Sintesis dan Karkaterisasi Sifat Mekanik Filler Short Fiber Kulit Rotan Hasil Fermentasi dan Hasil Milling

SINTESIS DAN KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK
BIOKOMPOSIT FILLER SHORT FIBER KULIT ROTAN
HASIL FERMENTASI DAN HASIL MILLING

ATIN ARIE ANGGRAENI

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

ABSTRAK
ATIN ARIE ANGGRAENI. Sintesis dan Karakterisasi Sifat Mekanik
Biokomposit Filler Short Fiber Kulit Rotan Hasil Fermentasi dan Hasil
Milling. Dibimbing oleh SITI NIKMATIN dan JAJANG JUANSAH.
Serat kulit rotan sebagai filler pengganti serat sintetis pada komposit telah
dilakukan pada penelitian ini. Ekstraksi serat kulit rotan dilakukan dengan metode
fermentasi Aspergillus niger dan milling. Serat yang dihasilkan berbentuk long
dan short fiber (2 mm). Sintesa biokomposit menggunakan metode blending-hot
press sesuai dengan standarisasi uji mekanik yang berbeda-beda, ASTM D2240

untuk alat uji kekerasan, ASTM D1822 alat untuk uji tarik, ASTM D257 untuk
alat uji izod impact, dan ASTM D790 untuk alat uji kelenturan. Serat kulit rotan
berperan sebagai filler, polipropilen sebagai matrik, dan asam maleat sebagai
coupling agent. Hasil pengukuran mekanik terhadap biokomposit sf (5%) dan sm
(5%) menunjukkan bahwa nilai kekerasan sebesar 4.33 ± 0.17 MPa dan 4.48 ±
0.08. Kekuatan tarik bikomposit sf (5%) dan sm (5%) adalah 10.16 ± 0.76 MPa
dan 4.87 ± 0.68 MPa. Biokomposit A1 dan A2 hasil izod impact adalah 5.495 ±
0.621 kJ m-2 dan 5.343 ± 0.695 kJ m-2. Kelenturan biokomposit A1 dan A2
memiliki nilai sebesar 34.52 ± 2.200 MPa dan 26.20 ± 3.365 MPa. Biokomposit
serat femrnentasi dan milling (sm, A1, A2) memiliki kualitas sifat mekanik
(kekerasan, uji tarik, izod impact, kelenturan) lebih kecil dibandingkan dengan
komposit serat fiber glass. Kualitas sifat mekanik dipengaruhi oleh metode
pembuatan komposit, keseragaman ukuran serat, dan kandungan silika serat.
Kata kunci : Aspergillus niger, sifat mekanik, milling, biokomposit, hot press

SINTESIS DAN KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK
BIOKOMPOSIT FILLER SHORT FIBER KULIT ROTAN
HASIL FERMENTASI DAN HASIL MILLING

ATIN ARIE ANGGRAENI

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Fisika

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

LEMBAR PENGESAHAN
Judul

: Sintesis dan Karkaterisasi Sifat Mekanik Filler Short Fiber Kulit
Rotan Hasil Fermentasi dan Hasil Milling

Nama

: Atin Arie Anggraeni

NIM

: G74080054

Disetujui

Pembimbing 1

Pembimbing 2

Dr. Siti Nikmatin, M.Si

Jajang Juansah, M.Si

NIP. 1975081 920001 2200

NIP. 19771020 200501 1002

Diketahui
Ketua Departemen Fisika

Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si
NIP. 19660907 199802 1006

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan pada Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan hasil
penelitian dengan judul “Sintesis dan Karakterisasi Sifat Mekanik Biokomposit
Filler Short Fiber Kulit Rotan Hasil Fermentasi Dan Hasil Milling” sebagai salah
satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor.
Dalam penulisan usulan penelitian ini tidak terlepas dari bantuan berbagai
pihak, oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :


kedua orang tua, adik dan semua keluarga besar yang selalu
memberikan doa, nasehat, semangat dan motivasi kepada penulis.



ibu Dr Siti Nikmatin, M.Si dan bapak Jajang Juansah, M.Si selaku
pembimbing penelitian dan skripsi yang telah memberi motivasi,
pelajaran, semangat dan tuntunan kepada penulis.



bapak Dr Irzaman sebagai dosen penguji.



dosen-dosen atas doa dan motivasinya, pak Sulis dari PTBIN, pak
firman dan seluruh staf fisika atas bantuan dan motivasinya



Dwi Kurniawati, Aminah Balfas, Rizky Adisty, Doni Kurniawan,
Feri Nurdin Ferdian (tim bionanokomposit) yang selalu ada untuk
memotivasi penulis dalam suka maupaun duka.



Ella Rahmadhani, Novi Selvia, Nissa Sukmawati, dan Nurul atas
kebersamaan dan motivasinya.



Euis, elvi, eli, dan anggun atas kebersamaan dan motivasinya.



Chriss Leowardy S atas motivasi dan bantuannya.



teman-teman fisika 45, 43, 44, 46, 47, dan seluruh civitas
Departemen Fisika IPB

Selanjutnya, penulis menyadari bahwa usulan penelitian ini masih jauh dari

sempurna, sehingga kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan
demi kemajuan penelitian ini.
Bogor, Januari 2013
Penulis

RIWAYAT HIDUP
Penulis Dilahirkan di Subang pada tanggal 20
Februari 1991 dari pasangan Daeng Kusnadi dan Titi
Suhaeti. Penulis adalah anak pertama dari dua bersaudara.
Tahun 1996 penulis sekolah di SD Negeri Boreas,
lulus tahun 2002 dan melanjutkan pendidikan di SMP
Negeri 1 Kalijati. Setelah lulus tahun 2005, penulis
melanjutkan ke SMA Negeri Situraja dan lulus tahun 2008.
Penulis diterima sebagai mahasiswa di Institut Pertanian
Bogor (IPB) melalui jalur USMI di departemen Fisika Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA).
Selama menempuh pendidikan, penulis pernah menjadi asisten praktikum
Eksperimen Fisika 2 (2011-2012) dan asisten praktikum Fisika Dasar (20112012). Penulis juga pernah aktif di beberapa kegiatan kepanitian organisasi, yaitu
anggota pertandingan Olimpiade Mahasiswa IPB (2010-2011), bendahara reuni
akbar fisika (2009-2010), dan aktif di organisasi Himpunan Mahasiswa Fisika

sebagai anggota Pengabdian Sumber Daya Masyarakat (2009-2010).

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ....................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. viii
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
ix
PENDAHULUAN ....................................................................................
Latar Belakang ...................................................................................
Rumusan Masalah ..............................................................................
Tujuan Penelitian ...............................................................................
Hipotesis ............................................................................................

1
1
1
1
1

TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................................
Rotan ..................................................................................................
Polipropillen .......................................................................................
Komposit ............................................................................................
Fermentasi ..........................................................................................
Aspergillus niger ................................................................................
Pengujian Kekerasan ..........................................................................
Pengujian Uji Tarik ............................................................................
Pengujian Izod impact ..........................................................................
Pengujian Kelenturan ...........................................................................
Coupling Agent ...................................................................................

