4.1 Hasil Karakteristik Pati Porang
4.2.2 Hasil PengujianAnalisa Rapat Massa (Densitas)
Pengujian densitas dilakukan dengan cara mengukur massa tiap satuan volume. Pada uji densitas plastik biodegradable diperoleh hasil pengujian yang ditunjukkan pada Tabel 4.2.
Tabel 4.4PengujianDensitasPlastikBiodegradable Pati PorangdenganPenambahanZnO danSerbukCangkangKulit Kopi
Pati : CMC (%)
Konsentrasi (%)
Massa (g) Volume (cm3) Densitas (g/cm3) ZnO SeratC.Kopi
80 : 20 0 0 6,928 4,71 1,471
70 : 30 0 0 5,594 3,75 1,492
60 : 40 0 0 5,963 4,71 1,266
50 : 50 0 0 6,093 5,01 1,216
40 : 60 0 0 5,484 4,23 1,296
80 : 20 0 0 6,928 4,71 1,471
70 : 30 1 0 6,269 4,71 1,331
60 : 40 2 0 6,387 4,71 1,356
50 : 50 3 0 6,215 4,29 1,449
40 : 60 4 0 5,538 4,11 1,347
80 : 20 0 0 6,928 4,71 1,471
70 : 30 0 1 6,74 5,85 1,152
60 : 40 0 2 6,075 4,98 1,220
50 : 50 0 3 5,215 4,56 1,144
40 : 60 0 4 5,127 4,53 1,132
80 : 20 0 0 6,928 4,71 1,471
70 : 30 1 1 6,053 4,86 1,245
60 : 40 2 2 4,683 7,23 0,648
50 : 50 3 3 5,646 3,57 1,582
40 : 60 4 4 6,575 3,93 1,673
Pada Tabel 4.4menunjukkanhasilpengujiandensitasplastikbiodegradableterbesar pada penelitianiniadalah 1,673 g/cm3 pada plastik biodegradablepatiporang 40% CMC 60% ZnO 4% seratcangkangkulit kopi 4% dan plasticizer sorbitol 60%.
Densitasplastikbiodegradableterkecil yang diperoleh pada penelitianiniadalah 0,648 g/cm3 pada plastikbiodegradablepatiporang 60% CMC 40% ZnO 2%
seratcangkangkulit kopi 2% denganplasticizer sorbitol 60%.
(a) (b)
(b) (d)
Gambar 4.3Pengaruh PenambahanZnO dan SerbukCangkangKulit Kopi TerhadapDensitasPlastikBiodegradable Pati Porang (a) Pati : CMC (b) denganpenambahanZnO (c) denganpenambahanserbukcangkangkulit kopi (d) denganpenambahanZnO dan serbukcangkangkulit kopi
Pada gambar 4.3 (a) nilaidensitas yang
dihasilkanmeningkatseiringbertambahnyamassa CMC. Semakintinggikonsentrasi
1.471 1.492 1.266
1.216 1.296
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
(80:20) (70:30) (60:40) (50:50) (40:60)
Ketebalan (mm)
Konsentrasi (%)
1.471
1.331 1.356
1.449
1.347
1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5
(80:20)0% (70:30)1% (60:40)2% (50:50)3% (40:60)4%
Ketebalan (mm)
Konsentras (%)i
1.471
1.152 1.22
1.144 1.132
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
(80:20)0% (70:30)1% (60:40)2% (50:50)3% (40:60)4%
Ketebalan (mm)
Konsentrasi (%)
1.471 1.245
0.648
1.582 1.673
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8
(80:20)0% (70:30)1% (60:40)2% (50:50)3% (40:60)4%
Ketebalan (mm)
Konsentrasi (%)
CMC makasemakinbesarikatan yang terjadi, sehinggamenyebabkandensitasmeningkat. Denganadanyapenambahanpengisi CMC dapatmengisi dan meningkatkankerapatanstrukturplastikbiodegradable. CMC pada larutan membangun ikatan pada molekul polimer yg bisa mengakibatkan molekul pelarut akan gampang terikat didalamnya sebagai akibatnya terjadi immobilisasi molekul pelarut yg bisa membangun struktur molekul yg kaku sebagai akibatnya
mengakibatkan densitas meningkat. Hal
inimenunjukkanbahwadensitasmeningkatsebandingdenganpenambahanpengisi CMC.
