pengaruh kandungan lem kanji terhadap kekuatan bending dan

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENGARUH KANDUNGAN LEM KANJI TERHADAP KEKUATAN BENDING DAN KETANGGUHAN

IMPAK BAHAN KOMPOSIT KERTAS KORAN BEKAS

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

MUHAMAD RAFI I 0403044

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010


commit to user

PENGARUH KANDUNGAN LEM KANJI TERHADAP KEKUATAN BENDING DAN KETANGGUHAN

IMPAK BAHAN KOMPOSIT KERTAS KORAN BEKAS

Disusun oleh

Muhamad Rafi NIM. I 0403044

Dosen Pembimbing I

Ir.Santoso, M.Eng, Sc. NIP 194508241980121001

Dosen Pembimbing II

DR. Kuncoro Diharjo, ST, MT. NIP. 197101031997021001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari Kamis, tanggal 8 Juli 2010

1. Wijang Wisnu Raharjo, Ir., MT. ……………………………... NIP. 196810041999031002 2. DR. Muhammad Nizam, ST., MT. ……………………………... NIP. 197007201999031001 3. Joko Triyono, ST., MT. ...............................................

NIP. 196906251997021001

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Dody Ariawan, ST., MT. NIP. 197308041999031003

Koordinator Tugas Akhir

Syamsul Hadi, ST., MT. NIP. 197106151998021002


commit to user

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat, hidayah dan

bimbingan-Nyalah penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Tujuan penyelesaian

skripsi ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar

Sarjana Teknik di Jurusan 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. Santoso, M.Eng.sc., selaku pembimbing I.

2. Dr. Kuncoro Diharjo, ST, MT., selaku pembimbing II.

3. Bapak Dody Ariawan, ST, MT., Joko Triyono, ST. MT., Dr. Muhammad

Nizam, ST. MT. dan Ir. Wijang Wisnu R., MT., selaku dosen penguji.

4. Mas Maruto Adi selaku laboran laboratorium material.

5. Danang Suto Hapsoro dan Ridwan Afandi yang melakukan penelitian pada

waktu yang sama dengan penulis.

6. Ibu, Bapak, Kakak-kakakku serta Adikku.

7. Semua mahasiswa angkatan 2003 Teknik Mesin FT UNS.

8. Semua pihak yang tak dapat kami sebutkan satu persatu, atas segala

bantuannya pada penulisan skripsi ini.

Penulis menyadari dalam skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh

karena itu, bila ada saran, koreksi dan kritik demi kesempurnaan skripsi ini, akan

penulis terima dengan ikhlas dan dengan ucapan terima kasih.

Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini dapat

digunakan sebagaimana mestinya.

Surakarta, Juli 2010

Muhamad Rafi


commit to user

vii

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL HALAMAN PENGESAHAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ABSTRAK ....................................................................................................... iv KATA PENGANTAR ...................................................................................... vi DAFTAR ISI .................................................................................................... vii DAFTAR TABEL ............................................................................................ ix DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... x DAFTAR RUMUS ........................................................................................... xi DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiii BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1

1.1. Latar Belakang .................................................................................. 1 1.2. Perumusan Masalah .......................................................................... 4 1.3. Batasan Masalah ............................................................................... 4 1.4. Tujuan Penelitian .............................................................................. 4 1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................ 5

BAB II DASAR TEORI .................................................................................... 6 2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................................... 6 2.2. Kajian Teoritis ................................................................................... 7

2.2.1. Tinjauan Komposit ......... ..................................................... 7 2.2.2. Tinjauan Komponen Penyusun Komposit ......... ................. 9 2.2.3. Ikatan Pada Komposit ......... ................................................ 11 2.2.4. Tinjauan Pengujian Pada Komposit ......... ........................... 13

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 17 3.1. Bahan Penelitian .............................................................................. 17 3.2. Peralatan Penelitian .......................................................................... 17 3.3. Pembuatan Lem Kanji ...................................................................... 20 3.4. Pembuatan Panel Core Komposit .................................................... 20 3.5. Pengujian Mekanik Pada Komposit .................................................. 21 3.6. Diagram Alir Penelitian ................................................................... 22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 23 4.1. Kekuatan Bending ........................................................................... 23 4.2. Pengamatan Permukaan Patah Uji Bending...................................... 24 4.3. Ketangguhan Impak......................................................................... 27 4.4. Pengamatan Permukaan Patah Uji Impak ........................................ 28

BAB V KESIMPULAN .................................................................................... 31 5.1. Kesimpulan ....................................................................................... 31 5.2. Saran ................................................................................................. 31

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 32 LAMPIRAN ...................................................................................................... 34


commit to user

iv

MUHAMAD RAFI ILMU BAHAN

Pengaruh Kandungan Lem Kanji Terhadap Kekuatan Bending dan Ketangguhan Impak

Bahan Komposit Kertas Koran Bekas

ABSTRAK

Kertas koran bekas dapat digunakan sebagai bahan core dalam pembuatan panel komposit sandwich. Tujuan penelitian ini adalah menyelidiki pengaruh kandungan lem kanji terhadap kekuatan bending dan ketangguhan impak panel core kertas koran bekas. Kertas koran dicampur dengan air dengan perbandingan berat 1:4. Kertas koran yang sudah dicampur dengan air dihancurkan dengan mixer dan ditambahkan lem kanji dengan variasi kandungan 5%, 10%, 15% dan 20% dari berat kertas. Spesimen dibuat dengan metode cetak tekan hidrolis. Pengeringan spesimen dilakukan di dalam ruangan selama 2 hari. Setelah itu, spesimen dioven pada suhu 105 0 C selama 15 menit. Spesimen uji bending dan impak dibuat mengacu pada standar ASTM D-1037 dan ASTM D-5942. Pengujian bending dilakukan dengan Universal Testing Machine merek SANS. Pengujian impak dilakukan dengan alat uji impak charpy. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan bending dan ketangguhan impak meningkat seiring dengan meningkatnya kandungan lem kanji. Nilai kekuatan bending pada kandungan lem kanji 20% sebesar 6,26 MPa dan pada kandungan lem kanji 5% sebesar 3,7 MPa. Nilai ketangguhan impak pada kandungan lem kanji 20% sebesar 14,55 x 10-3 J/mm² dan pada kandungan lem kanji 5% sebesar 2,88 x 10-3 J/mm². Penampang patahan memperlihatkan bahwa semakin tinggi kandungan kanji semakin kecil jumlah debonding yang terjadi. Kata kunci: kertas koran bekas, panel core, lem kanji, kekuatan bending,

ketangguhan impak.


commit to user

v

MUHAMAD RAFI MATERIALS

THE EFFECT OF STARCH GLUE CONTENT TO THE BENDING STRENGHT AND

IMPACT TOUGHNESS OF OLD NEWSPAPER COMPOSITE

ABSTRACT

Old newspaper can be used as core material in the making of sandwich composite panels. The purpose of this research was to investigate the effect of starch glue content to the bending strength and impact toughness of old newspaper core panel. Old newspaper and water mixed with an electric mixer in weight proportion of 1:4. Then add with starch glue content in variation of 5%, 10%, 15% and 20% of the paper weight. The specimen was made by hydraulic press mold method. It was dried in the indoor room during two days. After that, the specimen is baked at a temperature of 105 C for 15 minutes. The bending and impact test specimen was based on the ASTM D-1037 and ASTM D-5942. The bending test was done by Universal Testing Machine of SANS brand. Those tests carried out by charpy impact test. The results of this research showed that the bending strength and impact toughness increased as long with the increasing of starch glue content. The bending strength at 20% starch glue content was 6.26 MPa and at 5% starch glue content was 3.7 MPa. The impact toughness at 20% starch glue content was14.55 x 10-3 J/mm2 and at 5% starch glue content was 2.88 x 10-3 J/mm2. The fracture surface shows that the higher starch glue content, the smaller amount of debonding occurs. Keywords: old newspapers, panel core, starch glue, bending strength, impact

toughness.


