Pengaruh Komposisi Limbah Sekam Padi Dan Abu Sekam Padi Sebagai Pengisi Komposit Hibrid Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Komposisi Limbah Sekam Padi Dan Abu Sekam Padi Sebagai Pengisi Komposit Hibrid Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil Penelitian ini diharapkan dapat memberikan gambaran kepada dunia industri tentang pemanfaatan limbah dari sekam padi, abu sekam padi dan botol plastik kemasan minuman untuk dijadikan pembuatan komposit polimer.

Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Ibu Dr. Maulida, ST, M.Sc, selaku Dosen Pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.

2. Bapak Mhd. Hendra S. Ginting, ST. MT. dan Ibu Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.

3. Bapak Dr.Eng.Ir. Irvan, MT., selaku ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT., selaku koordinator penelitian.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, 11 Februari 2015 Penulis

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini untuk kedua orang tua penulis, Saliyo dan Radianur yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini kemudian untuk Dr. Maulida, ST, M.Sc yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini dan terkhusus untuk Nami Panindia yang selalu mendukung dan memotivasi saya hingga menyelesaikan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih untuk Zulfa Ummu Syahidah, Meyrina Eka Sari, Diana Adnanda Nasution, Nabila Karina Putri, Fikri Naufal Anwari, Ardian Zailani, Al Fikri, Nuim Hayat dan teman-teman seperjuangan angkatan 2009.

Nama : Syahri Dani NIM : 090405017

Tempat / Tanggal Lahir : Tegal Sari / 27 Maret 1991 Nama Orang Tua: Saliyo

Alamat Orang Tua :

Tegal Sari, kec. Natal, Kab. Mandailing Natal, Medan

Asal Sekolah :

• SD Negeri 142713 Perk. Patiluban, Natal tahun 1997–2003

• SMP Negeri 1 Natal tahun 2003–2006

• SMA Negeri 1 Natal tahun 2006–2009 Pengalaman Organisasi / Kerja :

1. CSG periode 2011-2012 sebagai Anggota Bidang Dakwah

2. Himatek periode 2012–2013 sebagai Anggota Bidang Kaderisasi 3. Koordinator Laboratorium Penelitian periode 2013–2015

4. Kerja Praktek di PTPN II Pabrik Gula Sei Semayang, Sei Semayang, Medan

Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal :

Jurnal Internasional, IJSTR (International Journal Sains Technology and Research (2015) dengan judul “The Tensile Strenght Properties Of Rice-Husk Ash As On The Composite Of Plastic Drinking Bottle Waste”

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengurangi sampah botol plastik yang tidak

ter-biodegradable dan untuk mengetahui komposisi pengisi abu sekam padi dan sekam padi di dalam komposit hibrid LBPKM sehingga diperoleh hasil analisa sifat mekanik, seperti kekuatan tarik (tensile strength), kekuatan lentur (flexural strength), kekuatan bentur (impact strength) yang terbaik serta dilakukan uji penyerapan air (water absorption), analisaScanning Electron Microscopy(SEM), danFourier Transform Infra-Red(FTIR). Komposit hibrid dibuat menggunakan ektruder pada temperatur 265 °C dengan mencampurkan LBPKM dan pengisi abu sekam padi dan abu sekam padi dengan ukuran partikel abu sekam padi dan sekam padi 100 mesh, di mana rasio antara matriks dan pengisi adalah 95/5, 90/10 dan 85/15 (% b/b dalam 100 gram) kemudian dihotpresspada temperatur 265 °C selama 5 menit. Dari hasil analisa FT-IR menunjukkan adanya gugus fungsi O-H pada bilangan gelombang 3429,43 cm-1, C-H pada 2893,22 dan 794,67 cm-1, C=O pada 1720,50 cm-1, dan C-O-C pada 1235,73 cm-1. Hasil analisa sifat-sifat mekanik menunjukkan bahwa pada komposit hibrid LBPKM-abu sekam padi-sekam padi rasio 90/10 diperoleh kekuatan tarik maksimum sebesar 2,711 MPa, nilai modulus Young

sebesar 219,331 MPa, pemanjangan pada saat putus sebesar 0,538%, nilai kekuatan lentur sebesar 0,954 MPa, dan nilai kekuatan bentur sebesar 1023,8 J/m2. Hasil analisa SEM pada komposit hibrid LBPKM-abu sekam padi-sekam padi rasio 90/10 menunjukkan penyebaran pengisi yang merata pada permukaan matriks. Hasil uji penyerapan air menunjukkan bahwa komposit hibrid LBPKM-abu sekam padi-sekam padi rasio 85/15 merupakan komposit dengan penyerapan air tertinggi, yaitu sebesar 3,4671%.

ABSTRACT

This study aims to reduce waste plastic bottles that are not biodegradabled and to determine the composition of rice husk ash and rice husk filler in hybrid composites LBPKM in order to obtain the best results of mechanical properties analysis, such as tensile strength (tensile strength), flexural strength (flexural strength), and strength bump (impact strength), also water absorption test (water absorption), Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis, and Fourier Transform Infra-Red (FTIR) have been done. Hybrid composites made using extruder at 265 ° C by mixing waste plastic bottles with 100 mesh particle size rice husk ash and rice husk ash filler, where the ratio between matrix and filler are 95/5, 90/10 and 85/15 (% w/w in 100 grams) and then hotpressed at 265 ° C for 5 minutes. From the results of FT-IR analysis showed the presence of O-H functional groups at wave number 3429.43 cm-1, C-H at 2893.22 and 794.67 cm-1, C=O at 1720.50 cm-1, and C-O-C at 1235.73 cm-1. The results of mechanical properties analysis showed that the hybrid composite waste plastic bottles-rice husk ash-rice husk ratio 90/10 obtained maximum tensile strength of 2.711 MPa, Young's modulus of 219.331 MPa, elongation at break of 0.538%, bending strength of 0.954 MPa, and power bump of 1023.8 J/m2. The results of SEM analysis on hybrid composite of waste plastic bottles-rice husk ash-rice husk ratio 90/10 showed the filler spread evenly on the surface of the matrix. The results of water absorption test showed that the hybrid composite of waste plastic bottles-rice husk ash-rice husk ratio 85/15 is the highest water absorption’s

composites, that is equal to 3.4671%.

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGASAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS v

ABSTRAK vi

ABSTRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR TABEL xiv

DAFTAR LAMPIRAN xv

DAFTAR SINGKATAN xvii

DAFTAR SIMBOL xviii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 5

1.3 TUJUAN PENELITIAN 5

1.4 MANFAAT PENELITIAN 5

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7

2.1 MATERIAL KOMPOSIT 7

2.2 KOMPOSIT POLIMER 8

2.2.1 Penguat(Reinforcement)Dalam Komposit 8

2.2.2 Matriks Dalam Komposit 9

2.2.3 Antarmuka dan Antarfasa Pengisi Matriks 10

2.3 HIBRID KOMPOSIT 11

2.4 LIMBAH BOTOL PLASTIK KEMASAN MINUMAN 12

2.5 SEKAM PADI 14

2.7 METODE EKSTRUKSI 16

2.8 PENGUJIAN/KARAKTERISTIK BAHAN KOMPOSIT 18

2.8.1 Uji Kekuatan Tarik(Tensile Strength) 18

2.8.2 Uji Kekuatan Bentur(Impact Strength) 19

2.8.3 Uji Kekuatan Lentur(Flaxural Srtength) 20

2.8.4 Uji Penyerapan Air(Water-Absorption) 20

2.8.5 Uji KarakteristikFourier Transform Infra Red(FT-IR) 22

2.8.6 UjiScanning Electron Microscopy(SEM) 22

2.9 APLIKASI DAN KEGUNAAN KOMPOSIT 23

2.10 ANALISI EKONOMI 24

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 27

3.1 LOKASI PENELITIAN 27

3.2 BAHAN DAN ALAT 27

3.3 PROSEDUR PENELITIAN 27

3.3.1 Penyediaan Sekam Padi 27

3.3.2 Penyediaan Abu Sekam Padi 28

3.3.3 Penyediaan Matriks (Limbah Botol Kemasan Minuman) 28 3.3.4 Penyediaan Hibrid Komposit Limbah Botol Plastik Kemasan

Minuman 28

3.4 DIAGRAM ALIR PENELITIAN 30

3.4.1 Penyediaan Sekam Padi 30

3.4.2 Penyediaan Abu Sekam Padi 30

3.4.3 Penyediaan Matriks (Limbah Botol Kemasan Minuman) 31 3.4.4 Penyediaan Hibrid Komposit Limbah Botol Plastik Kemasan

Minuman 32

3.5 PENGUJIAN KOMPOSIT 33

3.5.1 Uji Kekuatan Tarik(Tensile Strength)dengan ASTM D 638 Tipe IV 33 3.5.2 Uji Kekuatan Lentur(Flaxural Srtength)dengan ASTM D-790 34 3.5.3 Uji Kekuatan Bentur(Impact Strength)dengan ASTM 4812-11 34 3.5.4 Penyerapan Air(Water-Absorption)dengan ASTM D-570 35 3.5.5 KarakteristikFourier Transform Infra-Red(FTIR) 35 3.5.6 AnalisaScanning Electron Microscopy(SEM) 35

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 36 4.1 KARAKTERISTIK FTIR(FOURIER TRANSFORM INFRA RED)LIMBAH

BOTOL PLASTIK KEMASAN MINUMAN (LBPKM),

ABU SEKAM PADI, SEKAM PADI DAN KOMPOSIT HIBRID 36

4.2 HUBUNGANSTRESS-STRAINPET LIMBAH BOTOL PLASTIK KEMASAN MINUMAN (LBPKM) DAN KOMPOSIT HIBRID

BERPENGISI ABU SEKAM PADI DAN SEKAM PADI 43

4.3 PENGARUH PENAMBAHAN KANDUNGAN BAHAN PENGISI ABU SEKAM PADI DAN SEKAM PADI TERHADAP SIFAT PEMANJANGAN PADA SAAT PUTUS

(ELONGATION AT BREAK)KOMPOSIT HIBRID PET LBPKM 45

4.4 PENGARUH PENAMBAHAN KANDUNGAN BAHAN PENGISI ABU SEKAM PADI DAN SEKAM PADI TERHADAP KEKUATAN

TARIK(TENSILE STRENGTH)KOMPOSIT HIBRID PET LBPKM 47 4.5 PENGARUH PENAMBAHAN KANDUNGAN BAHAN PENGISI

ABU SEKAM PADI DAN SEKAM PADI TERHADAP KEKUATAN

LENTUR(FLEXURAL STRENGHT)KOMPOSIT HIBRID LBPKM 49 4.6 PENGARUH PENAMBAHAN KANDUNGAN BAHAN PET PENGISI

ABU SEKAM PADI DAN SEKAM PADI TERHADAP KEKUATAN

BENTUR(IMPACT STRENGHT)KOMPOSIT HIBRID PET LBPKM 50 4.7 KARAKTERISTIK SEM (SCANNING ELECTRON MICROSCOPY)

PET LBPKM, KOMPOSIT HIBRID LBPKM-SEKAM PADI

DAN ABU SEKAM PADI 52

4.8 RASIO 90/10 PENGARUH PENAMBAHAN KANDUNGAN BAHAN PENGISI ABU SEKAM PADI DAN SEKAM PADI TERHADAP PENYERAPAN AIR (WATER ABSORPTION) KOMPOSIT HIBRID

PET LBPKM 54

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 56

5.1 KESIMPULAN 56

5.2 SARAN 57

DAFTAR PUSTAKA 58

LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 67

LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN 68

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Bentuk-bentuk Konstituen yang Berbeda 9

