Serat alam (natural fibre) adalah jenis-jenis serat sebagai bahan baku industry tekstil atau lainnya, yang diperoleh langsung dari alam. Berdasarkan asal usulnya, serat alam dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok, yaitu serat yang berasal dari binatang (animal fibre), bahan tambang (mineral fibre) dan tumbuhan (vegetable fibre) (Kirby, 1963).
Serat alam yang berasal dari binatang, antara lain wool, sutera, cashmere, ilama dan camel hair. Serat yang berasal dari bahan baku tambang, misal serat asbes.
Sedang serat yang berasal dari tumbuhan dapat dikelompokkan lagi sesuai dengan asal serat diambil. Serat yang diambil dari biji (seed fibres), misal serat cotton dan kapok.
Serat yang diambil dari batang (bastfibres), misal serat jute, flax, hemp, dan rami.
Serat yang diambil dari daun (leaf fibres), misal abaca, henequen, sisal, daun nanas dan lidah mertua. Secara kimiawi, semua serat yang berasal dari tumbuhan unsure utama yang ada dalam serat adalah selulosa, meskipun unsur-unsur lain yang jumlahnya bervariasi juga terdapat didalamnya, seperti hemicellulose, lignin, pectin, ash, waxes dan zat-zat lainnya (Kirby,1963).
Komposit serat alam mempunyai prospek yang sangat baik untuk dikembangkan di Indonesia. Beberapa alasan diantaranya adalah bahwa mayoritas tanaman penghasil serat alam dapat dibudidayakan di Indonesia, misalnya adalah serat kenaf, rami, rosella dan nanas. Pengembangan teknologi komposit berpenguat serat alam sejalan dengan kebijakan pemerintah untuk menggali potensi yang ada. Hal ini akan mampu meningkatkan pemberdayaan sumber daya alam lokal yang dapat diperbarui. Bahkan, keberhasilan pengembangan komposit serat alam ini akan mampu meningkatkan nilai teknologi dan nilai ekonomi serat alam.
2.2.1 Serat Daun Nanas
Salah satu jenis serat alam yang berpotensi untuk digunakan sebagai penguat bahan komposit adalah serat nanas (Ananascomosus L. Merr). Ananas comosus L. Merr adalah sejenis tumbuhan tropis yang berasal dari Brazil, Bolivia, dan Paraguay.
Tumbuhan ini termasuk dalam familia nanas-nanasan (Famili Bromeliaceae).
Perawakan (habitus) tumbuhannya rendah, herba (menahun) dengan 30 atau lebih daun yang panjang, berujung tajam, tersusun dalam bentuk roset mengelilingi batang yang tebal. Suhu yang sesuai untuk budi daya tanaman nanas adalah 23-32 derajat C.
Hal ini merupakan peluang pemberdayaan tumbuhan nanas sebagai bahan komposit.
Potensi nanas ditinjau dari produksinya merupakan salah satu dari tiga buah terpenting dari daerah tropika. Indonesia termasuk produsen nanas terbesar ke-5 di dunia setelah Brazil, Thailand, Filipina, dan Cina. Namun ditinjau dari perannya dalam ekspor dunia, Indonesia masih berada pada urutan ke-19 dengan pangsahanya 0.47%. Hal ini merupakan hal yang kurang menggembirakan karena Indonesia memiliki potensi agroklimat dan luasan lahan yang tersedia sangat memadai untuk pengembangan nanas. Oleh karena itu, guna meningkatkan nilai jual tumbuhan nanas perlu pemanfatan pelepah nanas untuk dijadikan serat sebagai bahan komposit yang ramah lingkungan Dalam penggunaan material komposit serat alam pada suatu struktur harus memenuhi kriteria kemampuan dan keamanan (Schwartz, 1984).
