PENGARUH PERLAKUAN ALKALI (NaoH) SERAT IJUK ( Arenga Pinata ) TERHADAP KEKUATAN TARIK

Transkripsi

1 PENGARUH PERLAKUAN ALKALI (NaoH) SERAT IJUK ( Arenga Pinata ) TERHADAP KEKUATAN TARIK Aladin Eko Purkuncoro,ST.,MT (1) Achmad As ad Sonief, (2) Teknik mesin, ITN Malang Jalan: Sigura-gura No2, Malang 65145, Indonesia aladin_smart@yahoo.com Abstrak Pohon Aren (Arenga pinata) tumbuh hampir disetiap daerah pesisir di Indonesia. Jumlahnya yang melimpah dan tidak mengenal musim serta memiliki beberapa keunggulan jika dibandingkan dengan tanaman lain. Serat ijuk yang dihasilkan pohon Aren merupakan salah satu serat alam yang potensial untuk dikembangkan menjadi bahan komposit. Serat ijuk memiliki kekuatan tarik dan bending yang tinggi serta ketersediaannya cukup melimpah. Kondisi serat ijuk yang diambil dari pohon aren tersebut bercampur dengan kotoran dan debu, hal ini dapat mempengaruhi sifat mekanis serat dan belum dapat digunakan sebagai serat pada pembuatan komposit serat. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk meningkatkan sifat mekanik dari serat Arenga Pinata dan permukaan serat dengan dibersihkan menggunakan larutan NaOH, serat larutan NaOH Arenga Pinata diberikan oleh variasi 0%, 2%, 5%, dan 10%. Hasil larutan NaOH 5% untuk meningkatkan pengaruh dari uji tarik di 138, 71 Mpa dan Arenga Pinata permukaan serat terlihat jauh lebih bersih, sehingga siap untuk digunakan dalam pembuatan komposit serat.. Keywords : Arenga Pinata fiber, NaOH, Mechanical properties 1. PENDAHULUAN Teknologi hijau atau teknologi ramah lingkungan semakin serius dikembangkan oleh negara-negara di dunia saat ini, menjadikan suatu tantangan yang terus diteliti oleh para pakar untuk dapat mendukung kemajuan teknologi ini. Salah satunya adalah teknologi komposit dengan material serat alam (Natural Fiber). Tuntutan teknologi ini disesuaikan juga dengan keadaan alam yang mendukung untuk pemanfaatannya secara langsung. Penelitian ini dilakukan seiring dengan majunya eksploitasi penggunaan bahan alami dalam kehidupan sehari-hari terutama penggunaan serat alam sebagai penguat matrik komposit. Keuntungan mendasar yang dimiliki oleh serat alam adalah jumlahnya berlimpah, memiliki specific cost yang rendah, dapat diperbarui, serta tidak mencemari lingkungan. Pohon aren di Indonesia disebut juga enau. Di lain daerah disebut kawung (Jawa Barat), segaru (Maluku), seho (Menado), hanau (lampung), Agaton (Karo), waolo (Gorontalo), huat (Flores), sugar palm (Inggris), suikerpalm(belanda). Pohon aren mirip kelapa, bedanya batang pohon aren terbalut ijuk berwarna hitam, dan semua bagian dari pohon ini dapat dimanfaatkan. Pohon aren telah dibudidayakan khususnya di Indonesia lebih dari 200 tahun, serat ijuk dapat dimanfaatkan untuk berbagai penggunaan peralatan rumah tangga seperti : sapu ijuk,sikat,tali ijuk yang kuat untuk tali bambu sampai tali jangkar kapal,pengganti genting rumah, penyaring air irigasi, bak septictank, penangkis ombak air laut karena itu tahan air garam,penempelan telur ikan mas,sampai pemanfaatannnya sebagai pembungkus kabel bawah tanah di industri luar negeri [7]. Pohon Aren (Arenga pinata) tumbuh hampir disetiap daerah pesisir di Indonesia. Jumlahnya yang melimpah dan tidak mengenal musim serta memiliki beberapa keunggulan jika dibandingkan dengan tanaman lain. Serat ijuk yang dihasilkan pohon Aren merupakan salah satu serat alam yang potensial untuk dikembangkan menjadi bahan komposit. Serat ijuk memiliki kekuatan tarik dan bending yang tinggi serta ketersediaannya cukup melimpah[1]. Kondisi serat ijuk yang diambil dari pohon aren tersebut bercampur dengan kotoran dan debu, hal ini dapat mempengaruhi sifat mekanis serat dan belum dapat digunakan sebagai serat pada pembuatan komposit. 1

