BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Tempat Penelitian Penelitian dilakukan di laboratorium Polimer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam dan di laboratorium polimer Teknik kimia. 3.2 Peralatan dan Bahan 3.2.1 Peralatan Alat alat yang digunakan untuk pembuatan sampel komposit plastik yaitu: 1. Hot plate berfungsi sebagai pemanas. 2. 1 set motor stirrer berfungsi sebagai pengaduk. 3. Labu alas leher tiga berfungsi sebagai tempat untuk mengaduk. 4. Hot press berfungsi sebagai penekan specimen. 5. Neraca analytic berfungsi untuk menimbang atau menentukan jumlah/massa komposit. 6. Ayakan / shaker (150 mess) berfungsi untuk mengayak serbuk kulit kaca kopi yang sudah dihaluskan. 7. Oven berfungsi untuk mengeringkan komposit. 8. Lemari asam berfungsi untuk mengeringkan setelah keluar dari refluks. 9. Electronic system universal tensile machine berfungsi untuk uji tarik. 10. Wolpert impact tester berfungsi untuk uji impak. 3.2.2 Bahan Bahan yang digunakan untuk pembuatan komposit plastik : 1. Serbuk kulit kaca kopi berfungsi sebagai pengisi (filler) 30
2. Asam akrilat berfungsi untuk meningkatkan kesesuaian komposit (kompatibilizer) 3. Benzoil peroksida berfungsi sebagai inisiator (pembentukan ikatan silang) dalam proses polimerisasi. 4. Polipropilen bekas berfungsi sebagai matriks. 5. Xilen berfungsi sebagai pelarut. 6. Alumilinium voil berfungsi untuk melapisi cetakan. 7. Minyak goreng berfungsi untuk memanaskan labu leher tiga pada proses refluks. 3.3 Prosedur Percobaan 3.3.1. Peyiapan serbuk kulit kaca kopi 1. Kulit kaca kopi didapat dari pabrik penggilingan kopi di Bunga Terompet Kel. Sempakata Medan Selayang. 2. Kulit kaca kopi digiling dengan blender sampai halus dan diayak menggunakan shave shaker. 3. Dihasilkan kulit tanduk kopi 150 mess. 3.3.2. Pembentukan dan Pengujian Komposit 1. Direfluks polipropilena bekas dengan xilen di labu alas leher tiga pada suhu 170 0 C 2. Dimodifikasi polipropilena bekas yang sudah direfluks dengan asam akrilat dan benzoil peroksida dengan berat masing masing : polipropilena bekas (92%), asam akrilat (6%), dan benzoil peroksida (2%). 31
3. Ditimbang polipropilena bekas, polipropilena yang dimodifikasi dengan asam akrilat, dan serbuk kaca kopi 150 mess, masing masing sesuai dengan perbandingan berikut: Tabel 3.1 Komposisi komposit Plastik Sampel Polipropilena bekas (%) Polipropilena bekas termodofikasi asam akrilat (%) Serbuk kulit kaca biji kopi 150 mess (%) 1 100 0 0 2 65 10 25 3 55 10 35 4 45 10 45 5 35 10 55 6 25 10 65 4. Direfluks sampel satu sampai homogen di dalam labu alas tiga dalam waktu ± 10 menit. 5. Dituangkan kedalam cawan porselain. 6. Dikeringkan didalam lemari asam. 7. Dilakukan prosedur diatas untuk sampel berikutnya. 8. Decetak tekan panas hotpress pada suhu 170 0 C dengan waktu ± 10 menit. 9. Didinginkan pada suhu kamar. 10. Dilakukan uji mekanis ( uji tarik dan uji impak),dan uji fisis (densitas dan daya serap air). 32
