BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Serat Alam Serat alam merupakan

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Serat Alam
Serat alam merupakan serat yang cocok digunakan dalam pembuatan komposit
sebagai pengganti serat kaca. Penggunaan serat alam sebagai penguat didalam
polimer mempunyai keuntungan karena serat alam merupakan serat yang ramah
lingkungan. Keuntungan dari serat alam yaitu densitasnya rendah, mudah terurai,
kekakuannya tinggi, dan harganya yang relatif rendah (Uma, 2010).
Keuntungan dari penggunaan serat alam yang lain adalah berasal dari
sumber yang dapat didaur ulang, keuntungan penting lainnya memiliki energi
masuk yang rendah dalam proses pembuatannya, dan serat alam dapat dibuang
dengan mudah jika serat telah tua melalui proses pembuatan kompos atau dengan
menggunakan nilai kalorinya didalam perapian yang tidak akan sama dengan
penggunaan serat kaca. Bagaimanapun serat alam menunjukkan karakteristik yang
tidak diiinginkan. Beberapa kerugian dari penggunaan serat alam seperti
penyerapan lembab yang tinggi, ketahanan panas yang rendah, dan sifat
kekristalan yang rendah (Al-Kanbashi, 2005).
John (2008, hal:189) dalam penelitiannya mengatakan sifat polar dan
hidrofilik dari lignoselulosa yang terkandung didalam serat alam dan sifat
nonpolar dari termoplastik menghasilkan pencampuran yang sangat sulit karena
tidak terdispersinya serat kedalam matriks. Ini merupakan kerugian utama dari
komposit berpenguat serat nenas. Masalah yang lain yaitu suhu pada pembuatan
komposit dibatasi pada suhu 200oC karena serat alam akan mengalami degradasi
pada suhu yang tinggi, dan ini merupakan hambatan untuk pemilihan matriks.
Universitas Sumatera Utara
Serat alam telah digunakan sebagai penguat dengan temoplastik dan
termoset. Penting untuk mengetahui sifat fisika kimia dan sifat mekanik dari serat
alam untuk menghasilkan komposit yang optimum. Banyak penelitian yang telah
dilakukan untuk menjelaskan pengaruh tolak ukurnya seperti struktur kristalnya,
derajat kristalinitas, sudut putar dari serabut, derajat polimerisasi, nilai porositas,
dan ukuran dari gelembung pusat dan komposisi kimianya (Al-Kanbashi, 2005).
2.2
Nenas
Nenas merupakan tanaman buah berupa semak yang memiliki nama ilmiah
Ananas Comosus. Nenas berasal dari Brasilia (Amerika Selatan) yang telah di
domestikasi disana sebelum masa Colombus. Pada abad ke-16 orang Spanyol
membawa nanas ini ke Filipina dan Semenanjung Malaysia, masuk ke Indonesia
pada abad ke-15, (1599). Di Indonesia pada mulanya hanya sebagai tanaman
pekarangan, dan meluas dikebunkan di lahan kering (tegalan) di seluruh wilayah
nusantara. Tanaman ini kini dipelihara di daerah tropik dan sub tropik.
( http://www.warintek.ristek.go.id/pertanian/nenas.pdf)
Gambar 2.2.1 Buah nenas
Bentuk daun nenas menyerupai pedang yang meruncing diujungnya
dengan warna hijau kehitaman dan pada tepi daun terdapat duri yang tajam.
Tergantung dari spesies atau jenis tanaman, panjang daun nenas berkisar antara 55
sampai 75 cm dengan lebar 3,1 sampai 5,3 cm dengan tebal daun antara 0,18
Universitas Sumatera Utara
sampai 0,27 cm.Karena daun nenas tidak mempunyai tulang daun,adanya seratserat dalam daun nenas tersebut akan memperkuat daun nanas dalam
pertumbuhannya.
Dari berat daun nenas hijau segar akan dihasilkan kurang lebih sebanyak
2,5 sampai 3,5% serat daun nenas. Serat yang berasal dari daun nenas yang masih
muda pada umumnya tidak panjang dan kurang kuat. Sedang serat yang
dihasilkan dari tanaman nenas yang terlalu tua, terutama tanaman yang
pertumbuhannnya di alam terbuka dengan intensitas matahari cukup tinggi tanpa
pelindung, akan menghasilkan serat yang pendek kasar dan getas atau rapuh
(Hidayat, 2008).
