberikan kekuatan pada material komposit sehingga

memiliki sifat mekanis yang bagus dan pada aplikasinya dapat digunakan untuk

bahan-bahan yang bisa menerima pembebanan (Jang Kim Kyo, 1998). Dari

Gambar 2.2 dapat lihat bahwa lapisan interface material komposit berada di antara

partikel penguat dan matrik. Dibandingkan dengan material monolitik,

mikrostruktur dan interfasial pada komposit saling berkaitan. Interaksi dan reaksi

kimia antara matrik dan penguatnya ditentukan oleh adhesi interfasial,

karakteristik komponen - komponen pembentuk komposit dan karakteristik

mekaniknya. Terbentuknya fase pada daerah interfasial matrik dan penguat

material komposit sangat ditentukan pada saat proses produksi dan karakteristik

material komposit.

2.2 Klasifikasi Komposit

Berdasarkan pengertian dari komposit yang menerangkan bahwa komposit

merupakan perpaduan dua atau lebih material. Pada Gambar 2.3 dapat dilihat tiga

bahan dasar yang bisa dipadukan untuk membentuk komposit.


17/68

6

Gambar 2.3 Diagram bahan dasar komposit

Komposit dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu klasifikasi komposit

berdasarkan matriknya dan klasifikasi berdasarkan unsur penguatnya. Klasifikasi

komposit berdasarkan matriknya diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu :

a. Komposit bermatrik polimer (Polymer Matrix Composites/PMCs).

Komposit bermatrik polimer menggunakan bahan polimer sebagai

penyusun utama atau komposisi dominan.

b. Komposit bermatrik logam ( Metal Matrix Composites/MMCs)

Komposit bermatrik logam menggunakan bahan logam sebagai penyusun

utama atau komposisi dominan.

c. Komposit bermatrik keramik (Ceramic Matrix Composites/CMCs)

Komposit bermatrik logam menggunakan bahan keramik sebagai

penyusun utama atau komposisi dominan.

Klasifikasi komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat dari Gambar 2.4 di

bawah ini.

Logam

Keramik Polimer

Komposit logam -

Komposit keramik -

Komposit logam -


18/68

7

Gambar 2.4 komposit berdasarkan penguatnya

1. Komposit Partikel Komposit ini dibentuk oleh partikel-partikel kecil/serbuk

sebagai penguat yang letaknya tidak beraturan di dalam sebuah matriks.

Komposit partikel yang paling sering digunakan adalah beton, dimana kerikil

sebagai penguat dicampur dengan semen.

2.

Komposit Serpihan (Flake Composites) Sesuai dengan namanya, komposit ini

dibuat dengan cara mencampurkan flakes atau serpihan-serpihan tipis ke

dalam bahan matriksnya. Walaupun biasanya letak serpihan tersebut secara

acak, namun penyebaran serpihan/flakes di dalam matriks dapat juga dibuat

secara beraturan satu sama lainnya. Contoh serpihan yang sering digunakan

adalah mika, logam, dan karbon.

3.

Komposit Serat (Fibrous Composites) Merupakan jenis komposit yang hanya

terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa

serat/fiber. Serat yang digunakan bisa berupa glass fibres, carbon fibres,

aramid fîhres ( poly aramide), dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara

acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang

lebih kompleks seperti anyaman. Ketika komposit mengalami beban

berlebihan, bahan matriks yang mengikat serat berfungsi sebagai agen yang

mendistribusikan kembali beban dari serat yang patah ke serat selanjutnya.


19/68

8

4. Komposit Laminat Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau

lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik

sendiri. Pada komposit laminat, bahan penguat disusun secara beraturan

dengan berlapis-lapis dan setiap lapisan disusun berlawanan arah. Penyebaran

penguat pada dasarnya memanjang dan melebar dalam arah dua dimensi.

Komposit ini juga dapat dibentuk dari gabungan komposit itu sendiri.

2.3 Perlakuan Alkali (NaOH)

NaOH atau sering disebut alkali berfungsi untuk menghilangkan kotoran atau

lignin pada serat. Pengaruh perlakuan alkali terhadap permukaan serat alam

selulosa telah diteliti dimana kandungan optimum air mampu direduksi sihingga

sifat alami serat dapat memberikan ikatan interfacical dengan matrik secara

optimal. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi perlakuan alkali adalah

sebagai berikut:

a. Konsentrasi

Reaksi lebih dapat ditingkatkan dengan menambah konsentrasi.

b. Waktu reaksi

Pada umumnya perlakuan alkali terhadap serat alam akan menjadi lebihreaktif dengan memperpanjang waktu reaksi. Namun waktu reksi yang

terlalu lama juga akan merusak rantai selulosa dan hemiselulosa.

c. Suhu

Peningkatan suhu mengakibatkan terjadinya peningkatan pada reaksi

perlakuan alkali. Penentuan suhu bervariasi tergantung pada jenis bahan

kimia yang digunakan. Suhu perlakuan biasanya berkisar antara 20 –

110

O

C.d. pH

pH mempunyai pengaruh yang sangat penting. Nilai pH tergantung pada

bahan yang digunakan.

2.4 Fraksi volume

Pada bahan komposit dengan volume matrik yang sama, kuat tariknya juga

ditentukan oleh volume serat yang yang terkandung, bahwa semakin banyak serat


20/68

9

yang terkandung dalam komposit tersebut kekuatan mekanisnya semakin besar

(Schwartz, 1984). Volume komposit merupakan penjumlahan antara volume serat

dan volume matriknya. Volume komposit dapat ditentukan dengan persamaan :

mv

f v

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

Dimana :

VC = Volume komposit (cm3)

VF = Volume serat (cm3)

VM = Volume matriks (cm3)

Fraksi volume serat dapat ditentukan dengan persamaan:

cv f

v

f v .................... (2.2)

Dengan vf = fraksi volume serat (%)

2.5 Proses kompaksi

Proses kompaksi adalah menempatkan serbuk sehingga serbuk akan saling

melekat dan rongga udara antar partikel akan terdorong keluar. Semakin besar

tekanan kompaksi, jumlah udara di antara partikel akan semakin sedikit, namun

porositas tidak mungkin mencapai nol. Hasil kompaksi biasa disebut green body.

Berdasarkan temperatur, kompaksi dapat dibagi dalam dua cara yaitu :

1. Hot compaction (kompaksi dengan temperatur)

Proses kompaksi material pada dies dimana terdapat dua punch (penekan)

yaitu upper punch dan lowwer punch yang berfungsi menekan campuran

homogen serbuk di dalam dies dan diberikan temperatur tertentu saat proses

kompaksi berlangsung.2. Cold compaction (kompaksi tanpa temperatur)

Proses yang sama halnya dengan hot compaction pada punch serta dies yang

digunakan, akan tetapi tidak diberikan temperatur pada saat proses kompaksi

berlangsung.

Kompaksi dapat dilakukan dengan satu arah sumbu atau dua arah sumbu.

Kompaksi dua arah ini bisa jadi dengan arah berlawanan. Kebanyakan proses

kompaksi menggunakan penekan atas dan bawah. Pada Gambar 2.8 terlihat


21/68

10

berbagai jenis kompaksi yaitu (a) single punch, (b) dan (c) double punches dan (c)

multiple punches. Penekan bawah sekaligus berfungsi sebagai injektor untuk

mengeluarkan benda yang telah dicetak. Permukaan dalam cetakan (dies) harus

halus untuk mengurangi gesekan.

(a) (b) (c) (d)

Gambar 2.5 Jenis-jenis kompaksi (J.S. Colton, 2009)

Faktor yang mempengaruhi proses kompaksi adalah ukuran partikel, bentuk

partikel, susunan partikel dan distribusi ukuran. Pada awal proses pembentukan,

serbuk memiliki kepadatan yang sama dengan kepadatan serbuk lepas. Saat

tekanan diberikan, respon pertama adalah penyusunan ulang partikel- partikel

dimana pada proses ini pori-pori yang besar terisi serbuk, sehingga akan

memberikan kepadatan yang tertinggi.

