pengaruh waktu perendaman terhadap … filekarakteristik mekanik komposit hdpe – sampah organik...

45
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE SAMPAH ORGANIK Dosen Pembimbing I : Ir. Wijang Wisnu R., MT Dosen Pembimbing II : Heru Sukanto, ST.,MT Disusun Oleh : PRADIPTA FAJAR YUNIARTO I 1407029 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012

Upload: phungthuy

Post on 22-Jun-2019

219 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP

KARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT

HDPE – SAMPAH ORGANIK

Dosen Pembimbing I : Ir. Wijang Wisnu R., MT

Dosen Pembimbing II : Heru Sukanto, ST.,MT

Disusun Oleh :

PRADIPTA FAJAR YUNIARTO

I 1407029

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012

Page 2: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP

KARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT

HDPE – SAMPAH ORGANIK

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

PRADIPTA FAJAR YUNIARTO

I 1407029

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012

Page 3: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

HALAMAN PENGESAHAN

PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP

KARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT

HDPE – SAMPAH ORGANIK

Disusun oleh

PRADIPTA FAJAR YUNIARTO

NIM. I 1407029

Dosen Pembimbing I

Ir. Wijang Wisnu Raharjo, MT.

NIP. 19681004 1999031002

Dosen Pembimbing II

Heru Sukanto, ST. MT.

NIP. 197207311997021001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari Kamis tanggal

1. Wibowo, ST., MT.

NIP. 196904251998021001 :………………………

2. Purwadi Joko Widodo, ST., M.Kom

NIP. 19730126 1997021001 :……………………....

3. Teguh Triyono, ST.

NIP. 197104301998021001 :………………………

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Didik Djoko Susilo, ST., MT.

NIP. 19720313 199702 1 001

Koordinator Tugas Akhir

Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT.

NIP. 19720229 200012 1 001

Page 4: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

v

PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP

KARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT

HDPE – SAMPAH ORGANIK

Pradipta Fajar Yuniarto

Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT

Universitas Sebelas Maret, Surakarta

[email protected]

Abstrak

Tujuan penelitian ini adalah untuk untuk mengetahui pengaruh waktu

perendaman dalam air destilasi terhadap karakteristik komposit HDPE–sampah

organik berupa kekuatan bending, kekuatan geser tekan dan kekuatan impact.

Bahan-bahan yang digunakan adalah HDPE dan sampah organik (daun dan

ranting). Pembuatan spesimen menggunakan metode pressured sintering dengan

P: 8,7 kPa, T: 120ºC, waktu sintering 10 menit, fraksi volume HDPE 0.3.

Komposit HDPE-sampah organik akan direndam pada air destilasi yang mengacu

pada pengujian water absorption (ASTM D5229) dengan variasi waktu 0 hari

(tanpa perendaman), perendaman 1 hari, 7 hari, 14 hari, dan 21 hari pada air

destilasi. Komposit hasil perendaman akan diuji kekuatan mekaniknya berupa

kekuatan bending (ASTM D1037), geser tekan (ASTM D1037), dan impact

(ASTM D5941). Pada penelitian ini juga dilakukan pengamatan permukaan patah

hasil uji bending dengan foto SEM (scanning electron micrograph).

Hasil penelitian menunjukkan nilai kekuatan mekanik akan semakin turun

dengan bertambahnya waktu perendaman pada air destilasi. Penurunan kekuatan

mekanik disebabkan oleh air destilasi yang diserap oleh komposit HDPE-sampah

organik akan merusak ikatan antarmuka HDPE-sampah organik. Kekuatan

bending turun 38,60 %, geser tekan turun 36,26 %, dan impact turun 37,76 %.

Kata kunci : Komposit, HDPE, sampah organik, sintering, water absorption.

Page 5: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

vi

THE EFFECT OF IMMERSED TIME ON

THE MECHANICAL CHARACTERISTICS OF

HDPE-ORGANIC WASTE COMPOSITE

Pradipta Fajar Yuniarto

Mechanical Engineering

Sebelas Maret University, Surakarta

[email protected]

Abstract

The objective of this research is to investigate the effect of immersed time

on mechanical characteristic HDPE – organic waste composite which include

bending strength, impact strength and compression shear strength.

The composite was made from recycled HDPE and organic waste. The

composite was made by using the pressured sintering method. The pressured

sintering process was conducted at 10 minutes sintering time, temperature of

1200C with pressure of 8,7 kPa, and volume fraction of HDPE of 0.3. Specimen

was immersed in destilation water with variation 0 (no immersed), 1 day, 7 days,

14 days, and 21 immersed days. The water absorption refers to ASTM D 5229,

the bending strength and the compression shear strength refers to ASTM D 1037

whereas the testing of the impact stenght refers to ASTM D 5941. The

observation on the bending fracture of the composite was conducted by using

SEM (Scanning Electron Micrograph).

The results of this research are as follows: (1) the increasing immersed in

destilation water from 0 up to 21 days will decrease the mechanical strength of the

composite; (2) the bending strength decrease by 38,60 %; (3) the compression

shear strength decrease by 36,36 % and (4) the impact strength decrease by

37,76%.

Keywords : Composite, HDPE, organic waste, sintering, water absorption.

Page 6: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat, hidayah dan

inayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Adapun tujuan penulisan

skripsi ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar

Sarjana Teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Penulis menyampaikan terima kasih yang sangat mendalam kepada

semua pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan skripsi ini,

khususnya kepada :

1. Ibuku Suprihati Rahayuningsih, Bapakku Dwi Marwoto, kakakku Niken

Prima Astuti, adik-adikku tercinta Arinda Tri Astuti, dan Alfinda Indri

Astuti atas do’a, kasih sayang, dan semangat yang diberikan sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

2. Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo, MT. selaku dosen pembimbing I yang

dengan ikhlas dan sabar memberikan banyak bantuan dalam penelitian dan

penulisan skripsi ini.

3. Bapak Heru Sukanto, ST., MT. selaku dosen pembimbing II yang telah

memberikan banyak masukan dalam penelitian dan penulisan skripsi ini.

4. Bapak Wibowo, ST., MT., Bapak Teguh Triyono, ST. dan Bapak Purwadi

Joko Widodo, ST., M.kom selaku dosen penguji.

5. Zainal Arifin, ST., MT. selaku pembimbing akademik.

6. Dosen-dosen Teknik Mesin FT UNS yang telah membuka wacana keilmuan.

7. Muhamad Fandy Assydiqi ST “siboss”, Didik Riyanto ST “bolot”, Agung

Ibnuwibowo ST “penthet”, Heri Saputro ST “celenk”, Tri Prasetyo “bocor”,

Triyono Karso “ambon”, Wisnu Adhi Permana Jati “inu”, dan saudara –

saudaraku seperjuangan yang telah melakukan penelitian bersama-sama.

8. Septi Nurlitasari Warhas, S.ked, yang telah memberi motifasi, dukungan dan

semangat baru untuk terus tetap berjuang dalam situasi apapun. Selalu sabar

dan tak henti-hentinya memberi teguran dan masukan. Membukakan mataku

akan hal yang awalnya sulit menjadi mudah dengan usaha dan do’a. Terima

kasih banyak “beudq”.

Page 7: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

viii

9. Teman-teman Teknik Mesin Fakultas Teknik Non Reguler UNS angkatan

2007 (Supardi “kriting”, Khamdan “kandom”, Sugma, Dani, Eko “karim”,

Eko “Pak Eko”, Bayu “Si B”, Apriyan “Basir”, Agus “kenthus”, Diky

“Cenggur”, Andry “Bandriyo”, Triharyono “squid”, Iva “dipa”,, dan semua

tanpa terkecuali yang telah memberikan dukungan sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi.

10. Kakak tingkat Fakultas Teknik Mesin UNS angkatan 2005, dan 2006 yang

telah memberikan semangat.

11. Teman-teman kos Widuri 3 (Sukma, Heri, Agung, Khamdan, Eko Karim,

Pak Eko, Dani, Apriyan Basir, Agus, Halim, Boyo, Kucing), yang telah

mendukung dan terus memberikan motifasi penulis harus dapat

menyelesaikan skripsi.

