SIFAT FISIS DAN MEKANIS PAPAN KOMPOSIT PLASTIK
DARI LIMBAH KELAPA SAWIT DAN PLASTIK
POLIPROPILENA
JESSICA
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari Limbah Kelapa Sawit dan Plastik Polipropilena adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
RINGKASAN
Jessica. E24090067. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari Limbah Kelapa Sawit dan Plastik Polipropilena. Dibimbing oleh Prof Dr Ir Muh. Yusram Massijaya, MS dan Ir Lusita Wardani MP.
Peningkatan jumlah industri kelapa sawit berkolerasi dengan peningkatan limbah yang dihasilkan. Salah satu cara meminimalisir limbah tersebut adalah dengan teknologi pembuatan papan komposit plastik berbahan limbah kelapa sawit dan limbah plastik polipropilena. Plastik sebagai matriks dan serbuk limbah kelapa sawit sebagai pengisi (filler) sehingga papan komposit plastik mempunyai sifat gabungan keduanya.
Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan sifat fisis dan mekanis papan komposit dari limbah kelapa sawit serta plastik polipropilena. Manfaat penelitian ini adalah dapat meningkatkan nilai tambah limbah kelapa sawit dan dapat mengurangi beban lingkungan terhadap limbah plastik polipropilena.
Perlakuan yang digunakan pada penelitian ini adalah jenis bahan filler (limbah batang, cangkang, dan tandan kosong kelapa sawit) dan ukuran partikel (20, 40, dan 60 mesh). Pengujian sifat fisis dan mekanis papan komposit plastik dilakukan berdasarkan standar JIS A5908-2003. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar air berkisar antara 1.99% sampai dengan 2.98%, daya serap air 24 jam berkisar antara 3.30% sampai dengan 15.79%, pengembangan 24 jam berkisar antara 1.71% sampai dengan 8.10%, MOE berkisar antara 7.09 x 103 kg/cm² sampai dengan 1.35 x 103 kg/cm2, MOR berkisar antara 98 kg/cm² sampai dengan 216 kg/cm², IB antara 0.09 kg/cm² sampai dengan 0.22 kg/cm². Sifat fisis dan mekanis papan komposit plastik sesuai dengan standar JIS A 5908-2003, kecuali untuk pengujian MOE dan IB. Interaksi antara jenis bahan dan ukuran partikel filler memberikan pengaruh nyata terhadap nilai sifat fisis papan komposit plastik yang dihasilkan, kecuali terhadap kadar air. Interaksi antara jenis bahan dan ukuran partikel filler memberikan pengaruh nyata terhadap peningkatan nilai sifat mekanis papan komposit yang dihasilkan, kecuali MOE dan MOR. Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa ukuran tidak berpengaruh nyata terhadap hasil sifat fisis dan mekanis, kecuali pada sifat pengembangan tebal 24 jam pada papan komposit yang dihasilkan.
ABSTRAK
JESSICA. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari Limbah Kelapa Sawit dan Plastik Polipropilena. Dibimbing oleh MUH. YUSRAM MASSIJAYA dan LUSITA WARDANI.
Papan komposit plastik adalah papan komposit yang terbuat dari plastik sebagai matriks dan serbuk limbah kelapa sawit sebagai pengisi (filler), yang mempunyai sifat gabungan keduanya. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan sifat fisis dan mekanis papan komposit plastik. Perlakuan yang digunakan pada penelitian ini adalah jenis bahan filler (limbah batang, cangkang dan tandan kosong kelapa sawit) dengan perbedaan ukuran partikel (20, 40, dan 60 mesh). Pengujian pada sifat fisis dan mekanis berdasarkan pada standar JIS A 5908 (2003), dan hasilnya menunjukkan bahwa kadar air rata-rata sebesar 2.43%, daya serap air 24 jam rata-rata sebesar 7.41%, pengembangan 24 jam rata-rata sebesar 3.64%, rata-rata nilai MOE sebesar 10.38 x 103 kg/cm², rata-rata nilai MOR sebesar 164 kg/cm², rata-rata nilai IB sebesar 0.17 kg/cm². Sifat fisis dan mekanis papan komposit plastik sesuai dengan standar JIS A 5908 (2003), kecuali untuk pengujian keteguhan lentur (MOE) dan kekuatan rekat internal (IB).
Kata kunci : papan komposit plastik, batang kelapa sawit, cangkang kelapa sawit, tandan kosong kelapa sawit, polipropilen daur ulang (RPP)
ABSTRACT
JESSICA. Physical and Mechanical Properties of Wood Plastic Composite Made from Oil Palm Wastes and Recycled Polyprophylene. Supervised by MUH. YUSRAM MASSIJAYA and LUSITA WARDANI.