Gambar 2.2 BentukInterface (Bonding Agent)Antara Matriks dan Serat 11

Gambar 2.3 Struktur Kimia Polietilen Tereflatat 13

Gambar 2.4 Reaksi Esterifikasi PET 13

Gambar 2.5 Komponen Ekstruder 17

Gambar 2.6 Spesimen V-NotchMetode Charpy dan Izod 19

Gambar 2.7 Skema Pengujian Impak 20

Gambar 3.1 Diagram Alir Penyediaan Sekam Padi 30

Gambar 3.2 Diagram Alir Penyediaan Abu Sekam Padi 30 Gambar 3.3 Diagram Alir Penyediaan Matriks

(Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman) 31

Gambar 3.4 Diagram Alir Penyediaan Komposit Hibrid Limbah Botol

Plastik Kemasan Minuman 32

Gambar 3.5 Sketsa Spesimen Uji Tarik 33

Gambar 3.6 Ukuran Dimensi Spesimen Kekuatan Flexural ASTM D-790 34 Gambar 3.7 Ukuran Dimensi Spesimen Metode Izod ASTM 4812-11 34 Gambar 4.1 Karakterisasi FTIR Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman

Polietiletereftalat (PET) 36

Gambar 4.2 Karakteristik FTIR Abu Sekam Padi 38

Gambar 4.3 Karakteristik FTIR Sekam Padi 39

Gambar 4.4 Karakteristik FTIR Komposit Hibrid LBPKM Berpengisi

Abu Sekam Padi dan Sekam Padi 41

Gambar 4.5 HubunganStress-StrainPET Limbah Botol Plastik Kemasan

Minuman Berpengisi Abu Sekam Padi dan Sekam Padi 43 Gambar 4.6 Pengaruh Penambahan Kandungan Bahan Pengisi Abu Sekam Padi

Dan Sekam Padi Terhadap Sifat Pemanjangan Pada Saat

Putus (Elongation at Break) Komposit Hibrid LBPKM 45 Gambar 4.7 Pengaruh Penambahan Kandungan Bahan Pengisi Abu Sekam Padi

Komposit Hibrid PET LBPKM 47 Gambar 4.8 Pengaruh Penambahan Kandungan Bahan Pengisi Abu Sekam Padi

Dan Sekam Padi Terhadap Kekuatan Lentur(Flexural Strenght)

Komposit Hibrid LBPKM 49

Gambar 4.9 Pengaruh Penambahan Kandungan Bahan Pengisi Abu Sekam Padi Dan Sekam Padi Terhadap Kekuatan Bentur(Impact Strenght)

Komposit Hibrid LBPKM 50

Gambar 4.10 AnalisisScanning Electron Microscopy 52 Gambar 4.11 Pengaruh Kandungan Penambahan Bahan Pengisi Abu Sekam Padi

Dan Sekam Padi Terhadap Persen Penyerapan Komposit 54 Gambar 4.12 Pengikatan Molekul Air Oleh Serat Alam 55 Gambar L3.1 Penyediaan PET Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman 68

Gambar L3.2 Penyediaan Abu Sekam Padi 68

Gambar L3.3 Penyediaan Sekam Padi 69

Gambar L3.4 Proses Pencampuran Dengan Ekstruder 89

Gambar L3.5 Proses Pencetakan Dengan AlatHot Press 70

Gambar L3.6 Hasil Komposit Hibrid 70

Gambar L3.7 Alat UTM Gotech Al-7000 M GridTensile 71 Gambar L3.8 Alat UTM Gotech Al-7000 M GridFlexural 71

Gambar L3.9 AlatImpact TesterGOTECH 72

Gambar L4.1 Hasil FTIR PET Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman 73

Gambar L4.2 Hasil FTIR Abu Sekam Padi 74

Gambar L4.3 Hasil FTIR Sekam Padi 74

Gambar L4.4 Hasil FTIR Komposit Hibrid Pet LBPKM-Abu Sekam Padi

Dan Sekam Padi 75

Gambar L4.5 Hasil SEM PET LBPKM

(Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman) 76

Gambar L4.6 Hasil SEM Komposit Hibrid PET LBPKM-Abu Sekam Padi

Dan Sekam Padi Rasio 90/10 77

Gambar L4.7 Hasil SEM Komposit Hibrid PET LBPKM-Abu Sekam Padi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Sekam Padi 15

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Abu Sekam Padi 16

Tabel 2.3 Rincian Biaya Bahan Pembuatan Komposit Hibrid Berpengisi

Sekam Padi dan Abu Sekam Padi 24

Tabel 2.4 Rincian Biaya Peralatan Pembuatan Komposit Hibrid Berpengisi

Sekam Padi dan Abu Sekam Padi 25

Tabel 2.5 Rincian Biaya Analisa Pembuatan Komposit Hibrid Berpengisi

Sekam Padi dan Abu Sekam Padi 25

Tabel 2.6 Perkiraan Rincian Pembuatan Produk 26

Table 4.1 Rentang Bilangan Gelombang, Bilangan Gelombang Dari Berbagai Gugus Fungsi Pada Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman

(LBPKM) 37

Table 4.2 Rentang Bilangan Gelombang, Bilangan Gelombang Dari Berbagai

Gugus Fungsi Pada Abu Sekam Padi 38

Table 4.3 Rentang Bilangan Gelombang, Bilangan Gelombang Dari Berbagai

Gugus Fungsi Pada Sekam Padi 40

Table 4.4 Rentang Bilangan Gelombang, Bilangan Gelombang Dari Berbagai

Gugus Fungsi Pada Komposit Hibrid 41

Tabel 4.5 Nilai ModulusYoungPET Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman (LBPKM) dan Komposit Hibrid LBPKM Berpengisi Abu Sekam Padi

Dan Sekam Padi 44

Tabel L1.1 Data Hasil Modulus Young 65

Tabel L1.2 Data Hasil Kekuatan Tarik 65

Tabel L1.3 Data Hasil Pemanjangan Pada Saat Putus 65

Tabel L1.4 Data Hasil Kekuatan Lentur 65

Tabel L1.5 Data Hasil Kekuatan Bentur 66

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Data Penelitian 65

L1.1 Data Hasil Modulus Young 65

L1.2 Data Hasil Kekuatan Tarik 65

L1.3 Data Hasil Pemanjangan Pada Saat Putus 65

L1.4 Data Hasil Kekuatan Lentur 65

L1.5 Data Hasil Kekuatan Bentur 66

L1.6 Data Hasil Penyerapan Air 66

Lampiran 2 Contoh Perhitungan 67

Lampiran 3 Dokumentasi Penelitian 68

L3.1 Penyediaan PET Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman 68

L3.2 Penyediaan Abu Sekam Padi 68

L3.3 Penyediaan Sekam Padi 69

L3.4 Proses Pencampuran Dengan Ekstruder 69

L3.5 Proses Pencetakan Dengan AlatHot Press 70

L3.6 Hasil Komposit Hibrid 70

L3.7 Alat UTM Gotech Al-7000 M GridTensile 71

L3.8 Alat UTM Gotech Al-7000 M GridFlexural 71

L3.9 AlatImpact TesterGOTECH 72

Lampiran 4 Hasil Pengujian Lab Analisis Dan Instrumen 73 L4.1 Hasil FTIR PET Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman 73

L4.2 Hasil FTIR Abu Sekam Padi 74

L4.3 Hasil FTIR Sekam Padi 74

L4.4 Hasil FTIR Komposit Hibrid Pet LBPKM-Abu Sekam Padi

Dan Sekam Padi 75

L4.5 Hasil SEM PET LBPKM

L4.6 Hasil SEM Komposit Hibrid PET LBPKM-Abu Sekam Padi

Dan Sekam Padi Rasio 90/10 77

L4.7 Hasil SEM Komposit Hibrid PET LBPKM-Abu Sekam Padi

DAFTAR SINGKATAN

ASTM American Standart Testing of Material

FTIR Fourier Transform Infra Red

LBPKM Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman

SEM Scanning Elentron Microscopy

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

σ Kekuatan tarik N/mm2

F Gaya yang Diperlukan N

A Luas Permukaan Bahan Uji mm2

ε Pemanjangan Pada Saat Puts %

∆ Perubahan Panjang Mm

L Panjang Mula-mula _Mm

E Modulus Young _MPa

Wg Persentase Pertambahan Berat _%

We Berat Setelah Perendaman _Gram

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Teknologi bahan dewasa ini berkembang dengan pesat. Hal ini didorong oleh kebutuhan akan bahan yang dapat memenuhi karakteristik tertentu yang dikehendaki. Salah satu hasilnya adalah bahan komposit polimer. Kemampuan untuk mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan, baik dalam segi kekuatan, maupun bentuk dan keunggulannya dalam rasio kekuatan terhadap berat, mendorong penggunaan komposit polimer sebagai bahan pengganti material logam konvensional pada berbagai produk [1].

Komposit polimer semakin berkembang yang saat ini bersaing dengan komposit matriks logam maupun keramik. Berbagai pemrosesan komposit terus dipacu, diarahkan kesasaran produk yang banyak diminati. Komposit polimer komersil selama ini umumnya menggunakan bahan polimer termoset. Suplai bahan baku yang terbatas mengakibatkan bahan ini relatif mahal dibandingkan polimer termoplastik [2].

Komposit hibrid sering dihubungkan dengan material penguat serat, yang umumnya berbahan baku resin yang mana dua jenis serat digabungkan menjadi matriks tunggal. Konsepnya adalah perluasan sederhana dari prinsip komposit yang menggabungkan dua atau lebih material untuk mengoptimasi nilai harga jual, memanfaatkan kualitas terbaiknya sementara mengurangi pengaruh dari sifat-sifat yang tidak diinginkan. Kombinasi dari beberapa material saja pun sudah bisa dianggap sebagai hibrid [3]. Biasanya komposit hibrid ini diaplikasikan untuk komponen struktural untuk transportasi udara, peralatan olah raga dan komponen-komponenorthopedic[4].

Tujuan hibrid adalah untuk membentuk materi baru yang akan mempertahankan keuntungan dari konstituennya dan meminimalisir kekurangannya. Hibridisasi dapat memberikan manfaat biaya dan peningkatan sifat mekanik. Dengan begitu kita bisa mengurangi biaya produksi dan membuat produk ramah lingkungan [5].

Sampah merupakan konsekuensi dari adanya aktivitas manusia. Sejalan dengan peningkatan penduduk dan gaya hidup sangat berpengaruh pada volume sampah. Mayoritas sampah tersebut adalah sampah rumah tangga yang terdiri dari berbagai bahan organik dan anorganik. Dari kedua golongan sampah tersebut, sampah anorganik diketahui memiliki tingkat kesulitan yang lebih tinggi dalam penanganan sampah dibanding sampah organik karena tidak dapat diurai oleh alam dan menjadi masalah serius bagi pencemaran tanah. Salah satu sampah yang tergolong anorganik adalah sampah/limbah yang berupa plastik [6].

Sampah plastik menjadi masalah utama di kalangan masyarakat bisa ditemukan hampir di mana-mana khususnya di tempat pembuangan sampah. Oleh karena itu, limbah plastik dapat menyebabkan pencemaran lingkungan karena tidak biodegradable [7]. Jika sampah basah lebih mudah diolah menjadi pupuk, tidak demikian dengan sampah kering terlebih lagi plastik, dimana membutuhkan waktu yang lama bagi bumi untuk menguraikannya [8].

