Studi Perlakuan Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit Dan Pembuatan Komposit Polimer Busa Serta Analisa Uji Tekan Statik
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kelapa Sawit merupakan salah satu komoditi andalan di Indonesia yang
perkembangannya semakin pesat.TKKS (Tandan Kosong Kelapa Sawit) adalah
salah satu produk samping pabrik kelapa sawit yang jumlahnya sangat melimpah.
Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah hasil pengolahan pabrik kelapa
sawit (PKS) dengan jumlah yang cukup banyak, yaitu mencapai 1,9 juta ton berat
kering per tahun atau setara dengan sekitar 4 juta ton berat basah per tahun
(Nuryanto,2000).Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi memunculkan
penemuan-penemuan baru di berbagai bidang. Dunia teknik merupakan salah satu
bidang yang menunjukkan perkembangan yang sangat pesat. Terobosan terobosan baru senantiasa dilakukan dalam rangka mencapai suatu hasil yang
dapat bermanfaat bagi manusia.
Pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit untuk produk teknologi bermanfaat
masih sangat terbatas jumlahnya. pemanfaatan limbah sawit seperti tandan kosong
kelapa sawit untuk menjadi komoditi baru tentu sangat diperlukan. Serat tandan
kosong kelapa sawit ialah serat alami yang terbuat dari tandan kosong kelapa
sawit yang merupakan limbah pada proses pengolahan di suatu pabrik kelapa
sawit tersebut. Keuntungan mendasar yang dimiliki oleh serat alam adalah
jumlahnya berlimpah, memiliki spesific cost yang rendah, dapat diperbarui dan
didaur ulang, serta tidak mencemari lingkungan. Untuk memperoleh sifat mekanik
yang tinggi (kekuatan tarik,tekan, dan lentur maksimum dan modulus elastisitas)
maka serat alam telah diberi bermacam perlakuan yang dapat meningkatkan sifat
mekanik tersebut. Pada penelitian ini serat tandan kosong kelapa sawit
dimanfaatkan sebagai unsur penguat komposit yang dihasilkan. Selain itu TKKS
juga memiliki kekuatan tarik yang signifikan sebagai serat alam (Zuhri, et al,
2009). Dalam penelitian ini tandan kosong kelapa sawit diolah untuk dijadikan
serat untuk dicampur dengan resin termoset untuk selanjutnya dibuat bahan
Universitas Sumatera Utara
Polimer busa. Komposit merupakan salah satu jenis material di dalam dunia
teknik yang dibuat dengan penggabungan beberapa sifat berbeda menjadi satu
material baru.Komposit dari bahan serat (fibrous composite) terus diteliti dan
dikembangkan guna menjadi bahan alternatif baru yang dapat menggantikan
fungsi logam, hal ini
disebabkan sifat dari komposit serat yang kuat dan
mempunyai berat yang lebih ringan dibandingkan dengan logam. Penelitian yang
mengarah pada pengembangan bahan komposit telah banyak dilakukan, terutama
yang berkaitan dengan komposit penguatan serat alam yang berbahan matrik
polimer. Penelitian ini dilakukan seiring dengan majunya eksploitasi penggunaan
bahan alami dalam kehidupan sehari-hari. Penggunaan serat serat tandan kosong
kelapa sawit sebagai bahan komposit merupakan langkah yang tepat. Pada
penelitian ini digunakan bahan dasar Polimer busa yang diperkuat serat serat serat
tandan kosong kelapa sawit.
Polimer busa merupakan jenis polimer berongga (busa) yang memiliki dua
sifat penting, yaitu massa jenis yang rendah dan daya serap energi yang baik
(Wang dan Pan, 2006). Polimer busa biasanya dibuat dari polyurethane dengan
rongga terbuka yang mempunyai massa jenis (ρ) < 1 g/cm3 (Avalle, et al, 2001).
Polimer busa dapat mendistribusikan energi yang diterima melalui dindingdinding rongga dalam jumlah yang banyak. Hasil yang diharapkan pada penelitian
ini ialah bahan komposit berongga dengan berat produk relatif, lebih ringan (low
density) dan sifat mekanis yang lebih baik dibandingkan dengan bentuk komposit
polimer padat (compact). Selanjutnya material tersebut akan diuji secara mekanis.
Subjek dari beberapa topik penelitian terdahulu masih terbatas pada peneyelidikan
Polimer busa, oleh karena itu, dalam penelitian ini dilakukan penyelidikan
terhadap respon Polimer busa yang diperkuat oleh serat tandan kosong kelapa
sawit (TKKS) melalui eksperimen.
Pengujian yang dilakukan adalah dengan pengujian Tekan statik aksial.
