Optimasi serat kenaf sebagai filler biokomposit dengan aditif serbuk daun tembakau pada aplikasi papan gipsum plafon.

OPTIMASI SERAT KENAF SEBAGAI FILLER
BIOKOMPOSIT DENGAN ADITIF SERBUK DAUN
TEMBAKAU PADA APLIKASI PAPAN GIPSUM PLAFON

VINA FAUZIAH

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

ii

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Optimasi Serat Kenaf
sebagai Filler Biokomposit dengan Aditif Serbuk Daun Tembakau pada Aplikasi
Papan Gipsum Plafon adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen
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, Desember 2013

Vina Fauziah
NIM G74090048

iv

ABSTRAK
VINA FAUZIAH. Optimasi Serat Kenaf sebagai Filler Biokomposit dengan
Aditif Serbuk Daun Tembakau pada Aplikasi Papan Gipsum Plafon. Dibimbing
oleh SITI NIKMATIN dan ABDUL DJAMIL HUSIN.
Telah dilakukan sintesis dan karakterisasi biokomposit papan gipsum plafon
berbasis serat kenaf menggunakan metode cetak tekan dengan variasi filler
anyaman dan searah. Konsentrasi fiber optimum terdapat pada filler anyaman
dengan serat kenaf 10 %, matriks gipsum 88 %, PVA (Polivinil Alkohol) dan
tembakau 1 %. Hasil pengujian mekanik kekerasan dan impact yang dihasilkan

lebih tinggi dibandingkan papan gipsum komersial. Daya serap papan gipsum
tertinggi terdapat pada komposit fiber glass sebesar 25 %, sedangkan pada
biokomposit dengan penambahan tembakau sebesar 21 % dan terendah pada
biokomposit tanpa penambahan tembakau sebesar 13 %. Pengembangan tebal
nilai tertinggi terdapat pada komposit fiber glass sebesar 1.85 %, sedangkan
biokomposit dengan penambahan tembakau sebesar 1.73 % dan nilai terendah
terdapat pada biokomposit tanpa penambahan tembakau sebesar 0.4 %. Densitas
pada biokomposit sebesar 1.6 g cm-3, sedangkan pada komposit fiber glass
sebesar 1.98 g cm-3. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa serat kenaf dan
serbuk daun tembakau layak digunakan sebagai pengisi papan gipsum plafon.
Kata kunci: biokomposit, daya serap, pengembangan tebal, serat kenaf, sifat
mekanik
VINA FAUZIAH. Optimization of Kenaf Fiber as Biocomposite Filler with
Additive Tobbaco Leaf Powder on the Applycation of Gypsum Board Ceiling.
Supervised by SITI NIKMATIN and ABDUL DJAMIL HUSIN.
Synthesis and characterization of biocomposite gypsum board ceiling based
on kenaf fiber has been performed compression molding method with variation of
woven and uniform filler. The optimum fiber concentration on the fiber are
woven with 10 % kenaf fiber, 88 % matrixes gypsum, 1 % PVA (Polivinil
Alcohol) and tobacco. The test resulted that the hardness and impact mechanical

of the resulted product was higher than the commercial gypsum. The highest
absorption of gypsum board is 25 % owned by fiber glass composite, on
biocomposite with addition of tobbaco is 21 % and the lowest is 13 % on
biocomposite without addition of tobbaco. The highest value on thickness
development is 1.85 % owned by fiber glass composite. On biocomposite with
addition of tobbaco is 1.73 % and the lowest is 0.4 % on biocomposite without
addition of tobbaco. Density of biocomposite is 1.6 g cm-3, whereas density of
fiber glass composite is 1.98 g cm-3. The test result showed that the kenaf’s fiber
and tobbaco leaf powder is reliable to use as the filling material for the the
gypsum plafon.
Keyword : biocomposite, absorption, thickness development, kenaf fiber,
mechanical properties

vi

OPTIMASI SERAT KENAF SEBAGAI FILLER
BIOKOMPOSIT DENGAN ADITIF SERBUK DAUN
TEMBAKAU PADA APLIKASI PAPAN GIPSUM PLAFON

VINA FAUZIAH

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Fisika

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

viii

Judul Skripsi : Optimasi Serat Kenaf sebagai Filler Biokomposit dengan Aditif
Serbuk Daun Tembakau pada Aplikasi Papan Gipsum Plafon.
Nama
: Vina Fauziah
NIM

: G74090048

Disetujui oleh

Dr. Siti Nikmatin, M.Si
Pembimbing I

Abdul Djamil Husin, M.Si
Pembimbing II

Diketahui

Dr. Akhiruddin Maddu
Ketua Departemen Fisika

Tanggal Lulus :

Judul Skripsi : Optimasi Serat KeDaf sebagai Filler Biokomposit dengan Aditif
Serbuk Daun Tembakau pada Aplikasi Papan Gipsum Plafon.
: Vina Fauziah

Nama
: G74090048
NIM

Disetuj ui oleh

Abdul Djamil Rusin, M.Si
Pembimbing II

Dr. Siti Nikmatin, M.Si
Pembimbing I

Tanggal Lulus:

•-

7 JAN
Ｒｭ

ｾ＠

PRAKATA
Alhamdulillahirabbil'alamin. Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah
SWT, karena berkat rahmat, hidayah dan karunia-Nya penulis dapat
menyelesaikan penelitian dengan judul ”Optimasi Serat Kenaf sebagai Filler
Biokomposit dengan Aditif Serbuk Daun Tembakau pada Aplikasi Papan Gipsum
Plafon” sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian.
Dalam penelitian ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena
itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Dr. Siti Nikmatin, M. Si dan Bapak Abdul Djamil Husin, M. Si selaku
pembimbing skripsi, Bapak Ardian Arief, M. Si selaku dosen penguji
serta semua dosen dan staff Departemen Fisika IPB.
2. Kedua orang tua Mama Papa dan kakak tersayang yang telah mendoakan,
memberikan motivasi dan kasih sayangnya kepada penulis.
3. Tim peneliti komposit Helen Kusuma Ardani, Nadia Putri Utami S., Arlin
Nissa F., Feby Rahmawati.
4. Teman tersayang dan terkasih Anugrah Permana Putra Syafaat.
5. Sahabat tersayang Rian Maryanto, Niken Tri Handoyo, Helen Kusuma
Ardani, Indri Putri, Abah Dede, Upriyanti, Bunga Firda, Meiliana PU,

Noldy Hutagalung, Chriss Leowardy, Cynthia Mawar, Dewi Ayu, Virjean,
dan juga teman – teman angkatan 46 lainnya yang telah banyak memberi
motivasi bagi penulis.
6. Adik – adik dan kakak – kakak tingkat di Departemen Fisika angkatan 47
dan 45 yang selalu memberikan semangat dan motivasi kepada penulis.
Selanjutnya, penulis menyadari bahwa penelitian ini masih jauh dari
sempurna, sehingga kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan
demi kemajuan penelitian ini.