Dimana plastik merupakan suatu bahan polimer yang tidak mudah terdekomposisi oleh mikroorganisme pengurai, sehingga penumpukan plastik bekas akan menimbulkan masalah bagi lingkungan hidup [9]. Jenis Polimer yang umum digunakan sebagai kemasan air minum adalah PET (polietilen tereflatat) [10]. Dengan menggunakan konsep Reuse-Reduce-Recycle atau disebut 3R merupakan salah satu gerakan penghijauan, dalam rangka menenmukan jawaban atas problematika sampah serta memajukan perekonomian masyarakat. Dimana denganReuse, kita dapat menggunakan kembali wadah atau tempat kemasan yang masih dapat digunakan. Sedangkan Reduce, adalah kita harus mengurangi pemakaian barang-barang yang sifatnya anorganik. DanRecycle, adalah mengolah kembali barang-barang ataupun sampah menjadi suatu bentuk yang memilki daya guna. Seiring dengan kreatifitas dan dengan menggunakan semboyan tersebut, maka dapat memberikan inspirasi sekaligus ide agar kita dapat memanfaatkan dan mengembangkan limbah botol plastik menjadi sesuatu yang dapat kita gunakan kembali dalam lingkungan sekitar kita [8]. Dari keseluruhan sampah plastik, 60% diketahui belum termanfaatkan dengan baik. Mengingat hal tersebut diatas, maka limbah tersebut dicoba didaur ulang untuk dijadikan produk komposit polimer yang berguna dan sangat menguntungkan [6].

Padi merupakan produk utama pertanian di negara-negara agraris, termasuk Indonesia. Sekam padi merupakan produk samping yang melimpah dari hasil penggilingan padi, dan selama ini hanya digunakan sebagai bahan bakar untuk pembakaran batu merah, pembakaran untuk memasak atau dibuang begitu saja. Penanganan sekam padi yang kurang tepat akan menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan. Dari hasil penelitian sebelumnya telah dilaporkan bahwa sekitar 20 % dari berat padi adalah sekam padi, dan bervariasi dari 13 sampai 29 % dari komposisi sekam adalah abu sekam yang selalu dihasilkan setiap kali sekam dibakar. Nilai paling umum kandungan silika (SiO2) dalam abu sekam padi

adalah 94 – 96 % dan apabila nilainya mendekati atau dibawah 90 % kemungkinan disebabkan oleh sampel sekam yang telah terkontaminasi oleh zat lain yang kandungan silikanya rendah. Abu sekam padi hasil pembakaran secara terkontrol pada suhu tinggi (500 – 600 oC) akan menghasilkan abu silika yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai proses kimia [11].

Beberapa penelitian yang telah dilakukan tentang hibrid komposit polietilen tereflatat dari limbah botol kemasan minuman berpengisi sekam padi dan abu sekam padi yaitu:

1. Cholachagudda, dkk (2013) pada karakteristik mekanik sabut dan sekam padi betulang polimer komposit hibrid dengan fraksi berat 80:1:19, 80:3:17 dan 80:5:15 (b/b). Hasil yang didapat menunjukkan bahwa kekuatan lentur meningkat 9,78% pada 1% sekam padi, 10,74% sebesar 3% sekam padi, 6,02% pada 5% sekam padi tetapi hibridisasi lebih dari 3% sekam padi mengurangi nilai lentur. Hibridisasi menghasilkan peningkatan yang lebih baik dalam kekuatan tarik tetapi lebih dari 3% dari sekam padi tidak dianjurkan untuk penggunaannya. Metode yang digunakan adalahhand layupdengan matriks vinilester [12].

2. Ofem, dkk (2012) pada sifat mekanis komposit hibrid CNSL pengisi periwinkle dan sekam padi dengan fraksi berat 10, 20 dan 30 % dari pengisi pada rasio 1:1 berat periwinkle dan sekam padi dengan ukuran parikel periwinkle (400, 600 dan 800 μ m). Hasil yang didapat

menunjukkan bahwa kekuatan tarik tertinggi dan kekuatan lentur diperoleh pada pengisi 30% dan 400 μ m ukuran partikel, dan tarik

modulus tertinggi dan kekuatan impak diperoleh pada 800μ mdan 400μ m

ukuran partikel, masing-masing, untuk persentase pengisi yang sama. Disimpulkan bahwa sifat optimum dapat dicapai pada kadar filler 30%. Metode yang digunakan adalah compression moulding setelah pre-treatment periwinkledan sekam padi [13].

3. Khanam, dkk (2010) pada komposit hibrid dengan pengisi serat nanas : karbon : tarik, lentur dan sifat-sifat ketahanan kimia mengkaji sifat mekanis seperti uji tarik dan uji lentur dari sisal karbon tanpa perlakuan dan dengan perlakuan 18% NaOH dengan variasi rasio berat. Selain itu uji tahan kimia dari komposit hibrid ini turut dikaji. Dengan variabel rasio berat sarat nanas/karbon 100:0,75:25,50:50,25:75,0:100 dan perlakuan tidak basa dan perlakuan basa 18% NaOH menggunakan metode hand layup (unsaturated polyester resin). Melalui penelitian ini terjadi peningkatan dari sifat tarik dan lentur dengan peningkatan komposisi serat karbon didalam komposit hibrid. pengaruh adanya perlakuan basah terhadap serat sisal pada sifat tarikan dan benturan juga turut dikaji dimana hasilnya adalah terjadi peningkatan pada sifat tersebut [14].

Penelitian tentang pemanfaatan limbah hasil pertanian atau perkebunan telah banyak dilakukan. Namun pada proses pembuatannya masih selalu menggunakan matriks termoplastik murni. Pada hal penggunaan yang dilakukan secara terus-menerus akan mengakibatkan kerusakan bumi. Oleh sebab itu, pada pembuatan polimer yang akan dilakukan akan ditambahkan pengisi yaitu limbah sekam padi dan abu sekam padi dan limbah botol plastik kemasan minuman digunakan sebagai matriks termoplastik. Dan juga dilakukan modifikasi pada variasi komposisi dari sekam padi dan abu sekam padi yang diharapkan dapat meningkatkan sifat mekanik dari polimer yang dihasilkan seperti kekuatan tarik (tensile strength), kekuatan lentur (flexural strength), kekuatan bentur (impact strength), dan penyerapan air (water absorption) komposit hibrid yang dihasilkan tanpa menggunakan bahan penyerasi ataupun bahan penggandeng. Dan yang paling penting adalah masalah lingkungan dapat diatasi secara nyata dan mengubah bahan buangan menjadi bahan yang memiliki nilai yang dapat direalisasikan.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Dalam penelitian ini yang menjadi masalah adalah bagaimana pengaruh komposisi antara matriks limbah botol plastik kemasan minuman dengan partikel sekam padi dan abu sekam padi terhadap kekuatan tarik (tensile strength), kekuatan lentur (flexural strength), kekuatan bentur (impact strength), penyerapan air (water absorption) dan didukung oleh analisa Scanning Electron Microscope (SEM) dan karakteristik Fourier Transform Infra-Red (FTIR) dari komposit hibrid yang dihasilkan.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Penelitian ini secara umum bertujuan untuk mengkaji potensi pemanfaatan limbah sekam padi dan abu sekam padi sebagi bahan pengisi komposit hibrid limbah botol plastik kemasan minuman yang dihasilkan. Sedangkan secara khusus tujuan penelitian ini adalah :

• Untuk mengurangi sampah botol plastik yang tidak ter-biodegradable.

• Untuk menentukan komposisi pengisi sekam padi dan abu sekam padi yang terbaik terhadap kekuatan tarik (tensile strength), kekuatan lentur (flexural strength), kekuatan bentur (impact strength), penyerapan air (water absorption) dan didukung oleh analisa Scanning Electron Microscope(SEM) danFourier Transform Infra-Red(FTIR).

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Memberikan informasi terutama dalam bidang penelitian komposit tentang

pengaruh komposisi dari sekam padi dan abu sekam padi sebagai pengisi komposit dengan limbah botol plastik kemasan minuman sebagai matriksnya sehingga dapat diketahui komposisi pengisi yang terbaik. 2. Memberikan informasi tambahan bagi dunia industri tentang pemanfaatan

sekam padi dan abu sekam padi serta limbah botol plastik kemasan minuman.

3. Salah satu alternatif untuk mengurangi pencemaran lingkungan yang diakibatkan limbah botol plastik kemasan minuman dari yang tidak dapat terurai / ter-biodegradable.

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Laboratorium Penelitian Fakultas Teknik, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara dan Pusat Penelitian Kelapa Sawit Medan Jl. Brig. Jend. Katamso Medan. Adapun bahan baku yang digunakan pada penelitian ini yaitu limbah botol plastik kemasan minuman sebagai matriks dan sekam padi dan abu sekam padi sebagai pengisi. Variabel yang digunakan adalah :

1. Ukuran partikel sekam padi dan abu sekam padi yang dipakai 100mesh. 2. Perbandingan komposisi limbah botol plastik kemasan minuman dengan

pengisi adalah 100/0, 95/5, 90/10, dan 85/15 (% b/b) dalam 100 gram berat total komposit, di mana 100, 95, 90 dan 85 gram merupakan berat limbah botol plastik kemasan minuman sedangkan 5, 10 dan 15 gram merupakan berat pengisi.

3. Perbandingan sekam padi dengan abu sekam padi adalah 1/1 (% b/b) dalam variasi 5, 10 dan 15 gram total berat pengisi.

Uji yang dilakukan pada komposit tersebut adalah uji tarik (Tensile Strength) ASTM D638, uji lentur (flexural strength) ASTM D790, uji bentur (Impact Strength) ASTM D256, uji penyerapan air (Water Absorption) ASTM D570 dan didukung oleh analisa Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Fourier Transform Infra Red(FTIR).

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 MATERIAL KOMPOSIT

Penggunaan Polimer dan komposit dewasa ini kian meningkat di segala bidang kehidupan seperti untuk bamper mobil, bodi kendaraan, bodi pesawat terbang, bodyperahu. Komposit berpenguat serat banyak diaplikasikan pada alat-alat yang membutuhkan material yang mempunyai perpaduan dua sifat dasar yaitu kuat namun juga ringan. Trend perkembangan komposit dewasa ini beralih dari komposit dengan material penyusun sintetis ke komposit dengan material penyusun dari bahan alami. Baik material untuk matrik maupun serat (penguat) telah dilakukan banyak penelitian untuk mendapatkan bahan natural yang layak untuk digunakan selanjutnya sebagai alternatif pengganti bahan-bahan sintetis penyusun komposit [15].

Suatu komposit dapat didefinisikan sebagai senyawa yang dibuat oleh menggabungkan dua fisik atau lebih material, pemilihan pengisi (filler) atau agen penguat dan pengikat matriks yang harus kompatibel untuk menghasilkan sebuah sistem multiphase dengan sifat yang berbeda dari bahan awal tetapi tetap mempertahankan karakteristik dari bahan tersebut. Adhesi permukaan antara serat dan polimer melakukan peran penting dalam hubungan kekuatan tarik dari matriks ke serat dan dengan demikian memberikan kontribusi terhadap kinerja komposit [16].

Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:

1. Penguat (reinforcement), yang mempunyai sifat kurang dapat dibentuk tapi lebih kaku serta lebih kuat.

2. Matrik, umumnya lebih dapat dibentuk tetapi mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih rendah [10].

Komposit dapat dibagi berdasarkan sifat dan dimensi fase tersebarnya yaitu: 1. Mikrokomposit

Dimensi fasa tersebarnya mikrokomposit yang memiliki ukuran antara 10-8

– 10-6 m. Mikrokomposit ini dapat dibagi atas tiga bagian berdasarkan ukuran dan bentuk fasa tersebarnya yaitu :

i. Mikrokomposit menggunakan penguat sebaran ii. Mikrokomposit menggunakan penguat partikel iii. Mikrokomposit menggunakan penguat serat 2. Makrokomposit

Biasanya dimensi fasa tersebarnya memiliki ukuran di atas 10-6m [17].