Peningkatan tekanan memberikan kepadatan yang lebih baik dan mengarah

ke penurunan pori-pori dengan adanya formasi kontak partikel baru. Gambar 2.6

menjukan proses pembentukan kepadatan serbuk logam.


22/68

11

(Preparation) (Start compaction) (Completed compaction)

Gambar 2.6 Tahapan proses kompaksi (Groover, 2007)

Pada penelitian ini proses kompaksi dilakukan secara cold compaction satu

arah, dimana punch bagian atas bergerak menekan ke bawah, sementara punch

bagian bawah tetap.

2.6

Bahan Penyusun 2.6.1 Pelepah Kelapa Sawit

Bahan baku yang disiapkan adalah pelepah kelapa sawit. Limbah kelapa sawit

umumnya berbentuk batang, batang kelapa sawit banyak mengandung serat

disamping zat-zat lainya. Bagian dari batang yang banyak mengandung serat atau

selulosa adalah bagian pangkal yang besar dan keras.

Gambar 2.7 Pelepah Kelapa Sawit


23/68

12

Secara umum komposisi Komposisi kimia pelepah sawit (% bahan kering)

didalamnya seperti diperlihatkan table 2.1 di bawah.

Tabel 2.1 Komposisi kimia pelepah sawit (% bahan kering)

Komponen Kimia Komposisi (%)

NDF (Neutral Detergent Fiber)1 78.7%

ADF (Acid Detergent Fiber)1 55.5%

Selulosa2 23.1%

Homiselulosa1 31.7%

Lignin2 17.4%

Silika2 0.6%

Sumber : 1 = Abu Hasan et.al (1994)

2= Ginting dan Elisabeth (2003

A. Selulosa

Menurut Achmadi (1990), selulosa adalah polisakarida yang paling

melimpah. Bobot molekulnya tinggi,strukturnya teratur, dan merupakan polimer

linier dengan unit ulangan ß-D-glukopiranosa yang terikat melalui ikatan

glikosida ß (1-4). Karena ketersediaanya cukup dan bersifat dapat diperbaharui

serta strukturnya teratur, selulosa adalah polimer yang relatif murah dengan sifat

fisik dan kimia yang istimewa.

B. Hemiselulosa

Menurut Sjostrom (1995), hemiselulosa termasuk dalam kelompok

polisakarida heterogen yang dibentuk melalui biosintesis yang berbeda denganselulosa. Hemiselulosa relatif mudah dihidrolisis oleh asam menjadi komponen-

komponen monomennya.

Hemiselulosa mempunya rantai molekul yang lebih pendek, bercabang dan

bobot molekul (BM) yang lebih rendah dari selulosa (Achmad, 1990). Hal ini

menyebabkan hemiselulosa akan lebih mudah terhidrolisis menjadi unit-unit

penyusunnya (Sudrajat, et al., 1979 dalam Utama, 1995).


24/68

13

C. Lignin

Lignin merupakan polimer komplek dengan BM tinggi yang tersusun atas

satuan-satuan fenil propana. Senyawa ini sangat stabil, sulit dipisahkan dan

mempunyai bentuk yang bermacam-macam.

Lignin terdapat diantara sel-sel dan dinding sel. Fungsinya adalah sebagai

perekat antar sel agar tetap bersama-sama,pemberi ketegaran pada sel dan

memperkecil perubahan dimensi sehubungan dengan perubahan kadar air

(haygreen dan Bowyer, 1989).

2.6.2 Serbuk Kayu Sengon

Sengon atau albasia merupakan tanaman kayu yang banyak dimanfaatkan

sebagai kayu olahan seperti papan penyekat, pensil, pembuatan peti, meubel

( furniture). Tanaman sengon dapat mencapai diameter yang besar, tanaman

sengon dapat tumbuh pada sebaran kondisi iklim apa saja, sehingga sengon dapat

tumbuh dengan baik di sembarang tempat. Tinggi tanaman sengon bisa mencapai

39 m dengan diameter lebih dari 60 cm dan mencapai 1 m pada tanaman yang

usianya sudah tua.

Serbuk kayu sengon dalam bahan komposit berperan sebagai filler yang bertujuan mengurangi densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya

per unit volume. Filler ditambahkan kedalam matriks dengan tujuan

meningkatkan sifat mekanis melalui penyebaran tekanan yang efektif diantara

serat dan matriks ( Han, 1990). Komposit yang berkualitas tinggi hanya dapat

dicapai bila serbuk kayu terdistribusi dengan baik didalam matriks. Serbuk kayu

yang digunakan adalah serbuk dengan ukuran mesh 40.

Gambar 2.8 Serbuk Kayu Sengon


25/68

14

2.6.3 Serbuk Kayu Mahoni

Mahoni (S. mahagoni (L.) Jacq.) termasuk pohon besar dengan tinggi pohon

mencapai 35-40 m dan diameter mencapai 125 cm. Batang lurus berbentuk

silindris dan tidak berbanir. Kulit luar berwarna cokelat kehitaman, beralur

dangkal seperti sisik, sedangkan kulit batang berwarna abu-abu dan halus ketika

masih muda, berubah menjadi cokelat tua, beralur dan mengelupas setelah tua.

Serbuk kayu mahoni dalam bahan komposit berperan sebagai filler yang

bertujuan mengurangi densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya

per unit volume.

Filler ditambahkan kedalam matriks dengan tujuan meningkatkan sifat

mekanis melalui penyebaran tekanan yang efektif diantara serat dan matriks (

Han, 1990). Komposit yang berkualitas tinggi hanya dapat dicapai bila serbuk

kayu terdistribusi dengan baik didalam matriks. Serbuk kayu yang digunakan

adalah serbuk dengan ukuran mesh 40.

Gambar 2.9 Serbuk kayu Mahoni

2.6.4 Serbuk Kayu Bayur

Bayur ( pterospermum,spp) merupakan tanaman yang tumbuh di Negara

beriklim tropis seperti Indonesia, tinggi pohonnya dapat mencapai 40 m dengan

diameter mencapai 120 cm, cirri-ciri dari pohon bayur ini adalah batang bagian

bawah berabanir dan kulitnya cokelat keabu-abuan sedikit mudah terkelupas.

Kayu teras bayur berwarna merah pucat, merah-coklat muda, hingga keungu-

unguan atau semu lembayung. Kayu gubalnya putih kotor hingga kelabu. Berat

jenis kayu bayur berkisar antara 0,35 – 0,70 (rata-rata 0,53). Kayu ini termasuk

mudah dikerjakan dengan hasil yang baik; walaupun teksturnya agak kasar,

http://id.wikipedia.org/wiki/Diameterhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kulithttp://id.wikipedia.org/wiki/Cokelathttp://id.wikipedia.org/wiki/Sisikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Abu-abuhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kayu_terashttp://id.wikipedia.org/wiki/Kayu_gubalhttp://id.wikipedia.org/wiki/Berat_jenishttp://id.wikipedia.org/wiki/Berat_jenishttp://id.wikipedia.org/wiki/Berat_jenishttp://id.wikipedia.org/wiki/Berat_jenishttp://id.wikipedia.org/wiki/Kayu_gubalhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kayu_terashttp://id.wikipedia.org/wiki/Abu-abuhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sisikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Cokelathttp://id.wikipedia.org/wiki/Kulithttp://id.wikipedia.org/wiki/Diameter


26/68

15

namun permukaan kayu yang dihasilkan umumnya licin dan berkilap. Kayu ini

mudah d ipelitur, dan mudah dijadikan venir (lembaran tipis bahan kayu lapis).

Serbuk kayu bayur dalam bahan komposit berperan sebagai filler yang

bertujuan mengurangi densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya

per unit volume. Filler ditambahkan kedalam matriks dengan tujuan

meningkatkan sifat mekanis melalui penyebaran tekanan yang efektif diantara

serat dan matriks ( Han, 1990). Komposit yang berkualitas tinggi hanya dapat

dicapai bila serbuk kayu terdistribusi dengan baik didalam matriks. Serbuk kayu

yang digunakan adalah serbuk dengan ukuran mesh 40.

