BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 KOMPOSIT Orang-orang telah membuat komposit selama ribuan tahun. Salah satu contoh adalah lumpur batu bata. Lumpur dapat dikeringkan menjadi bentuk batu bata yang dapat digunakan sebagai bahan bangunan. Batu bata ini cukup kuat jika kita mencoba untuk memukulnya (memiliki kuat tekan yang baik) tapi akan patah dengan cukup mudah jika kita mencoba untuk menekuknya (memiliki kekuatan tarik rendah). Jerami tampaknya sangat kuat jika kita mencoba untuk meregangkan itu, tetapi kita dapat meremas itu mudah. Dengan mencampurkan lumpur dan jerami bersama-sama adalah mungkin untuk membuat batu bata yang tahan terhadap kedua sifat ini dan membuat blok bangunan yang sangat baik. [15]. Komposit adalah material yang terdiri dari dua atau lebih bahan yang terpisah dikombinasikan dalam unit struktural makroskopik yang terbuat dari berbagai kombinasi dari tiga bahan [16]. Dari pencampuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Material komposit mempunyai sifat yang berbeda dari material yang umum atau biasa digunakan. Tujuan pembuatan komposit yaitu sebagai berikut [17] : - Memperbaiki sifat mekanik dan/atau sifat spesifik tertentu - Mempermudah design yang sulit pada manufaktur - Keleluasaan dalam bentuk/design yang dapat menghemat biaya - Menjadikan bahan lebih ringan Konstituen Komposit Pada prinsipnya, komposit dibentuk berdasarkan kombinasi antara dua atau lebih material seperti bahan logam, organik ataupun nonorganik. Meskipun ada terdapat kombinasi bahan yang tidak terbatas, tetapi bentuk konstituen lebih terbatas. Bentuk konstituen yang umum digunakan dalam bahan komposit yaitu serat, partikel, laminae (lapisan), serpihan (flakes), pengisi, dan matriks. Matriks merupakan konstituen utama yang melindungi dan memberikan bentuk pada komposit. Serat, 7

2 partikel, laminae, serpihan, dan pengisi merupakan konstituen struktural. Hal ini berarti bahwa mereka menentukan struktur internal dari komposit. Secara umum, meskipun tidak selalu konstituen struktural dianggap sebagai fasa tambahan. Jenis komposit yang paling umum dijumpai adalah jenis dimana konstituen struktural dikelilingi dalam matriks, tetapi ada banyak komposit juga yang tidak memiliki matriks dan tersusun dari satu atau lebih bentuk konstituen yang merupakan gabungan dua atau lebih bahan. Sebagai contoh istilah sandwich dan laminates merupakan susunan dari beberapa lapis yang bila digabung akan memberikan bentuk komposit. Banyak barang tenunan tidak memiliki matriks konstituen tetapi terdiri dari serat dengan sejumlah komposisi dengan atau tanpa ikatan fasa [18]. 2.2 KOMPOSIT MATRIK POLIMER (POLYMER MATRIX COMPOSITES/ PMC ) Komposit ini menggunakan bahan polimer sebagai matriknya. Secara umum, sifat-sifat komposit polimer ditentukan oleh sifat-sifat penguat. Sifat-sifat polimer,rasio penguat terhadap polimer dalam komposit (fraksi volume penguat), geometri dan orientasi penguat pada komposit. Apapun komposit polimer yang digunakan dalam bahan komposit akan memerlukan sifat-sifat berikut: a. Sifat-sifat mekanis yang bagus b. Sifat-sifat daya rekat yang bagus c. Sifat-sifat ketangguhan yang bagus d. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus sifat-sifat mekanis yang bagus. Komposit matriks polimer merupakan komposit yang paling sering digunakan karena komposit polimer memiliki beberapa keunggulan yaitu biaya pembuatan lebih rendah, ketangguhan baik, tahan simpan, siklus pabrikasi dapat dipersingkat, kemampuan mengikuti bentuk, lebih ringan [17] Penguat (Reinforcement) Dalam Komposit Fasa penguat atau fasa tersebar merupakan bahan yang bersifat lengai dalam bentuk serat, partikel, kepingan dan lamina yang ditambahkan untuk meningkatkan sifat mekanik dan sifat fisik komposit seperti meningkatkan sifat kekuatan, kekakuan, keliatan dan sebagainya [19]. 8

