bab 2 tinjauan pustaka -...

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Polimer

Polimer merupakan makromolekul yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana dari

monomernya. Beberapa sistem polimer yang penting secara industri adalah karet, plastik,

serat, pelapis sampai adhesif (Hartomo, 1996).

Bahan yang dewasa ini disebut polimer sebenarnya telah dikenal sejak permulaan

kebudayaan manusia baik sebagai bahan makanan, maupun bahan keperluan perlindungan,

pakaian, transportasi dan sebagainya (Wirjosentono, 1994).

Polimer memiliki kestabilan termal dan oksidasi baik, dipergunakan dalam peralatan

ruang angkasa berkinerja tinggi dan peralatan medis seperti benang jahitan bedah yang dapat

terurai dengan mudah dan digunakan dalam pembuatan organ- organ buatan. Polimer

konduktiv adalah polimer yang memperhatikan konduktivitas listrik yang sebanding dengan

konduktivitas logam (Steven, 2001).

TPE merupakan salah satu polimer yang bersifat elastis dan termoplastis, dan telah

lama dimanfaatkan dalam keperluan sehari-hari, serta pemakaiannya semakin meningkat

setiap tahunnya karena memiliki keunggulan dibandingkan vulkanizat elastomer, karena tidak

memerlukan crosslink agent, proses pengerjaan lebih sederhana dan berlangsung lebih cepat,

serta produknya dapat didaur ulang. Karet alam adalah elastomer alam yang berat

molekulnya relatif tinggi dan oleh karena itu sulit dicetak panas tanpa perlakuan khusus.

Karet alam merupakan salah satu bahan untuk membuat TPE yang diolah dengan cara

konvensional atau teknik radiasi (Deswita, 2006).

2.2. Komposit

Universitas Sumatera Utara

Bahan komposit terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda dicampur secara makroskopis

menjadi suatu bahan yang berguna (Jones, 1975), karena bahan komposit merupakan bahan

gabungan secara makro, jadi bahan komposit adalah suatu sistem material yang tersusun dari

campuran dua atau lebih unsur-unsur utama yang secara makro berbeda bentuk atau

komposisi material yang pada dasarnya tidak dapat dipisahkan (Schwartz, 1984).

Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai fraksi volume terbesar

(dominan). Matrik, umumnya lebih ulet tetapi mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih

rendah. Sifat mekanik atau sifat spesifik tertentu, mempermudah desain yang sulit pada

manufaktur, keleluasaan dalam bentuk atau desain yang dapat menghemat biaya produksi,

dan menjadikan bahan lebih ringan. Komposit yang diproduksi biasanya dapat diprediksi sifat

mekanik dari bahan komposit berdasarkan bahan matrik dan bahan penguatnya, yaitu

kekuatan tarik dan kelayakan sebagai material komposit (validitas komposit). Dalam

komposit kekuatan tarik dipengaruhi oleh kekuatan interface-nya. Pengujian kekuatan

interface sangat sulit ditentukan karena prosesnya tidak sederhana, sehingga hasil pengujian

juga sangat sulit ditentukan karena adanya faktor teknis dalam pembuatan spesimen. Untuk

komposit polimer/serat, perbedaan campuran matrik dan serat juga dapat menghasilkan

kekuatan adhesive yang berbeda sehingga tidak jarang serat akan putus sebelum terlepas dari

matriknya (Daniel, 2011).

Penguat komposit pada umumnya mempunyai sifat kurang ulet tetapi lebih kaku serta

lebih kuat. Fungsi utama dari penguat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit,

sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari penguat yang

digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh matrik

akan diteruskan kepada penguat, sehingga penguat akan menahan beban sampai beban

maksimum. Oleh karena itu penguat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus elastisitas

yang lebih tinggi daripada matrik penyusun komposit.

Berdasarkan bentuk penguatnya, secara garis besar komposit diklasifikasikan menjadi

tiga macam, yaitu: komposit partikel, komposit serat dan komposit lapis (Jones, 1975).

A. Komposit partikel (particulate composites)


Komposit partikel menggunakan partikel serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara

merata dalam matriknya. Komposit partikel banyak dibuat untuk bahan baku industri.

