BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1Komposit
Komposit adalah penggabungan 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 yang disebut matriks. Didalam komposit unsur utamanya serat, sedangkan bahan pengikatnya
polimer yang mudah dibentuk. Penggunaan serat sendiri yang utama adalah
menentukan karakteristik bahan komposit, seperti kekakuan, kekuatan serta sifat
mekanik lainnya.
Sebagai bahan pengisi, serat digunakan untuk menahan gaya yang bekerja
pada bahan komposit, matrik berfungsi melindungi dan mengikat serat agar dapat
bekerja dengan baik terhadap gaya-gaya yang terjadi. Oleh karena itu untuk bahan
serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik dipilih
bahan-bahan yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia.
Bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu komposit partikel
(particulatecomposite) dan komposit serat (fibre composite). Bahan komposit partikel terdiridari partikel yang diikat matrik. Komposit serat ada dua macam,
yaitu seratpanjang (continuos fibre) dan serat pendek (short fibre atau whisker).
2.1.1Tipe Komposit Serat
Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit, yaitu:
a. Continuous Fibre Composite
Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk
laminadiantara matriknya. Tipe ini mempunyai kelemahan pemisahan
antar lapisan.
b. Woven Fibre Composite (bi-directional)
Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan
karenasusunan seratnya mengikat antar lapisan. Susunan serat
memanjangnya yangtidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan
kekakuan melemah.
c. Discontinous Fibre Composite
Discontinous Fibre Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek.
Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 (Gibson, 1994) :
• Aligned discontinuous fiber
• Off-axis aligned discontinuous fiber • Randomly oriented discontinuous fiber d. Hybrid Fibre Composite
Hybrid fibre composite merupakan komposit gabungan antara tipe seratlurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat
mengantikekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan
kelebihannya.
2.1.2 Faktor yang mempengaruhi Performa Komposit
1. 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.
2. Letak Serat
a. One dimensional reinforcement(penguat satu dimensional), mempunyai kekuatan pada arah axis serat.
b. Two dimensional reinforcement (planar), mempunyai kekuatan pada duaarah atau masing-masing arah orientasi serat.
c. Three dimensional reinforcement, mempunyai sifat isotropic
kekuatannyalebih tinggi dibanding dengan dua tipe sebelumnya.
3. Panjang Serat
Serat panjang lebih kuat dibanding serat pendek. Oleh karena itu
panjang dandiameter sangat berpengaruh pada kekuatan maupun
modulus komposit. Seratpanjang (continous fibre) lebih efisien dalam peletakannya daripada seratpendek.
4. Diameter Serat
Semakin kecil diameter serat akan menghasilkan kekuatan
komposityang tinggi.
5. Faktor Matrik
Matrik berfungsi mengikat serat. Polimer sering dipakai thermoplastic
danthermoset. 6. Katalis
Katalis digunakan untuk membantu proses pengeringan (curring) pada bahan matriks suatu komposit. Penggunaan katalis yang
berlebihan akan semakin mempercepat proses laju pengeringan, tetapi
akan menyebabkan bahan komposit yang dihasilkan semakin getas.
7. Bentuk Serat Bentuk Serat yang digunakan untuk pembuatan
komposit tidak begitu mempengaruhi, yang mempengaruhi adalah
diameter seratnya. Pada umumnya, semakin kecil diameter serat akan
menghasilkan kekuatan komposit yang lebih tinggi. Selain bentuknya
kandungan seratnya juga mempengaruhi (Schwartz, 1984).
2.2 Tanaman Kelapa
Mengenai asal usul kelapa belum ada kesepakatan di antara para ahli. Dengan
melakukan penelaan secara menyeluruh terhadap literature-literatur tentang asal
usul kelapa. Pada abad ke-9, pertama kali kelapa diproduksi oleh pedagang bangsa
arab bernama Soleyman yang mengunjungi negri China.
Diantara penulis abad pertengahan yang membuat referensi tentang kelapa
adalah Marco Polo dan Friar Jordanas. Kelapa (coconut) dikenal dengan berbagai sebutan seperti Nux Indica, al djanz al kindi, ganz-ganz, nargil, narle, tenga,
temuai, dan pohon kehidupan.Kata coco (coquo) pertama kali digunakan oleh Vasco dan Gama, kata ini berhubungan dengan kera atau wajah aneh seperti
tempurung kelapa yang bermata tiga.Tentang asal usul kelapa ini, terdapat 2 teori
yang saling bertentangan jika dinilai berdasarkan bukti-bukti yang saling
berhubungan. Kedua teori tersebut yaitu:
a. Teori yang menyatakan bahwa kelapa berasal dari Amerika Selatan.