3 yaitu : Beberapa sifat yang dapat dihasilkan dengan menggunakan fasa penguat a. Peningkatan sifat fisik b. Penyerapan kelembaban yang rendah c. Sifat pembasahan yang baik d. Biaya yang rendah dan mudah diperoleh e. Ketahanan api yang baik f. Ketahanan kimia yang baik g. Sifat kelarutan dalam air dan pelarut yang rendah h. Ketahanan terhadap panas yang baik i. Sifat penyebaran yang baik j. Dapat diperoleh dalam barbagai ukuran. [19]. berikut. Bentuk-bentuk konstituen yang berbeda dapat dilihat pada Gambar 2.1 FIBER PARTICLE LAMINA FLAKE FILLER Gambar 2.1 Bentuk-bentuk konstituen yang berbeda [20]. 9

4 2.2.2 Matriks Dalam Komposit Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan). Matriks mempunyai fungsi sebagai berikut : a. Mentransfer tegangan ke serat. b. Membentuk ikatan koheren, permukaan matrik/serat. c. Melindungi serat. d) Memisahkan serat. e) Melepas ikatan. f) Tetap stabil setelah proses manufaktur [19]. Fasa matriks dari komposit berserat adalah bisa saja logam, polimer atau keramik. Secara umum logam dan polimer digunakan sebagai material matriks karena sifat rapuhnya. Sementara itu, untuk komposit bermatriks keramik, komponen penguat ditambahkan bertujuan untuk meningkatkan kekuatan bentur. Dibutuhkan daya ikat rekat yang kuat antara serat dan matriks untuk mengurangi penarikan serat. Sebenarnya kekuatan ikat merupakan pertimbangan yang sangat penting dilakukan dalam kombinasi matriks serat [4] Antarmuka dan Antarfasa Pengisi-Matriks Dalam komposit polimer matriks, antarmuka antara fasa penguat dan fasa matriks sangat penting bagi kelebihan dari komposit sebagai bahan struktural. Sifat utama mekanis dari kekuatan serat polimer komposit tidak hanya tergantung pada sifat dari serat dan matriks, tetapi juga pada tingkat adhesi antarmuka antar serat dan polimer matriks [21]. Adanya pencampuran bahan yang berbeda dalam bahan komposit, maka dalam komposit tersebut akan selalu terdapat daerah berdampingan (contiguous region). Definisi sederhananya yaitu sebuah antarmuka (interfaces) atau dengan kata lain permukaan membentuk batasan dalam konstituen. Pada beberapa kasus, daerah berdampingan sering juga dianggap sebagai fasa tambahan yang dinamakan dengan antarfasa (interphases). Sebagai contoh, pada lapisan serat gelas dalam plastik berpengisi dan bahan adesif yang mengikat lapisan bersamaan. Ketika terdapat suatu 10

5 antarfasa maka akan terdapat dua antarmuka, yaitu pada permukaan antarfasa dan konstituen di tengahnya [20]. Umumnya semua bahan komposit terdapat dua fasa yang berlainan yang dipisahkan oleh antara muka bahan-bahan tersebut. Daya sentuh dan daya kohesif antar muka sangat penting karena antar muka pengisi matriks berfungsi untuk memindahkan tegasan dari fasa matriks ke fasa penguat. Kemampuan pemindahan tegasan kepada fasa penguat tergantung pada daya ikat yang muncul pada antar muka komposit [19]. Bentuk interface antara matriks dengan serat dapat dilihat pada Gambar 2.2 berikut. Gambar 2.2 Bentuk interface (Bonding Agent) antara matriks dengan serat [20] 2.3 HIBRID KOMPOSIT Kata "hybrid" berasal dari bahasa Yunani-Latin dan dapat ditemukan dalam berbagai bidang ilmiah. Serat dari jenis yang berbeda kadang-kadang dicampur dalam matriks tunggal untuk menghasilkan komposit hibrid [3]. Komposit hibrid sering dihubungkan dengan material penguat serat, yang umumnya berbahan baku resin yang mana dua jenis serat digabungkan menjadi matriks tunggal. Konsepnya adalah perluasan sederhana dari prinsip komposit yang menggabungkan dua atau lebih material untuk mengoptimasi nilai harga jual, memanfaatkan kualitas terbaiknya sementara mengurangi pengaruh dari sifat-sifat yang tidak diinginkan. Namun begitu, defenisi ini lebih terbatas dari nyatanya. Kombinasi dari beberapa material saja pun sudah bisa dianggap sebagai hibrid [3]. Tujuan hibridisasi adalah untuk membentuk materi baru yang akan mempertahankan keuntungan dari konstituennya dan meminimalisir kekurangannya. Hibridisasi dapat memberikan manfaat biaya dan peningkatan sifat mekanik. 11