Kelayakan bahan komposit partikel yang telah dibuat dapat diketahui dengan melakukan

pendekatan uji validitas, yaitu dengan mengetahui modulus elastisitas komposit dalam

rentang batas atas (upper bound) dan batas bawah (lower bound).

B. Komposit serat (fibrous composites)

Komposit serat adalah komposit yang terdiri dari serat dan matrik. Fungsi utama dari serat

adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit, sehingga tinggi rendahnya kekuatan

komposit sangat tergantung dari serat yang digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada

komposit mulanya diterima oleh matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan

menahan beban sampai beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan

tarik dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik penyusun komposit. Pemilihan

serat pada komposit juga harus mempertimbangkan beberapa hal salah satunya harga. Harga

penting karena sebagai pertimbangan bila akan digunakan pada skala industri

C. Komposit lapis (laminates composites)

Jenis komposit ini terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap

lapisnya memiliki karakteristik sifat tersendiri. Contoh komposit ini yaitu bimetal, pelapisan

logam, kaca yang dilapisi, dan komposit lapis serat ( Daniel, 2011).

Adapun besarnya kekuatan tarik yang dihasilkan oleh komposit polimer/serat dapat di

prediksi dengan menggunakan persamaan 2.1. Berdasarkan persamaan ini dapat digunakan

untuk mengetahui sejauh mana besarnya kekuatan tarik yang dihasilkan oleh komposit

berdasarkan matrik dan penguat penyusunnya. Berikut ini persamaan tensile prediction.

σc = σ

mV

m + σ

fV

f (2.1)

dengan:

σc= kekuatan tarik komposit (MPa)

σm

= kekuatan tarik matrik (MPa)

σf = kekuatan tarik penguat (MPa)


Vm= fraksi volume matrik

V f = fraksi volume penguat ( Daniel, 2011).

2.3. Plastik

Plastik dibagi menjadi dua klasifikasi utama berdasarkan pertimbangan ekonomis dan

kegunaannya yaitu plastik komoditi dan plastik teknik :

1. Plastik komoditi yang dicirikan dengan volumenya yang tinggi dan harganya yang

murah, plastik ini bisa dibandingkan dengan baja dan aluminium dalam industri

logam. Plastik Jenis ini sering digunakan dalam bentuk barang yang bersifat pakai

buang (disposable) seperti lapisan pengemas. Jenis plastik komoditi ini adalah

polietilena, PP, poli(vinil klorida) dan polistirena.

2. Plastik teknik lebih mahal harganya dan volumenya lebih rendah, tetapi memiliki sifat

mekanik yang unggul dan daya tahan yang lebih baik dan juga dapat bersaing dengan

logam, keramik dan gelas dalam berbagai aplikasi. Plastik teknik yang utama adalah

poliamida, polikarbonat, poliester dan sebagainya (Steven, 2001).

Plastik dapat digolongkan berdasarkan sifat fisiknya :

1. Termoplastik merupakan jenis plastik yang dapat didaur ulang dengan pemanasan.

Contoh : polietilena, polistirena, polikarbonat.

2. Termoset merupakan jenis plastik yang tidak bisa di daur ulang atau dicetak lagi.

Pemanasan ulang akan menyebabkan kerusakan molekul-molekulnya. Contoh :

resin epoksi, bakelit, resin melamin, urea formaldehid (Sidik,M. 2003).


2.4. Polipropilena

PP adalah jenis plastik komoditas yang menarik dari plastik termoplastik, karena potensial PP

ini dalam penggunaannya sangat luas seperti pembuatan komposit, bioteknologi, teknologi

serbuk, ko-katalis dalam bioreaktor dan proses pengolahan limbah air, teknologi permukaan

dan pelapisan (Paik, 2007).

PP merupakan jenis plastik yang ringan, densitas 0,90- 0,92 g/cm3, memiliki

kekerasan dan kerapuhan yang tinggi dan bersifat kurang stabil terhadap pemanasan karena

adanya hidrogen tersier. PP memiliki ketahanan yang sangat baik pada pelarut organik, zat

pendegradasi, dan serangan elektrolit. PP kuat, tahan panas, bahan semi kaku, memiliki

ketahanan terhadap asam dan alkali tetapi kurang tahan terhadap pelarut aromatik, alifatik

dan klorinasi. Adapun struktur Haworth PP pada Gambar 2.1

Gambar 2.1 Struktur Polipropilena (Gachter, 1990).