1
1
3
4
5
5
7
7

8
8
8

BAHAN DAN METODE ...........................................................................
Tempat dan Waktu Penelitian ..............................................................
Alat dan Bahan .....................................................................................
Tahapan Penelitian ...............................................................................
Preparasi Serat Kulit Rotan ..................................................................
Preparasi Polipropilen ..........................................................................
Sintesa Serat Kulit Rotan Metode Fermentasi .....................................
Sintesa Serat Kulit Rotan Metode Milling ............... ...........................
Sintesa Biokomposit ............................................................................
Karkterisasi Mekanik ..........................................................................

9
9
9
9
9

9
9
9
9
10

HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................
Kulit Rotan Hasil Preparasi .................................................................
Kulit Rotan Hasil Fermentasi Aspergillus niger ..................................
Kulit Rotan Hasil Milling ....................................................................
Hasil Sintesa Biokomposit .................................................................
Kekerasan ...........................................................................................
Kekuatan Tarik ...................................................................................
Izod impact ...........................................................................................
Kelenturan ............................................................................................

11
11
11
11
13
13
13
14
14

KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................
LAMPIRAN ..............................................................................................

16
16
18

DAFTAR TABEL
Tabel 1
Tabel 2
Tabel 3
Tabel 4
Tabel 5
Tabel 6
Tabel 7
Tabel 8
Tabel 9
Tabel 10
Tabel 11

Halaman
Kandungan kimia beberapa jenis rotan .............................................. 2
Sifat fisis dan mekanis beberapa jenis rotan ...................................... 3
Data beberapa contoh fermentasi substrat padat ................................ 6
Komposisi biokomposit serat fermentasi dan milling ........................ 10
Komposisi biokomposit dengan total massa 100 gram ...................... 10
Hasil rendemen serat kulit rotan dengan fermentasi Aspergillus
niger ................................................................................................... 12
Hasil uji kekerasan sampel sf ............................................................. 13
Hasil uji kekerasan sampel sm ........................................................... 13
Perbandingan uji tarik biokomposit dengan komposit ....................... 14
Hasil izod impact sampel A1 dan sampel A2 ...................................... 14
Hasil ketahanan lentur sampel A1 dan sampel A2 .............................. 15

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1
Gambar 2
Gambar 3
Gambar 4
Gambar 5
Gambar 6
Gambar 7
Gambar 8
Gambar 9
Gambar 10
Gambar 11
Gambar 12
Gambar 13
Gambar 14
Gambar 15
Gambar 16

Halaman
Struktur kimia kandungan beberapa jenis rotan .......................... 2
Reaksi polimerisasi dari propilen menjadi polipropilen ............. 4
Komposit diperkuat dengan berbagai macam serat .................... 4
Mikrograf dari Aspergillus niger yang ditumbuhkan pada
medium sabouraud agar dengan perbesaran 100X ..................... 6
aktivitas Aspergillus niger dalam proses fermentasi .................. 6
Gaya tarik terhadap pertambahan panjang .................................. 7
Ilustrasi skematik pembebanan izod impact ............................... 8
Ikatan penguat dengan asam maleat (a), ikatan penguat matriks
dengan asam maleat …………….............……………............... 8
Kulit rotan sebelum preprasi (a), Kulit rotan setelah preparasi
(b) ................................................................................................ 11
Serat kulit hasil fermentasi .......................................................... 11
Serat kulit rotan hasil milling 2 mm ............................................ 11
Biokomposit serat milling dan fermentasi (40 gram) ................. 12
Biokomposit
A1
(10%)
dan
A2
(20%)
...................................................................................................... 12
Hubungan antara Gaya (N) terhadap Pertambahan panjang
(mm) ............................................................................................ 14
Hubungan rata-rata izod impact terhadap variasi serat kulit
rotan ............................................................................................ 14
Perbandingan sampel A1 dan A2, hubungan antara Tegangan
(Mpa) terhadap Kelengkungan (mm) ......................................... 15

DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Lampiran 2
Lampiran 3
Lampiran 4
Lampiran 5
Lampiran 6
Lampiran 7
Lampiran 8
Lampiran 9
Lampiran 10
Lampiran 11
Lampiran 12
Lampiran 13
Lampiran 14

Halaman
Preparasi Kulit Rotan ............................................................... 19
Sintesa Fermentasi Kulit Rotan ................................................ 19
Sintesa Milling Kulit Rotan ...................................................... 20
Proses Sinteis Biokomposit Sebelum Memasuki Tahap
Pencetakan Hot Press dengan Pergantian Serat Kulit Rotan ... 20
Sintesa Biokomposit Serat Kulit Rotan .................................... 21
Karakterisasi Mekanik .............................................................. 22
Data Hasil Karakterisasi Uji Tarik ........................................... 24
Nilai konstanta uji tarik ............................................................ 25
Data Hasil Karakterisasi Izod impact ....................................... 25
Data Hasil Karakterisasi Kelenturan ........................................ 26
Standarisasi Sifat Mekanik ....................................................... 27
Diagran Alir Penelitian ............................................................. 30
Komposisi Unsur Selulosa Kulit Rotan ................................... 31
Komposisi Senyawa Kimia Fiber Glass ........................................... 31

11

PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Serat alami adalah serat yang berasal dari
alam, tanpa melalui proses kimia dan industri.
Potensi serat alam dapat dikelompokkan
menurut asal usulnya yakni tumbuhan, hewan
dan tambang. Khusus untuk tumbuhan, serat
alam dapat ditemukan pada tanaman
pertanian, perkebunan, dan hutan alami. Serat
kulit rotan yang dihasilkan dari fermentasi dan
milling dapat memperkuat
komposit
bermatrik polipropilen dengan sifat mekanik
yang sebanding dengan komposit filler
sintetis. Pada umumnya serat alami yang
dipakai adalah serat bambu, tandon kosong
kelapa sawit, serabut kelapa, serat nenas, dan
serat alami lainnya. Salah satu serat alami
yang dapat dimanfaatkan dari biomassa hasil
pertanian adalah kulit rotan.1
Indonesia memiliki luas hutan 143 juta
hektar diperkirakan hutan yang ditumbuhi
rotan seluas kurang lebih 13.20 juta hektar,
yang tersebar di Sumatera, Kalimantan,
Sulawesi, Jawa dan pulau-pulau lain yang
memiliki hutan alam, dan pemanfataannya
belum
maksimal.2
Berdasarkan
data
Kementerian Kehutanan3, suplai rotan lestari
nasional pada tahun 2010 adalah 556.000 ribu
ton, 2011 adalah 696.000 ribu ton, dan 80 %
adalah produksi setengah jadi ekspor dengan
40% dari hasil panen rotan tersebut
merupakan biomassa yang berupa kulit rotan.
Saat ini kulit rotan tersebut dimanfaatkan oleh
petani setempat sebagai tali, atap rumah, dan
dibakar.
Pemanfaatan
tersebut
dapat
dioptimalkan sebagai pengganti serat sintetis
pada komposit, sehingga akan dapat
meningkatkan
pendapatan
petani
dan
mengurangi pencemaran lingkungan.
Konsumsi serat sintetis di Indonesia cukup
tinggi dan terus mengalami kenaikan. Pada
tahun 2007 dan tahun 2008 masing-masing
sebesar 750.000 ton dan 800.000 ton. Tahun
2010 kebutuhan serat sintetis sekitar 900.000
ton. Sebanyak 70% dari konsumsi serat
sintetis nasional adalah impor dan sisanya
(30%) adalah produksi dalam negeri.4 Salah
satu jenis serat sintetis yang banyak
digunakan adalah glass fiber. Bahan baku dari
serat sintetis tersebut berasal dari gas alam
yang tidak dapat didaur ulang, sifatnya
terbatas, dan tidak ramah lingkungan,
sehingga harus ada sumber serat alam
potensial lain dari dalam negeri dan teknologi