Pengujian tekan statik dilakukan dengan menggunakan alat uji Shimadzu
Servopulser di Pusat Impak dan Keretakan Program Magister FT-USU. Pengujian
dilakukan pada temperatur 25 0C (berdasarkan standar ASTM D1621–00). Setelah
Universitas Sumatera Utara
dilakukan pengujian dapat dilihat mode kerusakan polimer busa. Mode kerusakan
sangat berkaitan dengan mekanisme keretakan/perpatahan dari suatu material.
Perpatahan adalah pemisahan atau pemecahan suatu benda padat menjadi dua
bagian atau lebih yang diakibatkan adanya tegangan. Proses perpatahan terdiri
atas dua tahap, yaitu timbulnya retak dan tahap penjalaran retak.
1.2. Perumusan Masalah
Pemanfaatan Polimer busa yang dibuat dari polyurethane sebagai produk yang
mampu menahan beban tekan masih terbatas jumlahnya. Untuk meningkatkan
kekuatan Polimer busa maka di dalam penelitian ini polyurethane sebagai bahan
pembentuk busa diformulasikan dengan beberapa material tambahan yaitu serat
tandan kosong kelapa sawit dan resin termoset. Selain itu data respon Polimer
busa yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit akibat beban tekan statik
dalam penelitian terdahulu masih terdapat beberapa kekurangan. Agar Polimer
busa yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit dapat direkomendasikan
sebagai produk yang dapat diketahui kemampuannya menahan beban tekan, maka
respon yang dialami oleh Polimer busa akibat beban tekan harus diketahui. Oleh
karena itu, di dalam penelitian ini akan dilakukan penyelidikan respon Polimer
busa yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit akibat beban tekan statik
secara eksperimen.
1.3. Tujuan Penelitian
1.3.1. Tujuan umum
Tujuan umum pada penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik
material komposit Polimer busa yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit
melalui eksperimen dengan melakukan pengujian tekan statik aksial.
1.3.2. Tujuan khusus
Tujuan khusus dalam penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui teknik penuangan yang dilakukan pada proses
pembuatan spesimen uji dari bahan Polimer busa yang diperkuat serat
TKKS.
Universitas Sumatera Utara
2. Untuk memperoleh hubungan tegangan-regangan, hubungan Modulus
elastisitas-NaOH, hubungan kerapatan-NaOH, hubungan tegangan-NaOH,
hubungan
regangan-NaOH,
hubungan
beban
tekan-NaOH
serta
menganalisa batas tegangan elastis, tegangan maksimum, regangan saat
patah, dan kerusakan Polimer busa diperkuat serat tandan kosong kelapa
sawit dan beberapa material penyusunnya yaitu: polyurethane, resin
termoset, dan serat tandan kosong kelapa sawit.
3. Mendapatkan mode kerusakan dari Polimer busa yang diperkuat serat
tandan kosong kelapa sawit akibat beban tekan statik.
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah :
1. Bagi peneliti dapat menambah pengetahuan, wawasan dan pengalaman
tentang material komposit.
2. Bagi akademik, penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi
tambahan untuk penelitian tentang komposit serat tandan kosong
kelapa sawit .
3. Bagi industri dapat digunakan sebagai acuan atau pedoman dalam
pembuatan komposit yang terbuat dari serat alam, khususnya serat
tandan kosong kelapa sawit sehingga dapat mengurangi pencemaran
lingkungan sekaligus meningkatkan pendapatan masyarakat khususnya
produk industri.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ini disajikan dalam tulisan yang terdiri dari 5 bab yaitu:
BAB I Pendahuluan, bab ini memberikan gambaran menyeluruh mengenai tugas
akhir yang meliputi, pembahasan tentang latar belakang, perumusan masalah,
tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.
BAB II Tinjauan Pustaka, bab ini berisikan landasan teori dan studi literatur yang
berkaitan
dengan
pokok
permasalahan
serta
metode
pendekatan
yang
digunakan untuk menganalisa persoalan yang meliputi, tandan Kosong Kelapa
Sawit, Serat TKKS, Larutan NaOH, defenisi Komposit, Polimer busa, Pembuatan
Universitas Sumatera Utara
komposit,respon mekanik akibat beban tekan statik dan mode kerusakan Polimer
busa,serta uji tekan statik
BAB III Metodologi Penelitian, bab ini berisikan tempat dan waktu penelitian,
alat dan bahan, persiapan pembuatan serat, proses pelayanan serat, proses
pembuatan spesimen uji tekan statik, pengujan secara eksperimental, massa jenis
benda, serta diagram alir pelaksanaan penelitian.
