Pengaruh Penggunaan Larutan Alkali dalam Kekuatan Bentur dan Uji Degradasi pada Komposit Termoplastik Berpengisi Serbuk Serabut Kelapa
ISSN : 2337-4888
Vol ume 1, No.2, Tahun 2012
t
i
rrEKNIK KIMIA - USU'
Departemlen Teknik KilT ia
Fakliltas l ' eknik
Universitas SUIllate a Jtara
ISSN : 233 7-4888
JURNAL TEKNIK KLMIA USU, Vol. 1, No.2 (2012)
DAFTAR lSI
Pengaruh Penggunaan Larutan Alkali dalam Kekuatan Bentur dan Uji Degradasi pada
Komposit Tennoplastik Berpengisi Serbuk Serabut Kelapa
I-Iarry Abrido S, Johannes Leonard S, Maullda
Pengaruh Penanlbahan Alkanolanlida Terhadap Karakteristik Pematangan dan Kekerasan
7
Vulkanisat Karet Alanl Berpengisi Si Iika
Harry Laksana Tampllbolon, Darwis Syarlfuddin Hutapea, Indra Surya
Pcngaruh Biodegradasi dengan Teknik Penanaman Terhadap Produk Lateks Karet Alam
11
Berpengisi Tcpung Kulit Pisang yang Diputihkan dengan Hidrogen Pcroksida
Erick Kamll, Emelya Khoesoema, Hamldah Harabap
Pengaruh Pencuacaan Alami Terhadap Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Tepung Kulit
16
Pisang yang Diputihkan dengan Hidrogen Peroksida
Emelya Khoesoema, Erick Kamll, Hamldah Harahap
Ekstraksi Pektin dari Kulit Buall Pi sang Raja (Musa sapientum)
21
li'arlda Hanum, Ina Menka Deviliany Kaban , Martha Angelina Tarlgan
Pcngolallan Lanjut Limball Cair Kelapa Sawit Secara Aerobik Me nggunakan Effective
27
Microorganism Guna Mengurangi Nilai TSS
Irvan , Bambang Trlsaktl, Michael Vincent, Yohannes Tandean
Pcncntuan Efisiensi Inhibisi Korosi Baja Me nggunakan EkstTak Kulit Buall Kakao
31
(Theobroma cacao)
8 ri HermLlwall, YIlIi Rizky Analllia Nwmwm, Rosdanefli HasibllLllI
Kcmampuan Adsorben Limbah Lateks Karet Alam Terhadap Minyak Pehzmas Dalam Air
34
Edw8I'd Tandy, Ismail Fahml Haslbllan, Hamldah Harahap
Pcmanfaatan Limball Lateks Karet Alam dengan Pengisi Bubuk Pelepall Pisang sebagai
39
Adsorben Minyak
Ismail Fahml Has lbuan, Edward Tandy, Hamldah Harabap
Pcnentuan Eflsiensi lnhibisi Reaksi Korosi Baja Menggunakan Ekstrak Kulit Buah Manggis
(Garcinia mangostana L)
Yuli R1zky Ananda Nasutlon, Sri Hermawan, RosdanelU Haslbuan
45
,
.
Jurn al Teknik Kimia USU, Vol. I, No. 2 (20 12)
PENGARUHPENGGUNAAN LARUTAN ALKALI DALAM KEKUATAN
BENTUR DAN UJI DEGRADASI PADA KOMPOSIT TERMOPLASTIK
BERPENGISI SERBUK SERABUT KELAPA
Harry Ab.'ido S, Johannes Leonard S, Maulida
Departemen Teknik Kirnia, Fakultas Teknik, Universitas Surnatera Vlara,
JI. Almarnater Karnpus USU Medan 20155, Indonesia
email : harryabrido@students.lIsu.ac .id
Abstrak
Komposlt merupakan gahungan dua bahan yang berlainon Ul1luk memperoleh bohan dengan
si/at-si!at jislk dan mekanik yang lebilz baik dibandingkan si/af seliap kompol1en pembentuknya.
Salah satu jenis komposit yang banyak dihasilkan adulah komposif herpengisi serhuk alami.
I'eneiilian ini menggunakan malriks polLpropileno bekas yanb, berasal dari aqua Clip bekos dan
pengisi serhuk serahut keillpa yang felah dio lall dengan Nalrium Hidroksida (Na OH). Rasio
perbandingan amara malriks dan peng/si adalah 85: 15. Rasio ini merupakan nilai optimulI/ yang
dipero{elt berdasarkan kekuatan uji wrik komp()sit dengan beberapa rasio yaitu 100:0 . 95:5.
':)0:10 da n 85:15. Tujuan penelitian Inl adalah un/uk l1Iengetahul pellgaruh penggullaall lamla/l
alkali terhadap sijat komposit yang dihasilkan berupa kekuatan hantam . serla pengaruh uji
degradasl lerhadap bohan komposit polipropilell hekas herpengisi serahw kelap{(. V{(riasi uji
degradasi komposit adalah 10, 20 dan 30 IUi,.i dan perendanUln serbuk selal1la 1 dan 2 hari.