untuk menggantikan serat sintetis tersebut
salah satunya adalah kulit rotan.
Pada penelitian ini dibuat biokomposit
dengan matrik polipropilen, asam maleat, dan
filler short fiber kulit rotan yang dihasilkan
dari hasil fermentasi dan milling. Biokomposit
tersebut dikarakterisasi sifat mekaniknya
untuk mengetahui perbandingan antara sifat
mekanik biokomposit dengan sumber serat
dari hasil fermentasi dan hasil milling.
Kemudian dibandingkan dengan serat sintetis.

Rumusan Masalah
Rumusan Masalah dari penelitian ini
adalah bagaimana pengaruh metode sintesa
filler short fiber fermentasi dan milling
terhadap kualitas sifat mekanik biokomposit?

Tujuan Penelitian
Tujuan umum dari penelitian ini :
1. Mendapatkan filler serat kulit rotan ukuran
2 mm dengan 2 metode (fermentasi dan
milling).
2. Mensintesa biokomposit filler serat kulit
rotan dengan metode blending dan hot
press.
3. Karakterisasi sifat mekanik biokomposit.

Hipotesis
Serat kulit rotan yang dihasilkan dari
fermentasi dan milling dapat memperkuat
komposit bermatrik polipropilen dengan sifat
mekanik yang sebanding dengan komposit
filler sintetis.

TINJAUAN PUSTAKA
Rotan
Struktur anatomi batang rotan yang
berhubungan erat dengan menentukan
keawetan dan kekuatan rotan antara lain
adalah besar pori dan tebalnya dinding sel
serabut. Sel serabut diketahui merupakan
komponen struktural yang memberikan
kekuatan pada rotan. Tebal dinding sel serabut
merupakan parameter anatomi yang paling
penting dalam menentukan kekuatan rotan,
dinding yang lebih tebal membuat rotan
manjadi lebih keras dan lebih berat. Sel-sel
serabut yang berdinding tebal menunjang
fungsi utama sebagai penunjang mekanis.2

12

Glukosa

Holoselulosa

Selulosa
Lignin

Gambar 1 Struktur kimia kandungan beberapa jenis rotan. 6
Tabel 1 Kandungan kimia beberapa jenis rotan.6
Jenis Rotan
No

Holoselulosa
(%)

Selulosa
(%)

Lignin
(%)

Tanin
(%)

Pati
(%)

K. junghunii Miq.

71.49

42.89

24.41

8.14

19.62

P. elongata Becc.

73.84

40.89

16.85

8.88

23.57

Seuti

C. ornathus Burr.

72.69

39.19

13.35

8.56

21.82

Semambu

C. scipionum Bl.

70.07

37.36

22.19

-

21.35

Nama
Daerah

Nama Latin

1

Sampang

2

Bubuay

3
4
5

Tretes

D. heteroides Bl

72.49

41.72

21.99

-

21.15

6

Balubuk

C. burchianus Becc.

73.34

42.35

24.03

-

20.85

7

Batang

C. zolineri Becc.

73.78

41.09

24.21

-

20.61

8

Galaka

C. spp.

74.38

44.19

21.45

-

19.4

9

Tohiti

C. inops Becc.

74.42

43.28

21.34

-

18.57

10

Manau

C. manan Miq.

71.45

39.05

22.22

-

18.5

Secara umum komposisi kimia rotan
terdiri dari holoselulosa (71% - 76%), selulosa
(39% - 58%), lignin (18% - 27%) dan silika
(0,545 - 8%). Gambar komposisi kimia rotan
dapat dilihat pada Gambar 1. Hasil penelitian
jasni6 terhadap kandungan beberapa jenis
rotan dapat dilihat pada Tabel 1.
Komponen kimia rotan penting dalam
menentukan kekuatan rotan. Selulosa yaitu

molekul gula linear berantai panjang termasuk
ke dalam holoselulosa. Selulosa berfungsi
memberikan kekuatan tarik pada batang,
karena adanya ikatan kovalen yang kuat dalam
cincin piranosa dan antar unit gula penyusun
selulosa, semakin tinggi kadar selulosa yang
terdapat dalam rotan maka keteguhan lentur
juga makin tinggi.7

13

Tabel 2 Sifat fisis dan mekanis beberapa jenis rotan.6

Seuti

kadar air
basah
(%)
142.22

Balubuk

167.11

13.87

0.500

14.585

431.61

Putih

32.15

0.39

Karokok

137.17

14.10

0.470

15.423

453.12

Kuning

24.47

0.26

Seel
Manau
alam
Sampang

138.80

14.25

0.490

10.017

421.16

Kuning

37.20

0.23

105.00

-

0.550

19.800

734.00

Kuning

-

0.16

84.32

18.19

0.580

22.000

834.00

Coklat

-

-

Jenis

Putih

Panjan
g ruas
(cm)
20.76

Tinggi
buku
(cm)
0.31

Kadar air
udara (%)

BJ
KU

MOE(kg
cm-2)

MOR (kg
cm-2)

Warna

13.76

0.511

17.089

441.96

Selain selulosa yang sangat penting juga
adalah lignin. Lignin merupakan suatu
polimer yang komplek dengan berat molekul
yang
tinggi.
Lignin
juga
berfungsi
memberikan kekuatan pada batang dan makin
tinggi kadar lignin dalam rotan makin kuat
rotan karena ikatan antar serat juga makin
kuat.7 Tanin dapat dikategorikan sebagai "true
artrigen" adalah rasa sepat. Efek tanin adalah
sebagai penangkal pemangsa.7
Pati adalah cadangan karbohidrat utama
pada tumbuhan tingkat tinggi, yaitu sekitar
70% dari berat basah, berbentuk granula yang
larut dalam air dan pati merupakan makanan
utama serangga atau bubuk perusak kayu atau
rotan. Makin tinggi kandungan pati dalam
kayu atau rotan maka makin rentan serangan
bubuk kayu kering.7
Sifat yang paling banyak mendapat
perhatian dalam penggunaan rotan adalah sifat
fisis dan mekanis. Nilai hasil uji fisis dan
mekanis beberapa jenis rotan adalah asal
Jawa, diantaranya berat jenis (BJ) 0.47 – 0.57,
nilai kekuatan (MOR) antara 421 – 834 kg cm2
, nilai kelenturan (MOE) antara 14.548 –
22.000 kg cm-2.6 Berdasarkan penampakan
secara visual, sifat fisis dan mekanis rotan
tercantum pada Tabel 2.