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pada tahun 2006 terdapat 270 penerbit pers nasional dengan kebutuhan

kertas sekitar 13.047.895 eksemplar perhari. Jawa pos sebagai salah satu penerbit

nasional memproduksi surat kabar sekitar 0,9 juta eksemplar perhari dengan

jumlah kebutuhan 1.332,5 ton per tahun (Irawan, 2006).

Fenomena ini tidak sepenuhnya berdampak positif. Sebagai contoh,

dengan peningkatan konsumsi masyarakat pada surat kabar maka akan meningkat

pula jumlah surat kabar bekas yang dihasilkan. Hal ini karena kebanyakan

masyarakat mengkonsumsi surat kabar model harian dimana kabar-kabar yang

disajikan selalu terkini. Hal ini menyebabkan banyaknya jumlah koran bekas

perharinya.

Pemanfaatan koran bekas selama ini hanya sebatas sebagai bungkus

makanan ataupun didaur ulang untuk kertas koran lagi. Tetapi perlu di ketahui

bahwa ternyata koran sangat berbahaya untuk bungkus makanan. Hal ini

dikarenakan tinta tulisan pada koran yang mengandung unsur-unsur kimia yang

dapat terurai bila terkena makanan, terutama makanan yang masih panas. Koran

bekas memang bisa didaur ulang menjadi kertas koran lagi, tetapi hal ini tentunya

perlu tambahan biaya untuk proses pengolahan.

Pemanfaatan kertas koran bekas masih berpeluang besar untuk digunakan

sebagai bahan rekayasa. Dengan menambahkan perekat yang murah, bubur kertas

ini berpotensi direkayasa menjadi produk core untuk pembuatan panel komposit

sandwich. Hal ini dapat membantu mengurangi dampak kertas koran bekas

terhadap lingkungan.

Pati kanji merupakan salah satu bahan yang tersedia di alam secara

melimpah, dapat diperbaharui dan merupakan sumber yang tak terbatas. Kanji

dapat digunakan untuk menghasilkan berbagi macam produk, seperti makanan,

bahan perekat kertas (lem), konveksi dan farmasi. Bahan ini sangat cocok untuk

digunakan sebagai perekat produk core karena komponen core menderita

pembebanan yang lebih rendah daripada beban di bagian skin. Oleh karena itu,

untuk menekan biaya produk panel sandwich perlu dilakukan pemilihan bahan


commit to user

2

yang murah pada komponen yang menderita tegangan kecil, seperti bagian core

yang berada di bagian tengah panel.

Di sisi lain, dampak global warming semakin terasa sebagai akibat dari

pemakaian teknologi secara berlebihan tanpa banyak mempertimbangkan

pengaruhnya terhadap lingkungan. Salah satu contoh adalah kualitas udara yang

semakin lama semakin menurun akibat pesatnya pertumbuhan industri dan

otomotif. Hal ini diperparah lagi dengan dilakukannya penebangan pohon atau

penggundulan hutan untuk mencukupi kebutuhan kayu yang semakin lama

semakin meningkat. Hal ini terbukti dengan kebutuhan kayu di Indonesia yang

setiap tahunnya defisit 45 juta meter kubik (Priyono, 2003).

Dengan bertambahnya kebutuhan kayu tanpa diimbangi dengan daya

dukung hutan yang memadai, maka hal ini menuntut ditemukan material

pengganti kayu yang lebih ramah lingkungan. Saat ini sudah cukup banyak

penilitian tentang panel komposit sebagai material pengganti kayu, tetapi panel

komposit ini masih banyak tergantung pada kayu itu sendiri sebagai material

pengisi (filler). Pemanfaatan kertas koran bekas dengan pengikat tepung kanji

sebagai material komposit pengganti kayu merupakan solusi kreatif untuk

mengatasi maraknya penggundulan hutan.

Pemakaian material ramah lingkungan, mampu didaur ulang, serta mampu

dihancurkan sendiri oleh alam merupakan tuntutan teknologi saat ini. Salah satu

material yang diharapkan mampu memenuhi hal tersebut adalah material

komposit dengan material pengisi (filler) serat alam. Serat alam sebagai material

pengisi komposit mulai dilirik penggunaannya karena murah, dapat mengurangi

polusi lingkungan sehingga komposit ini mampu mengatasi permasalahan

lingkungan serta tidak membahayakan kesehatan .

Menurut Katz dan Milewski (1978), filler secara umum tidak digunakan

untuk meningkatkan sifat-sifat mekanik material tetapi lebih pada meningkatkan

aspek kelakuan komposit yang lain, seperti mengurangi berat, mengurangi biaya

dan perlindungan terhadap radiasi ultraviolet. Filler memberikan kemudahan

dalam desain dimensi komposit yang diinginkan, dan selain sebagai material

pengisi, material serbuk atau serpih juga digunakan sebagai material penguat

komposit tetapi tidak seefektif fiber (Gibson, 1994).


commit to user

3

Perkembangan teknologi komposit pun semakin bergeser untuk memenuhi

tuntutan jaman. Pada mulanya komposit hanya digunakan sebagai struktur tersier

yang hanya menahan beban ringan atau tanpa beban (sebagai cover). Namun,

tuntutan persaingan harga konstruksi yang lebih murah menjadi pemicu

penggunaan komposit sebagai struktur sekunder maupun primer. Agar panel

komposit mampu menahan beban yang lebih berat, maka salah satu alternatifnya

adalah mendisain model komposit sandwich atau sandwich construction

(Abdullah dan Diharjo, 2005).

Komposit sandwich membutuhkan komponen core yang ringan dan murah

sebagai pengisi diantara dua lamina komposit. Selama ini core yang ada di

pasaran adalah core sintetis impor, seperti PVC, polyurethane, dan honeycomb.

