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)
Universitas Sumatera Utara
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)
Universitas Sumatera Utara
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).
Universitas Sumatera Utara
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:
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
- 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
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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)
Universitas Sumatera Utara
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).
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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).
Universitas Sumatera Utara