2.2 KOMPOSIT POLIMER

Komposit polimer adalah polimer yang berfungsi sebagai matrik. Adapun definisi dari komposit adalah bahan gabungan dua atau lebih yang terdiri dari komponen bahan utama (matriks) dan bahan rangka (reinforcement) atau penguat [17]. Polimer merupakan bahan yang sangat bermanfaat dalam dunia teknik, khususnya dalam industri kontruksi. Polimer sebagai bahan kontruksi bangunan dapat digunakan baik berdiri sendiri, misalnya sebagai perekat, pelapis, cat, dan sebagai glazur maupun bergabung dengan bahan lain membentuk komposit. Untuk aplikasi struktur yang memerlukan kekuatan dan ketegaran, diperlukan perbaikan sifat mekanik polimer agar memenuhi syarat. Untuk kebutuhan tersebut, berkembanglah komposit polimer yang disertai penguat oleh berbagai fillerdi antaranya serat [18].

2.2.1 Penguat (Reinforcement) Dalam Komposit

Pada prinsipnya, komposit dibentuk berdasarkan kombinasi antara dua atau lebih material seperti bahan logam, organik ataupun nonorganik. Meskipun ada terdapat kombinasi bahan yang tidak terbatas, tetapi bentuk konstituen lebih terbatas. Bentuk konstituen yang umum digunakan dalam bahan komposit yaitu serat, partikel, laminae (lapisan), serpihan (flakes), pengisi, dan matriks. Matriks merupakan konstituen utama yang melindungi dan memberikan bentuk pada komposit. Serat, partikel, laminae, serpihan, dan pengisi merupakan konstituen struktural [19]. Fasa penguat atau fasa tersebar merupakan bahan yang bersifat lengai dalam bentuk serat, partikel, kepingan dan lamina yang ditambahkan untuk meningkatkan sifat mekanik dan sifat fisik komposit seperti meningkatkan sifat kekuatan, kekakuan, keliatan dan sebagainya [17].

FIBER PARTICLE

FILLER LAMINA

d. Memisahkan serat. e. Melepas ikatan.

f. Tetap stabil setelah proses manufaktur [17].

Fasa matriks dari komposit berserat adalah bisa saja logam, polimer atau keramik. Secara umum logam dan polimer digunakan sebagai material matriks karena sifat rapuhnya. Sementara itu, untuk komposit bermatriks keramik, komponen penguat ditambahkan bertujuan untuk meningkatkan kekuatan bentur. Dibutuhkan daya ikat rekat yang kuat antara serat dan matriks untuk mengurangi penarikan serat. Sebenarnya kekuatan ikat merupakan pertimbangan yang sangat penting dilakukan dalam kombinasi matriks serat [4].

2.2.3 Antarmuka dan Antarfasa Pengisi-Matriks

Dalam komposit polimer matriks, antarmuka antara fasa penguat dan fasa matriks sangat penting bagi kelebihan dari komposit sebagai bahan struktural. Sifat utama mekanis dari kekuatan serat polimer komposit tidak hanya tergantung pada sifat dari serat dan matriks, tetapi juga pada tingkat adhesi antarmuka antar serat dan polimer matriks [16].

Adanya pencampuran bahan yang berbeda dalam bahan komposit, maka dalam komposit tersebut akan selalu terdapat daerah berdampingan (contiguous region). Definisi sederhananya yaitu sebuah antarmuka (interfaces) atau dengan kata lain permukaan membentuk batasan dalam konstituen. Pada beberapa kasus, daerah berdampingan sering juga dianggap sebagai fasa tambahan yang dinamakan dengan antarfasa (interphases). Sebagai contoh, pada lapisan serat gelas dalam plastik berpengisi dan bahan adesif yang mengikat lapisan bersamaan. Ketika terdapat suatu antarfasa maka akan terdapat dua antarmuka, yaitu pada permukaan antarfasa dan konstituen di tengahnya [19].

Umumnya semua bahan komposit terdapat dua fasa yang berlainan yang dipisahkan oleh antara muka bahan-bahan tersebut. Daya sentuh dan daya kohesif antar muka sangat penting karena antar muka pengisi – matriks berfungsi untuk memindahkan tegasan dari fasa matriks ke fasa penguat. Kemampuan pemindahan tegasan kepada fasa penguat tergantung pada daya ikat yang muncul pada antar muka komposit [17]. Bentuk interface antara matriks dengan serat dapat dilihat pada Gambar 2.2 berikut.

sifat serat, rasio perbandingan komposisi serat, panjang serat, orientasi serat, tingkat pembaharuan serat, antar muka serat-matriks dari kedua serat dan juga kerusakan tegangan serat [20].

Berbagai jenis kombinasi serat dan material matriks yang digunakan tetapi yang sering diterapkan secara umum adalah penggabungan dari karbon-serat gelas menjadi resin polimerik. Terdapat banyak cara untuk menggabungkan dua serat yang berbeda yang mana pada akhirnya akan mempengaruhi sifat-sifatnya. Misalnya, semua serat disusun dan dicampurkan dengan yang lain; atau membuat lapisan-lapisannya yang mana terdiri dari satu jenis serat, kemudian dilapisi dengan serat yang lain. Pada hakikatnya semua sifat-sifat hibrid adalah anisotrop. Ketika komposit hibrid tidak dapat ditarik kegagalan nya biasanya disebabkan oleh nonkatastropik yaitu tidak terjadi secara tiba-tiba. Biasanya komposit hibrid ini diaplikasikan untuk komponen struktural untuk transportasi udara, peralatan olah raga dan komponen-komponenorthopedic[4].

2.4 LIMBAH BOTOL PLASTIK KEMASAN MINUMAN

Plastik merupakan suatu bahan polimer yang tidak mudah terdekomposisi oleh mikroorganisme pengurai, sehingga penumpukan plastik bekas akan menimbulkan masalah bagi lingkungan hidup [9]. Sekarang , sampah plastik menjadi masalah utama di kalangan masyarakat bisa ditemukan hampir di mana-mana khususnya di tempat pembuangan sampah. Oleh karena itu, limbah plastik dapat menyebabkan pencemaran lingkungan karena tidak biodegradable[7]. Jika sampah basah lebih mudah diolah menjadi pupuk, tidak demikian dengan sampah kering terlebih lagi plastik, dimana membutuhkan waktu yang lama bagi bumi untuk menguraikannya. Persoalannya sekarang adalah, bagaimana mengolah limbah botol plastik agar dapat menjadi produk yang mempunyai nilai ekonomis [8].

Jenis polimer yang umum digunakan sebagai kemasan air minum adalah PET (polietilen tereftalat). Polimer ini keras, kuat, materinya juga stabil dan tidak menyerap air, memiliki sifat baik untuk pelindung terhadap gas dan bahan kimia, kristalinitasnya bervariasi dari bentuk amorf hingga kristalin. PET sangat transparan dan tidak berwarna tetapi dalam bentuk tipis, biasa berwarna putih dan

HOC O

COH O

gelap [10]. Struktur berikut.

Gamba

Polietilen tere termoplastik yang disi etilen glikol (EG) ata dan etilen glikol. PET botol minuman ringa tersebut, PET mengal sampai 2010, kebutuha juta ton [22].

PET terbuat da melalui reaksi transe dan metanol tetapi ji Kemudian bis-(2-hidr membentuk polietilena

Asam Tereftalat

H HOCH₂CH₂OH * C

O

ur kimia Polietilen Tereftalat dapat dilihat pa

bar 2.3 Struktur Kimia Polietilen Tereftalat [21]

tereftalat (PET) merupakan poliester linier disintesis melalui proses esterifikasi asam teref atau melalui proses transesterifikasi dimetil te ET banyak diaplikasikan penggunaannya sebaga ngan dan film fotografi. Oleh karena fungsi ngalami peningkatan produksi yang luar biasa. P butuhan dunia akan PET meningkat dari 27.6 jut

t dari dimetil tereftalat yang direaksikan deng nsesterifikasi yang menghasilkan bis-(2-hidroksi pi jika dipanaskan pada suhu 210 oC metanol

hidroksietil) tereftalat dipanaskan hingga 270 oC lena tereftalat dan etilen glikol sebagai hasil akhi

t Etilen Glikol Polietilen Teref

Gambar 2.4 Reaksi Esterifikasi PET [9]

COCH2CH2O

O

*

n

H₂O pada gambar 2.3

[21]

nier yang bersifat reftalat (TPA) dan l tereftalat (DMT) bagai bahan tekstil, si yang bervariasi . Pada tahun 2000 juta ton hingga 56

ngan etilen glikol droksietil) tereftalat nol akan menguap.

o

C dan reaksinya khir [10].

Polietilen tereflatat (PET) memiliki kondisi stabilitas termal yang baik, sifat listrik yang baik, penyerapan air yang sangat rendah, sifat permukaan yang sangat baik [23]. Dalam produksi polietilena tereftalat, asam tereftalat dibuat dengan mengoksidasi p-xylen. Tahap polimerisasinya sama dengan poliamida. Polimer dihasilkan dari keadaan lebur menuju pada titik transisi gelasnya pada sekitar 80oC dan bentuknya amorf, kristalinitas meningkat dengan pemanasan. Titik lebur kristalin adalah 265oC. Kekuatan regang dari lembaran polietilena tereftalat adalah sekitar 25.000psi, 2-3 kali daripada film selulosa asetat. Jika daerah spesimen pada titik patah telah diperkirakan, kekuatan regang dari plastik ini sekitar 2 kali dari aluminium dan hampir sama dengan baja lunak [9].

Kekakuan dari lembar polietilena tereftalat dapat dibandingkan dengan lembaran-lembaran selulosa lainnya, ketahanan sobeknya juga lebih baik daripada selulosa. Kekuatan dari material ini adalah 3-4 kali dibandingkan dengan lembaran plastik lainnya. Kekuatan ini adalah keuntungan terbesar secara aplikasinya [9].

2.5. SEKAM PADI

Padi merupakan produk utama pertanian di negara-negara agraris, termasuk Indonesia. Beras yang merupakan hasil penggilingan padi menjadi makanan pokok penduduk Indonesia. Sekam padi merupakan produk samping yang melimpah dari hasil penggilingan padi, dan selama ini hanya digunakan sebagai bahan bakar untuk pembakaran batu merah, pembakaran untuk memasak atau dibuang begitu saja [24].

Serat alami memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan serat sintetis, seperti beratnya lebih ringan, dapat diolah secara alami dan ramah lingkungan, merupakan bahan terbaharukan, mempunyai kekuatan dan kekakuan yang relatif tinggi dan tidak menyebabkan iritasi kulit. Keuntungan-keuntungan lainnya adalah kualitas dapat divariasikan dan stabilitas panas yang rendah [15]. Sekam padi adalah sisa dari proses penggilingan padi. Sekam padi merupakan bagian terluar yang keras dari butir padi yang terdiri dari atas lapisan lemma dan pellea. Sifat kekerasan pada sekam padi ini disebabkan oleh tingginya kandungan silika [25].

Sekam dikategorikan sebagai biomassa yang dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak dan energi atau bahan bakar. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30%, dedak antara 8- 12% dan beras giling antara 50-63,5% data bobot awal gabah. Sekam dengan persentase yang tinggi tersebut dapat menimbulkan problem lingkungan [26].

