Pengaruh Penambahan Asam Laurat Sebagai Pendispersi Pada Matriks Polivinil Klorida(Pvc) Dengan Bahan Pengisi Serbuk Kulit Pisang Raja (Musa PARADISIACA L) Terhadap Sifat Mekanik Dan Termal
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Komposit merupakan salah satu jenis bahan yang dibuat dengan penggabungan dua
atau lebih macam bahan yang mempunyai sifat yang berbeda menjadi satu material
dengan sifat yang berbeda pula. Komposit mempunyai keunggulan seperti kuat,
ringan, tahan korosi, ekonomis dan sebagainya (Wicaksono, 2006).
Komponen penyusun plastik terdiri atas dua jenis, yaitu komponen utama
berupa polimer (resin) yang merupakan komponen terbesar dari bahan plastik dan
aditif. Aditif adalah komponen yang sangat penting dalam plastik (Saefurohman, et.al,
2011). Penambahan bahan aditif kedalam bahan polimer, tentunya disesuaikan dengan
tujuan yang ingin dicapai. Penambahan pemlastis misalnya bertujuan untuk
menurunkan akumulasi gaya antar molekul pada rantai polimer, sehingga terjadi
pertambahan kelenturan (fleksibilitas), pelunakan (softness) dan pemanjangan
(elongation) bahan polimer tersebut (Fras, 1998). Dalam hal lain, bahan aditif dapat
bersifat racun karena disintetis dari minyak bumi, bahan-bahan organik yang
kompleks. Oleh karena itu, pemilihan dan penggunaan bahan aditif yang cermat dapat
meningkatkan
manfaaat penggunaan bahan polimer dalam kehidupan sehari-hari.
Penggunaan aditif dari minyak nabati telah mulai dikembangkan, karena minyak
nabati selain tidak beracun, juga lebih bersahabat dengan lingkungan (Gunstone,
1993).
Plastik yang paling banyak digunakan atau diperdagangkan adalah Poli Etilena
(PE), Poli Vinil Klorida (PVC), Poli Propilena (PP), Poli Stirena (PS) dan Poli Etilen
Tereftalat (PET). PVC termasuk bahan termoplastik yang banyak digunakan dan
mengusai 75% pasaran bahan polimer dunia (Anasagasti, et.al, 1999). Hal ini
disebabkan PVC dapat kompatibel dengan sejumlah besar bahan aditif seperti
pemlastis, pemantap dan bahan pemodifikasi lainnya (Andreas, 1990). Derajat
kekerasan membuat PVC dapat diubah dari bahan yang keras menjadi bahan lunak
pada suhu kamar, sehingga dapat dipakai sebagai bahan pembuat jas hujan, pipa,
lempengan tabung, isolasi kabel, kartu kredit, botol, piringan hitam dan sebagainya
(Gunstone,1993).
Hingga saat ini bahan pemlastis untuk PVC yang masih banyak digunakan
berasal dari minyak bumi seperti DOP (Dioktil Phtalat), TOP (Trioktil Phtalat), DMP
(Dimetil Phtalat) dan lain-lain (Gibbon, et.al, 1998). Bahan-bahan ini selain tidak
dapat diperbaharui, juga bersifat racun (Dirven, et.al, 1993), terutama bila produk
digunakan sebagai pembungkus obat dan makanan karena sifatnya yang dapat
bermigrasi dari matriks polimernya (Pena, et.al, 1999).
Selain plastisizer, bahan aditif lainya adalah pengisi (filler). Pemberian bahan
pengisi akan mempengaruhi sifat komposit polimer, termasuk sifat degradasi dan
stabilitas polimer. Bahan pengisi juga digunakan untuk berbagai tujuan diantaranya
sebagai penguat, dan pengurangan biaya (Khoesoema et.al, 2012).
Salah satu limbah biomassa hasil kegiatan pertanian yang melimpah di
Indonesia adalah limbah kulit pisang sebagai hasil samping komoditas buah pisang.
