OPTIMASI SERAT KENAF SEBAGAI FILLER BIOKOMPOSIT DENGAN ADITIF SERBUK DAUN TEMBAKAU PADA APLIKASI PAPAN GIPSUM PLAFON VINA FAUZIAH

OPTIMASI SERAT KENAF SEBAGAI FILLER

BIOKOMPOSIT DENGAN ADITIF SERBUK DAUN

TEMBAKAU PADA APLIKASI PAPAN GIPSUM PLAFON

VINA FAUZIAH

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR 2013

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Optimasi Serat Kenaf sebagai Filler Biokomposit dengan Aditif Serbuk Daun Tembakau pada Aplikasi Papan Gipsum Plafon adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen 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.

Bogor, Desember 2013

Vina Fauziah NIM G74090048

iv

ABSTRAK

VINA FAUZIAH. Optimasi Serat Kenaf sebagai Filler Biokomposit dengan Aditif Serbuk Daun Tembakau pada Aplikasi Papan GipsumPlafon. Dibimbing oleh SITI NIKMATIN dan ABDUL DJAMIL HUSIN.

Telah dilakukan sintesis dan karakterisasi biokomposit papan gipsum plafon berbasis serat kenaf menggunakan metode cetak tekan dengan variasi filler anyaman dan searah. Konsentrasi fiber optimum terdapat pada filler anyaman dengan serat kenaf 10 %, matriks gipsum 88 %, PVA (Polivinil Alkohol) dan tembakau 1 %. Hasil pengujian mekanik kekerasan dan impact yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan papan gipsum komersial. Daya serap papan gipsum tertinggi terdapat pada komposit fiber glass sebesar 25 %, sedangkan pada biokomposit dengan penambahan tembakau sebesar 21 % dan terendah pada biokomposit tanpa penambahan tembakau sebesar 13 %. Pengembangan tebal nilai tertinggi terdapat pada komposit fiber glass sebesar 1.85 %, sedangkan biokomposit dengan penambahan tembakau sebesar 1.73 % dan nilai terendah terdapat pada biokomposit tanpa penambahan tembakau sebesar 0.4 %. Densitas pada biokomposit sebesar 1.6 g cm-3, sedangkan pada komposit fiber glass sebesar 1.98 g cm-3. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa serat kenaf dan serbuk daun tembakau layak digunakan sebagai pengisi papan gipsum plafon. Kata kunci: biokomposit, daya serap, pengembangan tebal, serat kenaf, sifat mekanik

VINA FAUZIAH. Optimization of Kenaf Fiber as Biocomposite Filler with Additive Tobbaco Leaf Powder on the Applycation of Gypsum Board Ceiling. Supervised by SITI NIKMATIN and ABDUL DJAMIL HUSIN.

Synthesis and characterization of biocomposite gypsum board ceiling based on kenaf fiber has been performed compression molding method with variation of woven and uniform filler. The optimum fiber concentration on the fiber are woven with 10 % kenaf fiber, 88 % matrixes gypsum, 1 % PVA (Polivinil Alcohol) and tobacco. The test resulted that the hardness and impact mechanical of the resulted product was higher than the commercial gypsum. The highest absorption of gypsum board is 25 % owned by fiber glass composite, on biocomposite with addition of tobbaco is 21 % and the lowest is 13 % on biocomposite without addition of tobbaco. The highest value on thickness development is 1.85 % owned by fiber glass composite. On biocomposite with addition of tobbaco is 1.73 % and the lowest is 0.4 % on biocomposite without addition of tobbaco. Density of biocomposite is 1.6 g cm-3, whereas density of fiber glass composite is 1.98 g cm-3. The test result showed that the kenaf’s fiber and tobbaco leaf powder is reliable to use as the filling material for the the gypsum plafon.

Keyword : biocomposite, absorption, thickness development, kenaf fiber, mechanical properties

vi

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

pada

Departemen Fisika

OPTIMASI SERAT KENAF SEBAGAI FILLER

BIOKOMPOSIT DENGAN ADITIF SERBUK DAUN

TEMBAKAU PADA APLIKASI PAPAN GIPSUM PLAFON

VINA FAUZIAH

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR 2013

viii

Judul Skripsi : Optimasi Serat Kenaf sebagai Filler Biokomposit dengan Aditif Serbuk Daun Tembakau pada Aplikasi Papan Gipsum Plafon.

Nama : Vina Fauziah

NIM : G74090048

Disetujui oleh

Dr. Siti Nikmatin, M.Si Pembimbing I

Abdul Djamil Husin, M.Si Pembimbing II

Diketahui

Dr. Akhiruddin Maddu Ketua Departemen Fisika

Judul Skripsi : Optimasi Serat KeDaf sebagai Filler Biokomposit dengan Aditif Serbuk Daun Tembakau pada Aplikasi Papan Gipsum Plafon. Nama : Vina Fauziah

NIM : G74090048

Disetujui oleh

Dr. Siti Nikmatin, M.Si Abdul Djamil Rusin, M.Si

Pembimbing I Pembimbing II

PRAKATA

Alhamdulillahirabbil'alamin. Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena berkat rahmat, hidayah dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan judul ”Optimasi Serat Kenaf sebagai Filler Biokomposit dengan Aditif Serbuk Daun Tembakau pada Aplikasi Papan Gipsum Plafon” sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika Fakultas Matematika

d

an Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian.

Dalam penelitian ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibu Dr. Siti Nikmatin, M. Si dan Bapak Abdul Djamil Husin, M. Si selaku pembimbing skripsi, Bapak Ardian Arief, M. Si selaku dosen penguji serta semua dosen dan staff Departemen Fisika IPB.

2. Kedua orang tua Mama Papa dan kakak tersayang yang telah mendoakan, memberikan motivasi dan kasih sayangnya kepada penulis.

3. Tim peneliti komposit Helen Kusuma Ardani, Nadia Putri Utami S., Arlin Nissa F., Feby Rahmawati.

4. Teman tersayang dan terkasih Anugrah Permana Putra Syafaat.

5. Sahabat tersayang Rian Maryanto, Niken Tri Handoyo, Helen Kusuma Ardani, Indri Putri, Abah Dede, Upriyanti, Bunga Firda, Meiliana PU, Noldy Hutagalung, Chriss Leowardy, Cynthia Mawar, Dewi Ayu, Virjean, dan juga teman – teman angkatan 46 lainnya yang telah banyak memberi motivasi bagi penulis.

6. Adik – adik dan kakak – kakak tingkat di Departemen Fisika angkatan 47 dan 45 yang selalu memberikan semangat dan motivasi kepada penulis. Selanjutnya, penulis menyadari bahwa penelitian ini masih jauh dari sempurna, sehingga kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan demi kemajuan penelitian ini.

