PENGARUH WAKTU PERENDAMAN SERAT CANTULA DALAM LARUTAN NaOH TERHADAP KEKUATAN BENDING DAN IMPAK KOMPOSIT rhdpe-cantula SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh: DION WIDIANTO NIM. I0409016 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015
ii
iii
PENGARUH WAKTU PERENDAMAN SERAT CANTULA DALAM LARUTAN NaOH TERHADAP KEKUATAN BENDING DAN IMPAK KOMPOSIT r HDPE-CANTULA Perbedaan sifat antara serat alam dan polimer termoplastik menjadi penghambat terbentuknya ikatan yang baik antara kedua bahan tersebut. Ikatan yang lemah akan berpengaruh pada buruknya transfer beban dari serat ke matrik atau sebaliknya. Perlakuan alkali digunakan untuk memodifikasi serat alam, agar mampu berikatan baik dengan polimer termoplastik secara mekanik. Efektifitas perlakuan ini ditentukan oleh waktu perendaman dan konsentrasi larutan. Penelitian ini bertujuan mengamati pengaruh waktu perendaman serat cantula dalam larutan alkali terhadap kekuatan bending dan impak komposit Recycled High Density Polyethylene (RHDPE). Pembuatan komposit dilakukan dengan hot press machine. Parameter proses yang digunakan adalah temperatur proses 180 o C, waktu penahanan 20 menit, dan tekanan pengepresan 50 bar. Pada penelitian ini, konsentrasi larutan NaOH (alkali) yang digunakan sebagai media perendaman serat adalah 2%. Sedangkan, waktu perendaman serat di variasi 0 jam, 12 jam, 24 jam, 36 jam, dan 48 jam.. Kualitas ikatan serat dan matrik diamati menggunakan Stereozoom microscope dan Scanning Electron Micrograph (SEM) serta FTIR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposit berpenguat serat yang direndam dalam larutan alkali selama 12 jam mempunyai kekuatan bending dan impak tertinggi sebesar 35.23 MPa dan 53.90 kj/m 2. Sedangkan, hasil pengamatan SEM menunjukan bahwa perendaman diatas 12 jam permukaan serat terurai menjadi bagian yang lebih kecil Kata kunci: Komposit RHDPE serat cantula, perlakuan alkali, kekuatan bending komposit, kualitas ikatan. THE EFFECT OF CANTULA FIBER SOAKING TIME IN NaOH SOLUTION TO BENDING AND IMPACT STRENGTHS OF rhdpe-cantula COMPOSITE The best bonding interface between the natural fiber and thermoplastic polymer can t be achieved, because of the different in properties The weak bonding will cause to poor load transfer from fiber to matrix or vice versa. Alkali treatment is used to modify natural fiber so the mechanical bonding of natural fiber with the thermoplastic polymer is done well. The effectiveness of the treatment is determined by soaking time and solution concentration. This research have a purpose to observe the effect of cantula fiber soaking time in alkali solution on the bending and impact strength of rhdpe-cantula composite. The composite was manufactured in hot press machine. Temperature of the process was 180 o C with 20 minute holding time and 50 bar pressure. In this research, the alkali solution concentration is 2%. The soaking time was varied 0 hours, 12 hours, 24 hours, 36 hours, and 48 hours. The quality of interface bonding between natural and the matrix was observed by stereozoom microscope, scanning electron micrograph (SEM), and Fourier Transform Infra Red (FTIR). The highest bending and impact strength in this reasearh is at 12 hours of soaking time. The composite with 12 hours of fiber soaking time have 35.23 MPa of bending strength and 53.90 kj/m 2 of impact resistance. The SEM shows that the surface of the fiber over 12 hours of soaking time becomes unravel. Keyword: rhdpe cantula composite, alkali treatment, composite bending strength, bonding interface quality iv