BAB IV Hasil dan Pembahasan, bab ini berisikan hasil pengujian tekan statik dan
mode kerusakan
BAB V Kesimpulan dan Saran, bab ini berisikan kesimpulan dan saran sekaligus
jawaban dari tujuan penelitian
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kelapa Sawit merupakan salah satu komoditi andalan di Indonesia yang
perkembangannya semakin pesat.TKKS (Tandan Kosong Kelapa Sawit) adalah
salah satu produk samping pabrik kelapa sawit yang jumlahnya sangat melimpah.
Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah hasil pengolahan pabrik kelapa
sawit (PKS) dengan jumlah yang cukup banyak, yaitu mencapai 1,9 juta ton berat
kering per tahun atau setara dengan sekitar 4 juta ton berat basah per tahun
(Nuryanto,2000).Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi memunculkan
penemuan-penemuan baru di berbagai bidang. Dunia teknik merupakan salah satu
bidang yang menunjukkan perkembangan yang sangat pesat. Terobosan terobosan baru senantiasa dilakukan dalam rangka mencapai suatu hasil yang
dapat bermanfaat bagi manusia.
Pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit untuk produk teknologi bermanfaat
masih sangat terbatas jumlahnya. pemanfaatan limbah sawit seperti tandan kosong
kelapa sawit untuk menjadi komoditi baru tentu sangat diperlukan. Serat tandan
kosong kelapa sawit ialah serat alami yang terbuat dari tandan kosong kelapa
sawit yang merupakan limbah pada proses pengolahan di suatu pabrik kelapa
sawit tersebut. Keuntungan mendasar yang dimiliki oleh serat alam adalah
jumlahnya berlimpah, memiliki spesific cost yang rendah, dapat diperbarui dan
didaur ulang, serta tidak mencemari lingkungan. Untuk memperoleh sifat mekanik
yang tinggi (kekuatan tarik,tekan, dan lentur maksimum dan modulus elastisitas)
maka serat alam telah diberi bermacam perlakuan yang dapat meningkatkan sifat
mekanik tersebut. Pada penelitian ini serat tandan kosong kelapa sawit
dimanfaatkan sebagai unsur penguat komposit yang dihasilkan. Selain itu TKKS
juga memiliki kekuatan tarik yang signifikan sebagai serat alam (Zuhri, et al,
2009). Dalam penelitian ini tandan kosong kelapa sawit diolah untuk dijadikan
serat untuk dicampur dengan resin termoset untuk selanjutnya dibuat bahan
Universitas Sumatera Utara
Polimer busa. Komposit merupakan salah satu jenis material di dalam dunia
teknik yang dibuat dengan penggabungan beberapa sifat berbeda menjadi satu
material baru.Komposit dari bahan serat (fibrous composite) terus diteliti dan
dikembangkan guna menjadi bahan alternatif baru yang dapat menggantikan
fungsi logam, hal ini
disebabkan sifat dari komposit serat yang kuat dan
mempunyai berat yang lebih ringan dibandingkan dengan logam. Penelitian yang
mengarah pada pengembangan bahan komposit telah banyak dilakukan, terutama
yang berkaitan dengan komposit penguatan serat alam yang berbahan matrik
polimer. Penelitian ini dilakukan seiring dengan majunya eksploitasi penggunaan
bahan alami dalam kehidupan sehari-hari. Penggunaan serat serat tandan kosong
kelapa sawit sebagai bahan komposit merupakan langkah yang tepat. Pada
penelitian ini digunakan bahan dasar Polimer busa yang diperkuat serat serat serat
tandan kosong kelapa sawit.
Polimer busa merupakan jenis polimer berongga (busa) yang memiliki dua
sifat penting, yaitu massa jenis yang rendah dan daya serap energi yang baik
(Wang dan Pan, 2006). Polimer busa biasanya dibuat dari polyurethane dengan
rongga terbuka yang mempunyai massa jenis (ρ) < 1 g/cm3 (Avalle, et al, 2001).
Polimer busa dapat mendistribusikan energi yang diterima melalui dindingdinding rongga dalam jumlah yang banyak. Hasil yang diharapkan pada penelitian
ini ialah bahan komposit berongga dengan berat produk relatif, lebih ringan (low
density) dan sifat mekanis yang lebih baik dibandingkan dengan bentuk komposit
polimer padat (compact). Selanjutnya material tersebut akan diuji secara mekanis.
Subjek dari beberapa topik penelitian terdahulu masih terbatas pada peneyelidikan
Polimer busa, oleh karena itu, dalam penelitian ini dilakukan penyelidikan
terhadap respon Polimer busa yang diperkuat oleh serat tandan kosong kelapa
sawit (TKKS) melalui eksperimen.
Pengujian yang dilakukan adalah dengan pengujian Tekan statik aksial.