Bogor, Desember 2013 Vina Fauziah

x

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xii

PENDAHULUAN

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 2

Manfaat Penelitian 2

Ruang Lingkup Penelitian 3

METODE

Waktu dan Tempat Penelitian 3

Alat dan Bahan 3

Prosedur Penelitian 3

Karakterisasi Papan Gipsum Plafon 5

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis Kadar Kandungan Serat dengan metode Van Soest 6

Analisa Mekanik 7

Kekerasan 7

Charpy impact 8

Analisa Sifat Morfologi 10

Analisa FTIR 14

Analisa Massa Jenis (Densitas) 15

Analisa Penyerapan Air dan Pengembangan Tebal 15

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan 17

Saran 18

DAFTAR PUSTAKA 18

LAMPIRAN 20

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Komposisi matriks dan filler pada sintesa biokomposit 4

Tabel 2 Hasil uji kekerasan 7

Tabel 3 Hasil charpy impact biokomposit dengan variasi anyaman 9 Tabel 4 Hasil charpy impact biokomposit dengan variasi searah 9

Tabel 5 Nilai EDS biokomposit variasi anyaman 12

Tabel 6 Nilai EDS biokomposit variasi searah 13

Tabel 7 Nilai EDS serat kenaf 13

Tabel 8 Nilai EDS tembakau 13

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Hubungan antara tingkat kekerasan (kgf) terhadap sampel komposit 7

Gambar 2 Hasil pengujian kekerasan 7

Gambar 3 Efek temperatur terhadap ketangguhan impact beberapa material 9 Gambar 4 Hubungan antara rata-rata charpy impact terhadap biokomposit 10

Gambar 5 Hasil pengujian charpy impact 10

Gambar 6 Hasil pencitraan SEM (Scanning Electron Microccopy) kenaf bast

fiber 11

Gambar 7 Citra SEM beserta grafik EDS 11

Gambar 8 FTIR biokomposit papan gipsum plafon 14

Gambar 9 FTIR selulosa standar 15

Gambar 10 Hasil pengujian penyerapan air 16

Gambar 11 Hasil pengujian pengembangan tebal 17

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Diagram Alir Penelitian Biokomposit Papan Gipsum Plafon 20

Lampiran 2 Hasil Pengujian Charpy Impact 20

xii

Lampiran 4 Perhitungan massa jenis 27

Lampiran 5 Perhitungan penyerapan air 27

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Material komposit yang diperoleh dari keanekaragaman hayati di alam memiliki fungsi lebih baik dari material sintetis, tentu akan menjadi pilihan masyarakat karena lebih aman bagi kesehatan dan dapat memberikan manfaat positif pada pelestarian lingkungan. Selama ini komposit banyak dibuat dari bahan baku yang tidak terbarukan seperti serat sintetis yang akan menimbulkan masalah pada lingkungan, misalnya dalam pembuangannya karena tidak dapat terdegradasi oleh lingkungan.1

Pemilihan material komposit merupakan salah satu masalah yang dihadapi produsen dari sekian banyak material yang tersedia, terkait dengan efisiensi proses produksi, produk ramah lingkungan, kebutuhan konsumen akan produk yang ringan, murah, dan kuat serta kebutuhan komposit yang stabil selama proses produksi berlangsung.2 Oleh karena itu, dibutuhkan suatu pengembangan material yang dapat menawarkan solusi teknik yang mengedepankan kemampuan sistem yang menjadi penelitian ini yaitu ekstraksi serat kenaf sebagai filler biokomposit dengan aditif serbuk daun tembakau pada aplikasi papan gipsum plafon. Tersedianya material baru yang lebih murah tentu akan menguntungkan bagi industri konstruksi, apalagi jika memiliki kualitas lebih baik dan menggunakan bahan-bahan alam seperti kenaf.

Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) merupakan tanaman yang mudah tumbuh di daerah tropis seperti Indonesia. Kenaf terdiri dari serat bagian luar yang terdapat pada kulit sebesar 35 % berat kering tangkai dan bagian dalam berupa inti sebesar 65 % berat kering tangkai.3 Keunggulan tanaman kenaf adalah pertumbuhan tanaman kenaf lebih cepat dibandingkan dengan tanaman penghasil serat lainnya, seperti bambu dan rotan, dengan pertumbuhan optimal 60 - 89 hari dalam keadaan normal, mampu beradaptasi di berbagai lingkungan, gangguan hama dan penyakit sedikit, biaya produksi murah, dan mudah terdegradasi.4 Ditinjau dari sifat morfologi dan komposisi kimia batang kenaf memiliki kandungan serat meliputi selulosa 76.,47 %, lignin 2.39 %, dan hemiselulosa 9.43 %.

Penggunaan serat kenaf sebagai bahan baku papan gipsum merupakan salah satu cara untuk memanfaatkan tanaman serat yang penggunaannya masih terbatas untuk produksi karung goni di Indonesia karena mempunyai kandungan selulosa yang besar dan ketersediaannya pun melimpah. Penelitian kenaf yang merupakan serat alam non kayu sebagai bahan penguat polimer telah banyak diteliti salah satunya pada papan gipsum. Penggunaan serat kenaf sebagai bahan baku papan gipsum telah diteliti oleh Rhony Setiawan Maail (2006) dengan judul “Papan Semen-Gipsum dari Core-Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) Menggunakan Teknologi Pengerasan Autoclave” dengan hasil sifat fisis dan mekanik diantaranya Modulus Patah 84 kg/cm², Modulus Elastisitas 24.42 kg/cm², kerapatan 1.14 g/cm³ , kadar air 8.14 %, penyerapan air 21.17 %, pengembangan tebal dan linier 0.21 - 1.02 % dan 0.07 - 1.03 %, kuat pegang sekrup 20.42 kg, dan keteguhan rekat internal 20.91 kg/cm².5

Penelitian sintesa papan gipsum juga telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya menggunakan filler dari tandan kosong kelapa sawit dan sabut kelapa

2

sawit oleh Rudihariawan (2000) dengan judul “Sifat Fisik dan Mekanik Papan Gipsum dari Tandan Kosong dan Sabut Kelapa Sawit”. Hasil sifat fisis dan mekanik diantaranya Modulus Patah 13.12 kg/cm², Modulus Elastisitas 319.71 kg/cm², kerapatan 1.15 g/cm³ , kadar air 16.05 %, penyerapan air 22.63 %, pengembangan tebal 0.14 % - 3.04 %, pengembangan panjang 0.29 % - 1.65 %, pengembangan lebar 0.34 % - 1.26 %, kuat cabut sekrup 19.7 kg - 39.4 kg, keteguhan geser 6.35 kg/cm² - 8.72 kg/cm² dan keteguhan rekat internal 0.43 kg/cm² - 1.39 kg/cm².6

Inovasi lain dari penggunaan serat kenaf sebagai filler komposit papan gipsum yaitu menambahkan zat aditif serbuk daun tembakau dan perekat polivinil alkohol (PVA) dengan metode cetak tekan dan murah. Serat kenaf yang disusun dengan orientasi searah dan anyaman dapat meningkatkan kualitas sifat mekanik biokomposit gipsum yang saat ini sudah dikembangkan. Penambahan zat aditif serbuk daun tembakau dengan perekat PVA dapat mengurangi pelapukan sehingga umur (massa) pakai menjadi lebih baik karena pada kandungan tembakau terdapat zat-zat kimia alam yang dapat digunakan sebagai bahan insektisida dan bahan anti jamur.7 Selain itu bahan perekat polivinil alkohol (PVA) merupakan pelarut cepat, kuat dan fleksibel, memiliki titik lebur 230 ºC dan pada suhu 180 ºC-190 ºC akan terhidrolisis sempurna atau sebagian.8 Inovasi tersebut diharapkan dapat menghasilkan produk baru gipsum dan dapat diaplikasikan untuk produksi skala kecil (homeindustry).

Perumusan Masalah

1. Apakah serat kenaf yang disusun dengan orientasi searah dan anyaman yang ditambah dengan zat aditif serbuk daun tembakau dan perekat PVA dapat meningkatkan kualitas sifat mekanik biokomposit papan gipsum yang saat ini sudah dikembangkan?

2. Apakah penambahan aditif dari daun tembakau dengan perekat PVA dapat mengurangi pelapukan dari komposit papan gipsum sehingga umur (masa) pakai papan plafon gipsum menjadi lebih baik dari sebelumnya?