Metude yang digunakan dalam pembuatan komposit ini ada/all melode ekslrusi. Malriks berupa
pulipropilena bekas dicampur dengan serbuk serabUT kelapa yang lelah direndam dengafl NaOH .
kel7ludian dicampur di dalam sebllah wadah . kemudiafl dimasukkan ke ckllam ekstruder dengan
suhu operasi 175°C, dicetuk dengan menggunakan hot press pada suhu 175°C . dan dipnlOng pOlOng sesuai pengujian. Hasil penelitian menulljukkall bahwa lerJadi pengo/alwn 0Plimum
dengan NaOH selal7la 2 lIari. Hasil uji degradasi me nunjukkan perendaman selarna 2 hari
memiliki Ililai ke"-'talan bentur yang lehih tinggi dibal1dingkan I lIari yaitu sehesar 0.086 Jlm/n
pada 10 hari. 0.048 Jlmm pada 20 hari dan 0.052 JI11lm pada 30 hari.
Kala kllllci: Komposil. po/ipropi/ena bekas . serahLll kelapa. NaOH. uji deg radasi
Abstract
Composite is a combination oj 111'0 different malerials 10 oblain a material wilh physical
properties and mechanical properties are belle I' than any oj its consfiluenl parts. One oj the lI1any
types oj produced composite is composile with powdered natural fib er . This sll.ldy uses the f ormer
polypropylene matrix derived jrom aqua cup and powdered coconUT fib er as fill er treoted IVifh
Sodium Hydroxide (NaOH) . The ratio oj fh e matrix and fh e }iller is 85:15. This ratio is the
oplimum value obtained by the composite [ensile strength wilh some ratios are 100:0.95:5. 90:1 0
and 85:15. The purpose oj this study was to determine the effect 0/ Ih e use 0/ ([.n alkaline soillriun
oj the resulting composite properties such as impact streng tit . as well as the eJfect (~ ( degradation
test on composite material Jormer polypropylene with powdered coconul jiber as filler. Var;mion
oj composite degradation lest were 10.20 and 30 days. and immersion powder Jor I and 2 days.
The method lIsed in the manuJacture of composites is th e mefhod oj extrusion. Tlt e matrix Jorm of
th e Jormer polypropylene Inixed wit h coconUl jiber po wder that has been soaked lVitlt NaOH. then
mixed ;n a container . Ihen pUl infO Ihe extruder operating temperalUre 1750C, printed using a hOI
press at a temperature oj 1750C. and cut into pieces appropriate lesting . The results showed lilat
the optimum processing occurs with NaOH Jor 2 days. The [esl results sho wed degradation
soa/..-ing for 2 days has impact strenglll values higher than I day is equal to 0.086 .I I 111m at 10
days, 0.048 J / mm at 20 days and 0.052.! / mm at 30 days.
Keywords : Composite Jormer polypropylene. cocollUTjiber. NaOH. degradation test
Pendahuluan
Pada dekade terakhir ini perkembangan
teknologi semakin pesat, terutama di bidang
bahan teknik. Salah satu kemajuan di bidang
bahan teknik adalah pemanfaatan bahan
komposit untuk berbagai keperluan seperti a1at
transportasi baik transportasi darat, laut, dan
udara.
Komposit den gan berpenguat serat
alam menjadi salah satu pilihan yang tepat.
Sera! a1am lebih dipilih dibanding serat buatan,
karena serat alam memil iki beberapa
kelebihan diantaranya adalah kaku, murah ,
ringan, tidak beracun, tersedia dalam jumlah
yang banyak, dan ramah lingkungan [1][ 3].
Jumal Teknik Kimia USU, Vol. I, No. 2 (2012)
Adapun salah satu jenis tanaman yang
menghasilkan serat alam adalah kelapa dengan
nama latin Cocos I/.udfera. Selama ini serabut
kelapa hanya digunakan sebagai bahan dasar
pembuatan keset, sikat, dan lain-lain [14]. Hal
yang menjadi pertimbangan penggunaan serat
ini adalah penggunaan serabut kelapa yang
masih minim dan serat ini mudah diperoleh
serta serat ini juga memiliki sifat yang kuat
Penelitian mengenai penggunaan serabut
kelapa sebagai pengisi komposit termoplastik
telah banyak dilakukan. Salah satu penelitian
dilakukan oleh University of Delft, dimana
komposit polipropilen berpengisi serabut
kelapa menghasilkan flexural stren81h 29-49
MPa dan flexural stiffness 2,91-2,99 OPa [2].
Jenis termoplastik yang digunakan
dalam penelitian ini adalah polipropilen (PP)
bekas dari aqua cup . Polipropilen (PP) adalah
sebuah poli mer termoplastik yang dibuat oleh
industri kimia dan digunakan dalam berbagai
aplikasi .
Penggunaan larutan alkali sebagai
langkah perlakllan terhadap serat telah
dilakllkan. Salah satunya dilakukan oleh
Kuncoro dimana poliester berpengisi serat
rami diperlakukan dengan larutan alkali yaitu
larutan natrium hidrosida (NaOH) . Komposit
yang dihasilkan memiliki tegangan tarik 190
MPa dan modulus elastisitas 45,795 OPa [I].
yang
dilakukan
Rohatgi
Penelitian
menyatakan perendaman serabut kelapa dalam
larutan 5% NaOH selama 72 jam memberikan
kekuatan tarik terbaik [8]. Berbeda dengan
Mohanty menyatakan perendaman dalam
larutan 2% NaOH selama I jam memberikan
kekuatan tarik optimum [5].
