PEMANFAATAN TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DENGAN
PEREKAT POLIPROPILENA HASIL DAUR ULANG
SEBAGAI BAHAN PAPAN PARTIKEL
TESIS
Oleh :
SAHAT HAMONANGAN PANGARIBUAN
097026028/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMANFAATAN TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DENGAN PEREKAT POLIPROPILENA HASIL DAUR ULANG
SEBAGAI BAHAN PAPAN PARTIKEL
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Magister Sains dalam program studi
Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh :
SAHAT HAMONANGAN PANGARIBUAN
097026028/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
P E N G E S A H A N
Judul Tesis : PEMANFAATAN TANDAN KOSONG
KELAPA SAWIT DENGAN PEREKAT POLIPROPILENA HASIL DAUR ULANG SEBAGAI BAHAN PAPAN PARTIKEL
Nama : SAHAT HAMONANGAN PANGARIBUAN
NIM : 097026028
Program Studi : Magister Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui : Komisi Pembimbing,
Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.Sc ( Ketua )
Prof. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D ( Anggota )
Ketua Program Studi, Dekan,
Dr. Nashruddin M.N., M.Eng. Sc. Dr. Sutarman, M.Sc
PERNYATAAN ORISINILITAS
PEMANFAATAN TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DENGAN PEREKAT POLIPROPILENA HASIL DAUR ULANG
SEBAGAI BAHAN PAPAN PARTIKEL
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan , Juni 2011
SAHAT H PANGARIBUAN
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPANTINGAN
AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertandatangan dibawah ini :
Nama :SAHAT HAMONANGAN PANGARIBUAN
NIM : 097026028
Program Studi : Magister Ilmu Fisika
Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non- Eksklusif ( Non Exclisive Royalty Free Right ) atas tesis saya yang berjudul :
PEMANFAATAN TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DENGAN
PEREKAT POLIPROPILENA HASIL DAUR ULANG
SEBAGAI BAHAN PAPAN PARTIKEL
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data base, merawat dan mempublikasikan tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan , Juni 2011
SAHAT H PANGARIBUAN
Telah diuji pada
Tanggal : 14 Juni 2011
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.Sc
Anggota : 1. Prof. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D
2. Dr. Kerista Sebayang, M.S
3. Dr. Anwar Darma Sembiring, M.S
4. Dr. Nasruddin M.N., M.Eng. Sc
7
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap dan Gelar : Sahat Hamonangan Pangaribuan S.Pd
Tempat dan Tanggal Lahir : P Siantar, 31 Januari 1971
Alamat Rumah : Jl. Kesatri lorong 29 No 20
Pematang Siantar
Telefon / HP : ( 0622 ) 7550803/08126527262
E - mail : psahathamonangan@yahoo.com
Instansi Tempat Bekerja : Pemerintah Kabupaten Simalungun
Alamat Kantor : Jl. Mahoni Raya Kabupaten Simalungun
Telefon : ( 0622 ) 755413
DATA PENDIDIKAN
SD : SD Negeri 122373 P Siantar Tamat : 1983
SMP : SMP Negeri 1 P Siantar Tamat : 1986
SMA : SMA Sw Y USI P Siantar Tamat : 1989
Diploma – 3 : FPMIPA IKIP Negeri Medan Tamat : 1993
Strata -1 : FPMIPA UNIMED Medan Tamat : 2001
KATA PENGANTAR
Pertama-tama kami panjatkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala
kelimpahan rakhmad dan karunia-Nya yang dapat kami terima sehingga tesis ini dapat
diselesaikan.
Dengan selesainya tesis ini perkenankanlah kami mengucapkan terimaksaih yang
sebesar-besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM),
Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan
pendidikan Program Magister.
Dekan fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan
menjadi mahasiswa Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Nasruddin M.N., M.Eng, Sc dan sekretaris
Program Studi Magister Fisika Dr. Anwar Darma Sembiring, M.S beserta seluruh staf pengajar
Program Studi Magister Fisika pada Progran Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Terimaksih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya kami ucapkan kepada
Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.Sc selaku pembimbing utama yang dengan penuh perhatian
dan telah memberikan dorongan , bimbingan kepada kami, demikian juga kepada Prof. Eddy
Marlianto, M.Sc, Ph.D selaku pembimbing kami yang telah menuntun dan membimbing kami
hingga selesainya penelitian ini.
Kepada Ibunda tercinta Tianur Siahaan yang selalu mendoakan kami selama studi terlebih
kepada istri tersayang Bonaria Damanik S.Pd serta anak-anakku terkasih Praja Pangaribuan dan
Kova Pangaribuan atas pengorbanan kalian baik berupa moril dan material serta waktu bersama
yang hilang selama studi, budi baik ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Tuhan Yang
Maha Esa.
PEMANFAATAN TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
DENGAN PEREKAT POLIPROPILENA
HASIL DAUR UALANG SEBAGAI
BAHAN PAPAN PARTIKEL
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit dengan perekat
polipropilena hasil daur ulang sebagai bahan papan partikel. Bentuk susunan tandan kososng
kelapa sawit adalah susunan acak. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit adalah limbah dari pabrik
kelapa sawit sedangkan plastik polipropilena daur ulang merupakan limbah rumah tangga berupa
botol kemasan air mineral yang memiliki potensi yang sangat besar untuk dimanfaatkan dan
digunakan sebagai papan partikel komposit. Pembuatan papan partikel komposit dari serat Tandan
Kosong Kelapa Sawit dan plastik polipropilena hasil daur ulang dapat dijadikan usaha untuk
penggunaan produk alternatif pengganti bahan kayu yang ketersediaannya sangat terbatas. Sasaran
dari penelitian ini yaitu mengevaluasi sifat fisis ( Kerapatan, Kadar Air dan Pengembangan Tebal)
dan sifat mekanis (Kuat Lentur, Modulus Elastis, Kuat Rekat Internal dan Kuat Impak) dengan
perlakuan komposisi serat 30 : 70, 40 : 60, 50 : 50, 60 : 40, 70 : 30 dengan menggunakan standar
SNI 03 – 2105 – 2006. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai sifat- fisis papan partikel
komposit yang dihasilkan memenuhi standar SNI 03 – 2105 – 2006 sedangkan sifat mekanis nilai
Modulus Elastis tidak memenuhi standar SNI 03 – 2105 – 2006. Secara keseluruhan perlakuan
komposisi 40 : 60 lebih baik dibandingkan dengan komposisi yang lain.
Kata kunci : Papan Partikel, Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit, polipropilena, sifat fisik dan
USING THE EMPTY FRUIT BUNCHES PALM OIL WITH RECYCLED POLYPROPYLENE BINDER AS PARTICLE BOARD MATERIAL
A B S T R A C T
The research on utilization of empty fruit bunches palm oil with recycled polypropylene binder as particle board material has been conducted. The structure of this empty fruit bunches palm oil’s fiber is organizet in random order. The fiber of empty fruit bunches palm oil is a disposal from the palm oil manufacture where as recycled polypropylene plastic is a waste obtained from household excess that is mostly in the form of mineral bottled water in which very potential to be used as composite particle board . The production of composite particle board from empty fruit bunches palm oil and polypropylene plastic recycled can be made as the alternative way to replace the utilization of limited wood material. The purpose of this research is to evaluate the physical traits (density, water content and development of thicness ) and the mechanical traits (flexsural strength, elastic modulus, internal adhesive strength and the strength of impact)with the treatment of fiber compositions of 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30 by using SNI 03-2015-2006 Standard while the mechanical traits of elastic modulus fail meet the SNI 03-2015-2006 standart. In conclusion the treatmen composition of 40:60 is better than other compositions.