12. Bu Elisa, Mas Har, Pak Endras, & Semua Karyawan Fakultas Teknik.

13. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas bantuan dan

dorongan semangat serta do’anya, 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, akan penulis terima dengan ikhlas dan dengan ucapan

terima kasih.

Surakarta, Juli 2012

Penulis

Page 8: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

ix

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ........................................................................................................... v

KATA PENGANTAR ........................................................................................ vii

DAFTAR ISI ........................................................................................................ ix

DAFTAR TABEL ................................................................................................ x

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xi

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xii

BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ................................................................................... 1

1.2. Perumusan Masalah ........................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah ................................................................................ 2

1.4. Tujuan Penelitian .............................................................................. 3

1.5. Sistematika Penulisan ....................................................................... 3

BAB II. DASAR TEORI ...................................................................................... 4

2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................................... 4

2.2. Teori Tentang Komposit .................................................................... 6

2.2.1. Klasifikasi Material dan Pembentuk Komposit ........................ 6

2.2.2. Matrik ....................................................................................... 7

2.2.3. Filler ......................................................................................... 8

2.2.4. Karakteristik Komposit............................................................. 10

2.3. Sintering ............................................................................................ 13

2.4. Pencampuran Serbuk.......................................................................... 14

2.5. Potensi Sampah.................................................................................. 16

BAB III. METODE PENELITIAN ...................................................................... 17

3.1. Tempat Penelitian .............................................................................. 17

3.2. Bahan Penelitian................................................................................. 17

3.3. Alat Penelitian.................................................................................... 18

3.4. Alat Uji .............................................................................................. 20

3.5. Langkah Kerja Penelitian .................................................................. 20

3.6. Diagram Alir Penelitian .................................................................... 24

3.7. Jadual Penelitian ............................................................................... 25

BAB IV. HASIL DAN ANALISA ...................................................................... 26

4.1. Pengukuran Densitas Komposit HDPE-Sampah Organik................. 26

4.2. Pengaruh Waktu Perendaman Terhadap Nilai Water Absorption...... 27

4.3. Pengaruh Waktu Perendaman Terhadap Kekuatan Bending.............. 28

4.4. Pengaruh Waktu Perendaman Terhadap Kekuatan Geser Tekan....... 30

4.5. Pengaruh Waktu Perendaman Terhadap Kekuatan Impact................ 31

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 32

5.1. Kesimpulan ........................................................................................ 32

5.2. Saran .................................................................................................. 32

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Page 9: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1. Densitas Komposit HDPE-Sampah Organik ……….…………....... 26

Page 10: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Pembagian Komposit ………………………………………. .. ...... 6

Gambar 2.2 Simbol recycle HDPE ............................................................... ...... 8

Gambar 2.3 Three point bending .................................................................. ...... 11

Gambar 2.4 Sudut impak .............................................................................. ...... 11

Gambar 2.5 Pengujian geser tekan ................................................................ ...... 12

Gambar 2.6 Skema penyusutan pori selama proses sintering ....................... ..... 13

Gambar 2.7 Mekanisme pencampuran serbuk .............................................. ...... 15

Gambar 3.1 Bahan penelitian ........................................................................ ..... 17

Gambar 3.2 Alat Penelitian ........................................................................... ..... 19

Gambar 3.3 Alat Pengujian ........................................................................... ..... 19

Gambar 3.4 Dimensi spesimen bending........................................................ ..... 22

Gambar 3.5 Dimensi spesimen impact.......................................................... ..... 22

Gambar 3.6 Dimensi spesimen geser tekan......................................................... 23

Gambar 3.7 Bagan tata cara penelitian ......................................................... ......24

Gambar 4.1 Pengaruh waktu perendaman terhadap nilai water absorption

Komposit HDPE-sampah organik ............................................. ..... 27

Gambar 4.2 Pengaruh waktu perendaman terhadap kekuatan bending komposit

HDPE-sampah organik.............................................................. ..... 28

Gambar 4.3 Pengamatan SEM (a) 0 hari (tanpa perendaman);

(b) 1 hari perendaman; (c) 21 hari perendaman................................29

Gambar 4.4 Pengaruh waktu perendaman terhadap kekuatan geser tekan

komposit HDPE-sampah organik. ............................................. ..... 30

Gambar 4.5 Pengaruh waktu perendaman terhadap kekuatan impact

komposit HDPE-sampah organik………………………..……....….....31

Page 11: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Tabel 1. Pengukuran Densitas Spesimen Bending Komposit HDPE-Sampah

Organik.

Tabel 2. Pengukuran Densitas Spesimen Geser Tekan Komposit HDPE-Sampah

Organik.

Tabel 3. Pengukuran Densitas Spesimen Impact Komposit HDPE-Sampah

Organik.

Tabel 4. Pengujian Water Absorption Spesimen Bending Komposit HDPE-

Sampah Organik.

Tabel 5. Pengujian Water Absorption Spesimen Geser Tekan Komposit HDPE-

Sampah Organik.

Tabel 6. Pengujian Water Absorption Spesimen Impact Komposit HDPE-Sampah

Organik.

Tabel 7. Pengujian Bending Komposit HDPE-Sampah Organik Variasi Waktu

Perendaman.

Tabel 8. Pengujian Geser Tekan Komposit HDPE-Sampah Organik Variasi Waktu

Perendaman.

Tabel 9. Pengujian Impact Komposit HDPE-Sampah Organik Variasi Waktu

Perendaman.

Tabel 10. Densitas Aktual Setelah 0 Hari Perendaman.

Tabel 11. Densitas Aktual Setelah 1 Hari Perendaman.

Tabel 12. Densitas Aktual Setelah 7 Hari Perendaman.

Tabel 13. Densitas Aktual Setelah14 Hari Perendaman.

Tabel 14. Densitas Aktual Setelah 21 Hari Perendaman.

Page 12: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

MOTTO

“BERFIKIR UNTUK MEMECAHKAN MASALAH ITU PENTING

TETAPI SETIAP MASALAH TIDAK HANYA UNTUK DIFIKIRKAN

DO SOMETHING...!!! “

(PENULIS)

“ANDA AKAN SIAP UNTUK HAL HAL YANG TELAH KITA SIAPKAN

JADI MULAILAH MENYIAPKAN HAL HAL SESUAI DENGAN

KEINGINAN JIKA ANDA INGIN MENCAPAI KESUKSESAN.”

(PENULIS)

“KEBERHASILAN ATAU KESUKSESAN ITU BISA DICAPAI DENGAN

MENAIKI TANGGA YANG DIBANGUN DARI PENYELESAIAN

PENYELESAIAN RENCANA YANG KITA LAKUKAN”

(PENULIS)

“TIDAK ADA HARGA ATAS WAKTU,

TAPI WAKTU SANGAT BERHARGA.

MEMILIKI WAKTU TIDAK MENJADIKAN KITA KAYA,

TETAPI MENGGUNAKANNYA DENGAN BAIK ADALAH SUMBER

DARI SEMUA KEKAYAAN’

(MARIO TEGUH)

Page 13: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

LAMPIRAN

Page 14: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tuntutan membuat segala sesuatu menjadi ringan dan kuat adalah hal yang

wajar di era teknologi seperti saat ini. Hal ini mendorong produsen komponen

mencari material baru yang lebih ringan dari logam, tapi memiliki kekuatan lebih

baik. Material komposit dipandang sebagai alternatif pengganti material logam

karena bobotnya sangat ringan tapi super kuat. Penggunaan bahan komposit pun

sangat luas, yaitu untuk komponen satelit, industri pertahanan, jembatan,

terowongan, kaki palsu, peralatan olah raga, struktur kapal, industri migas dan

pada penerbangan modern, material komposit kini telah umum digunakan pada

bagian sayap dan ekor, propeller, bilah rotor, dan juga struktur internal pesawat

terbang (suara merdeka, 2011).

Salah satu jenis komposit yang digunakan adalah komposit organik-

anorganik. Selain lebih ringan, komposit organik-anorganik juga ramah

lingkungan, karena bisa memanfaatkan sampah organik dan sampah anorganik.