Penggunaan bahan sintetis dipandang kurang ramah lingkungan sehingga perlu

dicari core alternatif yang lebih ramah lingkungan. Salah satunya adalah

penggunaan kayu balsa sebagai core. Namun di Indonesia kayu balsa tersebut

juga masih diimpor dari Australia melalui suplayer PT. Justus Jakarta (Sumber:

Justus, 2005. Ketergantungan dengan produk impor merupakan kebijakan yang

terbalik dengan kondisi alam Indonesia yang maha kaya akan sumber daya

alamnya. Salah satu bahan yang dapat dijadikan sebagai pengganti kayu balsa

adalah dengan memanfaatkan kertas koran bekas yang memiliki karakteristik

ringan dan kuat. Uraian di atas menunjukkan bahwa pemanfaatan core kertas

koran sebagai bahan rekayasa komposit sandwich merupakan kajian yang sangat

menarik untuk dilakukan.

Dalam aplikasi di lapangan, panel komposit tak pernah lepas dari proses

pembebanan, baik berupa beban tarik, beban bending, maupun beban impak.

Beban bending yang dialami sebuah panel dapat berupa orang bersandar di

dinding yang terbuat dari panel, sedangkan beban impak dapat berupa tumbukan

tiba-tiba seperti terkena lemparan benda yang keras. Walaupun core mengalami

pembebanan yang relatif lebih rendah tapi kita perlu juga mengetahui seberapa

kekuatan dari core untuk menahan setiap pembebanan.

Dari pertimbangan-pertimbangan yang telah dikemukakan tadi, maka

penelitian ini perlu dilakukan untuk mengetahui pengaruh kandungan lem kanji

terhadap kekuatan bending dan ketangguhan impak bahan komposit kertas koran


commit to user

4

bekas, sehingga diperoleh data yang diharapkan sangat berguna dalam aplikasi

panel komposit ini secara nyata.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang masalah di atas, permasalah utama

dalam penelitian ini adalah pendayagunaan kertas koran bekas untuk dijadikan

core dalam pembuatan panel komposit sandwich. Bahan tersebut digunakan

karena lebih ramah lingkungan dan banyak tersedia di Indonesia dan

penggunaannya belum optimal. Kajian yang dilakukan meliputi kekuatan bending

dan ketangguhan impak dari core panel komposit kertas koran bekas. Hal ini

perlu dilakukan karena dalam aplikasinya panel komposit tak pernah lepas dari

proses pembebanan, baik berupa beban bending maupun beban impak. Walaupun

core mengalami pembebanan yang relatif lebih rendah tapi kita perlu juga

mengetahui seberapa kekuatan dari core untuk menahan setiap pembebanan.

Dengan demikian kajian pengaruh kandungan lem kanji terhadap kekuatan

bending dan ketangguhan impak bahan komposit kertas koran bekas dipandang

penting untuk dilakukan.

1.3. Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang lebih baik maka ditentukan

batasan masalah sebagai berikut:

a. Selama proses pencampuran distribusi kertas koran, air dan kanji yang

digunakan dalam pembuatan panel ini dianggap homogen.

b. Selama proses penekanan distribusi gaya-gaya tekan yang mengenai

permukaan bidang tekan diasumsikan sama atau merata.

c. Penambahan lem kanji pada proses pembuatan komposit core kertas

koran bekas ini dari 5% hingga 20%.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah :

a. Menyelidiki pengaruh kandungan lem kanji terhadap kekuatan bending

dan ketangguhan impak panel komposit kertas koran bekas.


commit to user

5

b. Menyelidiki karakteristik penampang patahan spesimen uji bending

dan impak.

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat yang akan diperoleh antara lain:

a. Peningkatan ilmu pengetahuan mekanika bahan, khususnya material

komposit

b. Memberikan informasi mengenai kekuatan bending dan ketangguhan

impak panel kertas koran bekas.

c. Dapat diterapkan dalam industri komposit sandwich.

d. Dapat dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya, khususnya

komposit sandwich dengan core kertas koran bekas.


commit to user

6

BAB II

DASAR TEORI

2.1. TINJAUAN PUSTAKA

Komposit dapat dibuat dari berbagai macam serat pertanian, sampah kertas

dan sampah plastik. Komposit ini memiliki jangkauan yang luas sifatnya dan

dapat digunakan pada berbagai macam kebutuhan dan produk unggulan, misalnya

produk unggulan dengan untuk panel interior, pelapis tembok, penyekat, pintu,

lantai, kontruksi dan material kotak pengemas, karton serta palet (Krzysik dan

Youngquist, 1991).

Material komposit dalam bentuk komposit panel telah banyak digunakan

unutk berbagai aplikasi structural maupun non structural, seperti untuk furniture

dan struktur pada gedung (Youngquist dkk,1997). Serat alam sebagai filler

komposit polimer mulai banyak digunkan sebagai pengganti filler sintetik dalam

kehidupan sehari-hari, mengingat serat alam ini mempunyai banyak kelebihan

dibanding serat buatan. Kelebihan-kelebihan utama menggunakan serat alam

sebagai filler pada plastik yaitu densitasnya rendah, mudah diuraikan dengan alam

(Biodegradable), mampu sebagai bahan pengisi level tinggi sehingga

menghasilkan sifat kekakuan yang tinggi, tidak mudah patah, jenis dan variasinya

banyak, hemat energi dan murah (Rowell dkk, 1997).

Penelitian oleh Muehl dkk, (2004) menyimpulkan bahwa panel komposit

yang terbuat dari sampah kertas memiliki sifat mekanik yang rendah ketika

dipadukan dengan phenollic resin 5% dan 10% polypropylene dibandingkan

dengan panel komposit dari serat kenaf. Meskipun demikian, panel komposit dari

sampah kertas lebih tahan terhadap kelembaban daripada panel komposit dari

kenaf, selain itu dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa penggunaan

polypropylene dapat menurunkan sifat mekanik panel komposit.

Gunarto (2008) meneliti tentang pemanfaatan limbah kertas koran untuk

pembuatan panel papercrete. Pada penelitian ini kertas koran dicampur semen

dengan perbandingan 1:2, 1:3 dan 1:4 dengan tambahan 0,2% gula pasir. Dari

penelitian diketahui berat papercrete sekitar 840-933 kg/m3. Kuat lentur panel

terendah 6,59 MPa dan tertinggi 8,36 MPa. Kuat tekan terendah 1,23 MPa dan


commit to user

7

tertinggi 2,48 MPa. Modulus elatisitas terendah 2,53 MPa dan tertinggi 6,48

MPa.

Widjaja (2008) meneliti tentang pemanfaatan limbah bubur kertas untuk

papan beton. Dalam penelitian ini digunakan campuran antara kertas, semen dan

pasir. Dari penelitian disimpulkan bahwa papan beton dari limbah kertas

memiliki serapan air dan koefisien termal yang tinggi.

Arofah (2008) melakukan penelitian pada core sampah kota, nilai

densitas, kekuatan tarik, kekuatan desak, dan kekuatan geser komposit naik

seiring dengan bertambahnya kompaksi komposit. Pada pengamatan foto SEM

menunjukkan semakin meningkat kompaksi maka ikatan antar materialnya juga

semakin meningkat.