Bogor, Desember 2013
Vina Fauziah

x

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

xii

DAFTAR GAMBAR

xii

DAFTAR LAMPIRAN

xii

PENDAHULUAN
Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

2

Manfaat Penelitian

2

Ruang Lingkup Penelitian

3

METODE
Waktu dan Tempat Penelitian

3

Alat dan Bahan

3

Prosedur Penelitian

3

Karakterisasi Papan Gipsum Plafon

5

HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Kadar Kandungan Serat dengan metode Van Soest

6

Analisa Mekanik

7

Kekerasan

7

Charpy impact

8

Analisa Sifat Morfologi

10

Analisa FTIR

14

Analisa Massa Jenis (Densitas)

15

Analisa Penyerapan Air dan Pengembangan Tebal

15

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan

17

Saran

18

DAFTAR PUSTAKA

18

LAMPIRAN

20

RIWAYAT HIDUP

29

DAFTAR TABEL
Tabel 1 Komposisi matriks dan filler pada sintesa biokomposit

4

Tabel 2 Hasil uji kekerasan

7

Tabel 3 Hasil charpy impact biokomposit dengan variasi anyaman

9

Tabel 4 Hasil charpy impact biokomposit dengan variasi searah

9

Tabel 5 Nilai EDS biokomposit variasi anyaman

12

Tabel 6 Nilai EDS biokomposit variasi searah

13

Tabel 7 Nilai EDS serat kenaf

13

Tabel 8 Nilai EDS tembakau

13

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1

Hubungan antara tingkat kekerasan (kgf) terhadap sampel komposit 7

Gambar 2

Hasil pengujian kekerasan

7

Gambar 3

Efek temperatur terhadap ketangguhan impact beberapa material

9

Gambar 4

Hubungan antara rata-rata charpy impact terhadap biokomposit

10

Gambar 5

Hasil pengujian charpy impact

10

Gambar 6

Hasil pencitraan SEM (Scanning Electron Microccopy) kenaf bast
fiber
11

Gambar 7

Citra SEM beserta grafik EDS

11

Gambar 8

FTIR biokomposit papan gipsum plafon

14

Gambar 9

FTIR selulosa standar

15

Gambar 10 Hasil pengujian penyerapan air

16

Gambar 11 Hasil pengujian pengembangan tebal

17

DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram Alir Penelitian Biokomposit Papan Gipsum Plafon

20

Lampiran 2 Hasil Pengujian Charpy Impact

20

Lampiran 3 Hasil Pengujian SEM-EDS

23

xii

Lampiran 4 Perhitungan massa jenis

27

Lampiran 5 Perhitungan penyerapan air

27

Lampiran 6 Perhitungan pengembangan tebal

28

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Material komposit yang diperoleh dari keanekaragaman hayati di alam
memiliki fungsi lebih baik dari material sintetis, tentu akan menjadi pilihan
masyarakat karena lebih aman bagi kesehatan dan dapat memberikan manfaat
positif pada pelestarian lingkungan. Selama ini komposit banyak dibuat dari bahan
baku yang tidak terbarukan seperti serat sintetis yang akan menimbulkan masalah
pada lingkungan, misalnya dalam pembuangannya karena tidak dapat terdegradasi
oleh lingkungan.1
Pemilihan material komposit merupakan salah satu masalah yang dihadapi
produsen dari sekian banyak material yang tersedia, terkait dengan efisiensi proses
produksi, produk ramah lingkungan, kebutuhan konsumen akan produk yang
ringan, murah, dan kuat serta kebutuhan komposit yang stabil selama proses
produksi berlangsung.2 Oleh karena itu, dibutuhkan suatu pengembangan material
yang dapat menawarkan solusi teknik yang mengedepankan kemampuan sistem
yang menjadi penelitian ini yaitu ekstraksi serat kenaf sebagai filler biokomposit
dengan aditif serbuk daun tembakau pada aplikasi papan gipsum plafon.
Tersedianya material baru yang lebih murah tentu akan menguntungkan bagi
industri konstruksi, apalagi jika memiliki kualitas lebih baik dan menggunakan
bahan-bahan alam seperti kenaf.
Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) merupakan tanaman yang mudah tumbuh di
daerah tropis seperti Indonesia. Kenaf terdiri dari serat bagian luar yang terdapat
pada kulit sebesar 35 % berat kering tangkai dan bagian dalam berupa inti sebesar
65 % berat kering tangkai.3 Keunggulan tanaman kenaf adalah pertumbuhan
tanaman kenaf lebih cepat dibandingkan dengan tanaman penghasil serat lainnya,
seperti bambu dan rotan, dengan pertumbuhan optimal 60 - 89 hari dalam keadaan
normal, mampu beradaptasi di berbagai lingkungan, gangguan hama dan penyakit
sedikit, biaya produksi murah, dan mudah terdegradasi.4 Ditinjau dari sifat
morfologi dan komposisi kimia batang kenaf memiliki kandungan serat meliputi
selulosa 76.,47 %, lignin 2.39 %, dan hemiselulosa 9.43 %.
Penggunaan serat kenaf sebagai bahan baku papan gipsum merupakan salah
satu cara untuk memanfaatkan tanaman serat yang penggunaannya masih terbatas
untuk produksi karung goni di Indonesia karena mempunyai kandungan selulosa
yang besar dan ketersediaannya pun melimpah. Penelitian kenaf yang merupakan
serat alam non kayu sebagai bahan penguat polimer telah banyak diteliti salah
satunya pada papan gipsum. Penggunaan serat kenaf sebagai bahan baku papan
gipsum telah diteliti oleh Rhony Setiawan Maail (2006) dengan judul “Papan
Semen-Gipsum dari Core-Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) Menggunakan
Teknologi Pengerasan Autoclave” dengan hasil sifat fisis dan mekanik
diantaranya Modulus Patah 84 kg/cm², Modulus Elastisitas 24.42 kg/cm²,
kerapatan 1.14 g/cm³ , kadar air 8.14 %, penyerapan air 21.17 %, pengembangan
tebal dan linier 0.21 - 1.02 % dan 0.07 - 1.03 %, kuat pegang sekrup 20.42 kg, dan
keteguhan rekat internal 20.91 kg/cm².5
Penelitian sintesa papan gipsum juga telah dilakukan oleh peneliti
sebelumnya menggunakan filler dari tandan kosong kelapa sawit dan sabut kelapa

2
sawit oleh Rudihariawan (2000) dengan judul “Sifat Fisik dan Mekanik Papan
Gipsum dari Tandan Kosong dan Sabut Kelapa Sawit”. Hasil sifat fisis dan
mekanik diantaranya Modulus Patah 13.12 kg/cm², Modulus Elastisitas 319.71
kg/cm², kerapatan 1.15 g/cm³ , kadar air 16.05 %, penyerapan air 22.63 %,
pengembangan tebal 0.14 % - 3.04 %, pengembangan panjang 0.29 % - 1.65 %,
pengembangan lebar 0.34 % - 1.26 %, kuat cabut sekrup 19.7 kg - 39.4 kg,
keteguhan geser 6.35 kg/cm² - 8.72 kg/cm² dan keteguhan rekat internal 0.43
kg/cm² - 1.39 kg/cm².6
Inovasi lain dari penggunaan serat kenaf sebagai filler komposit papan
gipsum yaitu menambahkan zat aditif serbuk daun tembakau dan perekat polivinil
alkohol (PVA) dengan metode cetak tekan dan murah. Serat kenaf yang disusun
dengan orientasi searah dan anyaman dapat meningkatkan kualitas sifat mekanik
biokomposit gipsum yang saat ini sudah dikembangkan. Penambahan zat aditif
serbuk daun tembakau dengan perekat PVA dapat mengurangi pelapukan
sehingga umur (massa) pakai menjadi lebih baik karena pada kandungan
tembakau terdapat zat-zat kimia alam yang dapat digunakan sebagai bahan
insektisida dan bahan anti jamur.7 Selain itu bahan perekat polivinil alkohol
(PVA) merupakan pelarut cepat, kuat dan fleksibel, memiliki titik lebur 230 ºC
dan pada suhu 180 ºC-190 ºC akan terhidrolisis sempurna atau sebagian.8 Inovasi
tersebut diharapkan dapat menghasilkan produk baru gipsum dan dapat
diaplikasikan untuk produksi skala kecil (homeindustry).
Perumusan Masalah
1. Apakah serat kenaf yang disusun dengan orientasi searah dan anyaman yang
ditambah dengan zat aditif serbuk daun tembakau dan perekat PVA dapat
meningkatkan kualitas sifat mekanik biokomposit papan gipsum yang saat ini
sudah dikembangkan?
2. Apakah penambahan aditif dari daun tembakau dengan perekat PVA dapat
mengurangi pelapukan dari komposit papan gipsum sehingga umur (masa)
pakai papan plafon gipsum menjadi lebih baik dari sebelumnya?
3. Apakah metode cetak tekan dan pengeringan dengan oven blower dapat
memiliki sifat fisis mekanik yang lebih baik dibandingkan papan gipsum
plafon yang ada di pasaran.

