Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari Limbah Kelapa Sawit dan Plastik Polipropilena
SIFAT FISIS DAN MEKANIS PAPAN KOMPOSIT PLASTIK
DARI LIMBAH KELAPA SAWIT DAN PLASTIK
POLIPROPILENA
JESSICA
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sifat Fisis dan Mekanis
Papan Komposit Plastik dari Limbah Kelapa Sawit dan Plastik Polipropilena
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013
Jessica
NIM E24090067
RINGKASAN
Jessica. E24090067. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari
Limbah Kelapa Sawit dan Plastik Polipropilena. Dibimbing oleh Prof Dr Ir
Muh. Yusram Massijaya, MS dan Ir Lusita Wardani MP.
Peningkatan jumlah industri kelapa sawit berkolerasi dengan peningkatan
limbah yang dihasilkan. Salah satu cara meminimalisir limbah tersebut adalah dengan
teknologi pembuatan papan komposit plastik berbahan limbah kelapa sawit dan
limbah plastik polipropilena. Plastik sebagai matriks dan serbuk limbah kelapa sawit
sebagai pengisi (filler) sehingga papan komposit plastik mempunyai sifat gabungan
keduanya.
Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan sifat fisis dan mekanis papan
komposit dari limbah kelapa sawit serta plastik polipropilena. Manfaat penelitian ini
adalah dapat meningkatkan nilai tambah limbah kelapa sawit dan dapat mengurangi
beban lingkungan terhadap limbah plastik polipropilena.
Perlakuan yang digunakan pada penelitian ini adalah jenis bahan filler (limbah
batang, cangkang, dan tandan kosong kelapa sawit) dan ukuran partikel (20, 40, dan
60 mesh). Pengujian sifat fisis dan mekanis papan komposit plastik dilakukan
berdasarkan standar JIS A5908-2003. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar air
berkisar antara 1.99% sampai dengan 2.98%, daya serap air 24 jam berkisar antara
3.30% sampai dengan 15.79%, pengembangan 24 jam berkisar antara 1.71% sampai
dengan 8.10%, MOE berkisar antara 7.09 x 103 kg/cm² sampai dengan 1.35 x 103
kg/cm2, MOR berkisar antara 98 kg/cm² sampai dengan 216 kg/cm², IB antara 0.09
kg/cm² sampai dengan 0.22 kg/cm². Sifat fisis dan mekanis papan komposit plastik
sesuai dengan standar JIS A 5908-2003, kecuali untuk pengujian MOE dan IB.
Interaksi antara jenis bahan dan ukuran partikel filler memberikan pengaruh nyata
terhadap nilai sifat fisis papan komposit plastik yang dihasilkan, kecuali terhadap
kadar air. Interaksi antara jenis bahan dan ukuran partikel filler memberikan pengaruh
nyata terhadap peningkatan nilai sifat mekanis papan komposit yang dihasilkan,
kecuali MOE dan MOR. Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa ukuran tidak
berpengaruh nyata terhadap hasil sifat fisis dan mekanis, kecuali pada sifat
pengembangan tebal 24 jam pada papan komposit yang dihasilkan.
Kata kunci : papan komposit plastik, batang kelapa sawit, cangkang kelapa sawit,
tandan kosong kelapa sawit, polipropilena daur ulang (RPP).
ABSTRAK
JESSICA. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari Limbah Kelapa
Sawit dan Plastik Polipropilena. Dibimbing oleh MUH. YUSRAM MASSIJAYA
dan LUSITA WARDANI.
Papan komposit plastik adalah papan komposit yang terbuat dari plastik
sebagai matriks dan serbuk limbah kelapa sawit sebagai pengisi (filler), yang
mempunyai sifat gabungan keduanya. Tujuan penelitian ini adalah untuk
menentukan sifat fisis dan mekanis papan komposit plastik. Perlakuan yang
digunakan pada penelitian ini adalah jenis bahan filler (limbah batang, cangkang
dan tandan kosong kelapa sawit) dengan perbedaan ukuran partikel (20, 40, dan
60 mesh). Pengujian pada sifat fisis dan mekanis berdasarkan pada standar JIS A
5908 (2003), dan hasilnya menunjukkan bahwa kadar air rata-rata sebesar 2.43%,
daya serap air 24 jam rata-rata sebesar 7.41%, pengembangan 24 jam rata-rata
sebesar 3.64%, rata-rata nilai MOE sebesar 10.38 x 103 kg/cm², rata-rata nilai
MOR sebesar 164 kg/cm², rata-rata nilai IB sebesar 0.17 kg/cm². Sifat fisis dan
mekanis papan komposit plastik sesuai dengan standar JIS A 5908 (2003), kecuali
untuk pengujian keteguhan lentur (MOE) dan kekuatan rekat internal (IB).