Potensi ketersediaan pisang yang cukup melimpah inilah yang turut menghasilkan
limbah. Kulit pisang yang merupakan bagian dari buah pisang yang umumnya hanya
dibuang sebagai limbah (Rahmawati, et.al, 2010). Kulit pisang merupakan limbah di
Indonesia yang pemanfaatanya belum begitu banyak, sehingga akan digunakan
sebagai pengisi. Selain itu menurut Anhwange (2009) bahwa kulit pisang mengandung
serat sebanyak 31,70%, sehingga merupakan potensi sumber serat alami untuk diolah
menjadi pengisi polimer. Penggunaan kulit pisang yang merupakan sampah organik
dari buah pisang juga bisa mengurangi volume sampah atau limbah yang akan
mencemari lingkungan (Khoesoema et.al, 2012)
Nirwana (2001) telah melakukan penelitian tentang penggunan asam lemak
bebas dari PKO (Palm Kernel Oil) sebagai pemlastis PVC. Nasruddin (2010) dalam
disertasinya melakukan penelitian tentang simulasi permodelan dan laju difusi aditif
asam stearat pada polivinil klorida. Penelitian tersebut dimaksud untuk mengetahui
kompatibilitas dan mempelajari interaksi pemlastis yang telah bercampur dalam
matriks PVC. Sitorus (2009) juga dalam penelitiannya tentang komposit PVC
menggunakan
pemlastis stearin dengan bahan pengisi pati singkong dan Tandan
kosong kelapa sawit (TKKS). Penelitian tersebut untuk mengetahui bahwa campuran
PVC dapat terbiodegradasi meskipun dengan laju yang berbeda-beda, dimana
biodegradabilitas dengan jamur lebih besar dibanding dengan penguburan dalam
tanah. Serta Coltro et.al (2013) juga melakukan penelitian tentang kekuatan tarik dari
PVC menggunakan pemlastis dari DEHA (Di Etilheksil Adipat) dan minyak kedelai
yang diepoksidasi.
Berdasarkan informasi diatas, penulis ingin mencoba menggunakan asam
lemak dari minyak nabati yaitu asam laurat sebagai pendispersi, karena asam lemak
juga merupakan pendispersi yang tidak beracun. Selain itu, asam lemak juga mudah
diperoleh yang merupakan produk dari industri oleochemical. Oleh karena itu asam
lemak yang digunakan sebagai pemlastis adalah asam laurat. Selain itu ditambahkan
bahan pengisi yang digunakan untuk menambah sifat mekanik dari matriks PVC
tersebut. Bahan pengisi yang digunakan adalah limbah kulit pisang dimana kulit
pisang memiliki serat alami yang cukup baik digunakan sebagai bahan pengisi.
1.2. Permasalahan
Adapun permasalahan yang dapat ditimbulkan dalam penelitian ini adalah:
1. Apakah asam laurat yang digunakan sebagai bahan pendispersi berpengaruh
terhadap sifat mekanik dari matriks PVC.
2. Apakah kulit pisang raja dan asam laurat yang digunakan berpengaruh terhadap
sifat termal dari matriks PVC
.
1.3. Pembatasan Masalah
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Bahan matriks poliolefin yang digunakan adalah resin polivinil klorida dengan
merk siamvic 372 LD yang diperoleh dari purwokerto
2. Bahan pendispersi yang digunakan adalah asam laurat yang diperoleh dari tempat
peneliti bekerja di PT. Jasindo Testing Services, Medan.
3. Bahan pengisi yang digunakan adalah kulit pisang raja yang diperoleh dari tempat
penjualan gorengan daerah Asrama Haji Medan.
1.4. Tujuan Penelitian
Berdasarkan masalah diatas maka tujuan penelitian adalah:
1. Mengetahui pengaruh penambahan asam laurat dalam matriks PVC terhadap sifat
mekanik.
2. Mengetahui sifat termal dari matriks PVC dengan dan tanpa penambahan asam
laurat.
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermananfaat, yaitu:
1. Untuk memberikan informasi tentang manfaat asam laurat sebagai pendispersi dan
serbuk kulit pisang sebagai bahan pengisi pada komposit PVC.
2. Untuk memberikan informasi tentang pengolahan bahan polimer untuk
memperoleh
sifat-sifat yang
baik,
serta memberikan
informasi
tentang
pemanfaatan kulit pisang yang selama ini kurang dimanfaatkan.