Gambar 2.10 Serbuk Kayu Bayur

2.6.5 Abu Sekam

Sekam padi merupakan bahan berlignoselulosa seperti biomassa lainnya

namun mengandung silika yang tinggi. Kandungan kimia sekam padi terdiri atas

50 % selulosa, 25 – 30 % lignin, dan 15 – 20 % silika (Ismail and Waliuddin,

1996). Sekam padi saat ini telah dikembangkan sebagai bahan baku untuk

menghasilkan abu yang dikenal di dunia sebagai RHA (rice husk ask ). Abu sekam

padi yang dihasilkan dari pembakaran sekam padi pada suhu 400o

– 500o

C akanmenjadi silika amorphous dan pada suhu lebih besar dari 1.000o C akan menjadi

silika kristalin. Silika amorphous yang dihasilkan dari abu sekam padi diduga

sebagai sumber penting untuk menghasilkan silikon murni, karbid silikon, dan

tepung nitrid silikon (Katsuki et al., 2005). Konversi sekam padi menjadi abu

silika setelah mengalami proses karbonisasi juga merupakan sumber pozzolan

potensil sebagai SCM (Supplementary Cementitious Material). Abu sekam padi

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Pelitur&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Venir&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Kayu_lapishttp://id.wikipedia.org/wiki/Kayu_lapishttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Venir&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Pelitur&action=edit&redlink=1


27/68

16

memiliki aktivitas pozzolanic yang sangat tinggi sehingga lebih unggul dari SCM

lainnya seperti fly ash, slag, dan silica fume.

Abu sekam padi dalam bahan komposit berperan sebagai filler yang bertujuan

mengurangi densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya per unit

volume. Filler ditambahkan kedalam matriks dengan tujuan meningkatkan sifat

mekanis melalui penyebaran tekanan yang efektif diantara serat dan matriks (

Han, 1990). Komposit yang berkualitas tinggi hanya dapat dicapai bila abu sekam

terdistribusi dengan baik didalam matriks.

Gambar 2.11 Abu Sekam Padi

2.6.7 Resin epoxy

Resin epoxy adalah bahan termoset yang digunakan secara luas dalam

aplikasi komposit struktural karena memiliki kombinasi unik dan sifat yang

berbeda dengan resin termoset lainnya. Resin epoxy memiliki kekuatan tinggi,

penyusutan rendah, adhesi yang sangat baik untuk berbagai pengunaan, baik

isolasi listrik, kimia dan ketahanan pelarut, biaya rendah, dan toksisitas rendah.

Resin epoxy juga bisa digunakan pada permukaan yang basah, sehingga

sangat cocok untuk aplikasikan pada komposit. Resin epoxy biasa digunakan

sebagai perekat, pelapis dan pengikat. Karateristik resin epoxy dapat dilihat pada

Tabel 2.2 dibawah ini.

Tabel 2.2 Karakteristik resin epoxy

Karakteristik Resin Epoxy Units

Adhesion Strength 140 Kgf/cm2

Tensile Strength 530 Kgf/cm2

Flexural Strength 950 Kgf/cm2

Compressive Strength 860 Kgf/cm2

Density 1.1-1.4 gr/ cm3


28/68

17

Hardness 84 Shore D

Gambar 2.12 resin epoksi dan hardener

2.6.8

Lem Kayu Putih/ PVAc (Polivinil Asetat)

Lem kayu putih atau Polivinil Asetat merupakan merupakan suatu jenis

perekat yang berbasis pada senyawa polimer poly vinyl asetat yang termasuk

pada golongan thermoplastik sebab lem ini dapat berubah ke bentuk semula

setelah dikenkan panas.

Gambar 2.13 lem PVAc

Karena kelarutannya yang baik dalam air maka lem jenis ini kurang tahan

terhadap air atau uap air sehingga lem ini lebih cocok digunakan sebagai lem

interior.

Itulah sebabnya lem ini banyak digunakan pada industri manufaktur kayu

(mebel) dalam ruangan. Lem ini sendiri memiliki nilai densitas 0.924 gr/ cm3.


29/68

18

2.7 Proses Pengujian

2.7.1 Pengujian Kekerasan

Kekerasan suatu bahan adalah peristilahan yang kabur, yang mempunyai

banyak arti tergantung pada pengalaman pihak-pihak yang terlibat. Namun pada

umumnya kekerasan menyatakan ketahanan suatu logam terhadap deformasi

plastik atau deformasi permanen. Kekerasan dapat juga diartikan menjadi

berbagai macam definisi, yaitu :

1. Ketahanan terhadap penekanan di bawah beban statik atau dinamik

2. Energi yang diserap ketika diberikan beban impak

3. Ketahanan terhadap pengoresan

4.

Ketahanan terhadap abrasi

5. Ketahanan terhadap pemotongan dan pengeboran

Syarat untuk benda yang akan diuji kekerasannya adalah :

1. Ketebalan pemotongan harus sesuai dengan ketebalan material

2. Permukaan uji harus datar

3. Permukaan uji harus bersih dari lapisan-lapisan lain yang mungkin

mempengaruhi kekerasan material

4.

Permukaan material dan benda penguji (indenter)diusahakan membentuk bidang tegak lurus

5. Beban penguji harus memiliki harga kekerasan yang lebih besar dari

material yang ingin diuji agar tidak terjadi deformasi plastis pada benda

penguji.

6. Ukuran benda penguji harus lebih kecil daripada material yang diuji agar

tidak terjadi perubahan lain dari material,misalnya pembengkokan.

7.

Pengujian dilakukan beberapa kali di beberapa tempat agar nilainya lebihmewakili dari seluruh permukaan.

Namun pada umumnya kekerasan menyatakan ketahanan suatu logam

terhadap deformasi plastik atau deformasi permanen. Terdapat tiga jenis umum

mengenai ukuran kekerasan, yang tergantung pada cara melakukan pengujian3.

1. Kekerasan goresan (scratch hardness) atau kekerasan mohs.

2. Kekerasan lekukan (indentation hardness) menurut Brinel, Rockwell, Vicker,

dan Mikrohardness Tuken atau Knoop untuk logam.


30/68

19

3. Kekerasan dinamik (rebound hardness).

Pengujian kekerasan pada penelitian ini menggunakan metoda Rockwell.

Metoda ini paling banyak digunakan karena sifatnya yang cepat, relatif bebas dari

kesalahan dari manusia, mampu untuk membedakan perbedaan kekerasan kecil

yang dimiliki oleh baja yang diperkeras, dan ukuran lekukan yang ditimbulakan

sangat kecil. Uji ini memperhitungkan kedalaman bekas penekanan yang diukur

dengan dial gauge, yang kemudian dikonversikan ke dalam skala Rockwell (0-

100).Pembebanan yang diberikan pada uji ini dilakukan dua kali yaitu dengan

pembebanan makro (10 Kg) dan kemudian dengan menggunakan beban makro

yang besarnya beragam (60Kg-150Kg).

Cara kerja dari metoda pengujian Rockwell yaitu mengidentifikasi material

dengan indentor kerucut intan atau bola baja. indentor ditekan ke material

dibawah beban minor/terkecil (Gambar 2.14.a) pada umumnya 10 kgf. Ketika

keseimbangan telah dicapai, suatu indikasi terlihat pada alat, yang mengikuti

pergerakan indentor dan demikian bereaksi terhadap perubahan kedalaman

penetrasi oleh indentor, ini merupakan angka posisi pertama. Beban kedua atau

beban utama ditambahkan tanpa menghilangkan beban awal, sehingga akan

meningkatkan kedalaman penetrasi (Gambar 2.14.b). Saat keseimbangan kembalitercapai, beban utama dihilangkan tetapi beban awal masih tetap diberikan.