Kepala Dinas Kebersihan dan Pertamanan (DKP) Solo, Satriyo menjelaskan

volume sampah TPA Putri Cempo di Mojosongo, diperkirakan pada lebaran 2012

mengalami peningkatan volume sampah mencapai 75 ton per hari. Artinya volume

sampah meningkat sekitar 20-30% tiap tahun (Solopos, 2011). Berdasarkan data

tersebut, maka dibutuhkan solusi untuk mengurangi jumlah sampah. Salah satu

solusinya adalah dengan menyusun menjadi bahan komposit organik-anorganik.

Pembuatan komposit ini akan bermanfaat dalam mengurangi volume sampah

organik dan anorganik, serta bermanfaat meningkatkan nilai guna dari sampah

organik dan anorganik. Komposit organik-anorganik menggunakan sampah

organik (daun, ranting) sebagai pengisi dan sampah anorganik (HDPE) sebagai

pengikat.

Pembuatan material komposit dapat menggunakan beberapa metode, salah

satunya adalah dengan metode pressured sintering. Pressured sintering adalah

suatu metode yang mengaplikasikan proses kompaksi dan sintering. Material yang

dihasilkan dengan menggunakan metode pressured sintering diharapkan memiliki

sifat mekanik dan fisik yang lebih baik. Faktor-faktor yang mempengaruhi

Page 15: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

2

kekuatan komposit antara lain adalah : ukuran partikel serbuk, besarnya tekanan,

temperatur sintering dan lamanya waktu penahanan sintering. Kekuatan impact

komposit yang dibuat menggunakan metode pressured sintering lebih tinggi

dibanding dengan metode sintering konvensional. Kekuatan impact yang

dihasilkan dengan menggunakan metode pressured sintering pada suhu 120ºC

selama 5 menit sebesar 25002,13 2/ mJ , sedangkan penelitian dengan metode

sintering konvensional pada suhu 150ºC dihasilkan kekuatan impact sebesar

24346,87 2/ mJ (Sukanto, 2008)

Semua komposit polimer-serat organik dapat menyerap air di atmosfir dan

saat terendam dalam air. Efek dari penyerapan air dapat menurunkan ikatan

antarmuka serat-matrik yang mengurangi efisiensi pemindahan beban antar serat.

Salah satunya adalah pada material komposit yang menggunakan serat alam

sebagai penguat akan berpotensi menyerap air (Dhakal et al, 2007). Mengingat

salah satu komponen penyusun komposit ini adalah material organik yang

berpotensi menyerap air, maka sangatlah penting untuk mengetahui pengaruh

perendaman dalam air destilasi terhadap karakteristik mekanik dari komposit

HDPE–sampah organik.

1.2 Perumusan Masalah

Bagaimana pengaruh waktu perendaman dalam air destilasi terhadap

karakteristik mekanik komposit HDPE–sampah organik.

1.3 Batasan Masalah

Pada penelitian ini masalah dibatasi sebagai berikut:

1. Selama proses pencampuran distribusi serbuk HDPE, serbuk ranting pohon

dan serbuk daun yang digunakan dalam pembuatan komposit ini dianggap

merata.

2. Selama proses pressured sintering distribusi panas diasumsikan merata.

Page 16: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

3

1.4 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu perendaman

dalam air destilasi terhadap karakteristik komposit HDPE–sampah organik berupa

kekuatan bending, kekuatan geser tekan dan kekuatan impact.

1.5 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Bab I Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah,

perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, dan sistematika

penulisan tugas akhir.

2. Bab II Dasar teori, berisi tinjauan pustaka serta kajian teoritis yang

memuat penelitian-penelitian sejenis serta landasan teori yang berkaitan

dengan permasalahan yang diteliti.

3. Bab III Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan,

tempat dan pelaksanaan penelitian, langkah-langkah percobaan dan

pengambilan data.

4. Bab IV Data dan analisa, menjelaskan data hasil pengujian, perhitungan

data hasil pengujian serta analisa hasil dari perhitungan.

5. Bab V Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran. Kesimpulan memuat

pernyataan singkat dan tepat yang dijabarkan dari hasil penelitian serta

merupakan jawaban dari tujuan penelitian dan pembuktian kebenaran

hipotesis. Saran memuat pengalaman dan pertimbangan penulis yang

ditunjukkan kepada para peneliti yang ingin melanjutkan atau

mengembangkan penelitian yang sejenis.

Page 17: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Termoplastik adalah salah satu jenis plastik yang sifatnya dapat mengalami

pelunakan atau pelelehan kembali jika diberi penambahan suhu. Salah satu

termoplastik yang popular adalah HDPE. Penggunaan HDPE sangat luas antara

lain sebagai kemasan makanan, minuman dan bahan kimia. Konsekuensi

penggunaan HDPE yang begitu luas, adalah peningkatan limbah plastik HDPE

pun tak terelakkan dan jumlah ini akan terus terakumulasi karena sifat plastik

yang tidak membusuk, tidak terurai secara alami, tidak menyerap air, dan tidak

berkarat. Selain sampah plastik, jenis limbah lain yang sering menimbulkan

masalah adalah sampah organik. Peningkatan jumlah penduduk menyebabkan

terjadinya peningkatan aktivitas manusia. Hal ini berarti pula peningkatan jumlah

sampah yang dihasilkan. Sehingga dibutuhkan solusi untuk mengurangi jumlah

sampah yang semakin meningkat. Salah satu solusinya adalah dengan menyusun

menjadi bahan komposit organik-anorganik. Pembuatan komposit ini akan

bermanfaat dalam mengurangi volume sampah organik dan anorganik, plastik

HDPE digunakan sebagai matrik dan bahan organik dapat digunakan sebagai filler

(material pengisi). Sifat komposit yang dihasilkan tergantung pada material

penyusunnya, sehinga perlu diperhatikan berbagai faktor untuk mendapatkan

material akhir dengan sifat-sifat yang diinginkan.

Karakteristik komposit dipengaruhi oleh berbagai faktor, yaitu fraksi

volume, suhu sintering, tekanan sintering, waktu sintering. Penelitian komposit

HDPE-sampah organik dengan variasi fraksi volume HDPE. Peningkatan fraksi

volume HDPE akan meningkatkan kekuatan mekanik komposit (Asshiddiqi,

2011). Fraksi volume terbaik yang digunakan untuk membuat komposit dengan

HDPE adalah 20% - 40% (Oza, 2010). Penelitian komposit HDPE-sampah

organik dengan variasi suhu sintering. Peningkatan suhu sintering akan

meningkatkan kekuatan bending dan menurunkan nilai serapan air turun

(Riyanto, 2011). Penelitian komposit tepung kanji-serbuk kulit kacang dengan

variasi tekanan pengepresan. Kekuatan mekanik komposit meningkat sebanding

Page 18: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

5

dengan tekanan pengepresan (Saputro, 2012). Ibnuwibowo (2012) mengatakan

penambahan waktu sintering dari 10 hingga 25 menit akan meningkatkan

kekuatan mekanik komposit HDPE-sampah organik.

Proses pembuatan komposit dapat dilakukan dengan berbagai cara, salah

satunya adalah dengan proses pressured sintering. Pressured sintering adalah

suatu metode yang mengaplikasikan proses kompaksi dan sintering. Proses

pressured sintering pada suhu sintering 120ºC akan meningkatkan jumlah ikatan

antar serbuk plastik, karena pada suhu ini serbuk plastik mulai melunak dan

mengalami reposisi menempati ruang antar serbuk karet (Sukanto, 2008).

Pembuatan komposit HDPE–karet ban bekas dengan metode pressured sintering.

Semakin kecil ukuran serbuk akan menungkatkan kekuatan komposit (Yonanta,

2008 ).

Semua material komposit yang menggunakan serat alam sebagai

penyusunnya akan berpotensi menyerap air, salah satunya adalah komposit

polimer-serat organik. Peyerapan air (water absorption) dapat mempengaruhi

karakteristik dari komposit. Penelitian komposit tepung sagu-LDPE menunjukan

penyerapan air selama 30 hari akan menurunkan tensile strength sebesar 55 %

dan membuat kepadatan dari butiran tepung menjadi berkurang (Danjaji, 2001).