3. Apakah metode cetak tekan dan pengeringan dengan oven blower dapat memiliki sifat fisis mekanik yang lebih baik dibandingkan papan gipsum plafon yang ada di pasaran.

Tujuan Penelitian

1. Mensintesa biokomposit filler serat kenaf yang ditambahkan zat aditif serbuk daun tembakau dan perekat PVA dengan metode cetak tekan.

2. Mendapatkan biokomposit papan gipsum plafon dengan parameter konsentrasi fiber optimum sebagai pengganti papan gipsum plafon sintetis yang ekonomis dengan sifat fisis dan mekanik yang lebih baik.

3 Manfaat Penelitian

1. Mengembangkan penelitian tentang sintesa biokomposit papan gipsum yang saat ini sudah banyak diteliti oleh para peneliti sebelumnya.

2. Hasil penelitian yang diperoleh diharapkan dapat diaplikasikan untuk produksi skala kecil (homeindustry) dengan sifat fisik dan mekanik yang lebih baik dari papan gipsum.plafon yang ada sekarang.

3. Hasil penelitian ini dapat dijadikan sumber informasi dan referensi bagi penelitian dan pengembangan bahan tembakau, serta dapat dikembangkan lebih lanjut dengan menggunakan parameter-parameter atau bahan yang berbeda.

Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mensintesa biokomposit filler serat kenaf dengan zat aditif serbuk daun tembakau dan perekat PVA pada aplikasi papan gipsum plafon dengan parameter konsentrasi fiber optimum dan ekonomis serta sifat fisik dan mekanik yang lebih baik Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat mengembangkan penelitian sintesa biokomposit papan gipsum yang saat ini sudah dikembangkan dan dapat diaplikasikan untuk produksi skala kecil.

METODE

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan selama 5 bulan dari Maret sampai Agustus 2013. Tempat pelaksanaan penelitian ini di Laboratorium Fisika Terapan dan Biofisika FMIPA IPB, Laboratorium Milling Fateta IPB, Laboratorium Ilmu dan Teknologi Pakan Fapet IPB, dan Laboratorium Mechanical Testing Sentra Teknologi Polimer Puspiptek.

Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan antara lain Rotary Blender, timbangan (neraca analitik), cetakan spesimen dengan ukuran 25 cm x 8 cm x 4 mm, papan triplek, pemberat, oven blower, furnance, Charpy Impact ISO 179, Fourier Transform Infrared (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM-EDS), dan Hardness JIS 8.27. Bahan-bahan yang digunakan serat kenaf, daun tembakau, tepung gipsum, perekat polivinil alkohol, alumunium foil, dan air.

Prosedur Penelitian Preparasi sampel

Bahan yang digunakan pada pembuatan papan gipsum ini adalah batang kenaf yang berasal dari Malang. Sebelum batang kenaf digunakan terlebih dahulu dilakukan pengecekan kadar selulosa di laboratorium Ilmu dan Teknologi Pakan Fakultas Peternakan IPB dengan metode ADF dan NDF. Tujuan dari pengecekan

4

kadar selulosa kenaf adalah untuk mengetahui berapa persen kandungan kadar selulosa kenaf jika kandungan kadar selulosa lebih dari 60 % maka kenaf dapat langsung digunakan untuk pembuatan papan gipsum plafon. Setelah uji kadar selulosa, batang kenaf dipotong dengan ukuran panjang 25 cm (sesuai dengan ukuran cetakan). Batang kenaf yang telah dipotong akan disusun dengan 2 variasi yaitu dengan orientasi searah (vertikal) dan anyaman (vertikal + horizontal).

Sebagai bahan aditif papan gipsum digunakan daun tembakau jinten yang berasal dari Jombang. Bahan aditif digunakan untuk mengurangi pelapukan (jamur) setelah pemakaian papan gipsum dari kurun waktu tertentu. Daun tembakau ini dimilling untuk mendapatkan hasil berupa ukuran partikel (serbuk). Sebagai langkah awal daun tembakau dikeringkan dengan oven blower dengan suhu 50 ºC selama 24 jam. Setelah itu dilakukan pengeringan dan mengaktifkan zat-zat yang terkandung di dalam tembakau menggunakan alat furnance dengan pemanasan rendah pada suhu 200 ºC.

Sintesa biokomposit

Persiapkan bahan dan alat cetakan papan gipsum plafon. Papan gipsum plafon yang akan dibuat berukuran 25 cm x 8 cm x 4 mm. Metode pembuatan papan gipsum plafon dimulai dari tepung gipsum, serbuk daun tembakau, dan PVA dicampur dengan menggunakan rotary blender sampai kalis agar bahan-bahan tersebut homogen. Kemudian masukkan campuran adonan tepung gipsum, serbuk daun tembakau, dan PVA yang sudah dilakukan milling ke dalam cetakan. Kemudian susun batang kenaf dengan 2 variasi yaitu dengan orientasi searah dan anyaman. Setelah itu tambahkan kembali adonan tepung gipsum, serbuk daun tembakau, dan PVA. Sehingga jumlah keseluruhan papan gipsum plafon yang dibuat sebanyak 10 lembar. Tutup dengan lembaran seng. Kemudian beri tekanan dengan beban 3 kg yang terbuat dari semen.

Setelah gipsum terbentuk kemudian dikeringkan menggunakan oven blower pada suhu 50 ºC selanjutnya dikondisikan kembali pada suhu ruangan selama 3 hari sebelum dipotong menjadi contoh uji untuk pengujian sesuai standar.

Pengambilan data disesuaikan dengan Tabel 1 dan masing-masing sampel dilakukan pengulangan data sebanyak 3 kali pengulangan. Untuk mendapatkan konsentrasi yang sesuai dengan cetakan biokomposit dilakukan pengukuran massa jenis terhadap sampel masing-masing komponen sehingga didapatkan massa total yang digunakan.

Tabel 1 Komposisi matriks dan filler pada sintesa biokomposit

Sampel PVA Tembakau Kenaf Matriks (gipsum)

1 1 % 1 % 5 % 93 % 2 1 % 1 % 10 % 88 % 3 1 % 1 % 15 % 83 % 4 1 % 1 % 20 % 78 % 5 1 % 1 % 25 % 73 %

5 Karakterisasi papan gipsum plafon

a. Karakterisasi Sifat Mekanik

Biokomposit dengan filler serat kenaf dikarakterisasi melalui uji kekerasan dan uji impact. Pada karakterisasi uji kekerasan menggunakan alat uji kekerasan JIS 8.27. Setiap sampel diberi beban 1 kg, hasil dari pengukuran ini merupakan nilai kekerasan sampel dengan satuan kgf. Setiap sampel dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali kemudian hasil dari pengulangan tersebut dirata-ratakan.