Dengan hilangnya beban utama maka akan terjadi recovery parsial dan terjadi

pengurangan jejak kedalaman (Gambar 2.14.c). Peningkatan kedalaman penetrasi

akhir sebagai hasil aplikasi ini dan kehilangan beban utama digunakan untuk

menentukan nilai kekerasan R.

HR = E – e .................... (2.3)

Dengan :F 0 = beban awal minor (kgf)

F 1 = beban tambahan utama (kgf)

F = beban total (kgf)

e = peningkatan kedalaman akhir dari penetrasi dimana beban F1 diukur di

dalam unit adalah 0.002 mm

E = konstanta yang bergantung pada indentor, 100 untuk indentor intan, 130

untuk indentor bola baja.


31/68

20

HR = angka kekerasan Rockwell

Gambar 2.14. Prinsip kerja pengujian kekerasan Rockwell

Berikut ini adalah tabel kekerasan Rockwell :

Tabel 2.3. Skala kekerasan Rockwell

` IndentorMinor Load

F0 kgf

Major Load F1

kgf

Total Load F

kgf

Value of

E

A Diamond cone 10 50 60 100

B 1/16" steel ball 10 90 100 130

C Diamond cone 10 140 150 100

D Diamond cone 10 90 100 100E 1/8" steel ball 10 90 100 130

F 1/16" steel ball 10 50 60 130

G 1/16" steel ball 10 140 150 130

H 1/8" steel ball 10 50 60 130

K 1/8" steel ball 10 140 150 130

L 1/4" steel ball 10 50 60 130

M 1/4" steel ball 10 90 100 130P 1/4" steel ball 10 140 150 130

R 1/2" steel ball 10 50 60 130

S 1/2" steel ball 10 90 100 130

V 1/2" steel ball 10 140 150 130

ISO 2039-1 adalah standar SNI yang digunakan untuk pengujian kekerasan

terhadap material thermoplastik dengan diameter bola indentor baja sebesar 5 mm


32/68

21

dan tebal spesimen minimum 4 mm dengan beban awal yang diberikan sebesar

9,8 N. Berikut adalah tabel beban uji dan durasi uji. :

Tabel 2.4 Tabel beban uji dan durasi uji.

Scale Test Load (N) Test Duration (Sec)

H 49/30 49 30

H132/30 132 30

H358/30 358 30

H961/30 961 30

2.7.2 Pengujian Bending

Kekuatan lentur atau kekuatan bending adalah tegangan bending terbesar

yang dapat diterima akibat pembebanan luar tanpa mengalami deformasi besar.

Pengujian kuat lentur dilakukan untuk mengetahui ketahanan suatu bahan

terhadap pembebanan pada titik lentur dan juga untuk mengetahui keelastisan

suatu bahan. Cara pengujian kuat lentur ini dengan memberikan pembebanan

tegak lurus terhadap sampel dengan tiga titik lentur dan titik-titik sebagai penahan

berjarak tertentu. Titik pembebanan diletakkan pada pertengahan panjang sampel

ditunjukkan seperti gambar 2.11. Pada pengujian ini terjadi perlengkungan pada

titik tengah sampel dan besarnya perlengkungan ini dinamakan defleksi (δ).

Kemudian dicatat beban maksimum (Wmaks) dan regangan saat spesimen patah.

Bentuk sampel uji bending secara umum digambarkan seperti gambar 2.11.

Gambar 2.15 Betuk spesimen uji bending

Gambar 2.16 Titik pembebanan uji bending


33/68

22

Pada perhitungan untuk menentukan kekuatan lentur/bending, digunakan

persamaan sesuai standar ASTM D790, yaitu:

22

3

bh

PL

f ..................... (2.4)

Dimana;

σ f = Tegangan lentur maksimum ( MPa)

P = Beban maksimum ( N )

b = Lebar dari benda uji (mm)

h = Tebal benda uji (mm)

L = Jarak antara penyangga (mm)

Regangan bending (єf ) dapat diketahui besarnya menggunakan persamaan:

00

2 100

3

x L

d

f

..................... (2.5)

Dimana;

εf = regangan bending (%)


δ = defleksi maksimum (mm)

d = tebal benda uji (mm)

Nilai modulus elastisitas bending (Ef) bahan dapat dirumuskan dengan

persamaan:

3

3

4bh

m L

f E ..................... (2.6)

Dimana;

Ef = modulus elastisitas bending ( MPa)


b = lebar benda uji (mm)

h = tebal benda uji (mm)

m = Slope Tangent pada kurva beban defleksi ( N/mm).

Nilai batas elastisitas dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :

P x

bh

L y

3

3

4 ..................... (2.7)

y = Batas elastisitas ( N/mm 2

).


34/68

23

L = Jarak antara penyangga (mm).

b = lebar benda uji (mm).

h = tebal benda uji (mm).

P = Beban maksimum ( N ).

δ = defleksi maksimum (mm).

2.7.3 Uji Impak

Untuk mengetahui sifat perpatahan,keuletan dan kegetasan suatu lmaterial,

dapat dilakukan suatu pengujian yaitu dengan uji impak. Umumnya pengujian ini

menggunakan benda uji yang bertakik. Berbagai jenis pengujian impak batang

bertakik telah digunakan untuk menentukan kecenderungan bahan untuk bersifat

getas. Dengan uji ini kita dapat mengetahui perbedaan sifat bahan yang tidak

teramati dalam uji tarik.

Hasil yang diperoleh dari pengujian tidak sekaligus memberikan besaran

rancangan yang dibutuhkan, karena tidak mungkin mengukur komponen tegangan

tiga sumbu pada takik. Para peneliti perpatahan getas logam telah menggunakan

berbagai bentuk benda uji untuk pengujian impak bertakik.

Uji impak termasuk uji mekanik dinamis, dilihat dari cara pengujiannya yaitudengan pemukulan secara tiba-tiba. Suatu material yang mendapat beban statis

seperti tarik, kekerasan, tekuk dan lain-lain, maka akan berbeda karakteristiknya

jika kita bandingkan dengan material yang mendapat beban dinamis. Bila baja

yang kualitasnya kurang baik atau perlakuan panasnya tidak sempurna, maka

dengan pengujian statis semacam tarik, kekerasan dan lain-lain, masih

mendapatkan angka yang baik, tetapi bila diuji dengan pukulan secara tiba-tiba

seperti uji impak, maka akan menunjukkan angka yang rendah.Bahan logam yang biasa diuji impak seperti ketel uap, hasil pengelasan, pelat

kapal, pipa gas dan minyak. Hal ini disebabkan bahan logam tersebut dipakai

dalam kondisi temperatur yang selalu berubah-ubah, sehingga mengakibatkan

bahan tersebut dapat mengalami kegetasan sehingga peka terhadap beban kejut

seperti pukulan dan tekanan yang tiba-tiba. Dengan pengujian impak ini material

bisa diketahui ketangguhannya. Dengan demikian, dengan uji impak dapat

mengetahui material logam tangguh atau tidak. Untuk ketentuan spesimennya


35/68

24

dibuat dengan ukuran tertentu dan diberi takikan dengan tipe tertentu pula.

Kemudian dipukul secara tiba-tiba sampai patah lalu mengukur kerja pukulan

dalam satuan joule (J).

Pengujian impak digunakan pada penenelitian ini dilakukan untuk menguji

kecenderungan material komposit ini untuk bersifat getas. Spesimen tanpa diberi

notch (takikan) menerima beban secara tiba- tiba (rapid loading). Pada

pembebanan cepat ini, terjadi proses penyerapan energi yang besar dari energi

kinetik suatu beban yang menumbuk ke spesimen. Standar yang digunkan adalah

ISO 179-1 yang mempunyai luas penampang melintang berupa bujur sangkar 10

x 80 mm dengan ketebalan 5 mm dan tanpa memiliki notch.