2.5 Karet Sintetis

Karet sintetis sebagian besar dibuat dengan mengandalkan bahan baku minyak bumi.

Berdasarkan pemanfaatannya, ada dua macam karet sintetis yaitu karet sintetis yang

digunakan secara umum dan karet sintetis yang digunakan secara khusus. Jenis karet sintetis

untuk keperluan khusus karena memiliki sifat yang khusus yang tidak dimiliki karet sintetis

jenis umum, seperti ketahanan terhadap minyak, oksidasi, panas atau suhu tinggi, serta kedap

terhadap gas.

Ada beberapa alasan yang melatar belakangi diproduksinya karet sintetis:


1. Untuk mencapai kemandirian dalam membentuk produk yang sampai sekarang

hanya didapat dari produk alam,

2. Untuk memenuhi permintaan yang semakin besar,

3. Untuk memperoleh sifat karet yang tidak dimiliki oleh produk alam, seperti

ketahanan menggembung dalam minyak, ketahanan terhadap temperatur ekstrim,

dan ketahanan terhadap pengaruh buruk ozon

( Blackley, 1983).

Salah satu contoh karet sintetis jenis khusus adalah EPDM, karena tidak hanya

menggunakan monomer etilena dan propilena pada proses polimerisasinya melainkan juga

monomer ketiga atau EPDM (Rini, 1992).

2.5.1 Ethylene Propilene Diene Monomer (EPDM)

Karet Etilena propilena (EPM) atau EPDM telah ditemukan di US dalam jumlah yang

terbatas secara komersil pada tahun 1962. Karet EPDM/EPM sekarang ini adalah elastomer

yang berkembang paling cepat (6% per tahun), yang didukung dengan berdirinya pabrik di

beberapa negara. EPM merupakan kopolimer sederhana etilena dan propilen, sedangkan

EPDM adanya tiga komonomer yaitu suatu diena (Morton, 1987). Sifat dan Karakteristik

umum karet EPDM menurut Deltech adalah,

Karakteristik umum:

- Suhu penyimpanan berkisar dari 25oC hingga 100oC

- Ketahanan abrasi yang baik.

- Tahanan untuk robek

- Tahanan terhadap gas

- Umumnya resisten terhadap media berikut: Alkohol, Garam Alkaline, Automobile

Bensin, Butana, Bahan Dry Bulk, Bahan Bakar Minyak.

Sifat mekanik :

- Spesifik Gravity (g/cm3) 1,2 ± 0,05


- Kekuatan tarik (Mpa), min. 13

- Kemuluran (%), min. 300

- Kekerasan (Shore A) 75 ± 5

2.6 Bahan Pengisi

Bahan pengisi adalah bahan yang mampu mengirit biaya, memberi bentuk, mempercepat

pengerasan, mengurangi pengerutan, menekan rekatan, meningkatkan ketahanan panas,

memperbaiki sifat mekaniknya.

Bahan pengisi dapat digolongkan atas bahan:

- Reinforcement (memperkuat)

- Semi reinforcement (semi penguat)

- Non reinforcement (bukan penguat)

Adapun syarat suatu bahan pengisi menurut Morton (1987) adalah,

1. Ukuran partikel :

100-500 Ặ : penguat

1000- 5000 Ặ : semi penguat

>5000 Ặ : Non reinforcement

2. inert : tidak mudah bereaksi

3. mempunyai muatan statik : menentukan muatan positif dan negatif partikel yang

berguna untuk dispersi supaya kuat dan tahan kikisan.