Goswani et al, (2008) meneliti tentang komposit yang diperkuat dengan

serat rami dan fiberglass. Dari penelitian diketahui bahwa komposit memiliki

kekuatan tarik sebesar 49,76-51,71 MPa dan modulus tarik tarik sebesar 1,84-

1,85 GPa. Kekuatan bending komposit sebesar 72,97-95,98 MPa dan modulus

bending sebesaer 2,74-4,2 GPa.

Colakoglu (2009) melakukan penelitian tentang perbandingan kekuatan

bending pada beberapa panel yang digunakan sebagai bahan furnitur. Sampel

yang digunakan dari plastic new wood, wood-based particleboard dan MDF

panel dengan standar TS EN 326-1. Pengujian bending sesuai dengan standar

TSE EN 310. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan bending terbesar

pada MDF sebesar 877 N/mm2 dan terendah pada particleboard sebesar 542,8

N/mm2.

2.2. Kajian Teoritis

2.2.1.Tinjauan Komposit

Komposit merupakan material gabungan yang dibuat melalui penyusunan

secara sintetik dua atau lebih komponen yaitu, suatu bahan pengisi (filler) atau

semacam senyawa penguat tertentu dan bahan pengikatnya (yang umumnya ada

dalam jumlah dominan/matrik), yang dinamakan resin untuk mendapatkan

karakteristik dan sifat-sifat tertentu (Schwartz,1984).


commit to user

8

Penggabungan material ini dimaksudkan untuk menemukan atau

mendapatkan material baru yang mempunyai sifat antara material penyusunnya.

Sifat material hasil penggabungan ini diharapkan saling memperbaiki kelemahan

dan kekurangan bahan-bahan penyusunnya. Adapun beberapa sifat-sifat yang

dapat diperbaiki antara lain kekuatan, kekakuan, ketahanan korosi, ketahanan

lelah, ketahanan pemakaian, berat jenis, pengaruh terhadap temperatur (Jones,

1999).

Tipe material komposit umumnya diklasifikasikan berdasarkan

berdasarkan ukuran partikelnya, densitas (masa jenis) dan jenis proses

pembuatannya. Gambaran klasifikasi papan komposit berbasis kayu (wood

composite board) ditunjukkan seperti pada gambar :

Gambar 2.1. Klasifikasi wood composite board berdasar ukuran partikel,

densitas dan tipe prosesnya (Suchland dan Woodson,1986).

Penjelasan mengenai berbagai macam komposit panel yang mana dapat

diproduksi dengan mudah dari berbagai sumber lignoselulosic (serat selulosa)

sebagai berikut (Suchland dan Woodson,1986) :

1. Fiberboard

Merupakan material selulosa yang pertama direduksi menjadi serat atau

serat bundles yang diolah dengan pembuatan khusus hingga menjadi panel

fiberboard. Fiberboard sendiri diklasifikasikan menjadi tiga bagian, yaitu,

insulating board, medium density fiberboard, dan hardboard. Untuk cakupan


commit to user

9

penggunaan dan pengembangan produk khusus klasifikasi board/papan ini

memerlukan definisi lebih lanjut dari produk yang dijelaskan pada Tabel 1.

Tabel 2.1. Klasifikasi komposit panel (Suchland dan Woodson,1986)

a. Insulating board

Insulating board adalah istilah umum untuk suatu panel yang

terbuat dari serat homogen dari serat selulosa interfelted yang

diperkuat dibawah panas hingga densitasnya antara 160 - 500 kg/m3.

b. Medium Density Fiberboard

Medium density fiberboard (MDF) dibuat dari serat selulosa

yang dikombinasikan dengan resin syntetik. Teknologi dry proces

yang digunakan dalam pembuatan MDF adalah kombinasi yang

digunakan dalam industri particleboard dan hardboard.

c. Hardboard

Hardboard adalah istilah umum yang digunakan untuk panel

yang terbuat dari serat selulosa interfelted yang diperkuat dibawah

panas dan tekanan dengan kerapatan 500kg/m3 atau lebih.

2. Particleboard

Panel particleboard merupakan produk board yang secara khas dibuat dari

partikel lignoselulosic dan flake yang terikat bersama-sama dengan lem sintetik

dibawah panas dan tekanan. Ukuran tingkatan kerapatan/densitas particleboard

adalah sama dengan MDF.


commit to user

10

3. Mineral-Bonded Panel (panel ikatan mineral)

Di dalam Mineral-bonded panel, serat lignosesulosic dicampur dengan

pengikat anorganik, seperti magnesium oxysulphate, gips magnetis, atau Portland

Semen. Panel ini memiliki kerapatan antara 290-1.250 kg/m3. Agro fiber dapat

dicampur dengan semen, dibentuk seperti keset dan dipress hingga didapat

kerapatan 460-640 kg/m3 dalam pembuatan panel.

2.2.2.Tinjauan Komponen Penyusun Komposit

Komposit merupakan bahan yang terdiri atas serat yang diselubungi oleh

matrik, biasanya berupa polimer, metal, atau keramik. Serat biasanya berupa

bahan dengan kekuatan dan modulus yang tinggi yang berperan sebagai

penyandang beban utama. Sedangkan matrik harus menjaga serat tetap dalam

lokasi dan orientasi yang dikehendaki. Matrik juga berfungsi sebagai media

transfer beban antar serat, pelindung serat dari kerusakan karena pengaruh

lingkungan (environtment damage) sebelum, ketika dan setelah proses pembuatan

komposit, serta melindungi dari pengaruh abrasif antar serat (Manual

Spesification Standard (MSS), IPTN, 1993).

Gambar 2.2. Pembagian kelas material(Manual Spesification Standard (MSS),

IPTN, 1993).

Komponen penyusun komposit tidak saling melarutkan ataupun bergabung

satu sama lain dengan sempurna, akan tetapi bertindak bersama-sama. Semua

komponen serta interfasa (yang memegang peranan penting dalam mengontrol

sifat-sifat komposit) yang berada diantaranya, umumnya dapat didefinisikan


commit to user

11

secara fisik. Sifat komposit secara keseluruhan tidak bisa dicapai hanya dari tiap-

tiap komponen yang bertindak sendiri-sendiri (Schwardz,1984).

1. Matrik

Polimer, logam, dan keramik digunakan sebagai material matrik dalam

komposit tergantung pada kebutuhan tertentu. Matrik didalam komposit mengikat

serat secara bersama-sama dalam suatu unit struktural dan melindungi serat dari

kerusakan eksternal, mentransfer dan mendistribusikan beban ke serat, dan pada

beberapa kasus memberikan sifat yang diinginkan seperti keuletan, ketangguhan,

atau isolasi listrik (Gibson,1994).

Sebagai komponen utama pembentuk komposit, dalam melakukan

pemilihan terhadap matrik harus memperhatikan elongasi/batas mulur. Matrik

yang digunakan sebaiknya mempunyai elongasi yang lebih besar daripada

elongasi serat. Sebagai contoh, jika elongasi yang dimiliki oleh serat 3%, maka

matrik harus mempunyai elongasi lebih dari 3%. Ikatan antarmuka yang kuat

antara matrik dan serat sangat diperlukan, oleh karena itu matrik harus mampu

menghasilkan ikatan mekanis atau kimia dengan serat. Matrik ini juga harus

cocok secara kimia dengan serat, sehingga reaksi yang tidak diinginkan tidak

terjadi pada interface. Matrik dan serat sebaiknya juga mempunyai sifat-sifat

mekanis yang saling melengkapi diantara keduanya (Gibson,1994).