Prinsip pengujian impak ini adalah menghitung energi yang diberikan oleh

beban (pendulum) dan menghitung energi yang diserap oleh spesimen. Pada saat

beban dinaikkan pada ketinggian tertentu, beban memiliki energy potensial

maksimum, kemudian saat akan menumbuk specimen energy kinetic mencapai

maksimum. Energi kinetik maksimum tersebut akan diserap sebagian oleh

specimen hingga specimen tersebut patah.

Nilai Harga Impak pada suatu specimen adalah energy yang diserap tiap

satuan luas penampang lintang specimen uji. Persamaannya sebagai berikut:

H = ..................... (2.9)

Di mana :

E = Energi yang diserap (Joule)

A = Luas penampang bawah takik (mm2 )

2.7.4 Pengujian SAA (Surface Area Analyzer)

Surface Area Analyzer (SAA) merupakan salah satu alat utama dalam

karakterisasi material. Alat ini berfungsi untuk menentukan luas permukaan

material, distribusi pori dari material dan isotherm adsorpsi suatu gas pada suatu

bahan. Metode BET ( Brunaur, Emmett and Teller ) pertama kali ditemukan oleh

Brunaur, Emmett dan Teller pada tahun 1938. Metode ini digunakan untuk

permukaan yang datar (tidak ada lekukan) dan tidak ada batas dalam setiap layer

yang dapat digunakan dalam menjelaskan luas permukaan. Metode ini digunakan

berdasarkan asumsi bahwa pada setiap permukaan mempunyai tingkat energi


36/68

25

yang homogen (energi adsorpsi tidak mengalami perubahan dengan adanya

adsorpsi di layer yang sama) dan tidak ada interaksi selama molekul teradsorpsi.

Prinsip kerja alat ini menggunakan mekanisme adsorpsi gas, pada umumnya

nitrogen, argon dan helium, pada permukaan suatu bahan padat yang akan

dikarakterisasipada suhu konstan biasanya suhu didih dari gas tersebut. Alat

tersebut mengukur jumlah gas yang dapat diadsorb oleh suatu permukaan padatan

pada tekanan dan suhu tertentu.Alat ini hanya memerlukan sampel dalam jumlah

yang kecil. Biasanya berkisar 0.01 sampai 0.1 gram. Persiapan utama dari sampel

sebelum dianalisis adalah dengan menghilangkan gas – gas yang terserap

(degassing). Alat ini terdiri dari dua bagian utama yaitu Degasser dan Analyzer

((Heru Sasongko, 1988).

Gambar 2.17 Alat Uji SAA

Adsorbsi adalah gejala pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada

permukaan zat lain, sebagai akibat dari ketidakjenuhan gaya-gaya pada

permukaaan zat tersebut. Proses adsorpsi dalam larutan, jumlah zat teradsorpsi

tergantung pada beberapa faktor, yaitu :

a. Jenis adsorben

b.

Jenis adsorbatc. Luas permukaan adsorben

d. Konsentrasi zat terlarut

e. Temperatur

Desorpsi adalah peristiwa pelepasan molekul, ion, dsb dr permukaan zat

padat sehingga molekul atau ion itu menjadi gas atau Desorpsi adalah proses

pelepasan kembali ion/molekul yang telah berikatan dengan gugus aktif pada


37/68

26

adsorben. Salah satu contohnya adalah larutan H2SO4 untuk mendesorpsi adsorbat

pada adsorben karbon aktif (Gregg, S.J. and Sing, K.S.W., 1982).

2.7.5

SEM (Scanning Electron Microscopy)

Scanning Electron Microscope (SEM) merupakan mikroskop elektron yang

banyak digunakan dalam ilmu pengetahuan material. SEM banyak digunakan

karena memiliki kombinasi yang unik, mulai dari persiapan spesimen yang simpel

dan mudah, kapabilitas tampilan yang bagus serta fleksibel.

SEM digunakan pada sampel yang tebal dan memungkinkan untuk analisis

permukaan. Pancaran berkas yang jatuh pada sampel akan dipantulkan dan di

difraksikan. Adanya elektron yang terdifraksi dapat diamati dalam bentuk pola –

pola difraksi. Pola – pola difraksi yang tampak sangat bergantung pada bentuk

dan ukuran sel satuan dari sampel. SEM juga dapat digunakan untuk

menyimpulkan data – data kristalografi, sehingga hal ini dapat dikembangkan

untuk menentukan elemen atau senyawa.

Gambar 2.18 Skema Alat SEM

Prinsip kerja SEM dapat dilihat pada Gambar 2.14. Sebuah pistol elektron

memproduksi sinar elektron dan dipercepat dengan anoda. Lensa magnetik

memfokuskan elektron menuju ke sampel. Sinar elektron yang terfokus memindai

(scan) keseluruhan sampel dengan diarahkan oleh koil pemindai. Ketika elektron

mengenai sampel maka sampel akan mengeluarkan elektron baru yang akan

diterima oleh detektor dan dikirim ke monitor (CRT).


38/68

27

Dua sinar elektron deigunakan secara simultan. Satu strike specimen

digunakan untuk menguji dan strike yang lain adalah CRT (Cathode Ray Tube)

memberi tampilan yang dapat dilihat oleh operator. Akibat tumbukan pada

spesimen dihasilkan satu jenis elektron dan emisi foton. Sinyal yang terpilih

dikoleksi, dideteksi dan dikuatkan untuk memodulasi tingkat keterangan dari sinar

elektron yang kedua, maka sejumlah besar sinar akan menghasilkan bintik gelap.

SEM menggunakan prinsip scanning, maksudnya berkas elektron di arahkan dari

titik ke titik pada objek. Gerakan berkas elektron dari satu titik ke titik yang lain

pada suatu daerah objek menyerupai gerakan membaca. Gerakan membaca ini

disebut dengan scanning.

Ada beberapa sinyal yang penting yang dihasilkan oleh SEM. Dari pantulan

inelastis didapatkan sinyal elektron sekunder dan karakteristik sinar X sedangkan

dari pantulan elastis didapatkan sinyal backscattered electron. Sinyal -sinyal

tersebut dijelaskan pada gambar 2.15 dibawah ini.

Gambar 2.19 sinyal – sinyal yang dihasilkan oleh SEM

Perbedaan gambar dari sinyal elektron sekunder dengan backscattered adalah

sebagai berikut: elektron sekunder menghasilkan topografi dari benda yangdianalisa, permukaan yang tinggi berwarna lebih cerah dari permukaan rendah.

Sedangkan backscattered elektron memberikan perbedaan berat molekul dari atom

– atom yang menyusun permukaan, atom dengan berat molekul tinggi akan

berwarna lebih cerah daripada atom dengan berat molekul rendah. Contoh

perbandingan gambar dari kedua sinyal ini disajikan pada gambar 2.16 dibawah

ini.


39/68

28

Gambar 2.20 Perbandingan sinyal elektron sekuder dengan backscattered

Mekanisme kontras dari elektron sekunder dijelaskan dengan gambar

dibawah ini. Permukaan yang tinggi akan lebih banyak melepaskan elektron dan

menghasilkan gambar yang lebih cerah dibandingkan permukaan yang rendah

atau datar.

Gambar 2.21 Mekanisme kontras dari elektron sekunder

Sedangkan mekasime kontras dari backscattered electron dijelaskan dengan

gambar dibawah ini yang secara prinsip atom – atom dengan densitas atau berat

molekul lebih besar akan memantulkan lebih banyak elektron sehingga tampak

lebih cerah dari atom berdensitas rendah. Maka teknik ini sangat berguna untuk

membedakan jenis atom.

Gambar 2.22 mekasime kontras dari backscattered elektron


40/68

29

2.7.6 Uji Pengembangan Tebal

Pengujian pengembangan tebal dilakukan untuk mengetahui daya serap air

terhadap papan partikel tersebut. Untuk standar Sni 03-2105-2006 nilai

pengembangan maks 12 %

Pengujian tebal dilakukan dengan spesimen berukuran 5x5 cm spsimen

diukur tebalnya (T1), lalu direndam dalam air (suhu kamar) secara horizintal

kurang lebih sedalam 3 cm dibawah permukaan air selama 24 jam kemudian

diukur kembali tebalnya (T2).