Pada gambar 4. 3 (b) seiringbertambahnyamassapenguatZnOdensitas yang
dihasilkanmeningkat. Hal
inidisebabkankarenapenguatlogamZnOmemilikisifathidrofilik. Pada gambar 4.3 (c)
pada penambahanserbukcangkangkulit kopi
seiringbertambahnyaserbukcangkangkulit kopi densitas yang dihasilkancenderungmenurun. Hal inidisebabkanbahanpenguat yang dipakaimerupakanbahanpenguatalami yang mana merupakanbahan yang bersifathidrofilik.
Pada Gambar 4.3(d), kita dapat melihat bahwa dengan bertambahnya bahan pengisi dan bahan penguat, densitas yang dihasilkan meningkat. Ini karena pengisi membentuk ikatan di dalam molekul polimer dan molekul pelarut mengikat satu sama lain, mungkin membentuk struktur molekul yang kaku. Dan penambahan sorbitol berbanding terbalik dengan densitas film, karena ikatan hidrogen yang terbentuk dengan penambahan plasticizer membuat struktur rantai polimer lebih berongga. Semakin banyak sorbitol plasticizer yang ditambahkan, semakin banyak ikatan hidrogen yang terbentuk dan semakin berongga struktur polimernya. Kedua, jarak antar molekul bertambah dan volume bertambah, mengakibatkan penurunan densitas (Syura, 2020).
Dibandingkan dengan Supi 2019, kepadatan maksimum pati biji alpukat biodegradable plastik adalah 0,245 g / cm3. Dibandingkan dengan plastik biodegradablepati porang, densitas plastik biodegradablepati porang jauh lebih tinggi, dengan konsentrasi pati 1,673 g/cm3: CMC: ZnO: serbuk cangkang kulit kopi 40%: 60%: 4% : 4 Saat menggunakan plasticizer sorbitol 60%.
4.2.3 Hasil PengujianAnalisa DayaSerap Air
Dari pengujiandayaserap air plastikbiodegradable dapatdilihatdari tabel 4.5 berikut :
Tabel 4.5PengujianDayaSerap Air PlastikBiodegradable Pati PorangdenganPenambahanZnO dan SerbukCangkangKulit Kopi
Pati : CMC (%)
Konsentrasi (%)
W1(g) W2(g) Penyerapan Air (%) ZnO SeratC.Kopi
80 : 20 0 0 0,029 0,046 36,956
70 : 30 0 0 0,028 0,044 36,363
60 : 40 0 0 0,026 0,040 35
50 : 50 0 0 0,018 0,027 33,333
40 : 60 0 0 0,023 0,036 36,111
80 : 20 0 0 0,029 0,046 36,956
70 : 30 1 0 0,034 0,058 41,379
60 : 40 2 0 0,023 0,059 61,016
50 : 50 3 0 0,024 0,055 56,363
40 : 60 4 0 0,028 0,052 46,153
80 : 20 0 0 0,029 0,046 36,956
70 : 30 0 1 0,025 0,042 40,476
60 : 40 0 2 0,026 0,047 44,680
50 : 50 0 3 0,023 0,037 37,837
40 : 60 0 4 0,015 0,025 40
80 : 20 0 0 0,029 0,046 36,956
70 : 30 1 1 0,031 0,052 40,384
60 : 40 2 2 0,031 0,051 39,215
50 : 50 3 3 0,017 0,031 45,161
40 : 60 4 4 0,024 0,044 45,454
Tabel 4.5diperolehnilaidayaserap air plastikbiodegradableterbesar pada penelitianiniadalah 61,016% pada perbandinganvariasipati CMC ZnO dan serbukcangkangkulit kopi 60% : 40% : 2% : 0% denganplasticizer sorbitol 60%.