2. Material Pengisi (Filler)

Karakteristik mekanik maupun fisik material komposit sangat dipengaruhi

material penyusunnya. Perbandingan komposisi antara matriks dan material

pengisinya merupakan faktor yang sangat menentukan dalam memberikan

karakteristik mekanik maupun fisik produk komposit yang dihasilkan. Ukuran

serta bentuk material pengisi juga mempunyai peranan penting dalam menentukan

kekuatan komposit (Gibson,1994).

Struktur sel serat tumbuhan hampir sama atau mirip dimana tersusun dari

tiga komponen utama, yaitu selulosa, hemiselulosa, lignin (Rowell, dkk, 2000).

Oleh karena itu kandungan selulose cukup tinggi maka dapat dimanfaatkan

sebagai penyusun pembuatan panel.


commit to user

12

3. Kertas koran

Kertas koran termasuk dalam jenis kertas doff. Kertas jenis ini memiliki

ciri antara lain warnanya cenderung kecoklatan serta permukaannya ynag agak

kasar. Kertas koran jika di daur ulang hasilnya akan terlihat kurang cerah dan jika

di tarik mudah sobek. Hasil daur ulang kertas koran kurang cocok untuk proses

pencetakan dan lebih cocok untuk bahan-bahan kerajinan.

4. Kanji

Kanji merupakan produk olahan berupa tepung yang diperoleh dari ubi

ketela pohon. Kanji dikenal juga sebagai aci atau tapioka. Kanji merupakan salah

satu bahan yang tersedia di alam secara melimpah, dapat diperbaharui dan

merupakan sumber yang tak terbatas. Kanji dapat digunakan untuk menghasilkan

berbagi macam produk, seperti makanan, bahan perekat kertas / lem , konveksi

dan farmasi. Kanji yang sudah dijadikan lem akan berubah dalam bentuk gel. Gel

adalah koloid yang setengah kaku (antara padat dan cair). Penggunaan kanji

sendiri mempunyai beberapa karaketristik yang baik antara lain; viskositas rekat

tinggi, kejernihan tinggi,dan stabilitas pembekuan tinggi (Aris, 2007).

2.2.3.Ikatan Komposit

Material komposit merupakan gabungan dari unsur-unsur yang berbeda.

Hal itu menyebabkan munculnya daerah perbatasan antara serat dan matrik seperti

ditampilkan pada gambar 2.3. Daerah pencampuran antara serat dan matrik

disebut dengan daerah interphase (bonding agent), sedangkan batas pencampuran

antara serat dan matrik disebut interface ( George, 1995).

Gambar 2.3. Ikatan pada komposit ( George, 1995)

MATRIK

SERAT

INTERFACE

INTERPHASE (BONDING AGENT)


commit to user

13

Ikatan antarmuka (interface bonding) yang optimal antara matrik dan serat

merupakan aspek yang penting dalam penunjukan sifat-sifat mekanik komposit.

Transfer beban/tegangan diantara dua fase yang berbeda ditentukan oleh derajat

adhesi. George, dkk (1995) mengungkapkan bahwa adhesi yang kuat diantara

permukaan antara matrik dan serat diperlukan untuk efektifnya perpindahan dan

distribusi beban melalui ikatan permukaan.

Pada komposit kegagalan yang sering terjadi adalah debonding.

Debonding merupakan mekanisme lepasnya ikatan interface antar material

penyusun komposit saat terjadi pembebanan dan terkelupasnya serat dari matriks.

Hal ini disebabkan ikatan antar muka (interfacial bonding) yang lemah antara

serat dan matriks. Kondisi ikatan antar serat dan matrik yang lemah apabila diberi

beban tarik, ikatan antara serat dan matrik mudah terlepas atau mengalami

debonding sebelum dapat mendistribusikan beban pada core secara sempurna dan

mengurangi performa komposit secara keseluruhan. Oleh sebab itu diperlukan

adhesi yang kuat pada permukaan penyusun komposit agar tidak terjadi

debonding.

Peningkatan debonding antar permukaan serat dan matriks terjadi karena

meningkatnya deformasi dan akan berpengaruh pada seluruh bagian komposit.

Setelah terjadi debonding ,serabut kehilangan kemampuan menahan beban pada

arah debonding. Meskipun, serabut masih dapat mendistribusikan beban ke

matriks melalui bagian yang masih terikat. Dapat disimpulkan bahwa debonding

dipengaruhi oleh kekuatan ikatan intefacial antara serat dan matriks.

Gambar 2.4. Debonding pada Fiber Reinforced Plastic (FRP) ( Niu, 2001)


commit to user

14

2.2.4. Tinjauan Pengujian pada Komposit

Karakteristik komposit sangat dipengaruhi oleh jenis material penyusun

komposit, bentuk dan susunan struktural dari material penyusun komposit serta

hubungan antar material penyusun komposit (Gibson,1994).

Dari faktor utama diatas, secara nyata terlihat bahwa sifat individu yang

dimiliki oleh material penyusun sangatlah penting. Sifat ini sebagian besar akan

menentukan sifat-sifat dari produk komposit. Meskipun, seperti yang sudah kita

ketahui, hubungan dari material penyusun akan menghasilkan sifat-sifat baru, dan

sifat-sifat gabungan dari komposit ini berasal dari sifat-sifat individu material

penyusun itu sendiri (Gibson,1994).

Karakteristik struktural dan geometrikal dari material penyusun juga

memberikan kontribusi yang penting pada sifat komposit. Bentuk dan ukuran,

susunan struktur dan distribusi, dan jumlah relatif dari material penyusun

merupakan faktor utama yang memberikan kontribusi pada kualitas komposit

secara keseluruhan (Gibson,1994).

1. Uji Fraksi Berat Komposit

Jumlah kandungan serat atau material pengisi (filler) dalam komposit yang

biasa disebut fraksi volume atau fraksi berat merupakan hal yang menjadi

perhatian khusus pada komposit penguatan serat maupun komposit dengan

material pengisi. Salah satu elemen kunci dalam analisa mikromekanik komposit

adalah karakteristikisasi dari volume atau berat relatif dari material penyusun.

Persamaan mikromekanik meliputi fraksi volume dari material penyusun, tapi

pengukuran secara aktual sering berdasarkan pada fraksi berat (Gibson, 1994,

Principles of Composite Material Mechanics).

Fraksi berat adalah perbandingan berat material penyusun dengan berat

komposit. Fraksi berat material penyusun dapat dihitung dengan persamaan 2.1

(Gibson,1994).

c

ii W

Ww = ...............................................................................(2.1)

dimana: wi : fraksi berat, i. material penyusun.

