PENGARUH PERLAKUAN ALKALI DAN PEMANASAN SERAT TERHADAP KEKUATAN TARIK SERAT LENGKUAS (Skripsi)
Oleh LAMBOK SILALAHI
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG 2016
ABSTRAK PENGARUH PERLAKUAN ALKALI DAN PEMANASAN SERAT TERHADAP KEKUATAN TARIK SERAT LENGKUAS Oleh : LAMBOK SILALAHI Serat lengkuas merupakan serat alam yang pertumbuhannya berlimpah di alam, tetapi belum dimanfaatkan secara optimal. Serat lengkuas bisa digunakan sebagai penguat alternatif sebagai bahan pengisi komposit. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui komposisi kimia dan pengaruh perlakuan terhadap kekuatan tarik kemudian pengamatan morphologi serat melalui hasil Photo Scanning Electron Microscope (SEM). Pengestrakan serat lengkuas dapat dilakukan dengan palu untuk memipihkan umbi lengkuas, kemudian serat dipisahkan dari daging umbi dengan cara serat ditarik secara perlahan-lahan. Dalam penelitian ini serat tanpa perlakuan dan dengan perlakuan alkali NaOH 5% direndam selama 2 jam, kemudian dipanaskan (oven) dengan suhu 80˚ C selama 0, 15, 30 dan 45 menit. Setelah itu dilakukan pengamatan menggunakan SEM (Scanning Electron Microscope) untuk mengetahui morphologi dan diameter serat, kemudian dilakukan pengujian tarik dengan standar ASTM D 3379-75. Hasil pengujian komposisi kimia serat lengkuas dengan pemanasan 0, 15, 30 dan 45 menit menunjukan semakin lama waktu pemanasan serat semakin meningkat kadar selulosa, sementara kadar lignin dan air menurun (kadar selulosa 52,27%, kadar lignin 4,21% dan kadar air 8,19%). Sementara hasil pengujian tarik dan SEM (Scanning Electron Microscope) menunjukan lamanya waktu pemanasan serat tidak berpengaruh besar terhadap kekuatan tarik, hal ini disebabkan waktu pemanasan serat lengkuas tidak begitu jauh. Sementara semakin kecil diameter semakin besar kekuatan tarik serat lengkuas. Serat dengan diameter 0,192 mm mempunyai kekutan tarik 229,80 MPa. Serat dengan diameter 0,295 mm mempunyaikekuatan tariknya 103,42 MPa. Hal ini dikarenakan semakin besar diameter serat lengkuas semakin besar rongga pada serat lengkuas yang mengurangi kekuatan tarik serat. Kata Kunci : Serat Lengkuas, NaOH, Oven, Kekuatan tarik, SEM (Scanning Electon Microscope).
ABSTRAC THE EFFECT OF ALKALI TREATMENT AND FIBER HEATING TOWARD THE TENSILE STRENGTH OF Alpinia Galangal FIBER By: LAMBOK SILALAHI Alpinia Galangal fiber is a natural fiber that grow abounded in natural, but has not been used optimally. Alpinia Galangal fiber can be used as an alternative reinforcement as filler material composite. The purpose of this study was to determine the chemical composition and the effect of the treatment toward the tensile strength afterward fiber morphology observations with the results of Photo Scanning Electron Microscope (SEM). Alpinia Galangal fiber extraction can be done with a hammer to flatten Alpinia Galangal root, then the fibers are separated from the tuber flesh by pulled of slowly the fiber. In this study the fiber without the treatment and treatment with 5% NaOH alkaline soaked for 2 hours, then reheated (oven) with a temperature of 80˚ C for 0, 15, 30 and 45 minutes. Afterward it was observed using SEM (Scanning Electron Microscope) to determine the morphology and diameter of the fiber, then do tensile testing with ASTM D 3379-75. The results of testing the chemical composition of the Alpinia Galangal fibers by heating it for 0, 15, 30 and 45 minutes showed the longer heating time of the fiber it will increasing the content of cellulose, while the content of lignin and water are decreasing (52.27% cellulose content, lignin content of 4.21% and moisture content 8.19%). The results of tensile testing and SEM (Scanning Electron Microscope) indicates the length of heating time is not greatly affect the fiber tensile strength, it is because the heating time is not so distant. The smaller diameter the greater Alpinia Galangal fiber tensile strength. Fibers with a diameter of 0.192 mm has a tensile strength of 229.80 MPa. Fibers with a diameter of 0.295 mm has its strength 103.42 MPa. This is because the larger the diameter of the Alpinia Galangal fiber the greater cavity in Alpinia Galangal fiber which reduces the tensile strength fiber. Keywords: Alpinia Galangal fiber, NaOH, Oven, tensile strength, SEM (Scanning Microscope Electon).
PENGARUH PERLAKUAN ALKALI DAN PEMANASAN SERAT TERHADAP KEKUATAN TARIK SERAT LENGKUAS
Oleh LAMBOK SILALAHI
SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK Pada JurusanTeknikMesin Fakultas TeknikUniversitas Lampung
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG 2016
Riwayat Hidup Penulis dilahirkan pada tanggal 22 Juni 1991 sebagai anak ke empat dari enam bersaudara di Suka Menanti, Kecamatan Bukit Kemuning Kabupaten Lampung Utara Provinsi Lampung, dilahirkan dari pasangan Gurun Silalahi dan Erika Siboro. Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar (SD) Negeri 2 Suka Menanti Pada tahun 2003, kemudian penulis menyelesaikan di Sekolah Menengah Pertama (SMP) Negeri 3 Bukit Kemuning pada tahun 2006. Pada tahun 2009 penulis menyelesaikan pendidikannya dari Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Negeri 1 Sumber Jaya. Sejak tahun 2009 penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung.
Selama menjadi mahasiswa, penulis menjadi Pengurus Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM) untuk periode 2011-2012, selanjutnya penulis melaksanakan Kerja Praktek (KP) di PT.DI (Dirgantara Indonesia). Sejak tahun 2015 bulan Januari, penulis mulai melakukan penelitian tugas akhir (skripsi) dengan judul“Pengaruh Perlakuan Alkali dan Pemanasan Serat Terhadap Kekuatan Tarik Serat Lengkuas”.Penulis mengerjakan skripsi dibawah bimbingan Ibu Dr. Eng Shirley Savetlana, S.T., M.Met. sebagai pembimbing utama dan Bapak Nafrizal, S.T., M.T. sebagai pembimbing kedua, serta Bapak Dr. Irza Sukmana, S.T., M.T. sebagai penguji utama.
MOTO
"Tetapi carilah dahulu kerajaan Allah dan kebenarannya, maka semuanya itu akan ditambahkan kepadamu” Matius 6 : 33 "Mintalah, maka akan diberikan kepadamu; carilah, maka kamu akan mendapat; ketoklah , maka pintu akan dibukakan bagimu. Karena setiap orang yang meminta, menerima dan setiap orang yang mencari, mendapat dan setiap orang yang mengetok, baginya pintu dibukakan. Matius 7 : 7-8 “Berjalanlah walau habis terang”
SANWACANA
Segala Puji dan Syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan JESUS KRISTUS, yang telah memberikan Berkat yang melimpah, Kasih karunia, kesehatan dan kelancaran hingga penulis dapat menyelesaikan Studi strata satu diperguruan tinggi Universitas Lampung..
Skripsi dengan judul ”PENGARUH PERLAKUAN ALKALI DAN PEMANASAN SERAT TERHADAP KEKUATAN TARIK SERAT LENGKUAS” ini dapat
diselesaikan dengan baik atas bantuan, partisipasi, dan dukungan, serta do’a dari berbagai pihak. Sebagai rasa syukur penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Orang tua tercinta, Bapak Gurun Silalahi dan Mama Erika Siboro yang cantik, terimakasih atas do’a, nasihat dan dukungannya dalam moril maupun materil serta semangat yang tidak kala henti selalu diberikan kepadaku, Aku sayang Bapak dan Mama. 2. Saudara tersayang dan selalu aku banggakan Kak Ana, Bang Joswa, Bang Johan dan buat Adik yang cerewet Risma dan Febriyanti. Terimah kasih banyak yang selama ini selalu mendo’akan dan memberikan motivasi.