1.6.Metodologi Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimen laboratorium, dengan variabel-variabel sebagai
berikut:
1. Penyiapan serbuk kulit pisang. Kulit pisang yang telah dipisahkan dengan daging
buahnya kemudian dicuci hingga bersih, dipotong kecil-kecil, lalu dikeringkan
pada suhu 800C. Selanjutnya, dihaluskan dan diayak dengan ayakan 100 mesh.
2. Proses pembuatan komposit resin PVC, asam laurat dan serbuk kulit pisang raja
dengan menggunakan pelarut THF dan direfluks menggunakan magnetik stirer
pada suhu 500C selama 4 jam.
3. Proses pencetakan komposit sesuai dengan ASTM D-638
4. Karakterisasi yang dilakukan meliputi uji kekuatan tarik (tensile test) dan
kemuluran, uji sifat termal TGA dan DSC serta analisa gugus FTIR.
Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
Variabel tetap
: pelarut Tetrahidrofuran (THF) 70 ml
suhu sampel pada saat di refluks 500C
waktu pengadukan selama 4 jam
berat PVC :serbuk kulit pisang adalah (7:3) g
Variabel bebas
: berat asam laurat adalah 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 dan 1 g
Variabel terikat
: hasil analisa dikarakteristik dengan uji sifat mekanik yaitu
kekuatan tarik dan kemuluran (sesuai ASTM D 638), uji
sifat termal dengan TGA dan DSC serta perubahan gugus
fungsi dengan FTIR.
1.7.Lokasi Penelitian
Adapun lokasi Penelitian ini dilakukan di beberapa laboratorium, yaitu:
1.
Pembuatan komposit dilakukan ditempat peneliti bekerja, yaitu di Laboratorium
Independent PT. Jasindo Testing Services-Medan.
2.
Pencetakan spesimen dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3.
Uji sifat mekanik yaitu kekuatan tarik dan kemuluran dilakukan di Laboratorium
Penelitian Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
4.
Uji sifat termal dengan TGA dan DSC dilakukan di Laboratorium Terpadu
Universitas Sumatera Utara
5.
Uji gugus fungsi FTIR dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gajah Mada Yogyakarta.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Komposit merupakan salah satu jenis bahan yang dibuat dengan penggabungan dua
atau lebih macam bahan yang mempunyai sifat yang berbeda menjadi satu material
dengan sifat yang berbeda pula. Komposit mempunyai keunggulan seperti kuat,
ringan, tahan korosi, ekonomis dan sebagainya (Wicaksono, 2006).
Komponen penyusun plastik terdiri atas dua jenis, yaitu komponen utama
berupa polimer (resin) yang merupakan komponen terbesar dari bahan plastik dan
aditif. Aditif adalah komponen yang sangat penting dalam plastik (Saefurohman, et.al,
2011). Penambahan bahan aditif kedalam bahan polimer, tentunya disesuaikan dengan
tujuan yang ingin dicapai. Penambahan pemlastis misalnya bertujuan untuk
menurunkan akumulasi gaya antar molekul pada rantai polimer, sehingga terjadi
pertambahan kelenturan (fleksibilitas), pelunakan (softness) dan pemanjangan
(elongation) bahan polimer tersebut (Fras, 1998). Dalam hal lain, bahan aditif dapat
bersifat racun karena disintetis dari minyak bumi, bahan-bahan organik yang
kompleks. Oleh karena itu, pemilihan dan penggunaan bahan aditif yang cermat dapat
meningkatkan
manfaaat penggunaan bahan polimer dalam kehidupan sehari-hari.
Penggunaan aditif dari minyak nabati telah mulai dikembangkan, karena minyak
nabati selain tidak beracun, juga lebih bersahabat dengan lingkungan (Gunstone,
1993).