Ditinjau data komposisi kimiawi, sekam mengandung beberapa unsur kimia penting seperti dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Sekam Padi [27]

Komponen % Berat

Kadar air 32,40–11,35

Protein kasar 1,70–7,26

Lemak 0,38–2,98

Ekstrak nitrogen bebas 24,70–38,79

Serat 31,37–49,92

Abu 13,16–29,04

Pentosa 16,94–21,95

Sellulosa 34,34–43,80

Lignin 21,40–46,97

2.6 ABU SEKAM PADI

Menurut Mittal (1997) sekam padi merupakan salah satu sumber penghasil silika terbesar setelah dilakukan pembakaran sempurna. Abu sekam padi hasil pembakaran yang terkontrol pada suhu tinggi (500-600 oC) akan menghasilkan abu silika yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai proses kimia dan pada suhu lebih besar dari 1.000oC akan menjadi silika kristalin [24] [28]. Abu sekam padi mengandung silika sebanyak 86%-97% berat kering [29].

Ditinjau data komposisi kimiawi, abu sekam mengandung beberapa unsur kimia penting seperti dapat dilihat pada tabel 2.2 berikut.

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Abu Sekam [27]

Komponen % Berat

SiO2 86,90–97,30

K2O 0,58–2,50

Na2O 0,00–1,75

CaO 0,20–1,50

MgO 0,12–1,96

Fe2O3 0,00–0,54

P2O5 0,20–2,84

SO3 0,10–1,13

Cl 0,00–0,42

2.7 METODEEKSTRUSI

Ekstrusi adalah proses manufaktur kontinu yang digunakan untuk mencetak produk yang panjang dengan penampang yang tetap. Teknik ini dapat digunakan untuk memproses sebagian besar polimer termoplastik dan beberapa polimer termoset. Biasanya plastik yang dapat diproses dengan metode ekstrusi memiliki viskositas yang tinggi, sehingga produk yang baru mengalami ekstrusi dapat mempertahankan bentuk hasil pencetakan hingga produk tersebut sampai pada tahap pendinginan cepat(water bath, air quench atau chill roll)[30].

Extruder adalah suatu alat yang memaksa bahan mentah untuk mengalir dalam suatu kondisi tertentu dimana bahan mengalami pencampuran, pengadukan, dan pemasakan serta akhirnya mesin ini memaksa bahan keluar melalui suatudie dan terjadi pembentukan dan pengembangan (puffing). Extruder juga sering digunakan pada pengolahan bahan makanan karena extruder mampu menghasilkan energi mekanis yang digunakan untuk proses pemasakan bahan. Extruder mendorong bahan/adonan dengan cara memompanya melalui sebuah lubang dengan bentuk tertentu (die). Extruder mampu melakukan proses pencampuran dengan baik yang bertujuan agar bahan homogen dan terdispersi dengan baik. Salah satu kunci dalam beranekaragamnya hasil produk ekstrusi terletak pada bagian die-nya, dimana dari sinilah bahan akan didorong keluar. Fungsidiedalam pembuatan produksi pasta telah

2.8 PENGUJIAN/KARAKTERISTIK BAHAN KOMPOSIT 2.8.1 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength)

Pengujian tarik adalah salah satu uji stress strainmekanik yang bertujuan untuk mengetahui kekuatan material terhadap gaya tarik. Dalam pengujiannya, material uji ditarik sampai putus. Uji tarik adalah cara pengujian bahan yang paling mendasar. Pengujian tarik sangat sederhana, tidak mahal dan sudah mengalami standarisasi diseluruh dunia. Dengan menarik suatu material kita akan mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tarikan dan sejauh mana material itu bertambah panjang [33].

Penarikan suatu bahan biasanya menyebabkan terjadi perubahan bentuk dimana penipisan pada tebal dan pemanjangan. Kekuatan tarik (tensile strength) suatu bahan ditetapkan dengan membagi gaya maksimum dengan luas penampang mula-mula[34]. Persamaan untuk tegangan tarik adalah

Kekuatan tarik,

σ =

……..[35]

Dimana,σ = kekuatan tarik (N/mm2) F = gaya yang diperlukan (N)

A = luas permukaan bahan uji (mm2)

Panjang pada saat putus(Elongation at break),

ε =

x 100%...[36]

Dimana,ε = panjang pada saat putus(Elongation at break)(%) = perubahan panjang (mm)

L = panjang mula-mula (mm)

Modulus Young, E =σ

ε ……..[37] Dimana, E = modulus Young (MPa)

_{= kekuatan tarik (MPa)}

yang lama juga penurunan secara perlahan dari ikatan interface komposit serta menurunkan sifat mekanis komposit seperti kekuatan tariknya. Penurunan ikatan interface komposit menyebabkan penurunan properties mekanis komposit tersebut. Karena itu, pengaruh dari water-absorption sangat vital untuk penggunaan komposit berpenguat serat alami dilingkungan terbuka. Daya tahan terhadap water-absorption dalam komposit berpenguat serat alami dapat ditingkatkan dengan memodifikasi permukaan serat alami tersebut [15].

Persamaan untukwater absorption:

…[40]

Dimana :

Wg = Persentase pertambahan berat komposit We = Berat komposit setelah perendaman (gram) Wo = Berat komposit sebelum perendaman (gram)

100% x Wo

Wo We

2.8.5 Uji KarakterisitikFourier Transform Infra Red(FT_–IR)

Spektrofotometer infra merah terutama ditujukan untuk senyawa organik yaitu menentukan gugus fungsional yang dimiliki senyawa tersebut. Penetapan secara kualitatif dapat dilakukan dengan membandingkan tinggi peak (transmitansi) pada panjang gelombang tertentu yang dihasilkan oleh zat yang diuji dan zat yang standar. Dalam ilmu material analisa ini digunakan untuk mengetahui ada tidaknya reaksi atau interaksi antara bahan-bahan yang dicampurkan. Selain itu, nilai intensitas gugus yang terdeteksi dapat menentukan jumlah bahan yang bereaksi atau yang terkandung dalam suatu campuran [41].

Teknik spektroskopi infra merah terutama untuk mengetahui gugus fungsional suatu senyawa, juga untuk mengidentifikasi senyawa, menentukan struktur molekul, mengetahui kemurnian, dan mempelajari reaksi yang sedang berjalan [42].

2.8.6 UjiScanning Electron Microscopy(SEM)

Analisa SEM dilakukan untuk memfelajari sifat morfologi sampel. SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan specimen secara mikroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm diarahkan pada spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar X, elektron sekunder, dan absorpsi elektron [2].

Teknik SEM pada hakekatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 µm dari permukaan. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan tofografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan. Gambar toforgrafi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektor yang diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya gambar di monitor dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula direkam ke dalam suatu disket. Sampel yang dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai konduktifitas yang tinggi, karena polimer

mempunyai konduktifitas rendah, maka bahan perlu dilapisi dengan bahan konduktor (bahan pengantar) yang tipis [2].

Pada dasarnya SEM menggunakan sinyal yang dihasilkan elektron yang dipantulkan atau seberkas elektron sekundar. Prinsip utamanya adalah berkas elektron diarahkan pada titik-titik pada permukaan spesimen. Gerakan elektron tersebut dapat discanning(gerakan membaca) [34].

2.9 APLIKASI DAN KEGUNAAN KOMPOSIT

Mengingat melimpahnya limbah padat dan limbah plastik serta pemakaian kayu/papan yang meningkat, maka pembuatan produk komposit merupakan salah satu alternatif dalam pemanfaatan limbah-limbah tersebut untuk menghasilkan produk-produk inovatif dan kreatif sebagai bahan dasar pengganti kayu/papan dan juga untuk bahan baku di indutri kreatif. Berbagai usaha telah dilakukan untuk menggantikan pemakaian kayu/papan [43]. Saat ini kebutuhan bahan papan terus mengalami peningkatan. Biasanya bahan papan ini merupakan bahan yang diperoleh dari kayu-kayu yang berasal dari hutan. Meningkatnya pemakaian kebutuhan akan papan ini dapat memberikan pengaruh yang kurang baik, yaitu hasil hutan terutama bahan kayu lama kelamaan akan semakin berkurang. Ketergantungan akan bahan kayu harus segera ditanggulangi, agar tidak mengurangi hasil hutan. Salah satu upaya yang dilakukan adalah dengan menggantikan kayu dengan material lain untuk memenuhi kebutuhan kayu pada bidang perumahan. Material lain yang digunakan ini tentunya harus mempunyai kualitas yang lebih unggul atau tidak kalah dengan produk kayu hutan tersebut [44]. Beberapa bahan pengganti alternatif seperti pemakaian metal, baja, aluminium serta plastik telah dicoba. Akan tetapi karena faktor berat jenis yang tinggi serta ketahanannya terhadap lingkungan yang rendah ataupun harga yang tinggi mengakibatkan kurang diminati dan kepopulerannya turun [43]. Salah satu penyelesaian untuk mengatasi permasalahan tersebut sangat diperlukan usaha-usaha yang tujuannya untuk memanfaatkan limbah industri, baik yang berasal dari industri pertanian maupun non pertanian, sehingga dapat dipergunakan sebagai salah satu bahan baku pada industri pembuatan papan patikel/komposit [44].

Pemanfaatan papan partikel/komposit dapat digunakan dalam komponen bahan bangunan rumah, peredam panas, dan tempat penyimpanan, seperti untuk membuat meja, ceiling, cold strorage maupun fire wall. Dalam penelitian ini, produk berupa papan komposit berpengisi sekam padi dan abu sekam padi dapat digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan furnitur (perabotan rumah tangga) berupa meja, laci, lemari dan lain-lain.

2.10 ANALISIS BIAYA

Dalam penelitian ini, dilakukan suatu analisa biaya terhadap pembuatan komposit hibrid limbah botol plastik kemasan minuman berpengisi sekam padi dan abu sekam padi hitam. Adapun biaya untuk perancangan bahan mentah (raw material) produk membutuhkan bahan-bahan yakni sebagai berikut:

1. Botol Plastik Kemasan Minuman 2. Sekam Padi

3. Abu Sekam Padi

4. Biaya Tambahan sepertirelease agent 5. Pelat Besi Cetakan dan Silikon

Rincian biaya bahan, peralatan dan analisa diberikan dalam Tabel 2.3, Tabel 2.4 dan Tabel 2.5.

Tabel 2.3 Rincian Biaya Bahan Pembuatan Komposit Hibrid Berpengisi Sekam Padi dan Abu Sekam Padi

Bahan Jumlah Harga (Rp) Biaya Total (Rp) Botol Plastik Kemasan

Minuman 6 kg Rp 10.000,-/kg

60.000,-Sekam Padi 1 goni Rp 10.000,-/goni

10.000,-Abu Sekam Padi 1 goni Rp 10.000,-/goni 10.000,-Plastik Zipper 2 buah Rp 10.000,-/buah 20.000,-Aluminium Foil 4 buah Rp 20.000.-/buah

180.000,-Tabel 2.4 Rincian Biaya Peralatan Pembuatan Komposit Hibrid Komposit Berpengisi Sekam Padi dan Abu Sekam Padi

Peralatan Jumlah Harga (Rp) Biaya Total (Rp) Pembuatan Besi

Cetakan Uji Bentur 1 buah Rp 15.000,-/ buah 15.000,-Pembuatan Besi

Cetakan Uji Lentur 1 buah Rp 15.000,-/ buah 15.000,-Pembuatan

Cetakan Uji Tarik 1 buah Rp 15.000,-/buah

15.000,-Cetakan Silikon 2 buah Rp 150.000/ 1M x 10

cm 300.000

TOTAL

345.000,-Tabel 2.5 Rincian Biaya Analisa Pembuatan Komposit Hibrid Berpengisi Sekam Padi dan Abu Sekam Padi

Analisa Jumlah Harga (Rp) Biaya Total (Rp) AnalisaFourier

Transform Infra-Red (FTIR)

4 sampel Rp 75.000,-/sampel

300.000,-AnalisaScanning Electron Microscopy (SEM)

3 sampel Rp 250.000,-/ sampel

750.000,-TOTAL

1.050.000,-Dari rincian biaya yang telah dilakukan diatas maka total biaya yang diperlukan untuk membuat komposit hibrid LBPKM-sekam Padi dan Abu Sekam Padi yaitu sebesar Rp 1.575.000,-.