Plastic composite board is a composite board made from plastic as a matrix and oil palm waste powder as filler, which has properties of both. The objectives of this research are to determine physical and mechanical properties of wood plastic composite. The used treatments of this research are filler sources (the wastes of palm tree stem, shell and empty fruits bunch fiber) and particle sizes (20, 40, and 60 mesh). The evaluation of physical and mechanical properties was based on JIS A 5908 (2003), and the research results showed that: (1) moisture content was 2.43%, (2) water absorption for 24 hours was 7.41%, (3) thickness swelling of 24 hours was 3.64%, (4) modulus of elacticity (MOE) was 10.38 x 103 kg/cm2, (5) modulus of rupture (MOR) was 164 kg/cm², and (6) internal bond (IB) was 0.17%. The physical and mechanical properties of wood polymer composite met the criteria of JIS A 5908 (2003), except the modulus of elasticity and internal bond.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan
pada
Departemen Hasil Hutan
SIFAT FISIS DAN MEKANIS PAPAN KOMPOSIT PLASTIK
DARI LIMBAH KELAPA SAWIT DAN PLASTIK
POLIPROPILENA
JESSICA
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari Limbah Kelapa Sawit dan Plastik Polipropilena
Nama : Jessica NIM : E24090067
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Muh. Yusram Massijaya, MS Pembimbing I
Ir Lusita Wardani, MP Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir I Wayan Darmawan, MSc Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan September 2012 ini ialah Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari Limbah Kelapa Sawit dan Plastik Polipropilena.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof Dr Ir Muh. Yusram Massijaya, MS dan Ibu Ir Lusita Wardani, MP selaku pembimbing. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Mahdi dari Laboratorium Bio-Komposit, serta Mas Irvan dari Laboratorium Rancangan dan Desain Bangunan Kayu, Fakultas Kehutanan yang telah membantu selama penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, kakak dan Alvendo atas segala doa dan kasih sayangnya. Tak lupa ucapan terimakasih juga disampaikan kepada teman-teman THH46 khususnya teman-teman yang tergabung dalam Laboratorium Biokomposit, Herdafi, Novia, Desrina, Kace, Tia, Dhita, Ady, Syahrul dan Aditya yang telah memberikan dukungan dan semangat dalam penyelesaian karya ilmiah ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL...vi
DAFTAR GAMBAR...vi
PENDAHULUAN...1
Latar Belakang...1
Tujuan Penelitian...2
Manfaat Penelitian...2
TINJAUAN PUSTAKA...2
Plastik Polipropilena...2
Batang Kelapa Sawit...3
Tandan Kosong Kelapa Sawit...4
Cangkang Kelapa Sawit...4
METODE...4
Waktu dan Tempat...4
Bahan...5
Alat...5
Prosedur Analisis Data...5
HASIL DAN PEMBAHASAN...6
Hasil...5
Pembahasan...8
Kadar Air ...8
Daya Serap Air...8
Pengembangan Tebal...9
Modulus of Elasticity (MOE)...10
Modulus of Rupture (MOR)...11
Internal Bond (IB)...11
SIMPULAN DAN SARAN...13
Simpulan...13
Saran...13
DAFTAR PUSTAKA...14
DAFTAR TABEL
1 Hasil pengukuran sifat fisis papan komposit plastik... 4
2 Analisis keragaman sifat fisis papan komposit plastik... 4
3 Hasil Pengukuran sifat mekanis papan komposit plastik... 4
4 Analisis pengukuran sifat mekanis papan komposit plastik... 5
5 Skoring papan komposit plastik lolos syarat JIS A 5098 (2013)... 10
DAFTAR GAMBAR
1 Kadar air papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan ukuran filler ...62 Daya Serap Air 24 Jam papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan ukuran filler... 7
3 Pengembangan Tebal 24 Jam papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan ukuran filler... 7
4 Modulus of Elasticity papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan ukuran filler...8
5 Modulus of Rupture papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan ukuran filler...9
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Limbah kelapa sawit adalah sisa hasil tanaman kelapa sawit yang tidak termasuk dalam produksi utama yang merupakan hasil ikutan pada proses pengolahan kelapa sawit (Departemen Pertanian 2006). Limbah kelapa sawit dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu limbah perkebunan kelapa sawit dan limbah industri kelapa sawit. Salah satu limbah dari perkebunan kelapa sawit adalah limbah padat batang kelapa sawit sedangkan dari industri kelapa sawit terdapat limbah cangkang kelapa sawit dan tandan kosong kelapa sawit. Menurut Basiron et al. (2002) limbah batang sawit biasanya mempunyai volume rata-rata 1.6 m3/batang atau sekitar 200 m3/ha, pada saat dilakukan replanting. Hasil dari penelitian Departemen Pertanian (2006) menyatakan bahwa limbah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan limbah padat yang jumlahnya cukup besar, yaitu sekitar 6 juta ton/ha yang tercatat pada tahun 2004 dan untuk limbah cangkang kelapa sawit sebanyak 1.73 juta ton/ha, namun sampai saat ini pemanfaatannya masih terbatas.
