PEMANFAATAN LIMBAH TANDAN KOSONG KELAPA
PEMANFAATAN LIMBAH TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
SEBAGAI PAPAN KOMPOSIT BAHAN ALTERNATIF FURNITURE
DENGAN VARIASI KOMPAKSI
Rizky Kurnia Putra, Sunardi, Moh Fawaid
Jurusan Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
Jl. Jendral Sudirman km 03, Cilegon 42435
Email : rizkykurnia.rk30@yahoo.com
ABSTRAK
Industri kelapa sawit selain menghasilkan produk utama berupa minyak kelapa sawit, juga
menghasilkan limbah padat, berupa tandan kosong dan serabut kelapa sawit. Limbah serat kelapa
sawit dapat dimanfaatkan sebagai komposit bahan dasar meubelair, diantaranya dengan cara diolah
menjadi papan serat berkerapatan sedang. Material komposit terdiri dari beberapa jenis bahan
penyusun, antara lain serat tandan kosong kelapa sawit 15%, resin epoxy 15%, lem PVAc 20%,
serbuk kayu 50%. Proses pencetakan dilakukan menggunakan metode kompaksi cold press single
punch dengan variasi kompaksi 10 bar, 30 bar dan 50 bar. Karakteristik yang diteliti berupa
pengujian kerapatan, kekerasan, kuat impak, bending, batas elastisitas, pengembangan tebal serta
pengamatan struktur mikro. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kualitas papan komposit
dengan variasi kompaksi yang berbeda. Berdasarkan hasil penelitian, menunjukkan bahwa
komposit dengan variasi kompaksi 50 bar menghasilkan nilai terbaik dari tiap pengujian yang
dilakukan, diantaranya nilai kerapatan yang terbaik adalah 1.023 g/cm3, kekerasan 27 N/mm2, kuat
impak 7.340 kJ/m2, bending 41.8504 N. Sedangkan untuk pengembangan tebal dan batas
elastisitas didapat nilai masing-masing sebesar 0.90% dan 684.164 N/mm2.
Kata kunci : Limbah, Tandan kosong kelapa sawit, Papan komposit, Resin epoxy, Kompaksi
Palm oil industry generate the main product palm oil, also solid waste such as empty bunches and
palm fiber. To overcome with utilize waste into useful products and value-added, which can
include processed into middle fibers board. The composite materials was made by compaction
method. Composite materials made up 15% palm fiber, epoxy resin 15%, PVAc 20%, and sawdust
50%. The making process carried out by the method of cold press single punch with the pressure
variation 10, 30, and 50 bar. In the research will studied the density, hardness, impact strength,
bending, elasticity limit, change dimension and the micro structure. The results indicate that the
composite with the compacting of 50 bar, generate the best value of each test performed, the
density value is equal to 1.023 gr/cm3, hardness 27 N/mm2, impact strength 7.340 kJ/m2 and
bending 41.804 N. The change dimension and elasticity limit result 0.90%, and 684.164 N/mm2.
Keyword : Waste, palm fiber, fibers board, epoxy resin, compation
1.
Pendahuluan
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS)
merupakan limbah padat yang dihasilkan
pabrik/industri pengolahan minyak kelapa
sawit. Jumlah produksi kelapa sawit di
Indonesia dari tahun ke tahun mengalami
peningkatan. Pada tahun 2010 sebesar
21.958.120 ton dan pada tahun 2011
meningkat menjadi 22.508.011 ton. Di
provinsi Banten sendiri produksi kelapa
sawit tahun 2008 mencapai 25.865 ton
sampai tahun 2012 mencapai 26.561 ton
(BPS 2013). Di pabrik minyak kelapa sawit,
TTKS hanya dibakar dan sekarang telah
dilarang karena adanya kekhawatiran
pencemaran lingkungan atau dibuang
sehingga menimbulkan keluhan dan masalah
karena dapat menurunkan kemampuan tanah
menyerap air. Disamping itu, TTKS yang
membusuk ditempat akan membusuk dan
menarik kedatangan jenis kumbang tertentu
yang berpotensi merusak pohon kelapa sawit
hasil peremajaan di lahan sekitar tempat
pembuangan (Anonim, 1998).
Salah satu usaha dalam mengatasi hal
tersebut adalah memanfaatkan limbah TKKS
menjadi produk berguna dan bernilai
tambah, diantaranya dengan cara diolah
menjadi papan serat berkerapatan sedang.
Papan
berkerapatan
sedang
banyak
digunakan untuk keperluan meubelair atau
furniture rumah tangga, bahkan konstruksi,
peralatan listrik, dan produk-produk panel
lainnya.
Pengembangan
komposit
dengan
material
yang
ramah
lingkungan,
dimaksudkan antara lain adalah untuk
mensubtitusi bahan dasar yang dapat
mengganggu kelestarian hutan. Produk
komposit berkonsep ramah lingkungan
karena tidak menghasilkan limbah yang
merusak alam, dengan memanfaatkan
limbah alam seperti tandan kelapa sawit dan
serbuk gergajian kayu sengon yang belum
termanfaatkan
sebagai
bahan
dasar
komposit. Berperan sebagai penguat dan
matriksnya adalah polimer. Penggunaan
komposit ini ditujukan untuk memanfaatkan
limbah tandan kelapa sawit dan serbuk
gergajian.
Dalam penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui kekuatan karakteristik papan
komposit dengan memanfaatkan limbah dari
industri kelapa sawit. Sehingga dapat
dimanfaatkan sebagai material meubel atau
furniture untuk mengurangi penggunaan
bahan dasar kayu. Dengan adanya komposit
ini, diharapkan member peluang usaha IKM
meubel lebih kreatif dan inovatif dalam
berkreasi, dan ikut serta melestarikan alam.
b.
c.
Komposit matriks logam (Metal
Matrix Composites/MMC), logam
sebagai matrix.
Komposit
matriks
keramik
(Ceramic
Matrix
Composites/CMC), keramik sebagai
matrix.
Berdasarkan penguatnya (reinforcement),
komposit terbagi atas tiga macam :
a.
Fiber Reinforced Composites
Terdiri
dari
dua
komponen
penyusun yaitu matriks dan serat.
b.
Laminated (structural) Reinforced
Composites
Komposit jenis ini terdiri dari
sekurang-kurangnya
dua
lapis
material
yang
berbeda
dan
digabung bersama-sama.
c.
Particulate Composite Material
material komposit partikel terdiri
dari satu atau lebih partikel yang
tersuspensi di dalam matriks dari
matriks lainnya
1.1 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui pengaruh variasi
kompaksi terhadap sifat mekanik
papan komposit bahan alternatif
furniture dengan penguat serat
tandan kosong kelapa sawit dan
serbuk gergajian kayu sengon.
2. Untuk mendapatkan nilai hasil uji
dari papan komposit dengan
penguat serat tandan kelapa sawit
sebagai bahan altenatif furniture.
2.
Tinjauan Pustaka
Komposit adalah material rekayasa yang
terdiri dari dua (atau lebih) bahan yang
berbeda yang membentuk suatu kesatuan,
sehingga diperoleh sifat bahan yang tidak
dimiliki komponen penyusun secara
individu.
2.1 Klasifikasi Komposit
Secara
umum
komposit
dapat
diklasifikasikan atas dua macam yaitu,
berdasarkan matriks dan penguatnya
(reinforcement). Berdasarkan matriks terbagi
atas 3 macam yaitu
a. Komposit
matriks
polimer
(Polymer
Matrix
Composites/PMC), polimer sebagai
matrix.
Gambar 1. Klasifikasi komposit berdasarkan
penguatnya
2.2 Unsur Penyusun Komposit
Komposit tersusun atas berbagai unsur
pembentuk, secara garis besar dapat
dikelompokkan menjadi 3 bagian utama,
yaitu :
1) Matriks
Matriks adalah unsur pokok pada
komposit yang menjadi bagian penutup
dan pengikat struktur komposit. Matriks
dapat terdiri atas resin (Polyester,
epoxide, dan lain-lain) dan filler atau
additive.
2) Material pengisi (filler) dan
material penambah (additive)
Filler dan additive pada prinsipnya
adalah bertujuan untuk memodifikasi
sifat dari resin dan mengurangi biaya
pembuatan.
3) Material penguat (reinforcement)
Reinforcement pada komposit juga
biasa disebut dengan fiber atau serat.
Serat ini yang akan menentukan
karakteristik material komposit, seperti
kekakuan, serta sifat-sifat mekanik
lainnya. Syarat suatu material dapat
dijadikan sebagai reinforcement atau
serat yaitu mempunyai sifat mekanik
yang baik, stabilitas thermal yang
bagus, tahan terhadap korosi, ringan,
ekonomis, dan mudah didapatkan.
2.3 Bahan Penyusun
2.3.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS)
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS)
merupakan limbah padat yang dihasilkan
pabrik/industri pengolahan minyak kelapa
sawit. Di pabrik minyak kelapa sawit, TKKS
hanya dibakar dan sekarang dilarang karena
adanya
kekhawatiran
pencemaran
lingkungan.
Hasil sisa olahan limbah pabrik kelapa
sawit berbentuk padatan dan umumnya
berbentuk tandan kosong, cangkang dan
serat buah. Tandan kosong kelapa sawit
memiliki banyak kandungan serat atau
selulosa, terdapat pada bagian pangkal atau
bagian ujung yang runcing dan keras.
