KAJI PENGEMBANGAN SERAT DAUN PANDAN DI KABUPATEN MAGELANG SEBAGAI BAHAN KOMPOSIT INTERIOR MOBIL Oleh : Xander Salahudin Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Tidar Magelang ABSTRACT The use of composition with fibrous material in automotive industry developes quickly. The quickness of the development of fibrous material composition makes the existence of the synthetic material that is usually used as the strengthener of composition such as fibre glass, Carbon, Kevlar, Karbida silicon, Aluminium Oxide, and boron shifted. The composition of natural fibrous material is always observed and developed because of the strength and the light of the fibre. This study will discuss on the qrowth of pandanus fibre in Magelang regency as the composition material. This study aims to know the prospect of the use of pandanus fibre composition for car interior. The use of natural fibre in Magelang regency in only as the material for making mat. This potential must be developed. The Pandanus fibre can be used as composition material of car interior that has valvade function. This potential shows that Magelang regency is very potential especially the availability of pandanus fibre as composition component. The use of Pandanus fibre will increase the function of the fibre and many like the use of this fibre, besides the price is cheap and does not make pollution. Keywords : Pandanus Fibre, Composition, Car Interior 1
Kaji Pengembangan Serat Daun Pandan di Kabupaten Magelang.. (Xander Salahudin) A. PENDAHULUAN Melihat perkembangan industri otomotif yang semakin pesat, meningkatkan kebutuhan akan interior mobil yang semakin baik dari segi fisik maupun sifat mekaniknya. Salah satu cara untuk memenuhi kebutuhan tersebut yaitu dengan menggunakan komposi serat alam. Penggunaan serat alam sebagai bahan komposit yang aplikasinya sebagai interior mobil didasarkan karena beberapa kelebihan yang dimiliki, diantaranya yaitu memiliki sifat mekanik yang tinggi, dan biaya pembuatan yang relatif murah. Komponen yang dibuat dari komposit harganya dapat turun hingga 50% jika dibandingkan dengan produk bahan logam. Komposit berbahan baku serat alam terus diteliti dan dikembangkan karena sifat dari serat yang kuat dan ringan. Pengembangan tanaman yang menghasilkan serat alam sebagai bahan pembuat komposit sesuai dengan anjuran FAO kepada dunia industri dengan adanya deklarasi pada International Year of Natural Fibres 2009 (IYNF 2009) yang menganjurkan agar mulai tahun 2009 sudah menggunakan bahan baku yang ramah lingkungan dan mudah terdegradasi. Maka sudah sewajarnya bila kita dapat memanfaatkan potensi sumberdaya alam yang dimiliki Kabupaten Magelang, dan memanfaatkannya untuk kemajuan Kabupaten Magelang dan sekitarnya. Kajian ini akan membahas pengembangan serat daun pandan di Kabupaten Magelang sebagai material penyusun komposit. Tujuan kajian ini yaitu mengetahui prospek pemanfaatan komposit serat daun pandan untuk dapat memenuhi kebutuhan akan interior mobil. 2
Vol. 37 No. 1, 15 September 2012 : 121-133 B. PEMBAHASAN 1. Potensi Bahan Baku Tanaman penghasil serat dikenal dengan istilah bast plant, seperti rami, kenaf, flax, rosella, dan jute. Serat alam juga dapat diperoleh dari serat buah, seperti buah kelapa, buah kelapa sawit, dan kapas. Selain itu, serat alam bisa didapat dari serat daun, seperti pandan, nanas, dan sisal. Keunggulan utama penggunaan serat alam dibandingkan dengan serat sintetis yaitu serat alam dapat terurai oleh kondisi lingkungan (biodegradable). Keunggulan tersebut yang mendorong peneliti untuk senantiasa meneliti dan mengembangkan pemanfaatan serat alam di berbagai sektor aplikasi. Berdasarkan sifat mekaniknya, perbandingan serat alam dan serat sintetis dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Sifat mekanik serat alam sebagai pembanding terhadap fiber konvensional 3