Melihat banyaknya limbah kelapa sawit yang dihasilkan maka perlu adanya pengolahan limbah secara inovatif dan kreatif sehingga menjadi suatu produk yang memiliki kualitas serta nilai jual yang tinggi. Salah satu cara pemanfaatan limbah tersebut adalah dengan menjadikannya sebagai bahan pengisi (filler) pengganti kayu dalam proses pembuatan papan komposit plastik. Karena jumlahnya yang melimpah limbah-limbah berlignoselulosa dapat digunakan sebagai bahan pengisi papan komposit plastik.
Dalam proses pembuatan papan komposit plastik terdapat dua bahan utama, yaitu matriks dari plastik yang bersifat hidrofobik dan filler yang bersifat hidrofilik dari bahan berlignoselulosa. Sifat polimer termoplastik adalah akan lunak bila dipanaskan dan akan mengeras setelah dingin. Sehingga memungkinkan material lain seperti partikel kayu atau sejenisnya dapat bercampur dengan plastik dan membentuk suatu material komposit.
Di Jabotabek rata-rata setiap pabrik menghasilkan satu ton limbah plastik setiap minggunya. Jumlah tersebut akan terus bertambah karena sifat-sifat yang dimiliki plastik, antara lain tidak dapat membusuk, tidak terurai secara alami, tidak dapat menyerap air, maupun tidak dapat berkarat dan pada akhirnya menjadi masalah bagi lingkungan (YBP 1986). Menurut Hartono (1998) komposisi sampah atau limbah plastik yang dibuang oleh setiap rumah tangga adalah 9.3% dari total sampah rumah tangga. Adapun empat jenis sampah plastik yang populer dan banyak diproduksi, yaitu polietilena (PE), polietilena kerapatan tinggi (HDPE), polipropilena (PP), dan asoi (plastik hitam) (Hartono 1998).
2
Komposit dari serbuk kayu dan plastik adalah komposit yang terbuat dari plastik sebagai matriks dan serbuk kayu sebagai pengisi (filler), yang mempunyai sifat gabungan keduanya, begitu juga untuk penggunaan filler jenis lainnya (Mulana et al. 2011). Penambahan filler ke dalam matriks bertujuan meningkatkan kekakuan, mengurangi densitas dan biaya per unit volume sedangkan dengan adanya matriks polimer di dalamnya maka kekuatan dan sifat fisiknya juga akan meningkat (Setyawati 2003). Proses pembuatan papan komposit plastik tidak memerlukan bahan yang memiliki kualitas tinggi namun kita dapat memanfaatkan limbah yang berkualitas rendah, untuk menghasilkan papan berkualitas cukup tinggi dan lebih ekonomis. Keunggulan lain dari komposit ini antara lain biaya produksi relatif murah, bahan baku melimpah, fleksibel dalam proses pembuatan dan memiliki sifat-sifat yang lebih baik seperti stabilitas dimensi yang baik (Setyawati dan Massijaya 2005).
Aplikasi produk WPC sangat luas mulai dari sektor bangunan dan kontruksi, perabotan, otomotif, pertamanan dan eksterior, serta sektor infrastruktur lainnya (Clemons 2002). Selain itu papan komposit plastik bisa juga menjadi bahan furniture rumah tangga yang tahan terhadap air sehingga cocok untuk perumahan yang memiliki kelembaban tinggi atau sering terkena banjir. Pada jenis papan ini sangat dimungkinkan untuk memanfaatkan limbah perkebunan kelapa sawit dan limbah plastik untuk menjadi papan komposit berkualitas tinggi sebagai kemungkinan produksi yang lebih ramah pada lingkungan.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan sifat fisis dan mekanis papan komposit plastik. Sifat fisis papan yang diuji terdiri dari kadar air, daya serap air, dan pengembangan tebal papan komposit plastik sedangkan sifat mekanis meliputi keteguhan lentur (MOE), keteguhan tarik (MOR) dan kekuatan rekat internal (Internal Bond) papan.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan solusi cerdas dalam memanfaatkan limbah padat dari kebun kelapa sawit dan memanfaatkan limbah plastik polipropilena secara optimum.
TINJAUAN PUSTAKA
Plastik Polipropilena
3 kerapatan yang bervariasi antara 0.91-0.97 g/cm3. Kerapatan ini tergantung bentuk dari rantai polimer penyusunnya.
