perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGARUH PERLAKUAN ALKALI TERHADAP SIFAT MEKANIK KOMPOSIT KENAF - POLYPROPYLENE
SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Oleh : KOMANG TRISNA ADI PUTRA NIM. I1410019
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit to user 2013
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGARUH PERLAKUAN ALKALI TERHADAP SIFAT MEKANIK KOMPOSIT KENAF – POLYPROPYLENE Komang Trisna Adi Putra Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta Abstrak Komposit berpenguat serat alam memiliki potensi untuk dikembangkan sebagai material alternatif yang ramah lingkungan. Kekuatan komposit berpenguat serat alam dapat ditingkatkan dengan perlakuan kimia serat. Tujuan penelitian ini adalah menyelidiki pengaruh perlakuan alkali terhadap sifat mekanik komposit berpenguat serat kenaf dengan matrik polypropylene. Mat kenaf – PP direndam pada larutan NaOH dengan konsentrasi 4%, 5%, 6%, 7%, dan 8% dengan lama perendaman 2 jam. Pembuatan komposit menggunakan metode hot press. Suhu pengepresan adalah 1800C selama 15 menit pada tekanan 5 bar. Sifat mekanik komposit yang diuji adalah tarik, bending, dan impact. Hasil pengujian menunjukkan perlakuan 6% NaOH menghasilkan komposit dengan kekuatan tarik dan bending tertinggi sebesar 15,5 MPa dan 15,9 MPa. Kekuatan impact komposit menurun setelah mendapat perlakuan alkali. Kekuatan impact tertinggi terjadi pada komposit tanpa perlakuan alkali yaitu sebesar 34,7 KJ/m2. Patahan bending komposit diamati menggunakan scanning electron microscopy (SEM). Hasil pengamatan menunjukkan peningkatan kekuatan tarik dan bending disebabkan oleh ikatan serat dan matrik yang lebih baik. Kekuatan impact komposit menurun karena perlakuan alkali menyebabkan komposit sulit meregang sehingga bersifat getas. Kekuatan tarik dan bending komposit dibawah PP murni karena parameter tekanan pengepresan dan waktu tahan yang belum maksimal. Kata kunci : Perlakuan alkali, serat kenaf, polypropylene, hot press, sifat mekanik, SEM
commit to user iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
THE EFFECT OF ALKALI TREATMENT ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF KENAF FIBER REINFORCED POLYPROPYLENE COMPOSITE Komang Trisna Adi Putra Department of Mechanical Engineering Universitas Sebelas Maret Surakarta Abstract Natural fibers reinforced composite have developed as an environmentally friendly material. Mechanical properties of natural fiber reinforced composite can be improved by chemical treatment of the fiber. The objective of this research is to investigate the effect of alkali treatment on the mechanical properties of kenaf fiber reinforced polypropylene composite. Kenaf - PP mats were immersed in NaOH solutions with concentrations ranging 4% to 8% in intervals of 1%. The hot press forming method was used to produce composite panel. The hot press parameters were 1800C at 5 bar for 15 minute. Mechanical test result shows that alkali treatment at 6% NaOH solution produce the highest tensile and flexural properties. The highest tensile and flexural strength is 15.2 MPa and 15.9 MPa. The impact strength is decreased after alkali treatment. The highest impact strength is 34.7 KJ/m2 occurs at composite without alkali treatment. Scanning electron microscopy (SEM) examination shows that improvement of tensile and flexural strength is caused by good interfacial bonding between fiber and matrix. The composite impact strength is decreased because of brittle characteristic of the composite after had an alkali treatment. Tensile and flexural strength composite is lower than pure polypropylene because of parameter pressure and holding time in hot press forming is not optimal. Key words : Alkali treatment, kenaf fiber, polypropylene, hot press, mechanical properties, SEM
commit to user iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkatnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat memperoleh gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis mengucapkan terima kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan skripsi ini, khususnya kepada: 1. Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo, MT. selaku pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan arahan dengan sangat baik selama penelitian dan penulisan skripsi ini. 2. Bapak Heru Sukanto, ST., MT. selaku pembimbing II yang memberikan bimbingan dengan sangat baik dalam penelitian dan penulisan skripsi ini. 3. Kedua orangtua penulis yang telah mendidik dan memberikan dukungan moral dan biaya selama penulisan skripsi ini. 4. Bapak Didik Djoko Susilo, ST., MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik UNS. 5. Dosen - dosen Teknik Mesin FT UNS yang telah membagikan ilmu selama masa perkuliahan. 6. Maruto Adi P, ST. selaku laboran Laboratorium Material Teknik Mesin UNS yang telah membantu penulis dalam pengujian spesimen. 7. Teman-teman dari Nonreg 2010, Asisten Lab. Material, Panca, Sahid Bayu, Eko Yulianto yang telah memberikan motivasi dan dorongan moril baik secara langsung maupun tidak langsung. 8. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas bantuan dan dorongan semangat serta doa, terima kasih. Penulis menyadari, bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu bila ada saran, koreksi, dan kritik demi kesempurnaan skripsi ini. Surakarta, September 2013 Penulis commit to user v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
ABSTRAK ………………………………………………………………... KATA PENGANTAR ……………………………………………………. DAFTAR ISI ……………………………………………………………... DAFTAR GAMBAR …………………………………………………….. DAFTAR TABEL ………………………………………………………..
iii v vi viii ix
BAB I PENDAHULUAN ……………………………………………….. 1.1. Latar belakang masalah …………………………..................... 1.2. Perumusan masalah …………………………………………… 1.3. Batasan masalah ………………………………………………. 1.4. Tujuan penelitian ……………………………………………… 1.5. Sistematika penulisan ………………………………………….