Pengujian tekan statik dilakukan dengan menggunakan alat uji Shimadzu
Servopulser di Pusat Impak dan Keretakan Program Magister FT-USU. Pengujian
dilakukan pada temperatur 25 0C (berdasarkan standar ASTM D1621–00). Setelah
Universitas Sumatera Utara
dilakukan pengujian dapat dilihat mode kerusakan polimer busa. Mode kerusakan
sangat berkaitan dengan mekanisme keretakan/perpatahan dari suatu material.
Perpatahan adalah pemisahan atau pemecahan suatu benda padat menjadi dua
bagian atau lebih yang diakibatkan adanya tegangan. Proses perpatahan terdiri
atas dua tahap, yaitu timbulnya retak dan tahap penjalaran retak.
1.2. Perumusan Masalah
Pemanfaatan Polimer busa yang dibuat dari polyurethane sebagai produk yang
mampu menahan beban tekan masih terbatas jumlahnya. Untuk meningkatkan
kekuatan Polimer busa maka di dalam penelitian ini polyurethane sebagai bahan
pembentuk busa diformulasikan dengan beberapa material tambahan yaitu serat
tandan kosong kelapa sawit dan resin termoset. Selain itu data respon Polimer
busa yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit akibat beban tekan statik
dalam penelitian terdahulu masih terdapat beberapa kekurangan. Agar Polimer
busa yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit dapat direkomendasikan
sebagai produk yang dapat diketahui kemampuannya menahan beban tekan, maka
respon yang dialami oleh Polimer busa akibat beban tekan harus diketahui. Oleh
karena itu, di dalam penelitian ini akan dilakukan penyelidikan respon Polimer
busa yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit akibat beban tekan statik
secara eksperimen.
1.3. Tujuan Penelitian
1.3.1. Tujuan umum
Tujuan umum pada penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik
material komposit Polimer busa yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit
melalui eksperimen dengan melakukan pengujian tekan statik aksial.
1.3.2. Tujuan khusus
Tujuan khusus dalam penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui teknik penuangan yang dilakukan pada proses
pembuatan spesimen uji dari bahan Polimer busa yang diperkuat serat
TKKS.
Universitas Sumatera Utara
2. Untuk memperoleh hubungan tegangan-regangan, hubungan Modulus
elastisitas-NaOH, hubungan kerapatan-NaOH, hubungan tegangan-NaOH,
hubungan
regangan-NaOH,
hubungan
beban
tekan-NaOH
serta
menganalisa batas tegangan elastis, tegangan maksimum, regangan saat
patah, dan kerusakan Polimer busa diperkuat serat tandan kosong kelapa
sawit dan beberapa material penyusunnya yaitu: polyurethane, resin
termoset, dan serat tandan kosong kelapa sawit.
3. Mendapatkan mode kerusakan dari Polimer busa yang diperkuat serat
tandan kosong kelapa sawit akibat beban tekan statik.
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah :
1. Bagi peneliti dapat menambah pengetahuan, wawasan dan pengalaman
tentang material komposit.
2. Bagi akademik, penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi
tambahan untuk penelitian tentang komposit serat tandan kosong
kelapa sawit .
3. Bagi industri dapat digunakan sebagai acuan atau pedoman dalam
pembuatan komposit yang terbuat dari serat alam, khususnya serat
tandan kosong kelapa sawit sehingga dapat mengurangi pencemaran
lingkungan sekaligus meningkatkan pendapatan masyarakat khususnya
produk industri.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ini disajikan dalam tulisan yang terdiri dari 5 bab yaitu:
BAB I Pendahuluan, bab ini memberikan gambaran menyeluruh mengenai tugas
akhir yang meliputi, pembahasan tentang latar belakang, perumusan masalah,
tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.
BAB II Tinjauan Pustaka, bab ini berisikan landasan teori dan studi literatur yang
berkaitan
dengan
pokok
permasalahan
serta
metode
pendekatan
yang
digunakan untuk menganalisa persoalan yang meliputi, tandan Kosong Kelapa
Sawit, Serat TKKS, Larutan NaOH, defenisi Komposit, Polimer busa, Pembuatan
Universitas Sumatera Utara
komposit,respon mekanik akibat beban tekan statik dan mode kerusakan Polimer
busa,serta uji tekan statik
BAB III Metodologi Penelitian, bab ini berisikan tempat dan waktu penelitian,
alat dan bahan, persiapan pembuatan serat, proses pelayanan serat, proses
pembuatan spesimen uji tekan statik, pengujan secara eksperimental, massa jenis
benda, serta diagram alir pelaksanaan penelitian.
BAB IV Hasil dan Pembahasan, bab ini berisikan hasil pengujian tekan statik dan
mode kerusakan
BAB V Kesimpulan dan Saran, bab ini berisikan kesimpulan dan saran sekaligus
jawaban dari tujuan penelitian
Universitas Sumatera Utara