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR LAMPIRAN viii
BAB I. PENDAHULUAN 1
2.1.2 Penggunaan Polipropilena 6
2.2 Tandan Kososng Kelapa Sawit 7
2.3 Komposit 8
2.3.1 Klassifikasi Bahan Komposit 9
2.3.2 Tipe Komposit Serat 10
2.3.3 Faktor – faktor yang Mempengaruhi Performa
v
2.6.1 Pencampuran Polipropilena dengan Serat 14
2.6.2 Kompatibilitas Pencampuran Polipropilena dengan
serat
2.7 Karakteristik Papan Partikel
2.7.1 Pengujian Sifat fisik
2.7.2 Pengujian sifat Mekanik
15
3.3.2 Perlakuan pada Polipropilena 22
3.3.3 Pembuatan Coupling Agent 22
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 27
4.1 Sifat Fisis Papan Partikel 27
4.1.1 Hasil Pengujian Kerapatan 27
4.1.2 Hasil Pengujian Kadar Air 28
4.2 Sifat Mekanik Papan Partikel 31
4.2.1 Hasil Pengujian Kuat Lentur 31
4.2.2 Hasil Pengujian Modulus Elastisitas 32
4.2.3 Hasil Pengujian Kuat Impak 33
4.2.4 Hasil Pengujian Kuat Rekat Internal 34
4.3 Hasil Perankingan Kualitas Papan Partikel 36
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 37
5.1 Kesimpulan 37
5.2 Saran 38
DAFTAR PUSTAKA 39
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel J u d u l Halaman
2.1 Sifat Fisik dan Morfologi Tandan Kosong Kelapa Sawit 7
2.2 Komposisi dan Sifat Kimia Tandan Kosong Kelapa Sawit 8
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar J u d u l Halaman
2.1 Polimerisasi Polipropilena 5
2.2 Struktur Isotaktik Polipropilen 5
2.3 Tandan Kosong Kelapa Sawit 7
2.4 Tipe Discontinuous fiber 10
2.5 Tipe Komposit Serat 11
2.6 Anhidrida Maleat 13
2.7 Alat Universal Testing Machine 18
2.8 Pemasangan Sampel 19
2.9 Alat Uji Kuat Impak Model Charpy 20
3.1 Ukuran sampel Uji Berdasarkan SNI 03-2105-2006 23
3.2 Diagram Alir Penyiapan PP Hasil Daur Ulang 24
3.3 Diagram Alir Penyiapan Tandan Kosong Kelapa Sawit 25
3.4 Diagram Alir Pembuatan Papan Partikel 26
4.1 Grafik Nilai Kerapatan 27
4.2 Grafik Nilai Kadar Air 29
4.3 Grafik Nilai Pengembangan Tebal 30
4.4 Grafik Nilai Kuat Lentur 31
4.5 Grafik Nilai Modulus Elastisitas 32
4.6 Grafik Nilai Kuat Impak 34
vii
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran J u d u l Halaman
A Data Hasil Pengujian Kerapatan L-1
B Data Hasil Pengujian Kadar Air L-2
C Data Hasil Pengujian Pengembangan Tebal L-3
D Data Hasil Pengujian Kuat Lentur L-4
E Data Hasil Pengujian Modulus Elastisitas L-5
F Data Hasil Pengujian Kuat Rekat Internal L-6
G Data Hasil Pengujian Kuat Impak L-7
H Kurva Tegangan – Regangan Pengujian Kuat Lentur L-8
I
J
Tabel Hasil Perankingan Kualitas Papan Partikel
Dokumentasi Penelitian
L-9
PEMANFAATAN TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
DENGAN PEREKAT POLIPROPILENA
HASIL DAUR UALANG SEBAGAI
BAHAN PAPAN PARTIKEL
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit dengan perekat
polipropilena hasil daur ulang sebagai bahan papan partikel. Bentuk susunan tandan kososng
kelapa sawit adalah susunan acak. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit adalah limbah dari pabrik
kelapa sawit sedangkan plastik polipropilena daur ulang merupakan limbah rumah tangga berupa
botol kemasan air mineral yang memiliki potensi yang sangat besar untuk dimanfaatkan dan
digunakan sebagai papan partikel komposit. Pembuatan papan partikel komposit dari serat Tandan
Kosong Kelapa Sawit dan plastik polipropilena hasil daur ulang dapat dijadikan usaha untuk
penggunaan produk alternatif pengganti bahan kayu yang ketersediaannya sangat terbatas. Sasaran
dari penelitian ini yaitu mengevaluasi sifat fisis ( Kerapatan, Kadar Air dan Pengembangan Tebal)
dan sifat mekanis (Kuat Lentur, Modulus Elastis, Kuat Rekat Internal dan Kuat Impak) dengan
perlakuan komposisi serat 30 : 70, 40 : 60, 50 : 50, 60 : 40, 70 : 30 dengan menggunakan standar
SNI 03 – 2105 – 2006. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai sifat- fisis papan partikel
komposit yang dihasilkan memenuhi standar SNI 03 – 2105 – 2006 sedangkan sifat mekanis nilai
Modulus Elastis tidak memenuhi standar SNI 03 – 2105 – 2006. Secara keseluruhan perlakuan
komposisi 40 : 60 lebih baik dibandingkan dengan komposisi yang lain.
Kata kunci : Papan Partikel, Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit, polipropilena, sifat fisik dan
USING THE EMPTY FRUIT BUNCHES PALM OIL WITH RECYCLED POLYPROPYLENE BINDER AS PARTICLE BOARD MATERIAL
A B S T R A C T
The research on utilization of empty fruit bunches palm oil with recycled polypropylene binder as particle board material has been conducted. The structure of this empty fruit bunches palm oil’s fiber is organizet in random order. The fiber of empty fruit bunches palm oil is a disposal from the palm oil manufacture where as recycled polypropylene plastic is a waste obtained from household excess that is mostly in the form of mineral bottled water in which very potential to be used as composite particle board . The production of composite particle board from empty fruit bunches palm oil and polypropylene plastic recycled can be made as the alternative way to replace the utilization of limited wood material. The purpose of this research is to evaluate the physical traits (density, water content and development of thicness ) and the mechanical traits (flexsural strength, elastic modulus, internal adhesive strength and the strength of impact)with the treatment of fiber compositions of 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30 by using SNI 03-2015-2006 Standard while the mechanical traits of elastic modulus fail meet the SNI 03-2015-2006 standart. In conclusion the treatmen composition of 40:60 is better than other compositions.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1LATAR BELAKANG
Sehubungan dengan semakin menurunnya bahan baku kayu dari hutan alam
Indonesia, sebagai bahan baku industri, perlu diusahakan untuk mencari bahan
baku alternatif lain yang mempunyai potensi sebagai bahan baku industri produk
panel untuk menggantikan produk panel berbahan baku kayu. Salah satu sumber
bahan baku yang dapat dimanfaatkan untuk pembuatan papan partikel adalah
limbah kelapa sawit yang berlignosellulosa, antara lain tandan kosong, batang,
pelepah dan cangkang buahnya. Limbah kelapa sawit yang cukup berpotensi
untuk digunakan sebagai bahan baku papan partikel adalah Tandan Kosong
Kelapa Sawit ( TKKS) karena jumlahnya cukup banyak yaitu 1,9 juta ton berat
kering atau setara dengan 4 juta ton berat basah per tahun (Nuryanto, 2000) dan
sudah terkumpul di industri pengolahan minyak sawit. Pembuatan papan partikel
tersebut selain menghasilkan papan tiruan juga berguna untuk mengurangi limbah
dari industri kelapa sawit.
Limbah padat kelapa sawit yang berasal dari tandan kosong dari pabrik
pengolahan, pelepah dan batang di areal perkebunan khususnya di Sumatera
Utara, selama ini kurang dimanfaatkan atau hanya dibuang kembali kelahan
perkebunan. Dalam hal lain, kayu/limbah selulosa telah banyak digunakan sebagai
bahan pengisi matrik polimer, karena mudah, ringan dan tersedia dalam jumlah
banyak (Sain, 1994).
Penelitian yang telah dilakukan oleh Feris Firdaus Fajriyanto, 2005 - 2006
menyatakan bahwa sampah plastik (thermoplastic) dan limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) memiliki potensi yang sangat besar sebagai bahan baku
tertinggi sebesar 5,538 Kgf/mm2 pada fraksi berat ijuk 40%. Rata – rata kekuatan tarik tertinggi 5,128 Kgf/mm2 fraksi berat ijuk 40%. Kekuatan impak komposit tertinggi sebesar 33,395 joule/mm2 dengan kekuatan impak rata-rata 11,132 joule/mm2 pada fraksi berat ijuk 40%.
Disisi lain, sebagian besar wilayah Indonesia adalah wilayah rawan banjir.
Frekwensi kebanjiran besar maupun kecil yang terjadi di Indonesia sangat besar.
Dengan kondisi riil di lapangan tersebut, maka akan menjadi masalah Nasional
bagaimana menyediakan sarana perabot rumah tangga yang ekonomis tidak
mudah busuk/lapuk karena terkena air dan terjangkau masyarakat Indonesia yang
tentu ramah lingkungan. Salah satu alternatif adalah menciptakan bahan komposit
sebagai papan partikel yang kuat dan tidak mudah lapuk karena terendam air.