4. Kristalinitas yang tinggi.

Penambahan bahan pengisi dapat meningkatkan sifat mekanik dan bahan pengisi

tersebut sering kali merupakan bahan penguat. Tujuan paling utama pengisi adalah untuk

mengurangi penggunaan material, mengurangi pengerutan dan koefisien ekspansi termal,

meningkatkan konduktivitas termal pada plastik, sehingga mudah diproses (Bhatnagar, 2004)

2.6.1 Bahan Pengisi Organik


Pengisi organik banyak tersedia dialam dengan biaya rendah. Sebagian besar dari bahan

pengisi organik dalam bentuk berserat dan sebagian besar terdiri dari selulosa, dengan bagian

kecil terdapat lignin dan komponen lainnya. Sumber bahan pengisi organik banyak terdapat

di alam misalnya kayu, tongkol jagung dan beras yang dapat meningkatkan sifat fisika, kimia,

dan sifat listrik. Pengisi organik juga digunakan sebagai zat aditif untuk menurunkan biaya

dan meningkatkan proses produksi. Pengisi organik sintetik telah digunakan sebagai aditif

untuk termoplastik. Penggolongan bahan pengisi organik ditunjukkan dalam Tabel 2.1.


Tabel 2.1. Jenis Pengisi Organik

Bahan Jenis Contoh Alami Tepung Kayu Kayu Lunak (pinus, cemara, kayu merah) Kayu keras, serbuk gergaji

Serat cangkang cangkang kemiri, cangkang kenari, kulit kacang, batok kelapa

Serat kapas Kain, serat selulosa Serat tumbuhan Jerami, sisal, sabut kelapa Lainnya Tongkol jagung, kulit jagung, pulp sitrus,

tapioka, beras, kentang.

Sintesis Selulosa Kain rayon Serat Poliakrionitril, poliamida, polivinil alkohol,

poliester. Tepung karet Karet Vulkanisasi

Sumber: James, 1975.

2.6.2. Bahan Pengisi Anorganik

Pengisi ini ditambahkan untuk menghasilkan bahan dengan ketahanan listrik yang baik dan

tahan terhadap panas serta penyerapan air yang rendah. Pengisi anorganik yang biasa

digunakan adalah asbestor, mika, tanah liat, oksida timah, barium sulfat, kaca dan bubuk

logam. Setiap bahan pengisi dapat meningkatkan sifat tertentu dari komposit. Penggunaan

yang dihasilkan oleh pengisi tergantung pada jumlah dan jenis pengisi yang ditambahkan.

2.7 Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

TKKS adalah salah satu produk sampingan berupa padatan dari industri pengolahan kelapa

sawit. Ketersediaan TKKS cukup signifikan bila ditinjau berdasarkan rerata nisbah produksi

TKKS terhadap total jumlah tandan buah segar (TBS) yang diproses.

Hasil analisa terhadap rerata kandungan yang terdapat di dalam tandan kosong

kelapa sawit terutama unsur Nitrogen, Fosfor, Kalium, dan Magnesium memberikan peluang

dan potensi sebagai bahan pengganti sumber nutrisi bagi tanaman kelapa sawit. TKKS juga

dapat dikategorikan sebagai salah satu tindakan dalam implementasi pengelolaan lingkungan


melalui program Produksi Bersih dari limbah (Cleaner Production). Komposisi kimia dari

TKKS ditunjukkkan pada tabel 2.2 dan sifat mekanik dari TKKS ditunjukkan pada Tabel 2.3

Tabel 2.2 Komposisi kimia dari TKKS menurut Shinoja (2010)

Komposisi Nilai (%) Selulosa 42,7 – 65 Lignin 13,2 – 25,13 Hemiselulosa 17,1 – 33,5 Holoselulosa 68,3 86,3 Alfa selulosa 41,9 – 60,6

Tabel 2.3 Sifat mekanik TKKS menurut Shinoja (2010)

Sifat Mekanik Nilai

Diameter 150 – 500 (µm) Densitas 0,7 – 1,55 (g/cm2) Kekuatan tarik 50- 400 (MPa) Perpanjangan putus 0,57 - 9 (Gpa) Elongation at break 4 – 18 (%) Kuat tekan 13,71 (%)

Satu hektar perkebunan kelapa sawit setiap tahunnya memproduksi sekitar 55 ton

bahan kering dalam bentuk biomassa berserat, sementara menghasilkan 5,5 ton minyak. Dari

pohon kelapa sawit, serat lignoselulosa dapat diekstraksi dari batang, daun, buah dan tandan

buah kosong (TKS). Tandan kosong adalah massa fibrosa setelah dipisahkan dari buah. Di

antara berbagai serat, tandan kosong sawit memiliki potensi untuk menghasilkan sampai 73%

serat dan karena itu TKKS lebih baik dalam hal jumlah dan biaya (Shinoja, 2010).