Tujuan Penelitian
1. Mensintesa biokomposit filler serat kenaf yang ditambahkan zat aditif serbuk
daun tembakau dan perekat PVA dengan metode cetak tekan.
2. Mendapatkan biokomposit papan gipsum plafon dengan parameter konsentrasi
fiber optimum sebagai pengganti papan gipsum plafon sintetis yang ekonomis
dengan sifat fisis dan mekanik yang lebih baik.

3
Manfaat Penelitian
1. Mengembangkan penelitian tentang sintesa biokomposit papan gipsum yang
saat ini sudah banyak diteliti oleh para peneliti sebelumnya.
2. Hasil penelitian yang diperoleh diharapkan dapat diaplikasikan untuk produksi
skala kecil (homeindustry) dengan sifat fisik dan mekanik yang lebih baik dari
papan gipsum.plafon yang ada sekarang.
3. Hasil penelitian ini dapat dijadikan sumber informasi dan referensi bagi
penelitian dan pengembangan bahan tembakau, serta dapat dikembangkan
lebih lanjut dengan menggunakan parameter-parameter atau bahan yang
berbeda.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mensintesa biokomposit filler serat kenaf
dengan zat aditif serbuk daun tembakau dan perekat PVA pada aplikasi papan
gipsum plafon dengan parameter konsentrasi fiber optimum dan ekonomis serta
sifat fisik dan mekanik yang lebih baik Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat
mengembangkan penelitian sintesa biokomposit papan gipsum yang saat ini sudah
dikembangkan dan dapat diaplikasikan untuk produksi skala kecil.

METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan selama 5 bulan dari Maret sampai Agustus 2013.
Tempat pelaksanaan penelitian ini di Laboratorium Fisika Terapan dan Biofisika
FMIPA IPB, Laboratorium Milling Fateta IPB, Laboratorium Ilmu dan Teknologi
Pakan Fapet IPB, dan Laboratorium Mechanical Testing Sentra Teknologi
Polimer Puspiptek.
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan antara lain Rotary Blender, timbangan (neraca
analitik), cetakan spesimen dengan ukuran 25 cm x 8 cm x 4 mm, papan triplek,
pemberat, oven blower, furnance, Charpy Impact ISO 179, Fourier Transform
Infrared (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM-EDS), dan Hardness JIS
8.27. Bahan-bahan yang digunakan serat kenaf, daun tembakau, tepung gipsum,
perekat polivinil alkohol, alumunium foil, dan air.
Prosedur Penelitian
Preparasi sampel
Bahan yang digunakan pada pembuatan papan gipsum ini adalah batang
kenaf yang berasal dari Malang. Sebelum batang kenaf digunakan terlebih dahulu
dilakukan pengecekan kadar selulosa di laboratorium Ilmu dan Teknologi Pakan
Fakultas Peternakan IPB dengan metode ADF dan NDF. Tujuan dari pengecekan

4
kadar selulosa kenaf adalah untuk mengetahui berapa persen kandungan kadar
selulosa kenaf jika kandungan kadar selulosa lebih dari 60 % maka kenaf dapat
langsung digunakan untuk pembuatan papan gipsum plafon. Setelah uji kadar
selulosa, batang kenaf dipotong dengan ukuran panjang 25 cm (sesuai dengan
ukuran cetakan). Batang kenaf yang telah dipotong akan disusun dengan 2 variasi
yaitu dengan orientasi searah (vertikal) dan anyaman (vertikal + horizontal).
Sebagai bahan aditif papan gipsum digunakan daun tembakau jinten yang
berasal dari Jombang. Bahan aditif digunakan untuk mengurangi pelapukan
(jamur) setelah pemakaian papan gipsum dari kurun waktu tertentu. Daun
tembakau ini dimilling untuk mendapatkan hasil berupa ukuran partikel (serbuk).
Sebagai langkah awal daun tembakau dikeringkan dengan oven blower dengan
suhu 50 ºC selama 24 jam. Setelah itu dilakukan pengeringan dan mengaktifkan
zat-zat yang terkandung di dalam tembakau menggunakan alat furnance dengan
pemanasan rendah pada suhu 200 ºC.
Sintesa biokomposit
Persiapkan bahan dan alat cetakan papan gipsum plafon. Papan gipsum
plafon yang akan dibuat berukuran 25 cm x 8 cm x 4 mm. Metode pembuatan
papan gipsum plafon dimulai dari tepung gipsum, serbuk daun tembakau, dan
PVA dicampur dengan menggunakan rotary blender sampai kalis agar bahanbahan tersebut homogen. Kemudian masukkan campuran adonan tepung gipsum,
serbuk daun tembakau, dan PVA yang sudah dilakukan milling ke dalam cetakan.
Kemudian susun batang kenaf dengan 2 variasi yaitu dengan orientasi searah dan
anyaman. Setelah itu tambahkan kembali adonan tepung gipsum, serbuk daun
tembakau, dan PVA. Sehingga jumlah keseluruhan papan gipsum plafon yang
dibuat sebanyak 10 lembar. Tutup dengan lembaran seng. Kemudian beri tekanan
dengan beban 3 kg yang terbuat dari semen.
Setelah gipsum terbentuk kemudian dikeringkan menggunakan oven blower
pada suhu 50 ºC selanjutnya dikondisikan kembali pada suhu ruangan selama 3
hari sebelum dipotong menjadi contoh uji untuk pengujian sesuai standar.
Pengambilan data disesuaikan dengan Tabel 1 dan masing-masing sampel
dilakukan pengulangan data sebanyak 3 kali pengulangan. Untuk mendapatkan
konsentrasi yang sesuai dengan cetakan biokomposit dilakukan pengukuran massa
jenis terhadap sampel masing-masing komponen sehingga didapatkan massa total
yang digunakan.

Sampel
1
2
3
4
5

Tabel 1 Komposisi matriks dan filler pada sintesa biokomposit
PVA
Tembakau
Kenaf
Matriks (gipsum)
1%
1%
5%
93 %
1%
1%
10 %
88 %
1%
1%
15 %
83 %
1%
1%
20 %
78 %
1%
1%
25 %
73 %