3.4 Pengujian Sifat Fisis Untuk mengetahui sifat-sifat fisis komposit dilakukan pengujian kerapatan (ρ) dan Daya Serap Air seperti berikut: 3.4.1. Kerapatan (ρ) Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume kering udara. Sampel ditimbang beratnya, lalu diukur rata-rata panjang. Lebar dan tebalnya untuk menentukan volumenya. Kerapatan sampel komposit dihitung dengan rumus: =.. (1) dengan: = Kerapatan (gr.cm -3 ) m = massa sampel (gr) V = volume sampel (cm 3 ) 3.4.2. Daya Serap Air Pengujian daya serap air (Water absorbtion) pada masing masing sampel dapat dilakukan dengan cara menimbang massa kering sampel dan massa basah. Massa kering adalah massa pada saat sampel dalam keadaan kering, dan massa basah diperoleh setelah sampel mengalami perendaman selama 24 jam pada suhu kamar. Untuk mendapatkan nilai penyerapan air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: = 100%.. (2) dengan: m b m k = Massa sampel dalam keadaan basah (gr) = Massa sampel dalam keadaan kering (gr) 33
3.5 Pengujian Sifat Mekanik 3.5.1 Kuat Tarik Kuat tarik σ, adalah gaya yang diaplikasikan F, dibagi dengan luas penampang A: =.. (3) Dalam satuan MKS, perpanjangan tarik ε adalah perubahan panjang sampel dibagi dengan panjang awal. 3.5.2 Kuat Impak Uji impak ini bertujuan untuk menguji ketahanan sampel terhadap benturan akibat dijatuhkannya pemberat secara vertikal ke permukaannya. Harga impak yang dihasilkan (Is) merupakan perbandingan antara energi yang diserap (E s ) dengan luas penampang (A). Kekuatan impak dapat dihitung dengan persamaan: =.. (4) dengan: Is = Kuat Impak (J.m -2 ) E s = Energi Serap (J) A = Luas Permukaan (m 2 ) 34
3.4. Diagram penelitian 35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian mekanik 4.1.1 Pengujian Kekuatan Impak Kekuatan impak adalah ketahanan terhadap tegangan yang datang secara tiba tiba yang bertujuan untuk menentukan ketangguhan sampel terhadap pembebanan. Metode impak ini disesuaikan dengan model Izod. Kekuatan impak yang dihasilkan (Is) merupakan perbandingan antara energi serap (E s ) dengan luas penampang (A). Data data pengujian impak terlihat pada tabel 4.1 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Impak No. Tipe Sampel Panjang (mm) Lebar (mm) Tebal (mm) Energi Serap (10-6 J) Kuat Impak (Jm -2 ) 1 I 128 15 2,6 59767,5 1532,5 2 II 128 15 2,4 107330,4 2981,4 3 III 128 15 2,6 130466,7 3345,3 4 IV 128 15 2,4 126723,6 3520,1 5 V 128 15 2,6 178861,8 4586,2 6 VI 128 15 2,4 174351,6 4843,1. Pengujian kekuatan impak menggunakan standar ASTM D-256. Grafik kekuatan impak vs sampel komposit plastik dapat dilihat sebagai berikut: 36
Grafik Kuat Impak vs komposisi SKTKK 6000 Kuat Impak ( Jm-2) 5000 4000 3000 2000 1000 1532.5 2981.4 3345.3 3520.1 4586.2 4843.1 0 0 10 20 30 40 50 60 Komposisi SKTK (%) 70 Grafik 4.1. Hubungan antara Komposisi SKTK (srbuk kulit tanduk kopi) dengan kuat impak Dari grafik 4.1 menunjukan terjadinya kenaikan nilai kekuatan impak. Jadi semakin banyak pengisi serbuk kulit tanduk kopi semakin naik kekuatan impaknya, ini dikarenakan semakin banyak tersebarnya a serbuk kulit tanduk kopi mengisi kekosongan pori pori komposit sehingga komposit makin padat sehingga ketahanannya terhadap tegangan yang datang secara tiba tiba makin tinggi. Dalam grafik kekuatan impak maksimum terdapat pada sampel VI dengan nilai impaknya sebesar 4843,1 Jm -2 dan kekuatan impak minimum terdapat pada sampel I sebesar 1532,5 Jm -2. 37