Adapun komposisi kimia tandan kosong
kelapa sawit terdiri atas lignin 22.23%,
selulosa 37,76%, holoselulosa 68.88%, dan
abu 6.59%.
2.3.2 Serbuk Kayu Sengon
Sengon (Paraserianthes falcataria)
merupakan jenis tanaman kayu yang pada
penggunaannya sebagai bahan baku lokal
berdampak posif pada masa-masa yang akan
datang. Tanaman sengon dapat tumbuh pada
sebaran kondisi iklim apa saja, sehingga
sengon dapat tumbuh dengan baik di
sembarang tempat. Tinggi tanaman sengon
dapat mencapai 39 m dengan diameter lebih
dari 60 cm pada umur 12 tahun.
kombinasi unik dan sifat yang berbeda
dengan resin termoset lainnya. Resin epoxy
memiliki kekuatan tinggi, penyusutan
rendah, adhesi yang sangat baik untuk
berbagai pengunaan, baik isolasi listrik,
kimia dan ketahanan pelarut. Resin epoxy
juga bisa digunakan pada permukaan yang
basah, sehingga sangat cocok untuk
aplikasikan pada komposit. Resin epoxy
biasa digunakan sebagai perekat, pelapis dan
pengikat.
2.3.4 Lem PVAc
Polimer polyvinyl acetate (PVAc), PVAc
ini merupakan polimer yang mempunyai
sifat kerekatan yang sangat kuat sehingga
sering digunakan sebagai bahan daasar lem,
kain, kertas dan kayu.
2.4 Proses Kompaksi
Proses kompaksi adalah menempatkan
serbuk sehingga serbuk akan saling melekat
dan rongga udara antar partikel akan
terdorong keluar. Semakin besar tekanan
kompaksi, jumlah udara antar partikel akan
semakin sedikit, namun porositas tidak
mungkin nol. Hasil kompaksi biasa disebut
green body.
Berdasarkan temperatur, kompaksi dibagi
menjadi 2 cara, yaitu:
1. Hot compaction (kompaksi dengan
temperatur)
2. Cold compaction (kompaksi tanpa
temperatur)
Kompaksi dapat dilakukan dengan satu
arah sumbu atau dua arah sumbu. Kompaksi
dua arah ini bisa dengan arah berlawanan.
Kebanyakan proses kompaksi menggunakan
penekan atas dan bawah. Pada (Gambar 2)
terlihat berbagai jenis kompaksi yaitu (a)
single punches (b) dan (c) double punches
(d) multiple punches. Penekan bawah
sekaligus berfungsi sebagai injektor untuk
mengeluarkan benda yang telah dicetak.
Permukaan dalam cetakan (dies) harus halus
untuk mengurangi gesekan.
(a)
2.3.3 Resin Epoxy
Resin epoxy adalah bahan termoset
yang digunakan secara luas dalam aplikasi
komposit struktural karena memiliki
(b)
(c)
Gambar 2. Jenis-jenis kompaksi
(d)
(Preparation) (Start compaction) (Completed) compaction)
Gambar 3.Tahapan proses kompaksi
(Groover, 2007)
Pada penelitian ini proses kompaksi
yang
dilakukan
menggunakan
cold
compaction satu arah, dimana punch bagian
atas bergerak menekan ke bawah, sementara
punch bagian bawah tetap.
3. Metode Penelitian
3.1 Diagram Alir Penelitian
Penelitian ini dilengkapi dengan
diagram alir penelitian. Adapun diagram alir
penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4.
3.2 Bahan yang digunakan
a. Serat tandan kelapa sawit
b. Serutan kayu sengon
c. PVAc (lem Fox)
d. Resin epoxy
e. NaOH
f. Aquades
3.3 Alat yang digunakan
a. Gunting dan pisau
b. Gelas ukur
c. Timbangan digital
d. Mixer
e. Mesin press
f. Cetakan
g. Ayakan (screening)
h. Alat uji kekerasan
i. Alat uji impak
j. Alat uji bending
k. Alat uji struktur mikro
l. Stopwatch
Gambar 4.Diagram alir penelitian
4 Hasil dan Pembahasan
4.1 Hasil Pembuatan Spesimen
Pembuatan material komposit terdiri
dari beberapa jenis bahan penyusun, antara
lain serat tandan kosong kelapa sawit 15%,
resin epoxy 15%, lem PVAc 20%, serbuk
kayu 50%. Proses pencetakan dilakukan
dengan variasi kompaksi 10 bar, 30 bar dan
50 bar. Setelah dilakukan proses pencetakan,
maka dihasilkan sampel penelitian dengan
bentuk kondisi fisik yang sama, tetapi
berbeda dari segi dimensinya, dikarenakan
adanya pengaruh variasi kompaksi saat
proses pencetakan. Papan partikel yang
dihasilkan dari proses pencetakan kemudian
dibentuk menjadi benda uji sesuai dengan
standar pengujian untuk mengetahui nilai
dan karakteristik dari papan partikel
tersebut. Gambar 5 merupakan bentuk
kondisi fisik benda uji setelah dilakukan
pengujian.
1.04
1.023
1.02
Kerapatan (gr/cm3)
1
0.973
0.98
0.96
0.94
0.928
0.92
0.9
0.88
Gambar 5. Kondisi fisik benda uji
10
30
50
Variasi Kompaksi (Bar)
4.2 Pengujian Densitas
Densitas atau massa jenis secara teoritis
merupakan hasil dari massa per satuan
volume. Bahan komposit yang dikompaksi
dengan variasi kompaksi 10 bar, 30 bar, dan
50 bar akan mempengaruhi nilai kerapatan.
Pada proses pencetakan bahan yang
memiliki komposisi dan massa yang sama
jika diberikan kompaksi yang bervariasi
maka akan menghasilkan volume spesimen
yang bervariasi juga. Semakin besar
kompaksi maka struktur bahan akan semakin
padat dan volume spesimen akan mengecil.
Hasil penelitian untuk pengujian
kerapatan papan komposit dengan ukuran
panjang, lebar dan tebalnya 7 cm x 3 cm x 1
cm setelah dilakukan penimbangan dan
menghitung kerapatannya, maka didapatkan
hasil seperti pada Tabel 1 dan Gambar 6.
Tabel 1. Data perhitungan uji densitas
No
Variasi
Kompaksi (Bar)
Kerapatan
(gr/cm3)
1
10
0.928
2
30
0.973
3
50
1.023
4
Papan Partikel Di
Pasaran
0.654
Gambar 6. Grafik pengaruh variasi
kompaksi terhadap nilai kerapatan
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa
nilai kerapatan papan komposit pada variasi
kompaksi 50 bar yaitu sebesar 1.023 gr/cm3,
lebih besar dibandingkan dengan yang lain,
dimana nilai kerapatan yang paling rendah
terdapat pada variasi kompaksi 10 bar
sebesar 0.928 gr/cm3. Penurunan densitas
pada variasi kompaksi 10 bar dipengaruhi
oleh tekanan yang lebih rendah saat proses
pengempaan, sehingga proses ikatan antar
partikel saat pencetakan kurang maksimal.
Untuk itu spesimen papan komposit
yang baik untuk digunakan adalah variasi
kompaksi 50 bar dimana tekanan tinggi
menghasilkan ikatan yang lebih solid,
struktur bahan akan semakin padat dan
volume bahan akan semakin mengecil,
dikarenakan jarak antar partikel semakin
dekat,
porositas
menurun,
densitas
meningkat. Dengan semakin tingginya nilai
density atau kerapatannya maka akan
semakin tinggi sifat ketangguhan dari papan
partikel.
4.3 Pengujian Pengembangan Tebal
Pengembangan tebal pada papan
komposit merupakan salah satu sifat fisis
yang menentukan suatu papan komposit
akan digunakan untuk keperluan interior dan
eksterior. Apabila pengembangan tebal
suatu papan komposit tinggi maka stabilitas
dimensi dari produk tersebut rendah,
sehingga produk tersebut tidak cocok
digunakan untuk keperluan eksterior dan
sifat mekanisnya akan menurun dalam
jangka waktu yang tidak lama.
Pada penelitian kali ini pengujian
pengembangan tebal papan komposit
memiliki ukuran spesimen uji yaitu sebesar
7 cm x 3 cm x 1 cm. Sampel diukur tebal
awalnya (T1), lalu direndam dalam air (suhu
ruang) secara horizontal kurang lebih 3 cm
dibawah permukaan air selama 24 jam.
Setelah
itu
diukur
kembali
tebal
pengembangan pada spesimen benda uji
(T2). Setelah semua proses dilakukan, maka
didapatkan nilai pengembangan tebal papan
komposit dari variasi kompaksi seperti pada
Tabel 2 dan Gambar 7.
Tabel 2. Data perhitungan uji pengembangan
tebal.
No
Variasi
Kompaksi (Bar)
Pengembangan
Tebal
(T2-T1/T2) %
1
10
2.52
2
30
1.20
3
50
Papan Partikel
Di Pasaran
0.94
4
Mengacu pada SNI, untuk uji
pengembangan tebal terdapat 3 kategori.