Adapun biaya untuk perancangan bahan mentah (raw material) produk membutuhkan bahan-bahan yakni sebagai berikut:

1. Botol Plastik Kemasan Minuman 2. Sekam Padi

3. Abu Sekam Padi 4. Ekstruder

5.Hot Press

6. Cetakan Papan Partikel/Komposit

Produk yang dihasilkan berupa papan partikel/komposit berpengisi sekam padi dan abu sekam padi dapat digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan furnitur(perabotan rumah tangga) berupa meja, laci, lemari dan lain-lain.

Maka, biaya pembuatan papan partikel/komposit untuk 1 buah dapat dilihat pada Tabel 2.6.

Tabel 2.7 Perkiraan Rincian Biaya Pembuatan Produk

Bahan dan Peralatan Jumlah yang diperlukan Biaya Total (Rp) Botol Plastik Kemasan

Minuman 6 kg

60.000,-Sekam Padi 1 goni

10.000,-Abu Sekam Padi 1 goni

10.000,-Aluminium Foil 4 goni

40.000,-Cetakan Papan

Partikel/Komposit 1 buah

100.000,-Total Rp

157.000,-Total biaya yang diperkirakan untuk membuat 1 buah produk papan partikel/komposit yaitu sebesar Rp 157.000,-. Harga produk sejenis di pasaran memiliki rentang harga Rp. 75.000,- s/d Rp. 125.000,- dengan ukuran 120 cm x 120 cm dan ketebalan mulai dari 9 mm (0,9 cm), 12 mm (1,2 cm), 15 mm (1,5 cm) hingga 18 mm (1,8 cm). Oleh karena itu, maka produk ini memiliki potensi untuk dipasarkan dan bersaing dengan produk lainnya yang sejenis.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 LOKASI PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Laboratorium Penelitian Fakultas Teknik, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara dan Pusat Penelitian Kelapa Sawit Medan Jl. Brig. Jend. Katamso Medan.

3.2 BAHAN DAN ALAT

Peralatan yang akan digunakan pada pembuatan Pemanfaatan Campuran Sekam Padi dan Abu Sakam Padi sebagai filler (pengisi) Komposit Hibrid Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman yaitu: Ball Mill, Ekstruder, Hotpress, Dumble Cutter, ayakan, alat uji kekuatan tarik (tensile strength) dan alat uji kekuatan lentur (flexural strength) model Instron, alat uji kekuatan bentur (impact strength), alat analisaScanning Electron Microscope(SEM) dan alat karakteristik Fourier Transform Infra-Red(FTIR).

Sedangkan bahan-bahan yang akan digunakan adalah sekam padi dan abu sekam padi sebagai Filler. Bahan pengisi ini berasal dari Kilang Padi Ginting Jl. Tanjung selamat Medan Tuntungan. Limbah botol plastik kemasan minuman berfungsi sebagai matriks berasal dari pemulung yang berada di daerah sekitar lingkungan USU dan Setia Budi Medan.

3.3 PROSEDUR PENELITIAN 3.3.1 Penyediaan Sekam Padi

Penyediaan partikel sekam padi dapat dibuat dengan menggunakan prosedur sebagai berikut :

1. Sekam padi dihaluskan dengan menggunakan alatBall Mill. 2. Kemudian diayak menggunakan ayakan 100mesh.

3. Selanjutnya dilakukan uji FTIR.

3.3.2 Penyediaan Abu Sekam Padi

Penyediaan partikel abu sekam padi dapat dibuat dengan menggunakan prosedur sebagai berikut:

1. Abu sekam padi langsung diayak menggunakan ayakan 100mesh. 2. Kemudian dilakukan uji FTIR.

3. Selanjutnya dimasukkan ke dalam Ovenpada temperatur 70oC.

3.3.3 Penyediaan Matriks (Limbah Botol Kemasan Minuman)

Limbah botol plastik kemasan minuman sebagai matriks dapat dibuat dengan menggunakan prosedur sebagai berikut :

1. Limbah botol kemasan minuman dibersihkan terlebih dahulu.

2. Kemudian dipotong-potong kecil mengunakan gunting dengan ukuran sembarang.

3. Dijadikan Chip.

3.3.4 Penyediaan Komposit Hibrid Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman

Komposit hibrid dapat dibuat dengan menggunakan prosedur sebagai berikut:

1. Perbandingan antara partikel sekam padi dan abu sekam padi yaitu 1:1 (b/b). 2. Perbandingan antara limbah botol plastik kemasan minuman dengan partikel

campuran sekam padi dan abu sekam padi yaitu 95:5, 90:10 dan 85:15 (b/b) kemudian di masukan ke dalam beaker glass dan diaduk hingga tercampur rata.

3. Campuran partikel sekam padi dan abu sekam padi di masukkan kedalam ekstruderuntuk dilebur pada temperatur 265oC.

4. Hasil dari ekstruder di cetak membentuk spesimen sesuai standar ASTM D 638-10, ASTM D-790, ASTM D 4812-11, dan ASTM D-570 yang dimasukkan ke dalam hotpress kemudian ditekan selama 5 menit pada temperatur 265oC.

5. Kemudian dilakukan pendinginan pada temperatur 25oC-30oC selama 5-10 menit agar tidak terlalu panas pada saat pengeluaran komposit dari cetakan.

6. Komposit dikeluarkan dari dalam cetakan yang sudah membentuk spesimen. 7. Dilakukan pengujian dan karakterisasi terhadap komposit yang telah

dihasilkan, pengujian yang dilakukan yaitu, uji tarik (Tensile Strength) ASTM D638, uji lentur (flexural strength) ASTM D-790, uji bentur (Impact Strength) ASTM D256, uji penyerapan air (Water Absorption) ASTM D570, analisa Scanning Electron Microscopy (SEM) dan karakteristik Fourier Transform Infra Red(FT–IR).

3.4 DIAGRAM ALIR PENELITIAN 3.4.1 Penyediaan Sekam Padi

Gambar 3.1 Diagram Alir Penyediaan Sekam Padi

3.4.2 Penyediaan Abu Sekam Padi

Gambar 3.2 Diagram Alir Penyediaan Abu Sekam Padi Sekam Padi

Oven T 70oC

Diayak dengan ayakan 100 mesh Dihaluskan dengan

alatBall Mill

FTIR

Oven T 70oC Abu Sekam Padi

FTIR Diayak dengan ayakan 100 mesh

3.4.3 Penyediaan Matriks ( Limbah Botol Kemasan Minuman )

Gambar 3.3 Diagram Alir Penyediaan Matriks (Limbah Botol Kemasan Minuman)

Dipotong-potong kecil mengunakan gunting dengan ukuran sembarang

Limbah botol plastik kemasan minuman dibersihkan

3.4.4 Penyediaan Komposit Hibrid Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman

Gambar 3.4 Diagram Alir Penyediaan Komposit Hibrid Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman

Campuran dileburkan didalamEkstruderpada temperatur 265oC

Sekam Padi

Komposit hibrid dikeluarkan dari dalam cetakan yang sudah membentuk spesimen

Campuran LBPKM dengan partikel campuran sekam padi dan abu sekam padi dengan rasio

95:5, 90:10 dan 85:15 (%b/b)

Komposit hibrid dimasukkan kedalamhotpress yang telah di preheatingselama 5 menit pada temperatur 265oC

Uji Tarik Uji Bentur Penyerapan Air FTIR SEM

FTIR

Abu Sekam Padi LBPKM

Campuran sekam padi dan abu sekam padi dengan rasio 1:1(b/b)

Uji Lentur

FTIR

Dilakukan pendinginan pada temperatur 25o-30oC selama 5-10 menit agar tidak terlalu panas pada saat pengeluaran komposit dari cetakan

12,5 mm

60,5 mm 3,4 mm

6 mm

3 mm

3.5.4 Penyerapan Air (Water Absorption) dengan ASTM D-570

Uji penyerapan air dari hibrid komposit limbah botol plastik PET (polietilen tereftalat) berpengisi sekam padi dan abu sekam padi diuji dengan perendaman dalam air pada suhu ruangan setiap 24 jam hingga bahan komposit tidak lagi menyerap air (jenuh). Spesimen tes berbentuk (25 mm x 25 mm) sesuai ASTM D-570. Setelah itu dilakukan penimbangan untuk mengetahui berat awal, lalu dilakukan pencelupan. Setiap rentang 24 jam pencelupan, sampel diambil dan dibersihkan dengan kertas tisu untuk menyerap air kemudian di timbang sampai berat konstan.

3.5.5 KARAKTERISTIKFOURIER TRANSFORM INFRA-RED(FTIR) Sampel yang dianalisa yaitu berupa PET LBPKM (Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman), sekam padi, abu sekam padi dan komposit hibrid LBPKM berpengisi abu sekam padi dan sekam padi untuk melihat apakah ada terbentuknya gugus baru. Analisa FTIR dilakukan di Laboratorium Penelitian Farmasi, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara, Medan.

3.5.6 ANALISASCANNING ELECTRON MICROSCOPY(SEM)

Sampel yang dianalisa yaitu hasil uji tarik komposit hibrid LBPKM berpengisi abu sekam padi dan sekam padi memiliki sifat paling baik yaitu rasio 90/10 dan yang buruk yaitu rasio 95/5 serta PET limbah botol plastik kemasan miuman untuk melihat perubahan morfologi yang terjadi dari patahan komposit. Analisa SEM dilakukan di Laboratorium Terpadu, Universitas Sumatera Utara, Medan.

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

50 100 150 200

1029.99 (C-O) 1145.72 (C-C-O)

2804.50

(C-H) 1951.96 (C=C)

744.52 (C-H) 1747.51

(C=O)

PET

%

T

ra

n

sm

it

a

n

si

Tabel 4.1 Rentang Bilangan Gelombang [46], Bilangan Gelombang Dari Berbagai Gugus Fungsi Pada Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman (LBPKM)

Bilangan Gelombang

(cm-1) [46]

Panjang Gelombang yang Diperoleh

Gugus Fungsi

Senyawa

3000-2850 2804,50 C-H Alkana

2000-1667 1951,96 C=C Cincin aromatis benzena

1750-1730 1747,51 C=O Ester

1150-1085 1145,72 C-O-C Eter

1300-1000 1029,99 C-O Ester

900-675 744,52 C-H Cincin aromatis benzena

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa pada bilangan gelombang 2804,50 cm-1 menunjukkan gugus C-H dari regangan alkana, pada bilangan gelombang 1951,96 cm-1 menunjukkan gugus C=C dari regangan cincin aromatis benzena, pada bilangan gelombang 1747,51 cm-1 menunjukkan gugus C=O dari regangan ester, pada bilangan gelombang 1145,72 cm-1 menunjukkan gugus C-O-C dari regangan eter, pada bilangan gelombang 1029,99 cm-1 menunjukkan gugus C-O dari regangan ester, dan pada bilangan gelombang 744,52 cm-1 menunjukkan gugus C-H dari tekukan cincin aromatis benzena [46].