Pengujian water absorption menunjukan penurunan sifat mekanik komposit

serat rami-unsaturated polyester karena penurunan ikatan antarmuka fiber-matrix

(Dhakal et al, 2007). Penelitian yang mengkaji komposit serat kenaf (10%, 20%,

dan 30%) dan polyester untuk mempelajari pengaruh penyerapan air terhadap sifat

mekanik dengan pengujian perendaman dalam air, didapatkan hasil penyerapan

air meningkat seiring peningkatan persentase serat (Rashdi, 2010). Balaji (2011)

mengatakan, Peningkatan kadar asam sulfat 15 % sampai 35% terhadap pengujian

water absorption komposit serat rami matrik epoxi menurunkan kekuatan

mekaniknya. Pengujian water absorption variasi waktu perendaman 1 hari, 1

minggu, 2 minggu dan 3 minggu terhadap komposit serat kenaf menunjukan

tingkat kelembaban akan terus meningkat dengan bertambahnya waktu

perendaman dan menurunkan compression strength sebesar 57 % (Nosbi, 2010).

Dari hasil pengujian tersebut maka lama waktu perendaman akan berpengaruh

besar karena meningkatkan kelembaban yang akan menurunkan ikatan antarmuka

Page 19: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

6

serat-matrik yang mengurangi efisiensi pemindahan beban antar serat, sehingga

penting untuk melakukan penelitian tentang pengaruh perendaman dalam air

destilasi terhadap degradasi karakteristik mekanik dari komposit HDPE–sampah

organik.

2.2 Teori Tentang Komposit

2.2.1 Klasifikasi Material dan Pembentuk Komposit

Schwartz (1992) mendefinisikan komposit sebagai sistem material yang

terdiri dari gabungan dua atau lebih unsur pokok yang berbeda bentuk atau

komposisi yang tidak dapat dipisahkan satu sama lain, seperti yang diperlihatkan

pada Gambar 2.1, komposit dapat dibagi lima berdasarkan konstituennya yaitu

(Schwartz, 1992) :

a. Komposit serat yang terdiri dari serat dengan atau tanpa matriks

b. Komposit flake yang terdiri dari flake dengan atau tanpa matriks

c. Komposit partikel yang terdiri dari partikel dengan atau tanpa matriks.

d. Komposit rangka (komposit terisi) yang terdiri dari matriks rangka selanjar

yang terisi dengan bahan kedua

e. Komposit laminat yang terdiri dari konstituen lapisan atau laminat.

Gambar 2.1. Pembagian Komposit.

(Sumber : Schwartz, 1992)

Komposit dapat dibagi berdasarkan sifat dan dimensi tersebarnya yaitu :

a. Mikrokomposit

Dimensi tersebarnya mikrokomposit yang memiliki ukuran antara 810 –

610 m. Mikrokomposit ini dapat dibagi atas tiga bagian berdasarkan

ukuran dan bentuk tersebarnya yaitu :

Page 20: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

7

1) Mikrokomposit menggunakan penguat sebaran.

2) Mikrokomposit menggunakan penguat partikel.

3) Mikrokomposit menggunakan penguat serat.

b. Makrokomposit

Biasanya dimensi fasa tersebarnya memiliki ukuran di atas 610 .

2.2.2 Matrik

Matriks berfungsi sebagi pelekat untuk pengisi yang berada di dalamnya,

agar mendapatkan pelekat yang baik antara matriks dengan penguat (pengisi).

Terdapat berbagai bahan matriks yang dapat digunakan dalam komposit, yaitu

polimer, logam, keramik, kaca, karbon dan sebagainya. Pemilihan matriks

memiliki beberapa kriteria yaitu :

a. Keserasian terhadap bahan pengisi karena akan menentukan interaksi antar

muka matriks dengan pengisi.

b. Sifat akhir komposit yang dihasilkan.

c. Aplikasi dari komposit yang dihasilkan.

d. Kemudahan pemprosesan.

e. Biaya yang digunakan untuk menghasilkan komposit.

Polimer lebih banyak digunakan sebagai matrik karena memiliki beberapa

kelebihan yaitu :

a. Mudah diproses

b. Memiliki sifat mekanik dan eletronik yang baik

c. Memiliki berat jenis yang rendah

d. Memiliki suhu pemprosesan yang lebih rendah dibandingkan suhu

pemprosesan logam.

Plastik adalah zat anorganik yang dihasilkan dari senyawa-senyawa yang

pada umumnya terbentuk dari unsur karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), dan

nitrogen (N). Zat anorganik dapat dibuat sintetis dari bahan mentah minyak bumi,

karena minyak bumi mengandung lebih dari 1000 macam senyawa hidrokarbon.

Salah satunya adalah HDPE (High Density Polyethylene), terbentuk dari

gabungan dari banyak molekul-molekul kecil atau monomer yang akan

membentuk makro molekul, maka disebut juga polymer. Polymer terbentuk dari

Page 21: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

8

2

HDPE

gabungan banyak molekul yang sama atau mirip jenisnya. Proses pembuatan

polymer ini disebut polimerisasi, yang melibatkan energi panas dan katalisator

untuk memisahkan ikatan dalam suatu molekul agar dapat terjadi ikatan dengan

molekul-molekul lain yang sejenis (Billmeyer, 1994).

HDPE (High density polyethylene) adalah polietilena termoplastik yang

terbuat dari minyak bumi. Membutuhkan 1,75 kg minyak bumi (sebagai energi

dan bahan baku) untuk membuat 1 kg HDPE. HDPE dapat didaur ulang, dan

memiliki nomor 2 pada simbol daur ulang. Di tahun 2007, volume produksi HDPE

mencapai 30 ton. HDPE memiliki percabangan yang sangat sedikit, hal ini

dikarenakan pemilihan jenis katalis dalam produksinya (katalis Ziegler-Natta) dan

kondisi reaksi. Karena percabangan yang sedikit, HDPE memiliki kekuatan tensil

dan gaya antar molekul yang tinggi. HDPE juga lebih keras dan bisa bertahan

pada temperatur tinggi (Tm=1300C) (Ming-We Wang, 2009). HDPE sangat tahan

terhadap bahan kimia sehingga memiliki aplikasi yang luas, diantaranya :

a. Sistem perpipaan transfer panas bumi

b. Sistem perpipaan gas alam

c. Pipa air

d. Pembungkus kabel

Gambar 2.2 Simbol recycle HDPE.

Sifat-sifat plastik HDPE secara umum adalah tahan terhadap zat kimia

(minyak, deterjen), ketahanan impact cukup baik, memiliki ketahanan terhadap

suhu, dan plastik HDPE stabil terhadap oksidasi udara (Corneliusse, 2002).

2.2.3 Pengisi (filler)

Penggunaan jenis pengisi digunakan dalam komposit untuk memperbaiki

dan meningkatkan sifat-sifat fisik bahan. Penambahan pengisi bertujuan untuk

Page 22: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

9

mengurangi biaya, mewarnai atau menguatkankan bahan polimer. Secara umum,

keupayaan penguat suatu pengisi dipengaruhi oleh tiga faktor utama yaitu ukuran,

bentuk dan sifat-sifat kimia pengisi.

Pada umumnya pengisi memiliki ukuran yang kecil, dan bentuk yang tidak

seragam. Peningkatan sifat fisik bahan polimer dapat dikaitkan dengan ukuran

partikel pengisi. Ukuran partikel pengisi yang kecil akan meningkatkan tingkat

penguatan polimer dibandingkan dengan ukuran partikel yang besar Ukuran

partikel mempunyai hubungan secara langsung dengan permukaan per gram

pengisi. Oleh sebab itu, ukuran partikel yang kecil akan memperluas permukaaan

sehingga interaksi diantara polimer matrik dan pengisi seterusnya akan

meningkatkan penguatan bahan polimer. Sehingga dapat disimpulkan semakin

kecil ukuran partikel semakin tinggi interaksi antara pengisi dan matrik polimer.

Bentuk partikel dapat mempengaruhi sifat mekanik polimer. Sifat akhir komposit

yang dihasilkan akan berbeda beda jika menggunakan bentuk pengisi yang

berbeda. Ukuran dan struktur partikel dikatagorikan sebagai ciri fisikal pengisi

tetapi sifat kimia dari pengisi juga berpengaruh cukup besar dengan komposit

yang akan dihasilkan. Sifat kimia pengisi akan berinteraksi dengan polimer yang

seterusnya akan menghasilkan ikatan. Pembentukan ikatan diantara polimer dan

pengisi akan meningkatkan kekuatan bahan. Ikatan diantara polimer dan pengisi

dapat dibentuk apabila pengisi memiliki tempat yang aktif untuk berinteraksi

dengan rantai polimer.