Polipropilena (PP) dibuat dalam bentuk isotaktik, sindiotaktik atau ataktik. Bentuk yang paling komersial adalah isotaktik. Dengan nilai Tg sekitar -20 °C dan melting point tinggi (165-170 °C) (Hasni 2008). Plastik ini dapat dikombinasikan untuk tujuan elektrikal karena tahan terhadap panas dan bahan-bahan kimia. Rigiditas, kekerasan, stabilitas dimensi, kehalusan permukaan dan melting flow-nya lebih baik dibandingkan material termoplastik lainflow-nya, serta harga relatif murah, selain itu memiliki potensi sebagai matrik molding dalam pembuatan produk skala besar (Meier 1996 dalam Setyawati 2003). Karakteristik dari plastik polipropilena dapat dilihat berikut ini :
Tabel 1 Karakteristik plastik polipropilena
Karakteristik Keterangan
Ketahanan terhadap asam atau basa Ketahanan terhadap pelarut organik
Batang sawit tersedia pada saat peremajaan, umumnya dibakar atau dibiarkan membusuk dilapangan. Batang kelapa sawit memiliki sifat yang sangat beragam dari bagian luar ke pusat bagian batang dan sedikit bervariasi dari bagian pangkal ke bagian ujung batang (Bakar 2003). Kayu kelapa sawit memiliki 4 kelemahan, yaitu stabilitas dimensi rendah, kekuatan rendah, keawetan rendah, dan sifat permesinan yang rendah. Sehingga kayu kelapa sawit tidak dapat digunakan dalam bentuk alami. Kadar air tertinggi biasanya ada di bagian pusat kayu kemudian tengah dan paling rendah pada bagian kulit. Kadar air dari pangkal batang juga paling rendah dan meningkat menuju bagian yang ujung (puncak). Lebih lanjut Bakar et al. (1998) kadar air tertinggi berkisar antara 134% sampai dengan 500% dan variasi ini cenderung menurun dari batang atas ke bawah dan dari empulur ke tepi. Meski telah dikeringkan, batang sawit dapat kembali menyerap uap ar dari udara hingga berkadar air lebih dari 20%.
4
66.2%. Komponen kimia yang terdapat pada batang sawit adalah alfa-selulosa (35.92%), hemiselulosa (26.05%), dan lignin (17.74%) (Padil dan Yelmida 2009).
Tandan Kosong Kelapa Sawit
Limbah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) salah satu limbah kelapa sawit yang memiliki potensi cukup besar untuk dimanfaatkan. Limbah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang dihasilkan bervariasi bergantung jenis kelapa sawit, usia pengunduhan, dan cara memproses tandan buah sawit (TBS) (Manurung 2009). Tercatat pada tahun 2009 produksi minyak kelapa sawit sebesar 1.9 juta ton (Pusat Penelitian Kelapa Sawit Indonesia 2010). Jika diambil asumsi 1 kg minyak kelapa sawit yang dihasilkan diperoleh dari 2 kg TKKS, maka diperkirakan jumlah limbah padat TKKS pada tahun 2009 dapat mencapai 3.8 juta ton (Sitorus 2009). Pada umumnya pabrik kelapa sawit mengolah TKKS dengan membakar TKKS untuk dijadikan kompos guna menghindari biaya transportasi pembuangan limbah TKKS.
Tandan kosong kelapa sawit sebagai bahan organik memiliki suatu karakteristik dasar berupa sifat kimia. Menurut Syafwina et al (2002) dalam Hermiati et al (2010) kandungan selulosa, hemiselulosa dan lignin pada tandan kosong kelapa sawit adalah 41.30%–46.50% selulosa, 25.30%–33.80% hemiselulosa dan 27.60%– 32.50% lignin.
Cangkang Kelapa Sawit
Cangkang kelapa sawit merupakan salah satu limbah pengolahan minyak kelapa sawit yang cukup besar, yaitu mencapai 60% dari produksi minyak (Kurniati 2008). Cangkang yang dihasilkan sebanyak 7% per ton tandan buah segar (TBS) atau sekitar 50.4 ton setiap harinya, dengan asumsi kapasitas produksi 30 ton/jam dengan waktu operasi 24 jam perhari (Santi et al. 2000). Sejauh ini limbah cangkang kelapa sawit belum dimanfaatkan dengan maksimal, sebagian digunakan untuk bahan bakar dan bahan baku arang sawit. Sedangkan limbah cangkang itu sendiri sangat mudah didapatkan pada setiap pabrik pengolahan kelapa sawit (PKS).
Cangkang kelapa sawit termasuk bahan berlignoselulosa yang berkadar karbon tinggi dan mempunyai berat jenis yang lebih tinggi daripada kayu yang
5 Pertanian Bogor, Bogor dalam waktu 4 bulan, dari September 2012 – Januari 2013.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian berupa batang kelapa sawit (Elaeis quineensis Jacq), tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dan cangkang kelapa sawit yang diperoleh dari sekitar Kota Bogor. Limbah kelapa sawit diperoleh dari pohon sawit berumur lebih dari 30 tahun. Serta limbah plastik jenis polipropilena.
Alat
Alat yang digunakan adalah gergaji tangan, golok, cutter, gunting, alat tulis, penggaris, kaliper, oven, desikator, alat pencetak papan, alat kempa, timbangan, kape, serta alat uji berupa Universal Testing Machine (UTM) merk Instron series IX version 8.27.00 dengan kapasitas 5 ton yang digunakan untuk pengujian sifat mekanis (lentur, geser rekat, dan tekan sejajar).