Dimana pada penelitian ini termasuk
kategori ke-3 dengan ketentuan maksimum
dari nilai pengembangan tebal adalah 12%.
Dari hasil uji pengembangan tebal didapat
nilai pengembangan tebal terbesar pada
variasi kompaksi 10 bar yaitu sebesar
2.45%, dan untuk variasi kompaksi 30 bar
dan 50 bar hanya mengalami pengembangan
tebal sebesar 1.19% dan 0.9 %. Sedangkan
pada papan partikel pabrikan pengembangan
tebal mencapai 18.91%. Maka dari grafik uji
pengembangan tebal terhadap variasi
tekanan kompaksi memenuhi syarat SNI 032105-2006.
4.4 Pengujian Kekerasan
Pengujian kekerasan dilakukan dengan
metode ball indentation menggunakan
indentor bola baja berdiameter 5 mm,
diberikan beban pada spesimen dengan
beban awal sebesar 9.8 N dan bertambah
hingga beban tertentu selama 30 detik.
Benda uji memiliki ukuran dengan standar
uji kekerasan ball indentation ISO 2039-1.
Data hasil uji kekerasan dapat dilihat pada
Tabel 3 di bawah ini.
2.52
2.5
Pengembangan Tebal %
3.
Untuk papan komposit tipe 24
– 10 dan 17.5 – 10.5 bila
tebalnya
≤
12.7
mm,
maksimum 25% dan bila
tebalnya
>
12.7
mm,
maksimumnya 20%.
Untuk papan partikel lainnya
maksimum 12%.
23.33
3
2
1.5
1.20
0.94
1
0.5
0
10
2.
30
50
Variasi Kompaksi (Bar)
Gambar 7. Grafik pengaruh variasi
kompaksi terhadap pengembangan tebal
papan komposit
Untuk pengujian pengembangan tebal
setelah dilakukan perendaman, terdapat 3
kategori pada SNI 03-2105-2006 yaitu :
1. Untuk papan komposit tipe 8
dengan perekat tipe U tidak
dipersyaratkan.
Tabel 3. Data pengujian kekerasan (ball
indentation)
Ball Indentation
Variasi
No
Hardness
Kompaksi (Bar)
(N/mm2)
1
10
24
2
30
25
3
50
27
4
Papan Partikel
Di Pasaran
21
Dari hasil pengujian kekerasan dapat
dilihat pengaruh variasi kompaksi terhadap
nilai kekerasan papaan komposit. Pada
variasi kompaksi 50 bar memiliki nilai
kekerasan ball indentation tertinggi seiring
dengan besarnya kompaksi, nilai kekerasan
27.5
27
26.5
26
25.5
25
24.5
24
23.5
23
22.5
27
25
24
Tabel 4. Data pengujian impak (charpy)
No
Variasi
Kompaksi (Bar)
Impact Charpy
Strength (kJ/m3)
1
2
3
10
30
50
Papan Partikel
Di Pasaran
5.998
6.560
7.340
4
3.201
Dari hasil pengujian impak di atas dapat
dilihat bahwa variasi kompaksi berpengaruh
terhadap ketangguhan impak, dimana dapat
dilihat bahwa nilai impak yang didapat dari
tiga variasi kompaksi tersebut menunjukan
nilai harga impak yang berbeda. Variasi
kompaksi 10 bar, 30 bar dan 50 bar
mengindikasi ketangguhan impak naik
seiring
dengan
penambahan
variasi
kompaksi yang diberikan saat proses
pembuatan papan komposit. Sedangkan
penurunan ketangguhan impak disebabkan
oleh nilai kekerasan papan komposit yang
rendah, nilai kekerasan dipengaruhi oleh
variasi kompaksi yang diberikan, sehingga
pada variasi kompaksi 10 bar papan
komposit lebih getas dan memiliki ikatan
partikel yang kurang maksimal.
Hal ini dibuktikan oleh nilai yang
didapat dari hasil uji, dengan nilai kekuatan
impak pada variasi kompaksi 10 bar, 30 bar,
dan 50 bar masing-masing sebesar 5.998
kJ/m2, 6.560 kJ/m2 dan 7.340 kJ/m2.
Sedangkan untuk papan partikel dipasaran
diperoleh nilai impak sebesar 3.201 kJ/m2.
Hasil uji ketangguhan impak dapat dilihat
pada Gambar 9.
7.340
8
10
30
50
Variasi Kompaksi (Bar)
Gambar 8. Grafik pengaruh variasi
kompaksi terhadap nilai kekerasan
4.5 Pengujian Impak
Hasil uji ketangguhan impak papan
komposit dilakukan dengan metode charpy
(ISO 179/1eU). Benda uji dengan ukuran
spesimen
yang
telah
ditentukan
mendapatkan beban dari pendulum sebesar 2
Joule. Data hasil pengujian dapat dilihat
pada Tabel 4 di bawah ini.
Impact Charpy Strength (kJ/m3)
Ball Indentation Hardness (N/mm2)
ball indentation tertinggi yaitu sebesar 27
N/mm2. Sedangkan untuk nilai kekerasan
terendah pada variasi kompaksi 10 bar, yaitu
sebesar 24 N/mm2. Penurunan nilai
kekerasan ini disebabkan oleh kerapatan
papan komposit yang rendah, kerapatan
papan komposit dipengaruhi oleh variasi
kompaksi
yang
diberikan.
Dengan
meningkatnya kompaksi akan semakin
mendorong partikel serbuk mengisi poripori, sehingga akan menghasilkan struktur
bahan yang padat. Besarnya kompaksi
berbanding lurus dengan nilai kekerasan
komposit, sehingga rendahnya kompaksi dan
kerapatan papan komposit berpengaruh
menurunkan nilai kekerasan pada variasi
kompaksi 10 bar. Gambar grafik yang
menunjukan pengaruh variasi kompaksi
terhadap nilai kekerasan papan komposit
dapat dilihat pada Gambar 8.
Pengujian kekerasan ball indentation
untuk papan partikel pabrikan diperoleh nilai
kekerasan sebesar 21 N/mm2. Nilai
kekerasan papan partikel di pasaran yang
mendekati yaitu variasi kompaksi 10 bar
dengan nilai kekerasan sebesar 24 N/mm2.
6.560
7
6
5.998
5
4
3
2
1
0
10
30
50
Variasi Kompaksi (Bar)
Gambar 9. Grafik pengaruh variasi
kompaksi terhadap kekuatan impak
Dari grafik tersebut, dapat disimpulkan
bahwa pada variasi kompaksi 50 bar
mempunyai ketangguhan impak yang lebih
tinggi dibandingkan dengan yang lainnya.
Hal ini disebabkan besarnya kompaksi
berbanding lurus dengan nilai ketangguhan
impak papan komposit.
4.6 Pengujian Bending
Pengujian kekuatan bending dilakukan
dengan metode three point bending pada
spesimen balok dengan standar pengujian
ASTM D790. Hasil pengujian kekuatan
bending
terhadap
variasi
kompaksi
ditampilkan pada Gambar 10 dan Gambar
11.
44
41.85
Max.Force (N)
42
39.91
40
38
36
35.23
34
32
30
10
30
bending material papan komposit. Hal ini
disebabkan oleh kerapatan papan komposit
yang solid, semakin tinggi kompaksi,
semakin baik nilai kerapatannya. Namun
dalam hasil pengujian ini didapat nilai batas
elastisitas yang berbanding terbalik dengan
kekuatan bending. Dimana penurunan
kekuatan
bending
akibat
rendahnya
kompaksi yang diberikan, justru memiliki
nilai batas elastisitas yang lebih besar,
sehingga pada variasi tekanan 10 bar papan
komposit memiliki nilai kekuatan bending
yang lebih rendah namun batas elastisitas
tinggi.
Hal ini dibuktikan oleh nilai yang
didapat dari hasil uji dengan nilai kekuatan
bending pada variasi kompaksi 10 bar, 30
bar dan 50 bar sebesar 35.2329 N, 39.9192
N dan 41.8504 N. Sedangkan untuk nilai
batas elastisitas variasi tekanan 10 bar, 30
bar dan 50 bar sebesar 840.052 N/mm2,
781.873 N/mm2 dan 684.164 N/mm2. Untuk
papan partikel pabrikan diperoleh nilai uji
bending sebesar 17.4893 N dan nilai batas
elastisitas sebesar 704.563 N/mm2. Data
hasil uji bending dapat dilihat pada Tabel 5
di bawah ini.
50
Tabel 5. Data pengujian bending
Variasi Kompaksi (Bar)
Batas Elastis (N/mm2)
Gambar 10. Grafik pengaruh kompaksi
terhadap kekuatan bending
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
840.05
781.87
No
Variasi
Kompaksi
(Bar)
1
Elastic
2
Max.Force
(N/mm )
(N)
10
840.052
35.2329
2
30
781.873
39.9192
3
50
Papan
Partikel Di
Pasaran
684.164
41.8504
704.563
17.4893
684.16
4
10
30
50
Variasi Kompaksi (Bar)
Gambar 11. Grafik pengaruh variasi
kompaksi terhadap batas elastisitas
Dari grafik di atas, nilai didapat setelah
dilakukan pengujian kekuatan bending,
dengan penambahan variasi kompaksi nilai
kekuatan bending rata-rata mengalami
kenaikan yang signifikan terhadap kekuatan
Maka dari data di atas dapat
disimpulkan, nilai kekuatan bending
tertinggi pada variasi kompaksi 50 bar,
sedangkan untuk nilai batas elastisitas
tertinggi pada variasi kompaksi 10 bar,
dimana nilai kekuatan bending berbanding
terbalik dengan batas elastisitas.