3. Bapak Prof. Drs. Suharno, M.Sc., Ph.D. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.
4. Bapak Ahmad Suudi, S.T.,M.T. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung atas segala arahan dan motivasinya selama ini. 5. Ibu Dr. Eng. Shirley Savetlana, S.T.,M.Met dan Bapak Nafrizal, S.T.,M.T. Selaku dosen pembimbing dengan memberikan pengetahuan, saran, serta nasehat selama proses penyelesaian skripsi. 6. Bapak Dr. Irza Sukmana, S.T.,M.T. Selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan sebagai penyempurnaan penulisan skripsi. 7. Seluruh dosen Jurusan Teknik Mesin atas ilmu yang telah diberikan selama penulis melaksanakan studi, baik materi akademik dan motivasi untuk masa yang akan datang. Tak lupa juga terima kasih kepada staff dan karyawan Gedung H Teknik Mesin Universitas Lampung. 8. Kepada
teman-teman
seperjuangan
yang
selalu
aku
banggakan
“TEKNIK MESIN 2009’’, Muhammad irvan, Tri wibowo, Lingga aditya yuono, Gunawan efendi, Agus rantaujaya, Galeh kristianto, Ronal yaki, Wilson J pasaribu, Ari ardianto, Anisa rahman, Mei hartanto, Tunas dewantara, Erick ilham sanjaya, Andi saputra, Solihin, Budi santoso, Feny setiawan, Rizal ahmad fadil, Ardian prabowo, Dedi H siadari, Andreassa harianja, Iqbal deby, Mario sitorus, Deka alfianto, Topik nizamudin, Aditya eka pratama, Wili alfani, Muhammad todaro, Risky risdiono, Adi nuryansah, Darmawan. “Solidrity Forever”
viii
9. Keluarga besar Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Lampung. 10. Semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan, yang telah ikut serta membantu dalam penulisan skripsi ini.
‘‘Tiada gading yang tak retak’’ begitu pula dengan penelitian tugas akhir ini. Dengan segala kerendahan hati, penulis menyadari masih banyak kekurangan serta ketidaksempurnaan dalam penulisan skripsi ini. Untuk itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Bandar Lampung, 15 februari 2016 Penulis,
Lambok silalahi
ix
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL .............................................................................................i HALAMAN PENGESAHAN ...............................................................................ii PERNYATAAN PENULIS....................................................................................iv RIWAYAT HIDUP ................................................................................................v MOTTO .................................................................................................................vi SANWACANA ....................................................................................................vii DAFTAR ISI ..........................................................................................................x DAFTAR TABEL ................................................................................................ xii DAFTAR GAMBAR ...........................................................................................xiii
I.
PENDAHULUAN A. Latar Belakang ......................................................................................1 B. Tujuan ..................................................................................................4 C. Manfaat Penelitian ................................................................................4 D. Batasan Masalah....................................................................................4 E. Sistematika Penulisan ...........................................................................5
II.
TINJAUAN PUSTAKA A. Material Komposit ................................................................................7 B. Serat ....................................................................................................10 C. Serat Lengkuas ....................................................................................13 D. Perlakuan Serat ..................................................................................14 E. Aplikasi Komposit Serat Alam ..........................................................18 F. Kekuatan Tarik ..................................................................................20 G. Photo Scanning Electron Microsope (SEM)......................................23
III.
METODE PENELITIAN A. Tempat Penelitian................................................................................24 B. Bahan dan Peralatan Penelitian...........................................................24 C. Prosedur Penelitian..............................................................................28 D. Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian..................................................37
IV.
HASIL DAN PEMBAHSAN A. Komposisi Kimia pada Serat Lengkuas ..............................................38 B. Kekuatan Tarik pada Serat Lengkuas..................................................42
V.
KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan..........................................................................................58 B. Saran....................................................................................................59
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Komposisi Kimia Serat Kelapa......................................................................17 Tabel 2. Komposisi Kimia Serat Mendong Sebelum, Setelah perlakuan NaOH5% ...17 Tabel 3. Hasil Uji Tarik Serat Mendong.......................................................................18 Tabel 4. Aplikasi Komposit Serat Alam.......................................................................19 Tabel 5. Komposisi kimia serat lengkuas tanpa perlakuan...........................................39 Tabel 6. Komposisi kimia serat lengkuas dengan perlakuan NaOH 5% selama dua jam tanpa di oven (0 menit)............................................................................39 Tabel 7. Komposisi kimia serat lengkuas dengan pemanasan selama 15 menit...........40 Tabel 8. Komposisi kimia serat lengkuas dengan pemanasan selama 30 menit...........40 Tabel 9. Komposisi kimia serat lengkuas dengan pemanasan selama 45 menit...........40 Tabel 10. Hasil pengujian kekuatan tarik serat lengkuas variasi 0 menit.....................48 Tabel 11. Hasil pengujian kekuatan tarik serat lengkuas variasi 15 menit...................49 Tabel 12. Hasil pengujian kekuatan tarik serat lengkuas variasi 30 menit...................49 Tabel 13. Hasil pengujian kekuatan tarik serat lengkuas variasi 45 menit...................50 Tabel 14. Hasil pengujian kekuatan tarik serat lengkuas variasi 0 menit.....................53 Tabel 15. Hasil pengujian kekuatan tarik serat lengkuas variasi 15 menit...................53 Tabel 16. Hasil pengujian kekuatan tarik serat lengkuas variasi 30 menit...................53 Tabel 17. Hasil pengujian kekuatan tarik serat lengkuas variasi 45 menit...................54
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Klasifikasi komposit berdasarkan bentuk dari matriks ............................8 Gambar 2. Pembagian komposit berdasarkan penguat...............................................9 Gambar 3. Bagan klasifikasi serat tekstil....................................................................11 Gambar 4. Lengkuas merah.........................................................................................13 Gambar 5. Benda kerja bertambah panjang ketika pengujian tarik.............................21 Gambar 6. Kurva tegangan regangan komposit..........................................................22 Gambar 7. Hasil foto sem serat kenaf.........................................................................23 Gambar 8. Serat lengkuas............................................................................................24 Gambar 9. Aquades.....................................................................................................25 Gambar 10. Karton......................................................................................................25 Gambar 11. Lem perekat.............................................................................................25 Gambar 12. NaOH 5%................................................................................................26 Gambar 13. Mesin uji tarik serat.................................................................................26 Gambar 14. Alat uji SEM............................................................................................27 Gambar 15. Alat bantu................................................................................................27 Gambar 16. Ukuran uji tarik serat menurut standar ASTM D 3379-75......................29 Gambar 17. Diagram alir penelitian............................................................................37 Gambar 18. Grafik komposisi kimia serat lengkuas....................................................41 Gambar 19. Grafik force vs elongation variasi 0 menit diameter 0,292 mm..............43
Gambar 20. Grafik force vs elongation variasi 15 menit diameter 0,238 mm............44 Gambar 21. Grafik force vs elongation variasi 30 menit diameter 0,196 mm............44 Gambar 22. Grafik force vs elongation variasi 45 menit diameter 0,295 mm............45 Gambar 23. Diameter 0,263 mm sebelum uji tarik menggunakan SEM.....................46 Gambar 24. Diameter 0,236 mm sebelum uji tarik menggunakan SEM.....................46 Gambar 25. Diameter 0,192 mm sebelum uji tarik menggunakan SEM.....................47 Gambar 26. Diameter 0,257 mm sebelum uji tarik menggunakan SEM.....................47 Gambar 27. Grafik kekuatan tarik terhadap diameter.................................................50 Gambar 28. Grafik regangan terhadap diameter..........................................................51 Gambar 29. Grafik modulus elastisitas terhadap diameter..........................................52 Gambar 30. Kekuatan tarik terhadap waktu pemanasan.............................................54 Gambar 31. Photo SEM serat lengkuas setelah uji tarik diameter 0,292 mm.............55 Gambar 32. Photo SEM serat lengkuas setelah uji tarik diameter 0,267 mm.............56 Gambar 33. Photo SEM serat lengkuas setelah uji tarik diameter 0,192 mm.............56
xiv
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Pada perkembangan teknologi beberapa dekade ini membuat berbagai perusahaan konstruksi pada suatu negara semakin maju pesat. Dengan demikian maka kebutuhan material atau bahan yang memiliki sifat mekanik yang tangguh, kuat, tahan korosi dan ringan semakin meningkat pula. Dengan adanya perkembangan teknologi material dapat membuat suatu material jenis baru yang terdiri dari dua atau lebih material penyusunnya. Material ini dapat disebut material komposit. Tujuan utama dari penggunaan komposit adalah mendapatkan kombinasi sifat-sifat yang diinginkan seperti kekuatan serta kekakuan tinggi dan berat jenis yang ringan. Dengan memilih kombinasi material serat dan matriks yang tepat, maka dapat membuat suatu material komposit dimana material tersebut memiliki kekuatan mekanik yang dapat kita atur untuk suatu kebutuhan dan tujuan tertentu. (Hakim, 2007). Material komposit adalah suatu material hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih material penyusunnya, dimana sifat mekanik masing-masing material penyusunnya berbeda satu sama lain baik itu sifat kimia maupun fisiknya. Dengan tujuan untuk mendapatkan sifat-sifat fisik dan mekanik tertentu yang lebih baik dari sifat masing-masing material penyusunnya pada komposit. Material penyusun komposit terdiri dari penguat (reinforcement)
2
dan pengikat (matrix). Penguat pada umumnya adalah suatu material jauh lebih kuat dari pada matrik.
