Laporan Tugas Akhir
BAB V PEMBAHASAN Berdasarkan analisa data dapat dilakukan pembahasan sebagai berikut: Pada fraksi volume filler 0% memiliki kekuatan tarik paling rendah dikarenakan tidak adanya filler sebagai penguat yang berfungsi untuk meningkatkan kekuatan mekanik. Kekuatan mekanik terbaik pada fraksi volume 20% serbuk kayu ulin. Pada penggunaan 20% serbuk kayu terjadi interaksi antara partikel dengan matriks, dimana distribusi partikel memegang peranan penting dalam interaksi ini, dengan adanya filler maka pada daerah polyethylene akan terisi oleh filler, sehingga pada saat terjadi interlamellar streching, deformasi yang terjadi pada bagian rantai-rantai polimer yang tidak teratur dapat diminimalisir oleh filler. Mekanisme penguatannya adalah dengan adanya filler maka jarak antara bagian polimer yang strukturnya kristalin (berbentuk seperti lempengan/lamellar) akan diperpendek adanya filler tadi. Adanya filler dalam matriks maka deformasi yang terjadi dapat berkurang (dapat dilihat dari elongation yang menurun dengan penambahan filler pada Polyethylene), beban yang sebelumnya diterima sendiri oleh matriks akan diteruskan dan ditanggung juga oleh filler. Mekanisme penguatan sangat di tentukan oleh ikatan antara permukaan filler dengan matriks. Apabila ikatan yang terjadi cukup kuat, maka mekanisme penguatan seperti tersebut diatas dapat terjadi. Tetapi apabila ikatan antar permukaan partikel dengan matriks tidak bagus, maka yang terjadi adalah filler hanya sebagai bahan impurities, dimana filler hanya terjebak dalam matriks tanpa memiliki ikatan dengan matriksnya dan hanya akan mengurangi kekuatan dari matriks itu sendiri. Interface antara filler dengan matriks dapat dilihat pada hasil Scanning Electron Microscope (SEM) Gambar 4.6. Ikatan antar 59
Laporan Tugas Akhir permukaan filler dan matriks yang terjadi, pada awalnya merupakan gaya adhesi yang bisa ditimbulkan karena : 1. Kekasaran bentuk permukaan, yang memungkinkan terjadinya interlocking antar muka. 2. Gaya elektrostatik yaitu gaya tarik menarik antara atom bermuatan ion. 3. Ikatan van der wals karena adanya dipole antara filler dengan matriks. Pada pengujian tensile yang telah di lakukan di peroleh hasil bahwa jenis kayu pada komposit PE/Serbuk kayu mempengaruhi besarnya kekuatan tarik, kekuatan tarik naik dengan naiknya massa jenis dari kayu, hal ini di sebabkan karena semakin besar massa jenis kayu yang di gunakan sebagai filler maka ikatan antar atom dalam kayu tersebut semakin padat dan rapat, sehingga pada saat mengalami tarik, filler yang tersebar dalam matriks tersebut dapat menahan beban yang diberikan sampai batas tertentu. Berdasarkan harga sifat mekanik dari filler di peroleh data bahwa kayu Ulin mempunyai kekuatan tarik yang paling tinggi dibandingkan dengan kayu Merbau dan Kamper, hal ini yang menyebabkan harga kekuatan tarik dari komposit PE/serbuk kayu yang menggunakan kayu Ulin mempunyai harga kekuatan tarik yang paling tinggi. Pada pengamatan pada tensile modulus di peroleh data sama seperti pada harga kekuatan tarik yang mana kayu Ulin mempunyai harga kekuatan tarik yang lebih besar daripada kayu yang lain, hal ini di sebabkan juga karena massa jenis dari kayu yang berbeda-beda dan harga modulus elastisitas dari kayu yang berbeda-beda, kayu Ulin mempunyai modulus elastisitas yang paling tinggi di bandingkan dengan kayu merbau dan kayu kamper. Pengamatan pada tensile modulus memperlihatkan bahwa semakin besar massa jenis dan modulus elastisitas dari kayu maka dapat menaikkan tensile modulus dari komposit sehingga membutuhkan energi yang besar untuk komposit untuk berdeformasi. Pada pengamatan dengan elongation diperoleh data bahwa Polyethylene murni mempunyai harga elongation paling tinggi hal ini disebabkan karena pada 60
