Analisis Sifat Fisika dari Komposit Panel Dinding dengan Matriks Limbah Plastik Polipropilena dan Pengisi Sabut Kelapa - Sludge Kertas

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet dan Plastik ke-7 Yogyakarta, 29 Agustus 2018

  

Analisis Sifat Fisika dari Komposit Panel Dinding dengan Matriks Limbah

Plastik Polipropilena dan Pengisi Sabut Kelapa - Sludge Kertas

_1,

_{2 3} Tengku Rachmi Hidayani *, Elda Pelita , Gusfiyesi _{* 1,2,3} Politeknik ATI Padang, Jalan Bungo Pasang Tabing Padang 25171 (0751-7055053)

• *Penulis Korespondensi. Telp.: 081361906746

  e-mail

  ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang analisa sifat fisika dari komposit panel dinding dengan limbah

plastik polipropilena sebagai matriks dengan sabut kelapa dan sludge sebagai pengisi. Semua bahan

yang digunakan dalam penelitian ini merupakan limbah yang kurang pemanfaatannya di alam.

Polipropilena didapatkan dari limbah plastik botol air mineral, sabut kelapa merupakan limbah dari

buah kelapa, dan sludge merupakan limbah dari produksi kertas. Pemilihan sludge sebagai bahan

pengisi bertujuan untuk menghasilkan komposit panel dinding yang memiliki kandungan mirip

dengan semen. Metode pencampuran dari serat sabut kelapa, sludge dengan limbah plastik

  polipropilena dilakukan dengan alat ekstruder (pencampuran kering dengan panas). Komposisi dari serat sabut kelapa, sludge dan limbah plastik polipropilena yang ditambahkan adalah sesuai dengan kondisi optimum penelitian sebelumnya yaitu 20:20:60 yang akan dibandingkan dengan tanpa penambahan sludge. Untuk mengetahui karakteristik komposit panel dinding yang dihasilkan, dilakukan pengujian dengan uji keteguhan lentur, uji modulus elastis lentur, dan uji keteguhan cabut sekrup. Komposit panel dinding dengan penambahan sludge yang dihasilkan memiliki nilai

  2

  keteguhan lentur sebesar 98,266 kgf/cm sedangkan tanpa penambahan sludge nilai keteguhan

  2

  lentur adalah 90,509 kgf/cm , nilai modulus elastis lentur dengan penambahan sludge adalah

  4

  2

  4

  2,6929x10 kgf/cm sedangkan tanpa penambahan sludge nilai modulus elastis adalah 3,672x10

  2

  kgf/cm . Nilai keteguhan cabut sekrup dengan penambahan sludge adalah 32 kgf, sedangkan tanpa penambahan sludge nilai keteguhan cabut sekrup adalah 28 kgf. Kata kunci: komposit, panel dinding, polipropilena, sabut kelapa, sludge

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet, dan Plastik ke-7 Yogyakarta, 29 Agustus 2018

  

Analysis of the Physical Properties of Composite Wall Panels

Containing Polypropylene Plastic Waste Matrix and Cocofiber-Paper

Sludge Fillers

_1,

_{2 3} Tengku Rachmi Hidayani *, Elda Pelita , Gusfiyesi _{* 1,2,3}

  Politeknik ATI Padang, Jalan Bungo Pasang Tabing Padang 25171 (0751-7055053)

• *Coresponding author. Telp.: 081361906746

  e-mail

  ABSTRACT

A study has been performed on the physical properties of wall panel composites with polypropylene

plastic waste as the matrix with cocofiber and sludge as fillers. All materials that have been used in

this study are based on wastes with low level of utilization in nature. Polypropylene was obtained

from unused mineral water bottles, cocofiber from coconut side products, and sludge from paper

production wastes. Selection of sludge as a filler aims to produce composite wall panels that have

similar content to cement. The mixing method of cocofiber, sludge with polypropylene plastic waste

was carried out by means of extruder (dry mixing with heat). The composition of the cocofiber,

sludge and the added polypropylene plastic waste was in accordance with the optimum conditions

of the previous study, i.e. 20:20:60. In addition, a compound with no sludge addition was also

included as a control. The resulting composites were then characterized by means of flexural

strength test, flexible elastic modulus test, and test of screws unplug. The results showed that the

wall panel composite with the addition and with no addition of sludge presented a bending strength

  2

  2

rating of 98.266 kgf/cm and 90,509 kgf/cm , respectively; an elastic modulus value of bending of

  4

  2

  4

  2

2,6929x10 kgf/cm and 3.672x10 kgf/cm , respectively; and a firmness value of screws pulls up of

32 kgf and 28 kgf, respectively.