Polipropilen
Polipropilen
merupakan
polimer
hidrokarbon yang termasuk ke dalam polimer
termoplastik yang dapat diolah pada suhu
tinggi. Polipropilen berasal dari monomer
propilena yang diperoleh dari pemurnian
minyak bumi.8 Struktur molekul propilen dan
reaksi
polimerisasi
propilen
menjadi
polipropilen, reaksi tersebut dapat dilihat pada
Gambar 2. Secara industri, polimerisasi
polipropilena dilakukan dengan menggunakan
katalis koordinasi. Proses polimerisasi ini
akan dapat menghasilkan suatu rantai linear

yang berbentuk -A-A-A-A-A- , dengan A
merupakan propillen.
Kristalinitas merupakan ikatan antara
rantai molekul sehingga menghasilkan
susunan molekul yang lebih teratur. Pada
polimer polipropilen, rantai polimer yang
terbentuk dapat tersusun membentuk daerah
kristalin (molekul tersususn teratur) dan
bagian lain membentuk daerah amorf
(molekul tersususn secara tidak teratur).
Kristalinitas polipropilen yaitu berbentuk
amorf ukuran 0.85 g cm-3 dan berbentuk
kristalin ukuran 0.95 g cm-3. Untuk titik lebur
~ 165 °C, dengan suhu transisi kaca -10 °C,
dan titik degradasi 286 °C (559 K).9
Polipropilen merupakan jenis bahan
baku plastik yang ringan, densitas 0.90 – 0.92,
memiliki kekerasan dan kerapuhan yang
paling tinggi dan bersifat kurang stabil
terhadap panas dikarenakan adanya hidrogen
tersier. Penggunaan bahan pengisi dan
penguat memungkinkan polipropilen memiliki
mutu kimia yang baik sebagai bahan polimer
dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan
(stress-cracking) walaupun pada temperatur
tinggi. Kerapuhan polipropilen dibawah 0 oC
dapat dihilangkan dengan penggunaan bahan
pengisi. Dengan bantuan pengisi dan penguat,
akan terdapat adhesi yang baik.9
Polimer yang memiliki konduktivitas
panas
rendah
seperti
polipropilen
(konduktivitas = 0.12 W m-1) kristalinitasnya
sangat rentan terhadap laju pendinginan.
Misalnya dalam suatu proses pencetakan
termoplastik membentuk barang jadi yang
tebal dan luas, bagian tengah akan menjadi
dingin lebih lambat dari pada bagian luar,
yang bersentuhan langsung dengan cetakan.
Akibatnya, akan terjadi perbedaan derajat
kristalinitas pada permukaan dengan bagian
tengahnya.9

14

Propilen

Polipropilen

Gambar 2 Reaksi polimerisasi dari propilen menjadi polipropilen.9
Polipropilen mempunyai tegangan yang
rendah, kekuatan benturan yang tinggi dan
ketahan yang tinggi terhadap pelarut organik.
Polipropilen juga mempunyai sifat isolator
yang baik mudah diproses dan sangat tahan
terhadap air karena sedikit sekali menyerap
air, dan sifat kekakuan yang tinggi. Seperti
polyolefin lain, polipropilen juga mempunyai
ketahan yang sangat baik terhadap bahan
kimia anorganik non pengoksidasi, deterjen,
alkohol dan sebagainya. Tetapi polipropilen
dapat terdegradasi oleh zat pengoksidasi
seperti asam nitrat dan hidrogen peroksida.
Sifat
kristalinitasnya
yang
tinggi
menyebabkan daya regangannya tinggi, kaku
9
dan keras.

menggunakan penguat berupa serat atau
fiber.3
Kebutuhan akan penempatan serat dan
arah serat yang berbeda menjadikan komposit
diperkuat serat dibedakan lagi menjadi
beberapa bagian seperti diperlihatkan pada
Gambar 3.11
Fiber ini bisa disusun secara acak maupun
dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga
dalam bentuk yang lebih kompleks seperti
anyaman. Serat merupakan material yang
mempunyai perbandingan panjang terhadap
diameter sangat tinggi serta diameternya
berukuran mendekati kristal. serat juga
mempunyai kekuatan dan kekakuan terhadap
densitas yang besar.11

Komposit
Komposit adalah suatu bahan padat yang
dihasilkan dari gabungan dua atau lebih bahan
yang berbeda untuk memperoleh sifat-sifat
yang lebih baik yang tidak dapat diperoleh
dari setiap komponennya.10 Bahan komposit
terdiri dari matriks yang merupakan fase
tersebar dan pengisi sebagai fase terdispersi,
di mana kedua fase ini dipisahkan oleh
interfase. Beberapa jenis komposit seperti
komposit logam, semen, keramik, dan
komposit plastik yang diperkuat dengan
berbagai macam jenis serat. Jadi komposit
yang dihasilkan tergantung bahan matriks
yang digunakan, yaitu berdasarkan logam,
bahan organik, dan tak organik. Setiap
komposit ini berbeda dari segi sifat masingmasing karena tergantung pada jenis pengisi
atau bahan penguat yang digunakan.
Komposit didefenisikan sebagai dua atau lebih
bahan yang digabungkan menjadi satu oleh
suatu matrik.10
Komposit serat adalah komposit yang
terdiri dari fiber dalam matriks. Secara alami
serat yang panjang mempunyai kekuatan yang
lebih dibanding serat yang berbentuk curah
(bulk). Merupakan jenis komposit yang hanya
terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang

(a)

(b)

(c)

(d)
Gambar 3 Komposit diperkuat :
(a) serat kontinyu,
(b) serat anyaman,
(c) serat pendek atau acak,
(d)serat kontinyu dan serat acak.

15

Fermentasi

Aspergillus Niger

Sistem fermentasi padat umumnya
diidentikkan
dengan
pertumbuhan
mikroorganisme dalam partikel pada substrat
dalam berbagai variasi kadar air. Substrat
padat bertindak sebagai sumber karbon,
nitrogen, mineral, dan faktor-faktor penunjang
pertumbuhan, dan memiliki kemampuan
untuk menyerap air, untuk pertumbuhan
mikroba.12
Sistem fermentasi padat memiliki lebih
banyak manfaat dibandingkan dengan sistem
fermentasi
cair,
diantaranya
tingkat
produktivitasnya tinggi, tekniknya sederhana,
biaya investasi rendah, kebutuhan energi
rendah, jumlah air yang dibuang sedikit,
recovery produknya lebih baik, dan busa yang
terbentuk sedikit. Sehingga dapat diketahui
bahwa sistem fermentasi padat cocok untuk
pengembangan fungi.12
Kualitas bahan pangan produk fermentasi
dipengaruhi jenis bahan dasar, mikroba yang
digunakan, dan kondisi lingkungan selama
proses fermentasi berlangsung, selanjutnya
faktor
utama
yang
mempengaruhi
pertumbuhan mikroba dapat dikelompokan
menjadi dua bagian, yaitu nutrisi yang tersedia
dan faktor lingkungan yang meliput pH, suhu,
kelembaban, serta kandungan air media.12
Beberapa contoh fermentasi doperlihatkan
pada Tabel 3.
Fermentasi media padat merupakan proses
fermentasi yang berlangsung dalam substrat
tidak larut, namun mengandung air yang
cukup
sekalipun
tidak
mengalir
bebas. Fermentasi
padat mempunyai
kandungan nutrisi pervolume jauh lebih pekat
sehingga hasil pervolume dapat lebih besar.
Karena tingginya konsentrasi substrat
persatuan volume, timbulnya panas mikrobial
persatuan volume jauh lebih besar dari pada
fermentasi cair. Selain itu kadar air yang
rendah pada fermentasi tersebut menciptakan
kondisi yang sulit bagi pemindahan panas,
sehingga pengendalian suhu lebih sulit
daripada fermentasi cair. Mikroba yang
banyak digunakan dalam proses fermentasi
diantaranya adalah khamir, kapang dan
bakteri.12
Tujuan fermentasi substrat padat pada
kulit rotan dengan menggunakan Aspergillus
niger dalam menghasilkan selulosa atau serat
kulit rotan adalah untuk mengurangi kadar air
dalam serat kulit rotan. Sehingga hasil serat
tersebut bisa digunakan dalam pembuatan
komposit dengan filler serat kulit rotan dan
matrik polipropilen.