Laporan Tugas Akhir Polyethylene mempunyai sifat yang ulet yang tinggi tapi mempunyai kekatan tarik, dan rigiditas yang rendah. Penambahan serbuk kayu pada pada matriks menyebabkan harga elongation dari matriks menjadi berkurang hal ini di sebabkan karena filler mempunyai sifat yang rigiditas yang tinggi di bandingkan dengan matriks tapi mempunyai elongation yang rendah, sehingga dengan penambahan serbuk kayu tersebut terjadi penurunan elongation tetapi menaikkan sifat rigiditas dari matriks tersebut, serta dengan adanya penambahan serbuk kayu akan terjadi interaksi antara interface filler-matriks dan menyebabkan terjadinya retakan-retakan matriks yang berpindah dari satu filler ke filler lainnya. Penggunaan serbuk kayu yang berbeda-beda sebagai filler dapat menyebabkan harga elongation dari komposit dapat berubah-ubah. Kayu Ulin yang mempunyai elongation yang paling rendah di bandingkan dengan kayu Kamper dan Merbau, sangat mempengaruhi elongation dari matriks hal ini di sebabkan karena kayu ulin sangat rigid sehingga dapat menurunkan elongation dari matriks, lain halnya dengan kayu Kamper yang mempunyai harga elongation lebih tinggi dari kayu Ulin, akan menurunkan elongation dari matriks hanya berapa persen saja, dari hasil ini dapat di katakan bahwa harga elongation sangat berpengaruh terhadap elongation dari matriks. Pada pengujian dengan menggunakan flexural di peroleh hasil bahwa dengan penambahan filler pada matriks maka akan menaikkan flexural strength dan flexural modulus. Hasil yang serupa juga diperoleh dalam penelitian yang telah dilakukan oleh Behzad (2004) yang menggunakan Polyethylene dan serbuk kayu sebagai filler, dimana dengan adanya penambahan filler maka akan menaikkan flexural strength dan flexural modulus. Kayu ulin yang digunakan sebagai filler pada pengujian yang telah dilakukan mempunyai flexural strength dan flexural modulus yang paling tinggi di bandingkan dengan kayu kamper maupun kayu merbau, hal ini sama dengan pada pengujian tensile yang mana kekuatan tarik dan tensile modulus paling tinggi adalah kayu ulin, hal ini disebabkan karena massa jenis yang berbeda61
Laporan Tugas Akhir beda dari kayu dan kekuatan lentur dari kayu yang berbeda-beda pula, maka pada saat komposit mengalami pembebanan, interaksi antara filler dengan matriks makin besar terhadap pembebanan dari luar. Hal ini juga sesuai dengan Tabel 2.2 bahwa massa jenis sangat mempengaruhi kekuatan atau kelenturan suatu kayu. Penelitian ini ditunjang juga dengan simulasi dengan software komputer untuk melihat perilaku dari suatu spesimen komposit ketika diberi pembebanan dari luar. Selain itu untuk menganalisa kekuatan tarik dan lentur maksimum dari spesimen yang diperoleh dari hasil terbaik yaitu Polyethylene/serbuk kayu Ulin. Pada spesimen tensile distribusi tegangan tertinggi terjadi pada daerah gage length, hal ini ditunjukkan oleh warna merah pada spesimen, warna ini sesuai pada keadaan sebenarnya, dimana failure spesimen tensile terjadi pada daerah gage length. Sedangkan distribusi tegangan terendah terjadi pada daerah tepi grip, hal ini ditunjukkan oleh warna biru pada spesimen yang mana failure spesimen tidak terjadi pada daerah tersebut. Pada keadaan sebenarnya daerah grip merupakan daerah untuk menjepit spesimen oleh penjepit mesin uji. Pada spesimen flexural (three point bending), distribusi tegangan tertinggi terjadi pada daerah berdekatan dengan span dari daerah pembebanan (tengah spesimen). Ini seperti pada pengujian yang telah dilakukan, dimana banyak spesimen flexural (three point bending) terjadi failure pada daerah tersebut. Sedangkan distribusi terendah terjadi pada daerah tepi dari spesimen, karena dapat dianggap bahwa daerah tepi tersebut tidak mengalami pembebanan. Berdasarkan hasil yang diperoleh, dapat dijelaskan bahwa akibat distribusi partikel serbuk kayu yang tidak merata pada spesimen dan adanya void yang terbentuk akibat penuangan lelehan komposit pada cetakan, adanya void pada spesimen dapat dibuktikan pada Gambar 4.6 hasil foto SEM (Scanning Electron Microscope), maka tegangan maksimum yang terjadi bukan didaerah pembebanan melainkan didaerah yang berdekatan dengan span ( penahan spesimen ). 62
Laporan Tugas Akhir Void yang terdapat di dalam komposit bisa terjadi karena adanya udara yang terjebak dalam komposit pada saat proses pemanasan. Void juga bisa terjadi selama proses pembuatan yaitu karena temperatur yang terlalu tinggi, pengadukan yang kurang baik, proses pencetakan yang kurang tepat, bahkan juga saat preparasi bahan dan peralatan. Menurut Munsell dari RhenShape Solution, void pada komposit bisa juga disebabkan karena moisture contamination, dimana sebelum proses dilakukan, ada kemungkinan terjadi penyerapan air, baik itu dari bahannya maupun dari peralatan itu sendiri, sehingga dengan adanya kandungan void didalam komposit maka dapat menurunkan kekuatan tarik dan kekuatan bending dari komposit.
63