Kata kunci : papan komposit plastik, batang kelapa sawit, cangkang kelapa sawit,
tandan kosong kelapa sawit, polipropilen daur ulang (RPP)
ABSTRACT
JESSICA. Physical and Mechanical Properties of Wood Plastic Composite Made
from Oil Palm Wastes and Recycled Polyprophylene. Supervised by MUH.
YUSRAM MASSIJAYA and LUSITA WARDANI.
Plastic composite board is a composite board made from plastic as a
matrix and oil palm waste powder as filler, which has properties of both. The
objectives of this research are to determine physical and mechanical properties of
wood plastic composite. The used treatments of this research are filler sources (the
wastes of palm tree stem, shell and empty fruits bunch fiber) and particle sizes
(20, 40, and 60 mesh). The evaluation of physical and mechanical properties was
based on JIS A 5908 (2003), and the research results showed that: (1) moisture
content was 2.43%, (2) water absorption for 24 hours was 7.41%, (3) thickness
swelling of 24 hours was 3.64%, (4) modulus of elacticity (MOE) was 10.38 x 103
kg/cm2, (5) modulus of rupture (MOR) was 164 kg/cm², and (6) internal bond (IB)
was 0.17%. The physical and mechanical properties of wood polymer composite
met the criteria of JIS A 5908 (2003), except the modulus of elasticity and internal
bond.
Keywords: wood plastic composite, oil palm stem, palm shell, empty fruits
bunch fiber, recycled polypropylene (RPP)
SIFAT FISIS DAN MEKANIS PAPAN KOMPOSIT PLASTIK
DARI LIMBAH KELAPA SAWIT DAN PLASTIK
POLIPROPILENA
JESSICA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan
pada
Departemen Hasil Hutan
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari Limbah
Kelapa Sawit dan Plastik Polipropilena
Nama
: Jessica
NIM
: E24090067
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Muh. Yusram Massijaya, MS
Pembimbing I
Ir Lusita Wardani, MP
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir I Wayan Darmawan, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan September 2012 ini ialah
Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari Limbah Kelapa Sawit dan
Plastik Polipropilena.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof Dr Ir Muh. Yusram
Massijaya, MS dan Ibu Ir Lusita Wardani, MP selaku pembimbing. Di samping
itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Mahdi dari Laboratorium BioKomposit, serta Mas Irvan dari Laboratorium Rancangan dan Desain Bangunan
Kayu, Fakultas Kehutanan yang telah membantu selama penelitian. Ungkapan
terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, kakak dan Alvendo atas segala
doa dan kasih sayangnya. Tak lupa ucapan terimakasih juga disampaikan kepada
teman-teman THH46 khususnya teman-teman yang tergabung dalam
Laboratorium Biokomposit, Herdafi, Novia, Desrina, Kace, Tia, Dhita, Ady,
Syahrul dan Aditya yang telah memberikan dukungan dan semangat dalam
penyelesaian karya ilmiah ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, September 2013
Jessica
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL...................................................................................................vi
DAFTAR GAMBAR..............................................................................................vi
PENDAHULUAN...................................................................................................1
Latar Belakang......................................................................................................1
Tujuan Penelitian..................................................................................................2
Manfaat Penelitian................................................................................................2
TINJAUAN PUSTAKA..........................................................................................2
Plastik Polipropilena.............................................................................................2
Batang Kelapa Sawit............................................................................................3
Tandan Kosong Kelapa Sawit..............................................................................4
Cangkang Kelapa Sawit.......................................................................................4
METODE.................................................................................................................4
Waktu dan Tempat...............................................................................................4
Bahan....................................................................................................................5
Alat.......................................................................................................................5
Prosedur Analisis Data.........................................................................................5
HASIL DAN PEMBAHASAN...............................................................................6
Hasil......................................................................................................................5
Pembahasan..........................................................................................................8
Kadar Air .........................................................................................................8
Daya Serap Air.................................................................................................8
Pengembangan Tebal.......................................................................................9
Modulus of Elasticity (MOE).........................................................................10