4.7 Pengamatan Struktur Mikro
Pengamatan struktur mikro bahan
komposit
dilakukan
menggunakan
mikroskop optik dengan pembesaran 200x
dan 50x, namun pada perbesaran 200x hasil
yang ditunjukkan bahan penyusun papan
komposit tidak terdistribusi dengan baik,
sehingga digunakan perbesaran 50x. bahan
penyusun papan komposit terdiri dari serat
kelapa sawit, serbuk kayu sengon, lem
PVAc dan resin epoxy. Pembuatan bahan
komposit
dilakukan
dengan
variasi
kompaksi 10, 30 dan 50 bar, kemudian
dilakukan holding time selama 2 jam tanpa
proses sintering. Foto mikro bahan komposit
dapat dilihat pada Gambar 12.
Serbuk Sengon
Serat TKKS
Lem Fox
Resin Epoxy
Gambar 12. Hasil uji struktur mikro
Dapat dilihat pada gambar 12, foto
struktur mikro menunjukan ikatan antar
bahan penyusun diantaranya, resin yang
terlihat berwarna hitam, lem berwarna putih
menggumpal, serbuk kayu (filler) terlihat
keabu-abuan, dan serat berwarna putih
mengkilap. Pada gambar ini menunjukan
ikatan berupa traping antara resin epoxy,
lem PVAc dengan serat kelapa sawit dan
serbuk kayu, yang menguatkan hubungan
antar partikel sehingga memiliki nilai
kekuatan yang lebih baik dari sifat bahan
penyusun secara individual. Selain itu hasil
dari pengamatan struktur mikro pada ketiga
variasi spesimen yang diuji yaitu variasi
kompaksi 10, 30 dan 50 bar, hampir tidak
terlihat porositas, dikarenakan resin yang
mendominasi
ikatan
partikel
papan
komposit. Namun sesungguhnya jumlah
porositas tidak mungkin nol, dikarenakan
adanya udara yang terjebak diantara ikatan
partikel penyusun saat proses pembuatan
papan komposit. Variasi kompaksi 50 bar
berpengaruh terhadap kerapatan dan
porositas, semakin besar tekanan akan
menghasilkan kerapatan tinggi dan porositas
rendah. Hasil pengujian ini sebanding
dengan hasil uji kerapatan (Density).
5 Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang sudah
dilakukan yaitu pengaruh variasi kompaksi
terhadap karakteristik komposit berpenguat
serat tandan kosong kelapa sawit sebagai
bahan alternatif papan komposit yang ada
dipasaran, diperoleh kesimpulan sebagai
berikut:
1. Pada hasil pengujian ini dapat dilihat
pengaruh variasi kompaksi terhadap
sifat mekanik, diantaranya pada variasi
kompaksi 50 bar memiliki nilai rata-rata
tertinggi dari hasil tiap-tiap pengujian.
Sedangkan pada variasi kompaksi 10
dan 30 bar didapatkan nilai yang lebih
rendah. Hal ini disebabkan oleh
pengaruh
kompaksi
saat
proses
pembuatan, dimana semakin besar
tekanan yang diberikan maka akan
menghasilkan ikatan antar bahan
penyusun yang lebih solid. Sehingga
didapatkan pula nilai kekuatan papan
komposit yang baik seperti yang
diharapkan.
2. Diperoleh nilai dari hasil pengujian
yang telah dilakukan :
a. Nilai kerapatan (density) komposit
yang paling tinggi diperoleh dengan
variasi kompaksi 50 bar sebesar
1.023 g/cm3, variasi tekanan 10 dan
30 bar sebesar 0.928 g/cm3 dan
0.973 g/cm3. Sedangkan papan
komposit pabrikan diperoleh nilai
sebesar 0.654 g/cm3.
b. Nilai kekerasan (ball indentation)
yang paling tinggi diperoleh dengan
variasi kompaksi 50 bar sebesar 27
N/mm2.
Sedangkan
variasi
kompaksi 10 dan 30 bar diperoleh
nilai 24 N/mm2 dan 25 N/mm2.
Papan komposit pabrikan diperoleh
nilai 21 N/mm2.
c. Didapat nilai terbesar pada uji
impak dengan variasi kompaksi 50
bar sebesar 7.340 kJ/m3, sedangkan
variasi kompaksi 10 dan 30 bar
diperoleh 5.998 kJ/m3 dan 6.560
kJ/m3. Papan komposit pabrikan
diperoleh sebesar 3.139 kJ/m3.
d. Diperoleh nilai dari hasil uji dengan
nilai kekuatan bending terbesar
pada variasi kompaksi 50 bar yaitu
41.8504 N. Pada variasi kompaksi
10 dan 30 bar didapat nilai 35.2329
e.
f.
N dan 39.9192 N. Sedangkan untuk
nilai batas elastisitas variasi
kompaksi 10 bar memiliki nilai
terbesar yaitu 840.052 N/mm2.
Variasi kompaksi 30 dan 50 bar
sebesar 781.873 N/mm2. Untuk
papan komposit pabrikan diperoleh
nilai uji bending 17.4893 N dan
nilai batas elastisitas sebesar
704.563 N/mm2.
Nilai pengembangan tebal terbesar
pada variasi kompaksi 10 bar
sebesar 2.52%. untuk variasi
kompaksi 30 dan 50 bar diperoleh
1.19% dan 0.90%. Sedangkan nilai
uji pengembangan tebal pada papan
komposit pabrikan didapat nilai
sebesar 23.33%.
Dari hasil pengamatan struktur
mikro, pada ketiga variasi spesimen
yang diuji hampir tidak terlihat
porositas. Dikarenakan resin yang
mendominasi ikatan partikel papan
komposit. Maka variasi kompaksi
berpengaruh pada kerapatan dan
porositas, semakin besar tekanan
akan menghasilkan kerapatan tinggi
dan porositas rendah.
5.2 Saran
Adapun saran yang diberikan untuk
penelitian lebih lanjut adalah sebagai
berikut:
1. Diperlukan alat bantu pemotong
serat tandan kosong kelapa sawit
untuk memudahkan dan efisiensi
waktu dalam pengerjaan bahan
dasar komposit.
2. Untuk
penelitian
selanjutnya
disarankan
dalam
pembuatan
cetakan atau dies agar lebih presisi,
sehingga tidak terjadi kebocoran
saat melakukan proses kompaksi.
3. Dalam
proses
mixing
atau
pencampuran disarankan untuk
lebih teliti dalam mencampurkan
bahan penyusun, agar seluruh
bahan penyusun dapat tercampur
secara merata dan memiliki nilai
kekuatan yang seragam saat
dilakukan pengujian.
4. Untuk memenuhi standar kualitas
papan komposit yang ada di
pasaran, diperlukan pengujian
tambahan, seperti uji tarik skrup
dan lain-lain.
DAFTAR PUSTAKA
1. Dina S., 2010, Sifat-sifat Papan
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Komposit Dari Serabut Kelapa,
Limbah Plastik Dan Perekat Urea
Formaldehida, Pontianak: Universitas
Tanjungpura.
Firmansyah R., 2013, Pengaruh Waktu
Pengempaan Dan Variasi Komposisi
Paduan Papan Partikel Dengan
Menggunakan Serat Tandan Kosong
Kelapa Sawit Dan Perekat Urea
Formaldehyde 1001 Terhadap Nilai
Impak, Padang: Universitas Andalas.
Gibson R.F., 1994, Principles Of
Composite
Material
Mechanics,
McGraw-Hill Book Co New York.
Groover P., 2007, “Fundamentals of
Modern Manufacturing”, Second
edition, John Wiley & Sons.
Haryo
W.,
2012,
Pengaruh
Penambahan Carbon Nanotube Pada
Kekuatan Mekanik Komposit Serat
Tandan Kosong Kelapa Sawit Dengan
Resin Epoxy, Depok: Universitas
Indonesia.
Paulus A., 2010, Pengaruh Tekanan
Kompaksi Dan Waktu Penahanan
Temperatur Sintering Terhadap Sifat
Magnetik Dan Kekerasan Pada
Pembuatan Iron Soft Magnetic Dari
Serbuk Besi, Surabaya: ITS.
Shafnur H., 2013, Pengaruh Variasi
Tekanan
Kompaksi
Terhadap
Karakteristik
Komposit
Bahan
Alternatif Kampas Rem Berpenguat
Serat Bambu, Cilegon: UNTIRTA.
Siti A., 2009, Pemanfaatan Limbah
Kelapa Sawit Sebagai Komposit Untuk
Meubel, Jakarta: Balai Besar Kimia
Dan Kemasan.
Slamet S., 2013, Komposit Partikel
Serbuk Gergajian Kayu Dengan Resin
Urea Formalidehid Sebagai Bahan
Baku Utama Box Speaker, Kudus:
Universitas Muria Kudus.