Berdasarkan uraian diatas, maka perlu dilakukan penelitian tentang
pembuatan komposit dari matri polipropilena dan serbuk Tandan Kosong Kelapa
Sawit (TKKS) sebagai papan partikel yang kuat dan tahan terhadap air dengan
memperhatikan karakteristik mekanik produk yang di hasilkan. Perlakuan yang
diberikan adalah memberi variasi fraksi volume antara serat Tandan Kosong
Kelapa Sawit (TKKS) dengan matrik polipropilena. Kemudian di tentukan
bagaimana pengaruh perlakuan terhadap Kerapatan, Kadar Air, Pengembangan
Tebal, Kuat Lentur, Modulus Elastis (MOE), Kuat Rekat Internal dan Kuat
Impak.
1.2PERUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang di atas, maka perumusan masalah yang diteliti dalam
penelitian ini adalah:
Berapakah persentase berat serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dengan
sampah pelastik polipropilena hasil daur ulang yang menghasilkan sifat fisik dan
mekanik yang optimal?
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada :
1. Papan partikel komposit yang dibuat menggunakan polipropilena hasil daur ulang dengan serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) sebagai
filler.
2. Susunan serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) berupa susunan acak.
3. Ukuran serat Tandan Kosong Kelapa Sawit ±0,5 cm.
4. Ukuran ketebalan papan partikel komposit yang dibuat 1 cm.
5. Variasi persentase berat serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) di
dalam matrik adalah 30%, 40%, 50%, 60%, 70%.
6. Pengujian sifat fisik berupa uji kerapatan, uji kadar air dan uji
pengembangan tebal.
7. Pengujian sifat mekanik berupa uji kuat lentur (MOR) dan Modulus
Elastis (MOE), uji kuat impak dan uji kuat rekat internal.
1.4 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan penelitian ini adalah:
Untuk mengetahui persentase berat campuran serat Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS) dengan sampah plastik polipropilena daur ulang yang menghasilkan
papan partikel dengan sifat fisik dan mekanik yang optimal.
1.5 MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat penelitian ini dilakukan adalah :
1. Memberi informasi pengetahuan tentang pengaruh persentase berat serat
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dengan sampah plastik polipropilena
daur ulang yang menghasilkan papan partikel dengan sifat fisik dan mekanik
yang optimal.
2. Mendapatkan bahan pembuat papan partikel dari bahan komposit yang kuat,
tahan air dan ramah lingkungan.
3. Pemanfaatan nilai ekonomis serat Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 POLIPROPILENA
Polipropilena adalah suatu polimer yang di bentuk melalui reaksi kimia
polimerisasi dari monomer yang merupakan senyawa vinil. Polipropilena
termasuk jenis plastik komoditi yaitu jenis plastik dengan volume yang tinggi dan
harganya murah. Plastik komoditas mewakili sekitar 90% dari seluruh produk
termoplastik (Malcom P. Stevens, 1998). Produk polipropilena mempunyai
konduktifitas panas yang rendah (0,12 W/m), tegangan permukaan rendah,
kekuatan benturan yang tinggi dan ketahanan yang tinggi terhadap pelarut
organik, bahan kimia anorganik dan mempunyai sifat isolator yang baik.
Polipropilena digunakan untuk bagian-bagian mobil, botol kemasan, wadah
margarine, tali, anyaman karpet dan film. Penggunaan polipropilena pada mobil
dan suku cadang otomotif sangat dipengaruhi oleh panas. Dalam waktu relatif
lama akan menimbulkan kerusakan dan kestabilan panasnya akan menurun
sehingga dengan demikian, pada proses pembuatan/pengolahan produk
polipropilena akan terdegrasi. Agar pemakaiannya dapat lama, pada proses
pembuatan/pengolahan produk polipropilena perlu ditambahkan stabilizer panas
sehingga kerusakan dan degradasi polimer dapat dicegah atau ditunda.
Polipropilena disusun oleh monomer-monomer yang merupakan senyawa
vinil jenuh dengan struktur (CH2=CH-CH3). Polipropilena yang dibentuk dengan monomer ini melalui proses polimerisasi adisi secara umum ditunjukkan pada
gambar (Rosen, 1982) Proses polimerisasi ini akan menghasilkan suatu rantai
linier berbentuk –A-A-A-A-A- dengan A adalah polipropolena yang merupakan
Gambar 2.1. Polimerisasi Polipropilena
Kristalinitas merupakan sifat penting yang terdapat pada polimer yang
menunjukkan susunan molekul yang lebih teratur. Sifat kristalinitas yang tinggi
menyebabkan regangannya tinggi dan kaku (Al-Malaika, 1983). Dalam
polipropilena, rantai polimer yang terbentuk dapat tersusun membentuk daerah
kristalin dan amorf yang mana atom-atom terikat secara tetrahedral dengan sudut
ikatan C-C sebesar 109,50 dan membentuk rantai zig-zag planar (Cowd, 1991). Struktur rantai zig-zag planar tiga dimensi dapat terjadi dalam struktur isotaktik
dan ataktik (Meyer, 1984). Polimer khas ruang (stereo spesifik) ini khususnya
disintesis isotaktik sehingga kekristalinnya tinggi. Karena keteraturan ruang ini
rantai dapat terjejal sehingga menghasilkan plastik yang kuat dan tahan panas.
2.1.1 Sifat-sifat Polipropilena
Polipropilena mempunyai kondiktifitas panas yang rendah (0,12 W/m),
tegangan permukaan yang rendah, kekuatan benturan yang tinggi, tahan terhadap
pelarut organik, bahan kimia anorganik, uap air, asam dan basa, isolator yang
tetapi dapat dirusak oleh asam nitrat pekat, mudah terbakar dengan nyala yang
lambat. Titik leleh 1700C dan suhu dekomposisi 3800C (Cowd, 1991).
Pada suhu kamar polipropilena nyaris tidak larut dalam toluene, dalam
silena larut dengan pemanasan, akan tetapi polipropilena dapat terdegradasi oleh
zat pengoksidasi seperti asam nitrat dan hydrogen peroksida (Al-Malaika, 1983).
Polipropilena isotaktik memiliki sifat kekakuan yang tinggi, daya rentang yang
baik, resistensi terhadap asam , alkali dan pelarut. Densiatas polipropilena
berkisar antara 0,90 – 0.91, titik leleh (Tm) dari 1650C – 1700C, dan dapat digunakan sampai 1200C.
2.1.2 Penggunaan Polipropilena
Polipropilena diproduksi sejak tahun 1985 dengan menggunakan katalis
Ziegler. Polimer khas ruang (stereo spesifik ) ini khususnya disintesis isotaktik
sehingga kekristalannya tinggi. Karena keteraturan ruang polimer ini rantai dapat
terjejal sehingga menghasilkan plastic yang kuat dan tahan panas. Sebagai jenis
plastik komoditas, polipropilena banyak digunakan untuk bagian dalam mesin
pencuci, komponen mobil dan suku cadang otomotif, botol kemasan, margin,
isolator listrik, kemasan makanan dan barang (Cowd, 1991). Juga dapat
digunakan untuk membuat tali, karpet, kursi, tangkai pegangan dan film.
Sedangkan polipropilena daur ulang dapat digunakan untuk membuat sikat gigi,
2.2 TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
Limbah berbentuk padatan dari pabrik kelapa sawit umumnya berbentuk
tandan kosong, cangkang dan serat buah. Dari berbagai jenis komponen limbah
pabrik kelapa sawit yang dihasilkan itu, tandan kosong kelapa sawit (TKKS)
merupakan komponen yang paling banyak.
Gambar 2.3.Tandan Kosong Kelapa Sawi
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) banyak mengandung serat disamping zat-zat
lainnya. Bagian dari tandanan yang banyak mengandung serat atau selulosa
adalah bagian pangkal dan ujungnya yang runcing dan keras. Secara umum sifat
fisik dan morfologi serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS) diperlihatkan pada
tabel berikut.
Tabel 2.1. Sifat Fisik dan Morfologi Tandan Kosong Kelapa Sawit
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Parameter
Bagian Pangkal Bagian ujung
Panjang Serat (mm) 1,20 0,76
Diameter Serat (µm) 15,00 114,34
Tebal dinding (µm) 3,49 3,68
Kadar serat (%) 72,67 62,47
Kadar non serat (%) 27,33 37,53
Sementara komposisi dan sifat kimia dari Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS) seperti diperlihatkan tabel berikut.