Aspergillus niger merupakan salah satu
spesies Aspergillus yang tidak menghasilkan
mikotoksin sehingga tidak membahayakan.
Aspergillus niger mempunyai hifa berseptat
dan spora yang dihasilkan bersifat aseksual.
Koloni Aspergillus niger berwarna putih dan
mempunyai kepala pembawa konodia yang
besar dan bulat. Warna konidia hitam kelam
atau hitam kecoklatan dan berbentuk bulat,
cenderung memisah menjadi bagian-bagian
yang
lebih
longgar
seiring
dengan
bertambahnya umur. Dalam metabolismenya
fungi ini dapat menghasilkan selulosa,
membentuk enzim yang dapat menghancurkan
jaringan tanaman non selulosa yang banyak
mengandung pektin, dapat tumbuh dengan
cepat
dan
dalam
pertumbuhannya
berhubungan langsung dengan zat makanan
yang terdapat dalam substrat.13 Aspergillus
niger dapat dilihat pada Gambar 4.
Molekul
sederhana
yang
terdapat
disekeliling hifa dapat diserap langsung
sedangkan molekul yang lebih kompleks
harus dipecah dahulu sebelum diserap ke
dalam sel, dengan menghasilkan beberapa
enzim ekstra seluler seperti protease, amilase,
mananase, dan α-glaktosidase. Bahan organik
dari substrat digunakan oleh fungi untuk
aktivitas transport molekul, pemeliharaan
struktur sel, dan metabolisme sel.13
Setiap mikroorganisme mempunyai kurva
pertumbuhan. Gambar 5 memperlihatkan
tentang
fase-fase
pertumbuhan
fungi
Aspergillus niger. Pada kurva pertumbuhan
tersebut
ditunjukkan
beberapa
fase
pertumbuhan Aspergillus niger seperti pada
label 1 sampai dengan 6. Label 1 menjelaskan
fase lag, yaitu fase penyesuaian sel-sel dengan
lingkungan pembentukan enzim-enzim untuk
mengurangi substrat. Label 2 menjelaskan
fase akselerasi, yaitu fase sel-sel mulai
membelah. Label 3 menjelaskan fase
eksponensial, yaitu fase perbanyakan jumlah
sel, aktivitas sel meningkat, dan fase ini
merupakan fase yang penting bagi kehidupan
fungi. Label 4 menjelaskan fase deselerasi,
yaitu sel-sel mulai kurang aktif membelah.
Label 5 menjelaskan fase stasioner merupakan
garis lurus yang horizontal, dimana jumlah sel
yang bertambah dan jumlah sel yang mati
relatif seimbang. Label 6 menjelaskan fase
kematian, yaitu jumlah sel-sel yang mati lebih
banyak daripada sel-sel yang masih hidup.
Fase-fase pertumbuhan Aspergillus niger
tersebut dapat menghasilkan selulosa dalam
proses fermentasi.

16

Tabel 3 Beberapa contoh substrat dan mikroorganisme yang digunakan dalam fermentasi.12
Contoh
Produksi jamur (Eropa dan
Asia Timur)

Substrat
Jerami. Rabuk

Mikroorganisme yang terlibat
Agaricus bisporus, lentinus
edodes, volvariella volvaceae

Fermentasi (di negara timur

Gandum dan Kedele

Aspergillus eryzae

Kecap

Kedelai

Neurospora sitophila

Tempe

Kedelai

Rhizopus sp.

Dadih susu

Penicillim roquefortii

Oncom
Keju
Pencucian logam

Thiobacillus sp

Asam-asam organik

Aspergillus niger

Enzim-enzim

Sekam gandum dan sebagainya

Aspergillus niger

Pengkomposan

Bahan organik campuran

jamur, bacteria, aktinomisetes

Perlakuan limbah

Komponen limbah

Bakteri, jamur

Gambar 4 Mikrograf dari Aspergillus niger yang ditumbuhkan pada medium sabouraud agar
13
dengan perbesaran 100.
Fase deselerasi

4
Fase
akselerasi

6

Fase
Stasioner

Fase kematian

3

Log x

5

Fase
lage

1

2

Fase
eksponensial

Time
Gambar 5 Aktivitas Asepergillus niger dalam prose fermentasi.3

17

Sifat Mekanik
Kekerasan
Kekerasan
suatu
material
dapat
didefinisikan sebagai ketahanan material
tersebut terhadap gaya penekanan dari
material lain yang lebih keras. Penekanan
tersebut dapat berupa meknisme penggoresan
(scratching), pantulan, dan idensitas dari
material keras terhadap suatu permukaan
benda uji. Metode idensitas dilakukan dengan
melalui penekanan benda uji dengan identor,
gaya tekan dan waktu idensitas yang
ditentukan.
Kekerasan
suatu
material
ditentukan oleh luas area dan kedalaman
idensitas yang dihasilkan.3
Pada alat uji kekerasan durometer
ketebalan sampel adalah 6 mm. Jika
ketebalam sampel terlalu terlalu tipis maka
pengukuran kekereasan akan sama halnya
dengan material yang digunakan sebagai alas
uji coba, misalkan meja. Satuan dari hasil uji
kekerasan tersebut adalah Shore A. Satuan
tersebut dapat dikonversi sesuai dengan jenis
bahan yang diuji.14
Kekuatan tarik
Uji tarik adalah salah satu uji stress-strain
mekanik yang bertujuan mengetahui kekuatan
bahan terhadap gaya tarik. Sampel atau benda
uji dengan ukuran dan bentuk tertentu ditarik
dengan beban kontinu sambil diukur
pertambahan
panjangnya.
Data
yang
didapatkan berupa perubahan panjang dan
perubahan gaya yang selanjutnya ditampilkan
dalam bentuk grafik tegangan-regangan,
sebagaimana ditunjukkan oleh Gambar 6.
Data-data penting yang diharapkan didapat
dari pengujian tarik ini adalah perilaku
mekanik dan karakterisasi perpatahan.3