Pengisi dapat dibagi atas pengisi organik dan anorganik. Contoh pengisi

dari bahan anorganik adalah serat kaca, serat kevlar, silica, kalsium, mika, dll.

Sedangkan contoh dari pengisi dari bahan organik adalah sekam padi, sagu,

kotoran gergaji, daun, ranting, dll. Penggunaan bahan organik sebagai pengisi

banyak digunakan misalnya seperti yang dilakukan Ariawan, dkk (2008) komposit

sampah kota dengan matrik pati kanji dan unsaturated polyester. Hakim (2009)

melakukan pemelitian komposit tepung kanji-kulit kacang tanah. Bahan organik

digunakan karena relative murah, mudah didapat, mudah didaur ulang, karena

banyak tersedia di lingkungan dan lebih ramah lingkungan dari pada pengisi dari

bahan anorganik.

Page 23: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

10

2.2.4 Karakteristik Komposit

Material komposit merupakan gabungan dari unsur-unsur yang berbeda.

Hal itu menyebabkan munculnya daerah perbatasan antara pengisi dan matrik.

Umumnya semua bahan komposit terdapat dua bahan yang berlainan yang

dipisahkan oleh antara muka bahan-bahan tersebut. Ikatan antar muka sangat

penting karena antar muka pengisi – matriks berfungsi untuk memindahkan beban

dari matriks ke penguat (pengisi). Kemampuan pemindahan beban ke penguat

tergantung pada daya ikat yang muncul pada antar muka komposit. Kemampuan

tersebut dapat dihitung dengan berbagai rumus untuk mengetahui nilai dari sifat-

sifat komposit yang dihasilkan.

Water Absorption digunakan selain untuk mengetahui jumlah kelembaban

yang diserap oleh spesimen pada kondisi tertentu, juga digunakan sebagai variasi

dalam penelitian ini dengan variasi waktu perendaman dalam air destilasi

kemudian ditimbang sercara berkala hingga mencapai berat setimbang.

Penyerapan kelembaban dinyatakan sebagai prosentase berat berdasarkan rumus:

Persen berat penyerapan = ingberat

ingberatberatbasah

ker

ker100%………..…..(2.1)

Densitas merupakan indikator penting kemampuan suatu komposit. Hal ini

menggambarkan seluruh efek dari properti material. Rumus untuk menghitung

densitas:

Densitas (Kg/m3) =

volume

massa……..........……….……………………........ (2.2)

Kekuatan bending adalah tegangan bending terbesar yang dapat diterima

akibat pembebanan luar tanpa mengalami deformasi yang besar atau kegagalan.

Pada bagian atas spesimen akan mengalami tekanan, dan bagian bawah akan

mengalami tegangan tarik. Komposit akan mengalami patah pada bagian bawah

yang disebabkan karena tidak mampu menahan tegangan tarik yang diterima.

Rumus perhitungan kekuatan bending mengacu pada ASTM D1037 dengan

bentuk dan gambar spesimen seperti pada gambar 2.3.

Page 24: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

11

Gambar 2.3 Three point bending

Kekuatan bending ini ditentukan oleh MOR (Modulus of Rupture). Rumus

untuk menghitung MOR:

MOR = 22

3

bd

PL …………………………………………………...……....(2.3)

Dimana : MOR = modulus of rupture ( pembebanan dari tengah), MPa

P = beban bending maksimal, N

L = panjang span, mm

b = lebar spesimen, mm

d = tebal spesimen, mm

Kekuatan impact diketahui dengan terlebih dahulu dihitung energi yang

diserap oleh benda (W), yaitu selisih energi potensial pendulum sebelum dan

sesudah mengenai benda. Rumus perhitungan kekuatan impact izod untuk

material plastik mengacu pada ASTM D-5941.

Gambar 2.4 Sudut impact.

(Sumber : ASTM D-5941)

b L

d

P

Page 25: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

12

W = [ w . R. ( cos β – cos α ) ] ……………….……...…………………(2.4)

dimana: w = berat pendulum (N)

= m . g

R = jarak dari pusat rotasi pendulum ke pusat massa (m)

β = sudut pantul lengan ayun

α = sudut naik awal lengan ayun

Kondisi pendulum diayunkan bebas (tanpa mengenai benda uji) sudut

pantul lengan ayun lebih kecil daripada sudut naiknya berarti terdapat gesekan,

maka nilai W dikurangi dengan energi gesekan (Wgesek).

Persamaan untuk menghitung energi total yang diserap oleh benda (W)

adalah:

W = Wspesimen – Wgesek

W = w.R.(cos β – cos β’) …............................................................. (2.5)

dimana: β’ = sudut pantul lengan ayun tanpa mengenai benda

Perhitungan nilai kekuatan impact benda uji adalah sebagai berikut:

310

bh

WaiU 2m

J ……....…………………..………………….(2.6)

dimana: h = ketebalan benda uji (m)

b = lebar benda uji (m)

Bentuk dan ukuran spesimen uji geser tekan mengacu pada standar uji

ASTM 1037. P

Gambar 2.5 Pengujian geser tekan.

(Sumber : ASTM D 1037)

Page 26: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

13

Perhitungan untuk menentukan tegangan geser maksimum adalah:

τ ……...….…………….……………...…………………………(2.7)

Dimana: τ = tegangan geser maksimum, psi (Pa)

P = beban maksimum, lbf (N)

A = luas penampang spesimen, in2 (mm

2)

2.3 Sintering

Sintering adalah pengikatan antara partikel-partikel serbuk pada suhu

tinggi. Proses sintering dapat terjadi melalui mekanisme transport atom pada

kondisi padat, pada beberapa kasus juga melibatkan fase cair. Proses sintering

melalui pergerakan atom akan mengurangi energi permukaan (surface energy)

antar partikel. Energi permukaan per unit volume berbanding terbalik dengan

diameter partikel. Sedangkan energi permukaan tergantung dari luas permukaan.

Oleh karena itu, partikel serbuk dengan luas permukaan spesifik yang lebih tinggi

akan memiliki energi permukaan yang lebih tinggi pula dan akan memepercepat

proses sintering. Luas permukaan spesifik adalah luas permukaan serbuk dibagi

dengan massa serbuk (German, 1994).

Gambar 2.6 diperlihatkan skema penyusutan pori-pori antar partikel serbuk

selama proses sintering. Pada kondisi awal adalah kondisi setelah kompaksi, yaitu

masih terdapat pori-pori antar partikel serbuk. Awal proses sintering mulai terjadi

pengikatan antar partikel serbuk sehingga pori-pori mulai mengecil.

Gambar 2.6 Skema penyusutan pori selama proses sintering.

(Sumber : German, 1994).

Proses sintering terus berlanjut maka area kontak antara partikel serbuk

membesar karena adanya tekanan selama proses kompaksi dan partikel serbuk

mulai mengalami perubahan fase menjadi lebih lunak, dan ketika material sudah

A

P

2

Page 27: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

14

pada kondisi suhu ruang akan menghasilkan ikatan yang lebih kuat. Disamping

membentuk ikatan antar partikel, siklus sintering diharapkan dapat

menyeragamkan campuran serbuk dan mengurangi porositas. Proses sintering

berpengaruh besar dalam menentukan sifat produk, antara lain kekuatan produk,

kekerasan, keuletan, konduktifitas panas dan listrik.

Dampak proses kompaksi terhadap hasil sintering adalah berkurangnya

pori-pori, serta menambah luas area kontak antar partikel, sehingga sifat material

hasil proses sintering akan mengalami peningkatan kekuatan, densitas, serta

berkurangnya penyusutan saat proses sintering. Serbuk HDPE pada suhu 120°C

sudah mulai melunak karena pada suhu tersebut plastik sudah mendekati titik

melting. Pelunakan serbuk plastik mengakibatkan terjadinya ikatan antar serbuk

plastik. Ikatan antar serbuk plastik juga dipengaruhi oleh kompaksi yang

diberikan. Kompaksi yang diberikan bersamaan dengan proses sintering akan

memperbesar ikatan antar serbuk plastik. Bertambahnya ikatan antar partikel

serbuk plastik akan menurunkan besarnya pori (Yonanta, 2008).