5
Karakterisasi papan gipsum plafon
a. Karakterisasi Sifat Mekanik
Biokomposit dengan filler serat kenaf dikarakterisasi melalui uji kekerasan
dan uji impact. Pada karakterisasi uji kekerasan menggunakan alat uji kekerasan
JIS 8.27. Setiap sampel diberi beban 1 kg, hasil dari pengukuran ini merupakan
nilai kekerasan sampel dengan satuan kgf. Setiap sampel dilakukan pengulangan
sebanyak 3 kali kemudian hasil dari pengulangan tersebut dirata-ratakan.
Karakterisasi uji impact bertujuan untuk mengetahui berapa energi yang
dapat diserap suatu material sampai material tersebut patah dengan menggunakan
alat uji Charpy Impact ISO 179. Sampel dipreparasi dan dikondisikan pada
temperature 23 °C dan kelembaban relative 50% selama lebih dari 40 jam sebelum
dilakukan pengujian charpy impact dengan kecepatan 2.9 m/s dan beban sebesar 1
Joule pada temperature 23.9 °C dan kelembaban relatif 60%. Pengujian dilakukan
3 kali pengulangan pada tiap sample kemudian hasil dari pengulangan tersebut
dirata-ratakan. Hasil sifat mekanik pada sampel yang terbaik dilakukan pengujian
terhadap SEM/EDS, FTIR, dan XRD.
b. Karakterisasi dengan SEM/EDS
Alat yang digunakan pada karakterisasi ini adalah SEM JEOL. Sampel
yang diuji merupakan sampel dengan nilai hasil pengujian mekanik yang tertinggi.
Sebelum dikarakterisasi sampel dicoating dengan emas selanjutnya diletakkan
pada plat alumunium 4 sisi, setting SEM pada tegangan 20 kV dengan perbesaran
50, 100, 500, dan 1000 kali. Sementara itu pengamatan EDS (Energy Dispersive
Spectroscopy) bertujuan untuk menelusuri kandungan unsur (elemen) sampel.
c. Karakterisasi FTIR
Pengujian FTIR terhadap sampel bertujuan untuk mengidentifikasi
kandungan gugus kompleks yang terdapat dalam sampel. Tahap awal dari
pengujian ini adalah sampel biokomposit sebanyak 2 mg dicampur dengan 100
mg KBR, kemudian sampel dibuat pelet. Setelah itu, dilakukan pengukuran
dengan spektrometer FTIR.
d. Karakterisasi massa jenis
Densitas didefinisikan sebagai rasio antara massa dan volume material.
Bahan yang diujikan adalah 2 sampel komposit yaitu komposit fiber glass dan
komposit serat alam (biokomposit papan gipsum plafon). Dari data massa yang
didapat akan diperoleh densitas masing-masing sampel. Perhitungan massa
jenis dapat dilihat pada lampiran.
e. Karakterisasi penyerapan air dan pengembangan tebal
Pengembangan tebal dilakukan bersamaan dengan penyerapan air
menggunakan contoh uji yang sama. Contoh uji ditimbang dan diukur
ketebalannya pada keempat sudut kemudian dirata-ratakan, lalu direndam dalam
air selama 2 jam menggunakan contoh yang berbeda. Setelah perendaman
dilakukan pengukuran kembali dan bobot contoh uji dengan cara yang sama.
Perhitungan pengembangan tebal dan penyerapan dapat dilihat pada lampiran.

6

HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Kadar Kandungan Serat dengan Metode Van Soest
Metode Van Soest dan Robertson9 berfungsi untuk memperoleh data yang
lebih akurat tentang fraksi kandungan serat seperti selulosa, lignin dan
hemiseulosa berdasarkan atas keterikatan dengan anion atau kation detergen.
Berdasarkan metode pengujian yang dikembangkan oleh Van Soest, serat
selanjutnya dikelompokkan menjadi serat yang terlarut dalam detergen netral dan
serat yang terlarut dalam detergen asam. Metode Van Soest mengelompokkan
komponen isi sel dan dinding sel.10 Isi sel merupakan komponen yang sangat
mudah dicerna, sedangkan komponen dinding sel adalah kelompok yang larut
dalam deterjen netral (Netral Detergent Fiber atau NDF) sisa setelah ekstraksi
dengan asam ethylenediaminetetraacetate (EDTA).
Metode detergen netral merupakan sistem netral untuk mengukur jumlah
total serat atau serat yang tidak larut dalam detergen netral. Serat yang tergabung
dalam NDF tidak dapat larut dari matriks dinding sel tanaman. Dari hasil ekstraksi
dengan menggunakan larutan NDS (Neutral Detergent Solid) dengan temperatur
105 oC didapatkan kadar NDF sebesar 87.94%. Tingginya kadar dari NDF
disebabkan oleh larutan NDS yang tidak bersifat hidrolitik sehingga ikatan
hidrogen dan ikatan intramolekular yang sangat resisten terhadap larutan dengan
tingkat konsetrasi yang tinggi masih berada dalam residu NDF.
Selain kelompok yang tidak larut dalam deterjen netral terdapat komponen
NDF yang hanya larut dalam deterjen asam dan pada dasarnya merupakan fraksi
lignin kasar dan selulosa bahan tumbuhan tetapi juga meliputi silika.11 Metode
detergen asam merupakan sistem detergen asam yang digunakan untuk
mengisolasi selulosa dan lignin serta beberapa komponen yang terikat dengan
keduanya. Hasil ekstraksi dengan menggunakan 0,5 M asam sulfat (H2SO4) dan
cethyltrimethylammonium bromida (CETAB)12 didapatkan kadar ADF sebesar
78.91 %. Setelah dikeringkan selama 8 jam pada suhu 105 oC dalam oven
didapatkan kadar selulosa sebesar 76.47 %, kemudian sampel dibakar dalam tanur
dengan suhu 500 oC didapatkan kadar lignin sebesar 2.39 %. Perbedaan antara
kandungan NDF dan ADF terdapat pada kandungan hemiselulosanya. ADF tidak
memasukkan kandungan hemiselulosa sebagai penyusunnya. Pengukuran
hemiselulosa bisa menggunakan pendekatan selisih antara kedua komponen
tersebut13 sehingga hasil selisih antara kandungan ADF san NDF untuk
mengetahui kadar hemiselulosanya sebesar 9.43 %.
Menurut Kollman et al. 14 pada umumnya kayu yang digunakan untuk papan
partikel mempunyai kandungan selulosa rata – rata 44 % dan kandungan lignin
rata – rata 27 %. Kandungan selulosa dan lignin yang cukup merupakan syarat
utama suatu bahan dapat dijadikan papan partikel. Zat ekstraktif yang dikandung
oleh kayu dan bahan berligninselulosa lainnya akan menghalangi perekat untuk
mencapai selulosa, sehingga garis perekatan yang terbentuk tidak sempurna,
akibatnya kekuatan rekat rendah. Zat ekstraktif menyebabkan pemakaian perekat
kurang efisien dan laju pengerasan perekat terhambat.15 Dengan adanya
kandungan selulosa yang tinggi akan meningkatkan sifat fisis mekanik pada
komposit.

7
Analisa Sifat Mekanik
Kekerasan
Hasil pengujian kekerasan JIS 8.27 terhadap sampel dapat dilihat pada Tabel
2. Pengujian kekerasan digunakan untuk ketahanan material terhadap gaya
penekanan dari material lain yang lebih keras. Kekerasan suatu material
ditentukan oleh luas area dan kedalaman idensitas yang dihasilkan.
Tabel 2 Hasil uji kekerasan
Anyaman
Long
417 kgf
632 kgf
4850 kgf
114.7 kgf
257 kgf
103.7 kgf
271.4 kgf
112.7 kgf
1241.2 kgf
226.3 kgf

Sampel
1
2
3
4
5

Fiber glass
546 kgf
-

Tingkat kekerasan (kgf))

6000
5000

4850

4000
3000
2000
1000

632

546

1L

sFG

0
2A

Sampel komposit

Gambar 1 Hubungan antara tingkat kekerasan (kgf) terhadap sampel komposit.