Wi : berat, i. material penyusun, gr

Wc : berat komposit, gr


commit to user

15

P

2. Uji Kekuatan Bending Komposit

Untuk mengetahui kekuatan bending komposit dilakukan pengujian

bending dengan mengacu pada standar ASTM D 1037. Pada uji bending,

spesimen yang berbentuk batang ditempatkan pada dua tumpuan lalu diterapkan

beban ditengah tumpuan tersebut dengan laju pembebanan konstan. Pembebanan

ini disebut dengan metode three-point bend (bending 3 titik), yang mana skema

pembebanannya dapat dilihat pada gambar 4.

Tumpuan

Gambar2. 4. Skema uji bending (www.substech.com)

Kekuatan bending material komposit dapat diketahui dengan melakukan

uji bending pada material komposit tersebut. Pada pengujian bending, bagian atas

spesimen akan mengalami tekanan, dan bagian bawah akan mengalami tegangan

tarik. Dari pengujian bending akan didapatkan besarnya beban maksimum yang

dapat ditahan spesimen serta besarnya defleksi yang terjadi. Dari data yang

diperoleh dicari besarnya nilai kekuatan bending tersebut (Krzysik dan

Youngquist, 1997).

Kekuatan Bending

Kekuatan bending atau Modulus of Rupture (MOR) dapat dihitung dengan

menggunakan rumus (ASTM 1037) :

MOR = 22

3bdPL

................................................................(2.2)

dimana :

MOR= Kekuatan bending (kPa)

P = Pembebanan maksimum (N)

L = Panjang span (mm)

b = Lebar spesimen (mm)

d = Tebal/kedalaman spesimen (mm)


commit to user

16

3. Uji Ketangguhan Impak Komposit

Ketangguhan material komposit terhadap beban kejut dapat diketahui

dengan melakukan uji impak pada material komposit tersebut. Dengan uji impak

ini dapat diketahui tingkat kegetasan atau ketangguhan dari material.

Ketangguhan impak material komposit rata-rata masih dibawah ketangguhan

impak logam. Ketangguhan impak komposit sangat bergantung pada ikatan antar

penyusun material komposit tersebut. Semakin kuat ikatan tersebut maka akan

semakin tinggi pula ketangguhan impaknya. Pada penelitian ini digunakan metode

pengujian Impak Charpy dengan mengacu pada standar ASTM D 5942 untuk

pengujian flat-wise, unnotched. Skema pengujian impak dapat dilihat pada

Gambar 2.5.

Gambar 2.5. Skema uji impak Charpy (www.substech.com)

Besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk mematahkan spesimen

material komposit adalah (Shackelford, 1992):

Eserap = WR (Cos β – Cos β’)....................................................(2.3)

dimana : E : Energi serap/energi yang diperlukan pendulum untuk mematahkan

spesimen, Joule

W : Berat pendulum, N

R : Jarak antara pusat gravitasi dan sumbu pendulum, m

α : Sudut pendulum sebelum diayunkan

β : Sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen

β’ : Sudut ayunan pendulum tanpa spesimen


commit to user

17

Setelah diketahui besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk

mematahkan spesimen, maka besarnya kekuatan/energi impak dapat dihitung

dengan persamaan 2.4 (Shackelford, 1992).

Ketangguhan Impak = A

Eserap .............................……(2.4)

dimana: Eserap : energi serap, Joule

A : luas penampang spesimen uji impak, mm2


commit to user

18

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Bahan penelitian a. Kertas koran bekas

b. Pati kanji.

3.2. Peralatan penelitian

a. Timbangan digital digunakan untuk mengukur fraksi berat material

penyusun komposit. Spesifikasi timbangan digital:

· Merk : KRISBOW

· Model : KW 0600378

· Kapasitas and Reability : 500 g x 0.01

· Tare Range : 0 – 500 g

Gambar 3.1. Timbangan Digital

b. Cetakan dengan ukuran :

· 150 x 150 mm dan 1 buah besi pejal sebagai penekan, untuk membuat

spesimen uji impak.

· 194 x 50 mm dan 1 buah penekan, untuk membuat spesimen uji

bending.

c. Oven/ pemanas listrik

Alat ini digunakan untuk post cure core komposit kertas koran.

Gambar 3.2. Oven listrik


commit to user

19

d. Alat pengepres manual berupa dongkrak hidrolik dan rangka.

Dongkrak hidrolik digunakan untuk mengepress komposit pada cetakan.

Spesifikasi dongkrak hidrolik:

· Kapasitas : 3 ton

· Pressure Gage : 150 000 psi

Gambar3.3. Dongkrak Hidrolik

e. Kompor pemanas

Alat ini digunakan dalam pembuatan lem kanji.

Gambar 3.4. Kompor Pemanas

f. Alat pengadukan / mixer

Alat ini digunakan untuk pengadukan kertas koran selama proses penghancuran menjadi bubur kertas.

Gambar 3.5. Mixer


commit to user

20

g. Universal Testing Machine (UTM)

Alat ini digunakan untuk uji bending pada spesimen komposit

a)

b)

Gambar 3.6. a) UTM, b) Tumpuan (span)

h. Alat uji impak.

Pada penelitian ini digunakan alat uji Impak Charpy dengan mengacu pada

standar ASTM D 5942.

Gambar 3.7. Alat uji impak Charpy


commit to user

21

3.3.Pembuatan Lem Kanji

Pembuatan lem kanji pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

§ Menimbang kanji dan air dengan perbandingan berat 1:5

§ Mencampur air dan kanji hingga kanji larut dalam air.

§ Merebus air kanji sampai berubah bentuk menjadi gel atau telah

menjadi lem kanji.

§ Melakukan penimbangan lem kanji sesuai dengan kandungan yang

dibutuhkan.

3.4.Pembuatan Panel Core Komposit

Pembuatan panel core komposit ini adalah sebagai berikut :

§ Menimbang kertas koran dan air dengan perbandingan berat 1:4

Untuk uji bending berat air 194,77 gram sedangkan koran 48,69 gram.

Untuk uji impak berat air 500 gram sedangkan koran 125 gram.

§ Menghancurkan kertas yang telah dicampur air dengan mixer hingga

menjadi bubur kertas.

§ Menambahkan lem dari kanji dengan variasi kandungan 5% dari berat

kertas.

§ Melakukan pengepresan pada bubur kertas dengan kompaksi 4,5 MPa.

§ Melakukan langkah a-d dengan variasi kandungan lem kanji 10%, 15%

dan 20%.

§ Melakukan cure pada spesimen hasil pengepresan dalam ruangan

selama 2 hari.

§ Menguji kadar air pada spesimen dengan moistur analyzer.

§ Melakukan pengeringan dalam oven dengan suhu 105 0C.

§ Melakukan uji bending dan impak..


commit to user

22

3.5. Uji Mekanik Pada Komposit

Panel komposit kertas koran daur ulang yang dihasilkan kemudian diuji

bending dan uji impak. Dimensi spesimen mengacu pada standar pengujian

komposit ASTM D 1037 untuk uji bending dan ASTM D 5942 untuk uji impak

Charpy.