Di mana :

Pengembangan tebal (%)2

12

T

T T ..................... (2.9)

2.8 Karakteristik Papan Partikel

Karakterisasi papan partikel dilakukan untuk mengetahui karkteristik papan

partikel (campuran polimer dan serat). Karakterisasi dilakukan dengan

mengunakan standar Sni 03-2105-2006 yang meliputi sifat fisik dari papan

partikel tersebut.

Tabel 2.5 Tabel Sni 03-2105-2006 .

NOSIFAT

MEKANIKSni 03-2105-2006

1 Densitas (gr/cm3) 0,40-0,90

2 Kadar air (%) < 14 %

3Kuat lentur

(Kgf/cm2)min 82

4Modulus elastisitas

(Kgf/cm2)Min 20.400

5Pengembangan

tebal (%)maks 12 %

6Kuat rekat

internal(Kgf/cm2)min 1.5

7 Kuat impak

Sumber : Badan standarisasi nasional 2006


41/68

30

2.9 Tingkat Kekuatan Kayu

Untuk tingkat kekuatan kayu, dilakukan pengujian kuat tarik, kuat lentur, dan

kuat tekan, serta pengujian berat jenis kayu.

Tabel 2.6 Tingkat kekuatan kayu

Tingkat I : kayu jati, merbau, bengkirai, resak, biasa digunakan pada

konstruksi yang berat.

Tingkat II : kayu rasamala, mahoni, merawan, digunakan untuk konstruksi

berat terlindungi.

Tingkat III : kayu puspa, kamper, bayur, kemuning, digunakan konstruksi

berat terlindungi.

Tingkat IV : kayu meranti, suren, sungkai, pinus, lame digunakan untuk

konstruksi ringanTingkat V : kayu albasia, Bayur, untuk pekerjaan keperluan sementara.

Tingkat 1 2 3 4 5

a. Kuat lentur dalam Kg / cm2 1000 725 500 360


42/68

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

Penelitian ini dilengkapi dengan diagram alir penelitian. Adapun diagram alir

penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Tidak

Ya

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Proses Kompaksi

( 30 Bar )

MULAI

Persiapan Bahan

Serat pelepah (5 mm) 15 %

Serbuk Kayu (40msh) 50 %

Abu sekam 50%

Lem fox 20 %

Proses Mixing

Pembuatan Spesimen

Spesimen Komposit

Pengujian Spesimen

A

Repair


43/68

32

Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian (Lanjutan)

3.2 Persiapan Alat dan Bahan

3.2.1 Alat-alat yang Digunakan

a. Gunting

b. Mistar

c. Timbangan digital

d. Mesin press + Cetakan

e.

Alat uji kekerasan

f.

Alat uji laju impak

g. Alat uji bending

h. Alat uji strukur mikro

i. Mixer

A

Uji

Kekerasan

Uji Densitas

dan Porositas

Uji Impak Uji

Bending

Uji Kuat Pegang

Sekrup

Uji

Metalografi

Analisa Literatur

Kesimpulan

Selesai


44/68

33

3.2.2 Bahan-bahan yang Digunakan

a. Serat pelepah kelapa sawit

b. Serbuk kayu dan abu sekam

c.

Lem PVaC

d. Resin epoxy

e. NaOH

f. Aquades

3.3

Persiapan Pembuatan Sampel Komposit

3.3.1 Persiapan Bahan Penyusun

1.

Pengolahan serat pelepah kelapa sawit

Bagian pangkal pelepah kelapa sawit dipotong dan diambil sebagai serat yang

digunakan. pelepah kelapa sawit dikeringkan dan dibersihkan supaya mudah

untuk mengurai serat tersebut. Kemudian pelepah kelapa sawit diurai sehingga

menjadi bentuk serat satuan. Serat pelepah kelapa sawit kemudian dipotong

menjadi ukuran 5 mm menggunakan alat potong atau gunting. Setelah serat

terpotong sesuai ukuaran, kemudian serat dilakukan perlakuan alkali dengan

menggunakan larutan 5 % NaOH selama 2 jam. Setelah 2 jam serat dicuci denganmenggunakan air bersih agar efek dari NaOH bisa direduksi. Setelah serat melalui

perlakuan alkali dikeringkan dengan temperatur ruang selama 24 jam.


45/68

34

Gambar 3.3 Penggolahan Serat Pelepah Kelapa Sawit

2. Pengayakan serbuk kayu

Kayu yang digunakan sebagai bahan dasar komposit ini adalah kayu sengon,

mahoni dan bayur. Serbuk kayu didapat dari tempat pengerajin kayu di daerah

Pandeglang, Banten. Serbuk kayu dijemur terlebih dulu dalam temperatur ruang

supaya serbuk dalam keadaan kering. Kemudian serbuk kayu diayak sampai

dengan ukuran mesh 40. Tahapan pengayakannya adalah ayakan ukuran mesh 18

terlebih dulu, setelah serbuk lolos pada ayakan ukuran mesh 18 dilanjutkan

menggunakan ayakan ukuran mesh 40. Serbuk yang lolos setelah diayak ukuran

mesh 40 yang digunakan sebagai bahan penyusun.

Gamabar 3.4 Pengayakan Serbuk Kayu


46/68

35

Tabel 3.1 Fraksi Volum Bahan Komposit

Komposisi Bahan Persentase

Serbuk kayu 50 %

Abu sekam padi 50 %

Serat pelepah 15 %

Lem fox 15 %

Resin Epoxy 20 %

Gambar 3.5 Timbangan Digital

3.3.2 Proses Pencampuran ( Mixing)

Proses pencampuran atau mixing dilakukan dengan menggunakan mixer

electric sebagai alat pengaduk dan sebuah baskom sebagai wadah pencampuran.

Proses pencampuran berlangsung selama 20 menit dengan 700 rpm yang terdiri

dari beberapa tahap:

1.

Resin dan hardener dicampur hingga merata dengan perbandingan 1:1.

2. Setelah resin dan hardener tercampur, masukan serbuk kayu kedalam

campuran resin dan hardener tadi.

3. Kemudian serat dimasukkan kedalam campuran resin, hardener dan serbuk

kayu tadi. Mixing selama 20 menit hingga bahan-bahan tersebut merata

seluruhnya. Campuran bahan kemudian didiamkan selama 10 menit sebelum

dimasukkan kedalam cetakan dengan tujuan untuk mencegah kebocoran saat

proses kompaksi.


47/68

36

Gambar 3.6 Proses Pencampuran ( Mixing)

3.3.3 Proses Kompaksi

Proses kompaksi dilakukan di laboratorium METALURGI FT.UNTIRTA,

dengan menggunakan mesin press dengan tekanan 30 Bar. Pada penelitian ini

proses kompaksi menggunakan metode cold press single punch. Campuran bahan

komposit dimasukan ke dalam cetakan dengan dimensi 115 x 70 x 90 mm, dengan

cara langsung memasukkan semua bahan komposit ke dalam cetakan. Cara ini

menghindari terjadinya layer atau berlapisnya pada komposit. Kemudian

dilakukan proses kompaksi dengan tekanan 30 bar dan perlakuan holding time

selama 120 menit. kemudian sampel kembali ditekan hingga keluar dari cetakan.

Gambar 3.7 Mesin Press dan Cetakan

3.4 Proses Pengujian

3.4.1 Pengujian Kekerasan B all Indentation


48/68

37

Pengujian kekerasan dilakukan dengan metode ball indentation atau sama

dengan kekerasan Rockwell tipe h. Nilai kekerasan yang diperoleh disebut

kekerasan ball indentation hardness (N/mm²). Bertambah keras suatu bahan yang

diuji, maka akan bertambah tinggi nilai ball indentation. Bahan-bahan dan

perlengkapan yang digunakan untuk uji kekerasan ball indentation adalah sebagai

berikut:

1. Mesin uji kekerasan ball indentation

2. Indentor

3. Amplas kasar dan halus

4. Benda uji

Gambar 3.8 Alat uji kekerasan ball indentation dan sample pengujian dngan

standar ISO 2039-1.