2 Berdasarkan permasalahan diatas perlu dilakukan perlakuan Untuk memperoleh ikatan yang baik antara matriks dan serat dilakukan modifikasi permukaan serat. Modifikasi permukaan dilakukan untuk meningkatkan kompatibilitas antara serat alam dengan matriks. Serat alam yang hidrofil, tidak kompatibel dengan matriks termoset yang sifatnya hidrofob. Proses modifikasi serat alam menjadi hidrofob dapat dilakukan dengan menghilangkan komponen hidrofil (hemiselulosa, lignin dan pektin), sehingga serat akan lebih kompatibel dengan resin. Perlakuan pada serat ijuk menggunakan larutan NaOH yang merupakan larutan basa dan mudah larut dalam air, termasuk basa kuat yang dapat terionisasi dengan sempurna. Menurut teori Arrhenius basa adalah zat yang dalam air menghasilkan ion OH dan ion positif. Larutan basa memiliki rasa pahit, dan jika mengenai tangan terasa licin (seperti sabun). Sifat licin terhadap kulit itu disebut sifat kaustik basa [2]. Liu,(2007), Menggunakan natrium hidroksida (NaOH) untuk perlakuan serat jute dalam rangka meningkatkan kinerja komposit jutepolypropylene (PP) dengan metode penyusunan film. Modifikasi permukaan serat jute sangat efektif dalam meningkatkan adhesi serat-matrik, hal ini menunjukkan bahwa perlakuan bukan hanya merubah topografi permukaan tetapi juga diameter dan kekuatan serat jute, yang dianalisis menggunakan model dua parameter distribusi Weibull. Sebagai hasilnya, kekuatan geser antarmuka kuat, kekuatan lentur dan tarik komposit semua meningkat, tetapi kekuatan impak menurun sedikit, hasil ini telah menunjukkan sebuah pendekatan baru untuk menggunakan bahan-bahan alami untuk meningkatkan kinerja mekanik komposit [4]. Sitepu,(2006)Telah dilakukan modifikasi serat ijuk dengan sinar γ(co 60) dengan lama radiasi yang berbeda. Perbedaan lama radiasi menyebabkan perubahan derajat kristalinitas serat ijuk. Serat ijuk yang dimodifikasi dipergunakan sebagai penguat pada papan komposit serat ijuk dengan matriks resin poliester.dengan fraksi berat 40% koefisien serapan papan ijuk terhadap sinar β lebih tinggi daripada aluminium [5]. 2. METODE PENELITIAN Bahan yang digunakan adalah serat ijuk. Untuk perlakuan alkali serat ijuk direndam selama 2 jam dengan larutan NaOH, variasi 0%, 2%, 5%, 10%. dan dicuci dengan air destilasi hingga bersih, dikeringkan, Kemudian dilakukan pemilihan serat ijuk dengan diameter rata rata 0,5 mm. Setelah pemilihan serat ijuk berdiameter rata-rata 0,5 mm serat dimasing masing perlakuan diambil tiga sampel untuk dilakukan uji tarik khusus serat, serat hasil perlakuan alkali juga dilakukan foto mikro ( SEM ) untuk melihat permukaan serat dan juga dilakukan uji komposisi untuk mengetahui kandungan serat ijuk 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan data hasil pengujian tarik (Tabel 1) dapat diketahui perlakuan alkali 0% kekuatan tarik rata ratanya 102,72 Mpa kemudian perlakuan alkali 2 % kekuatan tarik rata ratanya 114,37 Mpa, perlakuan alkali 5% kekuatan tarik rata ratanya 138,71 Mpa dan perlakuan alkali 10% 36,12 Mpa Tabel 1 Harga Kekuatan dan Prosentasi alkali Perlakuan Kekuatan Tarik ( Mpa) Alkali σ Rerata 0% 2% 5% 10% 114,23 99,36 100,33 120,76 113,99 108,38 139,36 145,38 131,41 36,03 28,94 43,41 102,72 114,37 138,71 36,12 Gambar 2 menunjukkan bahwa bertambah nya prosentasi alkali ( NaOH) mulai tanpa NaOH, 2% NaOH, 5% NaOH, semakin naik kekuatan tarik serat ijuk,namun pada saat ditambahkan 10% NaOH, kekuatan tarik serat ijuk semakin menurun. 2

3 (b) Gambar 1 Hubungan Kekuatan Tarik serat ijuk dan Perlakuan Alkali (Alkali Treatment). Gambar 2 menunjukkan Serat ijuk yang diberi alkali treatment lebih tinggi dari kekuatan tarik yang tidak diberi perlakuan. (c) (d) Gambar 2 Hubungan Kekuatan Tarik serat ijuk dan Perlakuan Alkali (Alkali Treatment), tanpa perlakuan. Dengan diberinya alkali treatment pada serat ijuk menyebabkan perbaikan sifat serat ijuk tersebut. Alkali treatment ini membersihkan dinding permukaan serat ijuk dari lapisan yang kotor dan debu. (a) Gambar 3 Foto SEM Mikrostruktur Serat ijuk. (a) Untreated (tanpa diberi alkali treatment) (b) Dengan alkali treatment 2%NaoH (c) Dengan alkali treatment 5%NaoH (d) Dengan alkali treatment 10%NaoH Selanjutnya, pada gambar 3(a) serat ijuk Untreated (tanpa diberi alkali treatment) terlihat serat ijuk yang masih banyak kotoran dan debu membuat celah atau lubang di permukaan serat tertutup. Pada gambar 3(b) serat ijuk dengan alkali 3