Tanaman nanas (Ananas Cosmosus) termasuk famili Bromeliaceae merupakan tumbuhan tropis dan subtropis yang banyak terdapat di Filipina, Brasil, Hawai, India dan Indonesia. Di Indonesia tanaman tersebut terdapat antara lain diSubang, Majalengka, Purwakarta, Purbalingga, Bengkulu, Lampung dan Palembang, yang merupakan salah satu sumber daya alam yang cukup berpotensi.
Namun hingga saat ini tanaman nanas baru buahnya saja yang dimanfaatkan, sedangkan daunnya belum banyak dimanfaatkan sepenuhnya. Pada umumnya daun nanas dikembalikan kelahan untuk digunakan sebagai pupuk. Tanaman nanas dewasa dapat menghasilkan 70-80 lembar daun atau 3-5 kg dengan kadar air 85 %. Setelah panen bagian yang menjadi limbah terdiri dari: daun 90 %, tunas batang 9 %, dan batang 1 % (Aditiya, 2014).
Nanas (Ananas Comosus) merupakan salah satu alternatif tanaman penghasil serat yang selama ini hanya dimanfaatkan buahnya sebagai sumber bahan pangan.
Berdasarkan data Badan Pusat Statistik (BPS), rata-rata produksi nanas di Indonesia
adalah 1,5juta ton/hari. Melihat banyaknya produksi tanaman nanas per tahun, tentunya daun nanas akan berpotensi besar untuk menjadi limbah.
Serat daun nanas memiliki kekuatan tarik hampir dua kali lebih tinggi dibandingkan dengan fiber glass. Untuk itulah dalam penelitian ini penulis berinisiatif untuk memanfaatkan serat daun nanas.
Tabel 2.1. Komposisi Serat Daun Nanas dan Serat Alam lainnya
Komposisi Kimia Nanas (%) Kapas (%) Rami (%)
Zat – zat lain (protein, asam
organik, dll) 4,5 – 5,3 1,3 6,2
Sumber: Hidayat, 2007
2.3 Matriks
Selain bahan penguat, hal lain yang perlu untuk diperhatikan adalah pengikat dari serat (matriks). Pemilihan matriks yang tepat akan memberikan efek yang baik pula untuk sifat mekanik dan struktur mikro komposit. Dewasa ini komposit kayu plastik (Wood-Plastic Composite) adalah salah satu sektor yang paling dinamis dari industri plastik.
Material ini terdiri dari campuran serat kayu atau sejenisnya dengan polimer yang bersifat termoplastik seperti polietilena (PE), polipropilena (PP) dan sebagainya.
Polimer termoplastik akan lunak bila dipanaskan dan akan mengeras setelah dingin.
Sifat-sifat ini memungkinkan material lain seperti partikel kayu atau sejenisnya dapat bercampur dengan plastik jenis ini membentuk suatu material komposit.
Seiring dengan perkembangan teknologi, kebutuhan akan plastik terus meningkat. Data dari BPS tahun 1999 menunjukkan bahwa volume perdagangan plastik impor Indonesia, pada tahun 1995 sebesar 136.122,7 ton sedangkan pada tahun 1999 sebesar 182.523,6 ton, sehingga dalam kurun waktu tersebut terjadi peningkatan sebesar 34,15%. Jumlah tersebut diperkirakan akan terus meningkat pada tahun-tahun
selanjutnya. Sebagai konsekuensinya, peningkatan sisa olahan plastikpun tidak terelakkan.
Menurut Hartono (1998) empat jenis sampah plastik yang populer dan banyak di produksi yaitu polietilena (PE), polietilena kerapatan tinggi (High Density Polyethylene) selanjutnya disingkat HDPE , polipropilena (PP), dan asoi. HDPE termasuk salah satu jenis bahan yang memiliki sifat padat, keras, kuat dan kedap air, yang sukar terdegradasi secara alamiah, sehingga merupakan penyebab pencemaran lingkungan yang potensial.
Pemanfaatan sampah plastik merupakan upaya menekan pembuangan plastik seminimal mungkin dan dalam batas tertentu menghemat sumber daya dan mengurangi ketergantungan bahan baku impor. Pemanfaatan sisa olahan plastik dapat dilakukan dengan pemakaian kembali (reuse) maupun daur ulang (recycle).