Pengisi atau penguat komposit yang menggunakan serat atau dikenal dengan komposit serat, maka serat inilah yang akan menentukan karakteristik material komposit serat seperti, kekuatan, kekakuan serta sifat-sifat mekanik lainnya. Serat mempunyai dua jenis yang dikenal dengan serat sintetis dan serat alam. Serat sintetis adalah serat buatan dimana serat tersebut dibuat terbentuk dari campuran bahan kimia atau membutuhkan teknologi khusus untuk membuatnya, sedangkan serat alam adalah serat yang banyak diperoleh dan tumbuh di alam sekitar yang berasal dari tumbuh-tumbuhan seperti serat pelepah pisang, serat nanas, serat rami, serat ampas tebu dan lain-lain.
Dengan adanya perkembangan teknologi serat alam mulai mendapatkan perhatian serius dari para ahli material komposit karena dilihat dari fungsinya seratlah yang menahan sebagian besar gaya-gaya yang bekerja pada material komposit, untuk ketersediaan serat banyak ditemukan disekitar kita dan memiliki pertumbuhan yang cepat. (Lestari, 2008).
Tanaman lengkuas merupakan tanaman yang telah berkembang dan dibudidayakan Negara Asia Tenggara seperti Indonesia. Pertumbuhan lengkuas sendiri mudah dan cepat karena tanaman ini sangat cocok dengan iklim yang ada di Indonesia seperti data yang didapat luas lahan dan hasil panen lengkuas 1.942 ha dengan produksi 41.619 ton pada tahun 2007 dengan sentra produksi di Jawa Barat 482 ha, Jawa Timur 443 ha, Jawa Tengah 315 ha, DI Yogyakarta 137 ha, dan Lampung 109 ha, dan disitus
3
resmi BPS Lampung Timur menyatakan dengan luas area penanaman lengkuas seluas 78,46 ha dengan hasil produksi 179,05 ton pada tahun 2005.
Indonesia mengenal jenis lengkuas berdasarkan warna pada lengkuas seperti lengkuas berwarna putih dan berwarna merah. Lengkuas berwarna putih mempunyai batang setinggi 3 m, diameter batang 2.5 cm, dan diameter rimpang (lengkuas) 3 – 4 cm. Sedangkan lengkuas berwarna merah memiliki batang berukuran tinggi 1–1.5 m, diameter batang 1 cm, dan diameter rimpang (lengkuas) 2 cm. (Wardana, 2002).
Perbedaan lengkuas dapat dilihat dari rumpun dan bentuk pada lengkuas yang memiliki perbedaan masing-masing seperti lengkuas merah lebih kecil dari pada lengkuas putih. Lengkuas memiliki keuletan atau kekuatan dimana kekuatan tersebut dipengaruhi oleh banyaknya serat dan karakteristik serat pada lengkuas dimana lengkuas merah
memiliki serat yang lebih kasar
dibandingkan lengkuas putih. Umbi lengkuas berwarna putih sering dimanfaatkan dalam bidang pangan seperti halnya bumbu masak. Sementara pemanfaatan lengkuas berwarna merah banyak digunakan untuk pengobatan dikarenakan lengkuas merah bersifat anti-inflamasi, dengan demikian mampu meredakan radang. (Sinaga, 2009). Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan di atas maka penelitian serat lengkuas dilakukan untuk mendapatkan data tentang sifat fisis dan sifat mekanis dengan melakukan uji komposisi kimia serta uji tarik sebagai pertimbangan utama dalam pemilihan untuk bahan dasar alternatif pengganti
4
serat gelas atau serat sintetis sehingga terciptanya komposit baru yang dapat digunakan dalam industri.
B. Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah: 1.
Mengetahui pengaruh perlakuan serat terhadap kadar selulosa, lignin, air dan abu.
2.
Mengetahui pengaruh komposisi serat terhadap kekuatan tarik serat.
3.
Mengetahui morphologi serat dengan analisa hasil Photo Electron (Scanning Electron Mikroscope).
C. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1.
Bagi peneliti ini berguna untuk menambah pengetahuan dan wawasan tentang bahan dasar atau penguat komposit terutama serat lengkuas.
2.
Bagi akademik, penelitian ini berguna sebagai referensi tentang bahan dasar komposit yang terbuat dari serat alam khususnya serat lengkuas
3.
Dengan hasil yang dicapai maka akan bisa digunakan untuk memberikan sumbangsih khususnya bahan dasar komposit.
D. Batasan Masalah Permasalahan yang dibahas dalam penelitian ini dibatasi dalam beberapa hal sebagai berikut : 1. Serat yang dijadikan sebagai bahan penelitian pada tugas akhir ini adalah serat lengkuas khususnya serat lengkuas berwarna merah.
5
2. Serat tanpa perlakuan dan perlakuan alkali NaOH 5% selama 2 jam kemudian di oven dengan suhu 80 C selama 0, 15, 30 dan 45 menit. 3. Pengujian sifat fisis yaitu komposisi kimia. Uji komposisi kimia serat lengkuas yaitu selulosa, kadar air, kadar abu dan lignin. 4. Pengujian sifat mekanik berupa uji tarik (tension test).
E. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan yang digunakan oleh penulis dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: BAB I
: PENDAHULUAN Pada bab ini menguraikan tentang latar belakang, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah serta sistematika penulisan.
BAB II
: KAJIAN PUSTAKA Berisikan landasan teori dari beberapa literatur yang mendukung pembahasan tentang studi kasus yang diambil, yaitu sifat-sifat mekanik serat khususnya uji tarik, perlakuan alkali. Dengan teori ini dijadikan sebagai penuntun untuk memecahkan masalah yang berbentuk uraian kualitatif atau model matematis.
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN Pada bab ini menjelaskan metode yang digunakan penulis dalam pelaksanaan penelitian penyiapan spesimen uji, pembuatan spesimen uji, dan diagram alur penelitian.