Dikarenakan sifat dan karakteri stiknya
yang unik , kayu merupakan ballan yang paling
banyak digunakan untuk keperluan konstruksi .
Kebutuhan manusia akan kayu sebagai bahan
bangunan baik untuk keperluan konstruksi ,
dekorasi , maupun furniture terus meningkat
selflng
dengan
meningkatnya
jumlah
penduduk . Kebutuhan kayu untuk industri
perkaYllan di lndonesia diperkirakan sebesar
70 juta m3 per tahun dengan kenaikan rata-rata
sebesar 14,2 % per tahun sedangkan produksi
kayu bulat diperkirakan hanya sebesar 25 juta
m3 per tahun, dengan demikian terjadi defisit
sebesar 45 juta m3 [6] . Kondisi ini menuntut
penggunaan kayu secara efisien dan bijaksana,
antara lain melalui konsep the whole tree
Illitization, dan pengembangan produk-produk
inovatif sebagai bah an bangunan pengganti
kayu . Di lain pihak, seiring dengan
perkembangan teknologi , kebutuhan akan
plastik
terus
meningkat
Sebagai
Iimbah
konsekuensinya,
peningkatan
plastikpun tidak terelakkan. Limbah plastik
merupakan
bahan
yang
tidak
dapat
terdekomposisi oleh mikroorganisme pengurai
(nonbiodegradable),
sehingga
penumpukkannya di a1am dikhawatirkan akan
menimbulkan masalah lingkungan. Oleh
karena itu penelitian ini juga bermanfaat untuk
mendaur
ulang
limbah
plastik
yaitu
polipropilen bekas dari aqua cup untuk
mengurangl penumpukan limbah plastik di
aI am.
Pengujian
degradasi
komposit
termoplastik dalam penelitian mi Juga
dil akukan didasarkan atas penelitian yang
telah dilakukan untuk mellel iti degradasi
komposit [7] . Dalam penelitian ini , degradasi
komposi t dilakukan berdasarkan kelembapan,
pergantian kelembapan , sllhu, dan pergantian
suhu sesuai dengan Cllaca Iingkun gan
Teori
Komposit adalah bahan padat yang
dihasiJkan melalui kombinasi dari dua atall
lebih bahan yang berlainan dengan sifat-sifat
yan g lebih bai k dan tidak dapat dip eroleh dari
setiap komponen penyusunnya. Komposit
sudah digunakan oleh manusia sej ak awa l
abad ke-l2 . Dewasa ini , pemakaian bahan
kompo sit se makin banyak digun akan seperti
dal a m bidang penerban gan , kon struksi
bangunan , auto mobil , pera latan ol ahraga,
perabot dan sebagainya [12] .
Komposit
mempunya l
banya k
kelebihan dan kei stimewaan dan segi sifat
mekani s, fi sik , termal , dan kimi anya, yaitu
a) Sifat kekuatan , kekakllan dan keli atannya
yang cukup baik
b) Kestabilan dimen si dan ketal1anan termal
yan g tinggi.
c) Peningkatan modulus spes ifik (modulus /
massa jeni s ) dan kekuatan spes ifik
(kekuatan / massa jeni s) meny ebabkan
beratj eni s komposit semakin berkllran g.
d) Peningkatan ketahanan terhadap bahan
ki mia .
e) Biaya produksi dapat dikurangi karena
bah;::,n dasar yang digunakan berkurang
Namun perlu diketahui bahwa semua
sifat diatas tidak dapat diperoleh secara
bersamaan . Mi salnya, peningkatan sifat
kekakuan dan kekuatan umllmnya menguran gi
sifat keJiatan bahan komposit tersebut. Jadi
pencapaian kekuatan optimum komposit yang
dihasilkan disesuaikan dengan penggunaan
komposit tersebut.
Sodium H ydroxide atall Natrium
Hidroksida adalah sejeni s basa lo gam kaust ik .
2
Jumal Teknik Kimia USU, Vol. I, No . 2 (2012)
Zat ini digunakan di berbagai macal1l bidang
industri, kebanyakan digunakan sebagai basa
clalal1l proses produksi bubur kayu dan kel1as,
tek stil , air minul1l,sabun dan deterjen .
Kegunaan
NaOH
1111
adalah
untuk
menghilangkan lignin, silika hemi se lulosa,
dan empulur dari serat agar memi Ii ki
impregnasi lebih baik antara serat dan matriks
dan meningkatkan kekasaran permukaan sera!
agar dapat terjadi interaksi yang lebih baik
yang menjaeli tujuan utarna pengolahan secara
kimia [8]
Polipropena (PI') merupakan polimer
hidrokarbon yang termasuk ke dalam polimer
termoplastik yang dapat diolah pada suhu
tinggi . Polipropilen berasal dan monomer
propilen yang diperoleh dan pemumian
minyak bumi . Struktur molekul propilen dapat
dilihat pada gambar berikut.
H
CH1
H
H
\
/
C===C
/
\
"
Gambar 1. Struktur Molekul Propilena
Adapun karakteristik dan PP dapat
clilihat pada Tabel I berikut iTIi [16]
Tabel 1. Karakteristl"k PorIpropl"Ien
Sifat-sifat
Nilai
0,9
Densitas
360
Tensile S/reI/RIIl
Pemanj angan/ElolI}?alion 8
Laj u alir pelelehan
7,5
(230 0 C/2, 16 kg)
Daya serap air setelah 24 0,02
jam
17.000
Modulus kelenturan
Satuan
g/cm 3
kg/cmL
%
gllO
menit
%
kglcm L
(Flexural modulus )
Titik leleh
176
°c
Serabut
kelapa
berada
diantara
tempurung kelapa dan kulit kelapa. Setiap sel
serat berbentuk panjang dan berongga dengan
dinding tipis yang terbuat dari selulosa.