Untuk semua bahan, pada tahap sangat
awal uji tarik, hubungan antara beban atau
gaya yang diberikan berbanding lurus dengan
perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut
daerah linier atau linear zone. Di daerah ini,
kurva pertambahan panjang vs beban
mengikuti aturan Hooke, yaitu rasio tegangan
(stress) dan regangan (strain) adalah konstan
seperti persamaan 1 sampai dengan 3.3
Pengujian dilakukan sampai sampel uji
patah, maka pada saat yang sama diamati
pertambahan panjang yang dialami sampel uji.
Kekuatan tarik atau tekan diukur dari besarnya
beban maksimum yang digunakan untuk
memutuskan atau mematahkan spesimen
bahan dengan luas awal. Umumnya kekuatan
tarik polimer lebih rendah dari baja 70 kg f
mm-2. Hasil pengujian adalah grafik beban
versus perpanjangan (elongasi).3
σ = F/A ...................................................... (1)
keterangan :
σ = tegangan
F = gaya tarikan
A = luas penampang.
= ΔL/L .............................................. (2)
keterangan :
= regangan
ΔL = pertambahan panjang
L = panjang awal.
E= σ/ ................................................. (3)
keterangan :
E = Modulus elastisitas
= tegangan
= regangan

(a)
Gambar 6 (a) mekanisme spesimen patah,
(b) gaya tarik terhadap pertambahan panjang.

(b)

18

Keuletan (ductility) merupakan suatu sifat
yang menggambarkan kemampuan suatu
bahan dalam menahan deformasi hingga
terjadinya perpatahan. Sifat ini dalam bebrapa
tingkatan, dimiliki oleh bahan bila ingin
dibentuk melaui proses rolling, bending,
stretching, drawing, hammering, cutting, dan
lain-lain.3
Persentase
perpanjangan
(elongation) didapatkan dari perhitungan
berikut :
.............. (4)
keterangan :
= regangan
1 = panjang akhir
o

= panjang awal

Izod Impact
Pengujian izod impact bertujuan untuk
mengukur berapa energi yang dapat diserap
suatu material sampai material tersebut patah.
Pengujian tumbukan merupakan respon
terhadap beban kejut atau beban tiba-tiba
(beban impak). Dasar pengujian tumbukan ini
adalah penyerapan energi potensial dari
pendulum beban yang berayun dari suatu
ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji
sehingga benda uji mengalami deformasi.3
Pengujian izod impact standarisasi di
Inggris dan Eropa (Gambar 7). Benda uji izod
mempunyai penampang lintang bujur sangkar
atau lingkaran dengan takik V di dekat ujung
yang dijepit. Pengujian ini umumnya
dilakukan pada suhu ruang dan ditujukan
untuk material-material yang dirancang
sebagai batang.2 ilustrasi skema izod impact
diperlihatkan pada Gambar 8.

spesimen patah. Pengujian dilakukan dengan
three point bending.15

Coupling Agent
Coupling agent dalam biokomposit
berperan menyebarkan cairan matriks secara
merata ke permukaan serat yang digunakan,
sehingga tidak terjadi rongga-rongga udara.16
Ikatan adhesi ditunjukkan pada Gambar 8.
Ikatan antar muka pada komposit dapat
diakibatkan oleh adanya gaya adhesi antara
matriks dan serat yang digunakan. Perbedaan
serat yang bersifat polar dan matriks yang
bersifat nonpolar mengakibatkan ikatan adhesi
keduanya
sangat
lemah,
sehingga
membutuhkan coupling agent sebagai penguat
ikatan adhesi dari kedua komponen komposi
tersebut.16
Bandul
Spesimen
Izod Impact

Izod (top view)
Gambar 7 Ilustrasi skematik pembebanan
tumbukan pada benda uji izod.2

Kelenturan (Flexural Strenght)
Kekuatan lentur atau kekuatan bending
adalah tegangan bending terbesar yang dapat
diterima akibat pembebanan luar tanpa
mengalami deformasi besar. Pengujian kuat
lentur dilakukan untuk mengetahui ketahanan
suatu bahan terhadap pembebanan pada titik
lentur dan juga untuk mengetahui keelastisan
suatu bahan. Cara pengujian kuat lentur ini
dengan memberikan pembebanan tegak lurus
terhadap sampel dengan tiga titik lentur dan
titik-titik sebagai penahan berjarak tertentu.
Titik
pembebanan
diletakkan
pada
pertengahan panjang sampel. Pada pengujian
ini terjadi perlengkungan pada titik tengah
sampel dan besarnya perlengkungan ini
dinamakan defleksi ( ). Kemudian dicatat
beban maksimum (Wmaks) dan regangan saat

(a)

(b)
Gambar 8 (a) ikatan penguat dengan coupling
agent,
(b) ikatan matrik dengan coupling
agent.

19

METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium
Material Departemen Fisika FMIPA-IPB,
PTBIN BATAN (Serpong dan Pasar Jumat),
Institut Teknologi Indonesia dan Sentra
Teknologi Polimer. Penelitian dilaksanakan
pada bulan Desember 2011 sampai dengan
Juni 2012.

Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian
ini adalah kulit rotan segar, Aspergillus niger,
polipropilen, asam maleat, aquades. Kulit
rotan segar ini diperoleh dari desa Madu Sari,
Kalimantan Barat dengan kondisi awal
berwarna cokelat dan berduri. Sedangkan alat
yang digunakan adalah labu ukur, baki, hot
press, neraca analitik, Pen Disk Milling
(PDM), blender, crusher, mikrometer, alat –
alat uji mekanik, kompor, dan dandang.

Tahapan Penelitian
Preparasi Serat Kulit Rotan
Kulit rotan dibersihkan dari kotoran
dengan
menggunakan
air
(aquades).
Kemudian kulit rotan direbus dalam dandang
hingga mendidih dengan semua bagian kulit
rotan tersebut tercelup dalam air. Setelah
mendidih,
diangkat,
ditiriskan
dan
dikeringkan. Pembersihan bertujuan untuk
membersihkan kulit rotan dari duri dan
kotoran.
Perebusan
bertujuan
untuk
mengurangi impuritas dan melunakkan
jaringan non selulosa sedangkan pengeringan
untuk mengurangi kadar air dalam rotan untuk
menghasilkan biokomposit dengan kualitas
yang baik. Kemudian hasil preparasi tersebut
memasuki tahap fermentasi dan milling.

Preparasi Polipropilen
Matriks yang digunakan dalam pembuatan
biokomposit
ini
adalah
polipropilen.
Polipropilen yang digunakan berupa granular
berwarna putih. Total massa polipropilen yang
digunakan dalam pembuatan biokomposit
dengan serat hasil fermentasi dan hasil
milling-shaker adalah 237.6 gram dengan
suhu pelelehan 200 °C.