SNI Handbook ICS 79.060.20, 2004,
Standar Nasional Indonesia 03-21052006 Papan Partikel.
SEBAGAI PAPAN KOMPOSIT BAHAN ALTERNATIF FURNITURE
DENGAN VARIASI KOMPAKSI
Rizky Kurnia Putra, Sunardi, Moh Fawaid
Jurusan Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
Jl. Jendral Sudirman km 03, Cilegon 42435
Email : rizkykurnia.rk30@yahoo.com
ABSTRAK
Industri kelapa sawit selain menghasilkan produk utama berupa minyak kelapa sawit, juga
menghasilkan limbah padat, berupa tandan kosong dan serabut kelapa sawit. Limbah serat kelapa
sawit dapat dimanfaatkan sebagai komposit bahan dasar meubelair, diantaranya dengan cara diolah
menjadi papan serat berkerapatan sedang. Material komposit terdiri dari beberapa jenis bahan
penyusun, antara lain serat tandan kosong kelapa sawit 15%, resin epoxy 15%, lem PVAc 20%,
serbuk kayu 50%. Proses pencetakan dilakukan menggunakan metode kompaksi cold press single
punch dengan variasi kompaksi 10 bar, 30 bar dan 50 bar. Karakteristik yang diteliti berupa
pengujian kerapatan, kekerasan, kuat impak, bending, batas elastisitas, pengembangan tebal serta
pengamatan struktur mikro. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kualitas papan komposit
dengan variasi kompaksi yang berbeda. Berdasarkan hasil penelitian, menunjukkan bahwa
komposit dengan variasi kompaksi 50 bar menghasilkan nilai terbaik dari tiap pengujian yang
dilakukan, diantaranya nilai kerapatan yang terbaik adalah 1.023 g/cm3, kekerasan 27 N/mm2, kuat
impak 7.340 kJ/m2, bending 41.8504 N. Sedangkan untuk pengembangan tebal dan batas
elastisitas didapat nilai masing-masing sebesar 0.90% dan 684.164 N/mm2.
Kata kunci : Limbah, Tandan kosong kelapa sawit, Papan komposit, Resin epoxy, Kompaksi
Palm oil industry generate the main product palm oil, also solid waste such as empty bunches and
palm fiber. To overcome with utilize waste into useful products and value-added, which can
include processed into middle fibers board. The composite materials was made by compaction
method. Composite materials made up 15% palm fiber, epoxy resin 15%, PVAc 20%, and sawdust
50%. The making process carried out by the method of cold press single punch with the pressure
variation 10, 30, and 50 bar. In the research will studied the density, hardness, impact strength,
bending, elasticity limit, change dimension and the micro structure. The results indicate that the
composite with the compacting of 50 bar, generate the best value of each test performed, the
density value is equal to 1.023 gr/cm3, hardness 27 N/mm2, impact strength 7.340 kJ/m2 and
bending 41.804 N. The change dimension and elasticity limit result 0.90%, and 684.164 N/mm2.
Keyword : Waste, palm fiber, fibers board, epoxy resin, compation
1.
Pendahuluan
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS)
merupakan limbah padat yang dihasilkan
pabrik/industri pengolahan minyak kelapa
sawit. Jumlah produksi kelapa sawit di
Indonesia dari tahun ke tahun mengalami
peningkatan. Pada tahun 2010 sebesar
21.958.120 ton dan pada tahun 2011
meningkat menjadi 22.508.011 ton. Di
provinsi Banten sendiri produksi kelapa
sawit tahun 2008 mencapai 25.865 ton
sampai tahun 2012 mencapai 26.561 ton
(BPS 2013). Di pabrik minyak kelapa sawit,
TTKS hanya dibakar dan sekarang telah
dilarang karena adanya kekhawatiran
pencemaran lingkungan atau dibuang
sehingga menimbulkan keluhan dan masalah
karena dapat menurunkan kemampuan tanah
menyerap air. Disamping itu, TTKS yang
membusuk ditempat akan membusuk dan
menarik kedatangan jenis kumbang tertentu
yang berpotensi merusak pohon kelapa sawit
hasil peremajaan di lahan sekitar tempat
pembuangan (Anonim, 1998).
Salah satu usaha dalam mengatasi hal
tersebut adalah memanfaatkan limbah TKKS
menjadi produk berguna dan bernilai
tambah, diantaranya dengan cara diolah
menjadi papan serat berkerapatan sedang.
Papan
berkerapatan
sedang
banyak
digunakan untuk keperluan meubelair atau
furniture rumah tangga, bahkan konstruksi,
peralatan listrik, dan produk-produk panel
lainnya.
Pengembangan
komposit
dengan
material
yang
ramah
lingkungan,
dimaksudkan antara lain adalah untuk
mensubtitusi bahan dasar yang dapat
mengganggu kelestarian hutan. Produk
komposit berkonsep ramah lingkungan
karena tidak menghasilkan limbah yang
merusak alam, dengan memanfaatkan
limbah alam seperti tandan kelapa sawit dan
serbuk gergajian kayu sengon yang belum
termanfaatkan
sebagai
bahan
dasar
komposit. Berperan sebagai penguat dan
matriksnya adalah polimer. Penggunaan
komposit ini ditujukan untuk memanfaatkan
limbah tandan kelapa sawit dan serbuk
gergajian.
Dalam penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui kekuatan karakteristik papan
komposit dengan memanfaatkan limbah dari
industri kelapa sawit. Sehingga dapat
dimanfaatkan sebagai material meubel atau
furniture untuk mengurangi penggunaan
bahan dasar kayu. Dengan adanya komposit
ini, diharapkan member peluang usaha IKM
meubel lebih kreatif dan inovatif dalam
berkreasi, dan ikut serta melestarikan alam.
b.
c.
Komposit matriks logam (Metal
Matrix Composites/MMC), logam
sebagai matrix.
Komposit
matriks
keramik
(Ceramic
Matrix
Composites/CMC), keramik sebagai
matrix.
Berdasarkan penguatnya (reinforcement),
komposit terbagi atas tiga macam :
a.
Fiber Reinforced Composites
Terdiri
dari
dua
komponen
penyusun yaitu matriks dan serat.
b.
Laminated (structural) Reinforced
Composites
Komposit jenis ini terdiri dari
sekurang-kurangnya
dua
lapis
material
yang
berbeda
dan
digabung bersama-sama.
c.
Particulate Composite Material
material komposit partikel terdiri
dari satu atau lebih partikel yang
tersuspensi di dalam matriks dari
matriks lainnya
1.1 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui pengaruh variasi
kompaksi terhadap sifat mekanik
papan komposit bahan alternatif
furniture dengan penguat serat
tandan kosong kelapa sawit dan
serbuk gergajian kayu sengon.
2. Untuk mendapatkan nilai hasil uji
dari papan komposit dengan
penguat serat tandan kelapa sawit
sebagai bahan altenatif furniture.
2.
Tinjauan Pustaka
Komposit adalah material rekayasa yang
terdiri dari dua (atau lebih) bahan yang
berbeda yang membentuk suatu kesatuan,
sehingga diperoleh sifat bahan yang tidak
dimiliki komponen penyusun secara
individu.
2.1 Klasifikasi Komposit
Secara
umum
komposit
dapat
diklasifikasikan atas dua macam yaitu,
berdasarkan matriks dan penguatnya
(reinforcement). Berdasarkan matriks terbagi
atas 3 macam yaitu
a. Komposit
matriks
polimer
(Polymer
Matrix
Composites/PMC), polimer sebagai
matrix.
Gambar 1. Klasifikasi komposit berdasarkan
penguatnya
2.2 Unsur Penyusun Komposit
Komposit tersusun atas berbagai unsur
pembentuk, secara garis besar dapat
dikelompokkan menjadi 3 bagian utama,
yaitu :
1) Matriks
Matriks adalah unsur pokok pada
komposit yang menjadi bagian penutup
dan pengikat struktur komposit. Matriks
dapat terdiri atas resin (Polyester,
epoxide, dan lain-lain) dan filler atau
additive.
2) Material pengisi (filler) dan
material penambah (additive)
Filler dan additive pada prinsipnya
adalah bertujuan untuk memodifikasi
sifat dari resin dan mengurangi biaya
pembuatan.
3) Material penguat (reinforcement)
Reinforcement pada komposit juga
biasa disebut dengan fiber atau serat.
Serat ini yang akan menentukan
karakteristik material komposit, seperti
kekakuan, serta sifat-sifat mekanik
lainnya. Syarat suatu material dapat
dijadikan sebagai reinforcement atau
serat yaitu mempunyai sifat mekanik
yang baik, stabilitas thermal yang
bagus, tahan terhadap korosi, ringan,
ekonomis, dan mudah didapatkan.
2.3 Bahan Penyusun
2.3.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS)
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS)
merupakan limbah padat yang dihasilkan
pabrik/industri pengolahan minyak kelapa
sawit. Di pabrik minyak kelapa sawit, TKKS
hanya dibakar dan sekarang dilarang karena
adanya
kekhawatiran
pencemaran
lingkungan.
Hasil sisa olahan limbah pabrik kelapa
sawit berbentuk padatan dan umumnya
berbentuk tandan kosong, cangkang dan
serat buah. Tandan kosong kelapa sawit
memiliki banyak kandungan serat atau
selulosa, terdapat pada bagian pangkal atau
bagian ujung yang runcing dan keras.