Tabel 2.2. Komposisi dan Sifat Kimia Tandan Kosong Kelapa Sawit
Komponen Kimia Komposisi ( % )
Komposit adalah penggabungan dari dua atau lebih material yang berbeda sebagai
suatu kombinasi yang menyatu. Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua
unsur, yaitu serat (fiber) sebagai pengisi dan bahan pengikat serat tersebut yang disebut matrik. Didalam komposit unsur utamanya adalah serat, sedangkan bahan pengikatnya menggunakan bahan polimer yang mudah dibentuk dan mempunyai
daya pengikat yang tinggi. Penggunaan serat sendiri yang utama adalah untuk
menentukan karakteristik bahan komposit seperti : kekakuan, kekuatan dan
sifat-sifat mekanik lainnya. Sebagai bahan pengisi serat digunakan untuk menahan
sebagian besar gaya yang bekerja pada bahan komposit, matrik sendiri
mempunyai fungsi melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik
bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik dipilih bahan-bahan
yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia.
2.3.1 Klasifikasi Bahan Komposit
Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan strukturnya. Bahan komposit
dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi komposit
yang sering digunakan antara lain :
1. Klasifikasi menurut kombinasi material utama, seperti metal-organic atau
metal anorganic.
2. Klasifikasi menurut karakteristik bulk-form, seperti sistem matrik atau
laminate.
3. Klasifikasi menurut distribusi unsur pokok, seperti continous dan
discontinous.
4. Klasifikasi menurut fungsinya, seperti elektrikal atau struktural (Schwartz,
1984).
Sedangkan klasifikasi untuk komposit serat (fiber-matrik composites) dibedakan menjadi beberapa macam antara lain :
1. Fiber composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik. 2. Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik.
3. Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik.
4. Filled composites adalah gabungan matrik continous skeletal dengan matrik yang kedua.
5. Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina (Schwartz, 1984).
Secara umum bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan komposit
partikel (particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber composite). Bahan komposit partikel terdiri dari partikel-partikel yang di ikat oleh matrik.
Bahan komposit serat terdiri dari serat-serat yang diikat oleh matrik yang saling
2.3.2 Tipe Komposit Serat
Untuk memperoleh komposit yang kuat harus dapat menempatkan serat dengan
benar. Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit
yaitu :
a. Continuous Fiber Composite
Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina
diantara matriknya. Jenis komposit ini paling sering digunakan. Tipe ini
mempunyai kelemahan pada pemisahan antar lapisan. Hal ini dikarenakan
kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriknya.
b. Woven Fiber Composite (bi-directional)
Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena
susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat
memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan
kekakuan akan melemah.
c.Discontinuous Fiber Composite
Discontinuous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek. Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 jenis (Gibson, 1994)
Gambar 2.
Gambar 2.4. Tipe Discontinuous fiber
d.Hybrid Fiber Composite
Hybrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat menganti
Gambar 2.5. Tipe Komposit Serat
2.3.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Performa Komposit
Terdapat beberapa faktor yang dapat mempengaruhi performa Fiber-Matrik Composites antara lain :
a. Faktor Serat
Serat adalah bahan pengisi matrik yang digunakan untuk dapat memperbaiki sifat
dan struktur matrik yang tidak dimilikinya, juga diharapkan mampu menjadi
bahan penguat matrik pada komposit untuk menahan gaya yang terjadi.
1). Letak Serat
Dalam pembuatan komposit tata letak dan arah serat dalam matrik yang akan
menentukan kekuatan mekanik komposit, dimana letak dan arah dapat
mempengaruhi kinerja komposit tersebut.
Menurut tata letak dan arah serat diklasifikasikan menjadi tiga bagian yaitu:
One dimensional reinforcement, mempunyai kekuatan dan modulus
maksimum pada arah axis serat.
Two dimensional reinforcement (planar), mempunyai kekuatan pada dua arah atau masing-masing orientasi serat.
2). Panjang Serat
Panjang serat dalam pembuatan komposit serat pada matrik sangat
berpengaruh terhadap kekuatan. Ada dua penggunaan serat dalam campuran
komposit yaitu serat pendek dan serat panjang. Ada serat alami dan ada juga
serat sintetis. Serat alami jika dibandingkan dengan serat sintetis mempunyai
panjang dan diameter yang tidak seragam pada setiap jenisnya. Oleh karena
itu panjang dan diameter sangat berpengaruh pada kekuatan maupun modulus
komposit. Panjang serat berbanding diameter serat sering disebut dengan
istilah aspect ratio. Serat pendek lebih mudah peletakannya dibanding serat panjang. Panjang serat mempengaruhi kemampuan proses dari komposit
serat. Pada umumnya, serat panjang lebih mudah penanganannya jika
dibandingkan dengan serat pendek. Sedangkan komposit serat pendek,
dengan orientasi yang benar, akan menghasilkan kekuatan yang lebih besar
jika dibandingkan continous fiber. b. Faktor Matrik
Matrik dalam komposit berfungsi sebagai bahan mengikat serat menjadi sebuah
unit struktur, yang melindungi dari perusakan eksternal, meneruskan atau
memindahkan beban eksternal pada bidang geser antara serat dan matrik, sehingga
matrik dan serat saling berhubungan. Bahan polimer yang sering digunakan
sebagai material matrik dalam komposit ada dua macam adalah termoplastik dan termoset. Termoplastik dan termoset ada banyak jenisnya yaitu:
1). Termoplastik, bahan-bahan yang tergolong diantaranya Polyamide (PI), Polysulfone (PS), Poluetheretherketone (PEEK), Polyhenylene Sulfide (PPS)Polypropylene (PP),Polyethylene (PE) dll.
2). Termoset, bahan-bahan yang tergolong diantaranya Epoksi, Polyester. Phenolic, Plenol, Resin Amino,Resin Furan dll.
c. Faktor Ikatan Fiber-Matrik
Komposit serat yang baik harus mampu menyerap matrik yang memudahkan
terjadi antara dua fase (Schwartz, 1984). Selain itu komposit serat juga harus
mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang tinggi, karena serat dan
Kemampuan ini harus dimiliki oleh matrik dan serat. Hal yang mempengaruhi
ikatan antara serat dan matrik adalah void, yaitu adanya celah pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat menyebabkan matrik tidak akan
mampu mengisi ruang kosong pada cetakan. Bila komposit tersebut menerima
beban, maka daerah tegangan akan berpindah ke daerah void sehingga akan mengurangi kekuatan komposit tersebut (Schwartz, 1984).
2.4 ANHIDRIDA MALEAT SEBAGAI ADITIF
Anhidrida Maleat (2-5-furandion; cis-butenedioik anhidrat) dengan rumus umum
C4H2O3 dengan berat molekul 98,06 dapat dibuat dengan mensublimasi asam
maleat dan P2O5 dengan menurunkan tekanan.
Gambar 2.6. Anhidrida Maleat
Secara tradisional anhidrida maleat dibuat dengan mengoksidasi benzena atau
senyawa aromatik. Karena harga benzena yang tinggi, sekarang pembuatan
anhidrida maleat dilakukan dengan menggunakan n-Butana dengan reaksi
seperti berikut:
CH3CH2CH2CH3 + 3,5 O2 CH2(CO)2O + 4 H2O
pembuatan resin-alkil dan bidang farmasi, bersifat sangat iritatif dan umumnya
senyawa dengan dua karbon ikatan rangkap dan karbon oksigen. Anhidrida maleat
dengan berat molekul 98,06 larut dalam air, meleleh pada temperatur 57oC sampai 60oC, mendidih pada temperatur 202oC dan specific grafity 1,5 (Gaylord, 1981).
2.5 BENZOIL PEROKSIDA SEBAGAI INISIATOR
Benzoil peroksida merupakan senyawa peroksida yang berfungsi sebagai
inisiator dalam proses polimerisasi dan dalam pembentukan ikatan silang dari
berbagai material polimer. Senyawa peroksida ini dapat digunakan sebagai
pembentuk radikal bebas. Peroksida organik seperti benzoil peroksida diuraikan
dengan mudah untuk menghasilkan radikal bebas benzoil. Benzoil peroksida
memiliki waktu paruh 0,37 jam pada suhu 100oC. Penambahan sejumlah zat pembentuk radikal akan memberikan ikatan polimer (Al-Malaika, 1997).
2.6 PENCAMPURAN POLIMER
Proses pencampuran dalam pembuatan polimer secara umum dapat
dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu :
1. Proses fisika, terjadi pencampuran secara fisik antara dua jenis polimer
atau lebih yang memiliki struktur yang berbeda, tidak membentuk ikatan
ekivalen antara komponen-komponennya.