Gambar 2 Hasil pengujian kekerasan
Sampel FG merupakan komposit papan gipsum yang ada di pasaran dengan
menggunakan filler fiber glass digunakan sebagai pembanding terhadap sampel
biokomposit serat kenaf dengan nilai 546 kgf. Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa
sampel 2 pada variasi anyaman (2A) memiliki nilai kekerasan yang terbaik
dengan nilai 4850 kgf dengan filer serat kenaf 10 %, matriks gipsum 88 %, PVA

8
dan tembakau 1 %. Sampel pada variasi searah (long) memiliki nilai uji kekerasan
tertinggi sebesar 631.15 kgf pada sampel 1 (1L) dengan filler serat kenaf 5 %,
matriks gipsum 93 %, PVA dan tembakau 1 %. Kekerasan dipengaruhi oleh
ketebalan dari setiap sampel. Sampel 2A memiliki homogenitas yang tinggi antara
filler dan matrik sehingga hasilnya memiliki nilai yang terbaik dibandingkan
dengan sampel yang lainnya. Semakin homogen atau tercampurnya suatu material
semakin meningkat sifat makroskopik dari material. PVA berfungsi sebagai
perekat dalam material yang diteliti. Perekat ini berfungsi sebagai pengikat antara
filler dengan matriks dengan adanya suatu ikatan antarmuka yaitu ikatan mekanik.
Dari hasil kekerasan yang telah didapatkan sampel 2A dengan serat kenaf
memiliki kualitas kekuatan hardness yang lebih baik dibandingkan dengan serat
sintetis yang ada di pasaran.
Charpy Impact
Hasil charpy impact dengan ISO 179 terhadap sampel dapat dilihat pada
Tabel 3 dan 4. Harga rata-rata kekutan charpy impact tertinggi pada sampel
dengan variasi anyaman (3A) sebesar 6.568 kJ m-2 dan harga rata-rata energi
terserap adalah sebesar 0.456 J. Sedangkan hasil charpy impact tertinggi pada
sampel dengan variasi searah (4L) dengan harga rata-rata kekuatan charpy impact
adalah sebesar 11.345 kJ m-2 dan harga rata-rata energi terserap adalah sebesar
0.822J. Energi yang diserap oleh sampel untuk terjadinya perpatahan pada
ketahanan tumbukan sesaat sampel 3A lebih kecil dibandingkan dengan sampel
4L. Komposit dengan serat fiber glass digunakan sebagai komposit pembanding
kualitas charpy impact biokomposit. Kekuatan charpy impact komposit tersebut
adalah sebesar 3.875 kJ m-2.
Jelas terlihat pada Gambar 1 bahwa terdapat perbedaan antara sampel 3A
dan 4L. Hal ini terjadi karena kekuatan biokomposit yang kurang merata di setiap
tempat oleh distribusi serat yang kurang merata, sehingga energi yang diserap
menjadi lebih kecil. Luasan daerah tumbukan juga mempengaruhi yaitu semakin
luas daerah tumbukan maka semakin kecil pula harga tumbukan biokomposit
tersebut. Selain itu dapat dipengaruhi juga oleh fraksi volume dan ketebalan
specimen, semakin tebal dan meningkatnya fraksi volume maka harga energi
serapnya meningkat.
Pada pengujian impact dengan suhu yang berbeda-beda maka akan terlihat
bahwa pada suhu tinggi material akan bersifat ulet sedangkan pada suhu rendah
material akan bersifat rapuh. Ini terjadi karena vibrasi atom-atom bahan pada suhu
yang berbeda. Vibrasi atom berperan sebagai suatu panghalang terhadap
pergerakan dislokasi pada saat terjadi deformasi kejut / impact dari luar. Dengan
semakin tinggi vibrasi atom maka pergerakan dislokasi menjadi relative sulit
sehingga dibutuhkan energi yang lebih besar untuk mematahkan benda uji.
Sebaliknya pada suhu dibawah 0 oC, vibrasi atom relatif sedikit sehingga pada
saat bahan dideformasi pergerakan dislokasi menjadi lebih mudah dipatahkan
dengan energi yang relatif lebih rendah. Proses penyerapan energi ini akan diubah
menjadi berbagai respon yaitu deformasi plastis,efek hysteria, dan efek inersia.16
Nilai kekuatan charpy impact komposit lebih rendah dibandingkan dengan
nilai kekuatan charpy impact biokomposit. Perbedaan kekuatan charpy impact
antara komposit serat sintetis dan serat batang kenaf terlihat sangat jelas, sehingga

9
komposit dengan serat kenaf memiliki kualitas kekuatan charpy impact yang lebih
baik dibandingkan dengan serat sintetis.

Gambar 3

Efek temperature terhadap ketangguhan impact beberapa
material

Tabel 3 Hasil charpy impact sampel dengan variasi anyaman
Sampel
1
2
3
4
5

Rata-rata Kekuatan charpy impact (kJ m-2) Energi Terserap (J)
5.175
0.396
6.010
0.456
6.568
0.492
5.825
0.410
3.674
0.265

Tabel 4 Hasil charpy impact sampel dengan variasi searah
Sampel
1
2
3
4
5

Rata-rata Kekuatan charpy impact (kJ m-2)
9.009
6.631
5.141
11.345
6.619

Energi Terserap (J)
0.594
0.500
0.424
0.822
0.397

Rata-rata Kekuatan charpy impact (kJ m-2)

10
12.000
10.000
8.000
6.000

11.345

4.000

6.568

2.000

3.875

0
4L

3A
Sampel komposit

sFG

Gambar 4 Hubungan antara rata-rata charpy impact (kJ m-2) terhadap sampel
komposit.

Gambar 5 Hasil pengujian charpy impact

Analisa Sifat Morfologi menggunakan SEM (Scanning Electron Microscopy)
Citra yang diamati pada SEM (Scanning Electron Microscopy) dibentuk
dengan menggunakan berkas-berkas elektron sebagai ganti radiasi cahaya.
Permukaan yang diamati harus konduktif agar elektron dapat terpantulkan dari
permukaan sehingga dilakukan coating permukaan dengan lapisan logam yang
sangat tipis harus diterapkan pada material non-konduktif. Morfologi yang diamati
oleh SEM berupa bentuk,ukuran, dan susunan partikel. Pada sampel 2A memiliki
tingkat homogenitas yang baik antara tepung gipsum, serbuk daun tembakau, dan
PVA tetapi dari matriks tersebut tidak merekat sempurna dengan filler serat kenaf
begitu juga dengan sampel 4L dapat dilihat pada gambar 6 (a) dan (b). Hal ini
disebabkan kurangnya pemberian tekanan terhadap sampel sehingga masih
terdapat rongga-rongga udara pada sampel dan luas permukaan partikel yang tidak
tertutupi merata oleh perekat. Dari morfologi permukaan cuplikan dengan
perbesaran 500 X terlihat selulosa (C6H10O5) membentuk potongan-potongan
jaringan serat yang memanjang, kontinu, dan saling menumpuk atau terikat
menjadi bentuk serat yang kuat, memiliki rantai monomer panjang serta banyak
mengandung mineral-mineral alam yang bersumber pada nutrisi tanah yang dapat

11
mengalami proses pelapukan/degradasi karena faktor lingkungan. Tersusun atas
selulosa dan lignin yng saling menumpuk dn terikat antara satu dengan yang lain.
Serat kenaf memiliki penampang lintang yang berlubang. Hal ini
disebabkan oleh tidak adanya penambahan alkali pada proses sintesa serat kenaf
sehingga lubang tersebut masih terdapat pada biokomposit. Lubang ini yang
mengakibatkan kekuatan impact material menurun dan bahkan masih berada di
bawah standar. Serat biokomposit long fiber terlihat berikatan. Ikatan silang antara
asam maleat anhydride dengan serat kenaf membentuk ikatan silang dengan gugus
OH. Selain itu adanya penambahan coupling agent menyebabkan adanya ikatan
mekanik antara permukaan yang kasar sehingga antara matriks dengan filler dapat
berikatan. Semakin kasar permukaan maka ikatan mekaniknya semakin kuat.

Gambar 6

Hasil pencitraan SEM (Scanning Electron Microccopy) kenaf bast
fiber.17

(a)

(b)

12

(c)

(d)
Gambar 7

Citra SEM (Scanning Electron Microccopy) beserta Grafik EDS
perbesaran 500 X (a) biokomposit variasi anyaman (2A) (b)
biokomposit variasi searah (4L) (c) kenaf bast fiber (d) tembakau.