Pemanfaatan plastik daur ulang dalam pembuatan kembali barang-barang plastik telah berkembang pesat. Hampir seluruh jenis sisa olahan plastik (80%) dapat diproses kembali menjadi barang semula walaupun harus dilakukan pencampuran dengan bahan baku baru dan additive untuk meningkatkan kualitasnya (Syafitrie, 2001).
2.3.1 Polipropilena
Polipropilena merupakan salah satu polimer termoplastik dan dapat dibentuk dengan berbagai teknik termoplastik yang dibuat sebagai bahan pembungkus makanan, kotak televisi, pembungkus makanan, bahan tekstil, mainan anak-anak dan isolasi listrik.
Polipropilena lebih kuat dan ringan dengan daya tembus uap yang rendah, ketahanan yang baik terhadap lemak, stabil terhadap suhu tinggi dan cukup mengkilap (Winarno dan Jenie, 1983). Bost (1980) dalam Syarief et al., (1989) menyatakan bahwa sifat-sifat utama dari polipropilena yaitu :
1. Ringan ( Kerapatan 0,9 g/cm3), mudah dibentuk, tembus pandang dan jernih dalam bentuk film.
2. Mempunyai kekuatan tarik lebih besar dari Polyethylene (PE). Pada suhu rendah akan rapuh, dalam bentuk murni pada suhu 30oC mudah pecah sehingga perlu ditambahkan PE atau bahan lain untuk memperbaiki ketahanan terhadap benturan,
3. Lebih kaku dari PE dan tidak gampang sobek sehingga lebih mudah dalam penanganannya,
4. Permeabilitas uap air rendah, permeabilitas gas sedang, 5. Tahan terhadap suhu tinggi sampai dengan 150oC, 6. Titik lelehnya cukup tinggi pada suhu 170oC,
7. Tahan terhadap asam kuat, basa dan minyak. Tidak terpengaruh oleh pelarut pada suhu kamar kecuali HCl,
8. Pada suhu tinggi Polipropilena akan bereaksi dengan benzene, siklena, toluena, terpenting dan asam nitrat kuat.
Adapun rumus bangun polipropilena seperti yang terlihat pada Gambar 2.7
CH CH CH
| | |
-C - CH - C - CH - C - CH -
| | | H H H
Gambar 2.7 Rumus Bangun Polipropilena
Monomer polipropilena diperoleh dengan pemecahan secara thermalnaphtha (distalasi minyak kasar) etilen, propilena dan homologues yang lebih tinggi dipisahkan dengan cara destilasi pada temperatur rendah (Birley et al. 1988). Karakteristik Polipropilena menurut Bost (1980) dalam Syarief et al. (1999) adalah sebagai berikut :
Tabel 2.2 Karakteristik Polipropilena
Modulus of elasticity (kg/cm2) 11000-13000 Tahanan volumetrik (Ohm/cm2) 1017
Konstanta dielektrik (60-108 cycles) 2,3
Pemberian bahan penambah (aditif) terhadap produk komposit bertujuan untuk meningkatkan kekompakan (compatibilizer) dan daya ikatan rekat antar komponen penyusun papan sehingga tidak membentuk rongga pada produk yang dihasilkan.
(Febrianto et al. 1999).
Bahan penambah (aditif) berfungsi untuk mencegah kerusakan pada produk komposit polimer akibat pengaruh penyinaran sinar matahari yang dapat memecah sebagian senyawa kimia pada produk komposit dan mengurangi kerusakan akibat pengaruh oksidasi yang mengakibatkan pemutusan rantai-rantai polimer. Menurut fungsi, aditif dapat dibedakan menjadi bahan penstabil, bahan pelumas (lubricant), bahan pelunak (plasticizer), bahan pengisi, flameretardant, pewarna dan lain-lain Bahan penambah (aditif) tersebut merupakan komponen non plastik (Mujiarto, 2005).