Dinding ini lemah saat masih mud a namun
semakin lama semakin mengeras dan
menguning dimana terbentuk lapisan lignin
pada dindingnya. Tiap sel memiliki panjang
I mm (0 ,04 in) dan berdiameter 1O-201!m
(0,0004-0,0008 in).
Seratnya memiliki
panjang 10-20cm (4-12 in). Terdapat 2 jenis
dari serabut kelapa. Jenis pertama adalah
berwama coklat yang diperoleh dari kelapa
yang sudah tua. Serat ini tipis, dan kuat
sehingga digunakan untuk sikat dan keset kaki
[ 15] .
Adapun sifat- sifat fi sika dan kimia dari
serabut kelapa dapat dilihat pada Tabel 2 dan
3 berikut ini [2][4]
Tabel 2. Sifat-sifat Fisika Serabut Kelapa
Sifat-sifat
Nilai
Satuan
g/cm"'
Densitas
1,25
Tensile Slrefl Rlh
22 0
MPa
Flongatioll
6
GPa
Iittl u.\·
Elollgation al
failure
/110
15-25
%
Tabel 3. Komposisi Kimia Sera but Kelapa
Komposisi
Nilai ( %)
32-43
Selulosa
Hemiselulosa
0,15-0,25
Lignin
40-45
3-4
Pektin
Kelembaban
8
Komposit memiliki banyakjenis uji ,
tetapi yang dibahas dalam penelitian ini adalah
sebagai berikut :
1. Uji sifat kekuatan patal1l'bentur (impacl
s rreng/h)
Besaran si fat mekani s yan g lain adalah
kekuatan bentur, yang didefeni sikan sebaga i
energi yang diper! ukan untuk memecahkan
spesimen. Spesimen ditempatkan pada suatu
"pemegang" dengan salah satu uj ungnya
vertikal diatas pemegang. Suatu pendulum
dengan bobot dan sudut tertentu diayunk an
pada spesllnen sampat terjadi patahan .
Kekuatan bentur dihitung dari energi benda
jatuh yang digunakan memecallkan spesimen
sampai setengah bagian. Kekuatan patah dapat
dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :
Kekuatan patah: m.g.(ho-h r)
Dimana : Kekuatan patah (Joule)
m = massa pendulum (Kg)
2
g = percepatatl gravitasi (9,8 m/s )
ho = tinggi awal pendulum (m)
hr = tinggi pendulum setelah
spesimen patah
2. Uji degradasi
Degradasi dari polimer melalui suatu
tahap , dimana pertama polimer diubah
menjadi monomer, lalll monomer tersebut
menjadi mineral. Kebanyakan polimer terlalu
besar untuk melalui membran sel , jadi polimer
tersebut terlebih dahulu eli depolimerisasi
menjadi monomer-monomer sebelum diserap
dan dibiodegradasi oleh mikroba. Pemecahan
3
Jurnal Teknik Kimia USU, Vol. 1, No . 2 (2012)
awal dari sebuah polimer dapat diperoleh dari
cara fisik, kimia dan biologi. Pemecahan
secara fisik berupa pemanasan/penclinginan,
pembekuanlpencai ran,
pembasahan/pengeringan, c1apat menghasilkan
kerusakan
mekanik
berllpa
keretakan.
Pertllmbuhan dari jamur juga dapat membuat
pembengkakkan dan letusan, dikarenakan
jamul' menembus permukaan padatan polimer.
Hal ini memperburuk keadaan permukaan
polimer dan membuat permukaan bam yang
bereaksi dengan senyawa kimia dan biokimia,
yang merupakan kondisi kritis pada degradasi
polimer padatan [9].
Polipropilena
dapat
mengalami
degradasi rantai saat terkena raruasi ultraungu
dari sinar matahari . Jadi untuk penggunaan
propilena di luar ruangan, bahan aditif yang
menyerap ultraungu harus digunakan. Jelaga
(celak) juga menyediakan perlindungan dari
serangan UV. Polimer bisa dioksidasi pada
suhu yang tinggi, merupakan permasalahan
yang umum dalam operas I pencetakan .
Antioksidan normaLnya ditambahkan untuk
mencegah degradasi atau oksidasi polimer.
Dari hasil percobaan untuk penentuan
raslo optimum komposit diperoleh bahwa
raslO optimum komposit adalah pada 85%
dimana kekuatan tariknya adalah 23,765 MPa
dan pemanjangan saat putus 5,627 cm. Rasio
90% memiliki kekuatan tarik tertinggi yaitu
24,481 MPa namun memiliki pemanjangan
saat putus yang rendah yaitu 1,469 cm.
Sehingga hasil ini diperoleh bahwa rasio
optimum komposit PP bekas berpengisi
serb uk serabut kelapa adalah 85%.