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 794.67 (C-H) 1240.15 (C-O-C) 1627.92 (C=C) 1874.81 (C=O) 2881.65 (C-H) 3429.43 (O-H)

Abu Sekam Padi

%

T

ra

n

sm

it

a

n

si

Bilangan Gelombang (cm

-1

)

Rentang Bilangan Gelombang cm-1

[46] Panjang Gelombang yang Diperoleh Gugus Fungsi Senyawa

3400-3200 3429,43 O-H Alkohol

3000-2850 2881,65 C-H Alkana

1750-1730 1874,81 C=O Karbonil dan Asetil

1600-1475 1627,92 C=C Cincin Aromatis

Benzena

1250-1040 1240,15 C-O-C Eter

900-675 794,67 C-H Cincin Aromatis

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 20 30 40 50 60 70 80 90 100 933.55 (C-H) 1870.95 (C-H) 2889.37 (C=O) _1334.74 (C-O) 1080.14 (C-O-C) 1647.21 (C=C) 3348.42 (O-H) Sekam Padi

%

T

ra

n

sm

ita

n

si

Tabel 4.3 Rentang Bilangan Gelomabang [46], Panjang Gelombang Dari Berbagai Gugus Fungsi Pada Sekam Padi

RentangBilangan Gelombang cm-1

[46]

Panjang Gelombang yang

Diperoleh

Gugus Fungsi

Senyawa

3400-3200 3348,42 O-H Alkohol

3000-2850 2889,37 C-H Alkana

1750-1730 1870,95 C=O Karbonil dan Asetil

1600-1475 1647,21 C=C Cincin Aromatik

Benzana

1300-1000 1337,74 C-O Ester

1250-1040 1080,14 C-O-C Eter

900-675 933,55 C-H Cincin Aromatis

Benzena

Pada gambar di atas dapat dilihat bahwa pada bilangan gelombang 3348 cm-1 menunjukkan gugus O-H dari regangan alkohol pada rantai selulosa dan lignin, pada bilangan gelombang 2889,37 cm-1 menunjukkan gugus C-H dari regangan alkana, pada bilangan gelombang 1870,95 cm-1 menunjukkan gugus C=O dari regangan karbonil dan asetil pada kompenen xilen dari pentosan dan lignin [47], pada bilangan gelombang 1647,21 cm-1 menunjukkan gugus C=C dari regangan cincin aromatik pada lignin, pada bilangan gelombang 1334,74 cm

-1

menunjukkan gugus C-O dari regangan ester, pada bilangan gelombang 1080,14 cm-1 menunjukkan gugus C-O-C dari regangan eter, dan pada bilangan gelombang 933,55 cm-1 menunjukkan gugus C-H dari tekukan cincin aromatis benzena [46].

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 3429.43 (O-H) 1720.50 (C=O) 2893.22 (C-H) 1235.73 (C-O-C) 794.67 (C-H) Komposit Hibrid PET Sekam Padi Abu Sekam Padi

%

T

ra

n

sm

ita

n

si

Bilangan Gelombang (cm-1)

Bilangan Gelombang cm-1

[46] Panjang Gelombang yang Diperoleh Gugus Fungsi Senyawa 3400-3200

3429,43 O-H Alkohol

3000-2850 2893,22 C-H Alkana

1750-1730 1720,50 C=O Karbonil dan Asetil

1250-1040 1235,73 C-O-C Eter

Pada gambar di atas dapat dilihat bahwa pada bilangan gelombang 3429,43 cm-1menunjukkan gugus O-H dari regangan alkohol pada rantai selulosa dan lignin, pada bilangan gelombang 2893,22 cm-1 menunjukkan gugus C-H dari regangan alkana, pada bilangan gelombang 1720,50 cm-1 menunjukkan gugus C=O dari regangan karbonil dan asetil pada kompenen xilan dari pentosan dan lignin [47], pada bilangan gelombang 1235,73 cm-1 menunjukkan gugus C-O-C dari regangan eter pada lignin dan pentosan, dan pada bilangan gelombang 794,67 cm-1menunjukkan gugus C-H dari tekukan cincin aromatis benzena [46].

Dari gambar di atas juga terlihat bahwa tidak ada puncak baru yang muncul bila dibandingkan dengan karakteristik FTIR PET LBPKM, abu sekam padi dan sekam padi. Hal ini menunjukkan tidak terdapat reaksi kimia pada komposit hibrid yang dihasilkan. Penggabungan antara matriks dan bahan pengisi merupakan reaksi fisika saja.

0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020 0

1 2 3 4 5 6 7

St

re

ss

(M

Pa

)

Strain (%)

PET

Hibrid Komposit 95/5 Hibrid Komposit 90/10 Hibrid Komposit 85/15

matriks [50]. Hal ini juga yang penurunkan pemindahan tegangan (stress stransfering) dari matriks ke pengisi.

Nilai Modulus Young dari PET LBPKM dan komposit hibrid berpengisi abu sekam padi dan sekam padi dapat ditunjukkan pada tabel 4.1.

Tabel 4.5 Nilai Modulus Young PET Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman (LBPKM) Dan Komposit Hibrid LBPKM Berpengisi Abu Sekam Padi dan Sekam Padi.

Material Modulus Young [MPa]

PET 274.626

Komposit PET- Hibrid 95/5 188.561

Komposit PET- Hibrid 90/10 219.331

Komposit PET- Hibrid 85/15 191.584

Modulus Young merupakan suatu parameter yang menunjukkan sifat kekakuan suatu bahan (stiffness) dimana nilai Modulus Young yang kecil menunjukkan bahan yang fleksibel dan nilai Modulus Young yang besar menunjukkan bahan yang kekakuan dan kegetasan (stiffness and rigidity) [50].

Tabel 4.1 di atas menunjukkan bahwa nilai Modulus Young untuk komposit hibrid PET LBPKM-abu sekam padi dan sekam padi 95/5 memiliki nilai Modulus Young terkecil. Dan nilai Modulus Young untuk komposit hibrid rasio 90/10 memiliki nilai Modulus Young terbesar. Ini menunjukkan bahwa PET LBPKM yang sifatnya sudah kaku getas apabila ditambahkan pengisi dengan abu sekam padi dan sekam padi akan membuat komposit semakin kaku dan getas. Tetapi pada rasio 85/15 nilai Modulus Young turun, hal ini di sebabkan karena adanya bahan seperti lignin, pentosan, abu yang dapat menurunkan tingkat kerapuhan dan kegetasan dari matriks komposit LBPKM [51].

4.3 PENGARUH ABU SEKAM PEMANJANG KOMPOSIT H Gambar 4.6 m abu sekam padi da (elongation at break) sekam padi dan sekam

Gambar 4.6 Pengaruh P Dan Sekam Padi Te

Dari gambar pemanjangan pada sa pengisi. Dari hasil diperoleh bahwa nilai hibrid diperoleh pada di peroleh pada rasio 85/

Hasil pengujia putus menurun secara menunjukkan penuruna

H PENAMBAHAN KANDUNGAN BAH AM PADI DAN SEKAM PADI TERH NGAN PADA SAAT PUTUS(ELONGATIO

IT HIBRID PET LBPKM

menunjukkan pengaruh penambahan kandung dan sekam padi terhadap pemanjangan pa ak) PET LBPKM dan komposit hibrid LBPKM

am padi.

garuh Penambahan Kandungan Bahan Pengisi Abu S Terhadap Sifat Pemanjangan Pada Saat Putus (

Break) Komposit Hibrid PET LBPKM

bar 4.6 hasil pengujian komposit hibrid menunj saat putus menurun dengan meningkatnya ka sil uji sifat pemanjangan pada saat putus kom nilai pemanjangan pada saat putus maksimum

da rasio 95/5, yaitu sebesar 0,819 %, sedangkan sio 85/15 yaitu sebesar 0,529 %.

ujian komposit menunjukkan bahwa pemanja ara signifikan. Penurunan nilai pemanjangan nurunan kemampuan matriks untuk menyokon

HAN PENGISI HADAP SIFAT

ION AT BREAK)

ndungn bahan pengisi pada saat putus M berpengisi abu

Abu Sekam Padi us (Elongation at

nunjukkan bahwa kandungan bahan komposit hibrid um untuk komposit kan yang terendah

njangan pada saat n pada saat putus okong perpindahan

tegangan (stress) dari bahan polimer ke pengisi. Hal ini disebabkan dari penambahan pengisi pada matriks dan tidak berikatan sesuai yang diharapkan,sehingga mengurangi keelastisan dari matriks, yang mana menyebabkan kekakuan pada komposit. Penurunan nilai pemanjangan pada saat putus juga pada komposit juga disebabkan oleh pengurangan komposisi dari matriks [52]. Hal ini menunjukkan bahwa semakin bertambahnya bahan pengisi akan mengakibatkan bahan komposit menjadi lebih kaku (tidak elastis). Dan penambahan bahan pengisi menyebabkan matriks kehilangan keelastisannya, dengan kata lain, material komposit menjadi lebih mudah patah. Hal ini disebabkan oleh pembatasan mobilitas matriks dan deformabilitas oleh penambahan bahan pengisi [53].

Hasil yang sama telah di lakukan oleh Danil, dkk. [52] untuk pengisi dan matriks yang berbeda dalam memperkuat komposit dengan rasio 100/0 sampai rasio 80/20

4.4 PENGARUH ABU SEKAM TARIK(TEN

Gambar 4.7 pengisi abu sekam p kekuatan tarik komposi

Gambar 4.7 Pengaruh P Dan Sekam Padi Te

Gambar 4.7 m 95/5, 90/10 dan 85/15 4.7 diatas dapat diliha 90/10, yaitu 2,711 MP dapat meningkatkan ke sehingga bahan kom (stress) yang diberika nilai kekuatan tarik ba kekuatan tarik pada antara pengisi dan m antara partikel pengisi tarik material. Sela pembentukan aglome

H PENAMBAHAN KANDUNGAN BAH AM PADI DAN SEKAM PADI TERHADAP

ENSILE STRENGTH)KOMPOSIT HIBRID

4.7 menunjukkan pengaruh penambahan kandun padi dan sekam padi pada matriks PET LB posit hibrid.

garuh Penambahan Kandungan Bahan Pengisi Abu S Terhadap Kekuatan Tarik(Tensile Strength)Kom

PET LBPKM

menunjukkan nilai kekuatan tarik komposit hi 85/15, yaitu 1,767 Mpa, 2,711 MPa dan 1,867 MP

lihat bahwa terjadi peningkatan nilai kekuatan MPa. Hal ini disebabkan karena adanya pena n kekuatan di daerah antarfasa antara matriks komposit memiliki kekuatan yang mampu mena

ikan pada matriks [54]. Dan pada rasio 85/15 te k bahan komposit hibrid, yaitu 1,867 MPa. P da komposit hibrid dikarenakan interaksi adhe n matriks. Dengan meneningkatnya kandungan

isi dan matriks menjadi lebih lemah dan menur elain itu, peningkatan kandungan pengisi omerasi atau penggumpalan partikel pengisi.

HAN PENGISI AP KEKUATAN ID PET LBPKM kandungan bahan

LBPKM terhadap

Abu Sekam Padi Komposit Hibrid

t hibrid pada rasio MPa. Pada grafik an tarik pada rasio nambahan pengisi iks dengan pengisi enahan tegangan terjadi penurunan . Penurunan nilai dhesi intramolekul gan pengisi, zona nurunkan kekuatan isi menyebabkan si. Ketika tingkat

aglomerasi meningkat, interaksi antara pengisi dan matriks menjadi lemah dan sebagai hasilnya, nilai kekuatan tarik menjadi turun[55], maka hal ini dapat membuat daerah antarfasa menjadi lemah sehingga kekuatan yang dimiliki bahan komposit untuk menerima tegangan (stress) menurun. Pada gambar 4.7 juga menunjukkan bahwa komposit hibrid dengan rasio 90/10 memiliki kekuatan tarik maksimum yaitu sebesar 2,711 MPa. Nilai kekuatan tarik maksimum tersebut berada di bawah nilai kekuatan tarik untuk PET LBPKM yaitu sebesar 4,658 MPa. Nilai kekuatan tarik meningkat dengan meningkatnya kandungan pengisi dengan menciptakan hubungan kekuatan yang baik di antara matriks polimer yang bersifat hidrofobik dan pengisi yang bersifat hidrofilik [55].