Tabel 5 menunjukkan nilai EDS dari biokomposit variasi anyaman (2A)
Element
CK
OK
SK
Ca K
Mo L

(keV)
0.277
0.525
2.307
3.690
2.293

mass %
18.67
50.82
5.65
12.37
7.15

atom %
29.23
59.75
3.32
5.80
1.40

13
Tabel 6 menunjukkan nilai EDS dari biokomposit variasi searah (4L)
Element
CK
OK
SK
KK
Ca K

(keV)
0.277
0.525
2.307
3.312
3.690

mass %
31.82
43.74
3.55
0.24
4.23

atom %
46.56
48.05
1.95
0.11
1.86

Tabel 7 menunjukkan nilai EDS dari serat kenaf
Element
CK
OK
Ca K

(keV)
0.277
0.525
3.690

mass %
42.03
56.21
0.37

atom %
49.79
49.98
0.13

Tabel 8 menunjukkan nilai EDS dari tembakau
Element
CK
OK
Mg K
Al K
Si K
Cl K
KK
Ca K

(keV)
0.277
0.525
1.253
1.486
1.739
2.621
3.312
3.690

mass %
38.45
45.57
1.72
0.26
0.40
1.77
5.68
4.51

atom %
49.56
44.09
1.10
0.15
0.22
0.77
2.25
1.74

EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) merupakan karakterisasi material
dengan menangkap dan mengolah sinyal dari flouresensi sinar-x yang dikeluarkan
oleh suatu volume kecil dari permukaan sampel sehingga komposisi unsur dapat
diketahui. Gambar 5 (a) menunjukkan permukaan biokomposit filler serat kenaf ,
dari gambar tersebut terlihat membentuk potongan-potongan jaringan serat yang
memanjang, kontinu, dan saling menumpuk atau terikat menjadi bentuk serat yang
kuat. Gambar tersebut menunjukkan terdapat selulosa (C6H10O5) pada serat kenaf.
Pada tabel 7 terdapat kandungan karbon dengan % massa sebesar 42.03 dan %
atom sebesar 49.79, begitu juga dengan oksigen dengan % massa 56.21 dan %
atom 49.98. Terdapat juga unsur lain yaitu unsur Ca.
Gambar 5 (d) menunjukkan morfologi dari tembakau, dari gambar tersebut
terdapat titik putih. Titik putih ini menunjukkan terdapat adanya kandungan
nikotin (C10H14N2 ). Pada tabel 8 terdapat kandungan karbon dengan % massa
38.45 dan % atom sebesar 49.56 %, begitu juga dengan oksigen % massa sebesar
45.57 dan % atom sebesar 44.09. Terdapat juga unsur lain yaitu unsur Mg, Al, Si,
Cl, K, dan Ca.
Komposisi dari biokomposit terdiri dari adanya campuran tepung gipsum
(CaSO4.2H2O), serat kenaf (C6H10O5), PVA, dan tembakau (C10H14N2).
Kandungan dari bahan-bahan tersebut dapat dilihat dari tabel EDS. Pada tabel 5

14
menunjukkan nilai EDS dari biokomposit dengan variasi anyaman (2A). terdapat
kandungan karbon dengan % massa sebesar 18.67 dan % atom sebesar 29.23,
kandungan oksigen dengan % massa sebesar 50.82 dan % atom sebesar 29.23,
kandungan sulfida dengan % massa 5.65 dan % atom sebesar 3.32, dan kandungan
kalsium dengan % massa 12.37 dan % atom sebesar 5.8. terdapat juga unsur lain
yaitu unsur Mo. Unsur kandungan yang terdapat pada biokomposit 2A sama
halnya dengan pada biokomposit 4L. Pada tabel 6 menunjukkan nilai EDS dari
biokomposit dengan variasi searah (4L) terdapat kandungan karbon dengan %
massa sebesar 31.82 dan % atom sebesar 46.56, kandungan oksigen % massa
sebesar 43.74 dan % atom sebesar 48.05, kandungan sulfida dengan % massa 3.55
dan % atom sebesar 1.95, kandungan kalium dengan % massa 0.24 dan % atom
sebesar 0.11 dan kandungan kalsium dengan % massa 4.23 dan % atom sebesar
1.86. Terdapat juga unsur lain yaitu unsur K.
Analisa FTIR
Berdasarkan spektra FTIR biokomposit (Gambar 8) dapat mengidentifikasi
struktur senyawa dan ikatan interfase antara gugus-gugus fungsi material
penyusunnya berdasarkan kombinasi pita serapan (energi fibrasi), dapat
mendeteksi bilangan gelombang sebesar 400 cm‾¹ sampai 4000 cm‾¹. Gipsum
(CaSO4.2H2O) sebagai matriks dan serat kenaf (C6H10O5) sebagai filler
membentuk ikatan interfase pada gugus fungsi melalui serapan pada bilangan
gelombang 2122 cm‾¹ dan 2231 cm‾¹ (C=C), gugus C=O pada bilangan
gelombang 1620 cm‾¹ dan 1690 cm‾¹. Sementara itu spektra FTIR juga
menunjukkan besarnya serapan gugus fungsi lainnya seperti gugus hidroksil (OH) pada bilangan gelombang 671 cm‾¹ dan 3549 cm‾¹, gugus NH pada bilangan
gelombang 3248 cm‾¹ dan 3402 cm‾¹, gugus R-NO2 pada bilangan gelombang
1381cm‾¹, dan gugus C-O pada bilangan gelombang 1065 cm‾¹ dan 1103 cm‾¹.
Munculnya gugus fungsi O-H pada biokomposit ini menunjukkan bahwa masih
terkandung H2O.

Gambar 8 FTIR biokomposit papan gipsum plafon.

15

Gambar 9 FTIR selulosa standar 18
Analisa Massa Jenis (Densitas)
Pengujian massa jenis dapat dilakukan dengan mengacu terhadap hukum
Archimedes dimana benda yang sebagian atau seluruhnya berada di dalam fluida
selalu mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan. Alat yang
digunakan untuk melakukan pengujian ini adalah neraca teknis dan fluida yang
digunakan adalah air. Biokomposit yang diukur massa jenisnya merupakan bahan
yang memiliki kekuatan mekanik terbaik yaitu biokomposit 2A dan biokomposit
4L yang kemudian dibandingkan dengan komposit fiber glass. Hasil pengujian
menunjukkan besarnya nilai diperoleh massa jenis pada biokomposit 2A sebesar
1.6 g cm-3, sedangkan biokomposit 4L memiliki nilai massa jenis sebesar 1.7 g
cm-3 dan pada komposit fiber glass nilai massa jenisnya sebesar 1.98 g cm-3. Hasil
pengujian densitas tersebut menunjukkan bahwa densitas dari serat alam lebih
kecil daripada serat sintetis sehingga untuk volume yang sama massa dari serat
alam lebih ringan daripada serat sintetis.
Analisa Penyerapan Air dan Pengembangan Tebal
Hasil pengujian penyerapan air selama dua hari menunjukkan bahwa daya
serap papan gipsum tertinggi diperoleh dari komposit fiber glass sebesar 25 %,
pada biokomposit dengan penambahan tembakau sebesar 21 % dan terendah pada
biokomposit tanpa penambahan tembakau sebesar 13 %. Daya serap air papan
gipsum setelah direndam selama dua hari dapat dilihat pada Gambar 1. Hasil sidik