B. Perbedaan Kekuatan Bentur pada
Komposit dengan pengolahan NaOH 1
dan 2 hari
Lama Uji Degradasi
0.100
B ~0.8
~
~ -<
.~
22
le 21
.!'l
'":J 20
Vol ume 1, No.2, Tahun 2012
t
i
rrEKNIK KIMIA - USU'
Departemlen Teknik KilT ia
Fakliltas l ' eknik
Universitas SUIllate a Jtara
ISSN : 233 7-4888
JURNAL TEKNIK KLMIA USU, Vol. 1, No.2 (2012)
DAFTAR lSI
Pengaruh Penggunaan Larutan Alkali dalam Kekuatan Bentur dan Uji Degradasi pada
Komposit Tennoplastik Berpengisi Serbuk Serabut Kelapa
I-Iarry Abrido S, Johannes Leonard S, Maullda
Pengaruh Penanlbahan Alkanolanlida Terhadap Karakteristik Pematangan dan Kekerasan
7
Vulkanisat Karet Alanl Berpengisi Si Iika
Harry Laksana Tampllbolon, Darwis Syarlfuddin Hutapea, Indra Surya
Pcngaruh Biodegradasi dengan Teknik Penanaman Terhadap Produk Lateks Karet Alam
11
Berpengisi Tcpung Kulit Pisang yang Diputihkan dengan Hidrogen Pcroksida
Erick Kamll, Emelya Khoesoema, Hamldah Harabap
Pengaruh Pencuacaan Alami Terhadap Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Tepung Kulit
16
Pisang yang Diputihkan dengan Hidrogen Peroksida
Emelya Khoesoema, Erick Kamll, Hamldah Harahap
Ekstraksi Pektin dari Kulit Buall Pi sang Raja (Musa sapientum)
21
li'arlda Hanum, Ina Menka Deviliany Kaban , Martha Angelina Tarlgan
Pcngolallan Lanjut Limball Cair Kelapa Sawit Secara Aerobik Me nggunakan Effective
27
Microorganism Guna Mengurangi Nilai TSS
Irvan , Bambang Trlsaktl, Michael Vincent, Yohannes Tandean
Pcncntuan Efisiensi Inhibisi Korosi Baja Me nggunakan EkstTak Kulit Buall Kakao
31
(Theobroma cacao)
8 ri HermLlwall, YIlIi Rizky Analllia Nwmwm, Rosdanefli HasibllLllI
Kcmampuan Adsorben Limbah Lateks Karet Alam Terhadap Minyak Pehzmas Dalam Air
34
Edw8I'd Tandy, Ismail Fahml Haslbllan, Hamldah Harahap
Pcmanfaatan Limball Lateks Karet Alam dengan Pengisi Bubuk Pelepall Pisang sebagai
39
Adsorben Minyak
Ismail Fahml Has lbuan, Edward Tandy, Hamldah Harabap
Pcnentuan Eflsiensi lnhibisi Reaksi Korosi Baja Menggunakan Ekstrak Kulit Buah Manggis
(Garcinia mangostana L)
Yuli R1zky Ananda Nasutlon, Sri Hermawan, RosdanelU Haslbuan
45
,
.
Jurn al Teknik Kimia USU, Vol. I, No. 2 (20 12)
PENGARUHPENGGUNAAN LARUTAN ALKALI DALAM KEKUATAN
BENTUR DAN UJI DEGRADASI PADA KOMPOSIT TERMOPLASTIK
BERPENGISI SERBUK SERABUT KELAPA
Harry Ab.'ido S, Johannes Leonard S, Maulida
Departemen Teknik Kirnia, Fakultas Teknik, Universitas Surnatera Vlara,
JI. Almarnater Karnpus USU Medan 20155, Indonesia
email : harryabrido@students.lIsu.ac .id
Abstrak
Komposlt merupakan gahungan dua bahan yang berlainon Ul1luk memperoleh bohan dengan
si/at-si!at jislk dan mekanik yang lebilz baik dibandingkan si/af seliap kompol1en pembentuknya.
Salah satu jenis komposit yang banyak dihasilkan adulah komposif herpengisi serhuk alami.
I'eneiilian ini menggunakan malriks polLpropileno bekas yanb, berasal dari aqua Clip bekos dan
pengisi serhuk serahut keillpa yang felah dio lall dengan Nalrium Hidroksida (Na OH). Rasio
perbandingan amara malriks dan peng/si adalah 85: 15. Rasio ini merupakan nilai optimulI/ yang
dipero{elt berdasarkan kekuatan uji wrik komp()sit dengan beberapa rasio yaitu 100:0 . 95:5.
':)0:10 da n 85:15. Tujuan penelitian Inl adalah un/uk l1Iengetahul pellgaruh penggullaall lamla/l
alkali terhadap sijat komposit yang dihasilkan berupa kekuatan hantam . serla pengaruh uji
degradasl lerhadap bohan komposit polipropilell hekas herpengisi serahw kelap{(. V{(riasi uji
degradasi komposit adalah 10, 20 dan 30 IUi,.i dan perendanUln serbuk selal1la 1 dan 2 hari.