Sintesa Serat Kulit Rotan dengan
Metode Fermentasi

Setelah preparasi kulit rotan, kulit rotan
dipotong sesuai dengan ukuran lebar baki
(wadah untuk fermentasi) dan potongan kulit
rotan tersebut diletakan dalam baki. Kulit
rotan tersebut diinokulasi Aspergillus niger
dengan variasi volume 10 ml, 15 ml, 20 ml
dan variasi hari dengan kode sampel pada
Tabel 6. Setelah itu baki tersebut ditutup
kertas alumunium voil dan diberi lubanglubang sebagai ventilasi udara. Rendemen
serat kulit rotan dapat dihasilkan melalui
fermentasi Aspergillus niger dengan siklus
hidup yang berlangsung selama 6 hari
(Gambar 5). Fermentasi selama satu siklus
hidup Aspergillus niger terhadap kulit rotan
belum menghasilkan rendemen serat kulit
rotan yang optimal, maka dilakukan
fermentasi dengan pemberian satu kali
ulangan Aspergillus niger hingga hari ke-10,
sehingga didapatkan hasil akhir rendemen
dalam bentuk long short fiber. Serat kulit
rotan yang digunakan sebagai filler dalam
biokomposit adalah rendemen serat kulit rotan
yang paling optimum dan tanpa terjadinya
penjamuran. Fermentasi berlangsung dengan
variasi volume Aspergillus niger dan waktu
fermentasi. Sementara itu suhu dan pH
konstan sesuai dengan kondisi lab (Tabel 6).

Sintesa Serat Kulit Rotan dengan
Metode Milling
Kulit rotan setelah proses preparasi
dimasukkan ke dalam alat penggilingan (pen
disk milling) kurang lebih selama 6 jam, agar
diperoleh serat kulit rotan dalam bentuk short
fiber. Serat tersebut kemudian diayak atau
dipisahkan berdasarkan ukuran partikel
dengan menggunakan screen aperture (lubang
ayakan). Dalam penelitian ini ukuran serat
kulit rotan yang diambil adalah serat kulit
rotan dengan ukuran 2 mm (pengayakan).

Sintesa Biokomposit
Sintesa biokomposit dalam penelitian ini
menggunakan metode hot press, blending dan
crushing. Bahan yang digunakan adalah filler
serat kulit rotan dari hasil metode fermentasi
dan hasil milling, matrik polipropilen dan
asam maleat sebagai coupling agent.
Tabel
4
merupakan
komposisi
biokomposit serat kulit rotan hasil fermentasi
dan milling. Pada penelitian ini akan
digunakan serat kulit rotan dengan ukuran 2
mm untuk proses blending, sehingga untuk
serat hasil fermentasi dipotong terlebih
dahulu. Kemudian dicampurkan dengan

20

polipropilen dan asam maleat sesuai dengan
komposisi yang diuraikan oleh Tabel 4. Proses
pcampuran ketiga bahan tersebut dengan cara
dipanaskan pada suhu 160 C selama 5 menit
menggunakan alat blending. Kemudian
memasuki tahap crushing selama 5 menit.
Selanjutnya dicetak menggunakan hot press
pada suhu 185 C dan tekanan 2 atm selama
30 menit. Tebal biokomposit hasil hot press
dengan filler serat milling adalah 0.4 mm
sedangkan untuk filler serat hasil fermentasi
adalah 0.3 mm sesuai dengan ASTM D2240
untuk alat uji kekerasan, ASTM D1822 alat
untuk uji tarik.
Tabel
5
menunjukkan
komposisi
biokomposit dengan total massa 100 gram.
Serat kulit rotan 2 mm hasil dari milling,
polipropilen dan asam maleat. Proses
pencampuran ketiga bahan tersebut dengan
cara dipanaskan menggunakan alat blending
pada suhu 160 C selama 5 menit. Selanjutnya
melalui proses crushing selama 5 menit.
Kemudian dicetak dengan menggunakan hot
press pada suhu 200 C dan tekanan 1 atm
selama 30 menit. Tebal biokomposit sampel
A1 dan A2 hasil hot press adalah 3 mm sesuai
dengan ASTM D257 untuk alat uji impak
izod, dan ASTM D790 untuk alat uji
kelenturan.
Uji Sifat Mekanik
Biokomposit dengan filler hasil fermentasi
(sf) dan milling (sm) dikarakterisasi melalui
uji kekerasan dan uji tarik. Pada karakterisasi
uji kekerasan menggunakan alat uji kekerasan
ASTM D2240. Setiap sampel disusun
bertumpuk setebal 6 mm dan diberi beban 1
kg, hasil dari pengukuran ini merupakan nilai

kekerasan sampel dengan satuannya adalah
Shore
A.
Setiap
sampel
diberikan
pengulangan uji kekerasan sebanyak 5 kali.
Hasil 5 kali pengulangan tersebut dirataratakan, sehingga didapatkan nilai kekerasan
sampel sf dan sm.
Karakterisasi uji tarik menggunakan alat
uji tarik ASTM D1822 L. Setiap sampel
dipotong terlebih dahulu seperti Gambar 6a,
sebanyak 3 potongan kemudian diukur
ketebalannya. Setelah itu sampel diuji tarik,
sehingga didapatkan rata-rata hasil kekuatan
tarik dari 3 kali pengulangan untuk sampel sf
dan sm.
Biokomposit sampel A1 dan A2 dipotong
sebanyak 9 potongan dengan lebar 1 cm dan
panjang 8 cm. Kedua sampel tersebut diuji
dengan impak izod ASTM D257 untuk
melihat kekuatan impak izod yang dihasilkan.
Pengujian ini dilakukan dengan 9 kali
pengulangan. Variabel tetap dalam proses
impak izod yaitu, kelembaban 61.0% ,
temperatur 22.6 C , kecepatan benturan 3.46
m s-2, energi bandul 2 J , dan energi perbaikan
0.017 J.
Pada karakterisasi kelenturan, biokomposit
sampel A1 dan A2 dipotong sebanyak 5
potongan dengan lebar 1 cm dan panjang 8
cm. Kedua sampel tersebut diuji dengan
kelenturan ASTM D790. Dari hasil 5 kali
pengulangan dihasilkan rata-rata nilai
kelenturan dan keelastisan. Dari hasil
kelenturan dapat diketahui maksimum dan
minimum ketahanan bahan.
Secara umum keseluruhan tahapan
penelitian ini dapat dilihat pada Lampiran 12
diagram alir penelitian.

Tabel 4 Komposisi biokomposit serat hasil fermentasi dan penggilingan secara milling.

Perlakuan
fermentasi
Milling

Sampel
A
B

Serat
(%)
5
5

Polipropilen
(%)
92
92

Asam
Maleat
(%)
3
3

Tabel 5 Komposisi biokomposit dengan total massa 100 gram hasil milling.
Sampel
A1

Serat
(%)
10

Polipropilen
(%)
87

Asam Maleat
(%)
3

A2

20

77

3

21

HASIL DAN PEMBAHASAN
Kulit Rotan Hasil Preparasi

(a)
(b)
Gambar 9 Kulit rotan : (a) sebelum preprasi,
(b) setelah preparasi.
Pada Gambar 9 diperlihatkan kulit rotan
sebelum dan setelah memasuki tahap
preparasi. Hasil preparasi kulit rotan ini
menghasilkan kulit rotan yang sudah bersih
dari kotoran dan duri. Hasil preparasi dengan
total massa 550 gram tersebut kemudian
memasuki tahap fermentasi dan milling.