6
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini berisikan data-data yang diperlukan dan pembahasan tentang studi kasus yang diteliti yaitu pengujian komposisi kimia serat lengkuas, uji tarik statis dan struktur mikro dengan SEM (Scanning Electron Microscope) kemudian dianalisa.
BAB V
: SIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini berisikan kesimpulan dan saran dari data yang diperoleh.
DAFTAR PUSTAKA Berisikan literatur-literatur atau referensi-referensi yang diperoleh penulis untuk menunjang penyusunan laporan penelitian.
LAMPIRAN Berisikan beberapa hal yang mendukung penelitian.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Material Komposit Komposit adalah material yang terbentuk hasil rekayasa oleh para ahli dimana material tersebut terdiri dari dua atau lebih material penyusunnya dan sifat masing-masing bahan penyusun berbeda satu sama yang lain baik itu sifat kimia ataupun fisikanya. Penyusun komposit pada umumnya terdiri dari dua fasa yaitu matriks dan filler (serat), dengan tujuan memperbaiki sifat mekanik dikarenakan material komposit memiliki keuntungan yaitu kekuatan komposit yang dapat diatur sesuai dengan kebutuhan.
Matrik adalah komponen penyusun material dimana dalam fasa mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan) dikarenakan matrik mempunyai fungsi mentransfer tegangan yang terjadi pada komposit ke serat dan seratlah yang menentukan karakteristik sifat mekanik dan fisis pada komposit kemudian matrik membentuk ikatan dan melindungi serat. Sedangkan filler atau penguat salah satu bagian utama pada komposit dimana berfungsi sebagai penanggung beban yang terjadi pada komposit sehingga material komposit dapat diatur sesuai kebutuhan yang diinginkan.
8 Matrik adalah komponen penyusun pada komposit sehingga berdasarkan matrik komposit dapat di klasifikasikan kedalam tiga kelompok yaitu ceramic matrik composite (CMC), metal matrix composite (MMC), polymer matrix composite (PMC). composite
Ceramic matrix
Metal matrix
composite
composite
Polymer matrix composite
Gambar 1. Klasifikasi komposit berdasarkan bentuk dari matriks. (Nayiroh, 2016).
Bedasarkan gambar 1 bahwa material komposit ceramic matrix composite (CMC) adalah material komposit dimana matrik pada komposit tersebuat terbuat dari keramik, metal matrix composite (MMC) adalah suatu material komposit dimana matrik terbuat dari logam, Material komposit MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Polymer matrix composite (PMC) adalah suatu jenis material komposit dimana matrik terbuat dari polimer. Komposit PMC memiliki berat lebih ringan dibandingkan matrik keramik ataupun logam.
Sedangkan pembagian komposit berdasarkan penguat pada komposit dapat dilihat pada gambar 2.
9
Gambar 2. Pembagian komposit berdasarkan penguat. (Aris, 2015). Dari gambar 2 diatas menjelaskan komposit berdasarkan jenis pengautnya dapat dijelaskan bahwa particulate composite, adalah material komposit dimana penguatnya berbentuk partikel keuntungannya kekuatan lebih seragam pada berbagai arah, fiber composit adalah komposit dengan penguat berupa serat sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang digunakan, structural composite adalah cara penggabungan material komposit dimana penguat berbentuk lembaran.
Faktior-faktor yang mempengaruhi sifat maupun karakteristik komposit ditentukan oleh :
10
1. Material penyusun komposit Karakteristik suatu material komposit dapat ditentukan ditentukan berdasarkan metode penyusunan menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara proposional. 2. Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun Bentuk dan cara penyusunan komposit adalah salah satu faktor yang mempengaruhi karakteristik material komposit 3. Interaksi antar penyusun Bila interaksi terjadi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari material komposit tersebut. (Nayiroh, 2016). B. Serat Serat adalah sebuah matrial yang berbentuk tipis mudah dibengkokan dan memiliki ukuran yang panjang dimana panjang serat tersebut beberapa ratus kali lebarnya serat tersebut. Penyusun matrial serat bila ditinjau dari segi zat kimia, serat tekstil tersusun atas molekul-molekul yang sangat besar berupa protein, selulosa, termoplastik dan mineral. Serat, selulosa, protein, mineral dan termoplastik adalah serat yang dibedakan berdasarkan susunan molekul-molekul tersebut seperti yang dijelaskan pada gambar 3 di bawah ini.
11
Selulosa
Serat biji
Alam
Serat batang Serat daun Serat buah
Sutra Protein
Wol
Alam
Rambut
Serat Tekstil Asetat Termoplastic
Alam
Nilon Polyester Poliakrilik Polipinil Klorida
Mineral
Alam
Asbes
Gambar 3. Bagan klasifikasi serat tekstil. (Sulandjari, 2001).
12 Dari gambar 3 di atas menyatakan bahwa serat tekstil berupa selulosa adalah suatu serat berasal dari alam merupakan bahan utama pada tumbuh-tumbuhan yang diambil dari bagian biji, batang, daun, dan buah. Kemudian serat tekstil berupa protein termasuk serat matrial serat alam yang berupa sutra, wol dan rambut. Serat tekstil mineral juga termasuk matrial serat alam dimana matrial tersebut berupa asbes. Namun serat teksril yang berupa termoplastik adalah matrial serat buatan yang maksudnya adalah serat dibuat atau dimodifikasi baik secara kimia maupun perlakuan lainnya agar berupa matrial serat sesuai yang dibutuhkan. Berdasarkan uraian dan analisa zat kimia dapat disimpulkan bahwa serata dikelompokan menjadi dua yaitu serat alam dan serat buatan. Serat alam adalah serat yang berasal atau didapat dari alam sehingga serat alam dapat diperoleh dengan mudah karena keberadaannya di alam sangat melimpah. Serat alam dikelompokan dalam suatu serat yang berasal dari tumbuhan dan yang berasal dari hewan. Serat yang berasal dari tumbuhan dapat diperoleh dari bagian biji, batang, daun atau buahnya sedangkan serat yang berasal dari hewan dapat diperoleh dari bagian bulu atau rambut binatang. Serat buatan adalah suatu matrial serat diamana molekulnya disusun secara sengaja oleh manusia. Serat buatan dimodifikasi atau dibuat melalui bahan kimia buatan sehingga serat dapat dibuat sesuai dengan yang dibutuhkan. (Sulandjari, 2001).
13 C. Serat Lengkuas Lengkuas adalah tanaman berasal dari alam tumbuh ditempat terbuka yang mendapatkan sinar matahari penuh atau yang sedikit terlindungi. Lengkuas tumbuh pada ketinggian tempat hingga 1200 m di atas permukaan laut, kemudian lengkuas tumbuh ditanah gembur, sedikit lembab, tetapi tidak tergenang air. Di Indonesia, mula-mula banyak ditemukan tumbuh di daerah jawa tengah tetapi pertumbuhan sekarang banyak dibudidayakan di berbagai daerah. Lengkuas adalah tanaman berumur panjang, memiliki tinggi sekitar 1-2 meter bahkan dapat mencapai 3 meter. Lengkuas memiliki dua macam yaitu lengkuas merah dan lengkuas putih. Lengkuas merah pada umumnya memiliki pohon dengan tinggi 1-1,5 meter
dan berdasarkan warna
rimpangnya lengkuas merah memiliki rimpang berwarna merah. Kegunaan lengkuas merah pada umumnya banyak digunakan sebagai ramuan obat. Sedangkan lengkuas putih lebih tinggi dari lengkuas merah dikarenakan lengkuas putih dapat mencapai tinggi 3 meter. Lengkuas putih memiliki rimpang berwarna putih dan kegunaan lengkuas putih banyak digunakan sebagai rempah-rempah atau bumbu dapur.