Modulus of Rupture (MOR)...........................................................................11
Internal Bond (IB)..........................................................................................11
SIMPULAN DAN SARAN..................................................................................13
Simpulan.............................................................................................................13
Saran...................................................................................................................13
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................14
RIWAYAT HIDUP...............................................................................................16
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
Hasil pengukuran sifat fisis papan komposit plastik........................................ 4
Analisis keragaman sifat fisis papan komposit plastik..................................... 4
Hasil Pengukuran sifat mekanis papan komposit plastik................................. 4
Analisis pengukuran sifat mekanis papan komposit plastik............................. 5
Skoring papan komposit plastik lolos syarat JIS A 5098 (2013).................... 10
DAFTAR GAMBAR
1 Kadar air papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan ukuran
filler ..................................................................................................................6
2 Daya Serap Air 24 Jam papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan
dan ukuran filler................................................................................................ 7
3 Pengembangan Tebal 24 Jam papan komposit plastik berdasarkan interaksi
bahan dan ukuran filler..................................................................................... 7
4 Modulus of Elasticity papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan
ukuran filler.......................................................................................................8
5 Modulus of Rupture papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan
ukuran filler.......................................................................................................9
6 Internal Bond papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan ukuran
filler.................................................................................................................10
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Limbah kelapa sawit adalah sisa hasil tanaman kelapa sawit yang tidak
termasuk dalam produksi utama yang merupakan hasil ikutan pada proses
pengolahan kelapa sawit (Departemen Pertanian 2006). Limbah kelapa sawit
dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu limbah perkebunan kelapa sawit dan
limbah industri kelapa sawit. Salah satu limbah dari perkebunan kelapa sawit
adalah limbah padat batang kelapa sawit sedangkan dari industri kelapa sawit
terdapat limbah cangkang kelapa sawit dan tandan kosong kelapa sawit. Menurut
Basiron et al. (2002) limbah batang sawit biasanya mempunyai volume rata-rata
1.6 m3/batang atau sekitar 200 m3/ha, pada saat dilakukan replanting. Hasil dari
penelitian Departemen Pertanian (2006) menyatakan bahwa limbah tandan kosong
kelapa sawit (TKKS) merupakan limbah padat yang jumlahnya cukup besar,
yaitu sekitar 6 juta ton/ha yang tercatat pada tahun 2004 dan untuk limbah
cangkang kelapa sawit sebanyak 1.73 juta ton/ha, namun sampai saat ini
pemanfaatannya masih terbatas.
Melihat banyaknya limbah kelapa sawit yang dihasilkan maka perlu adanya
pengolahan limbah secara inovatif dan kreatif sehingga menjadi suatu produk
yang memiliki kualitas serta nilai jual yang tinggi. Salah satu cara pemanfaatan
limbah tersebut adalah dengan menjadikannya sebagai bahan pengisi (filler)
pengganti kayu dalam proses pembuatan papan komposit plastik. Karena
jumlahnya yang melimpah limbah-limbah berlignoselulosa dapat digunakan
sebagai bahan pengisi papan komposit plastik.
Dalam proses pembuatan papan komposit plastik terdapat dua bahan utama,
yaitu matriks dari plastik yang bersifat hidrofobik dan filler yang bersifat
hidrofilik dari bahan berlignoselulosa. Sifat polimer termoplastik adalah akan
lunak bila dipanaskan dan akan mengeras setelah dingin. Sehingga
memungkinkan material lain seperti partikel kayu atau sejenisnya dapat
bercampur dengan plastik dan membentuk suatu material komposit.
Di Jabotabek rata-rata setiap pabrik menghasilkan satu ton limbah plastik
setiap minggunya. Jumlah tersebut akan terus bertambah karena sifat-sifat yang
dimiliki plastik, antara lain tidak dapat membusuk, tidak terurai secara alami,
tidak dapat menyerap air, maupun tidak dapat berkarat dan pada akhirnya menjadi
masalah bagi lingkungan (YBP 1986). Menurut Hartono (1998) komposisi
sampah atau limbah plastik yang dibuang oleh setiap rumah tangga adalah 9.3%
dari total sampah rumah tangga. Adapun empat jenis sampah plastik yang populer
dan banyak diproduksi, yaitu polietilena (PE), polietilena kerapatan tinggi
(HDPE), polipropilena (PP), dan asoi (plastik hitam) (Hartono 1998).
Saat ini jenis termoplastik yang dapat digunakan untuk tujuan pembuatan
papan plastik adalah jenis polipropilena dan polietilena. Polipropilena merupakan
bahan yang bersifat termoplastik, memiliki sifat padat, keras, kuat dan kedap air,
yang sukar terdegradasi secara alamiah, sehingga menjadi penyebab pencemaran
lingkungan yang potensial. Secara umum, polipropilena memiliki sifat mekanis
yang baik dengan massa jenis yang rendah, ketahanan panas dan kelembaban,
serta memiliki kestabilan dimensi yang baik.