Beberapa hal yang harus diperhatikan saat pengujian yaitu permukaan benda

uji harus rata, pemilihan diameter indentor dan pembebanan yang digunakan.

Bahan komposit papan partikel memiliki nilai kekerasan ball indentation yang

tidak tinggi, maka dipilihlah indentor dengan diameter 3.5 mm dan pembebanan49 N.

Langkah-langkah yang harus ditempuh dalam melakukan pengujian yaitu:

1. Mempersiapkan benda uji yaitu komposit papan partikel.

2. Benda uji sebelumnya telah melalui proses grinding sehingga memiliki

permukaan yang rata pada bagian atas dan bagian alas.

3. Pasang ball indentor berukuran 3.5 mm

4. Mempersiapkan benda uji di alat uji kekerasan


49/68

38

5. Lakukan pembebanan dengan load sebesar 49 N

6. Melepaskan tuas pembebanan dengan waktu tahan 10 detik.

7. Mencatat nilai diameter lekukan secara horizontal dan vertikal.

8.

Menentukan nilai kekersan ball indentation dari rata-rata diameter lekukan.

9. Untuk ketelitian sebaiknya dilakukan pengulangan pengujian hingga

diperoleh nilai kekerasan rata-rata.

3.4.2 Pengujian Bending

Pengujian bending dilakukan di laboratorium sentra teknologi polimer LIPI

PUSPIPTEK. Tangerang. Pada pengujian bending ini menggunakan standar

ASTM D 790 dengan metode 3 point bending. Dengan ukuran panjang specimen

100 mm lebar 10 mm dan tebal 4 mm. Pada metode ini benda uji disangga pada

kedua ujungnya dan diberi beban pada titik tengah antara ujung benda uji.

Pembebanan dilkukan dengan kecepatan 2.64 mm/min pada temperature 23.7°C.

Adapun tahapan dari pengujian bending ini :

1. Persiapkan bahan sesuai standar ukurannya

2. Letakkan benda uji pada alat uji bending

3.

Lakukan pengujian bending4. Catat hasil pengujian

5. Untuk ketelitian sebaiknya dilakukan pengulangan pengujian untuk masing-

masing benda uji.

Gambar 3.9 Alat pengujian bending dan sample uji dengan standart ASTM

D 790.


50/68

39

3.4.3 Pengujian Impak

Pengujian impak dilakukan di laboratorium sentra teknologi polimer LIPI

PUSPIPTEK. Tangerang. Pada pengujian impak ini menggunakan metode charpy

tanpa menggunakan takik dengan standar ISO 179 pada temperatur 23°C. Adapun

tahapan dari pengujian impak ini :

1. Persiapkan spesimen sesuai ukuran standarnya.

2. Persiapkan alat uji impak

3. Letakkan spesimen di alat uji impak.

4. Lakukan pengujian impak dengan menghantamkan pendulum ke

spesimen.

5.

Catat hasil pengujian.

6. Untuk ketelitian sebaiknya dilakukan pengulangan pengujian untuk

masing-masing benda uji.

Gambar 3.10 Alat pengujian impak dan sample uji dengan standar ISO

179.

3.4.5

Pengujian SAA (Surface Area Analyzer)

Surface Area Analyser (SAA) merupakan alat yang digunakan untuk

mengkarakterisasi luas permukaan, distribusi pori, dan desorpsi suatu material.

Prinsip dasar alat ini menggunakan mekanisme adsorpsi gas (nitrogen, argon, dan

helium) pada permukaan suatu bahan padat yang akan dikarakterisasi pada suhu

konstan biasanya suhu didih dari gas tersebut, pada pengujian ini digunakan

Nitrogen. Terdapat dua tahapan yang dilakukan dalam analisis menggunakan

SAA yaitu adsorpsi dan desorpsi. Adsorpsi adalah proses penyerapan gas N2 pada


51/68

40

permukaan padatan standart raw material. Sedangkan desorpsi adalah proses

pengeluaran gas N2 yang berada pada permukaan standart raw material. Sampel

yang digunakan adalah komposit dengan tekstur yang kasar (bukan serbuk).

Sampel didegassing dengan gas N2 pada suhu 300oC selama 2 jam. Degassing

bertujuan untuk menghilangkan pengotor pada pori padatan sehingga hasil analisis

yang didapatkan lebih akurat. Adapun prosedur pengujian SAA yaitu:

1. Persiapkan alat

a. Neraca analitik

b. Corong

c. Sampel set No 92

d.

Satu set alat SAA Micromeritics TriStar 3020 ver 2.00

2. Bahan

Bahan bahan yang digunakan meliputi :

a. Gas N2

b. N2 cair

c. Sample komposit

3. Persiapan Alat

Kabel disambungkan pada sumber tegangan dan pastikan semua kabel dankomputer tersambung, kemudian vakum dinyalakan, tekan Switch Power

pada alat SAA dan nyalakan komputer.

4. Preparasi sample

Preparasi sampel degassing, pertama adalah menimbang sampel dan

memasukkannnya dalam sampel cell yang bersih, kemudian menyusun

sampel cell dalam tempat degassing. Menyalakan heating mantle, atur

temperaturnya hingga 300

o

C. Setelah load menu degass tekan tombol ESC.Atur kecepatan keluarnya gelembung gas N2, 2 gelembung/detik. masukkan

metal flow tube dalam sample, dan tunggu hingga tidak ada uap yang keluar

kemudian putar valve dan matikan heating mantle.

5. Analisa sample

Sampel dalam cell sampel yang telah didegassing dimasukan batang kuarsa

kemudian di set pada holder station dengan urutan o-ring, adaptor slave dan

knurled retainer ring. Kemudian menuangkan Nitrogen cair kedalam dewar


52/68

41

dan di set alatnya, setelah itu jalankan file NovaWin di start program dan

login dengan user Nova, klik operation dan pilih start analisis. Lakukan

penyetingan parameter dan point pada tab sample.

Untuk mencetak hasil analisa, Open file yang telah dianalisa dan cetak

sebagai PDF, beri nama dan simpan file. Untuk mematikan alat pastikan

terlebih dahulu bahwa sample cell telah dilepas dan menutup software

NovaWin. Matikan instrumen dengan menekan tombol Switch Power,

matikan vacum dan tutup katub N2. matikan komputer dan cabut semua

kabel.

Gambar 3.11 Alat Surface Area Analyser (SAA)

3.4.6 Pengamatan Struktur Mikro dengan SEM

Sebelum sampel dilakukan pengujian SEM, sampel harus dilakukan preparasi

terlebih dahulu. Tahapan pengujian struktur mikro didasarkan pada persiapan dan

pengamatan metalografi. Tahapan persiapan tersebut adalah sebagai berikut:

1. Cutting (Pemotongan)

2. Polishing (Pemolesan)

3. Pengamatan struktur mikro dengan menggunakan mikroskop optik

4. Pengamatan struktur mikro menggunakan SEM

Pengamatan struktur mikro dengan menggunakan SEM (Scanning Electron

Microscope) milik lab fisika LIPI. Pengamatan ini adalah dengan cara

menembakan sampel dengan menggunakan elektron, dan nantinya pantulan

elektron dari tumbukan dengan sampel tadi akan ditangkap oleh detektor-detektor

yang kemudian dapat menampilkan gambar struktur mikro pada monitor.


53/68

42

Pertama-tama, permukaan sampel dilakukan coating menggunakan Au kira-

kira satu jam agar tidak terjadi charging berlebih ketika ditembakan dengan

electron dan untuk meningkatkan kontras warna pada gambar. Kemudian sampel

dimasukan kedalam alat pengujian SEM dan divakum selama kira-kira 10 menit.

Selanjutnya sampel dapat ditembakan electron dengan probe level tertentu.