1) Bentuk dan dimensi spesimen seperti ditunjukkan gambar berikut :

Gambar 3.8. Dimensi spesimen uji bending (mm)

Gambar 3.9. Dimensi spesimen uji impak (mm)


commit to user

23

3.6. Diagram Alir Penelitian

Rangkaian kegiatan penelitian secara garis besar dapat dilihat pada

diagram alir berikut ini :

Gambar 3.10. Diagram alir penelitian

MULAI

Pembuatan bubur kertas

Diperoleh nilai kekuatan bending dan ketangguhan impak untuk variasi

kandungan lem kanji

Pengepresan dengan tekanan 4,5 MPa.

Melakukan uji kadar air dan dilanjutkan pengeringan spesimen di oven

Uji three-point bending Uji impak Charpy

Penimbangan kertas dan air

Penambahan lem kanji dengan variasi kandungan 5%,10%,15%,20% dari berat

kertas

Pengolahan data

Kesimpulan

SELESAI


commit to user

24

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Kekuatan Bending

Kekuatan bending untuk masing-masing variasi kandungan lem kanji

dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1. Kekuatan bending komposit dengan variasi kandungan lem kanji

Kandungan kanji (dari

berat kertas)

Kekuatan Bending(MPa)

max min Rerata

0% 4,11 2,09 2,98

5% 5,28 2,82 3,70

10% 6,06 4,42 4,85

15% 7,47 4,62 5,98

20% 7,56 5,04 6,23

Gambar 4.1. Kurva kekuatan bending komposit dengan

variasi kandungan lem kanji

Dari perhitungan data yang disajikan setelah pengujian bending

didapatkan nilai kekuatan bending pada kandungan lem kanji 5% sebesar 3,70

MPa dan pada kandungan lem kanji 20% sebesar 6,23 MPa. Hubungan antara


commit to user

25

kandungan lem kanji dengan nilai kekuatan bending komposit kertas koran

ditunjukkan pada kurva Gambar 4.1.

Dari Gambar 4.1 diatas dapat diketahui bahwa kekuatan bending

meningkat seiring dengan bertambahnya kandungan lem kanji. Peningkatan

kekuatan bending ini terjadi karena bertambahnya jumlah lem dalam komposit

sehingga mengakibatkan ikatan yang terjadi antar partikel kertas juga semakin

kuat.

Pada pembebanan bending bagian komposit yang mengalami tegangan

tarik terbesar adalah bagian bawah. Jumlah lem kanji yang semakin banyak serta

ikatan antar partikel kertas yang semakin kuat mengakibatkan komposit menjadi

semakin kuat dan sulit mengalami kegagalan atau patah.

Pada komposit tanpa kandungan lem kanji memiliki kekutan bending

sebesar 2,98 Mpa. Meskipun tanpa adanya penambahan perekat lem kanji

komposit tetap dapat dibentuk. Hal ini terjadi karena dalam pembuatannya, kertas

koran sudah ada perekatnya, sehingga seiring dengan adanya kandungan lem

kanji dalam komposit kekuatan bendingnya menjadi semakin bertambah.

4.2. Pengamatan Permukaan Patah Uji Bending

Pada Gambar 4.2 menunjukkan letak patahan pengujian bending komposit

core koran bekas. Permukaan patahnya rata-rata berada di tengah-tengah

spesimen. Hal ini disebabkan karena pendistribusian tegangannya merata atau bisa

diterima material secara baik.

Gambar 4. 2. Letak patahan uji bending komposit core koran bekas variasi

kandungan lem kanji

50 mm


commit to user

26

(a) Tanpa kanji

(b) Kandungan 5%

(c) Kandungan 10%

(d) Kandungan 15%

(e) Kandungan 20%

Gambar 4. 3. Bentuk patahan uji bending komposit core koran bekas

variasi kandungan lem kanji.

Pada spesimen dengan kandungan lem kanji 5% memiliki kekuatan

bending yang lemah. Hal ini disebabkan jumlah perekat yang relatif sedikit

Debonding

Debonding

Debonding

10mm

10mm

10mm

Debonding

Debonding

10mm

10mm


commit to user

27

sehingga menyebabkan ikatan yang terjadi menjadi lemah. Pada spesimen dengan

kandungan lem kanji 20% memiliki kekuatan bending yang paling tinggi. Hal ini

disebabkan jumlah perekat yang relatif banyak sehingga menyebabkan ikatan

yang terjadi menjadi lebih kuat.

Pada Gambar 4.3 (a) – (e) dapat dilihat bahwa penampang patahan yang

terjadi hampir sama. Pada penambahan lem kanji yang rendah, ikatan antar

partikel kertas yang terjadi relatif lemah. Kondisi ikatan antar partikel kertas yang

lemah apabila diberi beban bending, ikatan antar partikel kertas mudah terlepas

atau mengalami debonding sebelum dapat mendistribusikan beban pada core

secara sempurna dan mengurangi performa komposit secara keseluruhan. Karena

banyaknya jumlah ikatan yang lemah antar partikel kertas menyebabkan

menurunnya kekuatan bending material.

Pada kandungan lem kanji yang semakin besar seperti terlihat pada

Gambar 4.3 (c)-(e), kondisi ikatan antar partikel ketas koran semakin kuat,

sehingga beban bending dapat didistribusikan secara merata antar partikel kertas

koran. Oleh karena itu, tidak banyak terjadi debonding. Dengan kondisi ikatan

material yang kuat, maka kekuatan bending core koran bekas yang dihasilkan juga

akan lebih besar.

Debonding merupakan mekanisme lepasnya ikatan interface antar material

penyusun komposit saat terjadi pembebanan. Hal ini disebabkan ikatan antar

muka (interfacial bonding) yang lemah antar partikel penyusun komposit. Oleh

sebab itu diperlukan adhesi yang kuat pada permukaan penyusun komposit agar

tidak terjadi debonding.

Peningkatan debonding antar permukaan partikel kertas terjadi karena

meningkatnya deformasi dan akan berpengaruh pada seluruh bagian komposit.

Pada bagian atas permukaan komposit akan mengalami beban tekan sedangkan

pada bagian bawah mengalami beban tarik. Pada bagian tengah akan mengalami

beban geser sebagai akibat dari perbedaan kondisi pembebanan pada bagian atas

dan bawah. Oleh karena itu, debonding banyak terjadi pada bagian tengah

komposit. Setelah terjadi debonding ,partikel kertas kehilangan kemampuan

menahan beban pada arah debonding. Meskipun, partikel kertas masih dapat

mendistribusikan beban melalui bagian yang masih terikat. Dapat disimpulkan


commit to user

28

bahwa debonding dipengaruhi oleh kekuatan ikatan intefacial antar partikel kertas.

Semakin tinggi kandungan lem kanji dalam komposit ikatan interfacial yang

terjadi semakin kuat.