Adapun komposisi kimia tandan kosong
kelapa sawit terdiri atas lignin 22.23%,
selulosa 37,76%, holoselulosa 68.88%, dan
abu 6.59%.
2.3.2 Serbuk Kayu Sengon
Sengon (Paraserianthes falcataria)
merupakan jenis tanaman kayu yang pada
penggunaannya sebagai bahan baku lokal
berdampak posif pada masa-masa yang akan
datang. Tanaman sengon dapat tumbuh pada
sebaran kondisi iklim apa saja, sehingga
sengon dapat tumbuh dengan baik di
sembarang tempat. Tinggi tanaman sengon
dapat mencapai 39 m dengan diameter lebih
dari 60 cm pada umur 12 tahun.
kombinasi unik dan sifat yang berbeda
dengan resin termoset lainnya. Resin epoxy
memiliki kekuatan tinggi, penyusutan
rendah, adhesi yang sangat baik untuk
berbagai pengunaan, baik isolasi listrik,
kimia dan ketahanan pelarut. Resin epoxy
juga bisa digunakan pada permukaan yang
basah, sehingga sangat cocok untuk
aplikasikan pada komposit. Resin epoxy
biasa digunakan sebagai perekat, pelapis dan
pengikat.
2.3.4 Lem PVAc
Polimer polyvinyl acetate (PVAc), PVAc
ini merupakan polimer yang mempunyai
sifat kerekatan yang sangat kuat sehingga
sering digunakan sebagai bahan daasar lem,
kain, kertas dan kayu.
2.4 Proses Kompaksi
Proses kompaksi adalah menempatkan
serbuk sehingga serbuk akan saling melekat
dan rongga udara antar partikel akan
terdorong keluar. Semakin besar tekanan
kompaksi, jumlah udara antar partikel akan
semakin sedikit, namun porositas tidak
mungkin nol. Hasil kompaksi biasa disebut
green body.
Berdasarkan temperatur, kompaksi dibagi
menjadi 2 cara, yaitu:
1. Hot compaction (kompaksi dengan
temperatur)
2. Cold compaction (kompaksi tanpa
temperatur)
Kompaksi dapat dilakukan dengan satu
arah sumbu atau dua arah sumbu. Kompaksi
dua arah ini bisa dengan arah berlawanan.
Kebanyakan proses kompaksi menggunakan
penekan atas dan bawah. Pada (Gambar 2)
terlihat berbagai jenis kompaksi yaitu (a)
single punches (b) dan (c) double punches
(d) multiple punches. Penekan bawah
sekaligus berfungsi sebagai injektor untuk
mengeluarkan benda yang telah dicetak.
Permukaan dalam cetakan (dies) harus halus
untuk mengurangi gesekan.
(a)
2.3.3 Resin Epoxy
Resin epoxy adalah bahan termoset
yang digunakan secara luas dalam aplikasi
komposit struktural karena memiliki
(b)
(c)
Gambar 2. Jenis-jenis kompaksi
(d)
(Preparation) (Start compaction) (Completed) compaction)
Gambar 3.Tahapan proses kompaksi
(Groover, 2007)
Pada penelitian ini proses kompaksi
yang
dilakukan
menggunakan
cold
compaction satu arah, dimana punch bagian
atas bergerak menekan ke bawah, sementara
punch bagian bawah tetap.
3. Metode Penelitian
3.1 Diagram Alir Penelitian
Penelitian ini dilengkapi dengan
diagram alir penelitian. Adapun diagram alir
penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4.
3.2 Bahan yang digunakan
a. Serat tandan kelapa sawit
b. Serutan kayu sengon
c. PVAc (lem Fox)
d. Resin epoxy
e. NaOH
f. Aquades
3.3 Alat yang digunakan
a. Gunting dan pisau
b. Gelas ukur
c. Timbangan digital
d. Mixer
e. Mesin press
f. Cetakan
g. Ayakan (screening)
h. Alat uji kekerasan
i. Alat uji impak
j. Alat uji bending
k. Alat uji struktur mikro
l. Stopwatch
Gambar 4.Diagram alir penelitian
4 Hasil dan Pembahasan
4.1 Hasil Pembuatan Spesimen
Pembuatan material komposit terdiri
dari beberapa jenis bahan penyusun, antara
lain serat tandan kosong kelapa sawit 15%,
resin epoxy 15%, lem PVAc 20%, serbuk
kayu 50%. Proses pencetakan dilakukan
dengan variasi kompaksi 10 bar, 30 bar dan
50 bar. Setelah dilakukan proses pencetakan,
maka dihasilkan sampel penelitian dengan
bentuk kondisi fisik yang sama, tetapi
berbeda dari segi dimensinya, dikarenakan
adanya pengaruh variasi kompaksi saat
proses pencetakan. Papan partikel yang
dihasilkan dari proses pencetakan kemudian
dibentuk menjadi benda uji sesuai dengan
standar pengujian untuk mengetahui nilai
dan karakteristik dari papan partikel
tersebut. Gambar 5 merupakan bentuk
kondisi fisik benda uji setelah dilakukan
pengujian.
1.04
1.023
1.02
Kerapatan (gr/cm3)
1
0.973
0.98
0.96
0.94
0.928
0.92
0.9
0.88
Gambar 5. Kondisi fisik benda uji
10
30
50
Variasi Kompaksi (Bar)
4.2 Pengujian Densitas
Densitas atau massa jenis secara teoritis
merupakan hasil dari massa per satuan
volume. Bahan komposit yang dikompaksi
dengan variasi kompaksi 10 bar, 30 bar, dan
50 bar akan mempengaruhi nilai kerapatan.
Pada proses pencetakan bahan yang
memiliki komposisi dan massa yang sama
jika diberikan kompaksi yang bervariasi
maka akan menghasilkan volume spesimen
yang bervariasi juga. Semakin besar
kompaksi maka struktur bahan akan semakin
padat dan volume spesimen akan mengecil.
Hasil penelitian untuk pengujian
kerapatan papan komposit dengan ukuran
panjang, lebar dan tebalnya 7 cm x 3 cm x 1
cm setelah dilakukan penimbangan dan
menghitung kerapatannya, maka didapatkan
hasil seperti pada Tabel 1 dan Gambar 6.
Tabel 1. Data perhitungan uji densitas
No
Variasi
Kompaksi (Bar)
Kerapatan
(gr/cm3)
1
10
0.928
2
30
0.973
3
50
1.023
4
Papan Partikel Di
Pasaran
0.654
Gambar 6. Grafik pengaruh variasi
kompaksi terhadap nilai kerapatan
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa
nilai kerapatan papan komposit pada variasi
kompaksi 50 bar yaitu sebesar 1.023 gr/cm3,
lebih besar dibandingkan dengan yang lain,
dimana nilai kerapatan yang paling rendah
terdapat pada variasi kompaksi 10 bar
sebesar 0.928 gr/cm3. Penurunan densitas
pada variasi kompaksi 10 bar dipengaruhi
oleh tekanan yang lebih rendah saat proses
pengempaan, sehingga proses ikatan antar
partikel saat pencetakan kurang maksimal.
Untuk itu spesimen papan komposit
yang baik untuk digunakan adalah variasi
kompaksi 50 bar dimana tekanan tinggi
menghasilkan ikatan yang lebih solid,
struktur bahan akan semakin padat dan
volume bahan akan semakin mengecil,
dikarenakan jarak antar partikel semakin
dekat,
porositas
menurun,
densitas
meningkat. Dengan semakin tingginya nilai
density atau kerapatannya maka akan
semakin tinggi sifat ketangguhan dari papan
partikel.
4.3 Pengujian Pengembangan Tebal
Pengembangan tebal pada papan
komposit merupakan salah satu sifat fisis
yang menentukan suatu papan komposit
akan digunakan untuk keperluan interior dan
eksterior. Apabila pengembangan tebal
suatu papan komposit tinggi maka stabilitas
dimensi dari produk tersebut rendah,
sehingga produk tersebut tidak cocok
digunakan untuk keperluan eksterior dan
sifat mekanisnya akan menurun dalam
jangka waktu yang tidak lama.
Pada penelitian kali ini pengujian
pengembangan tebal papan komposit
memiliki ukuran spesimen uji yaitu sebesar
7 cm x 3 cm x 1 cm. Sampel diukur tebal
awalnya (T1), lalu direndam dalam air (suhu
ruang) secara horizontal kurang lebih 3 cm
dibawah permukaan air selama 24 jam.
Setelah
itu
diukur
kembali
tebal
pengembangan pada spesimen benda uji
(T2). Setelah semua proses dilakukan, maka
didapatkan nilai pengembangan tebal papan
komposit dari variasi kompaksi seperti pada
Tabel 2 dan Gambar 7.
Tabel 2. Data perhitungan uji pengembangan
tebal.
No
Variasi
Kompaksi (Bar)
Pengembangan
Tebal
(T2-T1/T2) %
1
10
2.52
2
30
1.20
3
50
Papan Partikel
Di Pasaran
0.94
4
Mengacu pada SNI, untuk uji
pengembangan tebal terdapat 3 kategori.
Dimana pada penelitian ini termasuk
kategori ke-3 dengan ketentuan maksimum
dari nilai pengembangan tebal adalah 12%.
