HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian
4.2.3 Analisis TGA
Karakterisasi sifat termal kertas selulosa bakteri dengan menggunakan Thermogravimetri Analysis (TGA) merupakan suatu teknik untuk mengukur perubahan transisi termal atau panas material terhadap fungsi dari suhu atau waktu dalam atmosfer yang terkontrol. Thermogravimetri Analysis (TGA) adalah merupakan pengujian yang dilakukan pada sampel untuk mengetahui perubahan massa yang hilang (weight-loss) akibat dengan adanya perubahan terhadap temperatur. Analisa memberikan informasi titik dimana massa yang hilang terlihat paling jelas terhadap peubahan suhu sehingga data yang dihasilkan dapat digunakan untuk memprediksi kestabilan termal.
Gambar 4.7 Analilis karakteristik TGA Kertas SB Murni (100 rpm), Kertas SB 200 rpm, dan Kertas SB 300 rpm
Grafik 4.8 menujukkan bahwa sampel selulosa bakteri murni (100 rpm) stabil pada suhu 310°C, hal ini menujukkan bahwa sampel dari selulosa bakteri murni mengalami dekompisisi pada suhu 300-600°C. Dimana pada suhu 322,5°C material sampel selulosa bakteri murni terdekomposis sebanyak 0,235 mg/menit.
Pada suhu 349,9°C sampel mengalami penurunan massa sebesar 50,28%, dan pada suhu 550,6°C sampel mengalami penurunan massa sebesar 65,96%, kertas selulosa bakteri 200 rpm stabil pada suhu 300°C, hal ini menujukkan bahwa sampel dari sampel kertas selulosa bakteri 200rpm mengalami dekompisisi pada suhu 300-600°C. Dimana pada suhu 309,2°C material sampel sampel kertas selulosa bakteri 200rpm terdekomposisi sebanyak 0,343 mg/menit. Pada suhu 350,5°C sampel mengalami penurunan massa sebesar 33,01%, dan pada suhu 550,4°C sampel mengalami penurunan massa sebesar 48,42%, sampel kertas selulosa bakteri 300 rpm stabil pada suhu 330°C, hal ini menujukkan bahwa sampel dari sampel kertas selulosa bakteri 300 rpm mengalami dekomposisi pada suhu 300-600°C. Dimana pada suhu 336,4°C material sampel sampel kertas selulosa bakteri 300 rpm terdekomposisi sebanyak 0,343 mg/menit. Pada suhu
550,1°C sampel mengalami penurunan massa sebesar 51,34%.
4.2.4 Analisis Sifat Mekanik dengan Uji Tarik
Analisis sifat mekanik dilakukan sesuai dengan ASTM D 638-98 spesimen IV menggunakan alat uji tarik tensometer GOTECH AL 7000 M dibawah suhu ambient dan kelembapan (20ᵒC, 60% RH) dengan kecepatan tarik 5mm/min dan beban 1 kN. Spesimen persegi panjang dengan ukuran 50 x15 x 1 mm3 yang digunakan pada uji tarik. Kurva perubahan tegangan (MPa) terhadap regangan (-) dapat dilihat pada Gambar 4.5 berikut ini.
Kekuatan tarik SB dengan metode agitasi menurun drastis dari pada SB dengan metode statis. Proses agitasi akan menyebabkan ikatan hidrogen antara serat menjadi berkurang dan berakibat terhadap panjangnya serat yang tebentuk.
Berkurangnya ikatan hidrogen antara serat akan mengakibatkan rendahnya indeks kristalinitas dari SB. Rendahnya indeks kristalinitas inilah yang menyebabkan menurunnya kekuatan tarik SB (Moon et al.,2006). Modulus Young‘s meningkat seiring dengan penambahan komponen tawas, kaolin, dan tapioka. SB tanpa komponen lainnya memiliki modulus Young‘s 22,47 MPa sedangkan kertas SB 300 rpm memiliki modulus Young‘s mencapai 878,283 MPa. Sifat mekanik biokomposit dengan adanya penambahan tawas, kaolin dan tapioka dapat meningkat hingga 80%.
Kecenderungan ini dapat dijelaskan sebagaimana (1) Pita selulosa saling berikatan dan mungkin adanya interaksi lebih antara pita selulosa dengan rantai amilopektin membungkus serat selulosa disekitar permukaan, (2) ketidakberaturan jaringan selulosa secara bertahap menentukan orientasi morfologi, sehingga bagian tersebut (tempat terperangkapnya tawas, kaolin dan tapioka pada serat selulosa) menjadi lebih kaku dibandingkan bagian lainnya.