2.Proses kimia, menghasilkan kopolimer yang ditandai dengan terjadinya
ikatan-ikatan kovalen antar polimer penyusunnya. Interaksi yang terjadi
didalam campuran ini berupa ikatan vander walls, ikatan hidrogen atau
interaksi dipol-dipol.
Pencampuran polimer komersial dapat dihasilkan dari polimer sintetik dengan
polimer alam. Pencampuran yang dihasilkan dapat berupa campuran homogen dan
campuran heterogen (Nurjana, 2007).
2.6.1 Pencampuran Polipropilena dengan Serat
distributif diantaranya pencampuran bahan aditif seperti antioksidan, pengisi,
pigmen atau penguat kedalam matriks polimer. Proses pencampuran ini
memerlukan bahan pendispersi dan bahan penghubung untuk mendapatkan hasil
campuran yang homogen. Bahan pengisi kayu dan serat (selulosa) yang ringan,
murah, dan tersedia dalam jumlah besar dapat diolah secara distributif dengan
matrik polimer.
2.6.2 Kompatibilitas Pencampuran Polipropilena dengan Serat
Polipropilena dan serat tandan kosong kelapa sawit merupakan dua bahan polimer
yang sukar bercampur homogen, karena sifat kopolarannya berbeda. Karena itu
proses pencampurannya adalah distributif. Untuk mendapatkan campuran yang
homogen, prosesnya tidak dapat dilakukan dengan cara konvensional, yang hanya
melibatkan interaksi fisik antar komponen polimer. Campuran polimer yang
dihasilkan dengan metode campuran lelehan (melt- mixing ) lebih baik dari pada pencampuran dalam larutan. Buruknya interaksi antara bagian-bagian molekul
menyebabkan tingginya tegangan antar muka pada lelehan yang mengakibatkan
sulitnya mendispersikan komponen penyusun sebagaimana mestinya selama
pencampuran dan rendahnya adhesi antar muka dari komponen-komponen
tersebut. Gejala ini berakibat dininya kegagalan mekanik dan kerapuhan polimer.
Cara untuk mengatasi hal ini disebut kompatibilisasi (Al-Malaika, 1997).
2.7 KARAKTERISASI PAPAN PARTIKEL
Karakterisasi dari papan partikel dilakukan untuk mengetahui dan menganalisis
campuran polimer dengan serat. Karakterisasi dilakukan dengan menggunakan
standar SNI 03-2105-2006 yang meliputi sifat fisik seperti kerapatan, kadar air
dan pengembangan tebal serta sifat mekanis seperti kuat lentur, Modulus Elastisitas (MOE), kuat rekat internal dan kuat impak.
Karakteristik papan partikel komposit dari SNI 03-2105-2006 sebagai acuan
Tabel 2.3. Sifat Fisis dan Mekanis dari Papan Partikel
No. Sifat Fisik dan Mekanik SNI 03-2105-2006
1. Kerapatan (gr/cm3) 0,40 - 0,90
2. Kadar Air (%) < 14
3. Pengembangan Tebal (%) Maks 12
4. Kuat Lentur (kgf/cm2) Min 82
5. Modulus Elastisitas MOE (kgf/cm2) Min 20.400
6. Kuat Rekat Internal (kgf/cm2) Min 1,5
7. Kuat Impak -
(Sumber : Badan Standardisasi Nasional, 2006)
2.7.1 Pengujian Sifat Fisik
Untuk mengetahui sifat-sifat fisik papan partikel komposit dilakukan pengujian
kerapatan (ρ), kadar air (KA) dan pengembangan tebal (PT) seperti berikut :
a. Kerapatan
Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volome
kering udara, sampel uji berukuran 10cm x 10cm x 1cm ditimbang
massanya, lalu diukur rata-rata panjang, lebar dan tebalnya untuk
menentukan volumenya. Kerapatan sampel uji papan partikel komposit
dihitung dengan persamaan :
ρ = ( 2.1 )
Dimana :
ρ : kerapatan (gr/cm3) m : massa sampel uji (gr)
b. Kadar Air
Kadar air dihitung dari massa sampel uji sebelum dan sesudah di oven
dari sampel uji berukuran 5cm x 5cm x 1cm dengan persamaan :
KA = ( 2.2
)
Dimana :
KA : kadar air (%)
m1 : massa awal sampel uji (gr) m2 : massa akhir sampel uji (gr)
a. Pengembangan Tebal
Pengembangan tebal dihitung atas tebal sebelum dan sesudah
perendaman dalam air selama 24 jam pada sampel uji berukuran 5cm x
5cm x 1cm, dengan persamaan :
PT = ( 2.3
)
Dimana :
PT : pengembangan tebal (%)
T1 : tebal sampel uji sebelum perendaman (cm) T2 : tebal sampel uji sesudah perendaman (cm)
2.7.2 Pengujian Sifat Mekanik
Untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari suatu bahan dilakukan beberapa
a. Pengujian Kuat Lentur.
Pengujian kuat lentur dilakukan dengan Universal Testing Machine (UTM) dengan menggunakan jarak antara batang penyangga (jarak sangga) 15 kali tebal sampel uji yaitu 15 cm, karena tebal sampel uji
adalah 1 cm. Nilai kuat lentur ( σ) dihitung dengan persamaan :
σ = ( 2.4 )
Dimana :
σ : kuat lentur (kgf/cm2) b : lebar sampel uji (cm)
P : berat beban maksimum (kgf) d : tebal sampel uji (cm)
L : jarak sangga (cm)
Gambar 2.7. Alat Universal Testing Machine
b. Pengujian Modulus Elastisitas (MOE).
Pengujian kuat lentur (Modulus of Elasticity) disebut juga Modulus Young pada lenturan ( Ef ) dilakukan bersama-sama dengan pengujian
Besarnya defleksi atau lenturan yang terjadi pada saat pengujian dicatat
pada setiap selang beban tertentu, nilai MOE dihitung dengan persamaan:
Ef = ( 2.5 )
Dimana :
Ef : Modulus of Elasticity (kgf/cm2) b : lebar sampel uji (cm)
d : tebal sampel uji (cm) P : berat beban sebelum batas
proporsi (kgf)
L : jarak sangga (cm) : lenturan pada beban (cm)
L Sampel
Beban
Gambar 2.8. Pemasangan Sampel
c. Pengujian Kuat Rekat Internal
Kuat rekat internal dilakukan untuk sampel uji berukuran 5cm x 5cm x
1cm direkatkan pada dua buah blok aluminium dengan perekat besi atau
logam dan dibiarkan sampai mengering. Kedua blok ditarik tegak lurus
terhadap permukaan sampel sampai beban maksimum, pengujian kuat
rekat internal dihitung dengan persamaan :
Dimana :
KRI : kuat rekat internal ( kgf /cm2) Pmaks : berat beban maksimum (kgf) A : luas permukaan sampel uji (cm2)
Penyiapan sampel atau contoh uji diperlihatkan seperti gambar berikut :
d. Pengujian Kuat Impak
Untuk pengujian kuat impak sampel uji berukuran 5cm x 10cm x 1cm.
Pengujian kuat impak dapat dilakukan dengan menggunakan alat
model Charpy.
BAB
III
METODOLOGI
PENELITIAN
3.1 TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Kimia Polimer Departemen Kimia
FMIPA-USU dan Laboratorium Penelitian Fakultas MIPA-USU. Penelitian ini
dilaksanakan bulan Januari s/d Mei 2011.
3.2 ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN
3.2.1 Alat-alat yang digunakan :
Set alat Hot- press Type: IL.70.110/220V
Set alat uji kuat impak Wolpert Type:CPSA Cap: 4Joule
Set alat ekstruder MIFOL BRS 896
Type: SC-2 DE,Cap. 2000kgf
Set alat Universal Testing Machine
Neraca Ohaus
Ketelitian : 0,05 mm Jangka sorong
3.2.2 Bahan-bahan yang Digunakan
Serat tandan kosong kelapa sawit PKS Bah Jambi, Kab. Simalungun PP (aqua gelas bekas)
3.3 RANCANGAN PENELITIAN
3.3.1 Perlakuan pada Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit
Tandan kosong dipotong-potong atau dicacah hingga berbentuk serat pendek dan
ditimbang sebanyak 2,5 kg, kemudian direndam dengan detergen selama ± 6 jam
untuk menghilangkan kadar minyak. Kemudian serat dibasuh dan dikeringkan
dipanas matahari. Selanjutnya NaOH ditimbang 400 gr dan dilarutkan kedalam 5
liter aquades lalu diaduk sampai NaOH terlarut sempurna. Larutan NaOH 10 %
dituangkan ke serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) didalam bejana lalu
diaduk hingga terendam dengan sempurna dan dibiarkan selama 24 jam untuk
menghilangkan kadar karbohidrat pada serat, Setelah itu rendaman TKKS –
NaOH dicuci dengan air bersih beberapa kali sampai air cucian relatif jernih.