Hasil yang sama juga sudah pernah di lakukan Shivappa et al.[56] untuk pengisi dan matriks yang berbeda dalam memperkuat komposit yaitu terjadi peningkatan pada variasi 2,5% sampai 5% dan kemudian terjadi penurunan sampai variasi 10%.

0,405

0,954

0,444

1,274

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40

95/5 90/10 85/15 PET

K

e

k

u

at

an

L

e

n

tu

r

(

M

P

a)

Perbandingan matriks dan Pengisi

Hibrid PET

dengan pengisi [57 berdasarkan pengepr (shear stress). Dalam pembengkokan (bendi

Adapun pada sebesar 0,444 MPa. dikarenakan adanya membuat penyebaran interaksi dari pengisi kemampuan pengisi d nilai kekuatan lentur ko

4.6 PENGARUH ABU SEKAM BENTUR(IMP

Gambar 4.9 pengisi abu sekam p kekuatan bentur komposi

Gambar 4.9 Pengaruh P Dan Sekam Padi Ter

[57]. Dalam pengujian kekuatan lentur, presan (compression), tegangan (tension), da alam pengujian, kegagalan (failure) terjadi

nding) dan peretakan (shearing) [58].

da rasio 85/15 nilai kekuatan letur komposi a. Penurunan nilai kekuatan lentur pada kom ya pengelompokkan atau aglomerasi dari ran pengisi yang tidak merata [49]. Aglomer

gisi dan matriks [59]. Hal ini juga yang si dalam menurunkan tegangan (stress) yang dib ur komposit hibrid berada dibawah matriks murni

H PENAMBAHAN KANDUNGAN BAH AM PADI DAN SEKAM PADI TERHADAP

(IMPACT STRENGHT)KOMPOSIT HIBRID

4.9 menunjukkan pengaruh penambahan kandun padi dan sekam padi pada matriks PET LB komposit hibrid.

garuh Penambahan Kandungan Bahan Pengisi Abu S erhadap Kekuatan Bentur(Impact Strenght)Kom

LBPKM

, komposit diuji , dan peregangan di karena adanya

posit hibrid turun komposit hibrid ri bahan pengisi erasi mengurangi ang menunjukkan diberikan sehingga

urninya.

HAN PENGISI AP KEKUATAN RID LBPKM

kandungan bahan LBPKM terhadap

Abu Sekam Padi Komposit Hibrid

Gambar 4.9 diatas menunjukkan nilai uji bentur komposit hibrid LBPKM berpengisi Abu Sekam Padi dan Sekam Padi, yaitu 763,6 J/m2(rasio 95/5); 1023,8 J/m2(rasio 90/10); 535,2 J/m2(rasio 85/15) dan 2455,8 J/m2(PET LBPKM). Pada grafik 4.9 menunnjukkan kekuatan bentur menurun dari rasio 100/0 untuk PET LBPKM sampai rasio 85/15. Meskipun ada sedikit kenaikan pada rasio 90/10, tetapi masih rendah dibandingkan dengan PET LBPKM. Hasil yang sama dilakukan oleh Hafizuddin et al. [49] dan didukung penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Yang et al. [50], penambahan bahan pengisi akan mengurangi kekuatan bentur dengan meningkatnya pengisi mengakibatkan buruknya area ikatan antara pengisi yang bersifat hidrofilik dan matriks polimer yang bersifat hidrofobik [60] [49].

Peningkatan kekuatan bentur dari rasio 95/5 sampai pada rasio 90/10 disebabkan karena adanya peran pengisi dalam meningkatkan ketahanan bentur dari komposit, dalam hal ini pengisi berperan sebagai pembentuk titik dimana mulainya pematahan (crack formation) dan media pemindahan tegangan (stress transfering medium) [57]. Dalam penelitian ini, kekuatan bentur meningkat karena adanya fleksibilitas jaringan antar fasa yang baik antara matriks dengan pengisi [57] sehingga dengan meningkatnya kandungan bahan pengisi maka bahan komposit akan menyerap energi benturan yang lebih tinggi [61].

Terjadinya penurunan kekuatan bentur pada rasio 85/15 disebabkan energi bentur yang mengindikasikan tolerabilitas gaya tiba-tiba di mana komposit terkena perambatan retakan yang cepat melalui suatu bahan. Perambatan retak biasanya terjadi melalui partikel pengisi dalam pengisi komposit. Dimana pengisi komposit dapat menyerap energi untuk menghentikan perambatan retakan jika interaksi pengisi dengan matriks cukup kuat [45].

4.7 KARAKTER PET LBPKM ABU SEKAM Karakterisasi Scanning Electron M morfologi patahan PE Sekam Padi rasio 90/10

Gamba (a) Morfologi pataha patahan Komposit Hi dengan perbesaran 2000 Abu Sekam Padi dan S

(a)

RISTIK SEM (SCANNING ELECTRON MIC

M, KOMPOSIT HIBRID LBPKM-SEKAM M PADI RASIO 90/10

si morfologi permukaan patahan ditunjukkan ron Microscopy (SEM). Gambar 4.10 dibawah

PET LBPKM, Komposit Hibrid LBPKM-Sekam o 90/10 di perbesaran 2000x.

bar 4.10 AnalisisScanning Electron Microscopy ahan PET LBPKM dengan perbesaran 2000x

Hibrid PET LBPKM- Abu Sekam Padi dan Se 2000x ; (c) Morfologi patahan Komposit Hibrid dan Sekam Padi 95/5 dengan perbesaran 2000x

(a) (b (c) Pengisi Ma Void MICROSCOPY) AM PADI DAN

ukkan dengan analisis ah menunjukkan kam Padi Dan Abu

roscopy

2000x; (b) Morfologi Sekam Padi 90/10 brid PET

LBPKM-(b) Matriks

Dari Gambar 4.10 (a) dapat dilihat morfologi patahan uji kekuatan tarik dari PET LBPKM memiliki struktur kaku dan getas. Gambar 4.10 (b) menunjukkan morfologi patahan dari Komposit Hibrid PET LBPKM- Abu Sekam Padi dan Sekam Padi 90/10 menunjukkan bahwa penyebaran pengisinya merata dan tidak ada aglomerasi atau pengelompokan dari pengisi dan ikatan antarmuka yang baik antara matriks dan pengisi. Sedangkan Gambar 4.6 (c) menunjukkan morfologi patahan dari Komposit Hibrid PET LBPKM- Abu Sekam Padi dan Sekam Padi 95/5 menunjukkan bahwa penyebaran pengisinya tidak merata dan terdapat banyak fraksi kosong(void)di dalamnya. Munculnyavoidpada komposit ini menunjukkan komposit tersebut lemah. Void juga dapat mempengaruhi ikatan antara serat dan matrik, yaitu adanya celah pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat menyebabkan matriks tidak akan mampu mengisi ruang kosong pada cetakan. Bila komposit tersebut menerima beban, maka daerah tegangan akan berpindah ke daerah void sehingga akan mengurangi kekuatan komposit tersebut [19].

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 0.0

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

P

en

ye

ra

pa

n

A

ir

(

%

)

Waktu (jam)

PET LBPKM Komposit Hibrid 95/5 Komposit Hibrid 90/10 Komposit Hibrid 85/15

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Dari hasil analisis spektrum (FT-IR), uji kekuatan tarik, uji pemanjangan pada saat putus, modulus Young uji, kekuatan lentur, uji kekuatan bentur, karakteristik SEM (Scanning Electron Microscopy)dan uji serapan air komposit hibrid PET Limbah Botol Plastik Kemasan Minuman (LBPKM) berpengisi abu sekam padi dan sekam padi dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain : 1. Dari hasil analisis karakterisasi FT-IR terhadap PET limbah botol plastik

kemasan minuman (LBPKM), abu sekam padi, sekam padi dan komposit hibrid PET limbah botol plastik kemasan minuman (LBPKM) berpengisi abu sekam padi dan sekam padi diketahui tidak terjadi perubahan gugus fungsi yang signifikan dikarenakan tidak adanya reaksi kimia yang terjadi selama proses pencampuran tetapi hanya terjadi reaksi fisika.

2. Pengisi abu sekam padi dan sekam padi belum mampu meningkatkan kekuatan tarik komposit hibrid PET LBPKM-abu sekam padi dan sekam padi rasio 90/10 sebesar 2,711 MPa dari PET LBPKM yaitu sebesar 4,658 MPa.

3. Dari hasil analisis sifat pemanjangan pada saat putus komposit menunjukkan pemanjangan pada saat putus menurun secara signifikan yaitu sebesar 1,603% (pada rasio 100/0), 0,819 (pada rasio 95/5), 0,534% (pada rasio 90/10), dan 0,529% (rasio 85/15) dikarenakan semakin bertambahannya bahan pengisi menyebabkan pengurangan komposisi dari matriks sehingga mengurangi keelastisan dari matriks, maka komposit akan menjadi kaku ( tidak elastis) dan menjadi lebih mudah patah.

4. Pengisi abu sekam padi dan sekam padi belum mampu meningkatkan nilai modulusYoung komposit hibrid PET LBPKM-abu sekam padi dan sekam padi rasio 90/10 sebesar 219,331 MPa dari PET LBPKM yaitu sebesar 274,626 MPa.

5. Pengisi abu sekam padi dan sekam padi belum mampu meningkatkan kekuatan lentur komposit hibrid PET LBPKM-abu sekm padi dan sekam padi rasio 90/10 sebesar 0,954 MPa dari PET LBPKM yaitu sebesar 1,274 MPa.

6. Dari hasil analisis sifat kekuatan bentur komposit hibrid dengan pengisi serat abu sekam padi dan sekam padi, menunjukkan bahwa nilai kekuatan bentur terbesar berada pada rasio 90/10 yaitu sebesar 1023,8 J/m2.

7. Dari hasil analisis karakteristik SEM komposit hibrid pada rasio 90/10 menunjukkan bahwa penyebaran pengisinya merata dan pada rasio 95/5 Ppenyebaran pengisinya tidak merata dan terdapat banyak fraksi kosong (void)di dalamnya.

8. Berdasarkan uji serapan air komposit diketahui bahwa daya serap air komposit berpengisi abu sekam padi dan sekam padi terbesar pada rasio 85/15, yaitu sebesar 3,4671%.

5.2 SARAN

Demi kesempurnaan penelitian ini, maka peneliti menyarankan :

1. Diperlukan perlakuan awal pada serat seperti perlakuan coupling agent pada pengisi agar meningkatkan homogenitas antara matriks dengan pengisi.

2. Diperlukannya penambahan variasi pengisi abu sekam padi dan sekam padi seperti 1:2 atau 2:1 pada pengisi , agar dapat diperbandingkan hasilnya, dan dapat diketahui pengisi mana yang paling baik untuk pembuatan komposit hibrid PET LBPKM.

Sampel 1

Sampel 2

Sampel 3

Sampel 1

Sampel 2

Sampel 3

Sampel 1

Sampel 2

Sampel 3

Sampel 1

Sampel 2