2
Komposit dari serbuk kayu dan plastik adalah komposit yang terbuat dari
plastik sebagai matriks dan serbuk kayu sebagai pengisi (filler), yang mempunyai
sifat gabungan keduanya, begitu juga untuk penggunaan filler jenis lainnya
(Mulana et al. 2011). Penambahan filler ke dalam matriks bertujuan
meningkatkan kekakuan, mengurangi densitas dan biaya per unit volume
sedangkan dengan adanya matriks polimer di dalamnya maka kekuatan dan sifat
fisiknya juga akan meningkat (Setyawati 2003). Proses pembuatan papan
komposit plastik tidak memerlukan bahan yang memiliki kualitas tinggi namun
kita dapat memanfaatkan limbah yang berkualitas rendah, untuk menghasilkan
papan berkualitas cukup tinggi dan lebih ekonomis. Keunggulan lain dari
komposit ini antara lain biaya produksi relatif murah, bahan baku melimpah,
fleksibel dalam proses pembuatan dan memiliki sifat-sifat yang lebih baik seperti
stabilitas dimensi yang baik (Setyawati dan Massijaya 2005).
Aplikasi produk WPC sangat luas mulai dari sektor bangunan dan kontruksi,
perabotan, otomotif, pertamanan dan eksterior, serta sektor infrastruktur lainnya
(Clemons 2002). Selain itu papan komposit plastik bisa juga menjadi bahan
furniture rumah tangga yang tahan terhadap air sehingga cocok untuk perumahan
yang memiliki kelembaban tinggi atau sering terkena banjir. Pada jenis papan ini
sangat dimungkinkan untuk memanfaatkan limbah perkebunan kelapa sawit dan
limbah plastik untuk menjadi papan komposit berkualitas tinggi sebagai
kemungkinan produksi yang lebih ramah pada lingkungan.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan sifat fisis dan mekanis
papan komposit plastik. Sifat fisis papan yang diuji terdiri dari kadar air, daya
serap air, dan pengembangan tebal papan komposit plastik sedangkan sifat
mekanis meliputi keteguhan lentur (MOE), keteguhan tarik (MOR) dan kekuatan
rekat internal (Internal Bond) papan.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan solusi cerdas dalam
memanfaatkan limbah padat dari kebun kelapa sawit dan memanfaatkan limbah
plastik polipropilena secara optimum.
TINJAUAN PUSTAKA
Plastik Polipropilena
Polipropilena (PP) adalah polimer termoplastik dengan penggunaan terbesar
ketiga di dunia setelah polietilena (PE) dan polivinil klorida (PVC). Polimer ini
memiliki keseimbangan sifat yang baik sehingga dapat kita temui pada berbagai
aplikasi, mulai dari kemasan makanan sampai dengan komponen otomotif.
Menurut Harper (2004) polipropilena biasanya berwarna putih transparan dengan
3
kerapatan yang bervariasi antara 0.91-0.97 g/cm3. Kerapatan ini tergantung bentuk
dari rantai polimer penyusunnya.
Polipropilena (PP) dibuat dalam bentuk isotaktik, sindiotaktik atau ataktik.
Bentuk yang paling komersial adalah isotaktik. Dengan nilai Tg sekitar -20 °C dan
melting point tinggi (165-170 °C) (Hasni 2008). Plastik ini dapat dikombinasikan
untuk tujuan elektrikal karena tahan terhadap panas dan bahan-bahan kimia.
Rigiditas, kekerasan, stabilitas dimensi, kehalusan permukaan dan melting flownya lebih baik dibandingkan material termoplastik lainnya, serta harga relatif
murah, selain itu memiliki potensi sebagai matrik molding dalam pembuatan
produk skala besar (Meier 1996 dalam Setyawati 2003). Karakteristik dari plastik
polipropilena dapat dilihat berikut ini :
Tabel 1 Karakteristik plastik polipropilena
Karakteristik
Berat Jenis
Kekuatan tarik (psi)
Elongasi(%)
Modulus tarik (10 psi)
Penyerapan air (24 jam/%)
Kecepatan terbakar
Ketahanan terhadap cahaya
Ketahanan terhadap asam atau basa
Ketahanan terhadap pelarut organik
Kejernihan
Sumber : Billmeyer (1994)
Keterangan
0.902-0.906
4300-5500
200-700
1.6-2.3
DARI LIMBAH KELAPA SAWIT DAN PLASTIK
POLIPROPILENA
JESSICA
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sifat Fisis dan Mekanis
Papan Komposit Plastik dari Limbah Kelapa Sawit dan Plastik Polipropilena
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013
Jessica
NIM E24090067
RINGKASAN
Jessica. E24090067. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari
Limbah Kelapa Sawit dan Plastik Polipropilena. Dibimbing oleh Prof Dr Ir
Muh. Yusram Massijaya, MS dan Ir Lusita Wardani MP.