2.8 Paduan polimer

Blending kimia yaitu pencampuran antara dua jenis polimer atau lebih yang memiliki struktur

berbeda dan ditandai dengan terjadinya ikatan-ikatan kovalen antara polimer-polimer


penyusunnya. Blending kimia akan menghasilkan kopolimer. Interaksi yang terjadi dalam

poliblen adalah ikatan Van der Waals, ikatan hidrogen atau interaksi dipol-dipol. Paduan

polimer ini bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat material yang diinginkan dan disesuaikan

dengan keperluan. Poliblen komersial dapat dihasilkan dari polimer sintetik dengan polimer

sintetik, polimer sintetik dengan polimer alam, dan polimer alam dengan polimer alam.

Poliblen yang dihasilkan berupa poliblen homogen dan poliblen heterogen. Poliblen homogen

terlihat homogen dan transparan, mempunyai titik leleh tunggal dan sifat fisiknya sebanding

dengan komposisi masing-masing komponen penyusunnya, sedangkan poliblen heterogen

terlihat tidak jelas dan mempunyai beberapa titik leleh (Rabek, 1975).

2.9 Dikumil Peroksida

Inisiator radikal bebas dikelompokkan menjadi empat tipe utama, yaitu : peroksida dan

hidroperoksida, senyawa azo, inisiator redoks dan beberapa senyawa yang membentuk

radikal bebas di bawah pengaruh cahaya (fotoinisiator). Diantara berbagai tipe inisiator, jenis

yang paling banyak digunakan yaitu peroksida (ROOR) dan hidroperoksida (ROOH).

Inisiator ini tidak stabil dengan panas dan dapat terurai menjadi radikal–radikal pada suhu

dan laju yang tergantung pada strukturnya. Inisiator yang baik merupakan suatu inisiator

yang memiliki kestabilan yang tinggi pada suhu proses polimerisasi, agar terjadi suatu reaksi

yang baik (Stevens, 2001).

Senyawa-senyawa turunan peroksida umumnya berfungsi sebagai senyawa inisiator

dalam proses polimerisasi dan dalam pembentukan ikatan silang berbagai polimer sintetis,

polimer alam dan materialnya. Senyawa peroksida ini dapat digunakan sebagai pembentuk

radikal bebas dengan adanya energi panas pada temperatur tertentu yang tergantung pada

jenis peroksidanya (Sriwerdana, 2003).

Diantara berbagai tipe inisiator, peroksida (ROOR) dan hidroperoksida (ROOH)

merupakan jenis yang paling banyak digunakan. Inisiator ini tidak stabil dengan panas dan

terurai menjadi radikal-radikal pada suatu suhu dan laju yang tergantung pada strukturnya.

Yang ideal, suatu inisiator peroksida mestilah relatif stabil pada suhu pemrosesan polimer

untuk menjamin laju reaksi yang layak. Reaksi dekomposisi DKP menurut Loganathan

ditunjukkan pada Gambar 2.2


pemanasanC

CH3

CH3

O

radikal kumiloksi

C

CH3

CH3

O

dikumil peroksida

C

CH3

CH3

O 2

Gambar 2.2. Reaksi dekomposisi Dikumil peroksida

DKP dapat menghasilkan radikal yang reaktif pada suhu yang tinggi melalui reaksi

eksotermis. DKP dapat digunakan untuk memvulkanisasi polimer jenuh seperti PP dan juga

polimer tak jenuh seperti karet alam (Halimatuddahliana, 2008).

2.10 Divinilbenzena

DVB memiliki rumus molekul C10H10, dengan titik didihnya 195oC, tidak larut dalam air dan

larut dalam etanol dan eter dan memiliki titik nyala 76oC. DVB merupakan zat pengikat

silang yang dapat meningkatkan sifat polimer. DVB telah digunakan dengan luas dalam

pabrik perekat, plastik, elastomer, keramik, pelapis, katalis, membran, farmasi, polimer

khusus dan resin penukar ion.