  Keywords: composites, wall panels, polypropylene, cocofiber, sludge

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet dan Plastik ke-7 Yogyakarta, 29 Agustus 2018 PENDAHULUAN

  Beberapa penelitian telah dilakukan untuk menghasilkan panel dinding bangunan dari komposit, yang dapat dijadikan bahan penyusun rumah tahan gempa. Panel dinding yang dibuat ditambahkan dengan sludge yang merupakan limbah dari pabrik kertas. Sludge memiliki kandungan kimia yang mirip dengan semen, sehingga sludge diharapkan dapat menggantikan fungsi semen dalam pembuatan komposit panel dinding. Hasil komposit panel dinding yang didapatkan menunjukan variasi beban pengempaan komposit dan komposisi sabut kelapa berpengaruh terhadap

• 2

  karakteristik mekaniknya, dengan kondisi optimum kuat lentur 77,81 kg.cm dan beban pengempaan 2000 bars dengan komposisi sabut kelapa hanya 2% (Feris, 2008).

  Dari hasil kunjungan ke industri kertas, permasalah yang dikeluhkan industri adalah sludge (limbah industri kertas) yang selama ini hanya dapat dimanfaatkan sebagai pupuk tanaman. Limbah pabrik kertas (sludge) mempunyai komponen utama (95%) serat organik yang berupa selulosa (Feris, 2008) yang komposisinya hampir sama dengan semen, sehingga sludge dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengisi untuk pembuatan komposit panel dinding yang diharapkan memiliki sifat fisik yang baik. Sludge terbagi atas 2 jenis yaitu sludge primer yang masih mengandung selulosa dan hemiselulosa dan sludge sekunder yang sudah dipisahkan dengan bagian padatannya.

  Penambahan sludge kedalam material komposit akan meningkatkan kekuatan mekanis dari komposit tersebut (Soucy, 2014).

  Pembuatan komposit panel dinding dengan menggunakan matriks dari limbah plastik, dengan pengisi sludge primer dan serat sabut kelapa, selain dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan limbah, juga diharapkan dapat menghasilkan panel dinding sebagai bahan dasar bangunan tahan gempa. Keunggulan produk ini antara lain: biaya produksi lebih murah, bahan bakunya melimpah, fleksibel dalam proses pembuatannya, kerapatannya rendah, lebih bersifat ramah lingkungan, serta memiliki sifat-sifat yang lebih baik dibandingkan bahan baku asalnya (Feris, 2008).

  Pembuatan papan komposit telah dilakukan dengan mencapurkan serat sabut kelapa dengan limbah plastik polipropilena dengan metode refluks (Elda, 2017). Hasil yang didapatkan cukup baik dari segi sifat fisika dan sifat kimianya, namun dari penampakannya belum cukup baik dan biaya pembuatannya cukup mahal, sehingga (Hidayani, 2017) melakukan suatu metode pencampuran yang baru terhadap bahan polimer dengan metode pencampuran kering, sehingga didapatkan hasil yang lebih homogen dan lebih hemat biaya karena tidak menggunakan pelarut. Hasil pencampuran kering ini disebut dengan poliblend (Cavdar, 2017).

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet, dan Plastik ke-7 Yogyakarta, 29 Agustus 2018

  Dari semua pembahasan diatas, maka dicari suatu alternatif pembuatan komposit panel dinding yang memiliki kekuatan mekanik baik, fleksiblitas tinggi, tidak menyerap air, bahan baku berlimpah dan mudah didapatkan, tidak mahal serta ramah lingkungan. Dengan penambahan sludge kedalam komposit, diharapkan komposit panel dinding yang dihasilkan dapat memiliki sifat yang mirip dengan dinding semen. Metode pencampuran dari semua bahan baku adalah dengan cara pencampuran kering menggunakan alat ekstruder untuk menghasilkan campuran yang homogen, dengan biaya produksi yang kecil.

  BAHAN DAN METODE Bahan Penelitian

  Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: Limbah plastik polipropilena, sabut kelapa, akuadest, paper sludge (limbah pabrik kertas) yang selanjutnya hanya disebut sludge.

  Peralatan Penelitian

  Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: Neraca Analitis dengan merk Mettler

  o

  Toledo, Desikator, Plat Besi, Thermometer 550

  C, Plat Kaca, Oven listrik merk Memmert, Alat-alat gelas merk Pyrex, Seperangkat alat uji tarik Type SC-2DE CAP 2000 kgf, Blender merk National, Ayakan 40 mesh merk Tantalum 3N8 Purity, Set alat Universal Testing Machine, Set alat Hot-

  

press Type: 20 ton, Set alat uji kuat impak Wolpert Type:CPSA Cap: 4Joule, Set alat ekstruder

MIFOL BRS 896, Set alat Universal Testing Machine.

