III. TINJAUAN PUSTAKA A. Serat Alam Penggunaan serat alam sebagai bio-komposit dengan beberapa jenis komponen perekatnya baik berupa termoplastik maupun termoset saat ini tengah mengalami perkembangan pesat. Kelebihan serat alam antara lain memiliki harga produksi yang relatif murah, massa jenis rendah, sifat-sifat khusus yang dapat diterima, mengurangi bahaya kesehatan akibat penggunaan bahan kimia, serta dapat terurai secara alami. Drzall et al (2003) menyatakan bahwa bio-komposit yang berasal dari serat alam tidak sepenuhnya ramah lingkungan. Hal tersebut karena penggunaan komponen resin yang yang tidak dapat terurai. Keseimbangan antara ekonomi dan lingkungan mendorong industri dalam mempertimbangkan penggunaan serat alam untuk berbagai aplikasi seperti pada industri otomotif, bangunan, furniture, dan industri pengemasan. Di bawah ini merupakan beberapa jenis serat alam yang bisa dimanfaatkan sebagai bahan baku bio-komposit (Gambar 7), kategorinya (Gambar 8) serta karakteristik umumnya pada Lampiran 10. Gambar 7. Jenis-jenis serat alam. 12
Gambar 8. Kategori serat alam. B. Tanaman Kenaf (Hibiscus cannabinus L) Tanaman kenaf (Hibiscus cannabinus L) termasuk tanaman hari pendek yang berasal dari Afrika, dimana tanaman berserat ini digunakan sebagai bahan makanan maupun produk serat. Kenaf merupakan tanaman tropis dan subtropis yang banyak digunakan sebagai sumber bahan baku serat untuk pembuatan pulp, kertas, dan produk serat lainnya. Nama kenaf berasal dari Persia yang kemudian diakui di berbagai negara seperti Amerika Serikat, Kuba, serta banyak negara Eropa lainnya. Dibelahan dunia lain, kenaf memiliki banyak nama diantaranya Deccan hemp, Bimliapatan jute, Mesta, dan Guinea hemp. Di Indonesia, serat kenaf sudah banyak dimanfaatkan sebagai bahan baku karung goni. Selain itu banyak pula yang memanfaatkannya sebagai bahan baku tekstil, permadani, bahkan sebagai bahan subtitusi fiberglass, serat sintetis maupun industri otomotif lainnya. Bahkan beberapa negara seperti USA, Italy, Uni Eropa, dan Jepang memproduksi kenaf untuk keperluan remediasi tanah, absorban kimia, pulp, kertas, kertas uang, tekstil, geo-tekstil, 13
papan partikel, papan serat, dll (Kozlowski, et al. 2003). Budidaya tanaman kenaf (Gambar 9) sangat menguntungkan, selain karena seratnya banyak diminati oleh para pengguna di Eropa dan Amerika, bijinya yang dapat menghasilkan minyak untuk keperluan industri, serta bagian batangnya yang merupakan bahan yang sangat baik untuk kayu bakar. Sejauh ini kenaf dapat diterima dengan perhatian yang besar karena tanaman ini mudah beradaptasi dibandingkan tanaman serat lainnya. Gambar 9. Tanaman Kenaf (Hibiscus cannabinus L). Kenaf sudah ditemukan di Indonesia sejak tahun 1978. Tanaman ini mudah ditanam pada iklim dan tanah yang berbeda dibanding tanaman serat lain yang ditanam untuk keperluan komersil. Sekarang ini jumlah area penanaman kenaf di Indonesia telah mencapai 2500-3000 hektar. Kenaf termasuk famili Malvaceae satu famili dengan tanaman rosella dan kapas yang merupakan tanaman semusim dan cepat tumbuh. Tanaman ini juga merupakan tumbuhan tropis dan subtropis yang banyak terdapat di Filipina, Brasil, Hawai, India dan Indonesia. Tanaman kenaf sudah banyak dimanfaatkan negara maju untuk bahan baku berbagai industri. Menurut Dempsey (1975), kenaf termasuk tanaman yang memiliki penyebaran yang cukup luas mulai 30 LS hingga 48 LS dengan kelembaban relatif 68-82 %. Temperatur selama musim pertumbuhan yakni 22.5-33 C, 14