Pada pabrik plastik, DVB digunakan untuk mengikat silang dan memodifikasi

material-material dan membantu proses kopolimerisasi. DVB juga dapat membantu

meningkatkan ketahanan terhadap tekanan retak, bahan kimia, panas distorsi, kekerasan dan

kekuatan serta membantu meningkatkan stabilitas termal dari komposisi resin epoksi. Berikut

adalah struktur DVB ditunjukkan pada Gambar 2.3

CH=CH2

CH=CH2 Gambar 2.3 Struktur Divinilbenzena

Pada pabrik karet sintesis, dimana karet sintesis merupakan golongan elastomer

buatan yang mendekati satu atau lebih sifat dari karet alam, DVB berperan dalam kopolimer


stirena-butadiena sebagai adhesif dan membantu dalam proses ekstrusi karet. Sifat- sifat DVB

dipaparkan pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Sifat- sifat dari DVB

Sifat Nilai

Berat Molekul 130,91 (g/mol)

Titik didih 195oC

Titik Beku -45oC

(Kroschwitz, 1990).

2.11. Xilena

Xilena mempunyai tiga isomer dari dimetylbenzena yang memiliki rumus kimia yang

sama yaitu (C6H4(CH3)2), tetapi memiliki struktur molekul yang berbeda. Tiga isomer xilena

yaitu orto (o), meta (m), dan para (p), berbeda secara struktural hanya dalam penempatan

gugus-gugus metil. Strukturnya dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Struktur o-xilena, m-xilena dan p-xilena.

Campuran xilena komersial adalah tidak berwarna, tidak kental, mudah terbakar, merupakan

cairan beracun yang tidak larut dalam air tetapi larut dengan baik dalam pelarut

organik. Xilena umumnya digunakan sebagai pelarut, sebagai komponen bahan bakar

penerbangan, dan sebagai bahan baku untuk pembuatan pewarna, serat, dan film. o-xilena, m-

xilena dan p-xilena menunjukkan sifat yang mirip karena struktur mereka yang hampir sama.

o-xilena lebih mudah dipisahkan dari m-xilena karena perbedaan 5° C dalam titik didih. Sifat

fisik senyawa xilena dilihat pada Tabel 2.5

Tabel 2.5 Sifat fisik senyawa xilena

Sifat Ukuran

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

o-Xilena m-Xilena p-Xilena


http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&rurl=translate.google.co.id&u=http://www.britannica.com/EBchecked/topic/492303/raw-material&usg=ALkJrhgmrYOsfMQYJuKHvmqxBb7iP38iHA�

Berat Molekul 106.16 g / mol Densitas Densitas 0,864 g/cm2 pada 20 ° C Titik Didih Titik didih 137-140°C pada P =760 torr Titik Beku -25,2 ° C (o-), -47,8 ° C (m-), 13,2 ° C (p-) Deskripsi Cairan tak berwarna (Mallinckrodt, 2003)

2.12 Karakterisasi Campuran Polimer

Mengkarakterisasi polimer jauh lebih rumit daripada mengkarakterisasi senyawa-senyawa

dengan berat molekul rendah. Metode yang paling sering dilakukan kimiawan untuk

mengkarakterisasi senyawa polimer yaitu dengan metode-metode spektroskopik dan termal.

Disini juga akan menyinggung analisis permukaan maupun pengujian mekanik.

Karakterisasi yang dilakukan untuk mengetahui dan menganalisa campuran polimer

pada penelitian ini adalah menggunakan pengujian kekuatan tarik, persentase ikat silang,

analisa morfologi permukaan dengan SEM (Scanning Electron Microscopy) serta uji

ketahanan minyak.

2.12.1 Uji Kekuatan Tarik

Sifat mekanis biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan tarik (σt) terhadap suatu

material yang diberikan tekanan menggunakan alat pengukur yang disebut tensiometer atau

dinamometer. Kekuatan tarik dapat diartikan sebagai besarnya beban maksimum (Fmaks) yang

dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan, dibagi dengan luas penampang bahan.