Pendukung teori ini antara lain D.F.Cook, van Masrtius Beccari dan Thor
Hejerdahl. Alasan yang diajukan oleh kelompok ini yaitu :
1. Beberapa species genus cocos, hanya ditemukan di Amerika Selatan yang
tidak mempunyai hubungan erat dengan kelapa yang terdapat di Asia.
2. Penyebaran kelapa dengan mengapung dalam arus laut adalah
memungkinkan.
3. Terlihatnya kelapa di Amerika telah dicatat lebih dulu dalam sejarah.
b. Teori yang menyatakan bahwa kelapa berasal dari Asia atau Indo Pacific.
Pendukung teori ini antara lain Berry, Werth, Mearill, Mayuratha, Lepesma,
dan Purseglove. Adapun alasan yang diajukan oleh kelompok ini antara lain:
1. Penemuan buah dari species cocos di Plein-North Auckland di Selandia
Baru.
2. Terdapat lebih banyak variates kelapa di Asia Tenggara dari pada di
Amerika.
3. Perlakuan pengolahan kelapa dan nama-nama setempat untuk kelapa lebih
banyak dipergunakan di dunia tropis tua dari pada dunia tropis baru.
4. Ditemukannya binatang-binatang yang makanan khususnya kelapa, seperti
ketam (Birgus latro) dan berbagai hama kelapa yang lain.
2.2.1 Serat Sabut Kelapa
Sabut kelapa merupakan bahan berserat dengan ketebalan sekitar 5-6cm, dan
merupakan bagian terluar dari buah kelapa. Sabut kelapa terdiri dari kulit ari, serat
dan sekam(dust). Diantara ketiga komponen penyusun sabut kelapa ini penggunaan serat adalah yang paling banyak dan telah berkembang.
Pemanfaatannya sangat luas antara lain untuk pembuatan tali, sapu, keset, sikat
pembersih, media penanaman anggrek, saringan, pengatur akustik, karpet, isolator
panasdan suara, bahan pangisi jok kursi/mobil dan lainnya.
Umur buahmenunjukkan tingkat pertumbuhan buah kelapa, dimulai pada
bulan ketiga,berat buah maksimum dicapai pada bulan ketujuh, sedangkan volume
mencapaimaksimum pada bulan kesembilan. Daging buah mulai terlihat pada
bulanketujuh dan mencapai berat maksimum pada bulan keduabelas. Pada bulan
ketujuh pada saat berat buah maksimum proporsi komponen buah terdiri atas62%
sabut, 7% tempurung, 1% daging buah, sisanya adalah air. Pada saatpanen (12
bulan), proporsi berat basah sabut 56%, tempurung 17%, dagingbuah 27%;
proporsi berat kering sabut 42%, tempurung 28%, dan daging buah30% (A. Lay,
1998).
Menurut United Coconut Association of the Philippines (UCAP) dari satu
buah kelapa dapat diperoleh rata-rata 0,4 kg sabut. Sabut ini mengandung 30%
serat.Komposisi kimia sabut kelapa terdiri atas selulosa, lignin, pyroligneousacid, gas,arang, ter, tannin, dan potasium. Dilihat sifat fisisnya sabut kelapa terdiri dari:
a. Seratnya terdiri dari serat kasar dan halus dan tidak kaku.
b. Mutu serat ditentukan dari warna dan ketebalan.
c. Mengandung unsur kayu seperti lignin, suberin, kutin, tannin dan zat lilin.
Dari sifat mekaniknya:
a. Kekuatan tarik dari serat kasar dan halus berbeda.
b. Mudah rapuh dan bersifat lentur.
2.2.2 Komposisi Serat Sabut Kelapa
Hasil uji komposisi serat sabut kelapa berdasarkan SNI yang dilakukanSarana
Riset dan Standarisasi dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut:
Tabel 2.1 Komposisi Serat Sabut Kelapa Berdasarkan SNI
Parameter Hasil uji
komposisi (%) Metode uji
Kadar abu
Kadar lignin(metode klason)
Kadar sari
Kadar alfa selulosa
Kadar total selulosa
Kadar pentosan sebagai hemiselulosa
kelarutan dalam NAOH 1%
2.02
Sumber : Sunario, 2008 ( Laboratorium Balai Besar Pulp dan Kertas)
Uji komposisi sifat kimia untuk megetahui komposisi kimia yang terdapat
dalamserat sabut kelapa. Uji lignin untuk mengetahui jumlah lignin dalam serat
sabutkelapa. Lignin adalah bagian yang terdapat dalam lamela tengah dan dinding
selyang berfungsi sebagai perekat antar sel, dan merupakan senyawa aromatik
yangberbentuk amorf. Suatu komposit akan mempunyai sifat fisik atau kekuatan
yangbaik apabila mengandung sedikit lignin, karena lignin bersifat kaku dan
rapuh.
2.3Kopi
Kopi (Coffea sp.) adalah spesies tanaman berbentuk pohon yang termasuk dalam famili Rubiaceae dan genus Coffea. Tanaman ini tumbuhnya tegak, bercabang, dan bila dibiarkan tumbuh dapat mencapai tinggi 12 m. Biji kopi terletak di dalam
buah yang berwarna merah atau ungu, dimana buah pada umumnya mengandung
dua inti yang saling berhimpit. Di dalam kopi terdapat beberapa lapisan yang
menyusunnya, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Bagian-Bagian Kopi
Kopi merupakan salah satu komoditas penting di dalam perdagangan
dunia. Areal perkebunan kopi di Indonesia mencapai lebih dari 1,291 juta hektar
dimana 96% diantaranya adalah areal perkebunan kopi rakyat (Direktorat Jenderal
Perkebunan, 2006). Melyani(2009) menyatakan bahwa pada tahun 2009 produksi
kopi Indonesia mencapai total 689 ribu ton. Produksi kopi robusta mencapai 81%
dari total produksi (sekitar 557 ribu ton) dan 19% untuk produksi kopi arabika
(sekitar 131 ribu ton).
Kulit kopi selama ini tidak mengalami pemrosesan di pabrik karena yang
digunakan hanya biji kopi yang kemudian dijadikan bubuk kopi instan (Baon,
bahan bakar dalam bentuk padat, dimana pemanfaatannya adalah sama seperti
briket batubara. Antolin dalam Subroto (2007) menyatakan bahwa pembakaran
limbah kulit kopi menghasilkan kadar sulfur yang rendah. Keringnya kandungan
dari limbah kulit kopi akan menguntungkan karena dapat meningkatkan nilai
kalor.
Menurut data statistik (BPS, 2003), produksi biji kopi di Indonesia
mencapai 611.100 ton dan menghasilkan kulit kopi sebesar 1.000.000 ton. Jika
tidak dimanfaatkan akan menimbulkan pencemaraan yang serius.
Kulit kopi terdiri dari:
a. Lapisan bagian luar tipis yakni yang disebut ”Exocarp”; lapisan ini kalau sudah masak berwarna merah.
b. Daging buah; daging buah ini mengandung serabut yang bila sudah masak
berlendir dan rasanya manis, maka sering disukai binatang kera atau musang.
Daging buah ini disebut ”Mesocarp”.
c. Kulit tanduk atau kulit dalam; kulit tanduk ini merupakan lapisan tanduk yang
menjadi batas kulit dan biji yang keadaannya agak keras. Kulit ini disebut
”Endocarp”.
Tabel 2.2 Komposisi kulit tanduk kopi
Komponen Arabika (%)
Protein kasar Kulit tanduk kopi berperan sebagai pelindung dari kerusakan mekanis yang
mungkin terjadi pada waktu pengolahan.
2.4 Polipropilena
Polipropilena adalah bahan termoplastik yang transparan berwarnah putih
mempunyai titik leleh bervariasi antara 1700C – 1750C. Umumnya polipropilena
dalam pelarut organik dan anorganik (Bilmeyer, 1994). Polipropilena merupakan
suatu polimer yang terbentuk dari unit-unit berulang dari monomer
propilena.Polipropilena termasuk kelompok yang paling ringan diantara bahan
polimer. Kekuatan tarik, kekuatan lentur dan kekuatannya lebih tinggi. Sifat
mekaniknya dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan mencampurkan serat
gelas.