Prosedur Analisis Data
Proses pengolahan data penelitian ini dilakukan dengan microsoft excel 2010 dan SPSS for windows. Penelitian ini menggunakan rancangan faktorial dalam rancangan acak lengkap (RAL) dengan 2 faktor perlakuan, yaitu faktor A adalah jenis bahan (A1 = batang, A2 = cangkang, A3 = tandan kosong kelapa sawit) dan faktor B adalah ukuran partikel (B1 = 20 mesh, B2 = 40 mesh, B3 = 60 mesh) dengan ulangan sebanyak 3 kali. Uji lanjut yang digunakan adalah uji Duncan. Model rancangan statistiknya sebagai berikut:
Yijk = µ + Ai + Bj + (AB)ij + εijk
Keterangan :
Yijk = nilai sifat fisis dan mekanis pada bahan filler ke-i, ukuran partikel ke-j, serta ulangan ke-k, dengan i = 1, 2, 3 j = 1, 2, 3 dan k = 1, 2, 3.
µ = rataan umum
Ai = pengaruh bahan filler ke-i Bj = pengaruh ukuran partikel ke-j
(AB)ij = pengaruh interaksi bahan filler ke-i serta ukuran partikel ke-j
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Hasil rata-rata nilai kadar air (KA), daya serap air (DSA), dan pengembangan tebal (PT), masing-masing disajikan pada Tabel 2. Nilai kerapatan papan memiliki rata-rata sebesar 0.71 g/cm3 sampai dengan 0.95 g/cm3. Meskipun kerapatan komposit yang dihasilkan pada penelitian ini kurang dari target (1.0 g/cm3), tetapi dalam analisis lebih lanjut, pengaruh kerapatan komposit dikoreksi dengan menggunakan data kerapatan masing-masing komposit sesuai sifat yang diuji. Dengan demikian nilai sifat fisis dan mekanis komposit dianalisis pada kerapatan yang sama yaitu 0.75 g/cm3. Perubahan kerapatan plastik polipropilena dari 0.9 g/cm3 menjadi papan komposit plastik yang memiliki kerapatan rata-rata sebesar 0.83 g/cm3 menjadikan plastik tersebut lebih mudah terdegradasi dibandingkan plastik murni sehingga dapat mengurangi beban lingkungan terhadap limbah plastik.
Tabel 2 Hasil pengukuran sifat fisik papan komposit plastik
No Contoh Uji KA
7 Tabel 3 Analisis keragaman sifat fisis papan komposit plastik
Sumber
tn= tidak berbeda nyata pada tingkat kepercayaan 95%, *= berbeda nyata pada tingkat kepercayaan 95%, A= bahan, B= ukuran partikel, AB= interaksi A dan B
Hasil rata-rata nilai MOE, MOR, dan Internal Bond pada masing-masing bahan dan ukuran partikel papan komposit plastik tersaji pada Tabel 4.
Tabel 4 Hasil pengukuran sifat mekanis papan komposit plastik
No Contoh Uji
8
Tabel 5 Analisis keragaman sifat mekanis papan komposit plastik
Sumber
tn= tidak berbeda nyata pada tingkat kepercayaan 95%, *= berbeda nyata pada tingkat kepercayaan 95%, A= bahan, B= ukuran partikel, AB= interaksi A dan B
Pembahasan
Kadar Air
Kadar air didefinisikan sebagai berat air yang dinyatakan dalam persen berat kayu bebas air atau kering tanur (Haygreen dan Bowyer 1996). Pengujian sifat fisis kadar air dilakukan untuk mengetahui banyaknya air yang terkandung dalam papan komposit plastik. Berdasarkan hasil pengujian, rata-rata kadar air papan komposit plastik berkisar antara 1.99% sampai 2.98%. Jika dibandingkan dengan standar JIS A 5908 (2003), dapat diketahui bahwa nilai kadar air papan memenuhi standar yang ditetapkan, yaitu lebih kecil dari 14 %. Rendahnya nilai kadar air ini dimungkinkan karena adanya campuran polipropilen dalam jumlah yang cukup besar dalam papan partikel. Karena plastik polypropylene bersifat hidrophobic menghalangi masuknya uap air ke dalam papan partikel (Hasni 2008). Fithriani et al (2006) membenarkan bahwa sifat polipropilen yang khas adalah tidak terdapatnya air di dalam susunan kimianya sehingga kadar air papan relatif kecil. Analisis keragaman menunjukkan bahwa interaksi bahan filler dan ukuran partikel filler tidak memberikan pengaruh nyata terhadap kadar air papan komposit plastik pada selang kepercayaan 95% (Tabel 2).
9
Daya Serap Air
Nilai daya serap air menunjukkan kemampuan papan untuk menyerap air setelah direndam 24 jam. Walaupun nilai daya serap air papan tidak disyaratkan oleh standar JIS A 5908 (2003) pengujian ini dilakukan untuk melihat bagaimana ketahanan papan terhadap pengaruh cuaca jika papan digunakan untuk penggunaan eksterior. Air yang masuk terdiri dari air yang langsung masuk melalui rongga-rongga kosong di dalam papan dan air yang masuk ke dalam partikel-partikel penyusun (Massijaya et al. 2000). Nilai daya serap air 24 jam hasil penelitian dapat dilihat pada Gambar 2. Nilai perendaman selama 24 jam antara 3.30% sampai 15.79%. Rata-rata nilai daya serap air terbilang kecil dikarenakan perbandingan plastik polypropylene yang lebih banyak daripada filler (7:3) sehingga menghalangi air untuk masuk ke dalam papan komposit plastik. Namun masih adanya air yang terserap diduga karena tegangan sisa setelah pengempaan belum sepenuhnya hilang selama pengkondisian, sehingga menimbulkan celah sebagai jalan keluar masuknya air (Iswanto 2009).