2.3
Serat Nenas
Serat daun nenas (pine-apple leaf fibres) adalah salah satu jenis serat yang berasal
dari tumbuhan (vegetable fibres) yang diperoleh dari daun-daun tanaman nanas
(Hidayat, 2008). Serat daun nenas mempunyai sifat mekanik yang unggul karena
mengandung selulosa yang tinggi (72-82%) dibandingkan dengan sudut seratnya
(14o). Serat dapat diambil dari daun Ananas Comosus termasuk dalam famili
bromeliaceae dengan cara perendaman (Uma, 2010).
Tabel 2.3.1. Sifat Fisik dan Mekanik Serat Nenas
Sifat
Densitas (g/cm3)
Ukuran
1,526
Diameter (µm)
30-60
Kekuatan tarik (Mpa)
413
Modulus Young (GPa)
6,5
Pemanjangan putus (%)
1,6
Sumber: Uma 2010
Universitas Sumatera Utara
Adapun kandungan dan sifat mekanik dari serat nenas sebagai berikut :
Tabel 2.3.2. Komposisi Serat Nenas
Kandungan Kimia
Jumlah (%)
α – selulosa
Hemiselulosa
68,5-71
18,8
Lignin
6,04
Pektin
1,1
Lemak dan wax
3,2
Abu
0,9
Protein, asam organik
5,73
Sumber : Eriningsih 2009
Sama halnya dengan serat-serat alam lainnya yang berasal dari daun (leaf
fibers), secara morfologi jumlah serat dalam daun nanas terdiri dari beberapa
ikatan serat dan masing-masing ikatan terdiri dari beberapa serat. Sel-sel dalam
serat daun nanas mempunyai ukuran diameter rata-rata berkisar 10 µm dan
panjang rata-rata 4,5 mm dengan rasio perbandingan antara panjang dan diameter
adalah 450 (Hidayat,2008).
2.4 Alkalisasi
Alkalisasi pada serat alam adalah metode yang telah digunakan untuk
menghasilkan serat
berkualitas tinggi. Alkalisasi
pada serat merupakan
metode perendaman serat ke dalam basa alkali. Alkalisasi merupakan salah
Universitas Sumatera Utara
satu metode modifikasi permukaan serat yang dilakukan untuk memperoleh ikatan
yang baik antara permukaan matriks dan serat (Maryanti, 2011).
Reaksi dari perlakuan alkali terhadap serat sebagai berikut :
Serat
OH + NaOH
Serat
O- Na+
+ H2O
(1)
Dampak dari proses alkali pada serat selulosa adalah reaksi penggembungan
dimana struktur kristalin alam dari selulosa akan melemas. Jenis alkali (KOH,
LiOH, NaOH) dan konsentrasi akan mempengaruhi dari derajat penggembungan
(John, 2008).
Proses
alkalisasi
menghilangkan komponen
penyusun
serat
yang
kurang efektif dalam menentukan kekuatan antarmuka yaitu hemiselulosa,
lignin atau pektin. Dengan berkurangnya hemiselulosa, lignin atau
pektin,
kekerasan serat oleh matriks akan semakin baik, sehingga kekuatan antarmuka
pun akan meningkat. Selain itu, pengurangan hemiselulosa, lignin atau pektin,
akan meningkatkan kekasaran permukaan yang menghasilkan ikatan mekanik
yang lebih baik (Maryanti, 2011).
2.5
Polipropilena
Sifat dari polipropilena sama dengan polythene, tapi polipropilen telah mengalami
perubahan sifat tahan panasnya, sifat fisikanya yang baik dan ketahanan terhadap
bahan kimia yang luar biasa. Polipropilena tahan terhadap asam, alkali, dan garam
meskipun pada suhu yang tinggi (Cook,1964).Struktur dari
propilena dapat
terlihat dari gambar :
CH2
CH
CH3
Gambar 2.5.1 Struktur Propilena
Universitas Sumatera Utara
Pada suhu ruang, beberapa sifat, seperti daya regang dan kekakuan, sama
dengan sifat polietena bermassa jenis tinggi, tetapi sifat itu berubah pada suhu
yang lebih tinggi. Sifat kelarutan polipropilena sama dengan sifat kelarutan yang
dimiliki polietena, yakni tak larut pada suhu ruang.Produk polipropilena lebih
tahan terhadap goresan daripada produk polietena yang bersesuaian polipropilena
digunakan untuk bagian dalam mesin cuci, komponen mobil, kursi, tangkai
pegangan, kotak, keranjang, pipa, isolator listrik, kemasan, (berupa lembaran
tipis) makanan dan barang (Cowd,1991)
Polipropilena mempunyai titik lebur yang lebih tinggi dibandingkan
dengan polietilen (170 banding 140) begitu juga kekuatan dari rantainya yang
lebih besar terhadap gangguan dan perputaran terhadap beban karena adanya
gugus metil (Allen, 1983).Struktur dari polipropilena, polipropilena dapat
berbentuk isotaktik, sindiotaktik, atau ataktik. Kristalinitas dari polipropilen
isotaktik membuatnya berbentuk padat dengan sifat komersil yang menarik.