Pemuaian sifat termal juga dapat diperbaiki sampai setingkat resin
termoset. Polipropilena banyak dipakai dalam produksi peralatan rumah tangga,
meja makan, keranjang, peralatan kamar mandi, palet, mainan, peralatan listrik,
komponen mobil dan lain-lain. Polipropilena mempunyai sifat fisis keras dan
kaku sehingga secara komersial selalu ditambah bahan aditif dengan tujuan agar
diperoleh derajat kekerasan dan kelunakan tertentu sehingga bahan polipropilena
tersebut mudah dibentuk menjadi berbagai jenis barang. Sifat-sifat polipropilena
antara lain:Terbakar kalau dinyalakan dan menjadi cair, memiliki sifat-sifat listrik
yang baik, terutama sangat baik dalam sifat khusus frekwensi tinggi.
Monomer yang menyusun polipropilena adalah propilena dengan struktur
CH2 = CH – CH3. Monomer propilena merupakan hasil sampling dari pemurnian
minyak bumi. Pembuatan polipropilena adalah melalui polimerisasi adisi dari
monomer propilena yang secara umum di tunjukkan di bawah ini (Rosen, 1982).
H CH3 H CH3
n C C C C n= unit perulangan
H H H H n
Gambar 2.2. Polimerisasi Polipropilena
Polipropilena merupakan jenis bahan baku plastik yang sangat ringan,
densitas 0,90-0,92 gram/cm3, memiliki kekerasan dan kekakuan yang tinggi dan
bersifat kurang stabil terhadap panas karena adanya hydrogen tersier. Penggunaan
bahan aditif memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia yang baik sebagai
bahan polimer.
Dalam struktur polimer atom-atom karbon terikat secara tetrahedral
dengan sudut antara ikatan C – C = 109,50 dan membentuk rantai zigzag planar.
Untuk polipropilena struktur zigzag planar tiga dimensi dapat terjadi dalam tiga
cara yang berbeda-beda tergantung pada gugus metal satu sama lain. Ini
menghasilkan struktur isotaktik, sindiotaktik dan ataktik. Ketiga struktur
polipropilena tersebut pada pokoknya secara kimia berbeda satu sama yang lain.
Pada propilena isotakti semua gugus metal (CH3) terletak pada sisi yang sama dari
rantai utama karbonnya, pada sindiotaktik gugus metal terletak arah berlawanan
selang-seling, sedangkan yang ataktik gugus metilnya acak(Hartomo, 1995).
2.4.1.Sifat-Sifat Polipropilena
Mempunyai konduktifitas panas yang rendah (0,12 W/m), tegangan permukaan
yang rendah, kekuatan benturan yang tinggi, tahan terhadap pelarut organic, bahan
kimia anorganik, uap air, minyak, asam dan basa, isolator yang baik tetapi dapat
dirusak oleh asam nitrat pekat, mudah terbakar, tidak leleh 1660C dan suhu
dekomposisi 3800C (Cowd, 1991).
Pada suhu kamar polipropilena sukar larut dalam toluene, sedangkan
dalam xilena larut dalam bantuan pemanasan, akan tetapi polipropilena dapat
terdegradasi oleh zat pengoksida seperti asam nitrat dan hydrogen peroksida.
Peroksida organic juga dapat digunakan untuk memodifikasi polipropilena yang
melibatkan beberapa proses yaitu: degradasi, cross-linking, peroksida, grafting
dengan monomer dan pencampuran reaktif dengan polimer lain (Al-Malaika,
1997).
2.4.2. Kegunaan Polipropilena dalam Kehidupan Sehari-hari
Polipropilena diproduksi sejak tahun 1958 dengan membawa katalis Ziegler.
Polimer khas ruang (streo spesifik) ini khususnya disintesis isotaktik sehingga
kekristalannya tinggi. Karena keteraturan ruang polimer ini maka rantai dapat
terjejal sehingga menghasikan plastik yang kuat dan tahan panas.
Sebagai jenis plastik komoditas, polipropilena banyak digunakan untuk
komponen kenderaan bermotor, bagian dalam mesin cuci, botol kemasan,
peralatan rumah tangga, bahan serat, isolator listrik, film, kemasan (berupa
lembaran tipis) makanan dan barang(Cowd, 1991).