2.4 Pencampuran Serbuk (mixing)

Pencampuran serbuk dilakukan untuk menghasilkan distribusi komposisi

material dan ukuran serbuk yang seragam. Proses ini juga berguna untuk

menyeragamkan distribusi ukuran serbuk sebelum kompaksi, karena pada saat

penyimpanan atau proses transportasi bisa mengalami getaran yang

memungkinkan terjadinya segregasi (pengendapan). Segregasi dapat terjadi

karena perbedaan bentuk, densitas, dan ukuran partikel serbuk.

Terdapat tiga mekanisme pencampuran serbuk yaitu difusi, konveksi, dan

geser. Mekanisme difusi yaitu pencampuran yang terjadi karena pergerakan

partikel serbuk masuk ke partikel serbuk yang lain. Mekanisme konveksi yaitu

percampuran dengan perpindahan sekumpulan serbuk ke tempat yang lain.

Sedangkan mekanisme geser yaitu pergeseran serbuk karena perputaran plat

tegak. Ketiga mekanisme tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.7

Page 28: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

15

Gambar 2.7 Mekanisme pencampuran serbuk.

(Sumber : German, 1994)

Menurut German, 1994, pencampuran serbuk yang optimal, yaitu serbuk

dapat tercampur dengan baik, tergantung pada jumlah serbuk di dalam tabung dan

kecepatan putar tabung. Untuk mendapatkan campuran yang optimal saat

dilakukan transportasi perbandingan yang ideal antara dua ukuran partikel adalah

7 : 1, sedangkan untuk tiga ukuran partikel yang berbeda perbandingan yang ideal

adalah 49 : 7 : 1. Volume pencampuran serbuk yang optimal adalah antara 20-40%

dari volume tabung.

Kecepatan putar tabung untuk menghasilkan campuran yang optimum

dapat dihitung dari persamaan 2.8 :

dN c

3,42 .................................................................................................(2.8)

dimana: Nc = Kecepatan putar pada kondisi kritis (RPM), yaitu pada kondisi

gaya sentrifugal partikel serbuk ke dinding sama dengan gaya

gravitasi.

Fc = Fg

gmd

Vm.

..4 2

......................................................................(2.9)

Dimana : d = diameter tabung (meter)

Kecepatan putar yang optimum adalah sekitar 75% dari kecepatan putar

kritis (Nc) (German, 1994).

Page 29: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

16

2.5 Potensi Sampah

Pemanfaatan sampah yang terus meningkat juga harus dilakukan, dimana

potensi sampah organik di Indonesia adalah 70% yaitu sekitar 330.000 ton/hari

dan sisanya adalah sampah anorganik dan sampah berbahaya, (PSTL ITB, 2010).

Diperkirakan ada 500 juta hingga 1 milyar kantong plastik digunakan penduduk

dunia dalam satu tahun, berarti ada sekitar 1 juta kantong plastik per menit. Di

Indonesia diperkirakan terdapat 100.000 ton sampah plastik per hari (Efendi, dkk,

2010). Saat ini produksi sampah di kota besar tertinggi adalah Jakarta sebanyak

6500 ton perhari. Kota Jogja termasuk rendah produksi sampahnya untuk kategori

kota besar. Secara nasional produksi sampah per hari mencapai 200.000 ton.

Menurut kepala Bidang Persampahan DKP Surakarta , biasanya sampah berkisar

230-240 ton per hari. Tapi sepekan terakhir naik sampai 260-320 ton per hari.

Kenaikan volume sampah mencapai 40 % (http://suaramerdeka.com). Pada tahun

2008 kapasitas produksi HDPE mencapai 550.000 ton/tahun (Highlight IBBPPN),

diperkuat data dari The Public Bottle Institute (2005) menyatakan bahwa

pemakaian HDPE (High Density Polyethylene) 23%, PVC (Polyvinyl Chloride)

6%, LDPE (Low Density Polyethylene) 4%, PP (Polypropylene) 4%, dan PS

(Polystyrene) 1%.

Page 30: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

17

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Material Teknik Teknik Mesin

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3.2 Bahan Penelitian

Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain:

a. HDPE

Diperoleh dari Vanila Plastik, jl. Makamhaji, Gawok, Baki, Sukoharjo.

b. Ranting pohon

Diperoleh dari sampah-sampah ranting pohon disekitar kampus UNS.

c. Daun

Diperoleh dari sampah-sampah daun disekitar kampus UNS.

d. Air destilasi

Diperoleh dari Bratachem, jl. YosodipuroNo. 66, Solo.

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 3.1 Bahan penelitian : (a) HDPE; (b) Ranting; (c) Daun, (d) Air destilasi

Page 31: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

18

3.3 Alat Penelitian

Spesifikasi alat yang digunakan dalam penelitian dan pengambilan data

antara lain adalah :

a. Alat pres

b. Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk mengukur massa dan selanjutnya

untuk menentukan fraksi berat komposit. Spesifikasi timbangan digital:

Merk : KRISBOW

Model : KW 0600378

Kapasitas and Reability : 500 g x 0.01

c. Mesh (saringan)

Mesh digunakan untuk menyaring HDPE dan sampah organik (daun,

ranting) setelah proses crushing. Ukuran serbuk HDPE yang digunakan

adalah yang lolos mesh 30 dan tidak lolos mesh 40, sedangkan ukuran

serbuk daun dan ranting pohon yang digunakan adalah yang lolos mesh 6

dan tidak lolos mesh 10.

d. Moisture wood meter

Alat Moisture Wood Meter digunakan untuk mengetahui kadar air

spesimen uji. Hal ini bertujuan agar kadar air setiap spesimen bisa seragam

sebelum dilakukan pengujian.

e. Timer

Timer digunakan untuk mengetahui atau membatasi lamanya pengepresan.

f. Thermometer digital

Thermometer digital digunakan untuk mengetahui suhu pada saat

dilakukan pembuatan spesimen maupun pada saat perlakuan pada

spesimen.

g. Crusher (Pemecah/Penggiling)

Crusher digunakan untuk menggiling HDPE, ranting dan daun sebelum

disaring menggunakan mesh.

Page 32: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

19

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Gambar 3.2 Alat Penelitian : (a) Alat pres; (b) Timbangan digital; (c) Mesh; (d) Moisture

Wood Meter; (e) Termometer digital; (f) Crusher

Page 33: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

20

3.4 Alat Uji

a. Universal Testing Machine (UTM)

Alat ini digunakan untuk pengujian bending, geser tekan pada spesimen

komposit.

b. Impact Izod

Alat ini digunakan untuk pengujian impact pada spesimen komposit.

c. Scanning Electron Micrograph (SEM)

Alat ini digunakan untuk mengambil gambar mikro spesimen uji bending.

Pengujian foto SEM dilakukan di Universitas Negri Malang.

(a) (b) (c)

Gambar 3.3 Alat Uji (a) UTM; (b) Impact izod; (c) Scanning Electron Micrograph.

3.5 Langkah Kerja Penelitian

a. Persiapan Bahan Dasar

Proses penyiapan bahan dasar adalah dengan pengumpulan plastik

jenis HDPE yang berasal dari tempat penampungan sampah plastik.

Sedangkan sampah organik (daun dan ranting) yang dipakai berasal dari

lingkungan sekitar kampus UNS.

b. Perlakuan Awal

HDPE dicuci dan dibersihkan dari kotoran yang menempel,

selanjutnya dijemur agar kering. Sedangkan untuk sampah organik (daun

dan ranting) dilakukan penjemuran agar mudah hancur saat proses

penggilingan (crushing).