Hasil analisis keragaman daya serap air selama 24 jam menunjukkan bahwa interaksi antara jenis bahan limbahdan ukuran partikel limbah kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap daya serap air. Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan DSA 24 jam batang dengan ukuran partikel lolos saringan 40 mesh memiliki nilai daya serap tinggi, yaitu 15.82% serta berbeda nyata dengan yang lainnya. Hal ini disebabkan pada papan komposit plastik dengan bahan pengisi batang kelapa sawit 40 mesh memiliki kerapatan yang rendah sehingga berpeluang menyerap air lebih banyak.
Gambar 2 Daya Serap Air 24 Jam papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan ukuran filler
Pengembangan Tebal
Pengembangan tebal merupakan sifat fisis yang akan menentukan apakah suatu papan partikel dapat digunakan untuk keperluan eksterior atau interior (Iswanto 2005). Nilai pengembangan tebal dengan waktu perendaman selama 24 jam antara 1.71% sampai 8.10%. Jika dibandingkan dengan standar JIS A 5098 (2003) seluruh papan memenuhi standar yang ditetapkan, yaitu maksimal sebesar 12%. Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa pada perendaman selama 24 jam, interaksi bahan filler dan ukuran partikel memberikan pengaruh nyata
10
terhadap pengembangan tebal. Apabila pengembangan tebal papan partikel tinggi, berarti stabilitas dimensi produk tersebut buruk dan tidak dapat digunakan untuk penggunaan eksterior atau untuk jangka waktu yang lama, karena sifat mekanis yang dimilikinya akan segera menurun secara drastis dalam jangka waktu yang tidak terlalu lama (Massijaya et al. 2000). Menurut Bowyer et al. (2007), penyerapan air terjadi karena adanya gaya absorpsi yang merupakan gaya tarik molekul air pada ikatan hidrogen yang terdapat dalam selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Karena bahan filler papan yang digunakan bahan berlignoselulosa sehingga dapat menyerap air dan mempengaruhi ketebalan papan tersebut.
Gambar 3 Pengembangan Tebal 24 Jam papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan ukuran filler
Modulus of Elasticity (MOE)
11
Gambar 4 MOE papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan ukuran filler
Modulus of Rupture (MOR)
Keteguhan patah (MOR) merupakan indikator kekuatan komposit dalam menahan beban. Besaran MOR akan memperlihatkan fleksibilitas (flexibility) dan kekakuan (rigiditas) dari komposit (Iswanto 2009). Nilai rata-rata modulus patah papan partikel yang dihasilkan berkisar antara 98 kg/cm² sampai dengan 218 kg/cm². Nilai rata-rata modulus patah tertinggi terdapat pada papan komposit plastik dengan bahan filler berupa tandan kosong kelapa sawit dengan ukuran partikel 60 mesh, sedangkan nilai rata-rata modulus patah terendah terdapat pada papan komposit plastik dengan berbahan filler cangkang kelapa sawit ukuran partikel 20 mesh. Nilai rata-rata modulus patah papan partikel yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 7. Dari Gambar 7 terlihat bahwa papan komposit plastik yang dihasilkan telah memenuhi standar JIS A 5908-2003, yang mensyaratkan nilai modulus patah papan partikel sebesar 82 kg/cm². Berdasarkan analisis sidik ragam yang telah dilakukan diperoleh bahwa bahan filler berpengaruh nyata terhadap modulus patah papan komposit plastik yang dihasilkan. Hal ini diduga karena keteguhan patah (MOR) plastik lebih kecil jika kita bandingkan dengan keteguhan patah (MOR) partikel kelapa sawit atau bahan berlignoselulosa lainnya. Bahkan limbah plastik berbeda nilai keteguhan patahnya (MOR) dengan plastik yang belum menjadi limbah, terutama sifat kekuatan yang cenderung lebih rendah karena telah mengalami kerusakan yang sangat mungkin terjadi oleh beberapa faktor disekitarnya (Hartomo 2007). Sifat-sifat mekanis bahan komposit, seperti kekuatan, kekakuan, keliatan dan ketahanan tergantung dari geometri dan sifat-sifat seratnya (Sudarsono et al. 2010).