Peningkatan jumlah industri kelapa sawit berkolerasi dengan peningkatan
limbah yang dihasilkan. Salah satu cara meminimalisir limbah tersebut adalah dengan
teknologi pembuatan papan komposit plastik berbahan limbah kelapa sawit dan
limbah plastik polipropilena. Plastik sebagai matriks dan serbuk limbah kelapa sawit
sebagai pengisi (filler) sehingga papan komposit plastik mempunyai sifat gabungan
keduanya.
Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan sifat fisis dan mekanis papan
komposit dari limbah kelapa sawit serta plastik polipropilena. Manfaat penelitian ini
adalah dapat meningkatkan nilai tambah limbah kelapa sawit dan dapat mengurangi
beban lingkungan terhadap limbah plastik polipropilena.
Perlakuan yang digunakan pada penelitian ini adalah jenis bahan filler (limbah
batang, cangkang, dan tandan kosong kelapa sawit) dan ukuran partikel (20, 40, dan
60 mesh). Pengujian sifat fisis dan mekanis papan komposit plastik dilakukan
berdasarkan standar JIS A5908-2003. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar air
berkisar antara 1.99% sampai dengan 2.98%, daya serap air 24 jam berkisar antara
3.30% sampai dengan 15.79%, pengembangan 24 jam berkisar antara 1.71% sampai
dengan 8.10%, MOE berkisar antara 7.09 x 103 kg/cm² sampai dengan 1.35 x 103
kg/cm2, MOR berkisar antara 98 kg/cm² sampai dengan 216 kg/cm², IB antara 0.09
kg/cm² sampai dengan 0.22 kg/cm². Sifat fisis dan mekanis papan komposit plastik
sesuai dengan standar JIS A 5908-2003, kecuali untuk pengujian MOE dan IB.
Interaksi antara jenis bahan dan ukuran partikel filler memberikan pengaruh nyata
terhadap nilai sifat fisis papan komposit plastik yang dihasilkan, kecuali terhadap
kadar air. Interaksi antara jenis bahan dan ukuran partikel filler memberikan pengaruh
nyata terhadap peningkatan nilai sifat mekanis papan komposit yang dihasilkan,
kecuali MOE dan MOR. Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa ukuran tidak
berpengaruh nyata terhadap hasil sifat fisis dan mekanis, kecuali pada sifat
pengembangan tebal 24 jam pada papan komposit yang dihasilkan.
Kata kunci : papan komposit plastik, batang kelapa sawit, cangkang kelapa sawit,
tandan kosong kelapa sawit, polipropilena daur ulang (RPP).
ABSTRAK
JESSICA. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari Limbah Kelapa
Sawit dan Plastik Polipropilena. Dibimbing oleh MUH. YUSRAM MASSIJAYA
dan LUSITA WARDANI.
Papan komposit plastik adalah papan komposit yang terbuat dari plastik
sebagai matriks dan serbuk limbah kelapa sawit sebagai pengisi (filler), yang
mempunyai sifat gabungan keduanya. Tujuan penelitian ini adalah untuk
menentukan sifat fisis dan mekanis papan komposit plastik. Perlakuan yang
digunakan pada penelitian ini adalah jenis bahan filler (limbah batang, cangkang
dan tandan kosong kelapa sawit) dengan perbedaan ukuran partikel (20, 40, dan
60 mesh). Pengujian pada sifat fisis dan mekanis berdasarkan pada standar JIS A
5908 (2003), dan hasilnya menunjukkan bahwa kadar air rata-rata sebesar 2.43%,
daya serap air 24 jam rata-rata sebesar 7.41%, pengembangan 24 jam rata-rata
sebesar 3.64%, rata-rata nilai MOE sebesar 10.38 x 103 kg/cm², rata-rata nilai
MOR sebesar 164 kg/cm², rata-rata nilai IB sebesar 0.17 kg/cm². Sifat fisis dan
mekanis papan komposit plastik sesuai dengan standar JIS A 5908 (2003), kecuali
untuk pengujian keteguhan lentur (MOE) dan kekuatan rekat internal (IB).