6 Dengan begitu kita bisa mengurangi biaya produksi dan membuat produk ramah lingkungan [5]. Dalam kasus komposit polimer, sistem komposit hibrid ini adalah dimana satu jenis penguatan bahan yang tergabung dalam campuran matriks yang berbeda (campuran), atau dua atau lebih penguat dan bahan pengisi yang ada dalam matriks tunggal atau kedua pendekatan tersebut digabungkan. Penggabungan dua atau lebih serat menjadi matriks tunggal telah menyebabkan komposit hibrid berkembang. Komposit hibrid yang terdiri dari dua atau lebih jenis serat, memberikan keuntungan dimana dari satu jenis serat biasa melengkapi kekurangan dari serat lainnya. Kekuatan komposit hibrid tergantung pada sifat-sifat serat, rasio perbandingan komposisi serat, panjang serat, orientasi serat, tingkat pembaharuan serat, antar face serat-matriks dari kedua serat dan juga kerusakan tegangan serat [22]. Berbagai jenis kombinasi serat dan material matriks yang digunakan tetapi yang sering diterapkan secara umum adalah penggabungan dari karbon-serat gelas menjadi resin polimerik. Terdapat banyak cara untuk menggabungkan dua serat yang berbeda yang mana pada akhirnya akan mempengaruhi sifat-sifatnya. Misalnya, semua serat disusun dan dicampurkan dengan yang lain; atau membuat lapisanlapisannya yang mana terdiri dari satu jenis serat, kemudian dilapisi dengan serat yang lain. Pada hakikatnya semua sifat-sifat hibrid adalah anisotrop. Ketika komposit hibrid tidak dapat ditarik kegagalan nya biasanya disebabkan oleh nonkatastropik yaitu tidak terjadi secara tiba-tiba. Biasanya komposit hibrid ini diaplikasikan untuk komponen struktural untuk transportasi udara, peralatan olah raga dan komponenkomponen orthopedic [4]. 2.4 LIMBAH BOTOL PLASTIK KEMASAN MINUMAN Plastik merupakan suatu bahan polimer yang tidak mudah terdekomposisi oleh mikroorganisme pengurai, sehingga penumpukan plastik bekas akan menimbulkan masalah bagi lingkungan hidup [9]. Sekarang, sampah plastik menjadi masalah utama di kalangan masyarakat bisa ditemukan hampir di mana-mana khususnya di tempat pembuangan sampah. Oleh karena itu, limbah plastik dapat menyebabkan pencemaran lingkungan karena tidak biodegradable [7]. Jika sampah basah lebih mudah diolah menjadi pupuk, tidak demikian dengan sampah kering 12