Polipropilen isotaktik merupakan rantai linear, merupakan polimer kristalin yang
tinggi, dengan titik lebur 165oC.
Sifat polipropilen. Polipropilen merupakan plastik yang berkilat, dengan
densitas 0,905. Karena kristalinitasnya yang tinggi berpengaruh kepada
kekuatannya yang tinggi, kekakuan dan kekerasannya. Hasil dari perbandingan
daya tarik dan beratnya menguntungkan diberbagai aplikasi. Titik lebur propilena
yang tinggi dapat membuat polipropilena dicetak dengan baik dan merupakan
polimer dengan daya regangan yang tinggi pada temperatur yang tinggi.
Polipropilena mempunyai sifat listrik yang baik dan lambat secara kimia,
dan merupakan jenis polimer hidrokarbon yang tahan lembab. Dan ini merupakan
total bebas dari penekanan atau kerusakan lingkungan. Bagaimanapun,
polipropilena sedikit lebih stabil dan lebih pada dibandingkan polietilen jika
dikenai panas, cahaya dan serangan oksidasi (biasanya disebabkan adanya
kehadiran hidrogen tersier) dan harus distabilisasi dengan antioksidan dan cahaya
ultraviolet yang terserap. Hasil dari susunan ini cukup memuaskan, seperti untuk
Universitas Sumatera Utara
beberapa aplikasi untuk permadani diluar atau didalam ruangan, tetapi harganya
sedikit mahal (Billmeyer, 1984).
Kehadiran dari polipropilena merupakan salah satu termoplastik yang
paling penting di bidang komersil, dan total penggunaannya masih bertambah
dengan cepat untuk semua termoplastik. Situasi ini bagus dilanjutkan ke dapannya
dengan beberapa alasan berikut :
1.
Produknya dengan harga yang relatif rendah dan begitu juga harga
monomernya yang rendah dan teknologi polimerisasi yang efisien,
dibandingkan dengan termoplastik yang lain. Persaingan teknologi dan
penawaran
metode
produksi
dengan
pengurangan
harga
dengan
pengubahan teknik
2.
Polimernya dapat dimodifikasi dengan berbagai macam aplikasi. Melalui
polimerisasi, orientasi, dan teknik lain dari sifat fisika produknya yang
dapat divariasikan dengan jarak suhu dan keperluan mekanik.
3.
Proses yang mudah dari polimer ini membuat penggunaannya lebih
ekonomis
( Kroschwitz,1990)
2.6 Maleat Anhidrat
Monomer polifungsional maleat anhidrat (2,5-furan-dion atau cis-butenedionic
anhidrat), asam maleat (asam (z)-2-butenedion) merupakan senyawa kimia yang
dibutuhkan di dalam dunia komersil. Dengan adanya ikatan rangkap yang reaktif
dan anhidrat atau bagian asam yang menunjukkan sifat yang unik dari maleat
anhidrat, asam maleat.
Maleat anhidrida anhidrat merupakan compatibilizer yang paling populer
diantara semua jenis anhidrida. Maleat anhidrat dapat digunakan sebagai
compatibilizer pada material polimer seperti polipropilena, polietilene dan
Universitas Sumatera Utara
acrylonitrile butadine styrene copolymer. Penggunaan maleat anhidrida sebagai
kompatibilitas telah dilakukan pada beberapa pembuatan komposit dan berefek
positif seperti komposit berbahan kayu-PP dan PF, komposit berbahan baku
pinus-polymeric diphenylmethane diisocyanate dan komposit berbahan baku
serbuk batang kelapa sawit-PP ( Dhini, 2011).