1 1 3 3 3 3
BAB II DASAR TEORI …………………………………………………. 2.1. Tinjauan pustaka …………………………................................. 2.2. Dasar teori …………………………………………………….. 2.2.1. Teori komposit serat …………………………………….. 2.2.2. Serat kenaf……………………………………………….. 2.2.3. Perlakuan alkali serat kenaf …………………………….. 2.2.4. Polypropylene …………………………………………... 2.2.5. Pengujian tarik komposit ……………………………….. 2.2.6. Pengujian bending komposit ……………………………. 2.2.7. Pengujian impact komposit…………………………….... 2.2.8. Densitas komposit ……………………………………….
4 4 6 6 6 7 8 8 9 8 11
BAB III METODE PENELITIAN ………………………………………. 3.1. Tempat penelitian ……………………………………………... 3.2. Alat penelitian ………………………………………………… 3.3. Bahan penelitian ……………………………………………..... 3.4. Alat pengujian ………………………………………………… 3.5. Prosedur penelitian ………………………………………......... 3.5.1. Perlakuan alkali pada mat Kenaf - PP …………………... 3.5.2. Pembuatan panel komposit …………………................... 3.5.3. Tahap pengujian ………………….................................... 3.6. Diagram alir penelitian ………………………………............... 3.7. Jadwal penelitian ………………………………………………
14 14 14 15 16 18 18 18 19 20 21
BAB IV HASIL DAN ANALISA ……………………………………….. 4.1. Pengukuran densitas komposit kenaf - pp …………………….. 4.2. Sifat tarik komposit kenaf - pp ………………………………... 4.3. Sifat bending komposit kenaf - pp …………………………….. 4.4. Sifat impact komposit kenaf - pp …………………………….... commit to user
22 22 25 31 35
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB V PENUTUP ……………………………………………………….. 38 5.1. Kesimpulan ……………………………………………………. 38 5.2. Saran …………………………………………………………... 38 DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………. 39 Lampiran ………………………………………………………………….. 41
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Degradasi selulosa pada perlakuan NaOH 8% ……………… Gambar 2.2 Kerusakan selulosa pada perlakuan NaOH 6% 24 jam ……... Gambar 2.3 Struktur selulosa ……………………………………………. Gambar 2.4 Spesimen uji tarik ASTM D638 ……………………………. Gambar 2.5 Sudut impact pendulum……………………………………… Gambar 2.6 Model void dalam komposit kenaf – pp ………...................... Gambar 3.1 Alat penelitian………………………………………………... Gambar 3.2 Mat 50% kenaf 50% PP…………………………………........ Gambar 3.3 Alat pengujian………………………………………………... Gambar 3.4 Posisi mat dalam cetakan…………………………………...... Gambar 3.5 Suhu dan tekanan pada specimen selama hot press …………. Gambar 3.4 Diagram alir penelitian…………………………………......... Gambar 4.1 Kurva hubungan densitas terhadap konsentrasi larutan NaOH Gambar 4.2 Foto makro komposit ………………………………………... Gambar 4.3 Kurva hubungan tegangan tarik terhadap konsentrasi larutan NaOH Gambar 4.4 Kegagalan komposit kenaf – pp pada perlakuan 4% NaOH ... Gambar 4.5 (a) Foto SEM serat kenaf tanpa perlakuan alkali …………… Gambar 4.5 (b) Foto SEM serat kenaf dengan perlakuan alkali 4% NaOH Gambar 4.6 Permukaan serat bersih pada perlakuan 6% NaOH………….. Gambar 4.7 Patahan komposit kenaf – pp pada perlakuan 6% NaOH…… Gambar 4.8 Patahan komposit kenaf – pp pada perlakuan 8% NaOH…… Gambar 4.9 Pengaruh perlakuan alkali terhadap modulus tarik komposit Gambar 4.10 Degradasi serat kenaf pada perlakuan 8% NaOH…………. Gambar 4.11 Kurva hubungan tegangan bending terhadap konsentrasi larutan NaOH ………………………………………………. Gambar 4.12 Kegagalan komposit pada pengujian bending……………… Gambar 4.13 Kurva hubungan modulus bending terhadap konsentrasi larutan NaOH ………………………………………………. Gambar 4.14 Kurva hubungan kekuatan impact terhadap konsentrasi larutan NaOH ………………………………………………. Gambar 4.15 Patahan impact komposit…………………………………… Gambar 4.16 Kurva hasil pengujian tarik komposit………….……………
commit to user
viii
5 5 7 8 11 12 15 15 17 18 19 20 22 24 25 26 27 27 28 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel Tabel Tabel Tabel
3.1 Datasheet mat Kenaf - PP …………………………………….. 3.2 Variasi konsentrasi larutan NaOH pada tiap specimen ………. 3.3 Jadwal penelitian ……………………….. ……..……………... 4.1 Fraksi void dalam komposit kenaf – pp ……………………….
commit to user
ix
16 18 21 23
