BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi bahan sudah berkembang sangat pesat dari tahun ke tahun sejak abad ke-20. Banyak industri yang sudah tidak bergantung pada penggunaan logam sebagai material yang digunakan dalam memproduksi suatu barang. Bahan baku yang semakin terbatas, harga yang semakin tinggi, serta proses manufaktur yang rumit membuat pelaku industri beralih dari material logam ke material non-logam. Banyak material non-logam yang telah diteliti dan dikembangkan diantaranya plastik, keramik, polimer, serta komposit. Pada saat ini, penggunaan bahan komposit dalam bidang industri bukan lagi hal yang baru. Sifatnya yang dapat digunakan sesuai kebutuhan juga proses manufaktur yang relatif cukup mudah membuat bahan komposit menjadi suatu material yang cukup diminati dan sering digunakan pada industri saat ini. Selain itu juga, densitas dari bahan komposit sangat kecil sehingga beratnya menjadi lebih ringan dibandingkan dengan logam, tetapi mechanical properties dari bahan komposit dapat menyamai atau terkadang melebihi dari material logam. Bahan komposit memiliki keunggulan seperti ramah lingkungan dikarenakan banyak bahan baku komposit yang berasal dari alam. Selain itu, limbah yang dihasilkan dari proses manufaktur komposit juga sedikit. Komposit merupakan penggabungan dua bahan atau lebih yang memiliki fase berbeda untuk memperoleh sifat material yang diinginkan. Komposit terdiri dari dua komponen, yaitu berupa matriks dan penguat (reinforce). Matriks disini berfungsi sebagai pengikat serta pelindung terhadap lingkungan. Jenis komposit saat ini banyak dikembangkan menggunakan bahan yang berasal dari alam, salah satunya dengan menggunakan limbah dari serbuk gergaji kayu jati. Bahan utama kayu jati banyak digunakan untuk berbagai macam keperluan seperti konstruksi rumah, keperluan rumah tangga, meubel, panel-panel, accecories, dan lain-lainnya. 1

2 2 Kebutuhan kayu dari tahun ke tahun selalu meningkat setelah bahan baku logam semakin terbatas baik dari sumbernya maupun harganya yang relatif mahal. Peningkatan kebutuhan ini tidak dapat diimbangi dengan persediaan yang cukup. Sementara itu, limbah kayu baik yang berupa serpihan atau tatal kayu dan serbuk atau partikel kayu hampir tidak dimanfaatkan dengan baik, seringkali limbah kayu hanya digunakan untuk bahan bakar yang rendah nilai ekonominya atau bahkan terkadang dibuang. Upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan nilai ekonomi limbah kayu tersebut adalah dengan menjadikannya sebagai bahan baku pembuatan material komposit, sehingga produk yang dihasilkan dapat dimanfaatkan dengan luas diantaranya untuk konstruksi rumah, keperluan rumah tangga, produk meubel, panel panel, accecories, dan lain lainnya. Gambar 1.1 Komposit serbuk gergaji dari kayu jati Dengan menggunakan pembuangan dari serbuk gergaji kayu jati (Sawdust) sebagai material komposit, diharapkan dapat menciptakan produk - produk yang bernilai tinggi dan memiliki berbagai aplikasi yang baru kedepannya. Sifatnya yang ringan dan kuat merupakan salah satu keunggulan material komposit tersebut, serta bahan baku yang mudah untuk didapatkan. Kayu jati memiliki lapisan lilin yang melapisi permukaan serbuk kayu jati, sehingga sulit untuk berhomogenisasi dengan matriks polypropylene dan menyebabkan ikatan komposit tersebut kurang kuat. Untuk mengantisipasi hal itu, ada beberapa cara yang dilakukan oleh kebanyakan orang agar ikatan komposit