Kulit Rotan Hasil Fermentasi
Aspergillus niger
Fermentasi Aspergillus niger pada kulit
rotan menghasilkan serat kulit rotan dengan
waktu optimum selama 10 hari. Pengamatan
pertama dilakukan pada hari ke-4 volume
Aspergillus niger 10 ml, 15 ml dan 20 ml.
Pada hari ke-4 tersebut merupakan tahap
deselerasi, yaitu sel-sel mulai kurang aktif
membelah. Tetapi pada hari ke-4 sampai
dengan hari ke-5 belum dihasilkan rendemen
serat kulit rotan. Pada hari ke-6 hasil
rendemen serat kulit rotan dengan volume
Aspergillus niger 10 ml dan 15 ml belum
menghasilkan rendemen serat kulit rotan.
Sedangkan pada volume 20 ml telah
dihasilkan rendemen serat kulit rotan, yaitu
0.23% (Tabel 6). Hal ini disebabkan oleh
fermentasi pada siklus hidup Aspergillus niger
(Gambar 5) selama 6 hari belum tercapai
untuk menghasilkan serat kulit rotan. Selama
6 hari tersebut Aspergillus niger belum
mampu menghancurkan jaringan non selulosa,
sehingga dilakukan kembali fermentasi
dengan satu kali pengulangan pemberian
Aspergillus niger pada hari ke-6 sampai hari
ke-10.
Pengamatan dilakukan kembali pada
hari ke-8 dan hari ke-10 diperoleh kenaikan
hasil rendemen serat kulit rotan. Hasil
rendemen serat kulit rotan sampel D dan E
semakin meningkat pada hari ke-6 sampai hari
ke-10 (Tabel 6). Semakin banyak volume

Aspergillus niger yang diberikan, hasil
rendemen serat kulit rotan semakin
meningkat, dapat dilihat pada Tabel 6. Hasil
rendemen serat kulit rotan dengan volume 10
ml dan 20 ml pada hari ke-10 telah mengalami
penjamuran. Penjamuran disebabkan oleh
kelembaban yang meningkat dan terjadinya
penumpukan fungi selama proses fermentasi.
Hal tersebut mempengaruhi sifat mekanik dari
serat kulit rotan yang dihasilkan, sehingga
tidak dapat digunakan sebagai filler dalam
pembuatan biokomposit. Serat kulit rotan
yang digunakan sebagai filler pada
biokomposit adalah hasil fermentasi dengan
volume 15 ml tanpa terjadi penjamuran, yaitu
304 gram dengan rendemen 0.61% (Tabel 6).
Serat
kulit
rotan
hasil
fermentasi
menggunakan Aspergillus niger dapat dilihat
pada Gambar 10.

Kulit Rotan Hasil milling
Penggilingan kulit rotan (pen disk
milling) dan pengayakan merupakan salah
satu metode yang digunakan dalam
menghasilkan serat kulit rotan dengan ukuran
2 mm (pengayakan). Penggilingan kulit rotan
berlangsung kurang lebih selama 6 jam dalam
menghasilkan serat kulit rotan. Serat kulit
rotan yang dihasilkan berbeda dengan serat
kulit rotan hasil fermentasi. Permukaan serat
kulit rotan 2 mm hasil milling secara mekanik
lebih kasar dan ukuran seratnya tidak seragam
dibandingkan dengan serat kulit rotan hasil
fermentasi, sehingga dilakukan pengayakan
untuk menghasil ukuran serat kulit rotan yang
seragam. Hal tersebut disebabkan oleh
perbedaan waktu ekstraksi dan metode yang
digunakan dalam menghasilkan serat kulit
rotan. Total massa serat kulit rotan hasil
penggilingan adalah 200 gram dari total massa
kulit rotan 550 gram. Hasil rendemen serat
kulit rotan milling adalah 0.36% (200/550).
Gambar 11 merupakan hasil milling serat kulit
rotan ukuran 2 mm.

Gambar 10 Serat kulit rotan hasil fermentasi.

Gambar 11 Serat kulit rotan hasil milling 2
mm.

22

Tabel 6 Hasil rendemen serat kulit rotan dengan fermentasi Aspergillus niger.
Fermentasi
(Hari)
4
5
6
8
10

Serat Kulit Rotan (gram)
1
10 ml
0
0
0
220
246

2
15 ml
0
0
0
257
304

3
20 ml
0
0
113
282
291

Hasil Sintesa Biokomposit
Gambar 12a menunjukkan hasil hot press
biokomposit dengan filler serat hasil
fermentasi (sf) dan Gambar 12b menunjukkan
hasil hot press biokomposit dengan filler serat
hasil milling 2 mm (sm), kedua sampel
tersebut melalui proses blending dan crushing.
Struktur biokomposit secara visual terlihat
lebih homogen dan halus. Blending bertujuan
untuk menghomogenisasikan komposisi dari
sampel sf dan sm pada suhu tinggi. Crushing
bertujuan
untuk
menghaluskan
atau
pemotongan secara mekanik dari hasil
blending sehingga dapat mempermudah dalam
proses pencetakan biokomposit dengan
menggunakan hot press.
Sampel A1 dan A2 merupakan biokomposit
hasil hot press dengan filler serat hasil milling
(2 mm). Biokomposit antara sampel A1 dan A2
dengan sampel sf dan sm memiliki ketebalan
yang jauh berbeda. Hal tersebut terjadi karena
masing-masing
sampel
tersebut
akan
diberikan perlakuan standarisasi karakterisasi
sifat mekanik yang berbeda. Sampel sf dan sm
diberikan
karakterisasi
sifat
mekanik
kekerasan dan uji tarik dengan ketebalan 0.3
mm sampai dengan 0.4 mm sedangkan untuk
sampel A1 dan A2 diuji menggunakan izod
impact dan kelenturan dengan ketebalan 3
mm. Sampel A1 (10% serat hasil milling dan
A2 dapat dilihat pada Gambar 13.
Hot press merupakan salah satu
metode cetak tekan panas pada pembuatan
komposit berbasis polimer. Dalam penelitian
ini digunakan polipropilen sebagai matrik
dengan titik leleh 160 C – 200 C.17
Ketebalan yang dihasilkan tergantung
pemberian tekanan pada saat proses hot press
berlangsung yang sesuai dengan standarisasi
pengujian mekanik yang dituju. Tekanan
untuk biokomposit sampel sf dan sm adalah 2
atm, sedangkan untuk sampel A1 dan A2
adalah 1 atm.
Serat kulit rotan hasil milling dan serat
hasil fermentasi dengan ukuran 2 mm

Rendemen Serat Kulit Rotan (%)
1
10 ml
0
0
0
0.44
0.49

2
15 ml
0
0
0
0.51
0.61

3
20 ml
0
0
0.23
0.56
0.58

merupakan filler yang digunakan dalam
penelitian sintesa komposit ini. Sementara itu
coupling agent yang digunakan dalam sintesa
biokomposit adalah asam maleat. Fungsi asam
maleat pada biokomposit adalah sebagai
dispersi atau coupling agent yang dapat
mendispersikan serat di dalam termoplastik.7

(a)

(b)
Gambar 12 Biokomposit :
(a) serat hasi fermentasi,
(b) serat hasil milling.

(a)

(b)

G