Kaji Pengembangan Serat Daun Pandan di Kabupaten Magelang.. (Xander Salahudin) Serat yang dapat dikembangkan di Kabupaten Magelang yaitu serat pandan duri. Pandan duri (pandanus tectorius) merupakan salah satu jenis pandan yang hidup tersebar luas di daerah terbuka dataran rendah. Pandan ini banyak digunakan untuk bahan baku kerajinan karena panjang daunnya mencapai 25 cm dan lebar 9 cm. Penggunaan daun pandan selama ini hanya sebagai bahan pembuat tikar, lontrong ataupun complong, sehingga nilai guna dari daun pandan masih rendah. Gambar 1. Pohon pandan Serat daun pandan didapat dengan cara membusukkan daun pandan sehingga serat dapat dengan mudah dipisahkan dengan bagian daun yang lain. Serat daun pandan yang digunakan pada penelitian berfungsi sebagai bahan penguat pada pembuatan komposit. Massa jenis serat daun pandan yaitu 0,96 gr/cm 3. 2. Urgensi Pemanfaatan Komposit Serat Alam Pemanfaatan serat alam di Kabupaten Magelang masih sebatas bahan pembuat tikar, lontrong ataupun complong. Bahan baku berupa daun pandan banyak dihasilkan di kawasan Pegunungan Menoreh, dekat Candi Borobudur, seperti Desa Sambeng, Bigaran, dan Kenalan. Potensi yang masih sangat perlu untuk dikembangkan lebih lanjut, dimana dengan menjadikan serat 4
Vol. 37 No. 1, 15 September 2012 : 121-133 daun pandan sebagai bahan komposit untuk interior mobil akan meningkatkan nilai fungsinya. Penggunaan komposit berbahan serat alam di bidang industri otomotif mengalami perkembangan yang sangat pesat. Pesatnya perkembangan komposit serat alam mengakibatkan tergesernya keberadaan bahan sintetis yang biasa digunakan sebagai penguat komposit, seperti serat gelas, karbon, kevlar, silikon karbida, aluminium oksida, dan boron. Sebagai contoh, PT. Toyota di Jepang memanfaatkan serat kenaf sebagai penguat bahan komposit untuk interior mobil, dan produsen mobil Daimler-Bens memanfaatkan komposit serat abaca sebagai penguat bahan untuk pembuatan dashboard. Meninjau potensi yang dimiliki Kabupaten Magelang terutama ketersediaan serat daun pandan, menunjukkan tingginya prospek untuk pemanfaatan serat daun pandan sebagai komponen komposit. Pemanfaatan serat daun pandan akan meningkatkan nilai fungsi dari serat dan penggunaan bahan serat alam lebih disukai karena disamping biayanya relatif lebih murah juga bersifat ramah lingkungan. 3. Komposit Komposit adalah material yang didapatkan dengan menggabungkan dua atau lebih bahan yang berbeda untuk memperoleh sifat yang lebih baik yang tidak dapat diperoleh dari masing-masing bahan. Sifat material dari komposit diharapkan akan saling memperbaiki kekurangan material penyusunnya. Beberapa sifat yang dapat diperbaiki yaitu kekuatan, kekakuan, ketahanan bending dan massa jenis. 5
Kaji Pengembangan Serat Daun Pandan di Kabupaten Magelang.. (Xander Salahudin) Gambar 2. Klasifikasi komposit berdasarkan strukturnya Komposit terdiri atas matriks dan pengisi sebagai fasa terdispersi. Pada penggabungan serat dan matriks, serat akan berfungsi sebagai penguat yang memiliki kekuatan lebih tinggi, sedangkan matriks berfungsi sebagai perekat dan penerus gaya geser yang diberikan pada komposit. Kelebihan komposit dibandingkan dengan material lain yaitu rasio antara kekuatan dan densitasnya cukup tinggi, proses pembuatan yang relatif mudah, dan tahan terhadap kondisi lingkungan. Beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan komposit yaitu jenis, geometri, arah, dan distribusi serat. Panjang serat sebagai penguat komposit sekurang-kurangnya 100 kali diameter atau lebarnya, supaya didapat penguatan yang optimal. 6