Kemudian TKKS dikeringkan dalam oven blower pada suhu 50oC sampai kering, selanjutnya TKKS siap digunakan.
3.3.2 Perlakuan pada Polipropilena
Aqua gelas bekas dibersihkan dengan menggunakan air dicampur detergen,
dibasuh dengan air lalu dikeringkan dibawah sinar matahari. Kemudian
polipropilena daur ulang yang telah bersih dipotong-potong dengan ukuran ±
0,5cm x 0,5cm.
3.3.3 Pembuatan Coupling Agent
Potongan polipropilena ditimbang sebanyak 135 gr, benzoil peroksida sebanyak
10 gr dan maleat anhidrida 51 gr. Benzoil peroksida dan maleat anhidrida
dilarutkan dalam 250 ml pelarut Xylena kemudian dicampur kedalam PP dan diaduk hingga rata. Lalu diuapkan pelarutnya dalam oven. Selanjutnya coupling agent siap digunakan
3.3.4 Pembuatan Papan Partikel
Sementara ekstruder diset suhunya pada suhu 170oC, Polipropilena dicampur dengan 315 gr TKKS kering didalam suatu wadah, kemudian diaduk agar
demi sedikit melalui corong plastik sampai hasil blending keluar melalui ujung laras ekstruder dan polyblend ditampung selanjutnya didinginkan pada suhu kamar. Selanjutnya polyblend diletakkan kedalam cetakan didalam bingkai yang terbuat dari baja dengan ukuran bagian dalam 20,0 cm x 15,0 cm x 1,0 cm
dimana plat baja telah dilapisi dengan aluminium foil. Sampel kemudian
diletakkan diantara dua pemanas dengan suhu 170oC selama ± 10 menit tanpa tekanan dari alat. Kemudian dilanjutkan dengan memberi tekanan sedikit demi
sedikit selama ± 20 menit. Setelah itu diberi tekanan maksimal (40 bar) selama ±
20 menit. Kemudian hot-press dimatikan dan dibiarkan dingin sampai suhu ± 90oC. Selanjutnya sampel dikeluarkan dari hot-press dan dimasukkan kedalam air dan dilepaskan dari cetakan, kemudian dibiarkan sampai mencapai suhu
kamar. Papan partikel siap untuk dipotong sesuai dengan kebutuhan.
3.3.5 Pembuatan Sampel
Pembuatan sampel dengan pemotongan bahan yang sudah jadi, mengacu pada
standar SNI 03-2105-2006 seperti terlihat pada gambar berikut.
2,5 cm
Keterangan :
A : Sampel untuk uji kerapatan dan kadar air
B : Sampel untuk uji MOR dan MOE
C : Sampeluntuk uji pengembangan tebal
D : Sampel untuk uji kuat rekat internal
E : Sampel untuk uji kuat impak
3.4 VARIABEL PENELITIAN
3.4.1 Variabel Bebas
Persen berat polipropilena (70%,60%,50%,40%,30%).
Persen berat tandan kosong kelapa sawit (30%,40%,50%,60%,70%).
3.4.2 Variabel Terikat
Kerapatan
Kadar air
Pengembangan tebal
Kuat Lantur
Modulus Elastisitas ( MOE )
Kuat rekat internal
Kuat impak
3.5.1 Penyiapan Polipropilena (PP) Hasil Daur Ulang
PP (aqua gelas bekas)
Dibersihkan dgn campuran air + detergen
Dipotong-potong ukuran ± (0,5cm x 0,5cm)
PP siap guna
Gambar 3.2. Diagram Alir Penyiapan PP Hasil Daur Ulang
3.5.2 Penyiapan Tandan Kosong Kelapa Sawit
Dibersihkan dari pasir, dll.
Direndam dengan air dan detergen selama ± 2 jam, kemudian diurai
Dicacah dengan ukuran ± 0,5 cm
Di saring dengan ayakan
Direndam dalam air bersih Selama 24 jam
Dijemur di bawah matahari sampai kering
T K K S NaOH 10%
Serat TKKS Kering
B b Mi k
3.5.3 Pembuatan Papan Partikel
Dipotong sesuai kebutuhan
Uji Sifat Mekanik:
Kuat Lentur
Modulus Elastisitas (MOE) Kuat Rekat Internal Kuat Impak
Dicetak dalam cetakan dengan hot press
Pengambilan Data
Hasil dan Pembahasan
Selesai Kesimpulan
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Sifat- Fisis Papan Partikel
4.1.1 Hasil Pengujian Kerapatan
Kerapatan merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan perbandingan
antara massa benda terhadap volumenya atau banyaknya massa zat per satuan
volume. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kerapatan papan partikel
yang dihasilkan berkisar antara 0.797 gr/cm3 sampai dengan 0,906 gr/cm3, nilai kerapatan terendah pada komposisi 30:70 dan yang tertinggi pada komposisi
60:40. Data hasil pengujian kerapatan dapat dilihat pada LAMPIRAN A.
Gambar 4.1. Grafik Nilai Kerapatan
Kerapatan yang dihasilkan sudah mencapai kerapatan sasaran yang diinginkan
yaitu 0,40 gr/cm3 – 0,90 gr/cm3. Hal tersebut menunjukkan bahwa distribusi serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dengan Polipropilena daur ulang pada saat
Hasil penelitian menunjukkan bahwa papan partikel yang dihasilkan termasuk
dalam kategori kerapatan sedang dan kerapatan tinggi. Untuk komposisi 30:70
dikategorikan kerapatan sedang dan komposisi 40:60, 50:50, 60:40, 70:30
dikategorikan kerapatan tinggi. Kategori ini disesuaikan dengan penggolongan
menurut Tsoumis (1991) yang membagi papan partikel menjadi papan partikel
dengan kerapatan rendah (0,25 gr/cm3 – 0,40 gr/cm3) kerapatan sedang (0,40gr/cm3 -0,80gr/cm3) dan kerapatan tinggi (0,80 gr/cm3 – 1,20 gr/cm3).
Standar Nasional Indonesia (SNI) 03 - 2105 – 2006, Papan Partikel,
mensyaratkan nilai kerapatan papan partikel sebesar (0,40 – 0,90) gr/cm3. Jadi semua papan partikel yang dihasilkan telah memenuhi persyaratan yang di
tetapakan. Dari hasil pengujian, hampir tidak ada perbedaan nilai kerapatan
setelah penambahan serat TKKS. Nilai kerapatan yang diperoleh setelah
penambahan TKKS lebih kecil dari 1,0 gr/cm3. Nilai kerapatan yang terbesar pada komposisi 60 : 40. Ini diduga karena pada komposisi 60 : 40 ikatan molekul -
molekul antar TKKS dengan PP lebih baik sehingga menghasilkan nilai kerapatan
yang lebih besar.
4.1.2 Hasil Pengujian Kadar Air
Kadar air menunjukkan besarnya kandungan air di dalam suatu benda yang
dinyatakan dalam persen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar air papan
partikel yang dihasilkan berkisar antara 0,04% untuk komposisi 30 : 70 samapai
Gambar 4.2. Grafik Nilai Kadar Air
Data hasil pengujian kadar air dapat dilihat pada LAMPIRAN B. Hasil
penelitian menunjukkan nilai kadar air rendah. Hal ini disebabkan plastik
polipropilena yang digunakan sebagai matrik bersifat hidropobik, sehingga
papan partikel tidak mudah menyerap uap air dari lingkungannya
Berdasarkan perlakuan komposisi bahan menunjukkan bahwa semakin
banyak serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) maka kadar air juga
semakain tinggi. Hal ini disebabkan oleh sifat serat TKKS sebagai salah satu
bahan berlegnisellulosa yang hidrofinik. Malloney (1993)
Standar Nasional Indonesia (SNI) 03 – 2105 – 2006, Papan Partikel,
mensyaratkan nilai kadar air papan partikel < 14%. Dari hasil pengujian
semua papan komposit yang dihasilkan tidak mencapai kadar air minimum
yang disyratkan. Rendahnya kadar air papan komposit yang dihasilkan
diduga disebabkan perlakuan panas pengempaan dengan menggunakan suhu
170 0C yang membuat kadar air pada papan komposit mengalami penguapan. Hasil tersebut sangat baik untuk penggunaan interior dan eksterior karena
4.1.3 Hasil Pengujian Pengembangan Tebal
Pengembangan tebal adalah besaran yang menyatakan pertambahan tebal
contoh uji dalam persen terhadap tebal awalnya setelah contoh uji direndam
dalam air pada suhu kamar selama 24 jam. Hasil rata-rata pengembangan
tebal berfariasi antara 1,11% untuk komposisi 40 : 60 hingga 2,49% untuk
komposisi 70:30. Dari hasil pengamatan semakin banyak TKKS semakin
besar nilai pengembangan tebal. Hal ini diduga karena sifat TKKS yang
mudah menyerap air atau hidrofinik. Data hasil pengujian pengembangan
tebal selengkapnya dapat dilihat pada LAMPIRAN C.