Dari hasil uji pengembangan tebal didapat
nilai pengembangan tebal terbesar pada
variasi kompaksi 10 bar yaitu sebesar
2.45%, dan untuk variasi kompaksi 30 bar
dan 50 bar hanya mengalami pengembangan
tebal sebesar 1.19% dan 0.9 %. Sedangkan
pada papan partikel pabrikan pengembangan
tebal mencapai 18.91%. Maka dari grafik uji
pengembangan tebal terhadap variasi
tekanan kompaksi memenuhi syarat SNI 032105-2006.
4.4 Pengujian Kekerasan
Pengujian kekerasan dilakukan dengan
metode ball indentation menggunakan
indentor bola baja berdiameter 5 mm,
diberikan beban pada spesimen dengan
beban awal sebesar 9.8 N dan bertambah
hingga beban tertentu selama 30 detik.
Benda uji memiliki ukuran dengan standar
uji kekerasan ball indentation ISO 2039-1.
Data hasil uji kekerasan dapat dilihat pada
Tabel 3 di bawah ini.
2.52
2.5
Pengembangan Tebal %
3.
Untuk papan komposit tipe 24
– 10 dan 17.5 – 10.5 bila
tebalnya
≤
12.7
mm,
maksimum 25% dan bila
tebalnya
>
12.7
mm,
maksimumnya 20%.
Untuk papan partikel lainnya
maksimum 12%.
23.33
3
2
1.5
1.20
0.94
1
0.5
0
10
2.
30
50
Variasi Kompaksi (Bar)
Gambar 7. Grafik pengaruh variasi
kompaksi terhadap pengembangan tebal
papan komposit
Untuk pengujian pengembangan tebal
setelah dilakukan perendaman, terdapat 3
kategori pada SNI 03-2105-2006 yaitu :
1. Untuk papan komposit tipe 8
dengan perekat tipe U tidak
dipersyaratkan.
Tabel 3. Data pengujian kekerasan (ball
indentation)
Ball Indentation
Variasi
No
Hardness
Kompaksi (Bar)
(N/mm2)
1
10
24
2
30
25
3
50
27
4
Papan Partikel
Di Pasaran
21
Dari hasil pengujian kekerasan dapat
dilihat pengaruh variasi kompaksi terhadap
nilai kekerasan papaan komposit. Pada
variasi kompaksi 50 bar memiliki nilai
kekerasan ball indentation tertinggi seiring
dengan besarnya kompaksi, nilai kekerasan
27.5
27
26.5
26
25.5
25
24.5
24
23.5
23
22.5
27
25
24
Tabel 4. Data pengujian impak (charpy)
No
Variasi
Kompaksi (Bar)
Impact Charpy
Strength (kJ/m3)
1
2
3
10
30
50
Papan Partikel
Di Pasaran
5.998
6.560
7.340
4
3.201
Dari hasil pengujian impak di atas dapat
dilihat bahwa variasi kompaksi berpengaruh
terhadap ketangguhan impak, dimana dapat
dilihat bahwa nilai impak yang didapat dari
tiga variasi kompaksi tersebut menunjukan
nilai harga impak yang berbeda. Variasi
kompaksi 10 bar, 30 bar dan 50 bar
mengindikasi ketangguhan impak naik
seiring
dengan
penambahan
variasi
kompaksi yang diberikan saat proses
pembuatan papan komposit. Sedangkan
penurunan ketangguhan impak disebabkan
oleh nilai kekerasan papan komposit yang
rendah, nilai kekerasan dipengaruhi oleh
variasi kompaksi yang diberikan, sehingga
pada variasi kompaksi 10 bar papan
komposit lebih getas dan memiliki ikatan
partikel yang kurang maksimal.
Hal ini dibuktikan oleh nilai yang
didapat dari hasil uji, dengan nilai kekuatan
impak pada variasi kompaksi 10 bar, 30 bar,
dan 50 bar masing-masing sebesar 5.998
kJ/m2, 6.560 kJ/m2 dan 7.340 kJ/m2.
Sedangkan untuk papan partikel dipasaran
diperoleh nilai impak sebesar 3.201 kJ/m2.
Hasil uji ketangguhan impak dapat dilihat
pada Gambar 9.
7.340
8
10
30
50
Variasi Kompaksi (Bar)
Gambar 8. Grafik pengaruh variasi
kompaksi terhadap nilai kekerasan
4.5 Pengujian Impak
Hasil uji ketangguhan impak papan
komposit dilakukan dengan metode charpy
(ISO 179/1eU). Benda uji dengan ukuran
spesimen
yang
telah
ditentukan
mendapatkan beban dari pendulum sebesar 2
Joule. Data hasil pengujian dapat dilihat
pada Tabel 4 di bawah ini.
Impact Charpy Strength (kJ/m3)
Ball Indentation Hardness (N/mm2)
ball indentation tertinggi yaitu sebesar 27
N/mm2. Sedangkan untuk nilai kekerasan
terendah pada variasi kompaksi 10 bar, yaitu
sebesar 24 N/mm2. Penurunan nilai
kekerasan ini disebabkan oleh kerapatan
papan komposit yang rendah, kerapatan
papan komposit dipengaruhi oleh variasi
kompaksi
yang
diberikan.
Dengan
meningkatnya kompaksi akan semakin
mendorong partikel serbuk mengisi poripori, sehingga akan menghasilkan struktur
bahan yang padat. Besarnya kompaksi
berbanding lurus dengan nilai kekerasan
komposit, sehingga rendahnya kompaksi dan
kerapatan papan komposit berpengaruh
menurunkan nilai kekerasan pada variasi
kompaksi 10 bar. Gambar grafik yang
menunjukan pengaruh variasi kompaksi
terhadap nilai kekerasan papan komposit
dapat dilihat pada Gambar 8.
Pengujian kekerasan ball indentation
untuk papan partikel pabrikan diperoleh nilai
kekerasan sebesar 21 N/mm2. Nilai
kekerasan papan partikel di pasaran yang
mendekati yaitu variasi kompaksi 10 bar
dengan nilai kekerasan sebesar 24 N/mm2.
6.560
7
6
5.998
5
4
3
2
1
0
10
30
50
Variasi Kompaksi (Bar)
Gambar 9. Grafik pengaruh variasi
kompaksi terhadap kekuatan impak
Dari grafik tersebut, dapat disimpulkan
bahwa pada variasi kompaksi 50 bar
mempunyai ketangguhan impak yang lebih
tinggi dibandingkan dengan yang lainnya.
Hal ini disebabkan besarnya kompaksi
berbanding lurus dengan nilai ketangguhan
impak papan komposit.
4.6 Pengujian Bending
Pengujian kekuatan bending dilakukan
dengan metode three point bending pada
spesimen balok dengan standar pengujian
ASTM D790. Hasil pengujian kekuatan
bending
terhadap
variasi
kompaksi
ditampilkan pada Gambar 10 dan Gambar
11.
44
41.85
Max.Force (N)
42
39.91
40
38
36
35.23
34
32
30
10
30
bending material papan komposit. Hal ini
disebabkan oleh kerapatan papan komposit
yang solid, semakin tinggi kompaksi,
semakin baik nilai kerapatannya. Namun
dalam hasil pengujian ini didapat nilai batas
elastisitas yang berbanding terbalik dengan
kekuatan bending. Dimana penurunan
kekuatan
bending
akibat
rendahnya
kompaksi yang diberikan, justru memiliki
nilai batas elastisitas yang lebih besar,
sehingga pada variasi tekanan 10 bar papan
komposit memiliki nilai kekuatan bending
yang lebih rendah namun batas elastisitas
tinggi.
Hal ini dibuktikan oleh nilai yang
didapat dari hasil uji dengan nilai kekuatan
bending pada variasi kompaksi 10 bar, 30
bar dan 50 bar sebesar 35.2329 N, 39.9192
N dan 41.8504 N. Sedangkan untuk nilai
batas elastisitas variasi tekanan 10 bar, 30
bar dan 50 bar sebesar 840.052 N/mm2,
781.873 N/mm2 dan 684.164 N/mm2. Untuk
papan partikel pabrikan diperoleh nilai uji
bending sebesar 17.4893 N dan nilai batas
elastisitas sebesar 704.563 N/mm2. Data
hasil uji bending dapat dilihat pada Tabel 5
di bawah ini.
50
Tabel 5. Data pengujian bending
Variasi Kompaksi (Bar)
Batas Elastis (N/mm2)
Gambar 10. Grafik pengaruh kompaksi
terhadap kekuatan bending
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
840.05
781.87
No
Variasi
Kompaksi
(Bar)
1
Elastic
2
Max.Force
(N/mm )
(N)
10
840.052
35.2329
2
30
781.873
39.9192
3
50
Papan
Partikel Di
Pasaran
684.164
41.8504
704.563
17.4893
684.16
4
10
30
50
Variasi Kompaksi (Bar)
Gambar 11. Grafik pengaruh variasi
kompaksi terhadap batas elastisitas
Dari grafik di atas, nilai didapat setelah
dilakukan pengujian kekuatan bending,
dengan penambahan variasi kompaksi nilai
kekuatan bending rata-rata mengalami
kenaikan yang signifikan terhadap kekuatan
Maka dari data di atas dapat
disimpulkan, nilai kekuatan bending
tertinggi pada variasi kompaksi 50 bar,
sedangkan untuk nilai batas elastisitas
tertinggi pada variasi kompaksi 10 bar,
dimana nilai kekuatan bending berbanding
terbalik dengan batas elastisitas.