Vol. 37 No. 1, 15 September 2012 : 121-133 4. Metode Pembuatan Komposit Pembuatan komposit secara umum memerlukan beberapa tahapan proses, yaitu sebagai berikut: a. Persiapan serat Sebelum proses pencetakan, serat diberi perlakuan awal berupa perlakuan alkali. Tujuan perlakuan alkali yaitu menghilangkan zat-zat hemi selulosa, lignin dan waxes. Zatzat tersebut perlu dihilangkan dari permukaan serat karena dapat mengurangi kekuatan serat daun pandan dan mengurangi daya ikat serat dengan matriks. b. Pencetakan komposit Pencetakan komposit dapat dilakukan menggunakan beberapa metode. Pemilihan metode pencetakan komposit didasarkan dengan kebutuhan. Metode yang dapat digunakan yaitu: 1) Autoclave 2) Compression Molding 3) Pultrusion 4) Reinforced Reaction Injection Molding (RRIM) 5) Thermoplastic Molding 6) Resin Transfer Molding (RTM) 7) Structural Reaction Injection Molding (SRIM) c. Post-Curing Proses post-curing dilakukan terhadap spesimen uji dengan menggunakan furnace. Post-curing dimaksudkan untuk meningkatkan kekuatan interface komposit. 7
Kaji Pengembangan Serat Daun Pandan di Kabupaten Magelang.. (Xander Salahudin) 5. Karakteristik Komposit Pengujian karakteristik komposit ditujukan untuk mengetahui keberhasilan komposit yang dihasilkan. Karakteristik komposit yang perlu diketahui melalui pengujian yaitu: a. Kekuatan Bending Kekuatan bending merupakan tegangan bending terbesar yang dapat diterima komposit akibat pembebanan luar tanpa mengalami kegagalan. Pengujian bending dilakukan untuk mengetahui kekuatan bending komposit yang telah dibuat. b. Kekuatan Impak Pengujian impak digunakan untuk mengetahui ketangguhan komposit, dengan cara mengukur ketahanan komposit terhadap beban kejut. Hasil pengujian impak menunjukkan besarnya energi yang mampu diserap oleh komposit, yang merupakan ukuran ketangguhan impak komposit. c. Scanning Electron Microscope Pengamatan dengan SEM dilakukan untuk mengetahui mikrostruktur penampang patahan spesimen uji. Sehingga dengan uji SEM bisa diketahui mekanisme kegagalan dari komposit dan juga dapat mengetahui adhesi antara matriks dan serat. 6. Pengolahan dan Metode Analisis Data Kekuatan bending suatu material dapat diketahui dengan melakukan pengujian bending. Kekuatan bending komposit yang diuji menggunakan three point bending dapat dirumuskan (ASTM D-790): 8
Vol. 37 No. 1, 15 September 2012 : 121-133 dengan catatan: F = beban (N), L = panjang span (mm), b = lebar (mm), dan d = tebal (mm). Pengujian impak dapat dilakukan dengan dua metode yaitu metode impak charpy dan impak izot. Pembebanan untuk pengujian komposit sebaiknya menggunakan beban yang kecil karena kekuatan impak komposit relatif lebih rendah dibanding logam. Untuk mengetahui energi yang terserap pada pengujian impak charpy yaitu: dengan catatan: E serap = energi yang diserap (J), W = berat pendulum (N), R = panjang lengan pendulum (m), β = sudut pantul pendulum, dan α = sudut ayun pendulum. Sedangkan ketangguhan impak dapat dihitung menggunakan persamaan: Dengan catatan: A = luas penampang (mm 2 ). Analisa menggunakan uji SEM dimaksudkan untuk melihat permukaan patah komposit setelah uji bending dan impak. Karakteristik permukaan hasil patahan digunakan untuk analisa dan berguna untuk mengetahui variabel yang mempengaruhi terjadinya patahan pada komposit 7. Kajian Pustaka Pemanfaatan Serat Alam Komposit serat alam adalah salah satu material yang memiliki potensi yang besar untuk dikembangkan. Penelitian tentang komposit alam telah banyak dilakukan pada saat ini. Menurut Mokhtar dkk (2007), penelitian komposit alam yang 9
Kaji Pengembangan Serat Daun Pandan di Kabupaten Magelang.. (Xander Salahudin) dilakukan oleh peneliti pada satu dekade terakhir menggunakan serat dari alam seperti serat kenaf, serat kelapa sawit, serat sayuran, serat bambu, serat jute, serat sisal, serat kelapa dan serat daun nanas. Pengujian yang dilakukan berupa pemanfaatan serat alam baru atau bagaimana metode untuk meningkatkan sifat dari komposit serat alam yang dimanfaatkan tersebut. Mujiyono melakukan penelitian serat daun pandan alas sebagai alternatif pengganti serat gelas. Penelitian dilakukan pada serat daun pandan dengan variasi proses perendaman formalin dari konsentrasi 5% sampai 37% selama 3 jam. Hasil penelitian menunjukkan bawa serat daun pandan yang tidak direndam dalam formalin memiliki kekuatan tarik 3 kali lebih besar dibandingkan serat gelas, yaitu 72,44 kg/mm 2 untuk serat daun pandan dan 21,65 kg/mm 2 untuk serat gelas. Kekuatan