16
ragam menunjukkan bahwa gipsum komposisi tidak berpengaruh terhadap
penyerapan air papan gipsum. Faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan air
gypsum adalah adanya saluran kapiler yang menghubungkan antar ruang kosong,
volume ruang kosong di antara partikel, luas permukaan partikel yang tidak dapat
perekat ditutupi. 18 Kerapatan papan gypsum yang tinggi menyebabkan volume
ruang antar partikel semakin kecil, sehingga penyerapan air lebih rendah dari
papan yang memiliki kerapatan rendah.
Nilai pengembangan tebal papan gipsum setelah direndam dua hari dapat
dilihat pada Gambar 2. Nilai tertinggi pengembangan tebal terdapat pada
komposit fiber glass sebesar 1.85 %. Pada biokomposit dengan penambahan
tembakau sebesar 1.73 % dan nilai terendah terdapat pada biokomposit tanpa
penambahan tembakau sebesar 0.4 %. Hal ini disebabkan keadaan sampel pada
biokomposit dengan penambahan tembakau kurang merekat sempurna. Faktor
komposisi tidak memberikan pengaruh nyata terhadap pengembangan tebal.
Variabel yang paling penting dengan pengembangan tebal adalah penyerapan air.
Semakin tinggi penyerapan air maka akan disertai dengan pengembangan tebal.
Hal ini disebabkan karena air yang diserap papan gipsum akan mempengaruhi
pengembangan volume masing-masing partikel dan menyebabkan pembebasan
tekanan dari papan yang diberikan pada proses pengempaan pada waktu
pembentukan lembaran. Melemahnya ikatan antar partikel pada dasarnya
diepngaruhi oleh besarnya nisbah kempa, keteguhan rekat awal sebelum
terjadinya peningkatan kadar air dan besarnya penurunan keteguhan rekat antar
partikel akibat meningkatnya kadar air. 14 Menurut Djalal18 papan gipsum yang
telah mengalami pemuaian akibat pembebasan tekanan tidak dapat kembali pada
keadaan semula meskipun kadar air papan tersebut kembali pada keadaan sebelum
terjadinya pemuaian. Pengembangan tebal yang terjadi akan melemahkan ikatan
antar individu partikel sehingga kekuatan mekaniknya menjadi lemah.
Pada tingkat penambahan kadar air tertentu besarnya muai dari masingmasing partikel yang tergabung dalam lembaran papan dipengaruhi oleh sifat
partikel yang digunakan dan efektivitas penggunaan perekat dalam membatasi
besarnya muai individu partikel.
25%
21%
FG
13%

NT
T

FG

NT

T

Hubungan antara penyerapan air dengan komposit

Gambar 10 Hasil pengujian penyerapan air.

17
1,85%

1,73%

FG
NT
T

0,40%

FG

NT

T

Hubungan antara pengmbangan tebal dengan komposit

Gambar 11 Hasil pengujian pengembangan tebal.

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Hasil analisis kadar selulosa dengan menggunakan metode Van Soest dan
Robertson menunjukkan bahwa kadar selulosa yang terdapat pada serat kenaf
sebesar 76.47 % dengan kadar lignin sebesar 2.39 % dan kadar hemiselulosa
sebesar 9.43 %. Semakin banyak kadar selulosa yang terkandung pada serat kenaf
akan meningkatkan sifat fisis mekanik pada bahan biokomposit.
Konsetrasi fiber optimum biokomposit papan gipsum plafon terdapat pada
filler anyaman dengan komposisi serat kenaf 10 %, matriks gipsum 88 %, PVA
dan tembakau 1 % dengan karakterisasi sebagai berikut

Hardness
Impact
Energi serap

Biokomposit
4850 kgf
6.568 kJ m-2
0.492 J

>
>
>

Komposit FG
546 kgf
3.875 kJ m-2
0.287 J

Hasil morfologi dengan SEM menunjukkan penyebaran filler serat kenaf
cukup tersebar merata pada matriks pada biokomposit, selain itu terdapat
kandungan selulosa (C6H10O5) yang ditunjukkan dengan adanya bintik putih. Hal
ini dapat dibuktikkan dengan grafik EDS. Dari grafik tersebut terdapat kandungan
karbon dengan % massa sebesar 18.67 dan % atom sebesar 29.23 dan kandungan
oksigen dengan % massa sebesar 50.82 dan % atom sebesar 29.23. Hasil analisa
FTIR menunjukkan adanyan ikatan interfase antara filler serat kenaf (C6H10O5)
dan matriks gipsum (CaSO4.2H2O) pada gugus fungsi melalui serapan pada
bilangan gelombang 2122 cm‾¹ dan 2231 cm‾¹ (C=C), gugus C=O pada bilangan
gelombang 1620 cm‾¹ dan1690 cm‾¹.
Hasil pengujian densitas pada biokomposit sebesar 1.6 g cm-3, sedangkan
pada komposit fiber glass sebesar 1.98 g cm-3. Daya serap papan gipsum tertinggi
diperoleh komposit fiber glass sebesar 25 %, pada biokomposit dengan

18
penambahan tembakau sebesar 21 % dan terendah pada biokomposit tanpa
penambahan tembakau sebesar 13 %. Sedangkan pada pengembangan tebal nilai
tertinggi diperoleh dari komposisi komposit fiber glass sebesar 1.85 %. Pada
biokomposit dengan penambahan tembakau sebesar 1.73 % dan nilai terendah
terdapat pada biokomposit tanpa penambahan tembakau sebesar 0.4 %.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mendapatkan hasil yang lebih
maksimal sehingga memenuhi syarat standar nasional untuk diaplikasikan ke
pasaran. Pada proses pembuatan biokomposit ini disarankan menggunakan
metode hot press supaya kadar air pada bahan berkurang. Perlu adanya pengujian
anti rayap pada biokomposit ini untuk mengetahui ketahanan bahan terhadap
serangan rayap.

DAFTAR PUSTAKA
1.
2.

3.

4.
5.

6.
7.
8.

9.

10.

Nikmatin S,et all. 2012. Karakterisasi Selulosa Kulit Rotan sebagai Material
Pengganti Fiber Glass pada Komposit. Jurnal Kajian Teknik Pasca Panen
dan Proses Hasil Pertanian:368-374.
Nikmatin S. 2012. Bionanokomposit filler nanopartikel serat kulit kenaf
sebagai material pengganti komposit sintetis fiber glass pada komponen
kendaraan bermotor [disertasi]. Institut Pertanian Bogor : Bogor
Liu A. 2004. Making Pulp and Paper from Kenaf. Agriculture Officer,
International
Jute
Organization
(IJO).
http://www.chinaconsultinginc.com/paperpulp.html. [1 Februari 2013].
[Balittas]. Balai Penelitian Tembakau dan Tanaman Serat. 1996. Kenaf :
Buku 1, Malamg : Balai Penelitian Tembakau dan Tanaman Serat.
Setiawan Maail R. 2006. Papan Semen-Gipsum dari Core-Kenaf (Hibiscus
cannabinus L.) Menggunakan Teknologi Pengerasan Autocalve [disertasi].
Institut Pertanian Bogor : Bogor
Rudihariawan. 2000. Sifat Fisik dan Mekanik Papan Gipsum dari Tandan
Kosong dan Sabut Kelapa Sawit [skripsi]. Institut Pertanian Bogor. Bogor
[Balittas]. Balai Penelitian Tembakau dan Tanaman Serat. 2011. Tembakau :
Buku 1, Malamg : Balai Penelitian Tembakau dan Tanaman Serat.
Sinaga, Salon. 2009. Pembuatan Papan Ghipsum Plafon dengan bahan
Pengisi Padat Pabrik Kertas Rokok dan Perekat Polivinil Alkohol[tesis].
Unversitas Sumatera Utara : Medan
Van Soest, P. J. & Robertson, J. B. (1980) Systems of analysis for evaluating
fibrous feeds. In: Standardization of Analytical Methodology in Feeds
(Pigden,W. J., Balch, C. C. & Graham, M., eds.), pp. 49–60. International
Research Development Center, Ottawa, Canada.
Hernawati. 2012. Teknik analisis nutrisi pakan, kecernaan pakan dan evaluasi
energi pada ternak. Universitas Pendidikan Indonesia : Bandung