4.7 Pengamatan Struktur Mikro
Pengamatan struktur mikro bahan
komposit
dilakukan
menggunakan
mikroskop optik dengan pembesaran 200x
dan 50x, namun pada perbesaran 200x hasil
yang ditunjukkan bahan penyusun papan
komposit tidak terdistribusi dengan baik,
sehingga digunakan perbesaran 50x. bahan
penyusun papan komposit terdiri dari serat
kelapa sawit, serbuk kayu sengon, lem
PVAc dan resin epoxy. Pembuatan bahan
komposit
dilakukan
dengan
variasi
kompaksi 10, 30 dan 50 bar, kemudian
dilakukan holding time selama 2 jam tanpa
proses sintering. Foto mikro bahan komposit
dapat dilihat pada Gambar 12.
Serbuk Sengon
Serat TKKS
Lem Fox
Resin Epoxy
Gambar 12. Hasil uji struktur mikro
Dapat dilihat pada gambar 12, foto
struktur mikro menunjukan ikatan antar
bahan penyusun diantaranya, resin yang
terlihat berwarna hitam, lem berwarna putih
menggumpal, serbuk kayu (filler) terlihat
keabu-abuan, dan serat berwarna putih
mengkilap. Pada gambar ini menunjukan
ikatan berupa traping antara resin epoxy,
lem PVAc dengan serat kelapa sawit dan
serbuk kayu, yang menguatkan hubungan
antar partikel sehingga memiliki nilai
kekuatan yang lebih baik dari sifat bahan
penyusun secara individual. Selain itu hasil
dari pengamatan struktur mikro pada ketiga
variasi spesimen yang diuji yaitu variasi
kompaksi 10, 30 dan 50 bar, hampir tidak
terlihat porositas, dikarenakan resin yang
mendominasi
ikatan
partikel
papan
komposit. Namun sesungguhnya jumlah
porositas tidak mungkin nol, dikarenakan
adanya udara yang terjebak diantara ikatan
partikel penyusun saat proses pembuatan
papan komposit. Variasi kompaksi 50 bar
berpengaruh terhadap kerapatan dan
porositas, semakin besar tekanan akan
menghasilkan kerapatan tinggi dan porositas
rendah. Hasil pengujian ini sebanding
dengan hasil uji kerapatan (Density).
5 Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang sudah
dilakukan yaitu pengaruh variasi kompaksi
terhadap karakteristik komposit berpenguat
serat tandan kosong kelapa sawit sebagai
bahan alternatif papan komposit yang ada
dipasaran, diperoleh kesimpulan sebagai
berikut:
1. Pada hasil pengujian ini dapat dilihat
pengaruh variasi kompaksi terhadap
sifat mekanik, diantaranya pada variasi
kompaksi 50 bar memiliki nilai rata-rata
tertinggi dari hasil tiap-tiap pengujian.
Sedangkan pada variasi kompaksi 10
dan 30 bar didapatkan nilai yang lebih
rendah. Hal ini disebabkan oleh
pengaruh
kompaksi
saat
proses
pembuatan, dimana semakin besar
tekanan yang diberikan maka akan
menghasilkan ikatan antar bahan
penyusun yang lebih solid. Sehingga
didapatkan pula nilai kekuatan papan
komposit yang baik seperti yang
diharapkan.
2. Diperoleh nilai dari hasil pengujian
yang telah dilakukan :
a. Nilai kerapatan (density) komposit
yang paling tinggi diperoleh dengan
variasi kompaksi 50 bar sebesar
1.023 g/cm3, variasi tekanan 10 dan
30 bar sebesar 0.928 g/cm3 dan
0.973 g/cm3. Sedangkan papan
komposit pabrikan diperoleh nilai
sebesar 0.654 g/cm3.
b. Nilai kekerasan (ball indentation)
yang paling tinggi diperoleh dengan
variasi kompaksi 50 bar sebesar 27
N/mm2.
Sedangkan
variasi
kompaksi 10 dan 30 bar diperoleh
nilai 24 N/mm2 dan 25 N/mm2.
Papan komposit pabrikan diperoleh
nilai 21 N/mm2.
c. Didapat nilai terbesar pada uji
impak dengan variasi kompaksi 50
bar sebesar 7.340 kJ/m3, sedangkan
variasi kompaksi 10 dan 30 bar
diperoleh 5.998 kJ/m3 dan 6.560
kJ/m3. Papan komposit pabrikan
diperoleh sebesar 3.139 kJ/m3.
d. Diperoleh nilai dari hasil uji dengan
nilai kekuatan bending terbesar
pada variasi kompaksi 50 bar yaitu
41.8504 N. Pada variasi kompaksi
10 dan 30 bar didapat nilai 35.2329
e.
f.
N dan 39.9192 N. Sedangkan untuk
nilai batas elastisitas variasi
kompaksi 10 bar memiliki nilai
terbesar yaitu 840.052 N/mm2.
Variasi kompaksi 30 dan 50 bar
sebesar 781.873 N/mm2. Untuk
papan komposit pabrikan diperoleh
nilai uji bending 17.4893 N dan
nilai batas elastisitas sebesar
704.563 N/mm2.
Nilai pengembangan tebal terbesar
pada variasi kompaksi 10 bar
sebesar 2.52%. untuk variasi
kompaksi 30 dan 50 bar diperoleh
1.19% dan 0.90%. Sedangkan nilai
uji pengembangan tebal pada papan
komposit pabrikan didapat nilai
sebesar 23.33%.
Dari hasil pengamatan struktur
mikro, pada ketiga variasi spesimen
yang diuji hampir tidak terlihat
porositas. Dikarenakan resin yang
mendominasi ikatan partikel papan
komposit. Maka variasi kompaksi
berpengaruh pada kerapatan dan
porositas, semakin besar tekanan
akan menghasilkan kerapatan tinggi
dan porositas rendah.
5.2 Saran
Adapun saran yang diberikan untuk
penelitian lebih lanjut adalah sebagai
berikut:
1. Diperlukan alat bantu pemotong
serat tandan kosong kelapa sawit
untuk memudahkan dan efisiensi
waktu dalam pengerjaan bahan
dasar komposit.
2. Untuk
penelitian
selanjutnya
disarankan
dalam
pembuatan
cetakan atau dies agar lebih presisi,
sehingga tidak terjadi kebocoran
saat melakukan proses kompaksi.
3. Dalam
proses
mixing
atau
pencampuran disarankan untuk
lebih teliti dalam mencampurkan
bahan penyusun, agar seluruh
bahan penyusun dapat tercampur
secara merata dan memiliki nilai
kekuatan yang seragam saat
dilakukan pengujian.
4. Untuk memenuhi standar kualitas
papan komposit yang ada di
pasaran, diperlukan pengujian
tambahan, seperti uji tarik skrup
dan lain-lain.
DAFTAR PUSTAKA
1. Dina S., 2010, Sifat-sifat Papan
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Komposit Dari Serabut Kelapa,
Limbah Plastik Dan Perekat Urea
Formaldehida, Pontianak: Universitas
Tanjungpura.
Firmansyah R., 2013, Pengaruh Waktu
Pengempaan Dan Variasi Komposisi
Paduan Papan Partikel Dengan
Menggunakan Serat Tandan Kosong
Kelapa Sawit Dan Perekat Urea
Formaldehyde 1001 Terhadap Nilai
Impak, Padang: Universitas Andalas.
Gibson R.F., 1994, Principles Of
Composite
Material
Mechanics,
McGraw-Hill Book Co New York.
Groover P., 2007, “Fundamentals of
Modern Manufacturing”, Second
edition, John Wiley & Sons.
Haryo
W.,
2012,
Pengaruh
Penambahan Carbon Nanotube Pada
Kekuatan Mekanik Komposit Serat
Tandan Kosong Kelapa Sawit Dengan
Resin Epoxy, Depok: Universitas
Indonesia.
Paulus A., 2010, Pengaruh Tekanan
Kompaksi Dan Waktu Penahanan
Temperatur Sintering Terhadap Sifat
Magnetik Dan Kekerasan Pada
Pembuatan Iron Soft Magnetic Dari
Serbuk Besi, Surabaya: ITS.
Shafnur H., 2013, Pengaruh Variasi
Tekanan
Kompaksi
Terhadap
Karakteristik
Komposit
Bahan
Alternatif Kampas Rem Berpenguat
Serat Bambu, Cilegon: UNTIRTA.
Siti A., 2009, Pemanfaatan Limbah
Kelapa Sawit Sebagai Komposit Untuk
Meubel, Jakarta: Balai Besar Kimia
Dan Kemasan.
Slamet S., 2013, Komposit Partikel
Serbuk Gergajian Kayu Dengan Resin
Urea Formalidehid Sebagai Bahan
Baku Utama Box Speaker, Kudus:
Universitas Muria Kudus.
SNI Handbook ICS 79.060.20, 2004,
Standar Nasional Indonesia 03-21052006 Papan Partikel.