tarik kemudian turun sampai 13% dengan adanya perendaman pada formalin. Simpulan yang didapat bahwa serat daun pandan memiliki potensi sebagai serat alam pengganti serat gelas. Maulida (2006) telah melakukan penelitian dengan membuat komposit polipropilena dengan pengisi serat daun pandan dan serat batang pisang. Polipropilena yang digunakan sebagai matriks terlebih dahulu dilarutkan dalam xylena pada temperatur 160 C dengan konsentrasi polipropilena terhadap xylane 10, 20 dan 30%. Hasil penelitian menunjukkan kekuatan tarik serat daun pandan lebih baik dibandingkan kekuatan tarik serat batang pisang dengan ketebalan yang sama. Nilai kekuatan tarik tertinggi didapat pada konsentrasi polipropilena 30%. Dari beberapa penelitian mengenai serat alam, pemanfaatan serat daun pandan sebagai penguat komposit akan menghasilkan sifat mekanik yang baik dan mampu menjadi bahan alternatif 10
Vol. 37 No. 1, 15 September 2012 : 121-133 pengganti serat gelas. Sifat mekanik yang dihasilkan juga akan mampu memenuhi kebutuhan interior mobil. C. PENUTUP Pesatnya perkembangan komposit serat alam mengakibatkan tergesernya keberadaan bahan sintetis yang biasa digunakan sebagai penguat komposit, seperti serat gelas, karbon, kevlar, silikon karbida, aluminium oksida, dan boron. Sebagai contoh, PT. Toyota di Jepang memanfaatkan serat kenaf sebagai penguat bahan komposit untuk interior mobil, dan produsen mobil Daimler-Bens memanfaatkan komposit serat abaca sebagai penguat bahan untuk pembuatan dashboard. Pemanfaatan serat alam di Kabupaten Magelang masih sebatas bahan pembuat tikar, lontrong ataupun complong. Bahan baku berupa daun pandan banyak dihasilkan di kawasan Pegunungan Menoreh, dekat Candi Borobudur, seperti Desa Sambeng, Bigaran, dan Kenalan. Potensi yang masih sangat perlu untuk dikembangkan lebih lanjut, dimana dengan menjadikan serat daun pandan sebagai bahan komposit untuk interior mobil akan meningkatkan nilai fungsinya. Kelebihan komposit dibandingkan dengan material lain yaitu rasio antara kekuatan dan densitasnya cukup tinggi, proses pembuatan yang relatif mudah, dan tahan terhadap kondisi lingkungan. Dari beberapa penelitian mengenai serat alam, pemanfaatan serat daun pandan sebagai penguat komposit akan menghasilkan sifat mekanik yang baik dan mampu menjadi bahan alternatif pengganti serat gelas. Sifat mekanik yang dihasilkan juga akan mampu memenuhi kebutuhan interior mobil. 11
Kaji Pengembangan Serat Daun Pandan di Kabupaten Magelang.. (Xander Salahudin) DAFTAR PUSTAKA Amin, M., 2010, Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa Sebagai Bahan Pembuat Helm Pengendara Kendaraan Roda Dua, Prosiding Seminar Nasional Unimus. Anonim, 2003, ASTM Standard Test Methods, USA. Brady G.S. dan Clavier H.R., 1991, Materials Handbook, 13th Edition, Mc. Graw Hill, London. Callister, W.D., 1996, Materials Science and Engineering, John Willey & Sons, USA. Davis, H.E., Troxell, G.E., and Wiskocill, C.T., 1964, The Testing and Inspection of Engineering Materials, Mc. Graw Hills- Book Company. Gibson, R.F., 1994, Principles of Composite Material Mechanics, Mc. Graw-Hill, Inc. Maulida, 2006, Perbandingan Kekuatan Tarik Komposit Polipropilena Dengan Pengisi Serat Pandan dan Serat Batang Pisang, Jurnal Teknologi Proses, Universitas Sumatra Utara. Mokhtar, M. dkk, 2007, Characterization and Treatments of Pineapple Leaf Fibre Thermoplastic Composite for Construction Application, Jabatan Kejuruteraan Polimer 12
Vol. 37 No. 1, 15 September 2012 : 121-133 Fakulti Kejuruteraan Kimia dan Kejuruteraan Sumber Asli Universiti Teknologi Malaysia. Mujiyono, dkk, Pemanfaatan Serat Daun Pandan Alas Sebagai Pengisi Alternatif Pengganti Fiber Glass, Universitas Negeri Yogyakarta. Prasetyo, A.J., 2010, Aplikasi Metode Elemen Hingga (MEH) Pada Struktur Rib Bodi Angkutan Publik, Universitas Sebelas Maret. Winarni, Ina, 2009, Pemanenan dan Pengolahan Pandan Secara Tradisional, Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan, Bogor. 13