Sedangkannilaidayaserap air plastikbiodegradableterkecilterdapat pada perbandinganvariasipati CMC 50% : 50% denganplasticizer 60%
dengannilaidayaserap air yaitu 33,333%.
(a) (b)
(b) (d)
Gambar 4.4Pengaruh PenambahanZnO dan SerbukCangkangKulit Kopi TerhadapDayaSerap Air PlastikBiodegradable Pati Porang (a) Pati :
CMC (b) denganpenambahanZnO (c)
denganpenambahanserbukcangkangkulit kopi (d) denganpenambahanZnO dan serbukcangkangkulit kopi
36.956 36.363
35
33.333 36.111
31 32 33 34 35 36 37 38
(80:20) (70:30) (60:40) (50:50) (40:60)
Ketebalan (mm)
Konsentrasi (%)
36.956 41.379 61.016
56.353 46.153
0 10 20 30 40 50 60 70
(80:20)0% (70:30)1% (60:40)2% (50:50)3% (40:60)4%
Ketebalan (mm)
Konsentrasi (%)
36.956 40.476 44.68
37.837 40
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
(80:20)0% (70:30)1% (60:40)2% (50:50)3% (40:60)4%
Ketebalan (mm)
Konsentrasi (%)
36.956
40.384 39.215
45.161 45.454
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
(80:20)0% (70:30)1% (60:40)2% (50:50)3% (40:60)4%
Ketebalan (mm)
Konsentrasi (%)
Semakin rendah daya serap air yang diperoleh maka semakin tinggi kualitas plastik tersebut. Tingkat penyerapan air hasil penelitian adalah 33,33% sampai 61,01%. Peningkatan derajat penguatan yang ditambahkan pada plastik biodegradable akan menurunkan daya serap air dari plastik biodegradable. Hal ini dikarenakan selain plastik hidrofilik biodegradable yang terbuat dari pati itu sendiri, plasticizer juga bersifat hidrofilik sehingga menyebabkan air menyerap energi dari lingkungan ke permukaan sampel plastik. Gambar 4.4 menunjukkan hasil uji daya serap air plastik biodegradable menggunakan pati dan CMC, penguat ZnO, serbuk cangkang kulit kopi, serta ZnO dan serbuk cangkang kulit kopi. Dapat kita lihat bahwa nilai daya serap air yang paling tinggi dihasilkan pada penambahan ZnO 2%
dan serbuk cangkang kulit kopi 2% yaitu sekitar 61,06% dan 44,68%. Namun, ketika keduanya dicampur dengan ZnO pada konsentrasi 2% serbuk cangkang kulit kopi, daya serap air yang dihasilkan berkurang 39,21%.
Penambahan konsentrasi bahan penguat sangat mempengaruhi daya serap air, tetapi karena bahan penguat bersifat hidrofilik, maka ketahanan bahan penguat logam zinc oxide lebih besar dibandingkan dengan penguat alami yaitu serbuk cangkang kulit kopi karena penguat logam memiliki resistansi yang baik daripada penguat alami yang mana tersusun dari polisakarida. Massa jenis (densitas) suatu bahan dapat mempengaruhi laju penyerapan air. Pada penelitian Nurminah (2009) menunjukkan bahwa plastik berdensitas rendah memiliki struktur terbuka. Artinya, ringan atau permeabel terhadap cairan seperti air, oksigen (02) dan karbon dioksida (CO2). Sebagai hasil dari penelitian ini, asupan air berkisar antara 33,333% hingga 61,016%. Meningkatkan tingkat penguatan yang ditambahkan ke plastik biodegradable akan mengurangi kapasitas penyerapan air dari plastik biodegradable.