Plastik yang paling banyak digunakan atau diperdagangkan adalah Poli Etilena
(PE), Poli Vinil Klorida (PVC), Poli Propilena (PP), Poli Stirena (PS) dan Poli Etilen
Tereftalat (PET). PVC termasuk bahan termoplastik yang banyak digunakan dan
mengusai 75% pasaran bahan polimer dunia (Anasagasti, et.al, 1999). Hal ini
disebabkan PVC dapat kompatibel dengan sejumlah besar bahan aditif seperti
pemlastis, pemantap dan bahan pemodifikasi lainnya (Andreas, 1990). Derajat
kekerasan membuat PVC dapat diubah dari bahan yang keras menjadi bahan lunak
pada suhu kamar, sehingga dapat dipakai sebagai bahan pembuat jas hujan, pipa,
lempengan tabung, isolasi kabel, kartu kredit, botol, piringan hitam dan sebagainya
(Gunstone,1993).
Hingga saat ini bahan pemlastis untuk PVC yang masih banyak digunakan
berasal dari minyak bumi seperti DOP (Dioktil Phtalat), TOP (Trioktil Phtalat), DMP
(Dimetil Phtalat) dan lain-lain (Gibbon, et.al, 1998). Bahan-bahan ini selain tidak
dapat diperbaharui, juga bersifat racun (Dirven, et.al, 1993), terutama bila produk
digunakan sebagai pembungkus obat dan makanan karena sifatnya yang dapat
bermigrasi dari matriks polimernya (Pena, et.al, 1999).
Selain plastisizer, bahan aditif lainya adalah pengisi (filler). Pemberian bahan
pengisi akan mempengaruhi sifat komposit polimer, termasuk sifat degradasi dan
stabilitas polimer. Bahan pengisi juga digunakan untuk berbagai tujuan diantaranya
sebagai penguat, dan pengurangan biaya (Khoesoema et.al, 2012).
Salah satu limbah biomassa hasil kegiatan pertanian yang melimpah di
Indonesia adalah limbah kulit pisang sebagai hasil samping komoditas buah pisang.
Potensi ketersediaan pisang yang cukup melimpah inilah yang turut menghasilkan
limbah. Kulit pisang yang merupakan bagian dari buah pisang yang umumnya hanya
dibuang sebagai limbah (Rahmawati, et.al, 2010). Kulit pisang merupakan limbah di
Indonesia yang pemanfaatanya belum begitu banyak, sehingga akan digunakan
sebagai pengisi. Selain itu menurut Anhwange (2009) bahwa kulit pisang mengandung
serat sebanyak 31,70%, sehingga merupakan potensi sumber serat alami untuk diolah
menjadi pengisi polimer. Penggunaan kulit pisang yang merupakan sampah organik
dari buah pisang juga bisa mengurangi volume sampah atau limbah yang akan
mencemari lingkungan (Khoesoema et.al, 2012)
Nirwana (2001) telah melakukan penelitian tentang penggunan asam lemak
bebas dari PKO (Palm Kernel Oil) sebagai pemlastis PVC. Nasruddin (2010) dalam
disertasinya melakukan penelitian tentang simulasi permodelan dan laju difusi aditif
asam stearat pada polivinil klorida. Penelitian tersebut dimaksud untuk mengetahui
kompatibilitas dan mempelajari interaksi pemlastis yang telah bercampur dalam
matriks PVC. Sitorus (2009) juga dalam penelitiannya tentang komposit PVC
menggunakan
pemlastis stearin dengan bahan pengisi pati singkong dan Tandan
kosong kelapa sawit (TKKS). Penelitian tersebut untuk mengetahui bahwa campuran
PVC dapat terbiodegradasi meskipun dengan laju yang berbeda-beda, dimana
biodegradabilitas dengan jamur lebih besar dibanding dengan penguburan dalam
tanah. Serta Coltro et.al (2013) juga melakukan penelitian tentang kekuatan tarik dari
PVC menggunakan pemlastis dari DEHA (Di Etilheksil Adipat) dan minyak kedelai
yang diepoksidasi.
Berdasarkan informasi diatas, penulis ingin mencoba menggunakan asam
lemak dari minyak nabati yaitu asam laurat sebagai pendispersi, karena asam lemak
juga merupakan pendispersi yang tidak beracun. Selain itu, asam lemak juga mudah
diperoleh yang merupakan produk dari industri oleochemical. Oleh karena itu asam
lemak yang digunakan sebagai pemlastis adalah asam laurat. Selain itu ditambahkan
bahan pengisi yang digunakan untuk menambah sifat mekanik dari matriks PVC
tersebut. Bahan pengisi yang digunakan adalah limbah kulit pisang dimana kulit
pisang memiliki serat alami yang cukup baik digunakan sebagai bahan pengisi.