Pantulam electron setelah menumbuk sample dapt ditangkap oleh detektor

secondary electron (SE1) atau backscaterred electron (QBSD). Detektor SE1

digunakan untuk mengamati topografi permukaan sampel yang diuji. Sedangkan

detektor QBSD digunakan untuk mengamati terbentuknya fasa-fasa yang terdapat

pada sampel yang diuji. Pengamatan didasarkan pada perbedaan terang dan gelap

fasa tersebut. Bila suatu fasa memiliki berat atomyang ringan, maka fasa yang

terlihat pada monitor adalah berwarna terang, sedangkan fasa yang memiliki berat

atom yang berat akan ditunjukan dengan warna yang gelap pada monitor.

3.4.5

Pengujian Pengembangan Tebal

Proses pengujian pengembangan tebal dilakukan dengan cara mengukur

dimensi setiap sisi spesimen. Kemudian spesimen komposit direndam didalam air

selama 48 jam dan diukur kembali setelah melalui proses perendaman. Adapun prosedur pengujian densitas yaitu:

1. Mempersiapkan benda uji dan

2. Mempersiapkan air dalam wadah untuk perendaman komposit.

3. Mengukur setiap sisi komposit.

4. Catat ukuran dimensi setelah diukur.

5. Rendam komposit dalam air selama 24 jam.

6.

Ukur kembali komposit setelah direndam.7. Melakukan perhitungan pengembangan tebal.


54/68

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Pembuatan material komposit terdiri dari beberapa jenis bahan penyusun.

Pada komposit variasi 1 terdiri dari serat pelepah kelapa sawit 15% dengan

panjang 5 mm, serbuk kayu sengon 50 % mesh 40, lem fox 20% dan resin epoksi

15%. Pada variasi dua hingga empat komposisi dan bahan penyusun sama dengan

variasi satu, hanya berbeda pada bahan pengisi atau filler . Untuk variasi pertama

menggunakan serbuk kayu sengon, variasi kedua serbuk kayu bayur, variasi

ketiga menggunakan serbuk kayu mahoni dan variasi ke empat menggunakan

serbuk abu sekam padi. Bentuk awal spesimen berbentuk balok dengan ukuran

panjang 115 mm, lebar 70 mm, dan tinggi 50 mm. Pembuatan komposit ini

ditekan dengan tekanan 30 bar menggunakan mesin press hidraulik.

4.1 Kualitas Papan Partikel

4.1.1 Hasil Pengujian Sifat Fisis

a. Analisa Luas Permukaan (SAA)

Surface Area Analyzer (SAA) merupakan salah satu alat utama dalam

karakterisasi material. Alat ini berfungsi untuk menentukan luas permukaan

material, volume pori, dan ukuran nanopartikel. Dalam analisa dengan SAA

hanya membutuhkan sampel dalam jumlah yang kecil. Biasanya berkisar 0.1

sampai 0.01 gram. Dalam pengujian komposit ini didapat data densitas komposit

seperti tertera pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Data Surface Area Analyzer

No.Kode

KompositVariasi filler

Luas

Permukaan

(m2/g)

Vol Pori

(cm3/g)

Diameter

pori

(nm)

1 A Abu Sekam 1.386 724x10-4 2.0901

2 B Bayur 0.327 170 x10-4 2.0838

3 C Mahoni 0.375 190 x10-4 2.0288

4 D Sengon 1.404 736 x10-4 2.0976


55/68

44

5 EPapan Partikel di

pasaran- - -

Dari table 4.1 data pengujian SAA, dapat disimpulkan bahwa kompaksi

mempunyai pengaruh terhadap diameter pori komposit. Ini dikarenakan masing-

masing filler memiliki ukuran nanopartikel yang berbeda. Pengaruh kompaksi

terhadap diameter pori komposit dapat dilihat pada grafik 4.1 di bawah ini.

Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Kompaksi Terhadap Diameter Porositas

Dari grafik di atas dapat dilihat, komposit dengan campuran serbuk mahoni

mempunyai nilai diameter porositas yang paling kecil yaitu 2.0288 nm. Hal ini

disebabkan karena tekanan kompaksi 30 bar menghasilkan jarak antar partikel

semakin dekat, diameter pori mengecil dan densitas meningkat. Artinya dengan

semakin kecilnya nilai diameter pori maka semakin tinggi nilai density atau

kerapatanya sehingga akan membuat papan komposit memiliki sifat ketangguhan

yang tinggi.

b. Pengembangan Tebal

Pengujian pengembangan tebal dilakukan dengan direndam air selama 24 jam

pada temperatur ruang setiap variasi komposit. Dalam pengujian komposit ini

didapat persentase pengembangan tebal komposit yang tertera pada Tabel 4.2.

2.09012.0838

2.0288

2.0976

Abu Sekam Bayur Mahoni Sengon


56/68

45

Tabel 4.2 Data Pengujian Pengembangan Tebal

Kode Komposit Variasi filler Pengembangan

Tebal (%)

A Abu Sekam 4.3

B Bayur 2.0

C Mahoni 1.2

D Sengon 3.3

Papan partikel di pasaran - 18

Hasil pengujian papan partikel yang telah dilakukan menunjukkan persentase

pengembangan tebal setelah direndam selama 24 jam. Pengembangan tebal

tertinggi terdapat pada komposit A 4.3% dan pengembangan tebal yang terendah

terdapat pada komposit C 1.2%. Pada penelitian ini, papan partikel yang

dihasilkan nilai rata-ratanya di bawah papan partikel di pasaran yang memiliki

nilai pengembangan tebal sebesar 18.198%.

Gambar 4.2. Grafik Pengaruh Variasi Filler Terhadap Pengembangan Tebal

Dari hasil pengujian papan partikel pada Tabel 4.2, nilai pengembangan tebal

tertinggi terdapat pada papan partikel campuran abu sekam yaitu sebesar 4.3%.

Tingginya nilai pengembangan tebal pada papan partikel campuran abu sekam ini,

dipengaruhi faktor filler abu sekam yang digunakan masih berbentuk kasar. Abu

4.32.0 1.2

3.0

18

Abu Sekam Bayur Mahoni Sengon -

A B C D Papanpartikel di

pasaran


57/68

46

sekam kasar masih memiliki sifat higroskopis karena mengandung lignin dan

selulosa. Semua bahan yang mengandung lignin dan selulosa ini sangat mudah

menyerap air. Semakin banyak air yang diserap semakin lemah ikatan antar

partikel dan akhirnya membuat papan partikel mengembang. Sehingga semakin

banyak jumlah abu sekam kasar yang digunakan, semakin besar pula nilai

pengembangan tebalnya.

Sedangkan pengembangan tebal yang terjadi pada papan partikel filler kayu

disebabkan karena partikel kayu mengandung lignoselulosa yang cukup tinggi,

yaitu komponen holoselulosa (selulosa dan hemiselulosa) sebesar 62-64% dan

lignin sebesar 21-23% sehingga memiliki sifat higroskopis. Sifat ini akan

mempengaruhi banyaknya air yang masuk ke dalam papan sehingga akan

memperbesar pengembangan tebal papan.

4.2 Hasil Pengujian Sifat Mekanik

a.

Hasil Uji Kekerasan ( Hardness)

Pengujian kekerasan (hardness) dilakukan dengan metode ball indentation

menggunakan indentor bola baja berdiameter 5 mm dan pembebanan 132.3 N. Uji

kekerasan ini menggunakan standar pengujian ISO 2039-1. Benda uji berbentuk balok dengan panjang 70 mm, lebar 35 mm dan tinggi 14 mm. Data hasil

pengujian kekerasan dapat dilihat pada Tabel 4.3 di bawah ini.

Tabel 4.3. Data Pengujian Kekerasan

No. Kode Komposit Variasi Filler

Ball Indentation

Hardness

(N/mm2)1 A Abu sekam 31

2 B Bayur 42

3 C Mahoni 43

4 D Sengon 41

5Papan partikel di

pasaran- 28


58/68

47

Berdasarkan data hasil pengujian kekerasan dapa

1 bab kata pengantar full

Documents