4.3 Hasil KarakteristikMekanikPlastikBiodegradable Pati Porang 4.3.1 Hasil PengujianKuat Tarik
Uji tarik plastik biodegradable dibuat dengan cara dipotong menjadi 2 cm x 8 cm, dijepit pada alat UTM RTF 1350 dan dimuat dari bawah. Kuat tarik menunjukkan nilai gaya maksimum yang dihasilkan selama pengujian tarik.
Kekuatan tarik tinggi dari film plastik melindungi produk yang dikemas dengan baik
dari benturan mekanis. Kekuatan tarik dapat dipengaruhi oleh plasticizer dan penguatan yang ditambahkan selama pembuatan bioplastik. Kekuatan tarik adalah salah satu sifat mekanik yang paling penting dari film biodegradable. Ini karena film biodegradable kekuatan tarik tinggi melindungi produk yang dikemas dari kerusakan mekanis. Hasil uji tarik ditunjukkan pada Tabel 4.6.
Tabel 4.6PengujianKuat Tarik (Tensille Strength)PlastikBiodegradable Pati PorangdenganPenambahanZnO dan SerbukCangkangKulit Kopi
Pati : CMC (%) Konsentrasi (%)
Fmax (N) A (mm2) σ (Mpa) ZnO SeratC.Kopi
80 : 20 0 0 3,812591831 3,133 1,217
70 : 30 0 0 3,011009764 2,493 1,208
60 : 40 0 0 1,523654148 3,133 0,486
50 : 50 0 0 2,067223068 3,333 0,620
40 : 60 0 0 3,477719349 2,827 1,230
80 : 20 0 0 3,812591831 3,133 1,217
70 : 30 1 0 3,561751346 3,133 1,137
60 : 40 2 0 2,675066598 3,147 0,850
50 : 50 3 0 3,352765831 2,853 1,175
40 : 60 4 0 2,379762655 2,733 0,871
80 : 20 0 0 3,812591831 3,133 1,217
70 : 30 0 1 3,481599179 3,893 0,894
60 : 40 0 2 3,534218833 3,32 1,065
50 : 50 0 3 3,772934911 3,04 1,241
40 : 60 0 4 3,095039217 3,027 1,023
80 : 20 0 0 3,812591831 3,133 1,217
70 : 30 1 1 3,035087697 3,24 0,937
60 : 40 2 2 3,74661081 4,813 0,778
50 : 50 3 3 3,796595223 2,373 1,600
40 : 60 4 4 3,328824279 2,627 1,267
Pada Tabel 4.6diperolehnilaikuattarikterbesar padaplastikbiodegradbleterdapat pada konsentrasivariasipati : CMC : ZnO : serbukcangkangkulit kopi 50% : 50% : 3% : 3% denganplasticizer sorbitol 60%
yaitusebesar 1,600 MPa dan nilaikuattarikterkecilplastikbiodegradable terdapat pada konsentrasivariasipati : CMC 60% : 40% denganplasticizer sorbitol 60% yaitu 0,486 MPa.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4.5PengaruhPenambahanZnO dan SerbukCangkangKulit Kopi TerhadapKuat Tarik (Tensille Strength) PlastikBiodegradable Pati Porang (a) Pati : CMC (b) denganpenambahanZnO (c) denganpenambahanserbukcangkangkulit kopi (d) denganpenambahanZnO dan serbukcangkangkulit kopi
Gambar 4.5 merupakanhubunganpenambahanZnO dan serbukcangkangkulit
kopi terhadapkuattarikplastikbiodegradable. Dari
grafik4.5dapatdilihatbahwasemakinbertambahnyamassanilaikuattariksemakinmening kat.Dari gambar 4.5 (a)dapatdilihatbahwatanpapenambahankeduanyanilaikuattarik yang paling tinggidihasilkan pada konsentrasi 40 % pati : 60% CMC sebesar 1,230
1.217 1.208
0.486 0.62 1.23
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
(80:20) (70:30) (60:40) (50:50) (40:60)
Ketebalan (mm)
Konsentrasi (%)
1.217 1.137
0.85 1.175
0.871
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
(80:20)0% (70:30)1% (60:40)2% (50:50)3% (40:60)4%
Ketebalan (mm)
Konsentrasi (%)
1.217
0.894 1.065
1.241 1.023
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
(80:20)0% (70:30)1% (60:40)2% (50:50)3% (40:60)4%
Ketebalan (mm)
Konsentrasi (%)
1.217 0.937
0.778 1.6
1.267
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8
(80:20)0% (70:30)1% (60:40)2% (50:50)3% (40:60)4%
Ketebalan (mm)
Konsentrasi (%)
MPa. Plastikbiodegradable tanpapenambahanZnO dan serbukcangkangkulit kopi nilaikuattariktersebutberbandinglurusdenganjumlah CMC yang ditambahkan, semakinbanyak CMC yang ditambahkanmakanilaikuattarik yang
dihasilkancenderungmeningkat. Hal
inidisebabkankarenaadanyapembentukanikatanhidrogen yang terjadiantaragugushidroksil (OH) daripatidengangugushidroksil (OH) dan karboksil (COOH) dari CMC (Hidayatdkk, 2013).
