Alat penelitian
Alat penelitian
Peralatan untuk penyiapan serbuk serat batang pisang terdiri atas: timbangan analit merk Sartorius tipe 2442, mesin penggiling, ayakan 200 mesh, dan pisau. Sedangkan peralatan untuk pembuatan komposit PVC- CaCO yang ditambah serbuk serat batang 3 pisang terdiri atas: timbangan analit merk Sartorius tipe 2442, mesin penggiling Two Roll Mill ( merk Toyo Seiki tipe 560, ukuran roll D 75 mm, L 152 mm) : hydraulic press (merk Toyo Seiki tipe 297).
Peralatan untuk uji sifat fisis komposit
PVC-CaCO terdiri atas pemotong spesimen 3 (pisau pond). Hardness Tester (Toyo Seiki tipe
297) digunakan untuk uji kekerasan (hardness). Tensile Strength Tester (Troning Albert, tipe QC-II-M-18 no seri 2987) digunakan untuk uji kuat tarik/ tegangan putus. Flexing Tester (Satra STN 141) digunakan untuk uji kuat lentur.
Tempat pelaksanaan penelitian dan pengujian di Balai Besar Kulit, Karet, dan Plastik, Jl. Sokonandi 9 Yogyakarta.
81
pisang. Bahan komposit yang terdiri atas PVC, serbuk serat batang pisang, DOP, epoksi, Ba Cd Zn, dan asam stearat dicampur di dalam mixer sampai rata (15 menit), selanjutnya untuk menjadikan campuran lebih homogen digunakan mesin Two Roll Mill pada suhu 50 C (5 ulangan). dengan o kecepatan perputaran roll 50 rpm.
Pengujian komposit PVC-CaCO dengan 3 filler serbuk serat batang pisang
Kualitas komposit PVC-CaCO , diuji 3
sifat mekanisnya yang meliputi: berat persatuan luas, bobot isi, kekuatan tarik, kekerasan, penyerapan air, kuat lentur, titik nyala, kerapatan air, dan kemampuan digergaji dan dipaku.
Pengujian sifat mekanis menggunakan metode SNI 15-0233-1989 tentang Lembaran Serat Semen, yaitu uji bobot isi, uji kekuatan tarik (tensile strength), uji kekerasan, uji kuat lentur, uji titik nyala (dengan nyala api butena), uji sifat penyerapan air, uji kerapatan air, dan uji kemampuan dipaku.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat mekanis, untuk semua komposit
PVC-CaCO hasil variasi serbuk serat batang 3 pisang disajikan pada Gambar 1 sampai dengan Gambar 7.
Berat per satuan luas komposit PVC- CaCO 3
Berat per satuan luas komposit PVC-CaCO 3
dengan variasi jumlah penambahan serbuk serat batang pisang disajikan pada Gambar 1.
PENGARUH SERAT BATANG PISANG SEBAGAI FILLER
Supraptiningsih ........( )
pembuatan komposit polivinil klorida atau o penyusun kompositnya (Fajriyanto dan 133,9 C). Dioctyl Phtalat (DOP) sebagai pisang. Bahan komposit yang terdiri atas biasa disingkat PVC. Batang pisang sebagai Firdaus, 2007). Komposit terdiri atas matriks
plastisizer berbentuk cairan agak kental, PVC, serbuk serat batang pisang, DOP, epoksi,
limbah dapat dimanfaatkan menjadi sumber sebagai fase tetap dan fase terdespersi
warna bening, dan tidak berbau. Epoksi Ba Cd Zn, dan asam stearat dicampur di
serat agar mempunyai nilai ekonomis. (pengisi) dan kedua fase tersebut dipisahkan
sebagai co plastisizer berupa cairan agak dalam mixer sampai rata (15 menit),
Rahman (2006) menyatakan bahwa oleh kondisi antar muka (interfase). Komposit
kental dengan warna kekuning-kuningan.
