PEMBUATAN KOMPOSIT DARI SERAT SABUT KELAPA DAN POLIPROPILENA Adriana *) email: si_adramzi@yahoo.co.id ABSTRAK Serat sabut kelapa merupakan limbah dari buah kelapa yang pemanfaatannya sangat terbatas. Polipropilena adalah limbah plastik yang sulit di dekomposisi oleh mikroorganisme pengurai, sehingga dapat menimbulkan masalah bagi lingkungan. Kedua bahan ini dapat dimanfaatkan untuk pembuatan komposit yang diharapkan dapat bernilai ekonomis. Polipropilena digunakan sebagai matriks, sedangkan serat sabut kelapa dengan variasi panjang serat 3 cm, 5 cm dan 7 cm digunakan sebagai filler. Proses pembuatan komposit dengan cara kempa panas dilakukan dengan variasi komposisi (polipropilena:serat) pada 90% : 10%, 80% : 20 %, 70% : 30% dan 60% : 40%. Plastik dilelehkan pada suhu titik leleh (170 o C) ditambahkan serat sabut kelapa sebagai penguat dengan bahan pengikat anhidrida maleat dan pemicu benzoil peroksida, akan dihasilkan komposit dengan kekuatan tarik maksimum pada komposisi 90% : 10% pada panjang serat 5 cm yaitu 3339,08 kgf/cm 2 dan perpanjangan maksimum diperoleh pada komposisi 80% : 20% pada panjang serat 7 cm yaitu 20%. Kata kunci: serat sabut kelapa, plastik polipropilena, komposit, uji tarik. PENDAHULUAN Pemanfaatan limbah serat sabut kelapa dan polipropilena (plastik) sebagai bahan baku komposit sampai saat ini belum mendapat perhatian serius. Jika kedua limbah ini digabungkan menjadi bahan baku komposit, maka diharapkan dapat menghasilkan satu produk komposit baru yang memiliki ketahanan terhadap mikroorganisme serta memiliki stabilitas dimensi yang lebih baik dari produk panel kayu yang ada selama ini. Pembuatan komposit dengan melibatkan plastik polipropilena, diharapkan dapat mengurangi jumlah limbah plastik yang menimbulkan masalah bagi lingkungan dan dapat memberikan nilai tambah terhadap serat sabut kelapa dan plastik dalam proses *) Staf Pengajar 40 pembuatan komposit sesuai dengan dengan kemajuan teknologi. Polipropilena Polipropilena mempunyai berat jenis 0,90-0,92 mg/mm 3, termasuk kelompok yang paling ringan diantara bahan polimer, dapat terbakar kalau dinyalakan, mempunyai titik cair tinggi (170 o C), kekuatan tarik dan kekuatan lentur tinggi, tetapi ketahanan impak rendah terutama pada temperatur rendah. Sifat tembus cahaya pada pencetakan lebih baik dengan permukaan yang licin dan mengkilap, penyusutan pada pencetakan kecil, penampilan dan dimensinya lebih baik. Sifat mekaniknya dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan cara mencampurkan serat gelas. Pemuaian termal juga dapat diperbaiki sampai
setingkat dengan resin termoset, ketahanan retak-tegangannya sangat baik dan mempunyai sifat mampu cetak yang baik. Polipropilena banyak dipakai sebagai bahan produk dalam peralatan meja makan, keranjang, peralatan kamar mandi, keperluan rumah tangga, peralatan listrik, dan komponen mobil. Penggunaan yang luas itu dikarenakan mampu cetaknya yang baik, permukaannya yang licin mengkilat dan tembus cahaya. Sabut Kelapa Sabut kelapa dihasilkan dari buah kelapa. Setiap buah kelapa mengandung 35 % sabut. Buah kelapa terdiri dari kulit luar, sabut, tempurung, kulit daging (testa), daging buah, air kelapa dan lembaga. Sabut kelapa terdiri dari serat dan gabus yang menghubungkan satu serat dengan lainnya. Serat adalah bagian yang paling berharga dari sabut. Sabut kelapa mengandung 75% serat