Karakterisasi uji impact bertujuan untuk mengetahui berapa energi yang dapat diserap suatu material sampai material tersebut patah dengan menggunakan alat uji Charpy Impact ISO 179. Sampel dipreparasi dan dikondisikan pada temperature 23 °C dan kelembaban relative 50% selama lebih dari 40 jam sebelum dilakukan pengujian charpy impact dengan kecepatan 2.9 m/s dan beban sebesar 1 Joule pada temperature 23.9 °C dan kelembaban relatif 60%. Pengujian dilakukan 3 kali pengulangan pada tiap sample kemudian hasil dari pengulangan tersebut dirata-ratakan. Hasil sifat mekanik pada sampel yang terbaik dilakukan pengujian terhadap SEM/EDS, FTIR, dan XRD.

b. Karakterisasi dengan SEM/EDS

Alat yang digunakan pada karakterisasi ini adalah SEM JEOL. Sampel yang diuji merupakan sampel dengan nilai hasil pengujian mekanik yang tertinggi. Sebelum dikarakterisasi sampel dicoating dengan emas selanjutnya diletakkan pada plat alumunium 4 sisi, setting SEM pada tegangan 20 kV dengan perbesaran 50, 100, 500, dan 1000 kali. Sementara itu pengamatan EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) bertujuan untuk menelusuri kandungan unsur (elemen) sampel. c. Karakterisasi FTIR

Pengujian FTIR terhadap sampel bertujuan untuk mengidentifikasi kandungan gugus kompleks yang terdapat dalam sampel. Tahap awal dari pengujian ini adalah sampel biokomposit sebanyak 2 mg dicampur dengan 100 mg KBR, kemudian sampel dibuat pelet. Setelah itu, dilakukan pengukuran dengan spektrometer FTIR.

d. Karakterisasi massa jenis

Densitas didefinisikan sebagai rasio antara massa dan volume material. Bahan yang diujikan adalah 2 sampel komposit yaitu komposit fiber glass dan komposit serat alam (biokomposit papan gipsum plafon). Dari data massa yang didapat akan diperoleh densitas masing-masing sampel. Perhitungan massa jenis dapat dilihat pada lampiran.

e. Karakterisasi penyerapan air dan pengembangan tebal

Pengembangan tebal dilakukan bersamaan dengan penyerapan air menggunakan contoh uji yang sama. Contoh uji ditimbang dan diukur ketebalannya pada keempat sudut kemudian dirata-ratakan, lalu direndam dalam air selama 2 jam menggunakan contoh yang berbeda. Setelah perendaman dilakukan pengukuran kembali dan bobot contoh uji dengan cara yang sama. Perhitungan pengembangan tebal dan penyerapan dapat dilihat pada lampiran.

6

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis Kadar Kandungan Serat dengan Metode Van Soest

Metode Van Soest dan Robertson9 berfungsi untuk memperoleh data yang lebih akurat tentang fraksi kandungan serat seperti selulosa, lignin dan hemiseulosa berdasarkan atas keterikatan dengan anion atau kation detergen. Berdasarkan metode pengujian yang dikembangkan oleh Van Soest, serat selanjutnya dikelompokkan menjadi serat yang terlarut dalam detergen netral dan serat yang terlarut dalam detergen asam. Metode Van Soest mengelompokkan komponen isi sel dan dinding sel.10 Isi sel merupakan komponen yang sangat mudah dicerna, sedangkan komponen dinding sel adalah kelompok yang larut dalam deterjen netral (Netral Detergent Fiber atau NDF) sisa setelah ekstraksi dengan asam ethylenediaminetetraacetate (EDTA).

Metode detergen netral merupakan sistem netral untuk mengukur jumlah total serat atau serat yang tidak larut dalam detergen netral. Serat yang tergabung dalam NDF tidak dapat larut dari matriks dinding sel tanaman. Dari hasil ekstraksi dengan menggunakan larutan NDS (Neutral Detergent Solid) dengan temperatur 105 oC didapatkan kadar NDF sebesar 87.94%. Tingginya kadar dari NDF disebabkan oleh larutan NDS yang tidak bersifat hidrolitik sehingga ikatan hidrogen dan ikatan intramolekular yang sangat resisten terhadap larutan dengan tingkat konsetrasi yang tinggi masih berada dalam residu NDF.

Selain kelompok yang tidak larut dalam deterjen netral terdapat komponen NDF yang hanya larut dalam deterjen asam dan pada dasarnya merupakan fraksi lignin kasar dan selulosa bahan tumbuhan tetapi juga meliputi silika.11 Metode detergen asam merupakan sistem detergen asam yang digunakan untuk mengisolasi selulosa dan lignin serta beberapa komponen yang terikat dengan keduanya. Hasil ekstraksi dengan menggunakan 0,5 M asam sulfat (H2SO4) dan

cethyltrimethylammonium bromida (CETAB)12 didapatkan kadar ADF sebesar 78.91 %. Setelah dikeringkan selama 8 jam pada suhu 105 oC dalam oven didapatkan kadar selulosa sebesar 76.47 %, kemudian sampel dibakar dalam tanur dengan suhu 500 oC didapatkan kadar lignin sebesar 2.39 %. Perbedaan antara kandungan NDF dan ADF terdapat pada kandungan hemiselulosanya. ADF tidak memasukkan kandungan hemiselulosa sebagai penyusunnya. Pengukuran hemiselulosa bisa menggunakan pendekatan selisih antara kedua komponen tersebut13 sehingga hasil selisih antara kandungan ADF san NDF untuk mengetahui kadar hemiselulosanya sebesar 9.43 %.

Menurut Kollman et al. 14 pada umumnya kayu yang digunakan untuk papan partikel mempunyai kandungan selulosa rata – rata 44 % dan kandungan lignin rata – rata 27 %. Kandungan selulosa dan lignin yang cukup merupakan syarat utama suatu bahan dapat dijadikan papan partikel. Zat ekstraktif yang dikandung oleh kayu dan bahan berligninselulosa lainnya akan menghalangi perekat untuk mencapai selulosa, sehingga garis perekatan yang terbentuk tidak sempurna, akibatnya kekuatan rekat rendah. Zat ekstraktif menyebabkan pemakaian perekat kurang efisien dan laju pengerasan perekat terhambat.15 Dengan adanya kandungan selulosa yang tinggi akan meningkatkan sifat fisis mekanik pada komposit.

7 Analisa Sifat Mekanik

Kekerasan

Hasil pengujian kekerasan JIS 8.27 terhadap sampel dapat dilihat pada Tabel 2. Pengujian kekerasan digunakan untuk ketahanan material terhadap gaya penekanan dari material lain yang lebih keras. Kekerasan suatu material ditentukan oleh luas area dan kedalaman idensitas yang dihasilkan.

Tabel 2 Hasil uji kekerasan

Sampel Anyaman Long Fiber glass

1 417 kgf 632 kgf 546 kgf 2 4850 kgf 114.7 kgf - 3 257 kgf 103.7 kgf - 4 271.4 kgf 112.7 kgf - 5 1241.2 kgf 226.3 kgf - 4850 632 ₅₄₆ 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 2A 1L sFG Sampel komposit T ing ka t k eke ra sa n (kg f) )

Gambar 1 Hubungan antara tingkat kekerasan (kgf) terhadap sampel komposit.

Gambar 2 Hasil pengujian kekerasan

Sampel FG merupakan komposit papan gipsum yang ada di pasaran dengan menggunakan filler fiber glass digunakan sebagai pembanding terhadap sampel biokomposit serat kenaf dengan nilai 546 kgf. Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa sampel 2 pada variasi anyaman (2A) memiliki nilai kekerasan yang terbaik dengan nilai 4850 kgf dengan filer serat kenaf 10 %, matriks gipsum 88 %, PVA

8

dan tembakau 1 %. Sampel pada variasi searah (long) memiliki nilai uji kekerasan tertinggi sebesar 631.15 kgf pada sampel 1 (1L) dengan filler serat kenaf 5 %, matriks gipsum 93 %, PVA dan tembakau 1 %. Kekerasan dipengaruhi oleh ketebalan dari setiap sampel. Sampel 2A memiliki homogenitas yang tinggi antara filler dan matrik sehingga hasilnya memiliki nilai yang terbaik dibandingkan dengan sampel yang lainnya. Semakin homogen atau tercampurnya suatu material semakin meningkat sifat makroskopik dari material. PVA berfungsi sebagai perekat dalam material yang diteliti. Perekat ini berfungsi sebagai pengikat antara filler dengan matriks dengan adanya suatu ikatan antarmuka yaitu ikatan mekanik. Dari hasil kekerasan yang telah didapatkan sampel 2A dengan serat kenaf memiliki kualitas kekuatan hardness yang lebih baik dibandingkan dengan serat sintetis yang ada di pasaran.