selanjutnya untuk menjadikan campuran lebih
perbandingan bobot segar antara batang, daun, yang dihasilkan tergantung pada bahan
BaCdZn berupa cairan encer, warna coklat homogen digunakan mesin Two Roll Mill
dan buah pisang berturut-turut 63, 14, dan matriks dan bahan pengisi matrik yang
agak kuning, dengan bau spesifik digunakan o pada suhu 50 C (5 ulangan). dengan
23%. Batang pisang memiliki bobot jenis 0,29 digunakan. Setiap komposit yang dibuat
sebagai bahan stabilizer. Asam stearat kecepatan perputaran roll 50 rpm.
g/cm dengan ukuran panjang serat 4,20 – dengan bahan berbeda, maka sifat yang
digunakan sebagai pelumas (lubricant)
5,46 mm dan kandungan lignin 33,51% terbentuk akan berbeda dan tergantung dari
dengan spesifikasi bentuk butiran halus, Pengujian komposit PVC-CaCO dengan 3
(Syafrudin, 2004). bahan pengisi matrik, jenis pengisi dan bahan
warna putih, tidak berbau (bobot molekul
filler serbuk serat batang pisang
Pada pemanfaatan serat batang pisang
penguat yang digunakan (Hanafi, 2004).
284,47 dan titik leleh 69,4 C).
Kualitas komposit PVC-CaCO , diuji 3
perlu ada perlakuan sebelum serat batang
Penambahan serat alami sebagai filler
sifat mekanisnya yang meliputi: berat
pisang dicampur dengan bahan lain. Perlakuan (pengisi) pada komposit diharapkan dapat
Alat penelitian
persatuan luas, bobot isi, kekuatan tarik,
dengan alkali (NaOH) diharapkan dapat meningkatkan sifat mekanis komposit plastik
Peralatan untuk penyiapan serbuk serat kekerasan, penyerapan air, kuat lentur, titik
berpengaruh terhadap komposit yang tersebut. Penelitian Zhong Xin, et al., (2009)
batang pisang terdiri atas: timbangan analit nyala, kerapatan air, dan kemampuan
dihasilkan, karena fungsi alkali dapat tentang wood fiber dalam pembuatan
merk Sartorius tipe 2442, mesin penggiling, digergaji dan dipaku.
menghilangkan lignin yang ada (Muiz, 2005). komposit PVC menunjukkan bahwa wood
ayakan 200 mesh, dan pisau. Sedangkan
Pengujian sifat mekanis menggunakan
Ketersediaan bahan baku kayu di alam mulai fiber mampu menaikkan nilai kuat tarik
peralatan untuk pembuatan komposit PVC- metode SNI 15-0233-1989 tentang Lembaran
berkurang, maka tidak menutup kemungkinan komposit. Xiwen (2010) menggunakan reed
CaCO yang ditambah serbuk serat batang 3 Serat Semen, yaitu uji bobot isi, uji kekuatan
dikembangkan produk papan komposit dari fiber dengan matriks PVC, diperoleh hasil pisang terdiri atas: timbangan analit merk tarik (tensile strength), uji kekerasan, uji kuat
limbah pertanian (agrobased- composite) bahwa reed fiber mampu menaikkan sifat
Sartorius tipe 2442, mesin penggiling Two lentur, uji titik nyala (dengan nyala api
dengan kualitas yang sama dengan bahan baku mekanik komposit tersebut. Selanjutnya,
Roll Mill ( merk Toyo Seiki tipe 560, ukuran butena), uji sifat penyerapan air, uji kerapatan
kayu. Limbah batang pisang merupakan salah Maulida (2006) memperoleh hasil bahwa kuat
roll D 75 mm, L 152 mm) : hydraulic press air, dan uji kemampuan dipaku.
satu alternatif bahan baku yang murah dan tarik komposit polipropilen yang ditambah
(merk Toyo Seiki tipe 297).
mudah diperoleh. Pemberian perlakuan alkali filler serat pandan lebih tinggi daripada
Peralatan untuk uji sifat fisis komposit
pada bahan berlignin selulosa mampu komposit polipropilene serat batang pisang
PVC-CaCO terdiri atas pemotong spesimen 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
mengubah struktur kimia dan fisik permukaan dengan kepekatan polipropilene 30%
(pisau pond). Hardness Tester (Toyo Seiki tipe
Sifat mekanis, untuk semua komposit
serat.
berat/berat.