KATA PENGANTAR Penulis panjatkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, hingga akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik, di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan menginspirasi dalam pembuatan skripsi ini khususnya kepada: 1. Bapak Heru sukanto, ST., MT. dan Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo, MT Selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan, serta arahan dengan sangat baik selama penelitian dan penulisan skripsi. 2. Ibu tercinta Takarini Widowati yang telah membesarkan dan memberikan kasih saying yang luar biasa, hingga saat ini penulis menyelesaikan studi di Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret. Bapak Harun Halomoan Siagian yang memberikan dukungan dan motivasi. Eyang putri yang telah mendidik displin dan kerja keras dari kecil hingga dewasa. 3. Bapak Dr.Eng.Syamsul Hadi, ST.,MT. Selaku Ketua Prodi Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin UNS. 4. Bapak Dr. Triyono, ST., MT. selaku ketua laboratorium material Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta, tempat pengujian skripsi ini berlangsung, juga penguji kelayakan skripsi ini. 5. Bapak Sukmaji Indro Cahyono, ST., M.Eng., dan Bapak Teguh Triyono, ST., M.Eng. selaku penguji kelayakan skripsi ini. 6. Dosen-dosen Teknik Mesin UNS yang telah membagikan ilmu dan pengalaman. 7. Azolla Bunga Kiki Samaria yang telah menemani dan memberikan dorongan. semangat, kasih, dan cinta dari awal pengerjaan skripsi hingga dapat selesai. 8. Maruto Adi P, ST. Laboran yang telah menemani dan membantu menyelesaikan masalah yang ada di laboratorium material Teknik Mesin UNS v
9. Teman-teman S1 reguler 2009 yang telah membantu dan melalui masa kuliah bersama-sama. 10. Kakak-kakak dan teman seperjuangan di laboratorium UNS yang telah membantu dan menemani, Deni, Daus, Daniel, Deden, Timbul, Mamin, Nyamz, Yunanto, Alip, Cahyo, Cornelius, Uyab, Sibhe, Karim, mas Ridwan, Dito, Ipul, Basir, Gian, Dany, Heri, dan masih banyak yang lainnya. 11. Saudara-saudara, pakde, bude yang membantu memberikan dorongan 12. Berbagai pihak yang telah membantu jalannya proses penelitian Penulis mohon maaf bila ada kesalahan dalam penulisan skripsi ini.. Penulis menerima saran, kritik, dan koreksi agar skripsi ini dapat berguna dikemudian hari. Surakarta, 2015 Penulis vi
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i PENGESAHAN... ii ABSTRAK... v KATA PENGANTAR.... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... ix BAB I. PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang Masalah... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 2 1.4. Batasan Masalah... 2 1.5. Manfaat Penelitian... 2 BAB II. LANDASAN TEORI... 3 2.1. Tinjauan Pustaka... 4 2.2. Dasar Teori... 4 2.3. Pengujian... 8 BAB III. METODE PENELITIAN... 12 3.1. Tempat Penelitian... 12 3.2. Bahan Penelitian...... 12 3.3. Alat Bantu Penelitian..... 12 3.4. Alat Pengujian... 14 3.5. Parameter... 16 3.6. Prosesdur Penelitian... 16 3.7. Diagram Alir... 21 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 22 4.1. Pengujian Densitas... 22 4.2. Pengujian Bending... 23 4.3.Pengujian Impak... 27 4.4.Pengujian FTIR... 29 BAB V. PENUTUP... 32 5.1. Kesimpulan... 32 5.2. Saran... 32 DAFTAR PUSTAKA... 33 LAMPIRAN... 34 vii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1.Sifat fisik NaOH... 7 Tabel 3.1 Jenis uji dan jumlah specimen tiap variasi... 16 viii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Simbol recycle HDPE2... 7 Gambar 2. 2 Pengujian bending, mekanisme pengujian three point bending... 9 Gambar 2.1 Simbol recycle HDPE2... Gambar 2.3 Uji impak... 9 Gambar 3.1 Alat bantu penelitian... 13 Gambar 3.2 Alat Pengujian... 15 Gambar 3.3 Serat yang direndam NaOH... 17 Gambar 3.4 Proses pemotongan serat... 17 Gambar 3.5 Cetakan komposit... 18 Gambar 3.6 Ilustrasi susunan alat dan bahan saat proses hotpress... 18 Gambar 3.7 Pengujian densitas... 19 Gambar 3.8 Proses pengujian bending komposit... 19 Gambar 3.9 Diagram alir penelitian... 19 Gambar 4.1 Grafik densitas komposit RHDPE serat cantula... 22 Gambar 4.2 Grafik kekuatan bending Komposit rhdpe berpenguat serat cantula pada tiap variasi lama perendaman... 23 Gambar 4.3 Foto SEM spesimen bending... 25 Gambar 4.4 Foto makro patahan spesimen bending... 26 Gambar 4.5 Grafik kekuatan impak pada tiap variasi... 27 Gambar 4.6 Foto makro patahan spesimen impak... 28 Gambar 4.7 Grafik perbandingan hasil uji FTIR... 31 ix