Gambar 4. Lengkuas merah. (http://www.vemale.com, 2015)
14
Rimpang lengkuas mempunyai sisik-sisik berwarna putih atau kemerahan. Daging rimpang yang sudah tua memiliki atau berserat kasar, apabila dikeringkan rimpang lengkuas berubah menjadi agak kehijauan dan seratnya menjadi kasar. Sedangkan apabila serat masih halus lengkuas tersebut masih muda atau lebih kurang 3 bulan. Rimpang lengkuas memiliki tunas-tunas atau mata-mata sehingga rimpang lengkuas memiliki cabang maka dari itu tanaman lengkuas ini mudah dibudidayakan tanpa perawatan khusus. (Sinaga, 2016).
D. Perlakuan serat Komposit serat adalah komposit yang berpenguat serat sehingga serat lah yang menahan sebagian besar gaya-gaya yang bekerja pada komposit serat. Pentingnya kemampuan serat untuk menahan gaya-gaya yang bekerja pada komposit sehingga para ahli banyak meneliti tentang meningkatkan kekuatan, kekakuan serta meningkatkan ikatan. Untuk meningkatkan kekuatan, kekakuan dan ikatan serat tersebut banyak metode perlakuan serat seperti yang kita kenal adalah perlakuan kimia tertentu. Perlakuan kimia perlu dilakukan terhadap serat alam untuk meningkatkan ketangguhan serat alam tersebut sebagai penguat komposit. (Witono dkk, 2013). Perlakuan atau modifikasi kimia terhadap serat sangat berpengaruh secara langsung terhadap struktur serat. Dari modifikasi kimia tersebut dapat merubah komposisi kimia serat, mengurangi kecendrungan penyerapan,
15 kelembaban oleh serat sehingga akan meningkatkan ikatan antar serat dengan matriks yang lebih baik. Hal ini dapat menghasilkan suatu komposit dengan sifat mekanik yang lebih baik. Kekuatan dan kekakuan serat alam banyak atau hampir semua tergantung pada kandungan selulosa serat tersebut. Apabila kandungan selulosa pada serat tersebut tinggi atau banyak maka serat tersebut memiliki kekuatan atau kekakuan serat yang baik. Selulosa adalah suatu unsur yang menjadi faktor kunci untuk meningkatkan sifat serat maka dari itu serat diberikan perlakauan seperti perlakauan alkali. (Witono dkk, 2013). Perlakuan alkali pada serat alam dilakukan untuk tujuan membersihkan permukaan serat dari kotoran dan getah yang menempel pada serat dan mereduksi
kandungan air yang ada di serat tersebut sehingga ikatan
interfacial antara serat dan matriks pada komposit menjadi lebih baik. Alkali memiliki tiga jenis larutan berupa KOH LiOH NaOH dimana larutan yang sering digunakan untuk memodifikasi serat alam adalah larutan alkali NaOH. Pengaruh perlakuan alkali NaOH pada serat alam menyebabkan selulosa mengalami peningkatan mutu permukaan serat alami dan menyebabkan meningkat pula kekerasan pada permukaan sehingga dapat meningkatkan daya ikat interfacial antara serat dan matriks. Permukaan serat yang kasar tersebut akan menghasilkan mechanical interlocking yang lebih baik dengan matriks. (Bifel dkk, 2015). Serat alam memiliki kandungan selulosa, dimana selulosa merupakan komponen penting atau utama pada serat sebagai penyusun dinding sel
16 tanaman. Selulosa merupakan polimer glukosa dengan ikatan β-1,4 glokosida dalam rantai lurus. Selulosa memiliki bangun dasar suatu selobiosa, rantai panjang selulosa terhubung secara bersama melalui ikatan hidrogen. (Ruzki, 2013). Selain selulosa komponen penyusun serat yang berhubungan atau berikatan erat dengan selulosa adalah lignin, dimana lignin adalah komponen penyusun utama dari dinding sel tumbuhan dan beberapa algae. Lignin merupakan suatu polimer yang kompleks dengan bobot molekul tinggi yang tersusun atas unit-unit fenilpropana. Polimer lignin merupakan polimer bercabang dan membentuk struktur tiga dimensi, lignin bersifat tidak larut dalam kebanyakn pelarut organik. (Muliyani, 2014). Kadar air pada serat disebabkan oleh tanaman tersebut mengandung air dan akibat pengaruh perlakuan larutan alkali. Kadar air tersebut adalah suatu pengukuran kandungan air yang berada dalam bahan ataupun serat yang dilakukan dengan cara yang tepat di antara nya titrasi, destilasi atau grafimeter yang bertujuan memberikan batasan minimal atau rentang tentang besarnya kandungan air dalam bahan yang diperbolehkan. (Depari, 2011). Penetapan kandungan air dapat dilakukan dengan beberapa cara, hal ini tergantung pada sifat bahannya. Kadar abu merupakan campuran dari komponen anorganik atau mineral yang terdapat pada suatu bahan pangan. Bahan-bahan organik dalam proses pembakaran akan terbakar tapi komponen anorganiknya tidak, karena itulah disebut sebagai kadar abu. Tujuan penentuan kadar abu total
17 yaitu untuk menetukan baik atau tidaknya suatu pengolahan, jenis bahan yang digunakan dan sebagai penentu parameter nilai gizi suatu bahan makanan. Tabel 1. Komposisi Kimia Serat Kelapa. (Bifel dkk, 2015). Komposisi
Jumlah (% berat kering)
Selulosa
35,6
Hemiselulosa
15,4
Lignin
32,7
Zat Ekstraktif
3,0
Tabel 2. Komposisi Kimia Serat Mendong Sebelum, Setelah perlakuan NaOH 5%. (Witono dkk, 2013). No
JenisPerlakuan Serat
Selulosa
Hermiselulosa Lignin
Silikat
(%)
(%)
(%)
(%)
1
Tanpa perlakuan
36,51
3,01
7,84
1,40
2
Perlakuan NaOH 5% 47,89
0,24
9,71
1,27
18
Tabel 3. Hasil Uji Tarik Serat Mendong. (Witono dkk, 2013).
Kode
Beban Diameter
Kekuatan
Tarik
Tarik Maks (%)
Young
(MPa)
(GPa)
(mm)
Maks
Elongasi Modulus
(N) Tanpa perlakuan
0,384
0,034
424.884
2,73
17,400
2,5% NaOH; 2 jam
0,390
0,032
468,847
2,79
16,891
2,5% NaOH; 4 jam
0,411
0,033
474,064
2,80
20,529
2,5% NaOH; 6 jam
0,405
0,033
465,020
2,58
18,822
5% NaOH; 2 jam
0,293
0,027
497,336
2,53
20,359
5% NaOH; 4 jam
0,358
0,031
463,077
2,78
19,705
5% NaOH; 6 jam
0,357
0,031
459,308
2,82
17,147
7,5% NaOH; 2jam
0,265
0,026
481,350
2,90
18,640
7,5% NaOH; 4 jam
0,280
0,028
419,571
2,77
16,985
7,5% NaOH; 6 jam
0,277
0,029
414,960
3,03
15,249
E. Aplikasi Komposit Serat Alam Komposit serat alam merupakan suatu komposit yang tersusun atas dua atau lebih matrial
penyusunnya, dimana matrial penyusunnya berupa
matriks dan serat alam sebagai pengisi. Keuntungan matrial komposit serat alam adalah besarnya gaya-gaya yang bekerja pada komposit sebagian
19 besar ditanggung oleh serat tersebut, maka dari itulah serat yang menetukan karakteristik matrial komposit tersebut. Pada dekade terakhir ini matrial komposit serat alam banyak diteliti oleh para ahli khususnya pada pengaplikasian komponen-komponen otomotif, baik itu komponen interior ataupun eksterior. Pada komponen interior kendaraan mobil
adalah dashboard dengan
menggunakan komposit polypropelena yang diperkuat serat alam, panel pintu juga terbuat dari komposit polyurethane yang diperkuat campuran serat plat dan sisal. Untuk bagaian eksterior mobil seperti bumper mobil yang tersusun atas komposit dengan penguat serat kenaf, koper mesin atau transmisi mobil travego telah menggunakan komposit yang diperkuat serat plax. (Mukhammad, 2013). Tabel 4. Aplikasi Komposit Serat Alam Aplikasi
Komposisi
Dashboard
Polypropelena serat alam
Panel pintu
Polyurethane flat dan sisal
Tutup mesin
Polyester serat flax
Bumper
Polyester serat kenaf
Sparkbort
Polyester serat alam
20 F. Kekuatan Tarik Kekuatan tarik adalah suatu uji yang diberikan kepada material yang mendapatkan beban tarik perlahan-lahan sampai material tersebut putus. Tujuan dilakukan uji tarik untuk mengetahui kekuatan material terhadap beban tarik. Kekuatan tarik adalah beban yang diberikan dibagi luas penampang.