7 terlebih lagi plastik, dimana membutuhkan waktu yang lama bagi bumi untuk menguraikannya. Persoalannya sekarang adalah, bagaimana mengolah limbah botol plastik agar dapat menjadi produk yang mempunyai nilai ekonomis [8]. Jenis polimer yang umum digunakan sebagai kemasan air minum adalah PET (polietilen tereftalat). Polimer ini keras, kuat, materinya juga stabil dan tidak menyerap air, memiliki sifat baik untuk pelindung terhadap gas dan bahan kimia, kristalinitasnya bervariasi dari bentuk amorf hingga kristalin. PET sangat transparan dan tidak berwarna tetapi dalam bentuk tipis, biasa berwarna putih dan gelap [10]. Struktur kimia Polietilen Tereftalat dapat dilihat pada gambar 2.3 berikut. Gambar 2.3 Struktur Kimia Polietilen Tereftalat [23] Polietilen tereftalat (PET) merupakan poliester linier yang bersifat termoplastik yang disintesis melalui proses esterifikasi asam tereftalat (TPA) dan etilen glikol (EG) atau melalui proses transesterifikasi dimetil tereftalat (DMT) dan etilen glikol. PET banyak diaplikasikan penggunaannya sebagai bahan tekstil, botol minuman ringan dan film fotografi. Oleh karena fungsi yang bervariasi tersebut, PET mengalami peningkatan produksi yang luar biasa. Pada tahun 2000 sampai 2010, kebutuhan dunia akan PET meningkat dari 27.6 juta ton hingga 56 juta ton [24]. PET terbuat dari dimetil tereftalat yang direaksikan dengan etilen glikol melalui reaksi transesterifikasi yang menghasilkan bis-(2-hidroksietil) tereftalat dan metanol tetapi jika dipanaskan pada suhu 210 o C metanol akan menguap. Kemudian bis-(2-hidroksietil) tereftalat dipanaskan hingga 270 o C dan reaksinya membentuk polietilena tereftalat dan etilen glikol sebagai hasil akhir [10]. Asam Tereftalat Etilen Glikol Polietilen Tereftalat Gambar 2.4 Reaksi Esterifikasi PET [9] 13

8 Polietilen tereflatat (PET) memiliki kondisi stabilitas termal yang baik, sifat listrik yang baik, penyerapan air yang sangat rendah, sifat permukaan yang sangat baik [25]. Dalam produksi polietilena tereftalat, asam tereftalat dibuat dengan mengoksidasi p-xylen. Tahap polimerisasinya sama dengan poliamida. Polimer dihasilkan dari keadaan lebur menuju pada titik transisi gelasnya pada sekitar 80 o C dan bentuknya amorf, kristalinitas meningkat dengan pemanasan. Titik lebur kristalin adalah 265 o C. Kekuatan regang dari lembaran polietilena tereftalat adalah sekitar psi, 2-3 kali daripada film selulosa asetat. Jika daerah spesimen pada titik patah telah diperkirakan, kekuatan regang dari plastik ini sekitar 2 kali dari aluminium dan hampir sama dengan baja lunak [9]. Kekakuan dari lembar polietilena tereftalat dapat dibandingkan dengan lembaran-lembaran selulosa lainnya, ketahanan sobeknya juga lebih baik daripada selulosa. Kekuatan dari material ini adalah 3-4 kali dibandingkan dengan lembaran plastik lainnya. Kekuatan ini adalah keuntungan terbesar secara aplikasinya [9] SEKAM PADI Padi merupakan produk utama pertanian di negara-negara agraris, termasuk Indonesia. Beras yang merupakan hasil penggilingan padi menjadi makanan pokok penduduk Indonesia. Sekam padi merupakan produk samping yang melimpah dari hasil penggilingan padi, dan selama ini hanya digunakan sebagai bahan bakar untuk pembakaran batu merah, pembakaran untuk memasak atau dibuang begitu saja [26]. Serat alami memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan serat sintetis, seperti beratnya lebih ringan, dapat diolah secara alami dan ramah lingkungan, merupakan bahan terbaharukan, mempunyai kekuatan dan kekakuan yang relatif tinggi dan tidak menyebabkan iritasi kulit. Keuntungan-keuntungan lainnya adalah kualitas dapat divariasikan dan stabilitas panas yang rendah [27]. Sekam padi adalah sisa dari proses penggilingan padi. Sekam padi merupakan bagian terluar yang keras dari butir padi yang terdiri dari atas lapisan lemma dan pellea. Sifat kekerasan pada sekam padi ini disebabkan oleh tingginya kandungan silika [28]. 14