Charpy Impact

Hasil charpy impact dengan ISO 179 terhadap sampel dapat dilihat pada Tabel 3 dan 4. Harga rata-rata kekutan charpy impact tertinggi pada sampel dengan variasi anyaman (3A) sebesar 6.568 kJ m-2 dan harga rata-rata energi terserap adalah sebesar 0.456 J. Sedangkan hasil charpy impact tertinggi pada sampel dengan variasi searah (4L) dengan harga rata-rata kekuatan charpy impact adalah sebesar 11.345 kJ m-2 dan harga rata-rata energi terserap adalah sebesar 0.822J. Energi yang diserap oleh sampel untuk terjadinya perpatahan pada ketahanan tumbukan sesaat sampel 3A lebih kecil dibandingkan dengan sampel 4L. Komposit dengan serat fiber glass digunakan sebagai komposit pembanding kualitas charpy impact biokomposit. Kekuatan charpy impact komposit tersebut adalah sebesar 3.875 kJ m-2.

Jelas terlihat pada Gambar 1 bahwa terdapat perbedaan antara sampel 3A dan 4L. Hal ini terjadi karena kekuatan biokomposit yang kurang merata di setiap tempat oleh distribusi serat yang kurang merata, sehingga energi yang diserap menjadi lebih kecil. Luasan daerah tumbukan juga mempengaruhi yaitu semakin luas daerah tumbukan maka semakin kecil pula harga tumbukan biokomposit tersebut. Selain itu dapat dipengaruhi juga oleh fraksi volume dan ketebalan specimen, semakin tebal dan meningkatnya fraksi volume maka harga energi serapnya meningkat.

Pada pengujian impact dengan suhu yang berbeda-beda maka akan terlihat bahwa pada suhu tinggi material akan bersifat ulet sedangkan pada suhu rendah material akan bersifat rapuh. Ini terjadi karena vibrasi atom-atom bahan pada suhu yang berbeda. Vibrasi atom berperan sebagai suatu panghalang terhadap pergerakan dislokasi pada saat terjadi deformasi kejut / impact dari luar. Dengan semakin tinggi vibrasi atom maka pergerakan dislokasi menjadi relative sulit sehingga dibutuhkan energi yang lebih besar untuk mematahkan benda uji. Sebaliknya pada suhu dibawah 0 oC, vibrasi atom relatif sedikit sehingga pada saat bahan dideformasi pergerakan dislokasi menjadi lebih mudah dipatahkan dengan energi yang relatif lebih rendah. Proses penyerapan energi ini akan diubah menjadi berbagai respon yaitu deformasi plastis,efek hysteria, dan efek inersia.16

Nilai kekuatan charpy impact komposit lebih rendah dibandingkan dengan nilai kekuatan charpy impact biokomposit. Perbedaan kekuatan charpy impact antara komposit serat sintetis dan serat batang kenaf terlihat sangat jelas, sehingga

9 komposit dengan serat kenaf memiliki kualitas kekuatan charpy impact yang lebih baik dibandingkan dengan serat sintetis.

Gambar 3 Efek temperature terhadap ketangguhan impact beberapa material

Tabel 3 Hasil charpy impact sampel dengan variasi anyaman

Sampel Rata-rata Kekuatan charpy impact (kJ m-2) Energi Terserap (J)

1 5.175 0.396

2 6.010 0.456

3 6.568 0.492

4 5.825 0.410

5 3.674 0.265

Tabel 4 Hasil charpy impact sampel dengan variasi searah

Sampel Rata-rata Kekuatan charpy impact (kJ m-2) Energi Terserap (J)

1 9.009 0.594

2 6.631 0.500

3 5.141 0.424

4 11.345 0.822

10 11.345 6.568 3.875 0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 4L 3A sFG Sampel komposit R a ta -r a ta K e k u a ta n c h a rp y i m p a c t (k J m -2 )

Gambar 4 Hubungan antara rata-rata charpy impact (kJ m-2) terhadap sampel komposit.

Gambar 5 Hasil pengujian charpy impact

Analisa Sifat Morfologi menggunakan SEM (Scanning Electron Microscopy) Citra yang diamati pada SEM (Scanning Electron Microscopy) dibentuk dengan menggunakan berkas-berkas elektron sebagai ganti radiasi cahaya. Permukaan yang diamati harus konduktif agar elektron dapat terpantulkan dari permukaan sehingga dilakukan coating permukaan dengan lapisan logam yang sangat tipis harus diterapkan pada material non-konduktif. Morfologi yang diamati oleh SEM berupa bentuk,ukuran, dan susunan partikel. Pada sampel 2A memiliki tingkat homogenitas yang baik antara tepung gipsum, serbuk daun tembakau, dan PVA tetapi dari matriks tersebut tidak merekat sempurna dengan filler serat kenaf begitu juga dengan sampel 4L dapat dilihat pada gambar 6 (a) dan (b). Hal ini disebabkan kurangnya pemberian tekanan terhadap sampel sehingga masih terdapat rongga-rongga udara pada sampel dan luas permukaan partikel yang tidak tertutupi merata oleh perekat. Dari morfologi permukaan cuplikan dengan perbesaran 500 X terlihat selulosa (C6H10O5) membentuk potongan-potongan

jaringan serat yang memanjang, kontinu, dan saling menumpuk atau terikat menjadi bentuk serat yang kuat, memiliki rantai monomer panjang serta banyak mengandung mineral-mineral alam yang bersumber pada nutrisi tanah yang dapat

11 mengalami proses pelapukan/degradasi karena faktor lingkungan. Tersusun atas selulosa dan lignin yng saling menumpuk dn terikat antara satu dengan yang lain. Serat kenaf memiliki penampang lintang yang berlubang. Hal ini disebabkan oleh tidak adanya penambahan alkali pada proses sintesa serat kenaf sehingga lubang tersebut masih terdapat pada biokomposit. Lubang ini yang mengakibatkan kekuatan impact material menurun dan bahkan masih berada di bawah standar. Serat biokomposit long fiber terlihat berikatan. Ikatan silang antara asam maleat anhydride dengan serat kenaf membentuk ikatan silang dengan gugus OH. Selain itu adanya penambahan coupling agent menyebabkan adanya ikatan mekanik antara permukaan yang kasar sehingga antara matriks dengan filler dapat berikatan. Semakin kasar permukaan maka ikatan mekaniknya semakin kuat.