Gambar 4.3. Grafik Nilai Pengembangan Tebal
Standar Nasional Indonesia (SNI) 03 –2105 – 2006, Papan Partikel, nilai
pengembangan tebal yang di isyaratkan maksimum 12%. Sedangakan nilai
pengembangan tebal papan komposit yang dihasilkan dari pengujian dibawah
2,5%, sehingga papan partikel memenuhi standar yang di isyaratkan. Dengan
demikian papan partikel cenderung memiliki sifat hidrofobik sehingga lebih
4.2
SifatMekanik
PapanPartikel
4.2.1 Hasil Pengujian Kuat Lentur (MOR)
Pengujian ini menggunakan alat Universal Testing Macine Type SC-2DE
MFG. No 6079 Cap.2000kgf. Kuat lentur merupakan besaran dalam bidang
teknik yang menunjukkan beban maksimum yang dapat ditahan oleh material
(dalam hal ini papan komposit) persatuan luas sampai material itu patah. Dari
hasil penelitian ini kuat lentur (MOR) yang diperoleh cukup tinggi. Nilai
terendah pada komposisi 70:30 sebesar 123,642 Kgf/cm2 sedangkan yang
tertinggi pada komposisi 40 : 60 sebesar 215,83 Kgf/cm2. Data hasil pengujian kuat lentur dapat dilihat pada LAMPIRAN D.
Hasil penelitian menunjukkan semakin banyak kadar plastik maka
kelenturannya semakin tinggi, sebaliknya semakin banyak serat
kelenturannya semakin menurun. Ini karena kekuatan lentur polipropilena
sangat besar berkisar (4,2 – 5,6) Kgf/mm2. Surdia. T. dan Saito. (1999).
Gambar 4.4.Grafik Nilai Kuat Lentur
Standar Nasional Indinesia (SNI) 03 – 2105 – 2006, Papan Partikel,
mensyaratkan nilai kuat lentur (MOR) minimal 82 Kgf/cm2. Dengan
demikian papan komposit yang dihasilkan memenuhi standar yang di
tetapkan. Dengan demikian papan komposit yang dihasilkan berdasarkan
kuat lentur dari komposisi 50 : 50 ke komposisi 60 : 40. Ini diduga
pencampuran yang kurang homogen antara TKKS dengan PP yang
mengakibatkan kenaikan nilai kuat lentur pada penambahan serat TKKS.
4.2.2 Hasil Pengujian Modulus Elastis (MOE)
Pengujian ini menggunakan alat Universal Testing Macine Type SC-2DE
MFG.No 6079 Cap.2000 kgf. Modulus Elastis (MOE) merupakan besaran
dalam bidang teknik yang menunjukkan ukuran ketahanan material (dalam
hal ini papan partikel) menahan beban dalam batas proporsi (sebelum patah).
Hasil pengujian menunjukkan nilai MOE yang terendah pada komposisi
30:70 sebesar 6500,88 Kgf/cm2 sedangkan yang tertinggi pada komposisi 50:50 sebesar 9171,98 Kgf/cm2. Data hasil pengujian MOE dapat dilihat pada LAMPIRAN E. Hal ini diduga karena pencampuran serat dengan
polipropilena daur ulang yang sebanding sehingga menghasilkan MOE yang
paling besar.
Dari grafik dapat dilihat ada kenaikan yang sangat signifikan dari komposisi
40 : 60 sampai komposisi 50 : 50. Ini diduga pada komposisi 40 : 60 sampai
komposisi 50 : 50 partikel - partikel TKKS dan PP mulai membentuk ikatan
yang sangat kuat dan kembali menurun pada komposisi 60 : 40. Nilai MOE
papan partikel yang dihasilkan masih jauh berada dibawah standar. Standar
Nasional Indonesia (SNI) 03 -2105-2006, Papan Partikel, yang mensyaratkan
nilai MOE minimal 20.400 Kgf/cm2. Di duga hal ini disebabkan oleh
karakteristik polipropilena yang memiliki nilai MOE 1,10 X 104 – 1,36 X 104 Kgf/cm2 jauh dibawah standar SNI. Bost (1986) dalam Syarief et al (1999). Nilai MOE yang begitu rendah juga diakibatkan oleh pengaruh TKKS yang
memiliki nilai MOE yang relatif rendah sebagaimana hasil penelitian (Isroi,
2009) yang nilai MOE papan partikel yang terbuat dari TKKS dengan perekat
lateks, lem kanji dan polivinil aklirik hanya sebesar 1809,66 kgf/cm2 – 4131,17 kgf/cm2. Dengan demikian nilai MOE yang diperoleh belum memenuhi Standar SNI.
4.2.3 Hasil Pengujian Kuat Impak
Pengujian ini menggunakan alat Wolperts Type : CPSA Com.
No.8803104/0000 diberikan perlakuan dengan pemukul (godam) sebesar 4
Joule. Kekuatan Impak adalah suatu kriteria untuk mengetahui kegetasan
bahan. Hasil pengujian menunjukkan tidak terjadi perbedaan yang signifikan
Gambar 4.6. Grafik Nilai Kuat Impak
Dari grafik kekuatan impak pada perlakuan komposisi 70:30 lebih kecil
sebesar 3,08 Joule/cm2 dan kekuatan impak komposisi 30 : 70 lebih besar sebesar 3,82 Joule/cm2. Ini diduga karena ikatan antar molekul setelah penambahan serat semakin lemah sehingga kekuatan impaknya semakin
kecil.
4.2.4 Hasil Pengujian Kuat Rekat Internal
Pengujian ini menggunakan alat Universal Testing Macine Type SC – 2DE
MFG. No 6079 Cap. 2000 Kgf. Kuat rekat internal adalah salah satu besaran
teknik untuk menguji kekuatan perekat dalam papan partikel. Dalam
penelitian ini perekat yang digunakan adalah polipropilena daur ulang. Hasil
pengujian menunjukkan nilai kuat rekat internal pada komposisi 40:60 lebih
Gambar 4.7. Grafik Kuat Rekat Internal
Dalam Standar Nasional Indonesia (SNI) 03 – 2105 – 2006, Papan
Partikel, mensyaratkan nilai Kuat Rekat Internal minimum 1,5 Kgf/cm2.
Dengan demikian papan komposit yang dihasilkan memenuhi standar yang
ditetapkan karena nilai kuat rekat internalnya melampaui nilai minimum.
Dengan demikian kualitas papan partikel yang dihasilkan berdasarkan kuat
rekat internalnya sangat baik. Dari grafik terlihat bahwa semakin banyak serat
kuat rekat internalnya semakin menurun. Tetapi ada kenaikan nilai kuat rekat
internal pada penambahan serat TKKS dari komposisi 30 : 70 ke komposisi
40 : 60. Ini diduga pada komposisi 40 : 60 terjadi ikatan yang homogen antara
serat TKKS dengan PP sehingga nilai kuat rekat internalnya lebih baik
4.3 Hasil Perankingan Kualitas Papan Partikel
Papan partikel yang baik adalah papan partikel yang memenuhi standar yang telah
di tetapkan. Dari hasil pengujian sifat fisik seperti kerapatan, kadar air dan
pengembangan tebal, papan partikel ini sudah memenuhi standar. Pengujian sifat
mekanik yang telah dilakukan seperti kuat lentur, kuat impak, kuat rekat internal
juga sudah memenuhi standar. Tetapi dalam pengujian Modulus Elastis (MOE)
masih jauh dibawah standar.