4 treatment 2%NaoH pada permukaan serat ijuk terlihat lebih bersih tapi masih ada sisa kotoran dan debu di celah atau lubang permukaan serat. Pada gambar 3(c) serat ijuk dengan alkali treatment 5%NaoH pada permukaan serat ijuk terlihat lebih bersih di celah atau lubang permukaan serat juga tidak terlihat cacat. Pada gambar 3(d) serat ijuk dengan alkali treatment 10%NaoH pada permukaan serat ijuk terlihat lebih bersih dengan disertai rusaknya permukaan serat ijuk, karena prosentase perlakuan yang terlalu banyak sehingga merusak jaringan permukaan serat ijuk. Proses alkalisasi menghilangkan komponen penyusun serat yang kurang efektif dalam menentukan kekuatan antar muka yaitu hemiselulosa, lignin atau pektin. Dengan berkurangnya hemiselulosa, lignin atau pektin, wetability serat oleh matriks akan semakin baik, sehingga kekuatan antarmuka pun akan meningkat. Selain itu, pengurangan hemiselulosa, lignin atau pektin, akan meningkatkan kekasaran permukaan yang menghasilkan mechanical interlocking yang lebih baik. Diamana mechanical interlocking adalah proses merekatnya antara matrik dan serat seara mikroskopis maupun molekuler ketika matrik masuk dalam serat akan terjadi ikatan perekat yang kuat. Namun jika hemiselulosa, lignin dan pektin hilang sama sekali maka kekuatan serat alam akan menurun. Hal ini terjadi karena kumpulan microfibril penyusun serat yang disatukan oleh lignin dan pektin akan terpisah, sehingga serat hanya berupa serat-serat halus (diameter kecil) yang terpisah satu sama lain [6]. Oleh sebab itu, peningkatan kekuatan antar muka akan optimum pada penambahan larutan basa alkali konsentrasi tertentu. Berdasarkan data hasil pengujian kandungan serat ( Tabel 2) dapat diketahui perlakuan alkali 5% yang mempunyai kekuatan tarik tinggi mempunyai kandungan serat hemiselulosa 12,73%, selulosa 29,9%, silikat 0,19%, lignin 51,81% pengurangan hemiselulosa, lignin atau pektin, akan meningkatkan kekasaran permukaan yang menghasilkan mechanical interlocking yang lebih baik dalam pembuatan komposit, namun Kandungan serat diatas 5% perlakuan alkali juga semakin berkurang juga, tetapi kekuatan tarik semakin menurun. Tabel 2 Uji Komposisi Kandungan Serat Ijuk NaOH Hemi selulosa Kandungan Komposisi Kandungan Serat Ijuk Selulosa Silikat Lignin 0% 15,88 30,10 0,25 52,87 2% 14,14 30,00 0,22 51,88 5% 12,73 29,91 0,19 51,81 10% 11,70 27,04 0,15 51,31 4. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1. Penambahan NaOH untuk perlakuan serat ijuk hingga 5% dapat meningkatkan kekuatan tarik serat. Namun bila melebihi 5% akan menurun kekuatan tariknya 2. Kekuatan tarik serat maksimal 138,71 Mpa, di dapat pada serat dengan perlakuan NaOH 5%. 3. Dengan perlakuan NaOH 5% permukaan serat ijuk terlihat bersih dari kotoran di celah atau lubang permukaan serat tanpa merubah susunan serat ijuk ( tidak cacat ), juga mempunyai kandungan serat hemiselulosa 12,73%, selulosa 29,9%, silikat 0,19%, lignin 51,81%, dan sudah dapat digunakan untuk bahan serat pembuat komposit. 4. Pemberian perlakuan alkali pada serat ijuk dapat meningkat kekuatan tarik serat rata rata sebesar 35%. 5. UCAPAN TERIMAKASIH Ucapan terimakasih kami sampaikan kepada Jurusan Teknik Mesin dan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya yang telah mendukung pelaksanaan penelitian ini. 4

5 DAFTAR PUSTAKA [1] Anonim, 2011, Daun, Bunga, Buah dan Biji Tanaman ijuk (Arenga Pinata). aren.html. [2] David N-Shon,1994, Journal of cellulose, vol.1, chapman & Hall,London.UK. [3] Gollob, L. and J.D. Wellons. (1990). Wood Adhesion. In : Skeist, I. (Ed.) ; Handbook of Adhesives, 3rd edition. Van Nostrand Reinhold. New York. [4] X. Y. Liu*, G. C. Dai,(2007), Surface modification and micromechanical properties of jute fiber mat reinforced polypropylene composites, express Polymer Letters Vol.1, No.5 (2007) [5] Mimpin Sitepu, Evi Christiani S.,Manis Sembiring, Diana Barus, Sudiati, (2006), Modifikasi Serat Ijuk dengan Radiasi Sinar γ,suatu Studi untuk Perisai Radiasi Nuklir, Jurnal Sains Kimia,vol. 10, no.1, 2006: 4 9 [6] Packman, Verpoest, (2003), Natural Fibres: Can They Raplace glass in fibre reinforced plastic, Composites Science and Technology, 63, [7] Wurmb,merr. (2007). Buku tentang Poon Aren ( Arenga Pinata ). 5