= Dimana: σ = Tegangan tarik (Mpa) F = Beban (N) A = Luas penampang (mm2)
Regangan adalah suatu beban yang diberikan kepada material dimana material akan mengalami perpanjangan ukuran. Regangan adalah pertambahan panjang dibagi dengan panjang mula-mula.
Dimana: Ɛ = Regangan (%) ΔL = Pertambahan Panjang (mm) L0 = Panjang awal (mm) L = Panjang Setelah pengujian (mm)
21
Gambar 5. Benda kerja bertambah panjang ketika pengujian tarik Modulus elastisitas adalah kekuatan tarik dibagi regangan satuan pada modulus elastisitas adalah Giga pascal (GPa).
Е=
σ Ɛ
Dimana: Е = Modulus elastisitas (GPa) σ = Tegangan tarik (MPa) Ɛ = Regangan (%) Kurva tegangan regangan komposite yang banyak digunakan pada pengujian tarik seperti pada gambar 6 di bawah ini
22
Gambar 6. Kurva tegangan regangan komposit. (Thomas, 2000). Pada gambar 6 kurva tegangan-regangan komposit diatas terjadi aturan fraksi volume. Dimana pada tahap I, serat dan matriks terjadi deformasi elastis, Pada tahap II matriks dan serat mengalami deformasi plastis. Tahap ketiga, di mana kedua matriks dan serat masih di daerah plastis dan mengalami kekuatan maximum terhadap beban yang terjadi.
σc ( Ɛc) = Vf σf (Ɛ c) + Vm σm(Ɛc) (T.S)c = Vf (T.S)f + Vm σm (Ɛf) (Thomas, 2000).
23 G. Photo Scaning Electron Microscope (SEM) Photo Scaning Electron Microscope (SEM) merupakan suatu pengujian untuk mengamati spesimen uji. Permukaan spesimen atau benda uji diambil gambarnya, dan dari gambar tersebut diamati keadaan spesimen uji. Dibawah ini adalah gambar hasil foto SEM serat kenaf.
Gambar 7. Hasil foto sem serat kenaf. (Purwanto dkk, 2014)
III. METODE PENELITIAN
A. Tempat Penelitian Tempat penelitian ini dilakukan adalah: 1.
Pengujian Komposisi Kimia Serat Lengkuas di Laboratorium Teknologi Hasil Pertanian PoliTelnik Negeri Lampung (Polinela) dan Laboratorium Universitas Lampung.
2.
Pengujian Tarik Serat Lengkuas di Pengujian Sifat Mekanik (Kekuatan Tarik Statis) di Laboratorium Kimia Fisik Institut Teknologi Tekstil (STTT), Bandung.
3.
Pengujian SEM (Scaning Elektron Microscope) Serat Lengkuas di Laboratorium Kimia Fisik Institut Teknologi Tekstil (STTT), Bandung.
B. Bahan dan Peralatan Penelitian 1.
Bahan Penelitian Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: a.
Serat lengkuas sebagai bahan utama untuk diuji tarik serat.
Gambar 8. Serat lengkuas
25
b.
Air dan aquades digunakan untuk menghilangkan kotoran atau debu yang menempel pada lengkuas.
Gambar 9. Aquades c.
Kertas atau karton.
Gambar 10. Karton d.
Lem perekat serat ke kertas atau karton.
Gambar 11. Lem perekat. (http://www.paperclip.co.id, 2015)
26
e.
Larutan alkali 5% NaOH, untuk menghilangkan lapisan yang menyerupai lilin dipermukaan serat seperti lingin, hemiselulosa, dan kotoran lainnya.
Gambar 12. NaOH 5%. (http://www.finsdesign.com, 2015) 2.
Peralatan Penelitian Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: a.
Mesin uji tarik statis untuk menguji sifat mekanik serat lengkuas.
Gambar 13. Mesin uji tarik serat. (http://indonesian.alibaba.com, 2015) Mesin uji tarik yang digunakan model HD-609B-s dengan kekuatan oprasional 5 - 200 Kg, stoke (termasuk grip) 800 mm dengan kecepatan tarik adalah 0,1 - 500 mm/min.
27
b.
Scaning microscope electron (SEM) untuk menganalisa struktur serat lengkuas.
Gambar 14. Alat uji SEM. (https://stunecity.wordpress.com, 2015) Mesin SEM yang digunakan model JSM- 6510 dengan ResolutionHV mode 3.0 nm (30kV), 8 nm (3kV), 15 nm (kV), LV mode *1 4.0 nm (30 kV), Image mode yaitu Secondary electron image, REF image, Composition*1, Topography*1, Shadowed*1, Specimen stage adalah Eucentric large-specimen stage X: 80 mm, Y: 40 mm, Z: 5 mm to 48 mm, Tilt: −10° to 90°, Rotation: 360°.
c.
Alat bantu lain yang digunakan adalah palu, jangka sorong untuk mengukur serat lengkuas, cutter, gunting, spidol, dan penggaris.
Gambar 15.Alat bantu
28
C. Prosedur Penelitian Prosedur penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahapan proses yaitu: 1.
Survey Lapangan dan Study Literature Pada penelitian ini, proses yang dilakukan adalah dengan mengumpulkan data awal sebagai study literature. Study literature bertujuan untuk mengenal masalah yang dihadapi, serta menyusun rancana kerja yang akan dilakukan. Pada Studi awal dilakukan langkah-langkah seperti survey lapangan yang berhubungan dengan penelitian yang ingin dilakukan serta mengambil data-data penelitian yang sudah ada sebagai pembanding terhadap hasil pengujian yang akan dianalisa.
2.
Persiapan Serat Lengkuas Serat yang digunakan pada penelitian ini adalah serat lengkuas. Langkahlangkah persiapan serat lengkuas ini adalah: a.
Pilih serat lengkuas yang akan dipergunakan.
b.
Lengkuas dibersihkan dari tanah yang menempel dengan pisau dan air bersih.
c.
Lengkuas dipukul-pukul agar pipih dan dibelah memanjang untuk mengambil serat. Kemudian serat dibersihkan dengan cara direndam dengan air bersih. Kemudian dipanaskan dengan cara dijemur matahari langsung selama 30 menit.
d.
Serat lengkuas direndam larutan alkali NaOH 5% selama 2 jam.
e.
Serat dibersihkan dari larutan alkali dengan air aquades kemudian dikeringkan dengan suhu lingkungan
29
f.
Setelah itu buat kertas dibentuk seperti gambar 16, namun pada bagian tengahnya belum putus.
Gambar 16. Ukuran uji tarik serat menurut standar ASTM D 3379-75 g.
Spesimen uji tarik diletakan diantara kertas kemudian ujung serat direkatkan pada kertas dengan lem perekat. Tujuan ditempelkan serat di kertas agar beban tarik hanya berfungsi menahan serat agar tidak slip dengan penjepitnya.
3.