4.1.2 Pengujian Kekuatan Tarik Uji tarik adalah uji stress-strain mekanik yang bertujuan mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik. Dengan melakukan uji tarik kita mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material bertambah panjang. Data data pengujian tarik dapat dilihat pada tabel 4.2: Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kekuatan Tarik No. Tipe Sampel Panjang (mm) Lebar (mm) Tebal (mm) Load (10-9 kgf) Gaya (10-9 N) Kuat Tarik (Mpa) 1 I 115 2 II 115 3 III 115 4 IV 115 5 V 115 6 VI 115 6 2,5 28,232 276,675 18,445 6 2,5 20,736 203,222 13,548 6 2,4 6,8635 67,2624 4,671 6 2,6 4,6768 45,8328 2,938 6 2,4 3,6778 36,0432 2,503 6 2,4 3,3648 32,976 2,290 Pengujian kekuatan tarik menggunakan standar ASTM D-638. Dari grafik di bawah ini, dapat dijelaskan pengaruh banyaknya komposisi yang digunakan terhadap nilai kekuatan tarik sampel uji. Kuat Tarik (MPa) 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Grafik Kuat Tarik vs Komposisi SKTK 18.445 13.548 4.671 2.938 2.503 0 10 20 30 40 50 60 Komposisi SKTK (%) 2.29 70 Grafik 4.2. Hubungan antara Komposisi SKTK(serbuk kulit tanduk kopi) dengan kuat tarik 38
Pada grafik dapat dilihat terjadinya penurunan kekuatan tarik. Hal ini disebabkan karena sebagaimana kita ketahui bahwa serbuk kulit tanduk kopi sebagai pengisi bersifat kaku, kuat dan getas sehingga semakin banyak komposisi SKTK diberikan maka keelastisan sampel semakin berkurang yang menyebabkan kuat tariknya makin kecil. Berikutnya dapat dilihat juga terjadi penurunan kuat tarik yang jauh mulai dari sampel III kebawah, hal ini disebabkan karena rentang variasi komposisi SKTK juga jauh perbedaan persennya. Misalnya antara sampel II dan sampel IV terdapat 20% selisih komposisi SKTK. Kekuatan tarik maksimum terdapat pada sampel I yaitu sebesar 18,445 MPa dan kekuatan tarik minimum terdapat pada sampel IV yaitu 2,290 MPa. 4.2 Pengujian Sifat Fisis 4.2.1 Pengujian Densitas Kerapatan merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan perbandingan antara massa benda terhadap volumenya atau banyaknya massa zat per satuan volume. Berikut data data yang diperoleh: Tabel 4.4 Hasil Pengujian Densitas No. Tipe Sampel Massa (gr) Volume (cm 3 ) Densitas (gr.cm -3 ) 1 I 3,7 5,76 0,6423 2 II 3,5 5,76 0,6076 3 III 3,35 5,76 0,5816 4 IV 3,2 5,76 0,5555 5 V 3,1 5,76 0,5381 6 VI 3,07 5,76 0,5329 Dengan bertambahnya pengisi pada sampel I sampai VI yang digunakan maka, nilai densitasnya akan mengalami penurunan dan sebaliknya dengan berkurangnya pengisi yang digunakan maka nilai densitasnya akan mengalami kenaikan. Hal ini disebabkan karena densitas matriks yaitu polipropilena lebih tinggi dari densitas serbuk kulit tanduk kopi. Dimana besar densitas polipropilena yaitu 0.90 g/cm 3 0.92 g/cm 3 sedangkan densitas serbuk kulit tanduk kopi ±0.65 g/m 3. Nilai densitas maksimum terdapat pada sampel I sebesar0,6423 gr.cm -3 dan nilai densitas minimum terdapat pada sampel VI sebesar 0,5329 gr.cm -3. 39