9 Sekam dikategorikan sebagai biomassa yang dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak dan energi atau bahan bakar. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30%, dedak antara 8-12% dan beras giling antara 50-63,5% data bobot awal gabah. Sekam dengan persentase yang tinggi tersebut dapat menimbulkan problem lingkungan [29]. Ditinjau data komposisi kimiawi, sekam mengandung beberapa unsur kimia penting seperti dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut. Tabel 2.1 Komposisi Kimia Sekam Padi [30] Komponen % Berat Kadar air 32,40 11,35 Protein kasar 1,70 7,26 Lemak 0,38 2,98 Ekstrak nitrogen bebas 24,70 38,79 Serat 31,37 49,92 Abu 13,16 29,04 Pentosa 16,94 21,95 Sellulosa 34,34 43,80 Lignin 21,40 46, ABU SEKAM PADI Menurut Mittal (1997) sekam padi merupakan salah satu sumber penghasil silica terbesar setelah dilakukan pembakaran sempurna. Abu sekam padi hasil pembakaran yang terkontrol pada suhu tinggi ( o C) akan menghasilkan abu silika yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai proses kimia dan pada suhu lebih besar dari o C akan menjadi silika kristalin [31]. Abu sekam padi mengandung silica sebanyak 86%-97% berat kering [32]. Ditinjau data komposisi kimiawi, abu sekam mengandung beberapa unsur kimia penting seperti dapat dilihat pada tabel 2.2 berikut. Tabel 2.2 Komposisi Kimia Abu Sekam [30] Komponen % Berat SiO2 86,90 97,30 15

10 K2O 0,58 2,50 Na2O 0,00 1,75 CaO 0,20 1,50 MgO 0,12 1,96 Fe2O3 0,00 0,54 P2O5 0,20 2,84 SO3 0,10 1,13 Cl 0,00 0, GLISEROL Gliserol adalah senyawa gliserida yang paling sederhana, dengan hidroksil yang bersifat hidrofilik dan higroskopik. Gliserol merupakan komponen yang menyusun berbagai macam lipid, termasuk trigliserida. Gliserol terasa manis saat dikecap, namun bersifat racun. Gliserol dapat diperoleh dari proses saponifikasi dari lemak hewan, transesterifikasi pembuatan bahan bakar biodiesel dan proses epiklorohidrin serta proses pengolahan minyak goreng [33]. Gliserol memiliki sifat fisik sebagi berikut: Berat molekul : 92,02 g/mol Titik didih : 290 o C Titik beku : 19 o C Densitas uap : 3,17 [30]. Gliserol memiliki sifat kimia yaitu: Memiliki rasa yang manis Larut dengan air Larut dengan etanol Berwarna bening [33]. Gambar 2.5 Struktur Gliserol 16

11 Pencampuran sempurna diperlukan untuk memperoleh distribusi yang homogen untuk menghasilkan hubungan yang kuat antara gliserol dengan polimer. Pada kadar gliserol rendah, polimer yang terbentuk memiliki struktur yang rapuh menunjukkan sifat yang tidak kuat dan tidak fleksibel [34]. Ikatan hidrogen adalah sejenis gaya tarik antar molekul yang terjadi antara dua muatan listrik persial dengan polaritas yang berlawanan. Ikatan hidrogen terjadi ketika sebuah melekul memiliki atom O, N atau F yang mempunyai pasangan elektron bebas (Lone pair elektron). Hidrogen dari molekul lain akan berinteraksi dengan pasangan elektron bebas ini membentuk suatu ikatan hidrogen dengan besaran ikatan bervariasi mulai dari yang lemah (1 2 kj.mol -1 ) hingga tinggi (> 155 kj.mol -1 ) [34]. Alasan pemilihan gliserol sebagai plasticizer dikarenakan merupakan salah satu plasticizer yang banyak digunakan dan cukup efektif mengurangi ikatan hidrogen internal sehingga akan meningkatkan jarak intermolekuler. Secara teoritis plasticizer dapat menurunkan gaya internal diantara rantai polimer, sehingga akan menurunkan tingkat kekakuan dan meningkatkan permeabilitas terhadap uap air [35]. 2.8 METODE EKSTRUSI Ekstrusi adalah proses manufaktur kontinu yang digunakan untuk mencetak produk yang panjang dengan penampang yang tetap. Teknik ini dapat digunakan untuk memproses sebagian besar polimer termoplastik dan beberapa polimer termoset. Biasanya plastik yang dapat diproses dengan metode ekstruksi memiliki viskositas yang tinggi, sehingga produk yang baru mengalami ekstrusi dapat mempertahankan bentuk hasil pencetakan hingga produk tersebut sampai pada tahap pendinginan cepat (water bath, air quench atau chill roll) [36]. Extruder adalah suatu alat yang memaksa bahan mentah untuk mengalir dalam suatu kondisi tertentu dimana bahan mengalami pencampuran, pengadukan, dan pemasakan serta akhirnya mesin ini memaksa bahan keluar melalui suatu die dan terjadi pembentukan dan pengembangan (puffing). Extruder juga sering digunakan pada pengolahan bahan makanan karena extruder mampu menghasilkan energi mekanis yang digunakan untuk proses pemasakan bahan. Extruder mendorong bahan/adonan dengan cara memompanya melalui sebuah lubang dengan bentuk tertentu (die). Extruder mampu melakukan proses pencampuran dengan baik yang bertujuan agar bahan homogen dan 17