Pembuatan spesimen uji Pembuatan spesimen uji dilakukan dalam tiga proses tahapan yaitu: a.
Analisa komposisi kimia adalah hasil dari proses pengekstrakan serat lengkuas. Perlakuan yang dilakukan terhadap serat lengkuas adalah 1. sebelum perendaman NaOH 5% dengan pengeringan serat dijemur dibawah sinar matahari. 2. sesudah perendaman NaOH 5% selama 2 jam dengan temperatur 80C dengan di oven selama 0, 15, 30, dan 45 menit.
3.
Uji tarik yaitu ukuran spesimen uji tarik serat dengan standar ASTM D 3379-75. Spesimen uji tarik serat yang digunakan adalah serat
30
yang telah diekstrak dimana diambil 14 sampel
masing-masing
dimensi ukuran untuk spesimen uji kekuatan tarik serat yang akan digunakan dalam penelitian adalah Panjang daerah uji
: 30 mm
Panjang keseluruhan : 75 mm Lebar
4.
: 2,5 mm
Kandungan kimia Pengujian serat lengkuas dilakukan dalam beberapa tahapan, yaitu a.
Kadar selulosa Penetuan kadar selulosa sebagai berikut: 1. Kondisikan agar suhu air, asam asetat dan natrium hidroksida tetap 20 ±0,2 C. 2. Timbang cawan masir dan botol kemudian dipanaskan pada oven suhu 105± 3C sampai berat tetap. Dinginkan dalam desikator sampai suhu kamar lalu ditimbang dengan ketelitian 0,5 mg. 3. Timbang 2,0 gr sampel. 4. Masukan sampel kedalam gelas piala 250 ml thermostat diatur pada suhu 20 ±0,2C hingga suhu reaksi tetap 20C. 5. Basahi sampel dengan 15 ml larutan natrium hidroksida 17,5% dan diaduk selama 1 menit. Tambahkan 10 ml natrium hidroksida 17,5 % dan aduk selama 45 detik. Penambahan 10 ml natrium hidroksida berikut selam 15 detik.
31
6. Biarkan campuran dalam thermostat selama 3 menit. Tanpa mengeluarkan gelas piala dalam thermostat, tambahkan 10 ml natrium hidroksida 17,5 % dan aduk selama 150 menit. 7. Lakukan penambahan hingga 3 X 10 ml natrium hidroksida 17,5% setelah 2,5: 5: 7 menit. Biarkan dalam thermostat selama 30 menit dalam keadaan tertutup. 8. Tambahkan 100 ml air suhu 20C biarkan selama 30 menit. 9. Tuangkan campuran sampel ke dalam cawan nasir yang dilengkapi dengan labu isap, kemudian isap dengan pompa vaccum, kemudian bersihkan gelas piala dengan menggunakan 25 ml natrium hidroksida 8,3 % pada 20C. 10. Cuci endapan dengan 5 X 50 ml air suhu 20C. Fitrat yang didapat dipergunakan untuk menentukan seluulosa. 11. Pindahkan cawan nasir ke labu isap yang lain dan endapan dicuci dengan 400 ml air suling. 12. Tambahkan asam asetat 2N pada suhu 20C dan diaduk selama 5 menit. Cuci endapan dengan air suhu kamar sampai bebas asam, diuji dengan kertas lakmus. 13. Dikeringkan endapan dengan cara memasukan cawan masir ke oven kemudian didinginkan ke dalam desikator dan ditimbang. 14. Dihitung kadar selulosa dengan menggunakan rumus:
b.
=
massa endapan X 100% … . (8) massa sampel kering
Kadar air (Metoda oven/AOAC 1970, Ranggana 1979)
32
1. Timbang sampel yang telah dihaluskan sebanyak 2-5 gr dalam cawan porselin yang telah diketahui beratnya. 2. Keringkan dalam oven pada suhu 105C selama 3-5 jam. 3. Kemudian dinginkan dalam desikator dan timbang, panaskan lagi dalam oven selama 30 menit. Dinginkan dalam desikator dan timbang perlakuan ini dilakukan hingga berat konstan (selisih penimbangan berturut-turut kurang dari 0,2 mg). 4. Pengurangan berat merupakan banyaknya air dalam bahan. %
=
B−C X 100% … … (9) A
Dimana: A= Berat sampel/ contoh B= Cawan+ Sampel Basah C= Cawan + Contoh Kering c.
Kadar Lignin 1. Timbang 1,0 ± 0,1 gr sampel 2. Eksteksi sampel dengan alcohol banzene 1:2 3. Dipindahkan sampel uji bebas ekstraktif kedalam gelas piala 50 ml, kemudain ditambahkan asam sulfat 72% sebanyak 15 ml. Penambahan
dilakukan
secara
perlahan-lahan
dalam
bak
terendam dengan temperature 20± 1C sambil diaduk daun maserasi dengan batang pengaduk selama 2-3 menit.
33
4. Setelah terdispersi sempurna, ditutup gelas piala dengan kaca arloji dan dibiarkan di dalam bak perendam selama 2 jam dan dilakukan pengadukan sekali-kali selama proses berlangsung. 5. Tambahkan air suling sebanyak 300 ml kedalam abu erlemeyer 1000 ml dan sampel dipindahkan dari gelas piala secara kuantitas. Air suling ditambahkan lagi sampai volume nya 575 ml, sehingga konsentrasi asam sulfat menjadi 3%. 6. Larutan dipanaskan dalam erlemeyer sampai mendidih dan dibiarkan diatas pemanas air selama 4 jam dengan api kecil dijaga agar volume larutan tetap. 7. Dinginkan dan diamkan sampai endapan lignin yang berebetuk mengendap sempurna. 8. Larutan di dekantasikan dan endapan dipindahkan secara kuantitas ke cawan masir dengan dilapisi kertas yang telah ditimbang sebelumnya. 9.
Endapan lignin dicuci sampai terbebas dari asam dengan air panas. Cawan masih berisi endapan lignin dikeringkan dalam oven 105±3C, lalu dinginkan dalam desikator dan ditimbang sampai berat konstan.
10. Pengerjaan dilakukan 2 kali penetapan. 11. Hitung kadar lignin yang terkandung didalam sampel dengan menggunakan persamaan: X=
100% … (10)
34
Dimana: X= Kadar Lignin (%) A= Berat endapan lignin (gr) B= Berat sampel kering oven (gr) d.
Kadar Abu 1.
Timbang sampel yang telah dihaluskan sebanyak 2-5 gr, dalam cawan porselin yang telah diketahui beratnya.
2.
Bakar cawan berisi contoh diatas kompor hingga tidak berasap.
3.
Kemudian pijarkan dalam atanur pada suhu 500-600C selam 34 jam hinga diperoleh api berwarna keputih-putihan.
4.
Dinginkan cawan dan abu dalam desikator kemudian ditimbang.
Dimana:
X=
−
100% … (11)
A= Berat sampel/contoh B= Cawan + abu C= Cawan kosong e.
Pengamatan dengan SEM Proses scanning electron microscope menggunakan alat JEOL JSM6510 LV (Analitical Scanning Electron Microscope). Sebelum dilakukan scan electron maka spesimen harus dikonduktifkan terlebih dahulu agar pada saat dilakukan scan tidak memantulkan cahaya. Lapisan permukaan spesimen (coating/sputtering) dilakukan dengan perangkat JEOL JFC Auto Fine Cother. Sedangkan pengamatan dan pengambilan gambar/photo SEM memnggunakan
35
perangkat JEOL JSM-6510 LV Analitical Scanning Electron Microscope. Tahapan dalam pengambilan scan poto tersebut sebagai berikut: 1.
Bentuk spesimen harus berukuran kecil
2.
Rekatkan spesimen pada cawan khusus dengan karbontip
3.
Masukan spesimen kedalam alat auti fine coater JEOL JFC untuk proses coating (mengonduktifkan spesimen)
4.