Diantara semua variasi kecepatan putaran kertas selulosa bakteri dengan kecepatan putaran 300 rpm memiliki ketahanan tarik yang baik dengan nilai Modulus Young‘s sebesar 878,283 MPa, hal ini dikarenakan selulosa bakteri 300
rpm memiliki partikel yang lebih kecil sehingga dapat menyatu dengan baik dengan bahan yang lain.
Tabel 4.1. Data hasil pengujian ketahanan tarik dari selulosa bakteri, selulosa bakteri 100 rpm, 150 rpm, 200 rpm, 250 rpm, dan 300 rpm.
Sampel
Ketahanan Tarik (MPa)
Perpanjangan putus
(%)
Modulus Young‘s (MPa)
Selulosa Bakteri 5,22 4,75 22.47
Selulosa Bakteri 100 rpm 1,07 3,05 387.795 Selulosa Bakteri 150 rpm 6,12 1,33 728.480 Selulosa Bakteri 200 rpm 7,31 2,06 430.984 Selulosa Bakteri 250 rpm 2,28 3.80 298.421 Selulosa Bakteri 300 rpm 8,20 8,26 878.283
SB 200 rpm, dan Kertas SB 300 rpm 4.2.5 Analisis Morfologi dengan SEM
Analisis morfologi permukaan SB murni (100 rpm) pada perbesaran 10000 X ditunjukan pada gambar 4.19. Hasil analisa SEM dengan jelas menunjukkan bentuk serat selulosa yang tidak merata dengan pori-pori yang besar, tidak ada komponen lainnya menyebabkan nilai ketahanan tarik SB murni kecil, sehingga mudah patah dan rapuh.
Gambar 4.9 Selulosa Bakteri Murni (100 rpm)
Metode agitasi akan menyebabkan terjadinya peregangan anyaman serat selulosa dan terbentuk celah yang lebih besar diantara anyaman serat selulosa.
Namun, metode agitasi dapat memperkecil ukuran serat ataupun ukuran kristalitas dari SB (Watanabe et al.,1998)
Sementara hasil analisis SEM untuk kertas SB 200 rpm yang dihasilkan melalui proses hot press ditunjukkan oleh gambar 4.10 dengan perbesaran 500 X menunjukkan komponen pembuatan kertas seperti tawas, kaolin, dan tapioka terdispersi secara merata pada matriks SB, dimana terlihat bahwa komponen pembuatan kertas seperti tawas, kaolin, dan tapioka telah terperangkap dan mengisi pori-pori pada jaringan serat SB. Adanya penambahan komponen lainnya menyebabkan penggabungan jaringan tidak hanya menempel dan terjebak dalam serat selulosa tetapi juga telah menyebabkan perubahan orientasi pada morfologi permukaan kertas, hal ini juga yang mempengaruhi nilai ketahanan tarik yang lebih baik.
Gambar 4.10 Selulosa Bakteri 200 rpm
Sedangkan hasil analisis SEM untuk kertas SB 300 rpm yang dihasilkan melalui proses hot press ditunjukkan oleh gambar 4.12 dengan perbesaran 500 X menunjukkan komponen pembuatan kertas seperti tawas, kaolin, dan tapioka terdispersi secara merata pada matriks SB, dimana terlihat bahwa komponen pembuatan kertas seperti tawas, kaolin, dan tapioka telah terperangkap dan mengisi pori-pori pada jaringan serat SB. Selain itu, ukuran partikel selulosa bakteri yang semakin kecil akan memudahkan tercampurnya semua komponen lainnya secara merata. Adanya penambahan komponen lainnya menyebabkan penggabungan jaringan tidak hanya menempel dan terjebak dalam serat selulosa tetapi juga telah menyebabkan perubahan orientasi pada morfologi permukaan kertas, hal ini juga yang mempengaruhi nilai ketahanan tarik yang lebih baik.
Morfologi permukaan dari selulosa bakteri yang merata dengan baik dan memiliki kerapatan yang lebih baik di bandingkan selulosa bakteri murni dan selulosa bakteri 200 rpm, hal ini dikarenakan SB 300 rpm tersebar merata sehingga sifat mekanik dari 300 rpm jauh lebih baik dibandingkan variasi lainnya.
Gambar 4.11 Selulosa Bakteri 300 rpm
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN