pengaruh penambahan serbuk kaca terhadap …/pengaruh... · material maruto adhi st, sholikin dan...
Post on 10-Mar-2019
222 Views
Preview:
TRANSCRIPT
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK KACA TERHADAP
KETAHANAN PEMAPARAN CUACA PADA KOMPOSIT
HDPE-KARET DENGAN PROSES PRESSURED SINTERING
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh :
ASYKAR SHODIQ
NIM. I0405018
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan kenikmatan
kepada kita semua sehingga laporan tugas akhir ini dapat penulis selesaikan.
Sholawat serta salam semoga tercurahkan kepada Rosulullah Muhammad SAW
yang telah memberikan risalah Islam kepada seluruh umatnya.
Tugas Akhir ini dibuat untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh
gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas
Sebelas Maret, Surakarta. Tugas Akhir ini akan memaparkan pengaruh
penambahan serbuk kaca terhadap ketahanan pemaparan cuaca pada komposit
HDPE-karet. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan sifat mekanis yang lebih baik
dari komposit HDPE-karet terutama dalam aplikasi yang berhubungan langsung
dengan cuaca. Dalam Tugas Akhir ini dijelaskan pengaruh peningkatan prosentase
filler serbuk kaca terhadap kekuatan impak dan kekuatan bending setelah
dilakukan pemaparan cuaca dan akan dijabarkan secara sistematis.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu dalam penelitian dan penulisan laporan tugas akhir ini, khususnya
kepada :
1. Abi dan Ummi tercinta atas semua kasih sayang dan kesabarannya untuk
membimbing dan mendukung penulis selama masa studi dan skripsi ini,
jasamu tidak akan pernah terbalas.
2. Bapak Heru Sukanto, ST, MT selaku pembimbing I dan pembimbing
akademik yang telah memberikan arahan dan masukan selama perkuliahan
dan penyusunan tugas akhir ini.
3. Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo, MT. selaku pembimbing II atas semua
arahan dan masukannya.
4. Bapak Didik Djoko Susilo, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Teknik UNS.
5. Bapak Teguh Triyono, ST, bapak Didik Djoko Susilo, ST, MT dan bapak
Wahyu Purwo Raharjo, ST, MT selaku dosen penguji.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
6. Semua laboran Jurusan Teknik Mesin UNS terkhusus kepada Laboran Lab
Material Maruto Adhi ST, Sholikin dan Rahmad Lab Motor Bakar, mas
Arifin dan Hendri Lab Proses Produksi.
7. Semua rekan-rekan angkatan 2005 Jurusan Teknik Mesin Fakultas teknik
UNS.
8. Rekan-rekan seperjuangan untuk mengerjakan Tugas Akhir, Vendy,
Agung, Erwan, Albert, Supardi, Dhidhit, Triyono, Wisnu dan semuanya.
9. Spesial untuk istriku Rike Ristiya Putri SPd, ketabahan dan dukunganmu
sangat berarti buatku, putri kecilku yang memberi motivasi luar biasa.
Kalian sepasang bidadari penyejuk hati.
10. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan yang telah membantu
penyelesaian tugas akhir ini.
semoga Allah SWT membalas budi baik anda semuanya.
Penulis menyadari, bahwa dalam karya ilmiah ini masih terdapat banyak
kekurangan. Oleh karena itu, bila ada saran, koreksi dan kritik demi
kesempurnaan karya ilmiah ini, penulis menerima dengan senang hati.
Semoga skripsi ini dapat digunakan sebagaimana mestinya.
Surakarta, Juli 2012
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK KACA TERHADAP
KETAHANAN PEMAPARAN CUACA PADA KOMPOSIT HDPE-KARET
DENGAN PROSES PRESSURED SINTERING
Asykar Shodiq
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas TeknikUniversitas Sebelas Maret
Surakarta, Indonesia
E-mail : asykarshodiq@yahoo.com
Intisari
Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh penambahan serbuk kaca
terhadap ketahanan pemaparan cuaca pada komposit HDPE-karet dengan proses
pressured sintering.
Dalam penelitian ini digunakan plastik recycle jenis HDPE dari botol-
botol bekas, bahan karet yang dipakai adalah ban bekas jenis SBR dari kendaraan
bermotor sedangkan serbuk kaca dari kaca tempered mobil. Pembuatan spesimen
dengan proses pressured sintering. Komposisi campuran HDPE:karet sebesar
70:30 dengan variasi filler kaca 0, 5, 10, 15 dan 20% dari volume total
HDPE:karet. Tekanan kompaksi dilakukan dengan metode uni-axial single action
vertikal sebesar 2 MPa konstan dengan temperatur 1200𝐶 selama 5 menit.
Pemaparan cuaca dilakukan sampai 2000 jam mengacu ASTM D1435. Pengujian
kekuatan impak mengacu pada ASTM D5941, sedangkan pengujian kekuatan
bending mengacu pada ASTM D6272.
Hasil penelitian menunjukkan peningkatan ketahanan komposit HDPE-
karet dengan meningkatnya fraksi volume serbuk kaca. Peningkatan ketahanan
pemaparan cuaca komposit terbesar pada penambahan filler kaca 20%, yaitu
sebesar 38,50% pada kekuatan impak serta 35,25% pada kekuatan bending.
Kata kunci: komposit HDPE-karet, pemaparan cuaca, pressured sintering, serbuk
kaca.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... ii
MOTTO ......................................................................................................... iii
PERSEMBAHAN ......................................................................................... iv
ABSTRAK .................................................................................................... v
ABSTRACT .................................................................................................. vi
KATA PENGANTAR ................................................................................... vii
DAFTAR ISI ................................................................................................. xi
DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiv
BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................ 1
1.1. Latar Belakang ............................................................................ 1
1.2. Perumusan Masalah .................................................................... 2
1.3. Batasan Masalah ......................................................................... 2
1.4. Tujuan ......................................................................................... 2
1.5. Manfaat ....................................................................................... 2
1.6. Sistematika Penulisan ................................................................. 3
BAB II. LANDASAN TEORI ....................................................................... 4
2.1. Tinjauan Pustaka ......................................................................... 4
2.2. Kajian Toeritis ............................................................................. 5
2.2.1. Pengertian Komposite ....................................................... 5
2.2.2. Teknologi Serbuk .............................................................. 6
2.2.3. Pressured Sintering ........................................................... 14
2.3. HDPE (High Density Polyethylene)............................................. 15
2.4. Karet SBR ................................................................................... 17
2.5. Pemaparan Cuaca pada Polimer .................................................. 18
2.6. Pengujian Spesimen .................................................................... 19
2.6.1. Pengujian Kekuatan Impak ............................................... 19
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
2.6.2. Pengujian Kekuatan Lentur ............................................... 20
2.6.3. Pengujian SEM ................................................................. 20
2.6.4. Pengujian Densitas ............................................................ 20
BAB III. METODE PENELITIAN ............................................................... 21
3.1. Bahan dan Alat Penelitian ........................................................... 21
3.1.1. Bahan Penelitian ....... ....................................................... 21
3.1.2. Alat Penelitian ................................................................... 21
3.2. Langkah Kerja Penelitian............................................................. 24
3.2.1. Persiapan Bahan Dasar....................................................... 24
3.2.2. Pencampuran Serbuk.......................................................... 25
3.2.3. Pressured Sintering ........................................................... 25
3.2.4. Pembuatan Spesimen ........................................................ 26
3.2.5. Pengujian Densitas ............................................................ 26
3.2.1. Pemaparan Cuaca .............................................................. 27
3.2.7. Pengujian Impak ............................................................... 27
3.2.8. Pengujian Lentur................................................................ 27
3.3. Diagram Alir Penelitian .............................................................. 29
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengaruh Penambahan Filler Serbuk Kaca terhadap Ketahanan
Pemaparan Cuaca pada Komposit HDPE-karet ......................... 30
4.2. Hasil Scanning Electron Microscopy.......................................... 32
4.3. Prediksi Keunggulan Komposit HDPE-karet dengan Filler
Kaca setelah Weathering ............................................................ 33
BAB V. PENUTUP
5.1. Kesimpulan ................................................................................. 34
5.2. Saran ........................................................................................... 34
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 35
LAMPIRAN .................................................................................................. 36
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Karakter HDPE ............................................................................. 16
Tabel 2.2 Karakter karet SBR ....................................................................... 18
Tabel 4.1. Prediksi waktu pemaparan cuaca kekuatan impak ......................... 31
Tabel 4.2. Prediksi waktu pemaparan cuaca kekuatan bending. ..................... 33
Tabel 4.3 Densitas komposit tiap variasi ...................................................... 34
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Proses milling ........................................................................... 8
Gambar 2.2. Fabrikasi elektrokimia ............................................................... 9
Gambar 2.3.a) Mekanisme atomisasi ............................................................... 10
Gambar 2.3.b) Mekanisme pembentukan spirekel 10
Gambar 2.4. Mekanisme Pencampuran Serbuk ............................................. 11
Gambar 2.5. Skeme Perubahan Partikel terhadap Penambahan Tekanan ...... 12
Gambar 2.6. Skema Distribusi Tekanan system serbuk terhadap kompaksi
pada cetakan .............................................................................. 13
Gambar 2.7. Mekansme perpindahan masa serbuk ........................................ 14
Gambar 2.8. Proses sintering yang melibatkan fase cair ............................... 15
Gambar 2.9.a) Botol berbahan HDPE ............................................................... 16
Gambar 2.9.b) Simbol recycled HDPE ............................................................. 16
Gambar 2.10. Aplikasi SBR sebagai ban mobil ............................................... 17
Gambar 3.1. Bahan penelitian ........................................................................ 21
Gambar 3.2. Mesin crushing .......................................................................... 21
Gambar 3.3. Gerinda tangan .......................................................................... 22
Gambar 3.4. Ayakan serbuk ...........................................................................
Gambar 3.5. Mesin bubut ............................................................................... 22
Gambar 3.6. Alat kompaksi dan kompresor udara.......................................... 23
Gambar 3.7. Jangka sorong ............................................................................ 24
Gambar 3.8. Timbangan digital ..................................................................... 24
Gambar 3.9. Alat uji impak ............................................................................ 24
Gambar 3.10. Universal Testing Mechine ........................................................ 25
Gambar 3.11. Serbuik bahan dasar sebelum dicampur .................................... 26
Gambar 3.12. Spesimen siap uji ....................................................................... 27
Gambar 3.13. Pengujian densitas ..................................................................... 27
Gambar 3.14. Pemaparan cuaca sampai 200 jam ............................................. 28
Gambar 3.15 Dimensi spesimen uji impak ..................................................... 28
Gambar 3.16 Dimensi spesimen uji bending .................................................. 29
Gambar 3.17. Mekanisme pengujian four point bending ................................. 29
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiv
Gambar 3.18. Diagram alir penelitian ............................. ................................ 30
Gambar 4.1 Grafik kekuatan impak komposit HDPE-karet tiap durasi
pemaparan cuaca ..................................................................... 31
Gambar 4.2. Grafik pengaruh penambahan serbuk kaca terhadap ketahanan
kekuatan impak dalam pemaparan cuaca ................................. 33
Gambar 4.3. Grafik kekuatan bending komposit HDPE-karet tiap durasi
pemaparan cuaca ...................................................................... 34
Gambar 4.4. Grafik pengaruh penambahan serbuk kaca terhadap ketahanan
kekuatan bending dalam pemaparan cuaca ............................... 35
Gambar 4.5 SEM komposit HDPE-karet ...................................................... 36
Gambar 4.6 Ilustrasi pemantulan sinar matahari oleh serbuk kaca pada
komposit HDPE-karet ............................................................... 37
DAFTAR LAMPIRAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xv
Halaman
LAMPIRAN 1. Data Hasil Pengujian Impak ............................................ 43
LAMPIRAN 2. Data Hasil Pengujian Bending ........................................ 48
LAMPIRAN 3. Data Klimatologi ............................................................ 51
LAMPIRAN 4. Print Out Pengujian Bending ......................................... 55
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakanag
Komposit HDPE-karet telah banyak dikembangkan dalam berbagai
metode dan aplikasi. Injection molding dan pressured sintering merupakan salah
satu metode pembuatan komposit ini. Ban dari berbagai kendaraan seperti
pesawat, truk, mobil, maupun sepeda motor pada umumnya berakhir sebagai
barang bekas setiap tahunnya. Karet ban, yang mana memiliki bentuk struktur
crosslinked dan ditambahkannya unsur penstabil serta zat aditif lainnya,
membutuhkan waktu yang sangat lama untuk diuraikan oleh alam. Sampah ban ini
memerlukan pengembangan yang strategis untuk mendaur secara langsung atau
pengunaan ulang (Casas dkk, 2010). Di Eropa baru-baru ini, 39% penggunaan ban
berakhir di tanah, 21% digunakan sebagai energy recovery, 11% digunakan untuk
vulkanisir, dan 18% didaur ulang dalam aplikasi lain (seperti paving untuk jalan,
bantalan rel kerera api, alas permainan, matras untuk olah raga, konstruksi dsb.
(Shulman, V.L., 2002).
High-density polyethylene (HDPE) adalah komoditas dari thermoplastic
yang paling banyak digunakan pada aplikasi industri maupun rumah tangga. Sifat-
sifat mekaniknya menjadikan HDPE material yang ideal untuk dibentuk pada
aplikasi produk-produk, lebih dari itu, 100% HDPE adalah material yang dapat
didaur ulang. HDPE memiliki modulus Young’s dan kekuatan tarik yang lebih
tinggi tetapi lebih rendah regangan patah, kekerasan, dan kakuatan impaknya jika
dipadukan dengan low-density polyethylene (LDPE) atau linear low-density
polyethylene (LLDPE) (Gnauck and Frundt,1991).
Banyaknya penelitian pemaduan karet ban dan HDPE yang dilakukan,
dapat menjadi salah satu cara pendaurulangan kedua material ini. Salah satunya
dengan teknologi serbuk (powder technology) untuk membuat komposit HDPE-
karet. Tetapi pada HDPE baik murni maupun sebagai komposit tidak dapat
diaplikasikan secara optimal pada kondisi outdoor. Yaitu menurunnya sifat fisik
dan sifat mekanik HDPE ketika terkena sinar matahari terutama karena sinar ultra
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
violet. Banyak metode yang dilakukan untuk mengurangi efek pemaparan cuaca
pada HDPE, diantaranya penambahan HALS, UV absorber dan lain-lain (Taib,
2010).
Maka perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh penambahan
serbuk kaca sebagai metode baru untuk mengurangi degradasi komposit HDPE-
karet terhadap pemaparan cuaca.
1.2. Perumusan masalah
Pada penelitian ini akan dibuat komposit HDPE-karet ban bekas
menggunakan teknologi serbuk, dengan serbuk HDPE sebagai pengikat (binder)
dan serbuk karet sebagai penguat serta penambahan filler serbuk kaca untuk
kemudian dapat diketahui pengaruh variasi volumnya terhadap sifat fisik dan
mekanik komposit plastik HDPE-karet.
Dalam penelitian ini diselidiki hal-hal sebagai berikut:
a. Bagaimana pengaruh penambahan serbuk kaca terhadap sifat fisik dan
mekanik komposit HDPE-karet dengan proses pressured sintering.
b. Bagaimana pengaruh penambahan serbuk kaca terhadap ketahanan
pemaparan cuaca dari komposit HDPE-karet dengan proses pressured
sintering.
1.3. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini terdapat pembatasan masalah untuk hal-hal sebagai
berikut:
a. Sifat fisik yang diteliti adalah bentuk permukaan patah komposit
dengan uji SEM.
b. Sifat mekanik yang diteliti adalah ketahanan kekuatan impak dan
kekuatan lentur.
c. Campuran serbuk komposit diasumsikan merata.
d. Heating rate 130C per menit dan tekanan diberikan sejak awal
pemanasan.
e. Holding time selama 5 menit dihitung sejak suhu mencapai 1200C.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penambahan serbuk
kaca terhadap ketahanan pemaparan cuaca dari komposit HDPE-karet.
Hasil penelitian akan memberikan manfaat sebagai berikut:
1. Memberikan nilai tambah material daur ulang yaitu pada HDPE, karet
serta kaca.
2. Dihasilkan komposit HDPE-karet yang tahan pemaparan cuaca.
3. Sebagai literatur penelitian sejenis berikutnya.
1.5. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut::
1. Bab I Pendahuluan, mengemukakan masalah yang akan dibahas secara
singkat dan menyeluruh tentang latar belakang masalah, perumusan
masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan
laporan.
2. Bab II Dasar Teori, menjelaskan tentang konsep dan prinsip dasar yang
diperlukan untuk memecahkan masalah penelitian dan untuk
merumuskan hipotesis, terutama yang berkaitan dengan penelitian.
Tujuan dari bab ini adalah memberikan dasar atau acuan secara ilmiah
yang berguna untuk membentuk kerangka berpikir yang berguna dalam
penelitian.
3. Bab III Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan,
tempat dan pelaksanaan penelitian, langkah percobaan dan pengambilan
data.
4. Bab IV Data dan analisa, menjelaskan data hasil pengujian, perhitungan
data hasil pengujian serta analisa data.
5. Bab V Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran. Kesimpulan
memuat pernyataan singkat tepat yang dijabarkan dari hasil penelitian
serta merupakan jawaban dari tujuan penelitian dan pembuktian
kebenaran hipotesa. Saran memuat pengalaman dan pertimbangan
penulis yang ditujukan kepada para peneliti yang ingin melanjutkan atau
mengembangkan penelitian sejenis.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Sintering dapat terjadi pada suhu di bawah titik leleh bahan dengan
perpindahan atom (difusi) dalam kondisi solid state atau melibatkan pembentukan
fase cair. Ikatan antar partikel terjadi karena pertumbuhan cohesive neck pada titik
kontak (German, 1994).
Morin dan Faris (2000) telah mempelajari ikatan yang dapat dibentuk
oleh serbuk karet pada kondisi sintering dengan suhu dan tekanan tinggi (high
temperature high pressured sintering. Bahan yang digunakan adalah serbuk ban
bekas berukuran 80 mesh tanpa penambahan zat aditif sedikitpun. Hasilnya
menjukka bahwa pengaruh suhu sintering terhadap sifat mekanik cukup signifikan
hingga 2000𝐶, peningkatan berikutnya tidak menghasilkan perbaikan sifat
material yang berarti. Waktu sintering juga meningkatkan kekuatan tarik dan
modulus elastisitas hingga batas waktu 2 jam.
Jati (2008) melakukan pressured sintering pada komposit HDPE-karet
dengan holding time 5 menit, hasilnya peningkatan kekuatan mekanik signifikan
pada suhu sintering sampai suhu 1200𝐶 suhu setelahnya tidak menambah
kekuatan mekanik yang berarti.
Plastik yang sering digunakan baik di dalam maupun di luar ruangan
terbuka dan berhubungan langsung dengan sinar matahari dalam jangka waktu
yang lama, dapat memberikan efek yang merugikan bagi plastik tersebut. Radiasi
Ultra Violet (UV) dapat memutuskan ikatan kimia dalam polimer. Proses ini
disebut fotodegradasi yang pada akhirnya menyebabkan keretakan, pengapuran,
perubahan warna, dan menurunnya sifat-sifat fisik tertentu (Dian Iramani dkk,
2007).
Hoekstra, dkk, (2001) meneliti tentang sifat mekanik material plastik
HDPE yang diisi dengan filler serbuk kaca. Penelitian dilakukan dengan variasi
penambahan serbuk kaca hingga 40% massa total material, dengan dua jenis
ukuran serbuk karet. Pencampuran dilakukan dengan penambahan pengikat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
(coupling agent), karena plastik dan kaca sulit terjadi ikatan. Hasil penelitian
didapatkan bahwa nilai kekuatan impak dan flexural modulus akan naik dengan
penambahan komposisi serbuk kaca, dan perbedaan ukuran material pengisi akan
mempengaruhi kekuatan material campuran. Ukuran partikel material pengisi
yang lebih kecil akan berdampak menghasilkan kekuatan material campuran lebih
tinggi dibandingkan campuran dengan ukuran partikel material pengisi yang lebih
besar.
Mutuana, dkk., (2010) menerangkan bahwa terlihat sinar UVA dapat
menembus sampai bagian dalam HDPE sampai 85%. Kerusakan akibat
pemaparan cuaca pada WPC dikarenakan penyerapan sinar UVA oleh HDPE
sebesar 10%-20% yang menjadikan munculnya keretakan pada permukaan HDPE.
Taib dkk., (2010) meneliti tentang pengaruh natural wethering terhadap
komposit recycled high-density polyethylene (HDPE)/wood flour (WF). Pada
penelitian tersebut digunakan photo stabilizer hindered amine light stabilizer
(HALS) dan ultraviolet absorber (UV absorber). Hasil penelitian menunjukkan
penurunan prosentase penurunan degradasi terjadi setelah pemaparan cuaca diatas
1500 jam pada komposit yang menggunakan HALS dan UV absorber.
Zou, dkk., (2007) meneliti tentang pengaruh pemaparan cuaca pada
komposit bermatrik dasar HDPE Hasil penelitian menunjukkan peningkatan
cristallinity dan kelompok vinyl yang mengakibatkan penurunan kekuatan
mekanik pada matrik HDPE. Peningkatan ini sampai pada 75 hari pemaparan.
2.2. Kajian Teoritis
2.2.1. Pengertian Komposit
Kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan
atau gabungan. Komposit berasal dari kata kerja “to compose” yang berarti
menyusun atau menggabung. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan
gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Dalam hal ini gabungan bahan
ada dua macam:
1. Gabungan makro:
Bisa dibedakan secara visual
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
Penggabungan lebih secara fisis dan mekanis
Bisa dipisahkan secara fisis dan mekanis
2. Gabungan mikro:
Tidak bisa dibedakan secara visual
Penggabungan ini lebih secara kimia
Sulit dipisahkan, tetapi dapat dilakukan secara kimia
Karena bahan komposit merupakan bahan gabungan secara makro, maka
bahan komposit dapat didefinisikan sebagai suatu sistem material yang tersusun
dari campuran / kombinasi dua atau lebih unsure-unsur utamanya yang secara
makro berbeda didalam bentuk dan atau komposisi material pada dasarnya tidak
dapat dipisahkan (Schwartz, 1984).
Berdasarkan cara penguatannya komposit dibedakan menjadi tiga, yaitu:
Komposit penguatan partikel
Komposit penguatan serat
Komposit penguatan struktural
Dari tiga jenis penguatan ini, penelitian ini diarahkan pada
pengembangan komposit berpenguat partikel, yang mana material dasar dibuat
mejadi serbuk dan kemudian proses pengikatan antar partikelnya dengan metode
pressured sintering.
2.2.2. Teknologi Serbuk
Teknologi serbuk adalah ilmu tentang pemrosesan serbuk, meliputi
pembuatan, karakterisasi dan pengubahan serbuk menjadi produk yang berguna.
Proses tersebut secara keseluruhan akan mengubah bentuk, sifat-sifat dan struktur
dari serbuk menjadi produk akhir (German,1994).
Suatu partikel dikatakan sebagai serbuk jika memiliki ukuran dimensi
antara 1μm – 1mm. teknologi serbuk atau powder metallurgy (pada material
logam), saat ini cukup banyak diaplikasikan untuk menghasilkan suatu material
yang berkualitas. German (1994) menjelaskan bahwa powder metallurgy dapat
diaplikasikan untuk menghasilkan komponen dengan ukuran relatif kecil dan
kompleks, memiliki kekuatan yang tinggi, yang sulit atau bahkan tidak dapat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
dibuat dengan proses-proses lain, misalnya pengecoran, permesinan, pengepresan
dan lail-lain. Komponen atau material khusus yang dapat dibuat dengan aplikasi
teknologi serbuk antara lain bantalan tanpa pelumas, kampas rem, alat pemotong
pada mesin prosuksi, roda gigi pada jam dan masih banyak lagi material yang
dapat dibuat melalui teknologi ini.
2.2.2.1. Proses Fabrikasi Serbuk
Proses fabrikasi serbuk adalah metode-metode yang digunakan
untuk menghasilkan serbuk atau berkaitan dengan pembuatan serbuk.
Proses fabrikasi serbuk akan berpengaruh terhadap ukuran, struktur mikro,
unsur kimia serta biaya produksi. Terdapat beberapa metode fabrikasi yang
sering digunakan yaitu:
a. Teknik Fabrikasi Mekanik
Prinsip dasar fabrikasi secara mekanik adalah tumbukan,
pengikisan, pergeseran dan penekanan. Serbuk yang dihasilkan dari
proses fabrikasi secara mekanik umumnya kasar dan tidak seragam.
Machining, adalah proses pembuatan serbuk dimana jika suatu
material digesekkan pada material lain yang lebih keras dan kasar, maka
akan menghasilkan skrap-skrap dengan ukuran yang lebih lecil yang
dapat dikategorikan sebagai serbuk. Serbuk kemudian dapat diperhalus
dengan menggunakan proses milling. Dengan metode ini akan dihasilkan
serbuk dengan sifat-sifat sebagai berikut: serbuk kasar (coarse powder),
bentuknya tidak beraturan, kemampuan alirnya rendah, terdapat
kontaminasi dari coolant (pendingin), cenderung teroksidasi untuk
serbuk logam dan kotor.
Milling, adalah proses fabrikasi serbuk untuk menghasilkan
ukuran serbuk yang lebih baik dan biasa diterapkan untuk material yang
getas. Proses ini dilakukan dengan memasukkan serbuk dan bola-bola
baja ke dalam suatu tabung kemudian diputar pada poros horinzontal.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
Gambar 2.1. proses milling
Ukuran tabung, jumlah bola baja, serta jumlah serbuk harus
diperhitungkan untuk menentukan kecepatan putaran tabung yang sesuai.
Gambar 2.1 memperlihatkan bola baja beserta serbuk berputar hingga
tengah putaran tabung kemudian akan jatuh menimpa serbuk. Proses
tersebut berlangsung terus-menerus sampai diperoleh ukuran serbuk
yang lebih kecil. Kecepatan putar yang terlalu tinggi akan
mengakibatkan bola baja dan serbuk menempel pada dinding tabung
karena gaya sentrifugal. Sedangkan kecepatan putar yang terlalu rendah
akan mengakibatkan bola baja dan serbuk hanya akan bergerak-gerak di
dasar tabung.
Mechanical alloying, adalah metode fabrikasi serbuk yang hampir
sama dengan proses milling. Perbedaan proses ini dengan proses milling
adalah posisi tabung, media yang berputar dan penambahan rotating
impeller.
Pada proses ini tabung diletakkan diam secara vertikal. Pada
sumbu porosnya diberikan suatu poros berputar yang telah dilengkapi
dengan batang-batang melintang untuk menggerakkan dan mencampur
serbuk didalamnya. Seperti pada proses milling, untuk mendapatkan
bentuk dan campuran serbuk yang lebih baik dimasukkan bola-bola baja
ke dalam tabung tersebut.
b. Teknik Fabrikasi Elektrokimia
Teknik fabrikasi serbuk yang sering diaplikasikan untuk material
logam adalah dengan elektrokimia. Proses ini melibatkan reaksi antara
anoda dan katoda. Karena terdapat beda potensial antara kedua logam
yang dialiri arus di dalam logam elektrolit, maka logam anoda akan
mengendap pada katoda. Kemudian hasil pengendapan logam tersebut
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
diambil, dibersihkan dikeringkan dan hsilnya adalah serbuk yang
diinginkan. Teknik fabrikasi ini memiliki keunggulan yaitu tingkat
kemurnian serbuk yang tinggi, meskipun prosesnya tergolong sulit.
Bentuk serbuk yang dihasilkan melalui proses ini adalah dendritik dan
berpori.
c. Teknik Fabrikasi Kimiawi
Teknik fabrikasi kimiawi dapat diaplikasikan untuk membuat
serbuk berbagi jenis logam. Ada beberapa metode dalam teknik fabrikasi
ini, yaitu dekomposisi padat oleh gas dan dekomposisi thermal.
Dekomposisi padat oleh gas yaitu mengurangi jumlah oksida dengan
melibatkan reaksi memakai gas seperti monoksida. Dekomposisi
thermal, yang biasanya diaplikasikan pada senyawa karbonil, misalnya
Fe(CO)5. Serbuk yang dihasilkan dari proses dekomposisi thermal akan
memiliki kemurnian cukup tinggi hingga 99,5% dengan bentuk serbuk
melingkar yang tidak beraturan. Presipitasi dari bentuk cair, biasanya
diaplikasikan untuk membuat serbuk dari senyawa garam, misalnya
nitrat, klorida dan sulfat. Presipitasi dari bentuk gas, yaitu metode untuk
membuat serbuk dari senyawa gas yang mengandung klorida, florida dan
oksida.
Gambar. 2.2. Skema teknik fabrikasi elektrokimia
d. Teknik Atomisasi.
Teknik atomisasi dilakukan pada fase cair material dengan cara
menyemprotkan fluida dengan tekanan dan kecepatan yang tinggi
melalui nozzle. Ada beberapa teknik yang biasa dipakai yaitu atomisasi
gas dan atomisasi air. Metode atomisasi gas dilakukan dengan cara
Compound of
𝑭𝒆(𝒔) or 𝑵𝒊(𝒔)
Carbonyl (𝐺) Cooling at 430𝐶
𝐶𝑂(𝐺) High Pressure &
Temperature
Destilation / separation
𝑭𝒆(𝒔) or 𝑵𝒊(𝒔) 𝐶𝑂(𝐺)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
menghembuskan gas dengan kecepatan tinggi melalui nozzle yang
terhubung dengan material cair melalui pipa siphon.
(a) (b)
Gambar. 2.3. (a) mekanisme atomisasi, (b). mekanisme pembentukan
spirekel
Metode atomisasi kedua adalah dengan menggunakan air, yaitu
dengan mengarahkan semburan air bertekanan ke material yang meleleh.
Proses pendinginan berlangsung cepat dan menghasilkan bentuk serbuk
yang tidak beraturan.
Secara umum proses-proses yang terjadi dalam penerapan
teknologi serbuk meliputi pencampuran (mixing), kompaksi dan sintering.
2.2.2.2. Pencampuran Serbuk (mixing)
Pencampuran serbuk bertujuan untuk menghasilkan distribusi
komposisi material dan ukuran serbuk yang seragam. Karena pada saat
penyimpanan atau proses transportasi bisa mengalami getaran yang
memungkinkan terjadinya segregasi. Segregrasi dapat terjadi karena
perbedaan bentuk, densitas dan ukuran partikel serbuk.
Terdapat tiga mekanisme pencampuran serbuk, yaitu difusi,
konveksi dan geser. Mekanisme difusi yaitu pencampuran yang terjadi
karena pergerakan partikel serbuk masuk ke partikel serbuk yang lain.
Mekanisme konveksi yaitu pencampuran dengan pemindahan sekumpulan
serbuk ke tempat yang lain. Sedangkan mekanisme geser yaitu pergeseran
serbuk karena perputaran plat tegak. Mekanisme tersebut dapat dilihat pada
gambar 2.4.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
Gambar 2.4. mekanisme pencampuran serbuk German (1994)
Menurut German (1994), pencampuran serbuk yang optimal
tergantung pada jumlah serbuk didalam serbuk dan kecepatan putar tabung.
Volume pencampuran serbuk yang optimal adalah antara 20-40% dari
volume tabung dengan waktu pencampuran selama satu jam. Kecepatan
putar tabung untuk menghasilkan campuran yang optimal dapat dihitung
dari persamaan berikut:
𝑁𝐶 =42,3
𝑑 (𝑟𝑝𝑚) (2.1)
dengan: 𝑁𝐶 = kecepatan putar pada kondisi kritis (rpm), yaitu
pada kondisi gaya sentrifugal partikel serbuk
ke dinding sama dengan gaya gravitasi.
𝐹𝑐 = 𝐹𝑔
4. 𝑚. 𝑉2
𝑑= 𝑚. 𝑔
𝑉 = 𝜋. 𝑑. 𝑓
d = Diameter tabung (m)
Untuk mendapatkan kecepatan putar yang optimum adalah sekitar
75% dari kecepatan putar kritis (𝑁𝐶). Secara teoritis densitas campuran
serbuk dapat dirumuskan sebagai berikut :(German,1994)
𝜌𝑇 =𝑊𝑇
𝑉𝑇=
(𝑊𝐴 +𝑊𝐵 )
𝑊𝐴
𝜌𝐴 +
𝑊𝐵𝜌𝐵
(2.2)
dengan : 𝜌𝑇 = Densitas campuran serbuk 𝑔 𝑐𝑚3
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
𝑊𝑇 = Massa total (g)
𝑉𝑇 = Volume total 𝑐𝑚3
𝑊𝐴 = Massa serbuk A (g)
𝑊𝐵 = Massa serbuk B (g)
𝜌𝐴 = Densitas sebuk A 𝑔 𝑐𝑚3
𝜌𝐵 = Densitas sebuk B 𝑔 𝑐𝑚3
2.2.2.3. Kompaksi Serbuk
Untuk meningkatkan densitas serbuk, maka perlu adanya tekanan
dari luar (kompaksi). Sebelum kompaksi, serbuk memiliki densitas yang
disebut dengan apparent density.
Gambar 2.5. Skema perubahan partikel terhadap penambahan tekanan
(German,1994)
Pada saat itu serbuk masih memiliki banyak pori, kemudian setelah
diberi getaran maka densitas akan meningkat, yang disebut dengan tap
density. Pada tahap ini masih terdapat pori, kekuatan yang rendah dan
sedikit titik kontak. Saat tekanan bekerja pori-pori akan mulai terisi dan
ketika tekanan dilanjutkan maka pori-pori akan berkurang sehinga titik
kontak partikel semakin besar.
Pada saat serbuk mulai diberi tekanan, maka partikel-partikel kecil
memasuki pori-pori yang lebih besar. Dengan penambahan tekanan lebih
besar menyebabkan pori-pori menjadi lebih kecil dan kontak antar partikel
serbuk akan meningkat. Penambahan tekanan selanjutnya tidak akan
meningkatkan densitas hasil kompaksi secara signifikan, karena pori-pori
antar partikel serbuk mulai menyusut dengan penambahan kontak antar
partikel. Selama kompaksi distribusi tekanan pada cetakan terlihat dalam
seperti gambar 2.6. tekanan yang diberikan (P) nilainya akan berbeda
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
dengan tekanan yang diteruskan 𝑃𝑏 . Hal ini dikarenakan adanya gaya
gesek antara serbuk dengan cetakan 𝐹𝑓 . Gaya gesek timbul karena adanya
kecenderungan timbulnya gaya normal yang arahnya keluar (sentrifugal) ke
cetakan, sehingga saat mencapai tepi cetakan serbuk akan bergesek dengan
cetakan. Fenomena ini nantinya akan menyebabkan perbedaan green
density antara bagian dan pinggir.
Gambar 2.6. Skema distribusi tekanan system serbuk terhadap
kompaksi pada cetakan (german, 1994)
Metode kompaksi akan sangat menentukan dalam keseragaman
distribusi partikel yang dihasilkan. Pada kompaksi jenis uniaxial single
compaction tidak akan didapatkan distribusi partikel yang homogen.
Distribusi partikel akan homogen hanya pada sumbu yang dikenai beban
tekanan, sedangkan pada sumbu yang tidak diberi beban, pengaturan
partikel hanya sebagai efek gaya normal.
2.2.2.4. Sintering
Sintering adalah peningkatan bersama antar partikel pada
temperatur tinggi. Sintering dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu
solid-state sintering dan liquid phase sintering.
a. Solid-State Sintering
Proses sintering yang terjadi pada suhu dibawah titik leleh
material dengan mekanisme transport atom pada kondisi padat. Pada
skala mikrostruktural mekanisme sintering berupa pengikatan yang
terjadi sebagai pertumbuhan cohesive neck pada daerah kontak antar
partikel. Pertumbuhan neck terjadi karena perpindahan massa serbuk
bulk transport dan surface transport.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
Perpindahan permukaan Perpindahan volume
Gambar 2.7. Mekanisme perpindahan massa serbuk
b. Liquid Phase Sintering
Proses sintering dapat melibatkan fase cair pada salah satu
bahan. Seperti terlihat pada Gambar 2.8. Pada tahap awal campuran
serbuk setelah mengalami kompaksi masih tampak pori-pori antar
partikel serbuk. Pada awal proses sintering yang melibatkan fase cair,
serbuk dengan titik leleh yang lebih rendah akan mulai mengalami
pelunakan dan menyusup ke dalam pori-pori antar partikel serbuk.
Jika proses sintering terus berlanjut maka energi panas yang diterima
oleh partikel-partikel serbuk semakin tinggi sehingga jumlah partikel
serbuk yang berubah menjadi fase cair semakin banyak. Hal tersebut
mempermudah serbuk yang telah mencair masuk ke dalam pori-pori
antar partikel dan akan mengikat partikel serbuk lain yang padat.
Sampai pada tahap akhir terjadi suatu keadaan yang stabil dimana
partikel serbuk yang mengalami fase cair dapat masuk dengan
sempurna ke dalam pori-pori antar partikel.
Hal tersebut akan sangat sulit terjadi ketika masih terdapat udara
yang terjebak diantara partikel-partikel serbuk yang tidak dapat keluar
karena terhalang oleh partikel-partikel serbuk yang telah mengalami
ikatan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
Gambar 2.8. Proses sintering yang melibatkan fase cair.
2.2.3. Pressured Sintering
Pressured sintering adalah salah satu metode untuk menghasilkan produk
dengan teknologi serbuk. Pressured sintering merupakan perwujudan dari metode
peningkatan densitas dengan tekanan. Metode ini dapat dilakukan dengan
menggunakan die/cetakan yang keras.
Perbedaan metode sintering secara umum dengan pressured sintering
adalah pada pengaplikasian tekanan. Pada pressured sintering tekanan diberikan
bersamaan dengan proses sintering.
2.3. HDPE (High Density Polyethylene)
Plastik berasal dari bahasa Yunani “plastikos” yang berarti membentuk.
Plastik dibuat dari bahan baku fosil, terutama dari minyak bumi, gas alam dan
batu bara. Tahap pertama pembutan plastik, bahan baku diolah dengan cara
pemanasan, tekanan atau perlakuan lain dengan bantuan katalis. Bahan baku kan
berubah bentuk menjadi senyawa kimia sederhana yang disebut monomer, seperti
ethylene, propylene, benzene, toluene dan paraxylene. Monomer kemudian
digabung menjadi rantai polimer melalui proses polimerisasi. Untuk membentuk
polimer sesuai dengan keinginan dapat ditambah zat aditif.
Zat aditif memegang peranan penting dalam pembuatan plastik. Sebagian
zat aditif ini –terutama zat pewarna, bahan plasticiziers dan stabilisator panas –
mengandung logam-logam berat dan senyawa kimia lain yang bersifat toksik bagi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
manusia. Bahan-bahan toksik dalam aditif inilah yang menyebabkan polusi saat
plastik dibuang, ditimbun atau dibakar.
HDPE (High Density Polyethylene) berasal dari gabungan monomer jenis
ethylene 𝐶2𝐻4 yang mengalami proses polimerisasi dengan tekanan rendah.
(a) (b)
Gambar 2.9. (a). Botol berbahan HDPE, (b). simbol recycle HDPE
HDPE termasuk dalam kategori termoplastik karena memiliki ikatan antar
molekul yang linier sehingga dapat mengalami pelunakan atau perubahan bentuk,
dengan kata lain meleleh jika dikenai panas. Sedangkan pada beberapa jenis
plastik yang lain, ikatan antar molekulnya terjadi bersilangan (crosslink). Bentuk
ikatan seperti itu memiliki ketahanan suhu yang tinggi, sehingga plastik jenis ini
tidak mengalami pelelehan jika dipanaskan. Plastik jenis ini disebut
thermosetting.
Sifat-sifat plastik HDPE secara umum adalah tahan terhadap zat kimia
(minyak, deterjen), ketahanan impak cukup baik, kuat, fleksibel dan tembus
pandang. Bentuk umum yang ditemui yaitu botol minuman, botol oli, botol
sampo, botol kosmetik dll.
Tabel 2.1. Karakter HDPE (Corneliusse, 2002)
Properties Value
Density 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑐𝑚3 0,952
Tensile strength (MPa) 33,10
Compression strength (MPa) 24,82
Flexural strength (MPa) 39,99
Melting point (0𝐶) 130
Izod Impact 𝐽 𝑚2 21.351
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
2.4. Karet SBR (Styrene-butadiena Rubber)
Karet dihasilkan dari sumber alam ataupun sintesis. Karet alam dihasilkan
dari caira getah putih yang disebut latek sedangkan karet sintetis dihasilkan dari
proses polimerisasi. Karet sintetis yang sigunakan untuk pembuatan ban
kendaraan adalah styrene-butadiene rubber (SBR). Karet SBR termasuk dalam
kategori elastomer yang merupakan bagian dari material polimer selain plastik.
SBR tersusun dari 68-70% butadiene dan 30-32% styrene. Ban mobil memiliki
kandungan utama campuran karet alam dan SBR sebanyak 62,1%wt, karbon
hitam (black carbon) 31%wt dan sisanya adalah polyester atau kawat besi sebagai
penguat.
Gambar 2.10. Aplikasi SBR sebagai ban mobil.
Pembuatan serbuk karet untuk komposit dapat dibuat melalui beberapa
metode antara lain ambient grinding dan cryogenic grinding (Alexander,2004).
Proses awal dari kedua metode tersebut sama yaitu karet dibuat menjadi partikel-
partikel yang kasar. Pada metode ambient grinding atau disebut mechanical
grinding karet kemudian dipecah lagi menjadi partikel yang lebih kecil denan
bantuan granulator atau cracker mills, selanjutnya dipisahkan melalui pemisah
sentrifugal. Pemisahan partikel tersebut dapat terjadi karena terdapat perbedaan
densitas. Sedangkan pada cryogenic grinding setelah pemecahan kasar awal, karet
didinginkan pada suhu dibawah glass transition temperature agar terjadi
penggetasan, kemudian dipisahkan antara bahan karet dengan bahan lainnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
Tabel 2.2. Karakter karet SBR (Dow Corning Corp., 1998)
Properties Value
Density 𝑔𝑟 𝑐𝑚3 1,65
Tensile strength (Psi) 1451
Compression strength (PSi) 5400 – 7000
Flexural strength (PSi) 3000 – 4800
Elongation 250 %
Operational temperature(0𝐶) -40 – 180
Water arbsorbtion 0.01 %
2.5. Pemaparan cuaca pada polimer
Pemaparan material polimeric ke atmosfer alami dan buatan merubah
propertiesnya dan penampilan eksternal dengan beberapa perubahan dari
permukaannya. (Kaczmarek, 1996). Beberapa reaksi kimia, yang diinduksi oleh
iradiasi cahaya matahari, berlangsung karena chromophoric groups muncul pada
polimer dan sebagai akibat polimer menyerap UV. (Fabiyi, 2007).
Dengan mengabaikan mekanisme degradasi dari polimer, perubahan
irreversibel ini mempengaruhi keseluruhan properties dari polimer mencakup
melt flow, berat molekular, viscosity, dan kekuatan mekanis (Pospisil, dkk., 1995).
Pengurangan pada berat molekular (rantai scission) cenderung menjadikan rantai
polimer yang lebih pendek dan berkurang dalam semua sifat mekanis.
peningkatan pada berat molekular (cross-linking) menghasilkan material lebih
kaku, semua sifat mekanis yang lain berkurang. Jabarin dkk., (1994) juga
mempelajari degradasi terhadap lingkungan dari HDPE komersil dan mereka
mencampur dengan ethylene karbon monoksida co-polimer. Mereka
menyimpulkan bahwa pengurangan berat molekular meningkatkan mobilitas
rantai polimer, mendorong ke arah derajat tingkat crystallinity lebih tinggi,
menyebabkan hilangnya ductility (kemampuan material untuk dibentuk) dan
berakibat hilangnya sifat pemanjangan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
Rina (2008) menerangkan bahwa terjadi peningkatan gugus karbonil pada
komposit berbasis HDPE. Pertambahan gugus karbonil tersebut menunjukkan
bahwa komposit telah mengalami degradasi karena pengaruh UV dan sinar
matahari. Sebagaimana dijelaskan Philip dan Attwood (2004), bahwa mekanisme
degradasi oleh pemaparan cuaca dimulai dengan adanya energy UV yang
menghasilkan radikal alkil bebas R, yang bereaksi secara cepat dengan oksigen
untuk membentuk radikal peroksil ROO yang memisahkan atom H dari polimer
untuk membentuk radikal alkil dan hidroperoksida ROOH. ROOH dirombak
menjadi alkoksi RO dan hidroksil OH. Radikal-radikal yang sangat reaktif ini
selanjutnya memisahkan atom-atom hidrogen dari polimer untuk menghasilkan
radikal-radikal alkil baru. Reaksi inilah yang menghasilkan gugus karbonil yang
bertambah dengan bertambah dengan bertambahnya waktu irradiasi.
2.6. Pengujian Spesimen
2.6.1. Pengujian Kekuatan Impak
Standar pengujian kekuatan impak izod untuk material plastik adalah
dengan ASTM D-5941. Untuk mengetahui kekuatan impak, terlebih dahulu
dihitung energi yang diserap oleh benda (W) dengan persamaan dapat
dituliskan sebagai berikut:
𝑊 = 𝑤. 𝑅. 𝑐𝑜𝑠𝛽 − 𝑐𝑜𝑠𝛼 − 𝑐𝑜𝑠𝛼′ − 𝑐𝑜𝑠𝛼 𝛼+𝛽
𝛼 ′ +𝛼′ (2.4)
dengan : 𝑊 = energy yang diserap benda (J)
𝑤 = berat pendulum (N)
= m . g
𝑅 = Jarak dari pusat rotasi pendukum ke pusat
masa (m)
𝛽 = sudut pantul lengan ayun
𝛼 = sudut naik awal lengan ayun
𝛼′ = Sudut awal sampai permukaan spesimen
Maka, perhitungan nilai kekuatan impak benda uji adalah sebagai
berikut:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
𝑎𝑖𝑈 = 𝑊
×𝑏
𝐽𝑚2 (2.5)
dengan : = ketebalan benda uji (m)
𝑏 = lebar benda uji (m)
2.6.2. Pengujian Kekutan Lentur
Pengujian kekuatan lentur menggunakan four point bending standar
pengujian ASTM D6272. Untuk menghitung kekuatan lentur dengan jarak
penekan setengah dari jarak tumpuan digunakan persamaan :
𝑆 = 3𝑃𝐿/4𝑏𝑑2 (2.7)
dengan : 𝑆 = kekuatan lentur (MPa)
𝑃 = beban (N)
𝐿 = jarak penumpu (mm)
𝑏 = lebar benda uji (mm)
𝑑 = tebal benda uji (mm)
Jarak tumpuan berdasarkan standar pengujian kekuatan lentur adalah
16 kali tebal benda uji. Sedangkan jari-jari batang penumpu maksimum adalah
1,6 kali tebal benda uji dan jari-jari penekan 5,0 ± 0,1mm.
2.6.3. Pengujian SEM (Scanning Electron Microscopy)
Pengujian SEM digunakan untuk mengobservasi perubahan fisik
setelah pemaparan pada komposit.
2.6.4. Pengujian Densitas
Pengujian densitas dilakukan dengan standar pengujian ASTM D792
untuk mengetahui karekteristik dari berbagi variasi penambahan serbuk kaca.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Bahan dan Alat Penelitian
3.1.1. Bahan Penelitian
Dalam penelitian ini digunakan plastik bekas jenis HDPE dari botol-botol
bekas. Sedangkan bahan karet yang dipakai adalah ban luar bekas kendaraan
bermotor. Dan juga serbuk kaca dari kaca mobil tempered bekas. Pembuatan
serbuk dari bahan dasar plastik HDPE dan karet ban dengan cara crushing
sedangkan pembuatan serbuk kaca dengan cara penumbukan.
a) Botol HDPE bekas b) Karet ban bekas c) Kaca bekas
Gambar 3.1. Bahan penelitian
3.1.2. Alat Penelitian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut:
a. Mesin crushing
Mesin crushing yang dipakai untuk membuat serbuk plastik dari botol-
botol HDPE bekas yaitu mesin yang biasa untuk membuat tepung
beras dll.
Gambar 3.2. Mesin crushing
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
b. Gerinda tangan
Alat ini merupakan modifiksi dari gerinda yang dipasang mata pisau
seperti mata frais, sehingga dapat digunakan untuk menyayat karet
menjadi potongan kecil-kecil.
Gambar 3.3. Gerinda tangan
c. Ayakan dengan ukuran 20 mesh dan 60 mesh
Alat ini digunakan untuk memisahkan serbuk sesuai dengan ukuran
yang diinginkan. Screen terbuat dari anyaman kawat dengan dimensi
ukuran lubang dinyatakan dalam mesh. Angka 20 mesh menunjukkan
bahwa dalam 1(satu) inch persegi terdapat 20 lubang.
Gambar 3.4. Ayakan
d. Mesin bubut.
Mesin bubut digunakan untuk membantu memutar tabung mixer saat
pencampuran serbuk.
Gambar 3.5. Mesin bubut
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
e. Alat kompaksi.
Alat kompaksi ini terdiri dari beberapa bagian, diantaranya:
1. Pemanas (heater),
Pemanas yang digunakan terbuat dari kumparan nikelin dengan
ukuran 75mm x 75mm utnuk bagian bawah dan bagian atas
berukuran 50mm x 50mm. Housing (rumahan) pemanas terbuat
dari baja ST 37 yang dilapisi glass wool sebagai isolator panas
untuk mengurangi terbuangnya panas ke lingkungan.
2. Kotak panel, berfungsi sebagai tempat dari thermocontroller,
saklar, dan tombol kendali penekan pneumatik.
3. Cetakan
Alat ini berfungsi sebagai tempat pencetakan campuran serbuk
menjadi material komposit dengan bentuk dasar kotak. Dimensi
cetakan bagian dalam panjang 75mm, lebar 75mm dan tinggi
35mm, terbuat dari bahan stainless steel.
4. Thermocontroller, berfungsi sebagai pengatur suhu sintering
sesuai pengaturan.
5. Penekan pneumatik, berfungsi untuk mengompaksi serbuk
komposit.
6. Kompresor, sebagai sumber tekanan dari penekan pnuematik.
a) Alat kompaksi b) Kompresor udara
Gambar 3.6. Alat kompaksi dan kompresor udara
f. Jangka sorong
Digunakan untuk mengukur dimensi spesimen. Pembacaan skala
pengukuran dimensi specimen sampai ketelitian 0,2mm.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
Gambar 3.7. Jangka sorong
g. Timbangan digital
Timbangan digital digunakan untuk mengetahui masa serbuk dalam
menentukan perbandingan fraksi volume dari serbuk-serbuk yang
digunakan. Timbangan yang dipakai memiliki ketelitian hingga 0,001
gram.
Gambar 3.8. Timbangan digital
h. Alat uji impak
Alat yang digunakan untuk pengujian impak yaitu tipe izod dengan
merk Toyoseiki.
Gambar 3.9. Alat uji impak Izod
i. Alat pengujian kelenturan (four point bending)
alat uji three pint bending yang digunakan adalah universal testing
machine.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
Gambar 3.10. Universal Testing Mechine
3.2. Langkah Kerja Penelitian
3.2.1. Persiapan Bahan Dasar
Persiapan awal yang dilakuakan adalah pengumpulan bahan-bahan dasar.
Pertama pengumpulan botol-botol bekas seperti botol bekas pelumas kendaraan
bermotor sebagai bahan dasar serbuk HDPE. Botol-botol bekas ini kemudian
dibersihkan dari minyak yang tersisa dengan mencuci menggunakan sabun.
Kemudian botol-botol tersebut dicacah menjadi potongan-potongan kecil sebelum
akhirnya dimasukkan ke dalam mesin crushing untuk mendapatkan serbuk HDPE.
Serbuk hasil crushing ini diayak dengan ayakan berukuran 20 mesh.
Bahan lain yang dipersiapkan adalah serbuk karet. Untuk membentuk
serbuk karet dari bahan dasar ban bekas dilakukan penyayatan dengan mesin
gerinda yang di pasangi mata pisau. Hasil sayatan ini kemudian diayak untuk
mendapatkan ukuran serbuk 20 mesh.
Bahan dasar terakhir yang dipersiapkan adalah serbuk kaca. Kaca yang digunakan
adalah kaca tempered bekas yang biasa digunakan untuk jendela mobil. Kaca
ditumbuk secara manual sampai mendapatkan ukuran yang diinginkan. Setelah itu
diayak dengan ayakan sebesar 60 mesh.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
a) serbuk HDPE b) serbuk karet c) serbuk kaca
Gambar 3.11. Serbuk bahan dasar sebelum dicampur
3.2.2. Pencampuran Serbuk
Proses ini dilakukan untuk menyeragamkan komposisi serbuk serta
mengurangi segregasi yang biasa terjadi akibat pergerakan atau getaran pada
serbuk. Pencampuran serbuk dilakukan dalam keadaan kering (dry mixing)
dengan ditambahkan bola-bola baja. Penambahan bola-bola baja ini bertujuan
utntuk membantu mempercepat dan menyeragamkan pencampuran serta
menghaluskan/meratakan permukaan parikel serbuk. Pencampuran yang
dilakukan dengan kecepatan yang ditentukan sesuai dengan diameter tabung itu
sendiri. Persamaan untuk mendapatkan kecepatan putar dalam pencampuran
serbuk yang optimum dapat dilihat pada persamaan 2.1. dengan volume total
serbuk dan bola baja di dalam tabung adalah 40% dari volume tabung.
Komposisi campuran serbuk HDPE dan serbuk karet sebesar 70 : 30, dan
variasi komposisi fraksi volume serbuk kaca sebesar 0, 5, 10, 15 dan 20% dari
total volume HDPE dan karet.
3.2.3. Pressured sintering
Tahapan pressured sintering dimaksudkan untuk membentuk ikatan antar
partikel serbuk dengan menggunakan energy thermal pada suhu di bawah titik
leleh material, dalam hal ini HDPE karena HDPE lah yang memiliki titik leleh
paling kecil diantara ketiga serbuk yang digunakan. Campuran serbuk plastik dan
karet serta kaca dituang dan diratakan dalam cetakan secara manual tanpa vibrasi.
Tekanan kompaksi dilakukan dengan metode uni-axial single action vertikal
sebesar 2 MPa konstan. Pemanasan serbuk dicapai dengan elemen pemanas listrik
yang ditempatkan pada punch dan dies. Suhu dalam cetakan diatur sampai dengan
1200𝐶 . Holding time diatur selama 5 menit setelah suhu sintering tercapai.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
Pendinginan setelah sintering dilakukan dengan mengeluarkan spesimen dari
cetakan dan membiarkannya di udara bebas.
3.2.4. Pembuatan Spesimen
Penyesuaian ukuran specimen dilakukan untuk mendapatkan ukuran-
ukuran sesuai standar pengujian dilakukan dengan penggerindaan.
Gambar 3.12. Spesimen siap uji
3.2.5. Pengujian Densitas
Pengujian densitas dilakukan sesuai standar ASTM D792. Variasi kaca 0,
5, 10, 15 dan 20%
a) Penimbangan di udara (b) Penimbangan di liquid
Gambar 3.13. Pengujian densitas
3.2.6. Pemaparan Cuaca
Pemaparan cuaca dilakukan sampai 2000 jam mengacu ASTM D1435.
Spesimen diletakkan pada rak pemaparan di area terbuka dengan durasi
pemaparan selama 500, 1000, 1500 dan 2000 jam. Sudut rak diatur 450
mengahdap ke garis equator. Pemaparan dilakukan di Surakarta mulai tanggal 14
Februari 2012 sampai 7 Mei 2012.
a) Spesimen uji bending b) Spesimen uji impak
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
a) tampak depan (b) tampak samping
Gambar 3.14. Pemaparan cuaca sampai 2000 jam
3.2.7. Pengujian Impak
Standar pengujian impak untuk material plastik adalah ASTM D5941.
Dimensi benda uji untuk pengujian ini yaitu lebar = (10 ± 0,2)mm dan tebal = (4 ±
0,2)mm. kekuatan impak dihitung dari energy tumbukan dibagi dengan luas
penampang spesimen, dengan satuan 𝐽 𝑚2 atau 𝑓𝑡 − 𝑙𝑏 𝑖𝑛2 . Hasil pengujian
diambil rata-rata dari 5 kali pengujian untuk tiap variasi.
h = tebal specimen, 4±0,2mm
b = lebar specimen, 10±0,2mm
l = panjang spesimen, 80±0,2mm
Gambar 3.15. Dimensi spesimen uji impak
3.2.8. Pengujian Kekuatan Lentur
Pengujian beban melintang dipakai untuk mengukur gaya yang diperlukan
agar spesimen mengalami deformasi plastis dalam arah radial dengan kondisi
pembebanan empat titik. Modulus lentur (flexural modulus) digunakan sebagai
indikasi kekuatan material ketika dibengkokkan.
Pengujian kekuatan lentur ini memakai metode four point bending.
Standar pengujian untuk mengetahui kekuatan lentur (sifat-sifat lentur) material
plastik adalah ASTM D6272, dengan mekanisme seperti pada gambar 3.9.
pengujian menggunakan universal testing machine merk SANS.
l
h
b
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
h = tebal specimen, 3,2±0,2mm
b = lebar specimen, 12,7±0,2mm
l = panjang spesimen, 73±0,2mm
Gambar 3.16. Dimensi spesimen uji bending
a) Loading noses and support Loading diagram,
b) Pengujian spesimen
Gambar 3.17. Mekanisme pengujian four bending point.
b l h
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
3.3. Diagram Alir Penelitian
Berikut ini diagram alir penelitian yang kami lakukan:
Gambar 3.18. Diagram alir penelitian.
HASIL PENELITIAN :
Diperoleh nilai optimum untuk variasi
penambahan serbuk kaca
Mencetak spesimen dengan mesin
preesured sintering
Uji bending, uji impact
dan uji SEM.
Pembuatan serbuk HDPE, karet
dan kaca dengan ukuran:
HDPE : mesh 20,
Karet : mesh 20,
kaca : mesh 60
Mixing serbuk dengan komposisi HDPE : karet
70:30, dan penambahan filler kaca variasi 0, 5,
10, 15 dan 20% dari volum total campuran
HDPE-karet
Uji densitas
MULAI
Perlakuan spesimen:
Weathering testing dengan durasi 0 jam, 500
jam, 1000 jam, 1500 jam dan 2000 jam
SELESAI
Analisa dan pembahasan
Kesimpulan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengaruh Penambahan Filler Serbuk Kaca terhadap Ketahanan
Pemaparan Cuaca pada Komposit HDPE-karet
Pengujian mekanis dilakukan pada semua variasi komposit HDPE-karet.
Dari hasil pengujian diperoleh nilai kekuatan mekanis yang menurun setiap
penambahan waktu pemaparan cuaca. Tetapi penambahan serbuk kaca pada
komposit menjadikan nilai penurunan kekuatan mekanis berkurang.
A. Pengujian Impak
Hasil pengujian impak dapat dilihat pada gambar 4.1 berikut ini:
Gambar 4.1. Grafik kekuatan impak komposit HDPE-karet tiap durasi
pemaparan cuaca
y = -1.034x + 34583
y = -0.856x + 31767
y = -0.613x + 29063
y = -0.568x + 26940
y = -0.453x + 24932
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
0 500 1000 1500 2000
Kek
uata
n I
mp
act
(k
J/m
2)
Lama weathering (jam)
kaca 0% kaca 5%
kaca 10% kaca 15%
kaca 20%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
Dari gambar 4.1. dapat dilihat penurunan kekuatan impak setelah
pemaparan cuaca. Dari kecenderungan kurva penurunan ini dapat
diprediksi waktu pemaparan cuaca dimana nilai kekuatan impak pada
komposit HDPE-karet tanpa penambahan serbuk kaca akan sama dengan
komposit dengan penambahan serbuk kaca. Dapat dihitung melalu
persamaan garis trendline sebagai berikut: (perhitungan perpotongan
komposit 0% kaca dengan 20% kaca)
𝑌0% = −1,034𝑋 + 34583............................................ (4.1)
𝑌20% = −0,453𝑋 + 24932........................................... (4.2)
Sumbu Y akan berpotongan saat 𝑌0% = 𝑌20% maka:
−1,034𝑋 + 34583 = −0,453𝑋 + 24932
−1,034𝑋 + 0,453𝑋 = +2493 − 34583
−0,581𝑋 = −9651
𝑿 = 𝟏𝟔.𝟔𝟏𝟏,𝟎𝟐 ........................................................... (4.3)
Jadi kekuatan Impak komposit HDPE-karet dengan filler kaca 20%
diperkirakan akan sama dengan komposit HDPE-karet tanpa filler kaca
setelah pemaparan cuaca 16.611,02 jam, sebesar :
Subtitusi persamaan (4.3) ke persamaan (4.1)
𝑌0% = −1,034(16611,015) + 34583
𝑌0% = 17407,21
𝑌20% = 17407,21
Yaitu dengan kekuatan impak sebesar 𝟏𝟕.𝟒𝟎𝟕,𝟐𝟏 𝒌𝑱/𝒎𝟐
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
Nilai kekuatan impak pada masing-masing variasai filler kaca juga
akan sama dengan komposit tanpa filler kaca pada durasi waktu
pemaparan yang berbeda seperti dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1. Prediksi waktu pemaparan cuaca kekuatan impak
Filler
kaca (%)
Waktu saat kekuatan
impak sama (jam)
Nilai kekuatan
impak (kJ/𝑚2)
5 15.820,22 18.224,89
10 13.111,64 21.025,56
15 16.401,29 17.624,07
20 16.611,02 17.407,21
Dari selisih penurunan pada setiap variasi serbuk kaca, didapatkan
nilai penurunan kekuatan impak yang mampu ditahan karena keberadaan
serbuk kaca. Hal ini yang kemudian disebut sebagai kemampuan serbuk
kaca menahan laju penurunan kekuatan impak selama pemaparan cuaca.
Gambar 4.2. Grafik pengaruh penambahan serbuk kaca terhadap ketahanan
kekuatan impak dalam pemaparan cuaca
Peningkatan ketahanan ini dapat dihitung dengan rumusan 4.1
sebagai berikut:
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25
Pen
ingk
ata
n k
etah
an
an
im
pak
(%
)
Filler kaca (%)
500 JAM
1000 JAM
1500 JAM
2000 JAM
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
peningkatan ketahanan =PI .0%−PI.20%
PI .0%× 100% (4.1)
Dengan : PI.20% = penurunan kekuatan impak komposit dengan filler
kaca 20%
PI.0% = penurunan kekuatan impak komposit tanpa filler kaca
Nilai selisih ini dapat dilihat pada gambar 4.2. Dari gambar 4.2
dapat kita lihat bahwa semakin bertambahnya filler serbuk kaca, akan
meningkatkan ketahanan kekuatan impak selama pemaparan cuaca.
B. Pengujian Bending
Hasil pengujian bending dapat dilihat pada gambar 4.3. Dari
gambar 4.3. dapat dilihat penurunan kekuatan bending setelah pemaparan
cuaca. Sama seperti pada kekuatan impak kecenderungan dari kurva
penurunan pada gambar 4.3 dapat diprediksi waktu pemaparan cuaca
dimana nilai kekuatan bending pada komposit HDPE-karet tanpa
penambahan serbuk kaca akan sama dengan komposit dengan penambahan
serbuk kaca. Dapat dihitung melalu persamaan garis trendline sebagai
berikut: (perhitungan perpotongan komposit 0% kaca dengan 20% kaca)
𝑌𝐵.0% = −0,0018𝑋 + 43,4153 ........................................... (4.4)
𝑌𝐵.20% = −0,0008𝑋 + 29,8369 ........................................... (4.5)
Sumbu Y akan berpotongan saat 𝑌𝐵.0% = 𝑌𝐵.20% maka:
−0,0018𝑋 + 43,4153 = −0,0008𝑋 + 29,8369
−0,0018𝑋 + 0,0008𝑋 = +29,8369 − 43,4153
−0,001𝑋 = −13,5784
𝑿 = 𝟏𝟑.𝟓𝟕𝟖,𝟒 ...................................................................... (4.6)
Jadi kekuatan Impak komposit HDPE-karet dengan filler kaca 20%
diperkirakan akan sama dengan komposit HDPE-karet tanpa filler kaca
setelah pemaparan cuaca 13.578,4 jam, sebesar :
Subtitusi persamaan (4.6) ke persamaan (4.4)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
𝑌𝐵.0% = −0,0018(13.578,4) + 43,4153
𝑌𝐵.0% = 18,97418
𝑌𝐵.20% = 18,97418
Yaitu dengan kekuatan bending sebesar 18,97 MPa
Gambar 4.3. Grafik kekuatan bending komposit HDPE-karet tiap durasi
pemaparan cuaca
y = -0.0018x + 43.4153
y = -0.0015x + 39.3614
y = -0.0012x + 36.4489
y = -0.0010x + 34.4124
y = -0.0008x + 29.8369
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 500 1000 1500 2000
Kek
uata
n b
end
ing (
MP
a)
Lama pemaparan (jam)
kaca 0% kaca 5%
kaca 10% kaca 15%
kaca 20%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
Nilai kekuatan bending pada masing-masing variasai filler kaca
juga akan sama dengan komposit tanpa filler kaca pada durasi waktu
pemaparan yang berbeda seperti dapat dilihat pada tabel 4.2.
Tabel 4.2. Prediksi waktu pemaparan cuaca kekuatan bending
Filler
kaca (%)
Waktu saat kekuatan
bending sama (jam)
Nilai kekuatan
bending (MPa)
5 13.513 19,09
10 11.610,67 22,53
15 11.253,63 23,16
20 13.578,4 18,97
Gambar 4.4. Grafik pengaruh penambahan serbuk kaca terhadap ketahanan
kekuatan bending dalam pemaparan cuaca
Sama seperti pada pengujian impak, dari selisih penurunan pada
setiap variasi serbuk kaca, didapatkan nilai penurunan kekuatan bending
yang mampu ditahan karena keberadaan serbuk kaca. Hal ini yang
kemudian disebut sebagai kemampuan serbuk kaca menahan laju
penurunan kekuatan bending selama pemaparan cuaca. Peningkatan
ketahanan ini dapat dihitung dengan rumusan 4.2 sebagai berikut:
peningkatan ketahanan =PB .0%−PB .20%
PB .0%× 100% (4.2)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 5 10 15 20 25
Pen
ingk
ata
n k
etah
an
an
ben
din
g (
%)
Filler kaca (%)
500 jam
1000 jam
1500 jam
2000 jam
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
Dengan : PB.20% = penurunan kekuatan bending komposit dengan filler
kaca 20%
PB.0% = penurunan kekuatan bending komposit tanpa filler kaca
Nilai selisih ini dapat dilihat pada gambar 4.4. Dapat kita lihat
bahwa semakin bertambahnya filler serbuk kaca, akan meningkatkan
ketahanan kekuatan bending selama pemaparan cuaca.
4.2. Hasil Uji Densitas
Pengujian densitas dapat dilihat dari tabel 4.3. berikut:
Tabel 4.3. Densitas komposit tiap variasi.
% kaca 0% 5% 10% 15% 20%
Densitas 𝑘𝑔/𝑚3 995,144 1003,759 1138,739 1156,949 1217,560
Dari pengujian densitas menunjukkan penambahan serbuk kaca akan
meningkatkan densitas dari komposit HDPE-karet. Hal ini dikarenakan densitas
serbuk kaca sendiri yang lebih tinggi dibandingkan HDPE dan karet sehingga
penambahan fraksi volume serbuk kaca juga akan meningkatkan densitas
komposit. Kenaikan densitas pada komposit adalah sebuah kerugian jika tidak
diimbangi peningkatan kekuatan yang signifikan. Maka perlunya ditambahkan
pengikat antara serbuk kaca dan matrik HDPE karena plastik dan kaca sulit
berikatan. Ikatan yang kuat antara kaca dengan HDPE akan menaikkan kekuatan
mekanis komposit dengan filler kaca (Hoekstra, dkk., 2001).
4.3. Hasil Scanning Electron Microscopy
(a) (b)
KARET
HDPE
HDPE
KARET
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
(c)
Gambar 4.5. SEM komposit HDPE karet: (a) 0% kaca tanpa perlakuan; (b) 0%
kaca 2000 jam Pemaparan Cuaca; (c) 20% kaca 2000 jam pemaparan cuaca.
Dari gambar 4.3. terlihat penampang permukaan patah komposit HDPE-
karet. Gambar 4.3 (a), nampak bentuk permukaan patah matrik HDPE
menunjukkan karakteristik patah pada material dengan nilai kekuatan yang bagus
dan nampak masih rekatnya ikatan antara HDPE dengan karet sebelum pemaparan
pemaparan cuaca. Warna komposit nampak masih segar dan gelap. Setelah
pemaparan 2000 jam pemaparan cuaca gambar 4.3 (b), terlihat permukaan patah
HDPE menunjukkan karakteristik material yang mengalami kerapuhan dan
nampak juga perenggangan ikatan antara HDPE dengan karet. Warna komposit
nampak lebih pudar dibandingkan komposit sebelum pemaparan. Pada gambar
4.3.(c) dengan penambahan filler kaca 20%, setelah pemaparan cuaca 2000 jam
terlihat permukaan patah HDPE menunjukkan karakteristik patah pada material
dengan sifat mekanis yang baik dan masih terlihat HDPE mengikat karet. Hal ini
dikarenakan intensitas radiasi sinar matahari yang mengenai HDPE berkurang,
terutama yang berada dibawah butiran serbuk kaca, sehingga efek photodegradasi
dapat berkurang.
HDPE akan menyerap 10% - 20% sinar UV yang mengenai permukaanya
sementara sisanya akan diteruskan. Artinya semakin besar sinar UV yang
melewati HDPE semakin besar pula irradiasi UV yang diserap HDPE. Serbuk
kaca yang mengisi komposit HDPE-karet akan mengurangi intensitas sinar UV
HDPE
KARET
KACA
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
yang mengenai permukaan komposit, yang mengakibatkan semakin sedikit pula
sinar UV yang terserap oleh matrik HDPE. Sehingga laju fotodegradasi dapat
dikurangi yang berefek pada meningkatnya ketahanan kekuatan mekanis
komposit.
Gambar 4.6. Ilustrasi pemantulan sinar matahari oleh serbuk kaca pada komposit
HDPE-karet
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
BAB V
PENUTUP
1. Kesimpulan
Dari penelitian ini dapan diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Penambahan fraksi volume filler serbuk kaca akan meningkatkan
ketahanan terhadap pemaparan cuaca.
2. Peningkatan ketahanan impak dan bending paling besar setelah pemaparan
cuaca terjadi pada komposit HDPE-karet dengan filler kaca 20%.
2. Saran
Untuk mengetahui lebih dalam pengaruh penambahan serbuk kaca
terhadap pemaparan cuaca pada komposit HDPE-karet, maka disarankan
dilakukan:
1. Melakukan pemaparan cuaca diatas waktu perkiraan pemaparan dimana
sifat mekanis komposit HDPE-karet dengan filler kaca sama dengan
komposit HDPE-karet tanpa filler kaca.
2. Melakukan pengujian untuk mengetahui perubahan struktur kimia
komposit HDPE-karet dengan filler kaca
3. Pengukuran variabel pemaparan cuaca dengan lebih detail terutama
intensitas sinar matahari untuk mengetahui variabel paling berpengaruh
besar terhadap komposit saat pemaparan cuaca.
4. Menambahkan pengikat (coupling agent) untuk memperkuat ikatan antara
serbuk kaca dengan matrik HDPE.
top related