3 3 tersebut lebih kuat diantaranya dengan modifikasi kimia, modifikasi fisika, penyinaran UV dan laser serta modifikasi biologi. Khusus modifikasi biologi dilakukan untuk memperkuat media (umumnya kayu) dengan cara menyuntikkan resin ke dalam kayu agar serat kayu semakin kuat dan tahan terhadap air, cuaca dan serangga untuk mengubah sifat biologis kayu. Untuk modifikasi fisika biasanya dilakukan dengan melakukan pengecatan (coating treatment), perlakuan suhu (thermal treatment), menenun serat (fabric treatment), dan perlakuan permukaan dengan asam stearic (surface modification). Sedangkan modifikasi kimia dapat dilakukan dengan cara perlakuan alkali, pemberian silane coupling agent, dan acetylation treatment. Agar ikatan komposit tersebut kuat, cara yang diterapkan yaitu modifikasi kimia dengan melakukan perlakuan alkali. Larutan yang termasuk dalam perlakuan alkali yaitu Amonium Hydroksida, Natrium Hydroksida (NaOH), Calcium Hydroksida (Ca(OH))2 dan lain-lain. Larutan alkali yang digunakan dalam pemilihan ini yaitu NaOH (Natrium Hydroksida) karena NaOH adalah bahan kimia yang murah dan mudah untuk mendapatkannya di toko-toko kimia. Selain itu jika dibandingkan dengan Amonium Hydroksida, NaOH lebih unggul, karena NH4OH (Amonium Hydroksida) mempunyai reaksi kimia yang lebih rendah dibandingkan NaOH. Sehingga diperlukan perlakuan yang lebih lama jika menggunakan Amonium Hydroksida. Selain NaOH dan Amonium Hydroksida, perlakuan kimia secara alkali juga dapat menggunakan Calcium Hydroksida (Ca(OH))2. Walaupun efektifitas Ca(OH)2 dan NaOH relatif sama, namun karena Ca(OH)2 merupakan alkali lemah maka dalam menghidrolisis ikatan lignoselulosa dibutuhkan waktu yang lebih lama. Perendaman serbuk kayu jati dengan NaOH (Natrium Hydroksida) yang dapat menghilangkan lapisan lilin pada permukaan serbuk kayu jati tersebut dilakukan dengan batasan waktu yang ditentukan agar unsur dari serbuk kayu jati tidak rusak. Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi dan lama perendaman NaOH (Natrium Hydroksida) terhadap ikatan antara matriks polypropylene dengan serbuk kayu jati, maka perlu dilakukan pengujian tarik, pengujian bending, dan pengujian impact pada spesimen komposit tersebut.

4 4 Berdasarkan definisi diatas, penelitian terhadap penggunaan material komposit serbuk gergaji kayu jati dengan variasi waktu perendaman larutan NaOH dan matriks polypropylene (PP) terhadap sifat mekanisnya merupakan hal yang menarik untuk dikaji lebih dalam. Penelitian mengenai pengaruh variasi waktu perendaman larutan NaOH dengan tekanan konstan terhadap kekuatan mekanis dari bahan komposit tersebut belum banyak ditemukan. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang dijelaskan sebelumnya, maka didalam penelitian ini akan dibuat material komposit yang memiliki komponen matriks dari polypropylene (PP) dan serbuk gergaji kayu jati sebagai material penguat serta larutan NaOH sebagai modifikasi kimia dengan menggunakan perlakuan alkali pada serbuk gergaji kayu jati. Sehingga pada penelitian ini rumusan masalah yang akan digunakan adalah: Bagaimana pengaruh variasi waktu perendaman larutan NaOH terhadap kekuatan mekanis komposit serbuk gergaji kayu jati dengan matriks polypropylene (PP)? 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah : a. Bahan yang digunakan untuk matriks komposit ini adalah polypropylene (PP). b. Bahan penguat yang digunakan dalam komposit ini adalah serbuk gergaji kayu, dengan jenis kayu jati. c. Perlakuan kimia serbuk gergaji kayu jati (perlakuan alkali) menggunakan larutan NaOH dengan variasi waktu perendaman larutan NaOH adalah 60, 120, dan 180 menit. d. Komposisi massa serbuk gergaji kayu jati dan polypropylene (PP) dibuat tetap, yaitu 60 : 40.

5 5 e. Tekanan press hidrolik selama proses pemanasan komposit dipilih 1 macam, yaitu 50 kg/cm². f. Pengujian yang akan dilakukan adalah pengujian tarik, uji bending, uji impact, serta foto struktur makro. g. Foto struktur makro komposit akan dipilih pada patahan spesimen hasil pengujian tarik. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh variasi waktu perendaman larutan NaOH terhadap : a. Kekuatan tarik material komposit tersebut. b. Kekuatan bending material komposit tersebut. c. Modulus elastisitas. d. Energi impact atau harga keuletan material komposit tersebut. e. Pola patahan yang terjadi pada struktur makro komposit dari hasil pengujian tarik. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah : a. Dapat menemukan waktu perendaman terbaik untuk proses perlakuan alkali dengan larutan NaOH pada serbuk gergaji kayu jati sebagai bahan komposit dengan matriks polypropylene (PP) agar memiliki sifat mekanis baik. b. Dapat membantu mengembangkan penelitian lain dalam bidang material komposit dengan bahan penguat berasal dari alam, apalagi bila bahan penguat tersebut merupakan limbah.