dan 25% gabus. Komposit Secara makroskopi komposit diartikan sebagai penggabungan dua material atau lebih. Makroskopi sendiri menunjukkan bahwa material pembentuk dalam komposit masih terlihat seperti aslinya, suatu hal yang berbeda dengan penggabungan dalam alloy (paduan), yang material pembentuknya sudah tidak terlihat lagi. Tujuan dari penggabungan tersebut tidak hanya untuk memperoleh sifat aditif dari material pembentuknya tetapi untuk memperoleh sifat sinergisnya. Salah satu keuntungan material komposit adalah kemampuan material tersebut untuk diarahkan sehingga kekuatannya dapat diatur hanya pada arah tertentu yang kita kehendaki. Hal ini dinamakan tailoring properties dan ini adalah salah satu sifat istimewa komposit dibandingkan dengan material konvensional lainnya. Selain kuat, kaku dan ringan komposit juga memiliki ketahanan yang tinggi terhadap korosi dan beban dinamis. Material dasar pembentuk komposit merupakan material-material konvensional seperti logam, polimer dan keramik. Material dasar komposit, yang populer dan telah diaplikasikan dalam kehidupan kita, cukup banyak kita miliki di bumi Indonesia. Permasalahan dalam pembuatan komposit ini terletak pada proses penyatuan PP dan serat sabut kelapa Proses penyatuan ini seharusnya diawali dengan modifikasi pembukaan (interkelasi) polimer PP. Sebenarnya proses interkelasi ini dapat dilakukan dengan penambahan pelarut, sehingga polimer non polar dapat disatukan dengan serat yang polar. Tetapi penambahan ini harus melewati proses cukup lama dan biaya mahal. Selain itu, untuk polimer non-polar seperti PP, perlu adanya pengkompatibel agar PP dapat berinteraksi dengan serat. Hal ini dapat dilakukan dengan penambahan Anhidrida Maleat, sehingga terbentuk interaksi kovalen PP dengan serat. Anhidrida Maleat dengan berat molekul 98,06 gr/ml larut dalam air, meleleh pada temperatur 57,6 o C dan spesifik grafiti 1,5, diharapkan sebagai senyawa penghubung antara matrik polipropilena dengan serat sabut kelapa. Anhidrida Maleat adalah senyawa vinil tidak jenuh merupakan bahan mentah dalam sintesa resin polyester, pelapisan permukaan karet, diterjen, bahan aditif, bahan pelumas, plastisizer, dan kompatibel. Benzoil Peroksida merupakan senyawa yang berfungsi sebagai pemicu 41
dalam proses polimerisasi dan pembentukan ikatan silang berbagai polimer dan material polimer. METODE PENELITIAN Sabut kelapa dikumpulkan dan kemudian direndam, setelah itu diambil seratnya dan dipotong-potong, kemudian ditaburi dengan bahan pengikat Anhidrida Maleat. Polipropilena (PP) yang berbentuk lembaran dipotong sesuai dengan cetakan (10 x 10 x 0,2) cm, disusun dalam cetakan yang dilapisi alumunium foil kemudian tambahkan serat sabut kelapa yang telah ditaburi dengan bahan pengikat Anhidrida Maleat untuk perbandingan berat yang divariasikan, lalu dilapisi lagi matrik polipropilena (PP) dan terakhir alumunium foil kemudian ditutup dengan plat baja, lalu dicetak tekan. Pemanasan dilakukan pada temperatur leleh dengan waktu pemanasan 3 menit sebelum penekanan dan 3 menit pada saat penekanan pada tekanan maksimum, lalu dicelupkan cetakan kedalam air, kemudian dikeluarkan dari cetakan, dikeringkan dan dilanjutkan dengan pengujian. Penyiapan Matrik Penyiapan Serat Pada Suhu 170 0 C Pembentukan Pemanasan dan penekanan Pendinginan Analisa uji tarik Gambar 1. Metodologi Penelitian 42