Pada tahun 1961, telah ditunjukkan bahwa maleat anhidrat dapat
berhomopolimerisasi dengan radiasi uv, dengan adanya inisiator radikal, anion
dengan berbagai dasar, elektrokimia dan pengaruh gelombang. Maleat anhidrat
merupakan polimer yang dihasilkan dengan cara inisiator radikal. Maleat anhidrat
dihasilkan dengan adanya dehidrasi dari asam maleat. Sifat-sifatnya berwarna
putih, memiliki berat molekul yang rendah, larut dalam air, sedikit larut dalam
alkali, keton, asetonitril, alkohol, ester. Struktur dari maleat anhidrat :
HC
CH
C
O
C
O
O
Gambar 2.6.1 Struktur maleat anhidrat (Kroschwitz, 1990).
2.7 Bahan Pengisi
Serat kebanyakan digunakan sebagai bahan tambahan dalam komposisi polimer.
Biasanya digunakan dalam semua plastik, alam, dan karet sintetis dan dalam
pelapisan. Serat biasanya merupakan material inert yang ditambahkan dalam
komposisi
polimer
untuk
mengubah
sifat
atau
mengurangi
harga.
Pencampurannya dengan resin, akan menjadi campuran yang heterogen dimana
Universitas Sumatera Utara
akan terbentuk dengan adanya panas dan tekanan atau keduanya. Ada tiga jenis
pengisi yaitu :
1.
Pengisi yang memperkuat
Akan memperkuat polimer dengan adanya tarikan yang tinggi dari serat yang
dikenal dengan serat plastik yang memperkuat (fibre reinforced plastic / FRP).
FRP memiliki modulus elastisitas yang tinggi, kekuatan yang tinggi, tahan
terhadap korosi dan mudah untuk dibentuk. Serat penguat yang utamanya
adalah kaca, grafit, alummina, carbon, boron dan berytha.
2.
Pengisi aktif
Serat yang mempunyai kekuatan mekanik disebut serat aktif dan yang tidak
mempunyai kekuatan mekanik disebut serat tidak aktif. Serat aktif (carbon
black, silika gel) lebih kuat
10 hingga 20 kali dibandingkan elastromer
sintetik dan karet.
3.
Pengisi tidak aktif
Serat ini digunakan untuk menekan harga lebih rendah sebaik mungkin
seperti hasil bercampurnya yang baik. Serat ini terdiri dari kayu dan material
yang hampir sama dengan bentuk dan ukuran yang berbeda. Serat ini juga
mengisi volume lebih besar lagi. Oleh karena itu perbandingan serat dengan
matiksnya sangatlah penting agar tidak terjadinya kesalahan metode
(Bhatnaghar, 2004).
2.8 Kopolimer Cangkok
Universitas Sumatera Utara
Tiga cara untuk mempreparasi kopolimer cangkok yaitu :
1. Monomer
dipolimerisasi
dalam
hadirnya
suatu
polimer
dengan
percabangan yang terjadi dari transfer rantai
2. Monomer dipolimerisasi dalam hadirnya polimer yang memiliki gugusgugus fungsional reaktif atau letak-letak yang bisa diaktifkan, misalnya
radiasi
3. Dua polimer yang memiliki gugus-gugus fungsional reaktif direaksikan
bersama
Diperlukan tiga komponen untuk berlangsungnya pencangkokan lewat
transfer rantai : polimer, monomer, dan inisiator. Fungsi inisiator adalah untuk
mempolimerisasi monomer sehingga membantu radikal, ion atau kompleks
koordinasi polimerik yang kemudian bisa menyerang polimer asal atau untuk
bereaksi dengan polimer asal untuk membentuk spesies inisiator diatas kerangka
polimer yang menginisiasi polimerisasi monomer.
Pecangkokan biasanya terjadi pada letak-letak yang bisa menerima reaksireaksi transfer, seperti pada karbon-karbon yang bersebelahan dengan ikatan
rangkap dua dalam polidiena atau diatas arbon-karbon yang bersebelahan dengan
gugus karbonil. Efisiensi pencangkokan akan menjadi baik jika suatu gugus yang
menjalani dengan segera transfer radikal. Radiasi paling banyak digunakan untuk
memberikan letak-letak aktif untuk kopolimerisasi cangkok (Steven, 2001).