Kata kunci : papan komposit plastik, batang kelapa sawit, cangkang kelapa sawit,
tandan kosong kelapa sawit, polipropilen daur ulang (RPP)
ABSTRACT
JESSICA. Physical and Mechanical Properties of Wood Plastic Composite Made
from Oil Palm Wastes and Recycled Polyprophylene. Supervised by MUH.
YUSRAM MASSIJAYA and LUSITA WARDANI.
Plastic composite board is a composite board made from plastic as a
matrix and oil palm waste powder as filler, which has properties of both. The
objectives of this research are to determine physical and mechanical properties of
wood plastic composite. The used treatments of this research are filler sources (the
wastes of palm tree stem, shell and empty fruits bunch fiber) and particle sizes
(20, 40, and 60 mesh). The evaluation of physical and mechanical properties was
based on JIS A 5908 (2003), and the research results showed that: (1) moisture
content was 2.43%, (2) water absorption for 24 hours was 7.41%, (3) thickness
swelling of 24 hours was 3.64%, (4) modulus of elacticity (MOE) was 10.38 x 103
kg/cm2, (5) modulus of rupture (MOR) was 164 kg/cm², and (6) internal bond (IB)
was 0.17%. The physical and mechanical properties of wood polymer composite
met the criteria of JIS A 5908 (2003), except the modulus of elasticity and internal
bond.
Keywords: wood plastic composite, oil palm stem, palm shell, empty fruits
bunch fiber, recycled polypropylene (RPP)
SIFAT FISIS DAN MEKANIS PAPAN KOMPOSIT PLASTIK
DARI LIMBAH KELAPA SAWIT DAN PLASTIK
POLIPROPILENA
JESSICA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan
pada
Departemen Hasil Hutan
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari Limbah
Kelapa Sawit dan Plastik Polipropilena
Nama
: Jessica
NIM
: E24090067
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Muh. Yusram Massijaya, MS
Pembimbing I
Ir Lusita Wardani, MP
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir I Wayan Darmawan, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan September 2012 ini ialah
Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari Limbah Kelapa Sawit dan
Plastik Polipropilena.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof Dr Ir Muh. Yusram
Massijaya, MS dan Ibu Ir Lusita Wardani, MP selaku pembimbing. Di samping
itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Mahdi dari Laboratorium BioKomposit, serta Mas Irvan dari Laboratorium Rancangan dan Desain Bangunan
Kayu, Fakultas Kehutanan yang telah membantu selama penelitian. Ungkapan
terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, kakak dan Alvendo atas segala
doa dan kasih sayangnya. Tak lupa ucapan terimakasih juga disampaikan kepada
teman-teman THH46 khususnya teman-teman yang tergabung dalam
Laboratorium Biokomposit, Herdafi, Novia, Desrina, Kace, Tia, Dhita, Ady,
Syahrul dan Aditya yang telah memberikan dukungan dan semangat dalam
penyelesaian karya ilmiah ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, September 2013
Jessica
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL...................................................................................................vi
DAFTAR GAMBAR..............................................................................................vi
PENDAHULUAN...................................................................................................1
Latar Belakang......................................................................................................1
Tujuan Penelitian..................................................................................................2
Manfaat Penelitian................................................................................................2
TINJAUAN PUSTAKA..........................................................................................2
Plastik Polipropilena.............................................................................................2
Batang Kelapa Sawit............................................................................................3
Tandan Kosong Kelapa Sawit..............................................................................4
Cangkang Kelapa Sawit.......................................................................................4
METODE.................................................................................................................4
Waktu dan Tempat...............................................................................................4
Bahan....................................................................................................................5
Alat.......................................................................................................................5
Prosedur Analisis Data.........................................................................................5
HASIL DAN PEMBAHASAN...............................................................................6
Hasil......................................................................................................................5
Pembahasan..........................................................................................................8
Kadar Air .........................................................................................................8
Daya Serap Air.................................................................................................8
Pengembangan Tebal.......................................................................................9
Modulus of Elasticity (MOE).........................................................................10