HASIL DAN PEMBAHASAN Data hasil penelitian serta hasil pengolahan data pembuatan komposit dari serat sabut kelapa dan polipropilena dengan variasi komposit (polipropilena : serat sabut kelapa) serta variasi panjang serat, ditampilkan pada tabel 1. Pengaruh Komposisi dan Panjang Serat Terhadap Kekuatan Tarik. Perbandingan komposisi matrik : filler divariasikan (90:10)%, (80:20)%, (70:30)% dan (60:40)%, sedangkan panjang serat divariasikan 3 cm, 5 cm, 7 cm, kedua parameter ini diuji kekuatan tarik untuk melihat bagaimana pengaruh kemampuan tarik terhadap komposit yang dibuat. Pengaruh komposisi terhadap kekuatan tarik komposit pada variasi panjang serat 3 cm, 5 cm, 7 cm dapat dilihat pada gambar 2. Dari Gambar 2 dapat dilihat, semakin besar komposisi polipropilena, maka nilai kekuatan tariknya semakin besar. Tingginya nilai kekuatan tarik apabila pada komposisi lebih besar polipropilena dibandingkan serat, dapat dilihat pada gambar 2, Tabel 1. Data pengamatan dari hasil uji tarik dan pengolahan data No. Komposisi (%) Panjang Serat (cm) Load (P) (Kgf) Lo (cm) L 1 (cm) A (cm 2 ) (Kgf/cm 2 ) 1 100 : 0 0 9,84 4,0 5,2 2,4 82 30 2 90 : 10 (%) 29,57 4,0 4,6 2,4 246,47 15 3 80 : 20 31,97 4,0 4,7 2,4 266,47 17,5 3 4 70 : 30 27,88 4,0 4,8 2,4 232,33 20 5 60 : 40 15,54 4,0 4,2 2,4 129,5 5 6 90 : 10 40,69 4,0 4,6 2,4 339,08 15 7 80 : 20 13,69 4,0 4,2 2,4 114,08 5 5 8 70 : 30 24,75 4,0 4,3 2,4 208,25 7,5 9 60 : 40 22,32 4,0 4,5 2,4 186 12,5 10 90 : 10 32,10 4,0 4,7 2,4 267,5 17,5 11 80 : 20 22,75 4,0 4,8 2,4 189,58 20 7 12 70 : 30 15,54 4,0 4,6 2,4 129,5 15 13 60 : 40 21,71 4,0 4,5 2,4 180,92 12,5 Keterangan Lo : Panjang awal (cm) L1 : Panjang akhir (cm) A : Luas penampang (cm 2 ) Load : Kekuatan tarik pada saat putus (kgf) : Kekuatan tarik (kgf/cm 2 ) : Perpanjangan (% ) 43
kekuatan tarik (kg/cm2) Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 3 cm 5 cm 7 cm Linear (3 cm) Linear (5 cm) Linear (7 cm) 90;10 80;20 70;30 60;40 komposisi (%) Gambar 2. Pengaruh Komposisi Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Pada Variasi Panjang Serat 3 cm, 5 cm dan 7 cm. semakin tinggi perbandingan komposisi pada polipropilena nilai kekuatan tarik semakin tinggi pula, begitu juga sebaliknya semakin rendah komposisi pada polipropilena semakin kecil nilai kekuatan tarik. Dari gambar 2 dapat dilihat kekuatan tarik paling tinggi diperoleh pada perbandingan komposisi (90:10)% dan kekuatan tarik paling rendah diperoleh pada komposisi (60:10)%. Jika ditinjau dari panjang serat yang digunakan, nilai kekuatan tarik sangat berpengaruh pada panjang serat, semakin panjang serat, nilai kekuatan tarik semakin rendah, begitu pula sebaliknya jika serat pendek, nilai kekuatan tarik tinggi. Dari keseluruhan pada gambar 2 diperoleh nilai kekuatan tarik paling tinggi diperoleh pada panjang serat 3 cm dan kekuatan tarik paling rendah diperoleh pada panjang serat 7 cm. Pengaruh panjang serat terhadap kekuatan tarik Pada penelitian ini, komposisi dan panjang serat divariasikan untuk melihat bagaimana pengaruh variabelvariabel tersebut terhadap kemampuan tarik komposit yang dibuat. Pengaruh panjang serat terhadap kekuatan tarik komposit pada variasi komposisi 90% : 10%, 80% : 20 %, 70% : 30% dan 60% : 40% serta variasi panjang serat 3 cm, 5 cm dan 7 cm dapat dilihat pada gambar 3. Dari gambar 3 diperoleh nilai kekuatan tarik paling tinggi didapat pada komposisi (90:10)%. Dari gambar juga dapat dilihat pada komposisi (80:20)% dan (70:30)% nilai kekuatan tarik hampir sama dan pada komposisi (60:40)% semakin panjang serat nilai kekuatan tarik semakin tinggi, hal ini disebabkan oleh pengisian serat tidak menyeluruh dan pemilihan spesimen untuk diuji tarik tidak sama maka mempengaruhi nilai kekuatan tarik. 44