2.9 Kopolimer Cangkok Matrik
Sebuah metode yang efektif dari modifikasi kimia untuk matriks dan serat alam
adalah kopolimer cangkok. Reaksi ini terjadi dengan adanya inisiasi dari radikal
bebas dari molekul selulosa. Dimana selulosa telah dikenai perlakuan dengan
larutan encer dengan ion tertentu dan akan menunjukkan energi radiasi yang
tinggi. Kemudian molekul selulosa akan putus dan radikalnya terbentuk. Setelah
Universitas Sumatera Utara
itu bagaian radikal dari selulosa diberi perlakuan dengan larutan yang sesuai
(cocok dengan matriks).
Perlakuan dari serat selulosa dengan polipropilena-maleat anhidrat (PP-gMA) yang memberikan ikatan kovalen antarmukanya. Mekanisme reaksinya
terbagi menjadi 2 yaitu aktivasi kopolimer dengan pemanasan dan esterifikasi dari
selulosa. Setelah perlakuan energi permukaan dari serat akan meningkat menjadi
level tinggi mendekati dari energi permukaan matriks. Maka akan terbentuk
kekuatan yang lebih tinggi dan tarik menarik antar molekul yang berbeda akan
lebih tinggi (Malkapuram,2009). Berikut adalah mekanisme reaksi
selulosa
dengan PP-g-MA :
O
HO
HO
O
C
CH2
C
CH
C
CH2
O
C
H2O
C
O
CH
CH3
C
O
O
O
serat
OH
OH
serat
C
CH2
C
CH
O
O
O
C
C
CH2
CH
C
CH3
O
C
CH3
O
O
serat
O
O
O
H
H
C
C
CH2
CH
C
CH3
O
Gambar 2.9.1. Mekanisme reaksi serat dengan PP-g-Ma
(sumber : Malkapuram, 2009)
2.10 Komposit
Komposit merupakan material yang tersusun dari gabungan dua atau lebih
komponen yang berbeda. Batasan pada polimer,pengertian ini termasuk kopolimer
Universitas Sumatera Utara
plastik yang memperkuat, karbon black yang diisi karet dan sebagainya
(Bhatnagar, 2004). Pada dasarnya ada tiga poin utama yang mendekati yang dapat
diambil sebagai defenisi dari material komposit,yaitu :
1. Terdiri dari dua atau lebih material yang berbeda secara fisik dan dapat
dipisahkan secara mekanik
2. Dapat dibuat melalui pencampuran material yang berbeda dimana salah satu
material yang berupa terdispersi ke material lainnya yang dapat diawasi pada
saat mencapai sifat optimum.
3. Sifatnya harus unggul, dan mempunyai sifat tunggal, dari sifat masingmasing komponen (Hull, 1981).
Material komposit terdiri atas penguat yang sangat kuat dan serat yang
kaku didalam sebuah resin matrik polimer atau pengikat. Pada masalah ini
material harus mempunyai pengecualian sifat mekanik dan sering dibatasi pada
keuntungan komposit yang bdikenal dari serat yang dicacah atau pengisi polimer
lainnya. Jenis serat 50 kali lebih kuat dan 20-150 kali lebih kaku dibandingkan
dari matrik polimer. Keuntungan komposit lebih tepat digambarkan material serat
pengikat yang lebih kuat dibadingkan dengan plastik yang memperkuat
(Kroschwitz, 1990).
Adapun pembagian komposit berdasarkan bentuk penguatnya yaitu :
1.
Komposit partikal (particulate composites) merupakan komposit yang
menggunakan partikel serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara
merata dalam matriknya.
2.
Komposit serat merupakan komposit yang terdidi dari serat dan matrik
dimana fungsi serat sebagai penopang kekuatan dari komposit sehingga
tinggi rendahnya kekuatan komposit tergantung dari serat yang digunakan.
Jenis komposit serat dapat terbagi atas :
a.
Continous fiber composite (komposit diperkuat serat kontinu)
b.
Woven fiber composite (komposit diperkuat dengan serat
anyaman)
Universitas Sumatera Utara
c.
Chopped fiber composite (komposit diperkuat serat pendek/acak)
d.
Hybrid composite (komposit diperkuat serat kontinyu dan serat
acak)
3.
Komposit lapis (laminates composite) merupakan komposit yang terdiri dari
dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya
mempunyai karakteristik sifat sendiri,berdasarkan jenis matrik yang
digunakan komposit ini terbagi atas :
(a)
Komposit matrik logam (metal matrix composites/MMC) merupakan salah
satu jenis komposit yang memiliki matrik logam seperti aluminium sebagi
matriknya dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida
(b)
Komposit matrik keramik (ceramic matrix composites/CMC) merupakan
komposit yang menggunakan keramik sebagai matriknya
(c)
Komposit matrik polimer (polymer matrix composites/PMC) merupakan
komposit yang menggunakan polimer sebagai matriknya (Jones, 1975).
