Rabu, 21 September 2011

PEMANFAATAN LIMBAH BATUBARA SEBAGAI BAHAN DASAR ALTERNATIF UNTUK MATERIAL FURNITURE DENGAN PENGUJIAN SIFAT BENDING YANG DIPERKUAT SERAT BAMBU


Abstrak

Batubara sebagai sisa pembakaran di boiler menjadi limbah yang pemanfaatannya kurang optimal,, Hal ini dapat menjadi masalah lingkungan.Batubara sisa hasil pembakaran di Indonesia jumlah cukup banyak. Di satu pabrik pengolahaan biji kopi di daerah panjang (Bandar Lampung) menghasilkan limbah batubara tidak kurang 5 ton/hariL Salah satu cara pemanafaatan limbah ini adalah dengan menjadikannya sebagai alternatif bahan komposit yang diperkuat dengan serat bambu.
Limbah batubara sebagai hasil pembakaran di boiler dapat dibuat sebagai filler bahan komposit yang penggunaanya sebagai alternatif bahan furniture. Batu bara dari hasil pembakaran berupa bongkahan batu diolah menjadi partikel yang lebih halus, kemudian hasil pengolahaan ini dicampur dengan resin poliester sebagi bahan pengikat. Untuk menghasilkan produk yang lebih baik, campuran partikel batu dengan resin diperkuat dengan serat bambu. Serat bambu sebagai bahan penguat diuji dengan melakukan variasi arah serat yaitu arah lurus dan bersudut menyilang(45o).
Dari hasil pengujian variasi arah serat terhadap bahan komposit didapatkan serat bambu yang arah lurus lebik baik peningkatan kekuatan tariknya daripada serat bersudut dimana kekuatan bending maximum didapat 20,03 Mpa yaitu terjadi peningkatan kekuatan bending sebesar 84 % dibandingkan dengan bahan komposit tanpa serat bambu. Peningkatan kekuatan lentur serat lurus juga lebih baik daripada serat bersudut. Sedangkan peningkatan kekerasan serat bersudut lebih baik daripada serat lurus.

Kata kunci: Limbah batubara, Bahan komposit dan serat bambu


PENDAHULUAN

Populasi manusia yang sangat cepat memberikan pengaruh yang sangat besar terhadap peningkatan kebutuhan masyarakat termasuk kebutuhan akan aksesoris rumah tangga, perkantoran, dan lain-lain seperti kursi, meja, lemari dan kebutuhan lainnya dibidang furniture. Pertumbuhuan disektor furniture ini harus mendapat perhatian yang serius dari semua pihak yang terkait. Karena setiap pemenuhan kebutuhan furniture harus didukung oleh tersedianya sumber material kayu sebagai bahan dasar furniture.
Sumber daya alam (kayu) sebagai material dasar furniture semakin lama semakin berkurang. Jika ekploitasi sumber daya alam ini terus dilakukan, suatu saat nanti akan habis dan akan menggangu keseimbangan alam. Sehingga pemenuhan kebutuhan furniture untuk jangka panjang perlu mendapatkan perhatian dengan mencari sumber lain pengganti kayu sebagai bahan dasar pembuatan furniture tetapi mempunyai harga yang relatif murah dan mutu sama atau lebih baik dari kayu.
Salah satu strategi yang dapat dilakukan untuk menjawab permasalahan di atas adalah dengan memanfaatkan limbah batu bara sebagai bahan dasar atau bahan baku untuk pembuatan furniture.

Metode penelitian
Penelitian ini dilakukan secara eksperimental dengan cara pembentukan bahan uji yang dibuat dari bahan powderampas batu bara dengan perekat resin. Ampas batu bara yang dimanfaatkan adalah dari hasil pembakaran boiler dari perusahaan.
Paduan antara powder batu bara dan perekat resin dibuat dengan komposisi campuran yang beragam (1:1, 1:2, 1:3, 1:4), juga direncanakan dibuat paduan powder batu bara dan perekat resin dengan komposisi sama yang di beri tulang sebagai penguat. Paduan yang telah dibentuk dicetak menjadi benda uji dengan ukuran 20 cm x 10 cm x 1 cm. Kemudian spesimen ini diuji dengan menggunakan beberapa metoda yaitu; uji kekerasan dan uji tekan(bending).
Jumlah spesimen yang dibuat sebanyak 72 spesimen. Metode yang dilakukan ini dianggap telah mewakili kondisi meterial furniture yang sebenarnya yaitu tahan air, tahan panas (matahari), tahan terhadap beban. Jumlah spesimen dan jenis pengujian dapat dilihat pada tabel 1.

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Resin poliester tak jenuh, berfungsi sebagai matrik dalam komposit.
2. Powder ampas batubara dan serat bambu, berfungsi sebagai bahan penguat dalam komposit.
3. Katalis, berfungsi sebagai pengeras matrik komposit.