Modulus of Rupture (MOR)...........................................................................11
Internal Bond (IB)..........................................................................................11
SIMPULAN DAN SARAN..................................................................................13
Simpulan.............................................................................................................13
Saran...................................................................................................................13
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................14
RIWAYAT HIDUP...............................................................................................16
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
Hasil pengukuran sifat fisis papan komposit plastik........................................ 4
Analisis keragaman sifat fisis papan komposit plastik..................................... 4
Hasil Pengukuran sifat mekanis papan komposit plastik................................. 4
Analisis pengukuran sifat mekanis papan komposit plastik............................. 5
Skoring papan komposit plastik lolos syarat JIS A 5098 (2013).................... 10
DAFTAR GAMBAR
1 Kadar air papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan ukuran
filler ..................................................................................................................6
2 Daya Serap Air 24 Jam papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan
dan ukuran filler................................................................................................ 7
3 Pengembangan Tebal 24 Jam papan komposit plastik berdasarkan interaksi
bahan dan ukuran filler..................................................................................... 7
4 Modulus of Elasticity papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan
ukuran filler.......................................................................................................8
5 Modulus of Rupture papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan
ukuran filler.......................................................................................................9
6 Internal Bond papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan ukuran
filler.................................................................................................................10
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Limbah kelapa sawit adalah sisa hasil tanaman kelapa sawit yang tidak
termasuk dalam produksi utama yang merupakan hasil ikutan pada proses
pengolahan kelapa sawit (Departemen Pertanian 2006). Limbah kelapa sawit
dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu limbah perkebunan kelapa sawit dan
limbah industri kelapa sawit. Salah satu limbah dari perkebunan kelapa sawit
adalah limbah padat batang kelapa sawit sedangkan dari industri kelapa sawit
terdapat limbah cangkang kelapa sawit dan tandan kosong kelapa sawit. Menurut
Basiron et al. (2002) limbah batang sawit biasanya mempunyai volume rata-rata
1.6 m3/batang atau sekitar 200 m3/ha, pada saat dilakukan replanting. Hasil dari
penelitian Departemen Pertanian (2006) menyatakan bahwa limbah tandan kosong
kelapa sawit (TKKS) merupakan limbah padat yang jumlahnya cukup besar,
yaitu sekitar 6 juta ton/ha yang tercatat pada tahun 2004 dan untuk limbah
cangkang kelapa sawit sebanyak 1.73 juta ton/ha, namun sampai saat ini
pemanfaatannya masih terbatas.
Melihat banyaknya limbah kelapa sawit yang dihasilkan maka perlu adanya
pengolahan limbah secara inovatif dan kreatif sehingga menjadi suatu produk
yang memiliki kualitas serta nilai jual yang tinggi. Salah satu cara pemanfaatan
limbah tersebut adalah dengan menjadikannya sebagai bahan pengisi (filler)
pengganti kayu dalam proses pembuatan papan komposit plastik. Karena
jumlahnya yang melimpah limbah-limbah berlignoselulosa dapat digunakan
sebagai bahan pengisi papan komposit plastik.
Dalam proses pembuatan papan komposit plastik terdapat dua bahan utama,
yaitu matriks dari plastik yang bersifat hidrofobik dan filler yang bersifat
hidrofilik dari bahan berlignoselulosa. Sifat polimer termoplastik adalah akan
lunak bila dipanaskan dan akan mengeras setelah dingin. Sehingga
memungkinkan material lain seperti partikel kayu atau sejenisnya dapat
bercampur dengan plastik dan membentuk suatu material komposit.
Di Jabotabek rata-rata setiap pabrik menghasilkan satu ton limbah plastik
setiap minggunya. Jumlah tersebut akan terus bertambah karena sifat-sifat yang
dimiliki plastik, antara lain tidak dapat membusuk, tidak terurai secara alami,
tidak dapat menyerap air, maupun tidak dapat berkarat dan pada akhirnya menjadi
masalah bagi lingkungan (YBP 1986). Menurut Hartono (1998) komposisi
sampah atau limbah plastik yang dibuang oleh setiap rumah tangga adalah 9.3%
dari total sampah rumah tangga. Adapun empat jenis sampah plastik yang populer
dan banyak diproduksi, yaitu polietilena (PE), polietilena kerapatan tinggi
(HDPE), polipropilena (PP), dan asoi (plastik hitam) (Hartono 1998).
Saat ini jenis termoplastik yang dapat digunakan untuk tujuan pembuatan
papan plastik adalah jenis polipropilena dan polietilena. Polipropilena merupakan
bahan yang bersifat termoplastik, memiliki sifat padat, keras, kuat dan kedap air,
yang sukar terdegradasi secara alamiah, sehingga menjadi penyebab pencemaran
lingkungan yang potensial. Secara umum, polipropilena memiliki sifat mekanis
yang baik dengan massa jenis yang rendah, ketahanan panas dan kelembaban,
serta memiliki kestabilan dimensi yang baik.