Metude yang digunakan dalam pembuatan komposit ini ada/all melode ekslrusi. Malriks berupa
pulipropilena bekas dicampur dengan serbuk serabUT kelapa yang lelah direndam dengafl NaOH .
kel7ludian dicampur di dalam sebllah wadah . kemudiafl dimasukkan ke ckllam ekstruder dengan
suhu operasi 175°C, dicetuk dengan menggunakan hot press pada suhu 175°C . dan dipnlOng pOlOng sesuai pengujian. Hasil penelitian menulljukkall bahwa lerJadi pengo/alwn 0Plimum
dengan NaOH selal7la 2 lIari. Hasil uji degradasi me nunjukkan perendaman selarna 2 hari
memiliki Ililai ke"-'talan bentur yang lehih tinggi dibal1dingkan I lIari yaitu sehesar 0.086 Jlm/n
pada 10 hari. 0.048 Jlmm pada 20 hari dan 0.052 JI11lm pada 30 hari.
Kala kllllci: Komposil. po/ipropi/ena bekas . serahLll kelapa. NaOH. uji deg radasi
Abstract
Composite is a combination oj 111'0 different malerials 10 oblain a material wilh physical
properties and mechanical properties are belle I' than any oj its consfiluenl parts. One oj the lI1any
types oj produced composite is composile with powdered natural fib er . This sll.ldy uses the f ormer
polypropylene matrix derived jrom aqua cup and powdered coconUT fib er as fill er treoted IVifh
Sodium Hydroxide (NaOH) . The ratio oj fh e matrix and fh e }iller is 85:15. This ratio is the
oplimum value obtained by the composite [ensile strength wilh some ratios are 100:0.95:5. 90:1 0
and 85:15. The purpose oj this study was to determine the effect 0/ Ih e use 0/ ([.n alkaline soillriun
oj the resulting composite properties such as impact streng tit . as well as the eJfect (~ ( degradation
test on composite material Jormer polypropylene with powdered coconul jiber as filler. Var;mion
oj composite degradation lest were 10.20 and 30 days. and immersion powder Jor I and 2 days.
The method lIsed in the manuJacture of composites is th e mefhod oj extrusion. Tlt e matrix Jorm of
th e Jormer polypropylene Inixed wit h coconUl jiber po wder that has been soaked lVitlt NaOH. then
mixed ;n a container . Ihen pUl infO Ihe extruder operating temperalUre 1750C, printed using a hOI
press at a temperature oj 1750C. and cut into pieces appropriate lesting . The results showed lilat
the optimum processing occurs with NaOH Jor 2 days. The [esl results sho wed degradation
soa/..-ing for 2 days has impact strenglll values higher than I day is equal to 0.086 .I I 111m at 10
days, 0.048 J / mm at 20 days and 0.052.! / mm at 30 days.
Keywords : Composite Jormer polypropylene. cocollUTjiber. NaOH. degradation test
Pendahuluan
Pada dekade terakhir ini perkembangan
teknologi semakin pesat, terutama di bidang
bahan teknik. Salah satu kemajuan di bidang
bahan teknik adalah pemanfaatan bahan
komposit untuk berbagai keperluan seperti a1at
transportasi baik transportasi darat, laut, dan
udara.
Komposit den gan berpenguat serat
alam menjadi salah satu pilihan yang tepat.
Sera! a1am lebih dipilih dibanding serat buatan,
karena serat alam memil iki beberapa
kelebihan diantaranya adalah kaku, murah ,
ringan, tidak beracun, tersedia dalam jumlah
yang banyak, dan ramah lingkungan [1][ 3].
Jumal Teknik Kimia USU, Vol. I, No. 2 (2012)
Adapun salah satu jenis tanaman yang
menghasilkan serat alam adalah kelapa dengan
nama latin Cocos I/.udfera. Selama ini serabut
kelapa hanya digunakan sebagai bahan dasar
pembuatan keset, sikat, dan lain-lain [14]. Hal
yang menjadi pertimbangan penggunaan serat
ini adalah penggunaan serabut kelapa yang
masih minim dan serat ini mudah diperoleh
serta serat ini juga memiliki sifat yang kuat
Penelitian mengenai penggunaan serabut
kelapa sebagai pengisi komposit termoplastik
telah banyak dilakukan. Salah satu penelitian
dilakukan oleh University of Delft, dimana
komposit polipropilen berpengisi serabut
kelapa menghasilkan flexural stren81h 29-49
MPa dan flexural stiffness 2,91-2,99 OPa [2].
Jenis termoplastik yang digunakan
dalam penelitian ini adalah polipropilen (PP)
bekas dari aqua cup . Polipropilen (PP) adalah
sebuah poli mer termoplastik yang dibuat oleh
industri kimia dan digunakan dalam berbagai
aplikasi .
Penggunaan larutan alkali sebagai
langkah perlakllan terhadap serat telah
dilakllkan. Salah satunya dilakukan oleh
Kuncoro dimana poliester berpengisi serat
rami diperlakukan dengan larutan alkali yaitu
larutan natrium hidrosida (NaOH) . Komposit
yang dihasilkan memiliki tegangan tarik 190
MPa dan modulus elastisitas 45,795 OPa [I].
yang
dilakukan
Rohatgi
Penelitian
menyatakan perendaman serabut kelapa dalam
larutan 5% NaOH selama 72 jam memberikan
kekuatan tarik terbaik [8]. Berbeda dengan
Mohanty menyatakan perendaman dalam
larutan 2% NaOH selama I jam memberikan
kekuatan tarik optimum [5].
Dikarenakan sifat dan karakteri stiknya
yang unik , kayu merupakan ballan yang paling
banyak digunakan untuk keperluan konstruksi .