Alat yang Digunakan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Universal Testing Machine (UTM), digunakan untuk uji tekan.
2. Alat uji kekerasan Rockwell , digunakan untuk menguji kekerasan benda.
3. Cetakan, digunakan untuk mencetak benda uji.
4. Palu, untuk memecahkan hingga halus limbah batubara
5. Ayakan, untuk membuat variasi ukuran pertikel ampas batubatra.
6. Timbangan digital, digunakan untuk mengukur komposisi massa serat bambu.
7. Pengaduk, digunakan untuk mengaduk matrik dan powder ampas batubara sehingga mempunyai kontribusi yang seragam.
8. Gelas ukur, digunakan untuk mengukur perbandingan volume campuran antara resin dengan partikel limbah batubara.
9. Amplas, digunakan untuk menghaluskan benda uji.
10. Gergaji, digunakan untuk memotong bahan spesimen.
11. Gerinda, digunakan untuk membentuk spesimen sesuai dengan ukuran yang diinginkan.
12. Jangka sorong, digunakan untuk mengukur dimensi spesimen.

Prosedur penelitian

Metode pelaksanaan penelitian yang dilakukan dibagi menjadi empat tahapan, yaitu:
1. Pembuatan cetakan spesimen uji.
2. Rencana Persiapan pencampuran.
3. Pembuatan benda uji.
4. Pengujian dan analisa.
Berikut ini adalah geometri dari cetakan spesimen uji bending dan spesimen uji kekerasan dengan standar JIS Z 2204:


HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan pengujian-pengujian yang telah dilakukan baik pengujian tarik, pengujian bending dan pengujian kekerasan maka diperoleh data-data hasil pengujian.
Pengeringan Limbah Batubara dan Serat Bambu
Pada proses pengeringan untuk limbah batubara dan serat bambu dilakukan secara alami yakni dikeringkan secara langsung pada terik selama enam hari dengan durasi lima hingga enam jam (jam 09.00 s.d 15.00 WIB



Tabel 2. Nilai pengurangan berat akibat pengurangan kadar air

Uji Bending Komposit
Pengujian bending ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh perubahan komposisi pada komposit yang diteliti terhadap kekuatan lentur/flectional strength. Pengujian tarik ini dilakukan berdasarkan standar tes pengujian JIS Z 2204,

Tabel 3. Hasil rata-rata pengujian bending




Fenomena uji kekuatan bending sama dengan fenomena uji tarik pada arah serat lurus dan menyilang, hal ini dipengaruhi oleh kekuatan tarik dan bending dipengaruhi oleh perbandingan gaya dan luas penampang benda uji. Pada arah serat menyilang factor penyusunan serat yang tidak homogen juga Sangat mempengaruhi sifat mekanik bahan komposit karena daya ikat resin menjadi tidak homogen yang menyebabkan di titik tertentu kemampuan bahan menahan beban menjadi berkurang..

Pegujian Kekerasan

Pada pengujian kekerasan komposit ini dilakukan dengan menggunakan metode Rockwell-L dengan ukuran indentor 1/4” dan pembebanan 588 N.

Tabel 4. Hasil pengujian kekerasan rata-rata

Pada pengujian kekerasan fenomena antara kekerasan komposit pada arah serat lurus dan menyilang ádalah sama yaitu kekerasan komposit bertambah sebanding dengan penambahan banyak serat. Begitu juga kekerasan serat yang ada pada komposit kekerasannya juga meningkat jika jumlah serat bertambah.

Pada tabel dan gambar di atas terlihat secara umum nilai kekerasan arah serat menyilang lebih baik jika dibandingkan arah serat lurus, hal ini disebabkan pada arah serat menyilang terjadi ikatan silang (cross link) yang lebih baik dibandingkan serat lurus. Ikatan silang ini menambah nilai kekerasan bahan komposit.


SIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada benda uji komposit resin polyester yang diberi penguat partikell limbah batubara dengan serat bambu lurus dan menyilang, maka dapat diambil beberapa kesimpulan:
1.. Beban maksimum dan kekuatan lentur tertinggi terjadi pada komposit yang diperkuat serat lurus yaitu terjadi pada komposisi 60% : 36% : 4% sebesar 867,5 N dan 46,2 N/mm2 terjadi peningkatan 84 % jika dibandingkan tanpa serat bambo. sedangkan pada komposit yang berpenguat serat menyilang yang terbesar terjadi pada komposisi 60% : 397 % : 3% sebesar 650,67 N dan 43,27 N/mm2 meningkat 72 %.
2. Pada afflikasi penggunan komposit resin poliéster di lapangan yang diperkuat limbah batu bara dan serat bambu disesuaikan dengan kondisi beban yang banyak dialami. Untuk kondisi beban yang banyak mengalami beban tarik dan bending sebaiknya digunakan komposit yang diperkuat serat lurus, sedangkan material komposit yang banyak mengalami beban gesek sebaiknya digunakam komposit yang diperkuat serat dengan arah menyilang.
3. Masalah yang dihadapi pada pembuatan bahan alternatif material dari ampas batubara adalah cukup mahalnya harga resin pengikat dari bahan komposit tsb, disarankan pada penelitian lanjutan menggunakan bahan pengikat yang lebih murah.