297) digunakan untuk uji kekerasan PVC-CaCO hasil variasi serbuk serat batang 3
PVC lazim digunakan secara luas
Penelitian ini bertujuan untuk
(hardness). Tensile Strength Tester (Troning pisang disajikan pada Gambar 1 sampai
karena plastik jenis itu selain murah, juga mempelajari pengaruh serat batang pisang
Albert, tipe QC-II-M-18 no seri 2987) dengan Gambar 7.
tahan lama, dan fleksibel. Penambahan serat sebagai filler terhadap sifat mekanis komposit
digunakan untuk uji kuat tarik/ tegangan
alami pada pembuatan PVC merupakan PVC-CaCO 3 .
putus. Flexing Tester (Satra STN 141) Berat per satuan luas komposit PVC-
alternatif yang menarik. Tantangan utama
digunakan untuk uji kuat lentur. CaCO 3
dalam penelitian tentang serat alami dengan
Tempat pelaksanaan penelitian dan Berat per satuan luas komposit PVC-CaCO 3
komposit plastik adalah kurangnya BAHAN DAN METODA PENELITIAN
pengujian di Balai Besar Kulit, Karet, dan dengan variasi jumlah penambahan serbuk
kompatibilitas antara sifat serat dan matriks
Plastik, Jl. Sokonandi 9 Yogyakarta.
serat batang pisang disajikan pada Gambar 1.
yang dapat mempengaruhi kekuatan ikatan
Bahan penelitian
antara keduanya. Penambahan serat alami
Bahan penelitian terdiri atas serbuk serat
81
80 MAJALAH KULIT, KARET DAN PLASTIK Vol.28 No.2 Desember Tahun 2012 : 79-87
PENGARUH SERAT BATANG PISANG SEBAGAI FILLER ........( Supraptiningsih )
Gambar 1. Berat per satuan luas komposit
perbedaan nyata antara komposit tanpa
plastik serat, yaitu untuk mendapatkan Gambar 4. Kekerasan komposit makin naik
PVC-CaCO 3 dengan variasi penambahan
ditambah serbuk serat batang pisang dan yang
kekuatan tarik yang tinggi seperti yang selaras dengan bertambahnya jumlah bahan
jumlah serbuk serat batang pisang
ditambah serbuk serat batang pisang sebanyak
disyaratkan pada SNI 15-0233-1989 pengisi serbuk serat batang pisang. Hal ini
40 phr. Sebaliknya tidak terdapat perbedaan
Lembaran Serat Semen.
kemungkinan dikarenakan oleh serbuk serat
yang signifikan antara komposit PVC-CaCO 3
batang pisang yang merupakan filler rigid.
Berat per satuan luas komposit turun tanpa ditambah filler serbuk serat batang
Dengan demikian makin banyak serat yang
dengan bertambahnya jumlah filler serbuk pisang dengan komposit PVC-CaCO yang 3
mengisi rongga matrik polimer plastik
serat batang pisang. Turunnya berat per satuan ditambah serbuk serat batang pisang berturut-
otomatis kekerasan komposit naik.