  Metode Penelitian

  1. Perlakuan pada Serat Sabut Kelapa

  Serat sabut kelapa dipisahkan dari kulit kerasnya, dipotong-potong atau dicacah hingga berbentuk serat pendek, Kemudian serat sabut kelapa dikeringkan dalam oven blower pada suhu

  o 50 C sampai kering, selanjutnya serat sabut kelapa siap digunakan.

  2. Preparasi Limbah Plastik Polipropilena

  Limbah plastik polipropilena dibersihkan dengan menggunakan air lalu dikeringkan dibawah sinar matahari. Kemudian limbah plastik polipropilena yang telah bersih dipotong-potong dengan ukuran ± 0,5cm x 0,5cm.

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet dan Plastik ke-7 Yogyakarta, 29 Agustus 2018

  3. Preparasi Sludge (Limbah Pabrik Kertas) Sludge yang digunakan didapatkan dari PT. RAPP Riau, kemudian dikeringan dibawah sinar o

  matahari selama 7 hari, kemudian di oven pada suhu 110 C selama 6 jam, lalu diblender dengan blender kering, diayak pada ayakan 60 mesh.

  4. Komposit Panel Dinding Pembuatan o

  Sementara ekstruder diset suhunya pada suhu 160

  C, limbah plastik polipropilena, dicampur dengan serat sabut kelapa dan sludge dengan perbandingan 60:20:20 didalam wadah dan diaduk agar tercampur merata. Kemudian campuran dimasukkan kedalam ekstruder sedikit demi sedikit melalui corong plastik sampai hasil blending keluar melalui ujung laras ekstruder dan polyblend ditampung selanjutnya didinginkan pada suhu kamar. Selanjutnya polyblend diletakkan kedalam cetakan didalam bingkai yang terbuat dari baja dengan ukuran bagian dalam 20,0 cm x 15,0 cm x 1,0 cm dimana plat baja telah dilapisi dengan aluminium foil. Sampel kemudian diletakkan diantara dua pemanas dengan suhu 160 C selama ± 10 menit tanpa tekanan dari alat. Kemudian dilanjutkan dengan memberi tekanan sedikit demi sedikit selama ± 20 menit. Setelah itu diberi tekanan maksimal 2000 bars (200 MPa) selama ± 20 menit. Kemudian hot-press dimatikan dan dibiarkan mendingin sampai suhu ± 90

  C. Selanjutnya sampel dikeluarkan dari hot-press dan dimasukkan kedalam air dan dilepaskan dari cetakan, kemudian dibiarkan sampai mencapai suhu kamar.

  HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 1 menunjukan komposit pandel dinding yang dihasilkan tanpa penambahan sludge.

  Dapat dilihat secara visual, komposit panel dinding yang dihasilkan warnanya lebih coklat cerah, dan serat sabun kelapa dapat terlihat jelas. Sedangkan pada Gambar 2 merupakan komposit panel dinding yang dihasilkan dengan penambahan sludge dapat dilihat secara visual warnanya yang lebih kecoklatan. Hal ini dikarenakan sludge yang digunakan masih banyak mengandung selulosa sehingga titik lelehnya rendah

  Gambar 1. Spesimen Komposit Panel Dinding Tanpa Sludge

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet, dan Plastik ke-7 Yogyakarta, 29 Agustus 2018

  Gambar 2. Spesimen Komposit Panel Dinding Dengan Penambahan Sludge

Pengaruh Penambahan Sludge Terhadap Karakteristik Sifat Fisika Komposit Panel dinding

  Hasil analisa sifat fisika komposit panel dinding dengan penambahan sludge dengan yang tidak penambahan sludge yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 1.

  Tabel 1. Data Hasil Uji Sifat Fisika No. Komposisi Keteguha Modulus Elastis Nilai keteguhan

  2 Komposit Panel n Lentur Lentur (kgf/cm ) cabut Sekrup (Kgf)

  2

  4 Dinding (kgf/cm ) (10 )

  1. PP-Serat Sabut Kelapa 90,509 3,672

  28 (60:40) PP-Serat Sabut Kelapa-

  2. 98,266 2,693

  32 Sludge (60:20:20) Dari data tersebut diatas dapat dilihat bahwa karakteristik sifat fisika dari komposit panel dinding yang dihasilkan dengan penambahan sludge memiliki nilai ketahanan yang lebih baik dibandingkan dengan tidak ditambahkan sludge, hal tersebut dikarenakan sludge yang merupakan limbah dari pabrik kertas memiliki kandungan yang mirip dengan semen sehingga akan memperkuat komposit yang dihasilkan. Sejalan dengan itu, nilai keteguhan cabut sekrup dari komposit panel dinding yang dihasilkan menunjukan nilai yang lebih tinggi pula, namun pada modulus elastis lentur mengalami penurunan karena turunya sifat elastis dari plastik yang awalnya cukup besar, karena telah bereaksi secara fisika dengan serat dan sludge.