dengan curah hujan 10-329 mm perbulan. Kenaf dapat tumbuh hampir pada semua tipe tanah, tetapi yang paling ideal yakni tanah lempung berpasir atau tanah lempung liat berpasir dengan drainase yang baik. Tanaman berserat ini selain mudah dibentuk juga memiliki kekuatan yang tinggi. Bagian tanaman kenaf yang dapat dimanfaatkan untuk papan serat adalah kulit batang yang banyak mengandung serat. Di Indonesia tanaman yang merupakan salah satu sumber daya alam yang cukup berpotensi ini terdapat di Propinsi Jawa Timur, Jawa Barat, Jawa Tengah, Lampung dan Kalimantan Selatan. Sumber : Mokhtar, et al, 2007. Gambar 10. Kuat tarik dan modulus elastisitas beberapa jenis serat. Kenaf (Hibiscus cannabinus L) dapat menghasilkan serat halus dari batangnya yang hampir sama dengan rami. Kenaf dapat tumbuh di lingkungan tropis dan sub tropis, dengan ketinggian hingga 1000 m dpl. Tanaman kenaf dibiakkan dengan menggunakan benih yang dihasilkan dari tanaman penghasil benih. Benih tersebut kemudian ditanam sebagai tanaman penghasil serat. Kenaf merupakan tanaman yang tahan kekeringan. Tanaman ini harus dipanen pada umur 3-4 bulan (Balittas, 1996). 15
Pada kondisi normal, kenaf dapat tumbuh optimal pada umur 60-98 hari, dan dapat dipanen setelah umur 4 bulan. Tinggi batang kenaf saat dipanen mencapai 2.5-4.2 meter dengan diameter hingga 2.7 cm, dengan tebal kulit 1-2 mm. Secara fisik tanaman kenaf terdiri atas serat pendek pada bagian kayu, serat panjang pada bagian kulitnya, dengan komposisi tertentu. Sumber serat panjang dalam kenaf yang berasal dari bagian kulitnya sebesar 32.5 % sedangkan serat pendek dari kayunya sebesar 64.7%. Komposisi kimia serat kenaf dan batang kenaf disajikan pada Tabel 1 dan 2. Tabel 1. Komposisi kimia serat kenaf Sumber : Hobir et al, 1989. Tabel 2. Komposisi kimia batang kenaf Sumber : Hobir et al, 1989. 16
C. Polypropylene Plastik adalah polimer rantai-panjang atom yang mengikat satu sama lain. Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang, yang disebut monomer. Plastik yang umum terdiri dari polimer karbon saja atau dengan oksigen, nitrogen, chlorine atau belerang. Plastik merupakan senyawa polimer dari turunan-turunan monomer hidrokarbon yang membentuk molekulmolekul dengan rantai panjang dari reaksi polimerisasi adisi atau polimerisasi kondensasi. Sifat-sifat plastik sangat tergantung dengan jumlah molekul dan susunan atom molekul. Secara umum plastik digolongkan dalam dua kategori yaitu termoseting dan termoplastik. Termoseting adalah polimer yang berbentuk permanent (irreversible) setelah diproses, meskipun di bawah pengaruh panas dan tekanan. Setelah polimerisasi bahan-bahan termoset tetap stabil dan tidak dapat kembali ke bentuk awal, karena sudah membentuk ikatan tiga dimensi yang kokoh dan kuat. Contoh termoseting adalah phenolik, melamin, urea, alkid, dan epoksi. Termoplastik adalah bahan plastik yang sensitif terhadap panas, berwujud padat pada suhu ruang seperti kebanyakan logam. Pemberian panas pada termoplastik akan menyebabkan plastik melunak dan akhirnya meleleh menjadi cair. Golongan ini mempunyai sifat mudah larut dalam pelarut (solvent) tertentu, misalnya dalam benzene. Contoh termoplastik adalah polyethylene, polypropylene, dan polystyrene. Polypropylene (PP) merupakan jenis polimer termoplastik yang sangat luas penggunaannya karena sangat mudah diproses dengan berbagai macam cara, antara lain proses cetakan, ekstrusi, film, dan serat. Beberapa sifat keunggulan polypropylene antara lain memiliki densitas yang rendah, tahan terhadap suhu tinggi dibanding polyethylene, dan memiliki sifat mekanik yang baik. Polypropylene yang digunakan dalam penelitian ini adalah polypropylene jenis homopolimer. Sifat polypropylene dapat dilihat pada Tabel 3. 17
Tabel 3. Sifat-sifat polypropylene Sumber : Mokhtar, et al, 2007. Polypropylene sangat rentan terhadap sinar ultra violet dan oksidasi pada suhu tinggi. Senyawa ini dapat terdegradasi membentuk produk dengan berat molekul rendah. Perbaikan dapat dilakukan dengan menambahkan zat aditif yang digunakan dalam semua komponen polypropylene komersil (Beck, 1980). Umumnya polypropylene memiliki kekakuan (stiffness) tinggi, kuat tarik (tensile strength) tinggi, dan kekerasan (hardness) yang juga tinggi. Struktur molekul polypropylene dapat dilihat pada Gambar 11. Gambar 11. Struktur polimer polypropylene. 18