Serat yang digunakan ada serat alami dan serat sintetis. Menggunakan
serat alami sebagai pengisi pada matrik polimer yang biasanya menggunakan
bahan pengisi anorganik seperti serat gelas yang menunjukkan beberapa
keuntungan dengan sifat tergoresnya yang rendah pada saat prosesnya, ramah
lingkungan, harganya rendah, kemampuan pengubahan bentuk yang lebih mudah,
kemampuan mudah terurai, dapat diperbaharui, tidak beracun, penggunaanya yang
fleksibel, mempunyai kekuatan yang tinggi, harganya yang lebih murah, dan
mudah didaur ulang (Shinoj, 2010).
Faktor-faktor yang mempengaruhi performa fiber-matrik komposit adalah
sebagai berikut :
1.
Faktor serat, dimana serat merupakan filler yang dapat memperbaiki sifat
dan struktur matrik yang tidak dimilikinya
2.
Letak serat, tata letak dan arah serat dalam matrik yang akan menentukan
kekuatan mekanik komposit dan mempengaruhi kinerja komposit. Menurut
tata letak dan arah serat diklasifikasikan menjadi 3 bagian yang pertama
one dimensional reinforcement,
mempunyai kekuatan dan modulus
Universitas Sumatera Utara
maksimum pada arah axiz serat, yang kedua two dimensional reinforcement
(planar) mempunyai kekuatan pada dua arah atau masing-masing orientasi
arah serat, yang ketiga three dimensional reinforcement mempunyai sifat
isotropik kekuatannya lebih tinggi
3.
Panjang serat, serat panjang akan lebih kuat dibandingkan serat pendek.
Serat panjang (continous fiber) lebih efisien dalam peletakannya daripada
serat pendek akan tetapi serat pendek lebih mudah peletakannya
4.
Bentuk serat, bentuk serat tidak terlalu berpengaruh yang mempengaruhinya
adalah diameter seratnya. Pada umumnya, semakin kecil diamter serat akan
menghasilkan kekuatan komposit yang lebih tinggi
5.
Faktor matrik, pembuatan komposit serat membutuhkan ikatan permukaan
yang kuat antar serat dan matrik, selain itu matrik juga harus mempunyai
kecocokan secara kimia
6.
Faktor ikatan fiber-matrik, komposit serat yang baik harus mampu untuk
menyerap matrik yang memudahkan terjadi antara dua fase
7.
Katalis, banyak sedikitnya katalis yang diguankan juga berpengaruh pada
sifat mekanik komposit yang dihasilkan
8.
Void atau gelembung udara merupakan akibat yang tidak bisa dihindari
pada saat proses pembuatan (Schwartz,1984).
2.11. Karakterisasi Campuran Polimer
Mengkarakterisasi polimer jauh lebih rumit daripada mengkarakterisasi senyawasenyawa dengan berat molekul rendah. Metode yang paling sering digunakan
untuk analisis polimer yaitu metode spektroskopik dan termik. Metode kimia
bermanfaat mencakup identifiaksi poliester dan poliamida, atau polimer-polimer
lainnya yang mengandung gugus-gugus fungsi dan pengujian rutin untuk polimer
bahan tambahan.
2.11.1. Spektroskopi Inframerah Fourier Transform (FTIR)
Universitas Sumatera Utara
Karakterisasi bahan polimer dengan menggunakan spekttroskopi inframerah
merupakan salah satu pemeriksaan yang spesifik, meskipun yang paling penting
adalah konsep frekuensi gugusnya ( Bark, 1982).Teknik FTIR sama dengan
spektroskopi inframerah biasa, dimana pada spektroskopi infra merah serapan
radiasi inframerah oleh suatu molekul terjadi karena interaksi vibrasi ikatan kimia
yang
menyebabkan
perubahan
polaribilitas
dengan
gelombang
listrik
elektromagnetik. Dalam teknik spektroskopi inframerah sampel molekul disinari
dengan radiasi inframerah dengan bilangan gelombang antara 200-4000cm-1
(Wirjosentono, 1995).