2
Komposit dari serbuk kayu dan plastik adalah komposit yang terbuat dari
plastik sebagai matriks dan serbuk kayu sebagai pengisi (filler), yang mempunyai
sifat gabungan keduanya, begitu juga untuk penggunaan filler jenis lainnya
(Mulana et al. 2011). Penambahan filler ke dalam matriks bertujuan
meningkatkan kekakuan, mengurangi densitas dan biaya per unit volume
sedangkan dengan adanya matriks polimer di dalamnya maka kekuatan dan sifat
fisiknya juga akan meningkat (Setyawati 2003). Proses pembuatan papan
komposit plastik tidak memerlukan bahan yang memiliki kualitas tinggi namun
kita dapat memanfaatkan limbah yang berkualitas rendah, untuk menghasilkan
papan berkualitas cukup tinggi dan lebih ekonomis. Keunggulan lain dari
komposit ini antara lain biaya produksi relatif murah, bahan baku melimpah,
fleksibel dalam proses pembuatan dan memiliki sifat-sifat yang lebih baik seperti
stabilitas dimensi yang baik (Setyawati dan Massijaya 2005).
Aplikasi produk WPC sangat luas mulai dari sektor bangunan dan kontruksi,
perabotan, otomotif, pertamanan dan eksterior, serta sektor infrastruktur lainnya
(Clemons 2002). Selain itu papan komposit plastik bisa juga menjadi bahan
furniture rumah tangga yang tahan terhadap air sehingga cocok untuk perumahan
yang memiliki kelembaban tinggi atau sering terkena banjir. Pada jenis papan ini
sangat dimungkinkan untuk memanfaatkan limbah perkebunan kelapa sawit dan
limbah plastik untuk menjadi papan komposit berkualitas tinggi sebagai
kemungkinan produksi yang lebih ramah pada lingkungan.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan sifat fisis dan mekanis
papan komposit plastik. Sifat fisis papan yang diuji terdiri dari kadar air, daya
serap air, dan pengembangan tebal papan komposit plastik sedangkan sifat
mekanis meliputi keteguhan lentur (MOE), keteguhan tarik (MOR) dan kekuatan
rekat internal (Internal Bond) papan.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan solusi cerdas dalam
memanfaatkan limbah padat dari kebun kelapa sawit dan memanfaatkan limbah
plastik polipropilena secara optimum.
TINJAUAN PUSTAKA
Plastik Polipropilena
Polipropilena (PP) adalah polimer termoplastik dengan penggunaan terbesar
ketiga di dunia setelah polietilena (PE) dan polivinil klorida (PVC). Polimer ini
memiliki keseimbangan sifat yang baik sehingga dapat kita temui pada berbagai
aplikasi, mulai dari kemasan makanan sampai dengan komponen otomotif.
Menurut Harper (2004) polipropilena biasanya berwarna putih transparan dengan
3
kerapatan yang bervariasi antara 0.91-0.97 g/cm3. Kerapatan ini tergantung bentuk
dari rantai polimer penyusunnya.
Polipropilena (PP) dibuat dalam bentuk isotaktik, sindiotaktik atau ataktik.
Bentuk yang paling komersial adalah isotaktik. Dengan nilai Tg sekitar -20 °C dan
melting point tinggi (165-170 °C) (Hasni 2008). Plastik ini dapat dikombinasikan
untuk tujuan elektrikal karena tahan terhadap panas dan bahan-bahan kimia.
Rigiditas, kekerasan, stabilitas dimensi, kehalusan permukaan dan melting flownya lebih baik dibandingkan material termoplastik lainnya, serta harga relatif
murah, selain itu memiliki potensi sebagai matrik molding dalam pembuatan
produk skala besar (Meier 1996 dalam Setyawati 2003). Karakteristik dari plastik
polipropilena dapat dilihat berikut ini :
Tabel 1 Karakteristik plastik polipropilena
Karakteristik
Berat Jenis
Kekuatan tarik (psi)
Elongasi(%)
Modulus tarik (10 psi)
Penyerapan air (24 jam/%)
Kecepatan terbakar
Ketahanan terhadap cahaya
Ketahanan terhadap asam atau basa
Ketahanan terhadap pelarut organik
Kejernihan
Sumber : Billmeyer (1994)
Keterangan
0.902-0.906
4300-5500
200-700
1.6-2.3