Page 34: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

21

c. Proses Crushing

Pada proses penggilingan (crushing), bahan dasar setelah perlakuan

awal akan digiling dengan mesin crusher hingga hasil dari proses

penggilingan menjadi serbuk.

d. Penyaringan

Serbuk daun, serbuk ranting, dan serbuk HDPE dari hasil crushing

selanjutnya akan di saring, untuk ukuran serbuk HDPE yang digunakan

adalah yang lolos mesh 30 dan tidak lolos mesh 40, sedangkan ukuran

serbuk daun dan ranting pohon yang digunakan adalah yang lolos mesh 6

dan tidak lolos mesh 10.

e. Pencampuran Serbuk

Proses pencampuran serbuk dilakukan untuk menyeragamkan

komposisi, serta mengurangi segregasi yang biasa terjadi akibat adanya

pergerakan atau getaran pada serbuk. Pencampuran serbuk dilakukan

dalam keadaan kering. Fraksi volume HDPE 30%, serbuk daun 35%, dan

serbuk ranting 35%. Penggunaan fraksi volume dalam pencampuran kedua

serbuk tersebut untuk memudahkan dalam memperkirakan banyaknya

masing-masing bahan dalam campuran. Pencampuran dilakukan dalam

tabung silinder yang diputar dengan kecepatan 75 rpm. Perhitungan untuk

mengetahui kecepatan putar pencampuran serbuk yang optimum dapat

dilihat pada persamaan (2.8). Dengan volume total serbuk di dalam tabung

adalah 40 % dari volume tabung.

f. Pembuatan Spesimen

Pembuatan spesimen dilakukan dengan metode pressured sintering.

Pressured sintering adalah suatu metode yang mengaplikasikan proses

kompaksi dan sintering. Material yang dihasilkan dengan menggunakan

metode pressured sintering diharapkan memiliki sifat mekanik dan fisik

yang lebih baik. Pada penelitian ini digunakan tekanan sintering 8,7 kPa,

temperatur sintering 120ºC, waktu sintering 10 menit, fraksi volume

HDPE 0,3.

Page 35: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

22

g. Pengukuran Densitas

Pengukuran densitas selain digunakan untuk memprediksi sifat

mekanik spesimen, juga digunakan untuk mengecek keseragaman

spesimen sebelum dilakukan penelitian.

h. Perendaman

Perendaman spesimen mengacu pada ASTM D5229. Perendaman ini

digunakan sebagai variasi dalam penelitian ini, yaitu variasi waktu 0 hari

(tanpa perandaman), perendaman 1 hari, 7 hari, 14 hari, dan 21 hari pada

air destilasi. Variasi waktu perendaman tersebut dilakukan untuk

mengetahui pengaruh perendaman dengan air destilasi terhadap

karakteristik mekanik dari spesimen, dengan dimensi spesimen mengacu

pada pengujian yang akan dilakukan.

i. Tahap pengujian.

Pengujian kekuatan bending

Pengujian ini mengacu pada ASTM D1037.

Gambar 3.4. Dimensi spesimen bending

Pengujian kekuatan impact

Pengujian ini mengacu pada ASTM D5941.

Gambar 3.5. Dimensi spesimen impact

4

50

194 6

Satuan : mm

Satuan : mm

80

10

Page 36: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

23

Pengujian geser tekan

Pengujian ini mengacu pada ASTM D1037.

Gambar 3.6. Dimensi spesimen geser tekan

j. Pengolahan Data

Dari data yang telah diperoleh, selanjutnya dapat dilakukan analisis

data yaitu dengan melakukan perhitungan terhadap besarnya kekuatan

bending, kekutan impact dan geser tekan dari komposit HDPE – sampah

organik. Data hasil pengujian selanjutnya dapat disusun grafik hubungan

antara variasi waktu perendaman terhadap kekuatan bending, kekuatan

impact dan kekuatan geser tekan.

Satuan : mm

50

.8

50.8 7

Page 37: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

24

3.6 Diagram Alir

Gambar 3.7. Bagan tata cara penelitian.

Perlakuan awal

(Pencucian dan Penjemuran)

Perlakuan awal

(Penjemuran)

Ranting, daun

Pengolahan Data

Mulai

Kesimpulan

Mixing sampah organik dan HDPE pada

N= 75 rpm, fraksi volume HDPE = 0.3

Penyaringan dengan

mesh 6-10

HDPE

Proses crushing

Penyaringan dengan

mesh 30-40

Pengujian

Bending (ASTM D1037), Geser Tekan (ASTM D1037), Impact

(ASTM D5941), dan SEM (Scanning Electron Micrograph).

Pembuatan Spesimen

Metode Pressured sintering dengan P = 8,7 kPa, T = 120ºC,

waktu sintering 10 menit, fraksi volume HDPE 0.3

Proses crushing

Selesai

Perendaman

Water absorption (ASTM D5229), variasi waktu 0 hari (tanpa

perendaman), perendaman 1 hari, 7 hari, 14 hari, dan 21 hari pada

air destilasi .

Pengukuran densitas

Page 38: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

25

3.7. Jadual Penelitian

No

BULAN

KEGIATAN

1 2 3 4 5 6

1 Mencari referensi

2 Pembuatan proposal penelitian

3 Persiapan alat pembuatan komposit

4 Pelaksanaan penelitian

5 Pengambilan data

6 Analisa data

7 Hasil & kesimpulan penelitian

8 Pembuatan laporan

Page 39: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

26

BAB IV

HASIL DAN ANALISA

Penelitian ini dilakukan beberapa pengujian untuk mengetahui pengaruh

waktu perendaman dalam air destilasi terhadap karakteristik mekanik komposit

HDPE–sampah organik. Pengujian yang dilakukan adalah uji bending, impact dan

geser tekan. Sebelum dilakukan pengujian tersebut, dilakukan pengukuran

densitas dan pengujian water absorption.

4.1 Pengukuran Densitas Komposit HDPE-Sampah Organik

Pengukuran densitas komposit HDPE-sampah organik dilakukan sebelum

perendaman. Hasil pengukuran densitas ditampilkan pada tabel 4.1.

Tabel 4.1. Densitas komposit HDPE-sampah organik.

No.spesimen Dimensi (mm)

Berat (g)

Volume (mm³)

Densitas (kg/m³)

Panjang Lebar Tebal

1 194,13 50,18 6,18 27,19 60202,12 451,71

2 194,12 50,17 6,18 27,19 60187,02 451,76

3 194,07 50,17 6,17 27,14 60074,16 451,77

4 194,06 50,18 6,17 27,14 60083,03 451,71

5 194,08 50,19 6,18 27,20 60198,61 451,75

Rata -rata

451,74

Nilai rata-rata densitas dari spesimen pengujian bending, geser tekan, dan

impact relatif sama. Nilai densitas komposit HDPE-sampah organik adalah 451,74

⁄ . Pengujian densitas komposit HDPE-sampah organik digunakan untuk

mengecek keseragaman spesimen sebelum dilakukan penelitian. Selanjutnya

dilakukan perendaman dengan variasi waktu 0 hari (tanpa perendaman),

perendaman 1 hari, 7 hari, 14 hari, dan 21 hari.

Page 40: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

27

4.2 Pengaruh Waktu Perendaman Terhadap Nilai Water Absorption

Hasil dari variasi perendaman didapatkan grafik nilai water absorption

komposit HDPE-sampah organik dapat dilihat pada gambar 4.1.

Gambar 4.1. Pengaruh waktu perendaman terhadap nilai water absorption komposit

HDPE-sampah organik

Nilai water absorption dari komposit HDPE-sampah organik untuk

pengujian bending, geser tekan, dan impact relatif sama yaitu semakin naik

dengan bertambahnya waktu perendaman. Hasil pengujian ini sesuai dengan

penelitian yang dilakukan (Nosbi, 2010), bahwa pengujian water absorption

variasi waktu perendaman 1 hari, 1 minggu, 2 minggu dan 3 minggu terhadap

komposit serat kenaf menunjukan tingkat kadar air akan terus meningkat dengan

waktu perendaman.

Spesimen akan terus menyerap air dengan bertambahnya waktu

perendaman hingga mencapai nilai water absorption maksimal, dimana spesimen

tidak mampu menyerap air lagi. Kenaikan rata-rata nilai water absorption

perendaman 1 hari hingga 21 hari sebesar 30,85 %. Pertambahan terbesar nilai

water absorption adalah antara waktu perendaman 1 hari hingga 7 hari sebesar

20,77 %, karena pada awal perendaman spesimen komposit banyak memiliki

luasan untuk menyerap air. Hal ini menunjukan bahwa komposit HDPE-sampah

organik pada awal perendaman terjadi penyerapan air dalam jumlah yang banyak.