Kebutuhan manusia akan kayu sebagai bahan
bangunan baik untuk keperluan konstruksi ,
dekorasi , maupun furniture terus meningkat
selflng
dengan
meningkatnya
jumlah
penduduk . Kebutuhan kayu untuk industri
perkaYllan di lndonesia diperkirakan sebesar
70 juta m3 per tahun dengan kenaikan rata-rata
sebesar 14,2 % per tahun sedangkan produksi
kayu bulat diperkirakan hanya sebesar 25 juta
m3 per tahun, dengan demikian terjadi defisit
sebesar 45 juta m3 [6] . Kondisi ini menuntut
penggunaan kayu secara efisien dan bijaksana,
antara lain melalui konsep the whole tree
Illitization, dan pengembangan produk-produk
inovatif sebagai bah an bangunan pengganti
kayu . Di lain pihak, seiring dengan
perkembangan teknologi , kebutuhan akan
plastik
terus
meningkat
Sebagai
Iimbah
konsekuensinya,
peningkatan
plastikpun tidak terelakkan. Limbah plastik
merupakan
bahan
yang
tidak
dapat
terdekomposisi oleh mikroorganisme pengurai
(nonbiodegradable),
sehingga
penumpukkannya di a1am dikhawatirkan akan
menimbulkan masalah lingkungan. Oleh
karena itu penelitian ini juga bermanfaat untuk
mendaur
ulang
limbah
plastik
yaitu
polipropilen bekas dari aqua cup untuk
mengurangl penumpukan limbah plastik di
aI am.
Pengujian
degradasi
komposit
termoplastik dalam penelitian mi Juga
dil akukan didasarkan atas penelitian yang
telah dilakukan untuk mellel iti degradasi
komposit [7] . Dalam penelitian ini , degradasi
komposi t dilakukan berdasarkan kelembapan,
pergantian kelembapan , sllhu, dan pergantian
suhu sesuai dengan Cllaca Iingkun gan
Teori
Komposit adalah bahan padat yang
dihasiJkan melalui kombinasi dari dua atall
lebih bahan yang berlainan dengan sifat-sifat
yan g lebih bai k dan tidak dapat dip eroleh dari
setiap komponen penyusunnya. Komposit
sudah digunakan oleh manusia sej ak awa l
abad ke-l2 . Dewasa ini , pemakaian bahan
kompo sit se makin banyak digun akan seperti
dal a m bidang penerban gan , kon struksi
bangunan , auto mobil , pera latan ol ahraga,
perabot dan sebagainya [12] .
Komposit
mempunya l
banya k
kelebihan dan kei stimewaan dan segi sifat
mekani s, fi sik , termal , dan kimi anya, yaitu
a) Sifat kekuatan , kekakllan dan keli atannya
yang cukup baik
b) Kestabilan dimen si dan ketal1anan termal
yan g tinggi.
c) Peningkatan modulus spes ifik (modulus /
massa jeni s ) dan kekuatan spes ifik
(kekuatan / massa jeni s) meny ebabkan
beratj eni s komposit semakin berkllran g.
d) Peningkatan ketahanan terhadap bahan
ki mia .
e) Biaya produksi dapat dikurangi karena
bah;::,n dasar yang digunakan berkurang
Namun perlu diketahui bahwa semua
sifat diatas tidak dapat diperoleh secara
bersamaan . Mi salnya, peningkatan sifat
kekakuan dan kekuatan umllmnya menguran gi
sifat keJiatan bahan komposit tersebut. Jadi
pencapaian kekuatan optimum komposit yang
dihasilkan disesuaikan dengan penggunaan
komposit tersebut.
Sodium H ydroxide atall Natrium
Hidroksida adalah sejeni s basa lo gam kaust ik .
2
Jumal Teknik Kimia USU, Vol. I, No . 2 (2012)
Zat ini digunakan di berbagai macal1l bidang
industri, kebanyakan digunakan sebagai basa
clalal1l proses produksi bubur kayu dan kel1as,
tek stil , air minul1l,sabun dan deterjen .
Kegunaan
NaOH
1111
adalah
untuk
menghilangkan lignin, silika hemi se lulosa,
dan empulur dari serat agar memi Ii ki
impregnasi lebih baik antara serat dan matriks
dan meningkatkan kekasaran permukaan sera!
agar dapat terjadi interaksi yang lebih baik
yang menjaeli tujuan utarna pengolahan secara
kimia [8]
Polipropena (PI') merupakan polimer
hidrokarbon yang termasuk ke dalam polimer
termoplastik yang dapat diolah pada suhu
tinggi . Polipropilen berasal dan monomer
propilen yang diperoleh dan pemumian
minyak bumi . Struktur molekul propilen dapat
dilihat pada gambar berikut.
H
CH1
H
H
\
/
C===C
/
\
"
Gambar 1. Struktur Molekul Propilena
Adapun karakteristik dan PP dapat
clilihat pada Tabel I berikut iTIi [16]
Tabel 1. Karakteristl"k PorIpropl"Ien
Sifat-sifat
Nilai
0,9
Densitas
360
Tensile S/reI/RIIl
Pemanj angan/ElolI}?alion 8
Laj u alir pelelehan
7,5
(230 0 C/2, 16 kg)
Daya serap air setelah 24 0,02
jam
17.000
Modulus kelenturan
Satuan
g/cm 3
kg/cmL
%
gllO
menit
%
kglcm L
(Flexural modulus )
Titik leleh
176
°c
Serabut
kelapa
berada
diantara
tempurung kelapa dan kulit kelapa. Setiap sel
serat berbentuk panjang dan berongga dengan
dinding tipis yang terbuat dari selulosa.