12
Gambar 5 MOR papan komposit plastik berdasarkan interaksi bahan dan ukuran filler
Internal Bond (IB)
Internal bond merupakan salah satu sifat mekanik dari bahan struktural yang menunjukkan besarnya nilai daya rekat antara matrik dan filler yang dipadukan. Rata-rata nilai internal bond papan komposit plastik hasil penelitian berkisar antara 0.09-0.22 kg/cm2. Bila dibandingkan dengan standar JIS A 5098 (2003) yang menetapkan standar nilai internal bond papan partikel sebesar min 1.5 kg/cm2, maka tidak ada papan komposit plastik yang memenuhi standar tersebut. Hal ini dapat dipengaruhi oleh proses pencampuran matrik dengan filler yang dilakukan dengan pengadukan secara manual (dengan tangan) dimana terdapat kemungkinan penyebaran matrik yang tidak merata ke seluruh bagian filler dan dapat menyebabkan kekuatan rekat papan plastik komposit yang dihasilkan sangat rendah. Hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa interaksi antara jenis bahan filler dan ukuran partikel memberikan pengaruh nyata terhadap nilai IB sampel papan komposit plastik yang dihasilkan karena setiap bahan memiliki karakteristik yang berbeda pada setiap ukurannya.
13 Tabel 6 Skoring papan komposit plastik lolos syarat JIS A 5098 (2003)
Jenis Papan
Sifat Fisis Sifat Mekanis Kerapatan
(g/cm3)
KA (%)
PT 24 Jam (%)
MOE (x 103) (kg/cm2)
MOR (kg/cm2)
IB (kg/cm2) JIS A
5098 (2003)
0.4-0.9 5-13 Maks 12 Min
20.4 Min 82 Min 1.5
A1B1 0.74 2.25 3.84 11.9 167 0.18
A1B2 0.75 2.8 2.7 10.2 161 0.2
A1B3 0.76 2.05 1.71 13.5 198 0.22
A2B1 0.91 2.98 3.43 7.1 98 0.11
A2B2 0.89 2.78 3.97 10.7 131 0.09
A2B3 0.95 2.34 2.95 10.5 138 0.13
A3B1 0.80 1.99 8.1 8.7 173 0.22
A3B2 0.83 2.57 3.99 9.7 198 0.19
A3B3 0.79 2.13 2.04 10.9 218 0.21
14
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Limbah industri kelapa sawit dapat digunakan sebagai bahan pengisi pada proses pembuatan papan komposit plastik begitu juga plastik daur ulang dapat menggantikan bijih plastik yang biasa digunakan dalam pembuatan papan komposit plastik. Hasil pengujian sifat fisis sampel papan komposit plastik yang dihasilkan seluruhnya memenuhi standar JIS A 5098 (2003). Namun, hasil pengujian sifat mekanis papan komposit plastik hanya memenuhi nilai MOR dari standar yang diacu. Interaksi antara bahan dan ukuran partikel filler tidak memberikan pengaruh nyata terhadap sifat fisis papan komposit plastik pada nilai kadar air dan terhadap sifat mekanis pada nilai MOE dan MOR.
Saran
15
DAFTAR PUSTAKA
Bakar ES. 1998. Identifikasi Morfologi Batang dan Pengujian Sifat Dasar Kayu Kelapa Sawit. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.
________. 2003. Kayu sawit sebagai substitusi kayu dari hutan alam. Forum Komunikasi dan Teknologi dan Industri Kayu : 2 : 5-6.
Basiron Y, BS Jailani, KW Chan. 2002. Advances in oil palm research. Malaysian Palm Oil Board (MPOB). Vol 11. Malaysia : Ministry of Primary Industries. Bowyer JL. R Schmulsky, JG Haygreen. 2007. Forest Products and Wood
Science : AnIntroduction. 5th Ed. Iowa (US): Iowa State Press.
Clemons C. 2002. Wood-plastic composites in the united states. Forest Products Journal. 52(6): 10-18.d
Departemen Pertanian. 2006. Pedoman Pengelolaan Limbah Industri Kelapa Sawit. Jakarta (ID): Departemen Pertanian.
Fithriani D, Tri Nugroho, Jamal Basmal. 2006. Pengaruh waktu pengempaan terhadap karakteristik papan partikel dari limbah padat pengolahan (Gracilaria sp). Jurnal Pascapanen dan Bioteknologi Kelautan dan Perikanan Vol. 1 No.2.
Hartomo DH. 2007. Sistem pengelolaan sampah plastik. Bandung (ID) : Yayasan Aksara Wana Jaya.
Hartono ACK. 1998. Daur Ulang Limbah Plastik dalam Pancaroba : Diplomasi Ekonomi dan Pendidikan. Dana Mitra Lingkungan. Jakarta (ID).
Hasni R. 2008. Pembuatan Papan Partikel Dari Limbah Plastik dan Sekam [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.
Haygreen JG, Bowyer. 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Suatu Pengantar Terjemahan Hadikusumo SA dan Prawirohatmodjo S. Yogyakarta (ID) : Gadjah Mada University Press.
Hermiati E, Djumali M, Sunarti TC, Suparno O dan Prasetya B. 2010. Pemanfaatan biomassa lignoselulosa ampas tebu untuk produksi bioetanol. Jurnal Litbang Pertanian. 29(4), 2010.
lswanto AH. 2005. Upaya pemanfaatan serbuk gergaji kayu sengon dan limbah plastik polyprophylena sebagai langkah alternatif untuk mengatasi
kekurangan kayu sebagai bahan bangunan. Jurnal Komunikasi Penelitian 17(3): 24-27.