Gambar 6 Hasil pencitraan SEM (Scanning Electron Microccopy) kenaf bast fiber.17

(a)

(b)

12

(c)

(d)

Gambar 7 Citra SEM (Scanning Electron Microccopy) beserta Grafik EDS perbesaran 500 X (a) biokomposit variasi anyaman (2A) (b) biokomposit variasi searah (4L) (c) kenaf bast fiber (d) tembakau. Tabel 5 menunjukkan nilai EDS dari biokomposit variasi anyaman (2A)

Element (keV) mass % atom % C K 0.277 18.67 29.23 O K 0.525 50.82 59.75 S K 2.307 5.65 3.32 Ca K 3.690 12.37 5.80 Mo L 2.293 7.15 1.40

13 Tabel 6 menunjukkan nilai EDS dari biokomposit variasi searah (4L)

Element (keV) mass % atom % C K 0.277 31.82 46.56 O K 0.525 43.74 48.05 S K 2.307 3.55 1.95 K K 3.312 0.24 0.11 Ca K 3.690 4.23 1.86 Tabel 7 menunjukkan nilai EDS dari serat kenaf

Tabel 8 menunjukkan nilai EDS dari tembakau

EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) merupakan karakterisasi material dengan menangkap dan mengolah sinyal dari flouresensi sinar-x yang dikeluarkan oleh suatu volume kecil dari permukaan sampel sehingga komposisi unsur dapat diketahui. Gambar 5 (a) menunjukkan permukaan biokomposit filler serat kenaf , dari gambar tersebut terlihat membentuk potongan-potongan jaringan serat yang memanjang, kontinu, dan saling menumpuk atau terikat menjadi bentuk serat yang kuat. Gambar tersebut menunjukkan terdapat selulosa (C6H10O5) pada serat kenaf.

Pada tabel 7 terdapat kandungan karbon dengan % massa sebesar 42.03 dan % atom sebesar 49.79, begitu juga dengan oksigen dengan % massa 56.21 dan % atom 49.98. Terdapat juga unsur lain yaitu unsur Ca.

Gambar 5 (d) menunjukkan morfologi dari tembakau, dari gambar tersebut terdapat titik putih. Titik putih ini menunjukkan terdapat adanya kandungan nikotin (C10H14N2 ). Pada tabel 8 terdapat kandungan karbon dengan % massa

38.45 dan % atom sebesar 49.56 %, begitu juga dengan oksigen % massa sebesar 45.57 dan % atom sebesar 44.09. Terdapat juga unsur lain yaitu unsur Mg, Al, Si, Cl, K, dan Ca.

Komposisi dari biokomposit terdiri dari adanya campuran tepung gipsum (CaSO4.2H2O), serat kenaf (C6H10O5), PVA, dan tembakau (C10H14N2).

Kandungan dari bahan-bahan tersebut dapat dilihat dari tabel EDS. Pada tabel 5

Element (keV) mass % atom % C K 0.277 42.03 49.79 O K 0.525 56.21 49.98 Ca K 3.690 0.37 0.13

Element (keV) mass % atom % C K 0.277 38.45 49.56 O K 0.525 45.57 44.09 Mg K 1.253 1.72 1.10 Al K 1.486 0.26 0.15 Si K 1.739 0.40 0.22 Cl K 2.621 1.77 0.77 K K 3.312 5.68 2.25 Ca K 3.690 4.51 1.74

14

menunjukkan nilai EDS dari biokomposit dengan variasi anyaman (2A). terdapat kandungan karbon dengan % massa sebesar 18.67 dan % atom sebesar 29.23, kandungan oksigen dengan % massa sebesar 50.82 dan % atom sebesar 29.23, kandungan sulfida dengan % massa 5.65 dan % atom sebesar 3.32, dan kandungan kalsium dengan % massa 12.37 dan % atom sebesar 5.8. terdapat juga unsur lain yaitu unsur Mo. Unsur kandungan yang terdapat pada biokomposit 2A sama halnya dengan pada biokomposit 4L. Pada tabel 6 menunjukkan nilai EDS dari biokomposit dengan variasi searah (4L) terdapat kandungan karbon dengan % massa sebesar 31.82 dan % atom sebesar 46.56, kandungan oksigen % massa sebesar 43.74 dan % atom sebesar 48.05, kandungan sulfida dengan % massa 3.55 dan % atom sebesar 1.95, kandungan kalium dengan % massa 0.24 dan % atom sebesar 0.11 dan kandungan kalsium dengan % massa 4.23 dan % atom sebesar 1.86. Terdapat juga unsur lain yaitu unsur K.

Analisa FTIR

Berdasarkan spektra FTIR biokomposit (Gambar 8) dapat mengidentifikasi struktur senyawa dan ikatan interfase antara gugus-gugus fungsi material penyusunnya berdasarkan kombinasi pita serapan (energi fibrasi), dapat mendeteksi bilangan gelombang sebesar 400 cm‾¹ sampai 4000 cm‾¹. Gipsum (CaSO4.2H2O) sebagai matriks dan serat kenaf (C6H10O5) sebagai filler

membentuk ikatan interfase pada gugus fungsi melalui serapan pada bilangan gelombang 2122 cm‾¹ dan 2231 cm‾¹ (C=C), gugus C=O pada bilangan gelombang 1620 cm‾¹ dan 1690 cm‾¹. Sementara itu spektra FTIR juga menunjukkan besarnya serapan gugus fungsi lainnya seperti gugus hidroksil (O-H) pada bilangan gelombang 671 cm‾¹ dan 3549 cm‾¹, gugus NH pada bilangan gelombang 3248 cm‾¹ dan 3402 cm‾¹, gugus R-NO2 pada bilangan gelombang

1381cm‾¹, dan gugus C-O pada bilangan gelombang 1065 cm‾¹ dan 1103 cm‾¹. Munculnya gugus fungsi O-H pada biokomposit ini menunjukkan bahwa masih terkandung H2O.

15

Gambar 9 FTIR selulosa standar 18 Analisa Massa Jenis (Densitas)

Pengujian massa jenis dapat dilakukan dengan mengacu terhadap hukum Archimedes dimana benda yang sebagian atau seluruhnya berada di dalam fluida selalu mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan. Alat yang digunakan untuk melakukan pengujian ini adalah neraca teknis dan fluida yang digunakan adalah air. Biokomposit yang diukur massa jenisnya merupakan bahan yang memiliki kekuatan mekanik terbaik yaitu biokomposit 2A dan biokomposit 4L yang kemudian dibandingkan dengan komposit fiber glass. Hasil pengujian menunjukkan besarnya nilai diperoleh massa jenis pada biokomposit 2A sebesar 1.6 g cm-3, sedangkan biokomposit 4L memiliki nilai massa jenis sebesar 1.7 g cm-3 dan pada komposit fiber glass nilai massa jenisnya sebesar 1.98 g cm-3. Hasil pengujian densitas tersebut menunjukkan bahwa densitas dari serat alam lebih kecil daripada serat sintetis sehingga untuk volume yang sama massa dari serat alam lebih ringan daripada serat sintetis.

Analisa Penyerapan Air dan Pengembangan Tebal

Hasil pengujian penyerapan air selama dua hari menunjukkan bahwa daya serap papan gipsum tertinggi diperoleh dari komposit fiber glass sebesar 25 %, pada biokomposit dengan penambahan tembakau sebesar 21 % dan terendah pada biokomposit tanpa penambahan tembakau sebesar 13 %. Daya serap air papan gipsum setelah direndam selama dua hari dapat dilihat pada Gambar 1. Hasil sidik

16

ragam menunjukkan bahwa gipsum komposisi tidak berpengaruh terhadap penyerapan air papan gipsum. Faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan air gypsum adalah adanya saluran kapiler yang menghubungkan antar ruang kosong, volume ruang kosong di antara partikel, luas permukaan partikel yang tidak dapat perekat ditutupi. 18 Kerapatan papan gypsum yang tinggi menyebabkan volume ruang antar partikel semakin kecil, sehingga penyerapan air lebih rendah dari papan yang memiliki kerapatan rendah.