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet dan Plastik ke-7 Yogyakarta, 29 Agustus 2018 KESIMPULAN

  Penambahan sludge kedalam komposit panel dinding yang dihasilkan menambahkan kekuatan kepada komposit yang dihasilkan. Panel dinding yang dihasilkan dari komposit dengan kandungan

  

sludge memiliki sifat yang mirip dengan dinding pada umumnya yang mengandung semen. Sifat

  mirip dengan semen inilah yang diberikan sludge. Hal tersebut dapat dilihat dari komposit panel dinding dengan penambahan sludge yang dihasilkan memiliki nilai keteguhan lentur sebesar

  2

  2

  98,266 kgf/cm sedangkan tanpa penambahan sludge nilai keteguhan lentur adalah 90,509 kgf/cm ,

  4

  2

  nilai modulus elastis lentur dengan penambahan sludge adalah 2,693x10 kgf/cm sedangkan tanpa

  4

  2

  penambahan sludge nilai modulus elastis adalah 3,672x10 kgf/cm . Nilai keteguhan cabut sekrup dengan penambahan sludge adalah 32 kgf, sedangkan tanpa penambahan sludge nilai keteguhan cabut sekrup adalah 28 kgf. Nilai modulus elastis lentur dengan penambahan sludge akan menurun dikarenakan sifat plastik pada papan komposit akan berkurang dengan adanya sludge.

UCAPAN TERIMA KASIH

  Terima kasih yang sebesar-besarnya kepada segala pihak yang telah membantu terselenggaranya penelitian ini, dari pihak Pusdiklat Industri dan Politeknik ATI Padang yang telah mendukung baik secara moril maupun materil mulai dari tahap awal hingga dapat terselenggaranya penelitian ini. Kepada pihak laboratorium terpadu Universitas Sumatera Utara yang telah memfasilitasi pengujian sampe penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

  Cavdar, A. D. (2017). Cement Type Composite Panels Manufactured Using Paper Mill Sludge as Filler. Elsevier Construction and Building Materials. 142: 410-416. Dyah, N. (2014). Interaksi Fisika Plastik Biodegradabel dari Limbah Polipropilen dengan Bahan Pengisi PatiBiji Durian. Laporan Penelitian ATIP. Padang. Fajrianto & Feris, F., (2008). Panel Dinding Bangunan Ramah Lingkungan dari Komposit Limbah

  Pabrik Kertas (Sludge), Sabut Kelapa, dan Sampah Plastik: Pengaruh Komposisi Bahan dan Beban Pengempaan terhadap Kuat Lentur (Bending). Dalam Seminar Nasional Teknoin 2008 Bidang Teknik Mesin. Yogyakarta, Indonesia.

  Elda, P. (2017). Analysis Physical Properties of Composites Polymer from Cocofiber and Polypropylene Plastic Waste with Maleic Anhydrate as Crosslinking Agent. Scoopus IOP Confrence Series. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 223 012060.

  Elda, P. (2016). Analysis Physical Properties of Composites Polymer from Cocofiber and Polypropylene Plastic Waste with Maleic Anhydrate as Crosslinking Agent. International Conference on Innovation in Polymer Science and Technology. Medan: Indonesia.

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet, dan Plastik ke-7 Yogyakarta, 29 Agustus 2018

  Hidayani, T. R. (2017). Physical properties analysis of the utilization of starch from palm empty fruit bunch and LDPE plastic waste as biodegradable plastic materials. Majalah Kulit, Karet,

  dan Plastik. ISSN.1829-6971, NO. 33(1) hal 29-34, 2017.

  Hidayani, T. R. (2017). Making Of Plastic Biodegradable From Hdpe Plastic Waste And Starch From Palm Empty Fruit Bunch With Reflux Method And Rheomix Method. Prosiding Seminar Nasional Kulit Karet dan Plastik ke-6.

  ISSN: 2477-3298. Yogyakarta. Pelita, E, Hidayani, Rachmi, & Gusfiyesi. (2017). Pembuatan dan Karakterisasi Plastik Biodegradabel dari Limbah Polipropilena dan Pati Biji Durian Sebagai Agen Pengikat Silang.

  Jurnal Kimia Kemasan (akses online).