Tekan tombol start untuk memulai proses coating dan amati monitor hingga menunjukan angka ≤ 3 lalu tekan tombol stop.
5.
Proses coating dilanjutkan kembali dengan menekan tombol start, proses coating yang kedua ini untuk memberi lapisan platina pada permukaan spesimen dengan berkas sinar.
6.
Masukan spesimen yang telah melalui proses coating tersebut kedalam alat JEOL JSM- 6510 LV untuk pengambilan poto scanning electron microscope.
f.
Uji Tarik Statis Langkah-langkah pengujian tarik statis: 1.
Hidupkan mesin uji.
2.
Pastikan tekanan udara (pnemutic) untuk beban maksimum yang diperlukan terpenuhi.
3.
Pasang pencekam sesuai dengan jenis pengujian spesimen yang diuji.
4.
Masukan data spesimen uji yang telah diukur pada komputer dan menetapka kecepatan kemudian.
36
5.
Lembaran kertas dijepit pada cekam mesin uji tarik serat dengan kuat, penahan serat dipotong agar beban tarik hanya ditahan serat saja.
6.
Pastikan pemasangan spesimen uji dan siap dilakukan pengujian.
7.
Mulai pengujian kekuatan tarik hingga spesimen patah atau putus catat beban sehingga tensile-strengh dapat dihitung dan mendapatkan hasil yang maksimal.
8.
Lepas spesimen uji dari pencekam.
9.
Pencetakan hasil pengujian kekuatan tarik berupa tabel dan kurva tegangan-regangan.
37
D. Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian Mulai Study Literatur dan Survey Lapangan
Tahap Persiapan Pembersihan Serat Lengkuas Pengekstakan Serat Lengkuas
Pelakuan Alkali NaOH 5% Pada Serat
Pembuatan Spesimen Sesuai Standart
Pengukuran Dimensi Serat
Pengujian
Sifat Mekanik
Sifat Fisis
Uji Tarik Uji Komposisi
Pengamatan
Serat
SEM
ASTM D 337975
Pengolahan dan Analisis Data Kesimpulan Selesai Gambar 17. Diagram alir penelitian.
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan mengenai komposisi kimia dan kekuatan tarik serat lengkuas dapat diambil kesimpulan antara lain: 1. Semakin lama waktu pemanasan serat setelah perlakuan alkali, semakin tinggi kadar selulosa. Dengan kadar selulosa tanpa pemanasan sampai pemanasan selama 45 menit yaitu 29,26% - 52,27%. Sementara kadar lignin dan air menurun, dengan nilai kadar lignin dan kadar air dari tanpa pemanasan sampai pemanasan 45 menit yaitu kadar lignin 19,94% - 4,21%, kadar air 27,40% - 8,19%. 2. Lamanya waktu pemanasan serat lengkuas 0, 15, 30 dan 45 menit tidak berpengaruh besar terhadap kekuatan tarik, hal ini mungkin disebabkan perbedaan waktu pemanasan serat lengkuas tidak begitu jauh. 3. Photo SEM serat lengkuas setelah uji tarik menunjukan serat mempunyai rongga pada penampangnya. Semakin besar diameter serat semakin besar rongga pada penampang serat.
59
B. Saran Adapun saran yang dapat penulis berikan untuk hasil penelitian yang lebih baik adalah 1. Pada proses penentuan diameter serat sebaiknya menggunakan SEM. 2. Pengujian tarik dilakuankan setelah SEM karena kita dapat mengetahui morphologi serat tersebut. 3. Diperlukan ketelitian dalam pemisahan serat dan daging umbi lengkuas.
DAFTAR PUSTAKA
ASTM D 3379-75. 2004. Standard Test Method For Tensile streangth and young a Modulus Or High Modulus Single-Filament Material. American Society For Testing And Material. Aris. 2015. http://www.tjakra.net/komposit/indek.php/cakara komposite read komposit. dilihat 29 februari 2016. Bifel, R. D. N, dkk. 2015. Pengaruh Perlakuan Alkali Serat Sabuk Kelapa Terhdap Kekuatan Tarik Komposit Polyester. Jurnal Teknik Mesin Universitas Nusa Cendana Vol. 02. No. 01. Depari, J. S. 2011. http://repository.usu.ac.id/bitstream/chapter%2011.pdf. Universitas Sumtra Utara. Dilihat 29 februari 2016. Hakim, A. 2007. Teknologi material komposite. Forum Sains Indonesia. Jakarta. Idris, F. 2013. http://organiksmakma3a09.blogspot.co.id/2013/03/selulosa.html. Lestari, F. P. 2008. Pengaruh temperatur sinter dan fraksi volume penguat Al2O3 terhadap karakteristik komposit laminat hibrid produk metalurgi serbuk. (Skripsi). Universitas Indonesia. Jakarta. Mukhammad, A. F. H. 2013. Potensi Serat Batang (Bast Fibers) Sebagai Penguat Biokomposit Untuk Aplikasi Otomotif. Pada artikel Traksi Vol. 13 No. 2 Desember 2013. Mulyani, S. 2014. Komponen Kimia Kayu. http://srimulyani.blogspot.co.id/2014/01/ komponen-kimia-kayu.html. 18 januari 2016.
Nayiroh, N. Teknologi Material Komposit. [Online]. http://nurun.lecturer.uinmalang.ac.id/wp-content/uploads/sites/7/2013/03/Material-Komposit.pdf.16 januari 2016. Purwanto, dkk. 2014. Karakteristik Morfologi dan Strukturmikro Serat Kenaf (Hibiscus Cannabinus L.) Akibat Perlakuan Kimia. Jurnal ISSN: 0853-0823 Universitas Gaja Mada. Yogyakarta. Ruzki, A. 2013. Bio-Degradasi Selulosa Hasil Bio-Pretreatment JeramiPadi secara Fermentasi Padat Menggunakan Isolat Actinomycetes Acp-1 Dan Acp-7. (Skripsi). Jurusan Kimia Universita Lampung.
Sinaga. 2009. Pemanfaatan Lengkuas Merah (Alpinia Purpurata K. Schum). (Skripsi). Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Sinaga, E. Pusat Penelitian dan Pengembangan Obat UNAS/P3TO UNAS. http://www.warintek.hol.es/artikel/ttg_tanaman_obat/unas/Lengkuas.pdf 17 januari 2016 Sulandjari, S. 2001. Mengidentifikasi Serat Tekstil, tim Fakultas Teknik. Surabaya. Thomas, H. 2000. Courtney Mechanical Behaviour of Mc Graw-Hill Internasional Editions chapter 6. Wardana, et al. 2002. Pemanfaatan Lengkuas Merah (Alpinia Purpurata K. Schum) Sebagai Bahan Antijamur dalam Sampo. Oleh Rini Budiarti, 2007. (Skripsi). Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Witono, dkk. 2013. Pengaruh Perlakuan Alkali (NaOH) Terhadap Morfologi dan Kekuatan Tarik Serat Mendong. Jurnal Rekayasa Mesin Vol. 4, No. 3 Tahun 2013; 227-234 Universitas Brawijaya.
http://www.lampungtimurkab.go.id/index.php?mod=menu_11&opt=sm_34&chopt=7 diakses pada tahun 2015 http://organiksmakma3a09.blogspot.co.id/2013/03/selulosa.html diakses tahun 2015 http://www.vemale.com/kesehatan/72684-yuk-kenali-5-manfaat-keren-lengkuas.html diakses pada tahun 2015 http://www.finsdesign.com/pcb_mmake.php diakses pada tahun 2015 http://indonesian.alibaba.com/product-gs/hot-used-universal-testing-machine-steeltensile-testing-machine-1345722677.html diakses pada tahun 2015
https://stunecity.wordpress.com/2011/02/04/berkenalan-dengan-spm-scanning-probemicroscope-afm-atomic-force-microscope/ diakses pada tahun 2015.
LAMPIRAN