Nilai pengembangan tebal papan gipsum setelah direndam dua hari dapat dilihat pada Gambar 2. Nilai tertinggi pengembangan tebal terdapat pada komposit fiber glass sebesar 1.85 %. Pada biokomposit dengan penambahan tembakau sebesar 1.73 % dan nilai terendah terdapat pada biokomposit tanpa penambahan tembakau sebesar 0.4 %. Hal ini disebabkan keadaan sampel pada biokomposit dengan penambahan tembakau kurang merekat sempurna. Faktor komposisi tidak memberikan pengaruh nyata terhadap pengembangan tebal. Variabel yang paling penting dengan pengembangan tebal adalah penyerapan air. Semakin tinggi penyerapan air maka akan disertai dengan pengembangan tebal. Hal ini disebabkan karena air yang diserap papan gipsum akan mempengaruhi pengembangan volume masing-masing partikel dan menyebabkan pembebasan tekanan dari papan yang diberikan pada proses pengempaan pada waktu pembentukan lembaran. Melemahnya ikatan antar partikel pada dasarnya diepngaruhi oleh besarnya nisbah kempa, keteguhan rekat awal sebelum terjadinya peningkatan kadar air dan besarnya penurunan keteguhan rekat antar partikel akibat meningkatnya kadar air. 14 Menurut Djalal18 papan gipsum yang telah mengalami pemuaian akibat pembebasan tekanan tidak dapat kembali pada keadaan semula meskipun kadar air papan tersebut kembali pada keadaan sebelum terjadinya pemuaian. Pengembangan tebal yang terjadi akan melemahkan ikatan antar individu partikel sehingga kekuatan mekaniknya menjadi lemah.

Pada tingkat penambahan kadar air tertentu besarnya muai dari masing-masing partikel yang tergabung dalam lembaran papan dipengaruhi oleh sifat partikel yang digunakan dan efektivitas penggunaan perekat dalam membatasi besarnya muai individu partikel.

25%

13%

21%

FG NT T

Hubungan antara penyerapan air dengan komposit

FG NT T

17

1,85%

0,40%

1,73%

FG NT T

Hubungan antara pengmbangan tebal dengan komposit

FG NT T

Gambar 11 Hasil pengujian pengembangan tebal.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Hasil analisis kadar selulosa dengan menggunakan metode Van Soest dan Robertson menunjukkan bahwa kadar selulosa yang terdapat pada serat kenaf sebesar 76.47 % dengan kadar lignin sebesar 2.39 % dan kadar hemiselulosa sebesar 9.43 %. Semakin banyak kadar selulosa yang terkandung pada serat kenaf akan meningkatkan sifat fisis mekanik pada bahan biokomposit.

Konsetrasi fiber optimum biokomposit papan gipsum plafon terdapat pada filler anyaman dengan komposisi serat kenaf 10 %, matriks gipsum 88 %, PVA dan tembakau 1 % dengan karakterisasi sebagai berikut

Biokomposit Komposit FG

Hardness 4850 kgf > 546 kgf

Impact 6.568 kJ m-2 > 3.875 kJ m-2

Energi serap 0.492 J > 0.287 J

Hasil morfologi dengan SEM menunjukkan penyebaran filler serat kenaf cukup tersebar merata pada matriks pada biokomposit, selain itu terdapat kandungan selulosa (C6H10O5) yang ditunjukkan dengan adanya bintik putih. Hal

ini dapat dibuktikkan dengan grafik EDS. Dari grafik tersebut terdapat kandungan karbon dengan % massa sebesar 18.67 dan % atom sebesar 29.23 dan kandungan oksigen dengan % massa sebesar 50.82 dan % atom sebesar 29.23. Hasil analisa FTIR menunjukkan adanyan ikatan interfase antara filler serat kenaf (C6H10O5)

dan matriks gipsum (CaSO4.2H2O) pada gugus fungsi melalui serapan pada

bilangan gelombang 2122 cm‾¹ dan 2231 cm‾¹ (C=C), gugus C=O pada bilangan gelombang 1620 cm‾¹ dan1690 cm‾¹.

Hasil pengujian densitas pada biokomposit sebesar 1.6 g cm-3, sedangkan pada komposit fiber glass sebesar 1.98 g cm-3. Daya serap papan gipsum tertinggi diperoleh komposit fiber glass sebesar 25 %, pada biokomposit dengan

18

penambahan tembakau sebesar 21 % dan terendah pada biokomposit tanpa penambahan tembakau sebesar 13 %. Sedangkan pada pengembangan tebal nilai tertinggi diperoleh dari komposisi komposit fiber glass sebesar 1.85 %. Pada biokomposit dengan penambahan tembakau sebesar 1.73 % dan nilai terendah terdapat pada biokomposit tanpa penambahan tembakau sebesar 0.4 %.

Saran

Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mendapatkan hasil yang lebih maksimal sehingga memenuhi syarat standar nasional untuk diaplikasikan ke pasaran. Pada proses pembuatan biokomposit ini disarankan menggunakan metode hot press supaya kadar air pada bahan berkurang. Perlu adanya pengujian anti rayap pada biokomposit ini untuk mengetahui ketahanan bahan terhadap serangan rayap.

DAFTAR PUSTAKA

1. Nikmatin S,et all. 2012. Karakterisasi Selulosa Kulit Rotan sebagai Material Pengganti Fiber Glass pada Komposit. Jurnal Kajian Teknik Pasca Panen dan Proses Hasil Pertanian:368-374.

2. Nikmatin S. 2012. Bionanokomposit filler nanopartikel serat kulit kenaf sebagai material pengganti komposit sintetis fiber glass pada komponen kendaraan bermotor [disertasi]. Institut Pertanian Bogor : Bogor

3. Liu A. 2004. Making Pulp and Paper from Kenaf. Agriculture Officer,

International Jute Organization (IJO).

http://www.chinaconsultinginc.com/paperpulp.html. [1 Februari 2013]. 4. [Balittas]. Balai Penelitian Tembakau dan Tanaman Serat. 1996. Kenaf :

Buku 1, Malamg : Balai Penelitian Tembakau dan Tanaman Serat.

5. Setiawan Maail R. 2006. Papan Semen-Gipsum dari Core-Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) Menggunakan Teknologi Pengerasan Autocalve [disertasi]. Institut Pertanian Bogor : Bogor

6. Rudihariawan. 2000. Sifat Fisik dan Mekanik Papan Gipsum dari Tandan Kosong dan Sabut Kelapa Sawit [skripsi]. Institut Pertanian Bogor. Bogor 7. [Balittas]. Balai Penelitian Tembakau dan Tanaman Serat. 2011. Tembakau :

Buku 1, Malamg : Balai Penelitian Tembakau dan Tanaman Serat.

8. Sinaga, Salon. 2009. Pembuatan Papan Ghipsum Plafon dengan bahan Pengisi Padat Pabrik Kertas Rokok dan Perekat Polivinil Alkohol[tesis]. Unversitas Sumatera Utara : Medan

9. Van Soest, P. J. & Robertson, J. B. (1980) Systems of analysis for evaluating fibrous feeds. In: Standardization of Analytical Methodology in Feeds (Pigden,W. J., Balch, C. C. & Graham, M., eds.), pp. 49–60. International Research Development Center, Ottawa, Canada.

10. Hernawati. 2012. Teknik analisis nutrisi pakan, kecernaan pakan dan evaluasi energi pada ternak. Universitas Pendidikan Indonesia : Bandung

19 11. Arif D. 2008. Analisis pengaruh ukuran. [skripsi]. Universitas Indonesia :

Jakarta.

12. Tim Laboratorium. 1998. Pengetahuan bahan makanan ternak. CV Nutri Sejahtera : Bogor.

13. Nursiam I. 2012. Pendugaan kadar Neutral Detergent Fiber dan Adic Detergent Fiber pada pakan berdasarkan hasil analisa proksimat. [skripsi]. Institut Pertanian Bogor : Bogor.