luas komposit dikarenakan bobot jenis filler turut : 10, 20,dan 30 phr. serbuk serat batang pisang lebih rendah (ringan) daripada bobot jenis PVC. Dengan demikian, makin banyak serbuk serat batang pisang ditambahkan, maka komposit makin ringan, atau berat per satuan luas massa komposit makin kecil. Menurut Syafrudin (2004) bahwa serat batang pisang memiliki bobot jenis 0,29 g/cm dengan ukuran panjang 3 serat 4,20 – 5,46 mm dan kandungan lignin 33,51%. Ramzah, dkk, (2008) menyatakan bahwa sifat mekanis komposit PE dan serbuk serat batang pisang, makin tinggi serbuk serat
Gambar 3. Kekuatan tarik komposit PVC-
batang pisang yang ditambahkan komposit
CaCO dengan variasi penambahan jumlah 3
menjadi lebih padat dan kaku. Nilai berat per
serbuk serat batang pisang
satuan luas terendah diperoleh pada penambahan jumlah serbuk serat batang pisang 40 phr yaitu sebesar 4,55 kg/m dan 2
Gambar 2. Bobot isi komposit PVC-CaCO 3 Penambahan serat alami sebagai filler
Gambar 4. Kekerasan komposit PVC-CaCO 3
sebaliknya tertinggi pada komposit tanpa
dengan variasi penambahan jumlah serbuk
dalam pembuatan komposit plastik terbukti
dengan variasi penambahan jumlah serbuk
ditambah serbuk serat batang pisang (kontrol),
2 serat batang pisang
dapat meningkatkan sifat mekanis komposit
serat batang pisang
yaitu sebesar 5,81 kg/m . Nilai berat per satuan
seperti yang dilakukan oleh Shen et. al.
luas berfungsi untuk mengukur berat/ringan
(2010).
suatu massa, dan tergantung pada tujuan Hal ini disebabkan karena serbuk serat batang
Beberapa penelitian yang membuktikan Henry (2009) menyatakan bahwa kekerasan penggunaan massa tersebut. Pada SNI 15- pisang mempunyai bobot jenis relatif kecil 3 hal tersebut antara lain dilakukan oleh Xin, et. komposit plastik dipengaruhi oleh jenis dan
0233-1989 tentang Lembaran Serat Semen yaitu 0,29 g/cm (Syafrudin, 2004), sehingga
al. (2009) tentang penggunaan wood fiber jumlah filler yang digunakan. Oleh sebab itu
menghendaki massa yang ringan untuk pada volume yang sama komposit akan lebih
dalam pembuatan komposit PVC. Hasil makin banyak serat batang pisang yang
pembuatan lembaran serat semen.
ringan atau bobot isinya rendah. Bobot isi
penelitian tersebut membuktikan bahwa digunakan sebagai filler, maka komposit tertinggi dijumpai pada komposit PVC-CaCO 3 wood fiber mampu menaikkan kuat tarik plastik makin keras dan rigid. Kekerasan
Bobot isi komposit PVC-CaCO 3 tanpa ditambah serbuk serat batang pisang
komposit yang dihasilkan. Penelitian lain oleh tertinggi dicapai pada penambahan filler
Bobot isi menunjukkan bahwa yaitu sebesar 1,99 g/cm , sedangkan bobot isi
Xiwen (2010) menggunakan reed fiber serbuk serat batang pisang sebesar 40 phr
penambahan jumlah serbuk serat batang terrendah dijumpai pada komposit dengan
dengan matriks PVC, diperoleh hasil bahwa yaitu 66,66 shore D dan terendah dicapai
83
82 MAJALAH KULIT, KARET DAN PLASTIK Vol.28 No.2 Desember Tahun 2012 : 79-87
PENGARUH SERAT BATANG PISANG SEBAGAI FILLER ........( Supraptiningsih )
Gambar 1. Berat per satuan luas komposit
perbedaan nyata antara komposit tanpa
plastik serat, yaitu untuk mendapatkan Gambar 4. Kekerasan komposit makin naik
PVC-CaCO 3 dengan variasi penambahan
ditambah serbuk serat batang pisang dan yang
kekuatan tarik yang tinggi seperti yang selaras dengan bertambahnya jumlah bahan
jumlah serbuk serat batang pisang
ditambah serbuk serat batang pisang sebanyak
disyaratkan pada SNI 15-0233-1989 pengisi serbuk serat batang pisang. Hal ini
40 phr. Sebaliknya tidak terdapat perbedaan
Lembaran Serat Semen.
kemungkinan dikarenakan oleh serbuk serat
yang signifikan antara komposit PVC-CaCO 3
batang pisang yang merupakan filler rigid.
Berat per satuan luas komposit turun tanpa ditambah filler serbuk serat batang
Dengan demikian makin banyak serat yang
dengan bertambahnya jumlah filler serbuk pisang dengan komposit PVC-CaCO yang 3
mengisi rongga matrik polimer plastik
serat batang pisang. Turunnya berat per satuan ditambah serbuk serat batang pisang berturut-
otomatis kekerasan komposit naik.
luas komposit dikarenakan bobot jenis filler turut : 10, 20,dan 30 phr. serbuk serat batang pisang lebih rendah (ringan) daripada bobot jenis PVC. Dengan demikian, makin banyak serbuk serat batang pisang ditambahkan, maka komposit makin ringan, atau berat per satuan luas massa komposit makin kecil. Menurut Syafrudin (2004) bahwa serat batang pisang memiliki bobot jenis 0,29 g/cm dengan ukuran panjang 3 serat 4,20 – 5,46 mm dan kandungan lignin 33,51%. Ramzah, dkk, (2008) menyatakan bahwa sifat mekanis komposit PE dan serbuk serat batang pisang, makin tinggi serbuk serat
Gambar 3. Kekuatan tarik komposit PVC-
batang pisang yang ditambahkan komposit
CaCO dengan variasi penambahan jumlah 3
menjadi lebih padat dan kaku. Nilai berat per
serbuk serat batang pisang
satuan luas terendah diperoleh pada penambahan jumlah serbuk serat batang pisang 40 phr yaitu sebesar 4,55 kg/m dan 2
Gambar 2. Bobot isi komposit PVC-CaCO 3 Penambahan serat alami sebagai filler
Gambar 4. Kekerasan komposit PVC-CaCO 3
sebaliknya tertinggi pada komposit tanpa
dengan variasi penambahan jumlah serbuk
dalam pembuatan komposit plastik terbukti
dengan variasi penambahan jumlah serbuk
ditambah serbuk serat batang pisang (kontrol),
2 serat batang pisang
dapat meningkatkan sifat mekanis komposit
serat batang pisang
yaitu sebesar 5,81 kg/m . Nilai berat per satuan
seperti yang dilakukan oleh Shen et. al.
luas berfungsi untuk mengukur berat/ringan
suatu massa, dan tergantung pada tujuan Hal ini disebabkan karena serbuk serat batang
Beberapa penelitian yang membuktikan Henry (2009) menyatakan bahwa kekerasan penggunaan massa tersebut. Pada SNI 15- pisang mempunyai bobot jenis relatif kecil 3 hal tersebut antara lain dilakukan oleh Xin, et. komposit plastik dipengaruhi oleh jenis dan
0233-1989 tentang Lembaran Serat Semen yaitu 0,29 g/cm (Syafrudin, 2004), sehingga
al. (2009) tentang penggunaan wood fiber jumlah filler yang digunakan. Oleh sebab itu
menghendaki massa yang ringan untuk pada volume yang sama komposit akan lebih
dalam pembuatan komposit PVC. Hasil makin banyak serat batang pisang yang
pembuatan lembaran serat semen.