19
11. Arif D. 2008. Analisis pengaruh ukuran. [skripsi]. Universitas Indonesia :
Jakarta.
12. Tim Laboratorium. 1998. Pengetahuan bahan makanan ternak. CV Nutri
Sejahtera : Bogor.
13. Nursiam I. 2012. Pendugaan kadar Neutral Detergent Fiber dan Adic
Detergent Fiber pada pakan berdasarkan hasil analisa proksimat. [skripsi].
Institut Pertanian Bogor : Bogor.
14. Kollman, F. F. P., Kuenzi, E., dan A. J. Stamm. 1975. Principles of Wood
Science and Technology II Wood Based Materials. Springer-Verlag Berlin
Heidelberg : New York.
15. Rudihariawan. 2000. Sifat Fisik dan Mekanik Papan Gipsum dari Tandan
Kosong dan Sabut Kelapa Sawit [skripsi]. Institut Pertanian Bogor : Bogor.
16. Ardhila. 2011. Pengujian impak dan fenomena. [Terhubung Berkala].
http://www..slideshare.net/pengujian impak dan fenomena. [18 September
2013]
17. Ibrahim NA, Wan M, Maizathulnisa O, Khalina A, Kamarul. Poly(Lactic
Acid) (PLA)-reinforced kenaf bast fiber composites : the effect of triacetin.
Journal of reinforced plastics and composites. 2009;0:10.1177.
18. Monariqsa, D, dkk. 2012. Ekstraksi Selulosa dari Kayu Gelam (Melaleuca
leucadendron Linn) dan Kayu Serbuk Industri Meubel. J penelitian sains
3(C) : 15320-98.

20

LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram Alir Penelitian Biokomposit Papan Gipsum Plafon

Mulai

Milling daun
tembakau

Preparasi sampel

Potong kenaf
(panjang 25 cm)

Milling
Gipsum + tembakau + PVA
Sintesa Biokomposit
Karakterisasi
Mekanik
(kekerasan, impact)
SEM-EDS, FTIR, Penyerapan air
& Pengembangan Tebal
Perhitungan &
analisis data
Penyusunan laporan

Lampiran 2 Hasil Pengujian Charpy Impact
Kondisi Sampel
Alat
Metode
Kelembapan
Kecepatan benturan
Energy pendulum
Koreksi Energi

:
: ISO 179
: 50%
: 2.9 m/s2
: 2,75 J
: 0,018 J

Kenaf
(searah & anyaman)

21
Sampel biokomposit dengan variasi searah
Sampel 1
Width (mm)

Thickness (mm)

Impact Energy (Joule)

Corrected Energy

Impact Izod Strength (kJ/m)

11,81

5,1

0,615

0,608

10,904

12

4,89

0,194

0,187

3,187

12,13

5,92

0,994

0,987

13,745

Mean

9,009

Standard Deviation

5,362

Standar Deviation (%)

60,00%

Sampel 2
Width (mm)

Thickness (mm)

Impact Energy (Joule)

Corrected Energy

Impact Izod Strength (kJ/m)

11,9

5,79

0,437

0,43

6,241

12,68

6,23

0,636

0,629

7,962

11,89

6,15

0,423

0,416

5,689

Mean

6,631

Standard Deviation

1,186

Standar Deviation (%)

18,00%

Sampel 3
Width (mm)

Thickness (mm)

Impact Energy (Joule)

Corrected Energy

Impact Izod Strength (kJ/m)

11,88

6,69

0,454

0,447

5,624

12,17

6,9

0,399

0,399

4,668

11,88

7,02

0,435

0,428

5,132

Mean

5,141

Standard Deviation

0,478

Standar Deviation (%)

9,00%

Sampel 4
Width (mm)

Thickness (mm)

Impact Energy (Joule)

Corrected Energy

Impact Izod Strength (kJ/m)

12,01

6,3

0,974

0,967

12,780

12,02

5,58

0,52

0,513

7,649

12,22

5,93

0,993

0,986

13,607

Mean

11,345

Standard Deviation

3,228

Standar Deviation (%)

28,00%

22
Sampel 5
Width (mm)

Thickness (mm)

Impact Energy (Joule)

Corrected Energy

Impact Izod Strength (kJ/m)

11,68

5,1

0,611

0,604

10,140

12,02

5,07

0,348

0,341

5,596

12,13

4,92

0,253

0,246

4,122

Mean

6,619

Standard Deviation

3,137

Standar Deviation (%)

47,00%

Sampel biokomposit dengan variasi anyaman
Sampel 1
Width (mm)

Thickness (mm)

Impact Energy (Joule)

Corrected Energy

Impact Izod Strength (kJ/m)

12,12

6,5

0,597

0,59

7,489

11,88

6,05

0,265

0,258

3,590

12,08

6,33

0,347

0,34

4,446

Mean

5,175

Standard Deviation

2,049

Standar Deviation (%)

40,00%

Sampel 2
Width (mm)

Thickness (mm)

Impact Energy (Joule)

Corrected Energy

Impact Izod Strength (kJ/m)

11,99

6,94

0,728

0,721

8,665

12

6,54

0,436

0,429

5,466

12,17

6,87

0,333

0,326

3,899

Mean

6,010

Standard Deviation

2,429

Standar Deviation (%)

40,00%

Sampel 3
Width (mm)

Thickness (mm)

Impact Energy (Joule)

Corrected Energy

Impact Izod Strength (kJ/m)

11,96

5,51

12,16

5,99

0,527

0,52

7,891

0,482

0,475

6,521

12,29

5,72

0,379

0,372

5,292

Mean

6,568

Standard Deviation

1,300

Standar Deviation (%)

20,00%

Sampel 4
Width (mm)

Thickness (mm)

Impact Energy (Joule)

Corrected Energy

Impact Izod Strength (kJ/m)

11,93

5,77

0,402

0,395

5,738

11,94

5,98

0,447

0,44

6,162

12,1

5,84

0,401

0,394

5,576

Mean

5,825

Standard Deviation

0,303

Standar Deviation (%)

5,00%

23
Sampel 5
Width (mm)

Thickness (mm)

Impact Energy (Joule)

Corrected Energy

Impact Izod Strength (kJ/m)

12,12

5,79

0,337

0,33

4,703

11,75

5,98

0,235

0,228

3,245

12,16

6,39

0,246

0,239

3,076

Mean

3,674

Standard Deviation

0,894

Standar Deviation (%)

24,00%

Lampiran 3 Hasil Pengujian SEM-EDS
Biokomposit dengan variasi anyaman

24
Biokomposit dengan variasi searah

25
Serat kenaf

26
Tembakau

27
Lampiran 4 Perhitungan massa jenis

Keterangan:

ρ
ρair
m1
m2

=
=
=
=

densitas material (g cm-3)
densitas air (g cm-3) = 1 g cm-3
massa awal pada saat di udara (g)
massa akhir pada saat di air (g)

ρ 2A =

gram/cm3 = 1.6 gram/cm3

ρ 4L =

gram/cm3 = 1.98 gram/cm3

ρ FG =

gram/cm3 = 1.7 gram/cm3

Lampiran 5 Perhitungan penyerapan air

Keterangan : B = Bobot awal
B1 = Bobot akhir


Penambahan tembakau

Rata – rata = 21.1 %


Tanpa penambahan tembakau

Rata – rata = 13.28 %


Komp