Karena selama di bawah pengaruh tegangan, spesimen mengalami perubahan bentuk

(deformasi) maka definisi kekuatan tarik dinyatakan dengan luas penampang semula (A0).

σt = FmaksAo

(2.2)


Selama perubahan bentuk, dapat diasumsikan bahwa volume spesimen tidak berubah.

Perpanjangan tegangan pada saat bahan terputus disebut kemuluran. Besaran kemuluran (ε)

menurut Wirjosentono dapat didefenisikan sebagai berikut:

ε = 𝑙−𝑙𝑜𝑙𝑜

x 100 % (2.3)

keterangan :

ε = kemuluran (%)

lo = panjang spesimen mula-mula (mm)

l = panjang spesimen saat putus (mm)

2.12.2 Kekuatan Lentur

Kekuatan lentur adalah kemampuan bahan untuk menahan kekuatan lentur

diterapkan tegak lurus terhadap sumbu longitudinal. Kadang ini disebut sebagai

crossbreaking. Dimana kekuatan tegangan maksimum dikembangkan ketika potongan uji

berbentuk bar, Tahanan ini menurun akibat beban lentur yang merupakan kombinasi tekan

dan tarik. Ketika bahan elastis homogen diuji dengan tiga-titik sistem, tegangan maksimum

terjadi pada titik tengah. Stres ini dapat dievaluasi untuk setiap titik pada kurva beban

menggunakan persamaan:

σf = 3𝑃𝐿2𝑏𝑑2

(2.4)

dimana :

σf = tekanan dalam spesimen luar di titik tengah, MPa

P = beban pada titik tertentu pada kurva defleksi beban,

L = dukungan span, mm

b = lebar sampel uji, mm

d = tebal sampel uji, mm (Munirah, 2007).


2.12.3 Persentase Ikat Silang

Derajat ikat silang dalam karet dapat ditentukan setelah sokletasi dengan sikloheksana

mendidih selama 8 jam. Sampel dikeringkan pada suhu 80oC selama 30 menit dan ditimbang.

Persentase ikat silang dalam campuran kemudian dihitung dengan rumus sebagai berikut :

% ikat silang = 𝑊𝑔𝑊𝑜

x 100% (2.5)

Dimana Wg dan Wo adalah berat sampel setelah dan sebelum sokletasi. Persentase ikat silang

yang dihasilkan menandakan adanya interaksi yang kuat antara komponen campuran

(Halimatuddahliana, 2007).

2.12.4 SEM (Scanning Electron Microscopy)

Scanning Electron Microscopy (SEM) merupakan alat yang dapat membentuk bayangan

permukaan. Struktur permukaan suatu benda yang akan diuji dapat dipelajari dengan

mikroskop elektron pancaran karena jauh lebih mudah untuk mempelajari struktur permukaan

itu secara langsung. Pada dasarnya, SEM menggunakan sinyal yang dihasilkan elektron dan

dipantulkan atau berkas sinar elektron sekunder.

SEM menggunakan prinsip scanning yaitu berkas elektron diarahkan pada titik

permukaan spesimen. Gerakan elektron diarahkan dari satu titik ke titik lain pada permukaan

spesimen. Jika seberkas sinar elektron ditembakkan pada permukaan spesimen maka

sebagian dari elektron itu akan dipantulkan kembali dan sebagian lagi diteruskan. Jika

permukaan spesimen tidak merata, banyak lekukan, lipatan atau lubang-lubang, maka tiap

bagian permukaan itu akan memantulkan elektron dengan jumlah dan arah yang berbeda dan

kemudian akan ditangkap oleh detektor dan akan diteruskan ke sistem layar. Hasil yang

diperoleh merupakan gambaran yang jelas dari permukaan spesimen dalam bentuk tiga

dimensi.


Dalam penelitian morfologi permukaan dengan menggunakan SEM, pemakaiannya

sangat terbatas tetapi memberikan informasi yang bermanfaat mengenai topologi permukaan

dengan resolusi sekitar 100 Å (Stevens, 2001).


bab 2 tinjauan pustaka -...

Documents