ringan atau bobot isinya rendah. Bobot isi
penelitian tersebut membuktikan bahwa digunakan sebagai filler, maka komposit tertinggi dijumpai pada komposit PVC-CaCO 3 wood fiber mampu menaikkan kuat tarik plastik makin keras dan rigid. Kekerasan
Bobot isi komposit PVC-CaCO 3 tanpa ditambah serbuk serat batang pisang
komposit yang dihasilkan. Penelitian lain oleh tertinggi dicapai pada penambahan filler
Bobot isi menunjukkan bahwa yaitu sebesar 1,99 g/cm , sedangkan bobot isi
Xiwen (2010) menggunakan reed fiber serbuk serat batang pisang sebesar 40 phr
penambahan jumlah serbuk serat batang terrendah dijumpai pada komposit dengan
dengan matriks PVC, diperoleh hasil bahwa yaitu 66,66 shore D dan terendah dicapai
82 MAJALAH KULIT, KARET DAN PLASTIK Vol.28 No.2 Desember Tahun 2012 : 79-87
PENGARUH SERAT BATANG PISANG SEBAGAI FILLER ........( Supraptiningsih )
Gambar 5. Penyerapan air komposit PVC- CaCO dengan variasi penambahan jumlah 3
serbuk serat batang pisang
Shen et.al.(2010), menyatakan bahwa partikel serbuk serat batang pisang bereaksi dengan alkali membentuk selulosa alkali, sehingga menyebabkan sifat higroskopis komposit serat menurun. Beberapa faktor yang mempengaruhi daya penyerapan air komposit plastik adalah sifat dasar serat itu sendiri, dimana sifat serbuk serat batang pisang relatif higroskopis dan menyebabkan daya penyerapan air komposit sangat tinggi. Daya penyerapan air berpengaruh terhadap stabilitas bentuk komposit, dan berpengaruh pada penggunaan komposit, karena sangat dipengaruhi oleh kondisi udara dan kelembaban lingkungan.. Apabila daya penyerapan air sangat tinggi, maka komposit plastik serbuk serat batang pisang dapat dimanfaatkan untuk di dalam ruangan seperti keperluan interior.
Hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa perlakuan penambahan jumlah serbuk serat batang pisang memberikan pengaruh berbeda nyata (p>>0,05) terhadap daya penyerapan air komposit PVC-CaCO . Muiz 3
(2005) menyatakan bahwa perbedaan penyerapan air komposit plastik diduga ada hubungannya dengan fraksi yang menarik air
pisang. Terlihat bahwa makin banyak serat batang pisang yang ditambahkan, maka penyerapan air komposit makin tinggi. Hal ini disebabkan karena serbuk serat batang pisang bersifat sangat higroskopis. Pada suhu tinggi, beberapa komponen penyusun serat seperti hemiselulosa atau senyawa karbohidrat lainnya, struktur mengalami degradasi sehingga larut dalam air. Oleh karena itu penggunaan suhu tinggi saat pembuatan komposit dapat menurunkan higroskopisitas komposit yang menyebabkan penyerapan airnya turun. Suhu yang diberikan pada material sampel mengakibatkan adanya pemutusan ikatan hidrogen (OH). Shen et. al. (2010), menyatakan bahwa pemutusan ikatan OH pada komposit dimulai pada rentang suhu 60-80ºC.
Kadar air bahan baku material seperti
PVC-CaCO dan serat organik yang 3 digunakan sangat mempengaruhi penyerapan air komposit serat. Makin tinggi kadar air bahan baku, makin tinggi pula penyerapan air komposit serat yang dihasilkan, sebab tidak semua uap air dalam komposit dapat dikeluarkan dari dalam komposit.
Penyerapan air komposit yang ditambah serbuk serat batang pisang pada semua variasi jumlah penambahan serat berkisar 0,96 - 3,33%, dan hal ini memenuhi persyaratan standar SNI 15-0233-1989 Mutu dan Cara Uji Lembaran Serat Semen, yang menetapkan penyerapan air maksimum 35%. Sifat penyerapan air tersebut relatif kecil bila dibandingkan dengan kemampuan penyerapan air komposit plastik dengan serbuk serat batang pisang dengan perlakuan alkali yang dilakukan oleh Hakim dan
84 MAJALAH KULIT, KARET DAN PLASTIK Vol.28 No.2 Desember Tahun 2012 : 79-87 85
dijumpai pada komposit plastik dengan penambahan serbuk serat batang pisang 40 phr, sebesar 0,075 inc/ detik.
Gambar 7. Titik nyala komposit PVC-CaCO 3 dengan variasi penambahan jumlah serbuk serat batang pisang
Perhitungan statistik analisis sidik ragam menunjukkan perbedaan yang sangat nyata antara komposit tanpa serat dengan komposit berserat mulai penambahan 20 phr.