Ikatanhidrogentersebutmengakibatkanstrukturmolekulcampuranpati-CMC menjadilebihkompak dan kekuatanplastikbiodegradable yang dihasilkanmenjadisemakinmeningkat, sehinggapenambahan CMC terbuktimeningkatkankuattarikplastikbiodegradable. Pada gambar 4.5 (b) pada penambahanZnOnilaikuattarik yang paling tinggidihasilkanpadakonsentrasi4% ZnO yaitu 1,175 MPa. Kuat tarik akanterus meningkat seiring bertambahnya bahanpenguatZinc Oxide. Disebabkankarena ion Zn2+ akan menjadi tempatjembatan dan pengganti antarmolekul ikatan hidrogen yang hilang saat ditambahkan pati, CMC, serbukcangkangkulit kopi hingga membentuk ikatan komplek yang membuat kuat tarik plastikbiodegradable menjadi lebih kuat.
Peningkatankuattariktersebutterjadikarenagugus-gugus pada ZnOakanmenangkapelektrondarigugushidroksil (OH) pada polimersehinggagugustersebutdapatberkaitan.
Pada gambar 4.5 (c) nilaikuattarik pada komposisiserbukcangkangkulit kopi yang tertinggi pada kosentrasi 3% yaitu 1,241 MPa. Hal inidikarenakanserbukdapatmeningkatkanluaspermukaantotalnya,
sehinggamemperbesarkontakpermukaanantaraserbuk dan
matriksplastikbiodegradable.
Peningkatankontakpermukaanmemungkinkanpeningkatanikatanhidrogenantaramatri ks dan serbuk, sehinggamemudahkanperalihanbebandarimatrikskeserbuk. Pada gambar 4.5 (d) pada campuranantarakeduanya yang paling tinggikuattariknyaadalahdengankonsentrasiserbukcangkang kopi dan ZnO 4%
yaitu1,600 MPa.
Kekuatan tarik plastik biodegradable sangat dipengaruhi oleh kandungan penguat plastik biodegradable yang ditambahkan. Hal ini karena peningkatan
konsentrasi penguat meningkatkan ikatan hidrogen dalam plastik biodegradable, meningkatkan kemampuannya untuk meningkatkan kekuatan tarik plastik biodegradable. Namun nilai kekuatan tarik untuk edible film sebesar 0,486-1,600 memenuhi standar kekuatan tarik edible filmJIS sebesar 0,392266 MPa atau lebih tinggi, sehingga diklasifikasikan sebagai film kemasan makanan (Putridkk, 2019).
Besaran hasil kuat tarik untuk penelitian ini berkisar antara 0,486 sampai dengan 1.600 MPa dan tidak memenuhi kriteria SNI.
4.3.2 Hasil PengujianPemanjangan pada saatPutus (Elongation at Break)