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

commit to user

PENGARUH PERLAKUAN ALKALI TERHADAP

SIFAT MEKANIK KOMPOSIT KENAF - POLYPROPYLENE

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

KOMANG TRISNA ADI PUTRA

NIM. I1410019

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2013

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

commit to user

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

commit to user

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

commit to user

iii

PENGARUH PERLAKUAN ALKALI TERHADAP

SIFAT MEKANIK KOMPOSIT KENAF – POLYPROPYLENE

Komang Trisna Adi Putra

Jurusan Teknik Mesin

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Abstrak

Komposit berpenguat serat alam memiliki potensi untuk dikembangkan

sebagai material alternatif yang ramah lingkungan. Kekuatan komposit berpenguat

serat alam dapat ditingkatkan dengan perlakuan kimia serat. Tujuan penelitian ini

adalah menyelidiki pengaruh perlakuan alkali terhadap sifat mekanik komposit

berpenguat serat kenaf dengan matrik polypropylene.

Mat kenaf – PP direndam pada larutan NaOH dengan konsentrasi 4%, 5%,

6%, 7%, dan 8% dengan lama perendaman 2 jam. Pembuatan komposit

menggunakan metode hot press. Suhu pengepresan adalah 1800C selama 15 menit

pada tekanan 5 bar. Sifat mekanik komposit yang diuji adalah tarik, bending, dan

impact.

Hasil pengujian menunjukkan perlakuan 6% NaOH menghasilkan

komposit dengan kekuatan tarik dan bending tertinggi sebesar 15,5 MPa dan 15,9

MPa. Kekuatan impact komposit menurun setelah mendapat perlakuan alkali.

Kekuatan impact tertinggi terjadi pada komposit tanpa perlakuan alkali yaitu

sebesar 34,7 KJ/m2. Patahan bending komposit diamati menggunakan scanning

electron microscopy (SEM). Hasil pengamatan menunjukkan peningkatan

kekuatan tarik dan bending disebabkan oleh ikatan serat dan matrik yang lebih

baik. Kekuatan impact komposit menurun karena perlakuan alkali menyebabkan

komposit sulit meregang sehingga bersifat getas. Kekuatan tarik dan bending

komposit dibawah PP murni karena parameter tekanan pengepresan dan waktu

tahan yang belum maksimal.

Kata kunci : Perlakuan alkali, serat kenaf, polypropylene, hot press, sifat

mekanik, SEM

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

commit to user

iv

THE EFFECT OF ALKALI TREATMENT ON THE

MECHANICAL PROPERTIES OF

KENAF FIBER REINFORCED POLYPROPYLENE COMPOSITE

Komang Trisna Adi Putra

Department of Mechanical Engineering

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Abstract

Natural fibers reinforced composite have developed as an environmentally

friendly material. Mechanical properties of natural fiber reinforced composite can

be improved by chemical treatment of the fiber. The objective of this research is

to investigate the effect of alkali treatment on the mechanical properties of kenaf

fiber reinforced polypropylene composite.

Kenaf - PP mats were immersed in NaOH solutions with concentrations

ranging 4% to 8% in intervals of 1%. The hot press forming method was used to

produce composite panel. The hot press parameters were 1800C at 5 bar for 15

minute.

Mechanical test result shows that alkali treatment at 6% NaOH solution

produce the highest tensile and flexural properties. The highest tensile and flexural

strength is 15.2 MPa and 15.9 MPa. The impact strength is decreased after alkali

treatment. The highest impact strength is 34.7 KJ/m2 occurs at composite without

alkali treatment. Scanning electron microscopy (SEM) examination shows that

improvement of tensile and flexural strength is caused by good interfacial bonding

between fiber and matrix. The composite impact strength is decreased because of

brittle characteristic of the composite after had an alkali treatment. Tensile and

flexural strength composite is lower than pure polypropylene because of

parameter pressure and holding time in hot press forming is not optimal.

Key words : Alkali treatment, kenaf fiber, polypropylene, hot press, mechanical

properties, SEM

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

commit to user

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkatnya

penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat memperoleh gelar sarjana

teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penulis mengucapkan terima kasih yang sangat mendalam kepada semua

pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan skripsi ini,

khususnya kepada:

1. Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo, MT. selaku pembimbing I yang telah

memberikan bimbingan dan arahan dengan sangat baik selama penelitian

dan penulisan skripsi ini.

2. Bapak Heru Sukanto, ST., MT. selaku pembimbing II yang memberikan

bimbingan dengan sangat baik dalam penelitian dan penulisan skripsi ini.

3. Kedua orangtua penulis yang telah mendidik dan memberikan dukungan

moral dan biaya selama penulisan skripsi ini.

4. Bapak Didik Djoko Susilo, ST., MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNS.

5. Dosen - dosen Teknik Mesin FT UNS yang telah membagikan ilmu selama

masa perkuliahan.

6. Maruto Adi P, ST. selaku laboran Laboratorium Material Teknik Mesin

UNS yang telah membantu penulis dalam pengujian spesimen.

7. Teman-teman dari Nonreg 2010, Asisten Lab. Material, Panca, Sahid Bayu,

Eko Yulianto yang telah memberikan motivasi dan dorongan moril baik

secara langsung maupun tidak langsung.

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

dorongan semangat serta doa, terima kasih.

Penulis menyadari, bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak

kekurangan. Oleh karena itu bila ada saran, koreksi, dan kritik demi

kesempurnaan skripsi ini.

Surakarta, September 2013

Penulis

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

commit to user

vi

DAFTAR ISI

ABSTRAK ………………………………………………………………... iii

KATA PENGANTAR ……………………………………………………. v

DAFTAR ISI ……………………………………………………………... vi

DAFTAR GAMBAR …………………………………………………….. viii

DAFTAR TABEL ……………………………………………………….. ix

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

1.1. Latar belakang masalah …………………………..................... 1

1.2. Perumusan masalah …………………………………………… 3

1.3. Batasan masalah ………………………………………………. 3

1.4. Tujuan penelitian ……………………………………………… 3

1.5. Sistematika penulisan …………………………………………. 3

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

2.1. Tinjauan pustaka …………………………................................. 4

2.2. Dasar teori …………………………………………………….. 6

2.2.1. Teori komposit serat …………………………………….. 6

2.2.2. Serat kenaf……………………………………………….. 6

2.2.3. Perlakuan alkali serat kenaf …………………………….. 7

2.2.4. Polypropylene …………………………………………... 8

2.2.5. Pengujian tarik komposit ……………………………….. 8

2.2.6. Pengujian bending komposit ……………………………. 9

2.2.7. Pengujian impact komposit…………………………….... 8

2.2.8. Densitas komposit ………………………………………. 11

BAB III METODE PENELITIAN ………………………………………. 14

3.1. Tempat penelitian ……………………………………………... 14

3.2. Alat penelitian ………………………………………………… 14

3.3. Bahan penelitian ……………………………………………..... 15

3.4. Alat pengujian ………………………………………………… 16

3.5. Prosedur penelitian ………………………………………......... 18

3.5.1. Perlakuan alkali pada mat Kenaf - PP …………………... 18

3.5.2. Pembuatan panel komposit …………………................... 18

3.5.3. Tahap pengujian ………………….................................... 19

3.6. Diagram alir penelitian ………………………………............... 20

3.7. Jadwal penelitian ……………………………………………… 21

BAB IV HASIL DAN ANALISA ……………………………………….. 22

4.1. Pengukuran densitas komposit kenaf - pp …………………….. 22

4.2. Sifat tarik komposit kenaf - pp ………………………………... 25

4.3. Sifat bending komposit kenaf - pp …………………………….. 31

4.4. Sifat impact komposit kenaf - pp …………………………….... 35

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

commit to user

vii

BAB V PENUTUP ……………………………………………………….. 38

5.1. Kesimpulan ……………………………………………………. 38

5.2. Saran …………………………………………………………... 38

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………. 39

Lampiran ………………………………………………………………….. 41

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

commit to user

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Degradasi selulosa pada perlakuan NaOH 8% ……………… 5

Gambar 2.2 Kerusakan selulosa pada perlakuan NaOH 6% 24 jam ……... 5

Gambar 2.3 Struktur selulosa ……………………………………………. 7

Gambar 2.4 Spesimen uji tarik ASTM D638 ……………………………. 8

Gambar 2.5 Sudut impact pendulum……………………………………… 11

Gambar 2.6 Model void dalam komposit kenaf – pp ………...................... 12

Gambar 3.1 Alat penelitian………………………………………………... 15

Gambar 3.2 Mat 50% kenaf 50% PP…………………………………........ 15

Gambar 3.3 Alat pengujian………………………………………………... 17

Gambar 3.4 Posisi mat dalam cetakan…………………………………...... 18

Gambar 3.5 Suhu dan tekanan pada specimen selama hot press …………. 19

Gambar 3.4 Diagram alir penelitian…………………………………......... 20

Gambar 4.1 Kurva hubungan densitas terhadap konsentrasi larutan NaOH 22

Gambar 4.2 Foto makro komposit ………………………………………... 24

Gambar 4.3 Kurva hubungan tegangan tarik terhadap konsentrasi larutan

NaOH

25

Gambar 4.4 Kegagalan komposit kenaf – pp pada perlakuan 4% NaOH ... 26

Gambar 4.5 (a) Foto SEM serat kenaf tanpa perlakuan alkali …………… 27

Gambar 4.5 (b) Foto SEM serat kenaf dengan perlakuan alkali 4% NaOH 27

Gambar 4.6 Permukaan serat bersih pada perlakuan 6% NaOH………….. 28

Gambar 4.7 Patahan komposit kenaf – pp pada perlakuan 6% NaOH…… 28

Gambar 4.8 Patahan komposit kenaf – pp pada perlakuan 8% NaOH…… 29

Gambar 4.9 Pengaruh perlakuan alkali terhadap modulus tarik komposit 30

Gambar 4.10 Degradasi serat kenaf pada perlakuan 8% NaOH…………. 31

Gambar 4.11 Kurva hubungan tegangan bending terhadap konsentrasi

larutan NaOH ………………………………………………. 32

Gambar 4.12 Kegagalan komposit pada pengujian bending……………… 33

Gambar 4.13 Kurva hubungan modulus bending terhadap konsentrasi

larutan NaOH ………………………………………………. 34

Gambar 4.14 Kurva hubungan kekuatan impact terhadap konsentrasi

larutan NaOH ………………………………………………. 35

Gambar 4.15 Patahan impact komposit…………………………………… 36

Gambar 4.16 Kurva hasil pengujian tarik komposit………….…………… 37

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

commit to user

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Datasheet mat Kenaf - PP …………………………………….. 16

Tabel 3.2 Variasi konsentrasi larutan NaOH pada tiap specimen ………. 18

Tabel 3.3 Jadwal penelitian ……………………….. ……..……………... 21

Tabel 4.1 Fraksi void dalam komposit kenaf – pp ………………………. 23