14. Kollman, F. F. P., Kuenzi, E., dan A. J. Stamm. 1975. Principles of Wood Science and Technology II Wood Based Materials. Springer-Verlag Berlin Heidelberg : New York.

15. Rudihariawan. 2000. Sifat Fisik dan Mekanik Papan Gipsum dari Tandan Kosong dan Sabut Kelapa Sawit [skripsi]. Institut Pertanian Bogor : Bogor. 16. Ardhila. 2011. Pengujian impak dan fenomena. [Terhubung Berkala].

http://www..slideshare.net/pengujian impak dan fenomena. [18 September 2013]

17. Ibrahim NA, Wan M, Maizathulnisa O, Khalina A, Kamarul. Poly(Lactic Acid) (PLA)-reinforced kenaf bast fiber composites : the effect of triacetin. Journal of reinforced plastics and composites. 2009;0:10.1177.

18. Monariqsa, D, dkk. 2012. Ekstraksi Selulosa dari Kayu Gelam (Melaleuca leucadendron Linn) dan Kayu Serbuk Industri Meubel. J penelitian sains 3(C) : 15320-98.

20

LAMPIRAN

Lampiran 1 Diagram Alir Penelitian Biokomposit Papan Gipsum Plafon

Lampiran 2 Hasil Pengujian Charpy Impact

Kondisi Sampel Alat : Metode : ISO 179 Kelembapan : 50% Kecepatan benturan : 2.9 m/s2 Energy pendulum : 2,75 J Koreksi Energi : 0,018 J Mulai Preparasi sampel Milling daun tembakau Potong kenaf (panjang 25 cm) Milling

Gipsum + tembakau + PVA

Kenaf

(searah & anyaman)

Perhitungan & analisis data Sintesa Biokomposit Karakterisasi Mekanik (kekerasan, impact) SEM-EDS, FTIR, Penyerapan air

& Pengembangan Tebal

21 Sampel biokomposit dengan variasi searah

Sampel 1

Width (mm) Thickness (mm) Impact Energy (Joule) Corrected Energy Impact Izod Strength (kJ/m) 11,81 5,1 0,615 0,608 10,904 12 4,89 0,194 0,187 3,187 12,13 5,92 0,994 0,987 13,745 Mean 9,009 Standard Deviation 5,362 Standar Deviation (%) 60,00% Sampel 2

Width (mm) Thickness (mm) Impact Energy (Joule) Corrected Energy Impact Izod Strength (kJ/m)

11,9 5,79 0,437 0,43 6,241 12,68 6,23 0,636 0,629 7,962 11,89 6,15 0,423 0,416 5,689 Mean 6,631 Standard Deviation 1,186 Standar Deviation (%) 18,00% Sampel 3

Width (mm) Thickness (mm) Impact Energy (Joule) Corrected Energy Impact Izod Strength (kJ/m) 11,88 6,69 0,454 0,447 5,624 12,17 6,9 0,399 0,399 4,668 11,88 7,02 0,435 0,428 5,132 Mean 5,141 Standard Deviation 0,478 Standar Deviation (%) 9,00% Sampel 4

Width (mm) Thickness (mm) Impact Energy (Joule) Corrected Energy Impact Izod Strength (kJ/m) 12,01 6,3 0,974 0,967 12,780 12,02 5,58 0,52 0,513 7,649 12,22 5,93 0,993 0,986 13,607 Mean 11,345 Standard Deviation 3,228 Standar Deviation (%) 28,00%

22

Sampel 5

Width (mm) Thickness (mm) Impact Energy (Joule) Corrected Energy Impact Izod Strength (kJ/m) 11,68 5,1 0,611 0,604 10,140 12,02 5,07 0,348 0,341 5,596 12,13 4,92 0,253 0,246 4,122 Mean 6,619 Standard Deviation 3,137 Standar Deviation (%) 47,00%

Sampel biokomposit dengan variasi anyaman Sampel 1

Width (mm) Thickness (mm) Impact Energy (Joule) Corrected Energy Impact Izod Strength (kJ/m)

12,12 6,5 0,597 0,59 7,489 11,88 6,05 0,265 0,258 3,590 12,08 6,33 0,347 0,34 4,446 Mean 5,175 Standard Deviation 2,049 Standar Deviation (%) 40,00% Sampel 2

Width (mm) Thickness (mm) Impact Energy (Joule) Corrected Energy Impact Izod Strength (kJ/m) 11,99 6,94 0,728 0,721 8,665 12 6,54 0,436 0,429 5,466 12,17 6,87 0,333 0,326 3,899 Mean 6,010 Standard Deviation 2,429 Standar Deviation (%) 40,00% Sampel 3

Width (mm) Thickness (mm) Impact Energy (Joule) Corrected Energy Impact Izod Strength (kJ/m) 11,96 5,51 0,527 0,52 7,891 12,16 5,99 0,482 0,475 6,521 12,29 5,72 0,379 0,372 5,292 Mean 6,568 Standard Deviation 1,300 Standar Deviation (%) 20,00% Sampel 4

Width (mm) Thickness (mm) Impact Energy (Joule) Corrected Energy Impact Izod Strength (kJ/m) 11,93 5,77 0,402 0,395 5,738 11,94 5,98 0,447 0,44 6,162 12,1 5,84 0,401 0,394 5,576 Mean 5,825 Standard Deviation 0,303 Standar Deviation (%) 5,00%

23

Sampel 5

Width (mm) Thickness (mm) Impact Energy (Joule) Corrected Energy Impact Izod Strength (kJ/m) 12,12 5,79 0,337 0,33 4,703 11,75 5,98 0,235 0,228 3,245 12,16 6,39 0,246 0,239 3,076 Mean 3,674 Standard Deviation 0,894 Standar Deviation (%) 24,00%

Lampiran 3 Hasil Pengujian SEM-EDS Biokomposit dengan variasi anyaman

24

Biokomposit dengan variasi searah

25 Serat kenaf

26

Tembakau

27 Lampiran 4 Perhitungan massa jenis

Keterangan:

ρ = densitas material (g cm-3 )

ρair = densitas air (g cm -3

) = 1 g cm-3

m1 = massa awal pada saat di udara (g)

m2 = massa akhir pada saat di air (g)

ρ 2A = gram/cm3 = 1.6 gram/cm3 ρ 4L = gram/cm 3 = 1.98 gram/cm3 ρ FG = gram/cm 3 = 1.7 gram/cm3 Lampiran 5 Perhitungan penyerapan air

Keterangan : B = Bobot awal B1 = Bobot akhir

 Penambahan tembakau

Rata – rata = 21.1 %

 Tanpa penambahan tembakau

Rata – rata = 13.28 %

28

Rata – rata = 25.21 %

Lampiran 6 Perhitungan pengembangan tebal

 Penambahan tembakau

Rata – rata = 0.4 %

 Tanpa penambahan tembakau

Rata – rata = 1.73 %  Komposit fiber glass

29

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Ciamis pada tanggal 23 Oktober 1991 dari pasangan H. Oni Saduddin, B.A. dan Hj. Noneng Nurlaela. Penulis adalah anak keempat dari empat bersaudara. Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Banjarsari dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA).

Selama menempuh pendidikan, penulis menjadi asisten praktikum Eksperimen Fisika 1 pada tahun ajaran 2012/2013. Penulis juga pernah aktif di beberapa kegiatan kepanitian organisasi, yaitu aktif di organisasi Himpunan Mahasiswa Fisika sebagai anggota Divisi Keilmuan (2010-2011).