12 terdispersi dengan baik. Salah satu kunci dalam beranekaragamnya hasil produk ekstrusi terletak pada bagian die-nya, dimana dari sinilah bahan akan didorong keluar. Fungsi die dalam pembuatan produksi pasta telah meningkatkan keragaman penggunaannya dalam menghasilkan produk dengan berbagai macam bentuk, kandungan air dan konsistensi [37]. Prinsip kerja exstruder adalah merubah polimer bahan mentah dalam bentuk tepung atau gritz pelet melalui serangkaian kombinasi proses seperti pencampuran, penggilingan, pembentukan dan proses pencetakan menjadi bahan jadi atau bahan setengah jadi. Teknologi ekstrusi menawarkan ekstrudat yang lebih seragam, lebih mudah pengoperasionalan alat dan tidak menghasilkan banyak limbah [38]. Extruder harus memiliki ulir yang berputar di dalam sebuah barrel. Jika bahan yang diolah menempel pada ulir dan tergelincir dari permukaan barrel, maka tidak akan ada produk yang dihasilkan dari ekstruder karena bahan ikut berputar bersama ulir tanpa terdorong ke depan. Untuk menghasilkan output produksi yang maksimal maka bahan harus dapat bergerak dengan bebas pada permukaan ulir dan menempel sebanyak mungkin pada dinding, jadi extruder sangat mengandalkan pada drag flow untuk menggerakkan bahan dalam barrel dan menghasilkan tekanan pada die. Agar bahan terdorong maju maka bahan tidak boleh ikut berputar dengan ulir. Sama saja seperti cara kerja sebuah sekrup dan mur, agar sekrup bergerak maju maka mur harus dalam keadaan diam bukannya ikut bergerak dengan sekrup [37]. Komponen ekstruder pada umumnya dapat dilihat pada gambar 2.6 berikut. Gambar 2.6 Komponen Extruder [37] 18

13 2.9 PENGUJIAN/KARAKTERISTIK BAHAN KOMPOSIT Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Pengujian tarik adalah salah satu uji stress strain mekanik yang bertujuan untuk mengetahui kekuatan material terhadap gaya tarik. Dalam pengujiannya, material uji ditarik sampai putus. Uji tarik adalah cara pengujian bahan yang paling mendasar. Pengujian tarik sangat sederhana, tidak mahal dan sudah mengalami standarisasi diseluruh dunia. Dengan menarik suatu material kita akan mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tarikan dan sejauh mana material itu bertambah panjang [39]. Penarikan suatu bahan biasanya menyebabkan terjadi perubahan bentuk dimana penipisan pada tebal dan pemanjangan. Kekuatan tarik (tensile strength) suatu bahan ditetapkan dengan membagi gaya maksimum dengan luas penampang mula-mula, dimensinya sama dengan tegangan. Pada peregangan suatu bahan polimer, pemanjangan tidak selalu berbanding lurus dengan beban yang diberikan, dan pada penurunan kembali beban,sebahagian regangannya hilang, karena bahan polimer bukan merupakan bahan sepenuhnya elastis tetapi ada sifat viskositasnya [40] Uji Kekuatan Bentur (Impact Strength) Pengujian impak bertujuan untuk mengukur berapa energi yang dapat diserap suatu material sampai material tersebut patah. Pengujian impak merupakan respon terhadap beban kejut atau beban tiba-tiba (beban impak) [41]. Dalam pengujian impak terdiri dari dua teknik pengujian standar yaitu charpy dan izod. Pada pengujian standar charpy dan izod, dirancang dan masih digunakan untuk mengukur energi impak yang juga dikenal dengan ketangguhan takik [4]. Spesimen charpy berbentuk batang dengan penampang melintang bujur sangkar dengan takikan V oleh proses permesinan. Spesimen V-Notch Metoda charpy dan izod dapat dilihat pada gambar 2.7 berikut. 19