1.2. Permasalahan
Adapun permasalahan yang dapat ditimbulkan dalam penelitian ini adalah:
1. Apakah asam laurat yang digunakan sebagai bahan pendispersi berpengaruh
terhadap sifat mekanik dari matriks PVC.
2. Apakah kulit pisang raja dan asam laurat yang digunakan berpengaruh terhadap
sifat termal dari matriks PVC
.
1.3. Pembatasan Masalah
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Bahan matriks poliolefin yang digunakan adalah resin polivinil klorida dengan
merk siamvic 372 LD yang diperoleh dari purwokerto
2. Bahan pendispersi yang digunakan adalah asam laurat yang diperoleh dari tempat
peneliti bekerja di PT. Jasindo Testing Services, Medan.
3. Bahan pengisi yang digunakan adalah kulit pisang raja yang diperoleh dari tempat
penjualan gorengan daerah Asrama Haji Medan.
1.4. Tujuan Penelitian
Berdasarkan masalah diatas maka tujuan penelitian adalah:
1. Mengetahui pengaruh penambahan asam laurat dalam matriks PVC terhadap sifat
mekanik.
2. Mengetahui sifat termal dari matriks PVC dengan dan tanpa penambahan asam
laurat.
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermananfaat, yaitu:
1. Untuk memberikan informasi tentang manfaat asam laurat sebagai pendispersi dan
serbuk kulit pisang sebagai bahan pengisi pada komposit PVC.
2. Untuk memberikan informasi tentang pengolahan bahan polimer untuk
memperoleh
sifat-sifat yang
baik,
serta memberikan
informasi
tentang
pemanfaatan kulit pisang yang selama ini kurang dimanfaatkan.
1.6.Metodologi Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimen laboratorium, dengan variabel-variabel sebagai
berikut:
1. Penyiapan serbuk kulit pisang. Kulit pisang yang telah dipisahkan dengan daging
buahnya kemudian dicuci hingga bersih, dipotong kecil-kecil, lalu dikeringkan
pada suhu 800C. Selanjutnya, dihaluskan dan diayak dengan ayakan 100 mesh.
2. Proses pembuatan komposit resin PVC, asam laurat dan serbuk kulit pisang raja
dengan menggunakan pelarut THF dan direfluks menggunakan magnetik stirer
pada suhu 500C selama 4 jam.
3. Proses pencetakan komposit sesuai dengan ASTM D-638
4. Karakterisasi yang dilakukan meliputi uji kekuatan tarik (tensile test) dan
kemuluran, uji sifat termal TGA dan DSC serta analisa gugus FTIR.
Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
Variabel tetap
: pelarut Tetrahidrofuran (THF) 70 ml
suhu sampel pada saat di refluks 500C
waktu pengadukan selama 4 jam
berat PVC :serbuk kulit pisang adalah (7:3) g
Variabel bebas
: berat asam laurat adalah 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 dan 1 g
Variabel terikat
: hasil analisa dikarakteristik dengan uji sifat mekanik yaitu
kekuatan tarik dan kemuluran (sesuai ASTM D 638), uji
sifat termal dengan TGA dan DSC serta perubahan gugus
fungsi dengan FTIR.
1.7.Lokasi Penelitian
Adapun lokasi Penelitian ini dilakukan di beberapa laboratorium, yaitu:
1.
Pembuatan komposit dilakukan ditempat peneliti bekerja, yaitu di Laboratorium
Independent PT. Jasindo Testing Services-Medan.
2.
Pencetakan spesimen dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3.
Uji sifat mekanik yaitu kekuatan tarik dan kemuluran dilakukan di Laboratorium
Penelitian Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
4.
Uji sifat termal dengan TGA dan DSC dilakukan di Laboratorium Terpadu
Universitas Sumatera Utara
5.
Uji gugus fungsi FTIR dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gajah Mada Yogyakarta.