perpanjangan (%) Kekuatan Tarik (kgf/cm2) Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) 400 350 300 250 200 150 100 50 90;10 80;20 70;30 60;40 Linear (90;10) Linear (80;20) Linear (70;30) Linear (60;40) 0 3 5 7 Panjang Serat (cm) Gambar 3. Pengaruh Panjang Serat Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Pada Variasi Komposisi (90:10)%, (80:20)%, (70:30)% dan (60:40)%. 25 20 3 cm 5 cm 7 cm Linear (3 cm) Linear (5 cm) Linear (7 cm) 15 10 5 0 90;10 80;20 70;30 60;40 komposisi (%) Gambar 4. Pengaruh komposisi Serat Terhadap Perpanjangan Komposit Pada Variasi Panjang Serat 3cm, 5 cm dan 7 cm. Pengaruh komposisi dan panjang serat terhadap perpanjangan Pada penelitian ini, komposisi divariasikan (90:10)%, (80:20)%, (70:30)% dan (60:40)%, sedangkan panjang serat divariasikan 3 cm, 5 cm dan 7 cm, kedua parameter ini diuji kekuatan tarik untuk melihat bagaimana pengaruh komposisi terhadap perpanjangan komposit yang dibuat. Pengaruh komposisi terhadap perpanjangan komposit pada variasi panjang serat 3 cm, 5 cm dan 7 cm dapat dilihat pada gambar 4. Jika perbandingan komposisi polipropilena lebih besar dibandingkan serat, maka nilai perpanjangan semakin besar begitu pula sebaliknya semakin besar serat dibandingkan polipropilena maka nilai perpanjangannya semakin 45
rendah. Dari gambar 4 diperoleh perpanjangan paling tinggi pada komposisi (90:10)% dan perpanjangan paling rendah diperoleh pada (60:40)%. (a) (b) Gambar 5. Spesimen setelah diuji tarik (a) dan Komposit yang dihasilkan (b) KESIMPULAN Dari hasil eksperimen yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan: Dari keseluruham hasil kekuatan tarik, kekutan tarik paling besar didapat pada komposisi (90:10)% dan pada panjang serat 5 cm yaitu 339,08 kgf/cm 2 Perpanjangan maksimum diperoleh pada komposisi (80:20)% dengan panjang serat 7 cm yaitu 20%. Komposisi polipropilena sangat berpengaruh terhadap nilai kekuatan tarik dan nilai perpanjangan. Kondisi komposit yang paling baik adalah apabila matriks lebih banyak dari filler. DAFTAR ACUAN Maulida, Tia, TGA Pembuatan Komposit Dari Ampas Tebu Jurusan Teknik Kimia: Politeknik Negeri Lhokseumawe. TA 2007. Muhazir, TGA Pemanfaatan Limbah Kulit Pinang Sebagai Bahan Komposit Untuk Pembuatan Kap Fiber Dengan Menggunakan Polipropilena Dan Bahan Pengikat Jurusan Teknik Kimia: Politeknik Negeri Lhokseumawe. TA 2007. Palungkun, Rony, Aneka Produk Olahan Kelapa PT. Penebar swadaya: Jakarta. 2005. Singer, Ferdinal L., Andrew Pytel, Kekuatan Bahan (Teori Kokoh- Streng Of Materials) PT. Gelora Aksara Pramata: Jakarta. 1985. Surdia. Saito, Shinroku, "Pengetahuan Bahan Teknik Kimia", PT. Pradaya Paramita: Jakarta. 1999. www. buletinlitbang@dephan.go.id, 17 januari 2008. www.elsevier.com/locate/compositesa (Kenaf natural fiber reinforced polypropylene composites: A discustion on manufacturing problems and solulotions) 29 juli 2008. www.lipi.go.id (ilmu pengetahuan dan teknologi), 17 Januari 2008. www.lipi.go.id (Pengaruh komposisi terhadap internit) 18 Januari 2008 46