14 Gambar 2.7 Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan izod [4] Mesin pengujian Impak diperlihatkan secara skematik dengan beban didapatkan dari tumbukan oleh palu pendulum yang dilepas dari posisi ketinggian h. Spesimen diposisikan pada dasar seperti pada gambar 2.6. Ketika dilepas, ujung pisau pada palu pendulum akan menabrak dan mematahkan spesimen ditakikannya yang bekerja sebagai titik konsentrasi tegangan untuk pukulan impak kecepatan tinggi. Palu pendulum akan melanjutkan ayunan untuk mencapai ketinggian maksimum h yang lebih rendah dari h. Energi yang diserap dihitung dari perbedaan h dan h (mgh mgh ), adalah ukuran dari energi impak. Posisi simpangan lengan pendulum terhadap garis vertikal sebelum dibenturkan adalah α dan posisi lengan pendulum terhadap garis vertikal setelahmembentur spesimen adalah β. Dengan mengetahui besarnya energi potensial yang diserap oleh material maka kekuatan impak benda uji dapat dihitung (Standar ASTM D256-00) [42]. Skema pengujian impak dapat dilihat pada gambar 2.8 berikut. Gambar 2.8 Skema Pengujian Impak [41] 20

15 2.9.3 Uji Kekuatan Lentur (Flexural Strength) Material komposit mempunyai sifat tekan lebih baik dibanding tarik, pada perlakuan uji lentur spesimen, bagian atas spesimen terjadi proses tekan dan bagian bawah terjadi proses tarik sehingga kegagalan yang terjadi akibat uji bending yaitu mengalami patah bagian bawah karena tidak mampu menahan tegangan tarik. Banyak jenis pengujian lentur, tetapi yang paling umum adalah tes lentur tiga titik tekuk (three point bend test), di mana sampel diatur pada dua pendukung, dan gaya diberikan secara langsung di antara dua mendukung [43] Uji Karakterisitik Fourier Transform Infra Red (FT IR) Fourier Transform-Infra Red Spectroskopy atau yang dikenal dengan FT-IR merupakan suatu teknik yang digunakan untuk menganalisa komposisi kimia dari senyawa-senyawa organik, polimer, coating atau pelapisan, material semikonduktor, sampel biologi, senyawa-senyawa anorganik, dan mineral.ft-ir mampu menganalisa suatu material baik secara keseluruhan, lapisan tipis, cairan, padatan, pasta, serbuk, serat, dan bentuk yang lainnya dari suatu material. Spektroskopi FT-IR tidak hanya mempunyai kemampuan untuk analisa kualitatif, namun juga bisa untuk analisa kuantitatif. Dasar lahirnya spektroskopi FT-IR adalah dengan mengasumsikan semua molekul menyerap sinar infra merah, kecuali molekulmolekul monoatom (He, Ne, Ar, dll) dan molekul-molekul homopolar diatomik (H 2, N 2, O 2, dll). Molekul akan menyerap sinar infra merah pada frekuensi tertentu yang mempengaruhi momen dipolar atau ikatan dari suatu molekul. Supaya terjadi penyerapan radiasi inframerah, maka ada beberapa hal yang perlu dipenuhi, yaitu : 1. Absorpsi terhadap radiasi inframerah dapat menyebabkan eksitasi molekul ke tingkat energi vibrasi yang lebih tinggi dan besarnya absorbsi adalah terkuantitasi. 2. Vibrasi yang normal mempunyai frekuensi sama dengan frekuensi radiasi elektromagnetik yang diserap 3. Proses absorpsi (spektra IR) hanya dapat terjadi apabila terdapat perubahan baik nilai maupun arah dari momen dua kutub ikatan 21