Sistem optik sekarang yang kebanyakan digunakan adalah sistem sinar
ganda. Radiasi dari sumbernya akan berpisah menjadi dua sinar, salah satunya
akan melewati sampel. Panjang gelombang yang diserap akan dibandingkan
dengan sinar yang kedua, dan referensi yang lain (Bark, 1992)
Beda spektroskopi inframerah dengan FTIR, pada FTIR dilengkapi dengan
cara penghitungan Fourier Transform dan pengolahan data untuk mendapatkan
resolusi dan kepekaan yang lebih tinggi. Kelebihan dari FTIR mencakup ukuran
sampel partikel yang kecil, perkembangan spektrum yang cepat, dan karena
instrumen ini memiliki komputer yang terdedikasi kemampuan untuk menyimpan
dan memanipulasi spektrum (Steven, 2001).
2.11.2. Uji Tarik
Kekuatan tarik diartikan sebagi besarnya beban maksimum (Fmaks) yang
dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan, dibagi dengan luas penampang
bahan. Karena selama dibawah pengaruh tegangan, spesimen mengalami
perubahan bentuk maka defenisi kekuatan tarik dinyatakan dengan luas
penampang semula (Ao) :
Universitas Sumatera Utara
 
F
A
(2)
Keterangan :
σ = kekuatan tarik (Mpa)
F = beban tarik (N)
A = luas penampang (m2) (Wirjosentono,1995).
Pada uji tarik benda diberi beban gaya tarik sesumbu yang bertambah
besar secara kontinu,bersamaan dengan bertambahnnya besar
diamati
perpanjangan yang dialami benda yang diuji. Hasil dari suatu uji tarik yang
berupa nilai merupakan tegangan tarik ( Dieter,1986). Berdasarkan ASTM D-638,
bentuk spesimen dumbbell (tipe 1) dibutuhkan untuk uji kekuatan komposit.
Detail bentuk ditunjukkan gambar berikut :
W
Wo
Wc
R
G
L
D
Lo
Gambar 2.11.2.1. Bentuk Spesimen Dumbbell Tipe I ASTM D-638
Tabel 2.11.2.1 Ukuran Spesimen Bentuk Dumbbell Tipe I ASTM D-638
Ukuran
Tebal, T
Nilai (mm)
1,00 ± 0,4
Lebar pada daerah berbatas, W
13
Panjang pada daerah berbatas, L
57
Lebar seluruhnya, WO
19
Panjang seluruhnya, LO
165
Panjang pada daerah cekung, G
50
Universitas Sumatera Utara
T
Jarak antara pegangan, D
115
Jari-jari lapisan tipis, R
76
(Sumber: American Standart of Testing and Material, 2003)
2.11.3. Kerapatan Papan Komposit
Kerapatan papan komposit merupakan salah satu sifat fisis
berpengaruh terhadap kualitas papan
yang
sangat
komposit. Karena itu kerapatan papan
komposit diupayakan seseragam mungkin, sehingga perbedaan sifat-sifat papan
komposit yang dianalisis sedapat mungkin tidak disebabkan oleh perbedaan
kerapatan (Dina, 2006).
Kerapatan papan komposit dihitung berdasarkan berat dan volume keringnya.
Kerapatannya dihitung berdasarkan rumus :
ρ=
m
v
(3)
Keterangan :
ρ = kerapatan (gr/cm3)
m = berat contoh uji kering (gr)
v = volume contoh uji kering (cm3) (Danu, 2009)
Universitas Sumatera Utara
2.11.4 Uji Daya Serap Air
Nilai daya
serap air mencerminkan kemampuan papan untuk menyerap air
setelah direndam selama 2 jam dan 24 jam. Air yang masuk terdiri dari air yang
langsung masuk melalui rongga-rongga kosong di dalam papan dan air yang
masuk ke dalam partikel-partikel penyusun. Pengujian
ini bertujuan untuk
melihat bagaimana ketahanan papan terhadap pengaruh cuaca jika digunakan
untuk penggunaan eksterior.
Daya serap air papan komposit dihitung berdasarkan berat sebelum
dan sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam. Besarnya daya
serap air papan dihitung berdasarkan rumus:
DSA =
B₂−B₁
B₁
x 100%
(4)
Keterangan :
DSA = Daya serap air (%)
B1
= berat contoh uji sebelum perendaman (gr)
B2
= berat contoh uji setelah perendaman (gr) (Danu, 2009).
Universitas Sumatera Utara