__________.2009. Penggunaan inisiator untuk meningkatkan papan komposit plastik. Medan (ID) : Universitas Sumatera Utara.
[JIS] Japanese Industrial Standard. 2003. Japanese Standard Association Particleboard. JIS A 5098-2003.
Kurniati E. 2008. Pemanfaatan cangkang sawit sebagai arang aktif. Jurnal Penelitian Ilmu Teknik 8(2).
Maloney TM. 1993. Modern particle board and dry process fiberboard manufacturing. (US): Miller Freeman Publication.
16
Massijaya MY. YS Hadi, B Tambunan, WA Subari. 2000. Penggunaan limbah plastik sebagai komponen bahan baku papan partikel. Jurnal Teknologi Hasil Hutan. Vol XII (2) : 18-24.
Mulana F, Hisbullah, Iskandar. 2011. Pembuatan papan komposit dari plastik daur ulang dan serbuk kayu serta jerami sebagai filler. Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan. Vol. 8, No. 1, hal. 17-22.
Mulia U. 2007. Pemanfaatan Tandan Kosong dan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Briket Arang [Tesis]. Medan (ID) : Universitas Sumatera Utara. Padil, Aziz Yelmida. 2009. Hasil Analisa Komponen Kimia Limbah Padat Sawit.
Bandung (ID) : Balai Pulp dan Kertas (BBPK).
Pusat Penelitian Kelapa Sawit Indonesia. 2010. Luas area dan produksi kelapa sawit di Indonesia. Bogor (ID) : PPKS.
Santi Purwaningsih et al. 2000. Pemanfaatan arang aktif cangkang kelapa sawit sebagai adsorben pada limbah cair kayu lapis. Laporan Penelitian Tahunan. Samarinda (ID) : Universitas Mulawarman.
Setyawati D. 2003. Sifat Fisis dan Mekanis Komposit Serbuk Kayu Plastik Polipropilena Daur Ulang [Tesis]. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor. Setyawati D, YM Massijaya. 2005. Pengembangan papan komposit berkualitas
tinggi dari sabut kelapa dan polipropilena daur ulang (I): Suhu dan waktu kempa panas. Jurnal Teknologi Hasil Hutan. 18(2): 91-101.
Sitorus, Rudy Surya. 2011. Pretreatment dan Hidrolisis Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dengan Metode Steaming dan Enzimatik [Skripsi]. Depok (ID) : Universitas Indonesia.
Sudarsono, Toto Rusianto, Yogi Suryadi. 2010. Pembuatan papan partikel berbahan baku sabut kelapa dengan bahan pengikat alami (lem kopal). Jurnal Teknologi. 3(1) : 22-32.
Tsoumis G. 1991. Science and Technology of Wood. Structure, Properties, Utilization. New York (US) : Van Nostrand Reinhold.
Widiarsi SW. 2008. Pengaruh Bahan Baku Terhadap Kadar Senyawa Fenol Pembuatan Asap Cair (Liquid Smoke) dari Limbah Kelapa Sawit Di Kabupaten Pasir-Kalimantan Timur. [Tesis]. Yogyakarta (ID) : Universitas Gadjah Mada.
17
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor tanggal 5 Januari 1992 yang merupakan putri ke dua dari dua bersaudara pasangan bapak Hendrik Sunarya dan Marina Hidayat. Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 5 Bogor dan pada tahun yang sama diterima sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Mahasiswa IPB (USMI). Penulis memilih Mayor Teknologi Hasil Hutan, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan.
Selama menempuh pendidikan di Fakultas Kehutanan, penulis telah mengikuti beberapa kegiatan praktek lapang antara lain Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan (PPEH) di Hutan Mangrove Sancang Barat dan Gunung Kamojang pada tahun 2011, Praktek Pengelolaan Hutan (PPH) dengan lokasi Hutan Pendidikan Gunung Walat, KPH Cianjur, Taman Nasional Halimun Salak, dan PGT Sindangwangi pada tahun 2012, dan Praktek Kerja Lapang (PKL) pada tahun 2013 di PT Korindo Ariabima Sari, Pangkalan Bun, Kalimantan Tengah.
Selain aktif mengikuti perkuliahan, penulis juga aktif berorganisasi dan pernah menjadi anggota IFSA LC IPB (2010-2012). Divisi Kelompok Minat Teknologi Peningkatan Mutu Kayu Mahasiswa Hasil Hutan pada tahun 2010. Penulis juga merupakan anggota Divisi Internal Himpunan Mahasiswa Hasil Hutan pada tahun 2011. Selain dibidang akademik dan organisasi, penulis juga berhasil mendapatkan prestasi bidang olahraga dan seni yaitu Juara 2 Lomba Gerak dan Tari FORCUP 2011, Juara 3 Olimpiade Mahasiswa IPB 2011 cabang Aerobik dan Juara 2 Lomba Olahraga Basket Putri FORCUP 2012.