16 Teknik spektroskopi infra merah terutama untuk mengetahui gugus fungsional suatu senyawa, juga untuk mengidentifikasi senyawa, menentukan struktur molekul, mengetahui kemurnian, dan mempelajari reaksi yang sedang berjalan [44] Uji Penyerapan Air (Water-Absorption) Water-absorption dalam komposit merupakan kemampuan komposit dalam menyerap uap air dalam waktu tertentu. Water-absorption pada komposit merupakan salah satu masalah terutama dalam penggunaan komposit di luar ruangan. Semua komposit polimer akan menyerap air jika berada di udara lembab atau ketika polimer tersebut dicelupkan di dalam air. Water-absorption pada komposit berpenguat serat alami memiliki beberapa pengaruh yang merugikan dalam propertiesnya dan mempengaruhi kemampuannya dalam jangka waktu yang lama juga penurunan secara perlahan dari ikatan interface komposit serta menurunkan sifat mekanis komposit seperti kekuatan tariknya. Penurunan ikatan interface komposit menyebabkan penurunan properties mekanis komposit tersebut. Karena itu, pengaruh dari water-absorption sangat vital untuk penggunaan komposit berpenguat serat alami dilingkungan terbuka. Daya tahan terhadap water-absorption dalam komposit berpenguat serat alami dapat ditingkatkan dengan memodifikasi permukaan serat alami tersebut [27] Uji Scanning Electron Microscopy (SEM) Analisa SEM dilakukan untuk memfelajari sifat morfologi sampel. SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan specimen secara mikroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm diarahkan pada spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar X, elektron sekunder, dan absorpsi elektron [2]. Teknik SEM pada hakekatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 µm dari permukaan. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan tofografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan. Gambar toforgrafi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang 22

17 dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektor yang diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya gambar di monitor dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula direkam ke dalam suatu disket. Sampel yang dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai konduktifitas yang tinggi, karena polimer mempunyai konduktifitas rendah, maka bahan perlu dilapisi dengan bahan konduktor (bahan pengantar) yang tipis [2]. Pada dasarnya SEM menggunakan sinyal yang dihasilkan elektron yang dipantulkan atau seberkas elektron sekundar. Prinsip utamanya adalah berkas elektron diarahkan pada titik-titik pada permukaan spesimen. Gerakan elektron tersebut dapat di scanning (gerakan membaca) [40] APLIKASI DAN KEGUNAAN KOMPOSIT Mengingat melimpahnya limbah padat dan limbah plastik serta pemakaian kayu/papan yang meningkat, maka pembuatan produk komposit merupakan salah satu alternatif dalam pemanfaatan limbah-limbah tersebut untuk menghasilkan produk-produk inovatif dan kreatif sebagai bahan dasar pengganti kayu/papan dan juga untuk bahan baku di indutri kreatif. Berbagai usaha telah dilakukan untuk menggantikan pemakaian kayu/papan [45]. Saat ini kebutuhan bahan papan terus mengalami peningkatan. Biasanya bahan papan ini merupakan bahan yang diperoleh dari kayu-kayu yang berasal dari hutan. Meningkatnya pemakaian kebutuhan akan papan ini dapat memberikan pengaruh yang kurang baik, yaitu hasil hutan terutama bahan kayu lama kelamaan akan semakin berkurang. Ketergantungan akan bahan kayu harus segera ditanggulangi, agar tidak mengurangi hasil hutan. Salah satu upaya yang dilakukan adalah dengan menggantikan kayu dengan material lain untuk memenuhi kebutuhan kayu pada bidang perumahan. Material lain yang digunakan ini tentunya harus mempunyai kualitas yang lebih unggul atau tidak kalah dengan produk kayu hutan tersebut [46]. Beberapa bahan pengganti alternatif seperti pemakaian metal, baja, aluminium serta plastik telah dicoba. Akan tetapi karena faktor berat jenis yang tinggi serta ketahanannya terhadap lingkungan yang rendah ataupun harga yang tinggi mengakibatkan kurang diminati dan kepopulerannya turun [45]. Salah satu penyelesaian untuk mengatasi 23

18 permasalahan tersebut sangat diperlukan usaha-usaha yang tujuannya untuk memanfaatkan limbah industri, baik yang berasal dari industri pertanian maupun non pertanian, sehingga dapat dipergunakan sebagai salah satu bahan baku pada industri pembuatan papan patikel/komposit [46]. Pemanfaatan papan partikel/komposit dapat digunakan dalam komponen bahan bangunan rumah, peredam panas, dan tempat penyimpanan, seperti untuk membuat meja, ceiling, cold strorage maupun fire wall. Dalam penelitian ini, produk berupa papan komposit berpengisi sekam padi dan abu sekam padi dapat digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan furnitur (perabotan rumah tangga) berupa meja, laci, lemari dan lain-lain. 24