Dari hasil perankingan papan partikel yang dihasilkan dapat diketahui
bahwa komposisi 30 : 70 memiliki sifat fisis yang lebih baik dibandingkan dengan
komposisi lain. Sedangkan untuk sifat mekanik berfariasi yaitu untuk kuat lentur
yang lebih baik pada komposisi 40 : 60, modulus elastis yang lebih baik pada
komposisi 50 : 50, kuat rekat internal yang lebih baik pada komposisi 40 : 60, dan
kuat impak pada komposisi 30 : 70. Jadi yang memiliki sifat mekanik yang lebih
baik pada komposisi 40 : 60. Akan tetapi untuk penggabungan nilai fisis dan
mekanik komposisi 40 : 60 menunjukkan nilai yang lebih baik jika dibanding
dengan komposisi yang lain. Data hasil perangkingan kualitas papan partikel
BAB
V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
KESIMPULANSetelah dilakukan pengujian terhadap sifat fisik dan mekanik papan
partikel, pembahasan dan interpretasi data hasil penelitian, maka
diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Nilai kerapatan yang di peroleh dari hasil pengujian yang dilakukan
yaitu (0.797 – 0.906) gr/cm3. Nilai Kerapatan yang terbaik pada komposisi 30 : 70.
2. Nilai kadar air yang di peroleh dari hasil pengujian yang dilakukan
yaitu (0,03 – 0,68) %. Nilai kadar air terbesar pada komposisi 70 : 30.
3. Nilai pengembangan yang di peroleh dari hasil pengujian yang
dilakukan yaitu (1,11 – 2,49) % yang terbaik pada komposisi 40 : 60.
4. Nilai kuat lentur yang di peroleh dari hasil pengujian yang dilakukan
yaitu (123,64 – 215,83) Kgf/cm2. Nilai Kuat Lentur terbesar pada komposisi 40 : 60.
5. Nilai modulus elastis yang diperoleh dari hasil pengujian yaitu
berkisar (6500,88 – 9171,98) Kgf/cm2. Nilai modulus elastis ini masih jauh dibawah standar SNI 03 – 2105 – 2006.
6. Nilai kuat impak yang diperoleh dari hasil pengujian berkisar antara
7. Nilai kuat rekat internal yang di peroleh dari hasil pengujian yang
dilakukan yaitu (3,478 – 11,443) Kgf/cm2 dan yang terbaik pada komposisi 40 : 60.
8. Secara umum nilai sifat fisis dan mekanik dari hasil penelitian papan
komposit yang dihasilkan tergolong baik dan suadah memenuhi
standar yang ditetapkan SNI 03 – 2105 – 2006.
9. Dari hasil perankingan kualitas papan partikel yang lebih baik adalah
perlakuan pada komposisi 40 : 60.
5.2 SARAN
1. Perlu dilakukan lagi penelitian lanjutan yang lebih komprehensif dengan
mengembangkan variasi komposisi dan dengan jumlah sampel yang lebih
banyak untuk mendapatkan hasil yang lebih optimal.
2. Karena modulus elastisitas papan partikel belum memenuhi standar, maka
perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan mempertimbangkan
penambahan bahan aditif lain dengan tujuan menambah nilai modulus
elastisitas.
3. Berhubung karena material papan partikel ini sebagian terbuat dari
bahan polimer, maka untuk penelitian selanjutnya sebaiknya dilakukan uji
nyala api, untuk mengetahui ketahanan papan partikel terhadap panas
DAFTAR PUSTAKA
Al-malaika, S. 1997. Reactive Modifiers Polymers, 1st edition. Aston University Press. Birmingham
Al-malaika, S, and G, Scot, 1983, “In Degrdation and Stabilisation of Polilefins”, App. Sci. Publ, Ltd. London.
Arbintarso, E.S. 2009. Tinjauan Kekuatan Lengkungan Papan Serat Sabut Kelapa Sebagai Bahan Teknik. Jurnal Teknologi vol.2 No.1 Juni 2009 hal.53-60.
Bil Meyer, W. F, 1994. Text Book of Polymer Science 3rd edition, Jhon Wiley & Sons, New York.
Cowd, M. A. 1991. Kimia Polimer ITB Press. Bandung.
Darnoko, et al. 1995. Pulping of Oil Palm Empty Fruit Bunches With Surfactant,
In : Oil Palm Trunk and Other Palmwood, p87-87
Febrianto, F. 1999. Preparation And Properties Enhancement Of Moldable Wood – Biodegradable Polymer Composites. [Disertasi]. Kyoto University, Division of Forestry and Bio-material Science. Faculty of Agriculture. Kyoto:
Firdaus F dan Fajriyanto, 2006. Karakteristik mekanik produk Fibarboard dari komposit sampah plastic (thermo plastic)-Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS). Jurnal TEKNOIN ISSN 0853-8697 (Terakreditasi) Edisi September 2006, Vol.11.No.3. Penelitian yang dibiayai dalam program Riset Unggulan Terpadu (RUT XII) 2005-2006 oleh Menristek RI.
Gibson, F. R. 1994. Principle Of Composite Material Mechanics. International Edition . Mc.Graw Hill. New York
Hartono, A.C.K. 1998. Daur Ulang Limbah Plastik dalam Pancaroba : Diplomasi Ekonomi dan Pendidikan. Dana Mitra Lingkungan. Jakarta.
Humaidi, 1998. Bahan Polimer Komposit. USU Press. Medan.
Iskandar, M. 2009.Proses Pembuatan Papan Partikel. Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan. Bogor
Isroi, M. 2009. Seribu Manfaat Serat
Sawit. http://kafein4u.wordpress.com/2009/02/28/seribu-manfaat-serat-sawit/indeks.htm. Diakses 16 mei 2011
Maloney, T.M. 1993. Modern Particle Board and Dry Process Fiberboard Manufacturing. Miler Freeman, inc Sanfransisco.
Malcom, P. Steven, 1998. Kimia Polimer Terjemahan Paramita. Jakarta .
Nurmaulita, 2010. Pengaruh Orientasi Serat Sabut Kelapa dengan Resin Polyester dalam Pembuatan dan Karakteristik Papan Lembaran. [Tesis] Program Magister Fisika FMIPA USU. Medan
Nurjana, S. 2007. Komposisi Polietilena dengan Penguat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (Pembuatan KemasanbKomposit). Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Medan
41
Rosen L, 1982 “Fundamental Principles of Polymeric Materials”, John Willey and Sons, New York, USA.
Rowell,R.M. 1997. Paper and Composites from Agro-Base Resources. CRC Lewis Publisher. Florida.
Sain M.M, B.O, 1994. “PolyolefWood Filler Composite I, Performance at in-Phenylene Bismaionide modified wood fibre in Polypropilene Composite”, J Applied, polymer Sci. Citation,10,1545
Schwart, M.M 1984. Composit Material Hand Book. Mc. Graw-Hill Book Company, USA.
SNI, 2006. Mutu Papan Partikel SNI 03-2105-2006. Dewan Standarisasi Nasional (DSN). Jakarta
Surdia, T. dan Saito, S. 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. PT. Pradnya Paramita. Pustaka Teknologi dan Informasi. Jakarta
Syarief, R Santausa, S dan Isyana, St. 1999. Teknologi Pengemasan Pangan. Laboratorium Rekayasa Proses Pangan dan Gizi IPB, Bogor
Widodo B, 2008. Analisa Sifat Mekanik Komposit Epoksi dengan Pengaut Serat Pohon Aren (Ijuk) Model Lamina Berorientasi Sudut Acak (Random).
LAMPIRAN : A
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kerapatan
LAMPIRAN : B
Tabel 4.2. Data Hasil Pengujian Kadar Air
LAMPIRAN : C
Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Pengembangan Tebal
Persentase Sesudah Direndam
LAMPIRAN : E
Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Modulus Elastisitas
LAMPIRAN : F
Tabel 4.6. Data Hasil Pengujian Kuat Rekat Internal
LAMPIRAN : G
Tabel 4.7.Data Hasil Pengujian Kuat Impak
LAMPIRAN : H
Kurva Tegangan – Regangan Pengujian Kuat Lentur
Persentase Berat TKKS
Sampel Uji
Ke: Gambar Kurva
Perhitungan Kuat Lentur ( σ )
2
Tegangan
Regangan
Rumus : =
P = 96,8 kgf L = 15,01 cm b = 4,97 cm d = 0,98 cm
, kgf/cm
Rumus : EF =
x
L = 15,01 cmd = 0,98 cm
b = 4,97 cm
P/δ = 100/2,6 kgf/cm
Persentase Berat TKKS
Sampel Uji
Ke: Gambar Kurva
Perhitungan Kuat Lentur ( σ )
Regangan
Perhitungan Kuat Lentur ( σ )