Nilai rata-rata water absorption pada waktu perendaman 14 hari adalah 127,48 %

yang hampir sama dengan nilai rata-rata water absorption pada waktu

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Wate

r A

bso

rbti

on

(%

)

Waktu Perendaman (hari)

Page 41: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

28

perendaman 21 hari yaitu sebesar 128,57 %. Hal ini menunjukan bahwa

penyerapan air mulai stabil setelah memasuki waktu perendaman 14 hari, karena

sudah tidak tersedia luasan untuk menyerap air.

4.3. Pengaruh Waktu Perendaman Terhadap Kekuatan Bending

Kekuatan bending komposit dapat diketahui setelah dilakukan pengujian

bending. Pengujian bending dilakukan dengan menggunakan alat Universal

Testing Machine dengan metode three point bending. Hasil pengujian bending

komposit HDPE-sampah organik ditampilkan pada gambar 4.2.

Gambar 4.2. Pengaruh waktu perendaman terhadap kekuatan bending komposit HDPE-

sampah organik.

Nilai kekuatan bending semakin turun dengan bertambahnya waktu

perendaman. Penurunan kekuatan bending dari waktu 0 hari (tanpa perendaman)

hingga 21 hari perendaman mencapai 38,60 %. Semakin lama waktu perendaman

akan meningkatkan nilai water absorption dan menurunkan kekuatan bending

komposit HDPE-sampah organik. Kekuatan bending pada perendaman 14 hari

hingga 21 hari mengalami penurunan yang signifikan yaitu sebesar 24,35 %,

karena pada waktu perendaman 14 hari hingga 21 hari adalah nilai maksimal dari

water absorption. Semakin banyak jumlah air yang diserap oleh spesimen akan

semakin melemahkan ikatan antarmuka komposit HDPE-sampah organik. Kondisi

ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan (Dhakal et al, 2007), pengujian water

absorption menunjukan penurunan sifat mekanik komposit serat rami-unsaturated

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Keku

ata

n B

en

din

g (

MP

a)

Waktu Perendaman (hari)

Page 42: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

29

HDPE

Daun

HDPE

Daun

HDPE

Daun

polyester karena penurunan ikatan antarmuka fiber-matrix. Fakta ini terjadi pada

komposit HDPE-sampah organik yang terlihat pada gambar 4.3.

(a) (b)

(c)

Gambar 4.3. Pengamatan SEM (a) 0 hari (tanpa perendaman); (b) 1 hari perendaman;

(c) 21 hari perendaman.

Gambar 4.3 terlihat perbedaan antara variasi 0 hari (tanpa perendaman), 1

hari perendaman, dan 21 hari perendaman. Gambar 4.3 (a) menunjukan bentuk

dari HDPE dan sampah organik masih utuh. Ikatan antarmuka HDPE-sampah

organik masih padat. Gambar 4.3 (b) terlihat struktur HDPE tetap utuh sedangkan

pada sampah organik terjadinya pelapukan pada daun, dimana terlihat hanya

tulang daunnya. Daun yang lapuk menyebabkan terjadinya porositas. Gambar 4.3

(c) menunjukan struktur HDPE tetap utuh, sedangkan pada sampah organik

terlihat daun semakin habis dan ranting juga terjadi pelapukan. Pelapukan yang

Ranting Ranting

Ranting

Ikatan antarmuka

HDPE-sampah organik

Page 43: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

30

terjadi membuat posoritas semakin luas. Porositas menyebabkan area kontak

antara HDPE-sampah organik menjadi sempit. Kerusakan ikatan antarmuka

HDPE-sampah organik akan menimbulkan retakan awal yang memicu terjadinya

patahan, sehingga kekuatan bending akan terdegradasi.

4.4 Pengaruh Waktu Perendaman Terhadap Kekuatan Geser Tekan

Kekuatan geser tekan komposit dapat diketahui setelah dilakukan

pengujian geser tekan. Pengujian geser tekan dilakukan dengan menggunakan alat

Universal Testing Machine. Grafik hasil pengujian geser tekan komposit HDPE-

sampah organik ditampilkan pada gambar 4.4.

Gambar 4.4. Pengaruh waktu perendaman terhadap kekuatan geser tekan komposit

HDPE-sampah organik.

Kekuatan geser tekan juga mengalami penurunan, seperti pada pengujian

bending, yaitu kekuatan geser tekan semakin turun dengan bertambahnya waktu

perendaman. Penurunan kekuatan geser tekan dari waktu 0 hari (tanpa

perendaman) hingga 21 hari perendaman mencapai 36,36 %. Penurunan nilai

geser tekan terbesar terjadi antara waktu perendaman 14 hari hingga 21 hari yaitu

sebesar 22,22 %, karena waktu perendaman 14 hari hingga 21 hari merupakan

nilai water absorption maksimal. Semakin tinggi nilai water absorption akan

semakin menurunkan kekuatan geser tekan. Air yang diserap oleh spesimen akan

merusak ikatan antarmuka HDPE-sampah organik. Semakin rusaknya ikatan

antarmuka akan semakin memperkecil area kontak antar material penyusun pada

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Keku

ata

n G

eser

Tekan

(M

Pa)

Waktu Perendaman (hari)

Page 44: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

31

komposit HDPE-sampah organik, sehingga kekuatan geser tekan semakin turun

dengan bertambahnya waktu perendaman.

4.5 Pengaruh Waktu Perendaman Terhadap Kekuatan Impact

Kekuatan impact komposit HDPE-sampah organik dapat diukur dengan

dilakukan pengujian kekuatan impact dengan alat impact izod. Hasil dari

pengujian kekuatan impact komposit HDPE-sampah organik dapat dilihat pada

gambar 4.5.

Gambar 4.5. Pengaruh waktu perendaman terhadap kekuatan impact komposit HDPE-

sampah organik.

Seperti halnya pada pengujian bending dan geser tekan, kekuatan impact

juga mengalami penurunan dengan bertambahnya waktu perendaman. Penurunan

kekuatan impact dari waktu 0 hari (tanpa perendaman) hingga 21 hari perendaman

mencapai 37,76 %. Penurunan terbesar terjadi pada waktu perendaman 14 hari

hingga 21 hari yaitu sebesar 22,27 %. Semakin lama waktu perendaman akan

meningkatkan nilai water absorption, pada waktu perendaman 14 hari hingga 21

hari merupakan nilai wáter absorbtion tertinggi. Banyaknya air yang diserap oleh

spesimen akan semakin melemahkan ikatan antarmuka HDPE-sampah organik,

memperkecil area kontak antar HDPE-sampah organik. Hal ini akan kenurunkan

kemampuan menahan energi atau beban kejut yang menyebabkan kekuatan

impact menurun.

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Imp

ac

t (

kJ/m

2)

Waktu Perendaman (hari)

Page 45: PENGARUH WAKTU PERENDAMAN TERHADAP … fileKARAKTERISTIK MEKANIK KOMPOSIT HDPE – SAMPAH ORGANIK Program Sarjana Teknik, Jurusan Teknik Mesin, FT Universitas Sebelas Maret, Surakarta

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

commit to user

32

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

1.1.Kesimpulan

Berdasarkan hasil yang diperoleh dari analisa data, maka dapat disimpulkan

bahwa :

1. Pengaruh waktu perendaman dalam air destilasi akan menurunkan kekuatan

bending, geser tekan, dan impact komposit HDPE–sampah organik. variasi

waktu 0 hari (tanpa perendaman) hingga perendaman 21 hari akan

menurunkan kekuatan bending sebesar 38,60 %, kekuatan geser tekan turun

sebesar 36,36 %, serta kekuatan impact akan turun sebesar 37,76 %.

2. Nilai water absorption komposit HDPE-sampah organik akan semakin naik

dengan bertambahnya waktu perendaman dan mulai stabil setelah memasuki

waktu perendaman 14 hari hingga perendaman 21 hari.

1.2. Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan mengenai pengaruh waktu

perendaman dalam air destilasi terhadap karakteristik mekanik komposit HDPE–

sampah organik, penulis menyarankan :

1. Variasi waktu perendaman harus ditentukan berdasarkan nilai water

absorption yang dihitung setiap hari hingga nilai water absorption stabil.

2. Pengambilan spesimen dari perendaman harus dilakukan secara berhati-hati

agar tidak merusak ikatan pada spesimen.