Densitas (g/cm-3) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Grafik Densitas vs Komposisi SKTK 0.6423 0.6076 0.5816 0.5555 0.5381 0.5329 0 10 20 30 40 50 60 70 Komposisi SKTK (%) Grafik 4.3. Hubungan antara komposisi SKTK( serbuk kulit Tanduk kopi) dengan densitas 1.1.1 Pengujian Daya Serap Air (DSA) Pengujian daya serap air (DSA) dilakukan untuk menentukan besarnya presentasi air yang diserap oleh sampel uji yang direndam dengan perendaman selama 24 jam. Pengujian daya serap air ini telah dilakukan terhadap semua komposisi sampel uji yang ada. Berikut data hasil penimbangan massa sampel kering dan massa sampel basah. Tabel 4.5. Hasil Pengujian Daya Serap Air No. Tipe Sampel Massa Kering (gr) Massa Basah (gr) DSA (%) 1. I 3,28 2. II 3,30 3. III 3,31 4. IV 3,32 5. V 3,35 6. VI 3,37 3,29 0,304 3,32 0,601 3,35 1,202 3,37 1,501 3,41 1,705 3,44 2,077 Berdasarkan SNI 03-2105-2006, diketahui bahwa kandungan air dalam komposit plastik maksimal < 14 %. Hal ini menunjukkan semua sampel uji, nilai persentase penyerapannya sudah memenuhi standar SNI. Dari grafik (4.4) dilihat semakin besar komposisi SKTK diberi maka semakin besar daya serap air yg dihasilkan, hal ini disebabkan karena semakin banyak pori pori yang terdapat padaa sampel. Dari ke-enam sampel maka sampel VI memiliki pori yang paling banyak sehingga daya serap airnya paling besar. Nilai daya serap air maksimal 40
terjadi pada sampel VI yaitu 2,077 % dan minimum di sampel I yaitu 0,304 %. Pada Berikut adalah grafik daya serap air terhadap sampel uji. Grafik DSA vs Komposisi SKTK 2.5 Daya Serap Air (%) 2 1.5 1 0.5 0 1.705 1.501 1.202 0.601 0.304 0 10 20 30 40 50 60 2.077 70 Komposisi SKTK (%) Grafik 4.4 Hubungan antara komposisi SKTK (serbuk kulit kaca kopi) dengan daya serap air 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 1. Berdasarkan penelitian di atas dapat disimpulkan bahwa asam akrilat dapat memodifikasi polipropilena bekas. 2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi dapat mempengaruhi sifat mekanik dan sifat fisis yaitu: a. Sifat mekanik - Kuat Impak (1532,5 J.m -2 4843,1 J.m -2 ), menurut standar D-256. - Kuat Tarik (2,290MPa 18,445MPa), sampel I IV memenuhi standar ASTM D 638 ( 3,08 MPa). b. Sifat fisis - Densitas (0,6991 gr.ml -1 0,538 gr.ml -1 ), memenuhi standar SNI 03-2105-2006 (0,5 gr.ml -1 0,9 gr.ml -1 ). - Daya Serap Air (0,304 % - 2.077 %), memenuhi standar SNI 03-2105-2006 (< 14 %). 3. Dari hasil penelitian dapat diketahui bahwa serbuk kulit kaca kopi dapat digunakan sebagai filler dan polipropilena bekas dapat digunakan sebagai matriks. Hal itu berarti dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan komposit polimer. 5.2 Saran 1. Diharapkan peneliti selanjutnya melakukan pengujian yang lain, seperti uji sobek,sem, FTIR,uji thermal, dll. 2. Sebaiknya peneliti melakukan variasi komposisi yang lebih banyak untuk mendapatkan hasil sifat mekanik dan fisis yang lebih baik lagi. 42