Dinding ini lemah saat masih mud a namun
semakin lama semakin mengeras dan
menguning dimana terbentuk lapisan lignin
pada dindingnya. Tiap sel memiliki panjang
I mm (0 ,04 in) dan berdiameter 1O-201!m
(0,0004-0,0008 in).
Seratnya memiliki
panjang 10-20cm (4-12 in). Terdapat 2 jenis
dari serabut kelapa. Jenis pertama adalah
berwama coklat yang diperoleh dari kelapa
yang sudah tua. Serat ini tipis, dan kuat
sehingga digunakan untuk sikat dan keset kaki
[ 15] .
Adapun sifat- sifat fi sika dan kimia dari
serabut kelapa dapat dilihat pada Tabel 2 dan
3 berikut ini [2][4]
Tabel 2. Sifat-sifat Fisika Serabut Kelapa
Sifat-sifat
Nilai
Satuan
g/cm"'
Densitas
1,25
Tensile Slrefl Rlh
22 0
MPa
Flongatioll
6
GPa
Iittl u.\·
Elollgation al
failure
/110
15-25
%
Tabel 3. Komposisi Kimia Sera but Kelapa
Komposisi
Nilai ( %)
32-43
Selulosa
Hemiselulosa
0,15-0,25
Lignin
40-45
3-4
Pektin
Kelembaban
8
Komposit memiliki banyakjenis uji ,
tetapi yang dibahas dalam penelitian ini adalah
sebagai berikut :
1. Uji sifat kekuatan patal1l'bentur (impacl
s rreng/h)
Besaran si fat mekani s yan g lain adalah
kekuatan bentur, yang didefeni sikan sebaga i
energi yang diper! ukan untuk memecahkan
spesimen. Spesimen ditempatkan pada suatu
"pemegang" dengan salah satu uj ungnya
vertikal diatas pemegang. Suatu pendulum
dengan bobot dan sudut tertentu diayunk an
pada spesllnen sampat terjadi patahan .
Kekuatan bentur dihitung dari energi benda
jatuh yang digunakan memecallkan spesimen
sampai setengah bagian. Kekuatan patah dapat
dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :
Kekuatan patah: m.g.(ho-h r)
Dimana : Kekuatan patah (Joule)
m = massa pendulum (Kg)
2
g = percepatatl gravitasi (9,8 m/s )
ho = tinggi awal pendulum (m)
hr = tinggi pendulum setelah
spesimen patah
2. Uji degradasi
Degradasi dari polimer melalui suatu
tahap , dimana pertama polimer diubah
menjadi monomer, lalll monomer tersebut
menjadi mineral. Kebanyakan polimer terlalu
besar untuk melalui membran sel , jadi polimer
tersebut terlebih dahulu eli depolimerisasi
menjadi monomer-monomer sebelum diserap
dan dibiodegradasi oleh mikroba. Pemecahan
3
Jurnal Teknik Kimia USU, Vol. 1, No . 2 (2012)
awal dari sebuah polimer dapat diperoleh dari
cara fisik, kimia dan biologi. Pemecahan
secara fisik berupa pemanasan/penclinginan,
pembekuanlpencai ran,
pembasahan/pengeringan, c1apat menghasilkan
kerusakan
mekanik
berllpa
keretakan.
Pertllmbuhan dari jamur juga dapat membuat
pembengkakkan dan letusan, dikarenakan
jamul' menembus permukaan padatan polimer.
Hal ini memperburuk keadaan permukaan
polimer dan membuat permukaan bam yang
bereaksi dengan senyawa kimia dan biokimia,
yang merupakan kondisi kritis pada degradasi
polimer padatan [9].
Polipropilena
dapat
mengalami
degradasi rantai saat terkena raruasi ultraungu
dari sinar matahari . Jadi untuk penggunaan
propilena di luar ruangan, bahan aditif yang
menyerap ultraungu harus digunakan. Jelaga
(celak) juga menyediakan perlindungan dari
serangan UV. Polimer bisa dioksidasi pada
suhu yang tinggi, merupakan permasalahan
yang umum dalam operas I pencetakan .
Antioksidan normaLnya ditambahkan untuk
mencegah degradasi atau oksidasi polimer.
Dari hasil percobaan untuk penentuan
raslo optimum komposit diperoleh bahwa
raslO optimum komposit adalah pada 85%
dimana kekuatan tariknya adalah 23,765 MPa
dan pemanjangan saat putus 5,627 cm. Rasio
90% memiliki kekuatan tarik tertinggi yaitu
24,481 MPa namun memiliki pemanjangan
saat putus yang rendah yaitu 1,469 cm.
Sehingga hasil ini diperoleh bahwa rasio
optimum komposit PP bekas berpengisi
serb uk serabut kelapa adalah 85%.
B. Perbedaan Kekuatan Bentur pada
Komposit dengan pengolahan NaOH 1
dan 2 hari
Lama Uji Degradasi
0.100
B ~0.8
~
~ -<
.~
22
le 21
.!'l
'":J 20