Nilai kekuatan bending komposit apabila dibandingkan dengan nilai

kekuatan bending standard untuk hardboard (Basic hardboard, ANSI/AHA

A135.4-2004) seperti terlihat pada Gambar 4.4, didapatkan bahwa nilai kekuatan

bendingnya masih di bawah kekuatan bending standart sehingga material

komposit belum memenuhi syarat sebagai komposit panel jenis hardboard

dengan class industrialite (nominal thickness 9,5 mm) yang memiliki nilai

kekuatan bending minimal 13,8 MPa.

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

0% 5% 10% 15% 20% AHA

KANDUNGAN KANJI

KE

KU

AT

AN

BE

ND

ING

(M

Pa)

Gambar 4.4. Perbandingan kekuatan bending Standard AHA dengan Komposit kertas koran bekas variasi kandungan lem kanji

4.3. Ketangguhan Impak

Besarnya ketangguhan impak untuk masing-masing variasi kandungan lem

kanji dapat dilihat pada Gambar 4.5. Nilai yang ditampilkan merupakan nilai rata-

rata dari lima spesimen untuk tiap variasi kandungan lem kanji.


commit to user

29

Tabel 4.2. Ketangguhan impak komposit dengan variasi kandungan lem kanji

Penambahan Kanji (dari berat kertas)

Ketangguhan Impak(10-3 J/mm²) Max Min Rerata

0% 3,43 2,16 2,88

5% 5,68 2,58 3,86

10% 9,82 7,47 8,48

15% 11,64 8,46 9,41

20% 15,77 13,06 14,55

Pada Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa nilai ketangguhan impak pada

kandungan lem kanji 5% sebesar 3,86 x 10-3 J/mm². Pada kandungan lem kanji

20% sebesar 14,55 x 10-3 J/mm². Hubungan antara kandungan lem kanji dengan

nilai ketangguhan impak komposit kertas koran ditunjukkan pada kurva Gambar

4.5.

Gambar 4.5. Kurva Ketangguhan Impak komposit dengan

variasi kandungan lem kanji

Dari kurva Gambar 4.5 dapat diketahui bahwa ketangguhan impak

meningkat seiring dengan bertambahnya kandungan lem kanji. Peningkatan

ketangguhan impak ini terjadi karena bertambahnya jumlah lem dalam komposit

sehingga mengakibatkan ikatan yang terjadi menjadi semakin kuat.


commit to user

30

4.4. Pengamatan Permukaan Patah Uji Impak

Pengamatan permukaan patah uji impak komposit core koran bekas

dilakukan melalui pengamatan dengan foto makro. Hal ini dengan tujuan untuk

mengamati letak, bentuk maupun kondisi permukaan patah uji impak. Pada

Gambar 4.6 menunjukkan letak patahan pengujian bending komposit core koran

bekas.

Gambar 4.6. Letak patahan uji impak komposit core koran bekas

Dari gambar 4.6 dapat dilihat bahwa komposit mengalami kerusakan pada

titik impak saja. Kerusakan komposit akibat benturan terpusat pada satu titik tidak

menyebar. Pada spesimen dengan kandungan lem kanji 5% memiliki kekuatan

bending yang lemah. Hal ini disebabkan karena jumlah perekat yang relatif rendah

sehingga menyebabkan ikatan yang terjadi menjadi lemah. Pada spesimen dengan

kandungan lem kanji 20% memiliki kekuatan bending yang paling tinggi. Hal ini

disebabkan karena jumlah perekat yang relatif banyak sehingga menyebabkan

ikatan yang terjadi menjadi lebih kuat.

50 mm


commit to user

31

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0% 5% 10% 15% 20% komersial

kandungan kanji

keta

ng

gu

han

im

pak

(10

-3 J

/mm

2 )

Gambar 4.7. Perbandingan ketangguhan impak Komposit kertas koran bekas dengan playwood komersial

Nilai ketangguhan impak komposit apabila dibandingkan dengan nilai

ketangguhan impak palywood komersial seperti terlihat pada Gambar 4.7,

didapatkan bahwa nilai ketangguhan impak di atas ketangguhan impak palywood

komersial sehingga material komposit memenuhi syarat sebagai komposit panel

jenis plywood yang memiliki nilai ketangguhan impak minimal 6 x 10-3 J/mm2.

Pada Gambar 4.8 dapat dilihat bahwa penampang patahan yang terjadi

hampir sama. Pada kandungan lem kanji yang rendah, ikatan antar partikel kertas

yang terjadi relatif lemah. Kondisi ikatan antar partikel kertas yang lemah apabila

dikenai beban impak ikatan antar partikel kertas mudah terlepas atau mengalami

debonding sebelum dapat mendistribusikan beban pada core secara sempurna dan

mengurangi performa komposit secara keseluruhan. Karena banyaknya jumlah

ikatan yang lemah menyebabkan menurunnya ketangguhan impak material.

Pada kandungan lem kanji yang semakin besar kondisi ikatan antar

partikel ketas koran semakin kuat, sehingga beban impak dapat didistribusikan

secara merata antar partikel kertas koran. Oleh karena itu, tidak banyak terjadi

debonding. Dengan kondisi ikatan material yang kuat, maka ketangguhan impak

core kertas koran bekas yang dihasilkan juga akan lebih baik dan kuat.


commit to user

32

(a) Tanpa kanji (b) Kandungan 5%

(c) Kandungan 10%

(d) Kandungan 15% (e) Kandungan 20%

Gambar 4.8. Bentuk patahan uji impak komposit core koran bekas variasi

kandungan lem kanji

Debonding Debonding

5 mm 5 mm

Debonding

Debonding Debonding

5 mm

5 mm 5 mm


commit to user

33

BAB V

KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan analisa data yang telah dilakukan, dapat

diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Kandungan lem kanji pada proses pembuatan komposit core kertas koran

bekas dari 5% hingga 20% dapat menaikkan/meningkatkan sifat mekanik,

yaitu pada kekuatan bending dan ketangguhan impak.

2. Nilai kekuatan bending pada kandungan lem kanji 20% sebesar 6,23 MPa

dan pada kandungan lem kanji 5% sebesar 3,7 MPa.

3. Nilai ketangguhan impak pada kandungan lem kanji 20% sebesar 14,55 x

10-3 J/mm² dan pada kandungan lem kanji 5% sebesar 3,86 x 10-3 J/mm².

4. Pada foto makro menunjukkan semakin besar kandungan lem kanji ikatan

antar materialnya juga semakin meningkat. Pada kandungan lem kanji 5%

banyak terjadi debonding sehingga kekuatannya menjadi rendah. Pada

kandungan lem kanji 20% sedikit terjadi debonding sehingga kekuatannya

menjadi lebih besar.

5.2 Saran

Untuk lebih mengembangkan pemanfaatan potensi kertas koran bekas

sebagai pengganti material kayu, maka perlu dilakukan :

1. Penelitian lebih lanjut tentang karakteristik mekanik komposit kertas koran

bekas.

2. Penelitian lebih lanjut mengenai komposit kertas koran bekas dengan

menggunakan perekat yang lain.

pengaruh kandungan lem kanji terhadap kekuatan bending dan

Documents