Analisis Sifat Fisika dari Komposit Panel Dinding dengan Matriks Limbah
Plastik Polipropilena dan Pengisi Sabut Kelapa - Sludge Kertas
Tengku Rachmi Hidayani1,*, Elda Pelita2 , Gusfiyesi3
1,2,3 Politeknik ATI Padang, Jalan Bungo Pasang Tabing Padang 25171 (0751-7055053)*
*Penulis Korespondensi. Telp.: 081361906746 e-mail: amiye_pooh@yahoo.com
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang analisa sifat fisika dari komposit panel dinding dengan limbah plastik polipropilena sebagai matriks dengan sabut kelapa dan sludge sebagai pengisi. Semua bahan yang digunakan dalam penelitian ini merupakan limbah yang kurang pemanfaatannya di alam. Polipropilena didapatkan dari limbah plastik botol air mineral, sabut kelapa merupakan limbah dari buah kelapa, dan sludge merupakan limbah dari produksi kertas. Pemilihan sludge sebagai bahan pengisi bertujuan untuk menghasilkan komposit panel dinding yang memiliki kandungan mirip dengan semen. Metode pencampuran dari serat sabut kelapa, sludge dengan limbah plastik polipropilena dilakukan dengan alat ekstruder (pencampuran kering dengan panas). Komposisi dari serat sabut kelapa, sludge dan limbah plastik polipropilena yang ditambahkan adalah sesuai dengan kondisi optimum penelitian sebelumnya yaitu 20:20:60 yang akan dibandingkan dengan tanpa penambahan sludge. Untuk mengetahui karakteristik komposit panel dinding yang dihasilkan, dilakukan pengujian dengan uji keteguhan lentur, uji modulus elastis lentur, dan uji keteguhan cabut sekrup. Komposit panel dinding dengan penambahan sludge yang dihasilkan memiliki nilai keteguhan lentur sebesar 98,266 kgf/cm2 sedangkan tanpa penambahan sludge nilai keteguhan lentur adalah 90,509 kgf/cm2, nilai modulus elastis lentur dengan penambahan sludge adalah 2,6929x104 kgf/cm2 sedangkan tanpa penambahan sludge nilai modulus elastis adalah 3,672x104 kgf/cm2. Nilai keteguhan cabut sekrup dengan penambahan sludge adalah 32 kgf, sedangkan tanpa penambahan sludge nilai keteguhan cabut sekrup adalah 28 kgf.
Analysis of the Physical Properties of Composite Wall Panels
Containing Polypropylene Plastic Waste Matrix and Cocofiber-Paper
Sludge Fillers
Tengku Rachmi Hidayani1,*, Elda Pelita2 , Gusfiyesi3
1,2,3 Politeknik ATI Padang, Jalan Bungo Pasang Tabing Padang 25171 (0751-7055053)*
*Coresponding author. Telp.: 081361906746 e-mail: amiye_pooh@yahoo.com
ABSTRACT
A study has been performed on the physical properties of wall panel composites with polypropylene plastic waste as the matrix with cocofiber and sludge as fillers. All materials that have been used in this study are based on wastes with low level of utilization in nature. Polypropylene was obtained from unused mineral water bottles, cocofiber from coconut side products, and sludge from paper production wastes. Selection of sludge as a filler aims to produce composite wall panels that have similar content to cement. The mixing method of cocofiber, sludge with polypropylene plastic waste was carried out by means of extruder (dry mixing with heat). The composition of the cocofiber, sludge and the added polypropylene plastic waste was in accordance with the optimum conditions of the previous study, i.e. 20:20:60. In addition, a compound with no sludge addition was also included as a control. The resulting composites were then characterized by means of flexural strength test, flexible elastic modulus test, and test of screws unplug. The results showed that the wall panel composite with the addition and with no addition of sludge presented a bending strength rating of 98.266 kgf/cm2 and 90,509 kgf/cm2, respectively; an elastic modulus value of bending of
2,6929x104 kgf/cm2 and 3.672x104 kgf/cm2, respectively; and a firmness value of screws pulls up of
32 kgf and 28 kgf, respectively.
PENDAHULUAN
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk menghasilkan panel dinding bangunan dari
komposit, yang dapat dijadikan bahan penyusun rumah tahan gempa. Panel dinding yang dibuat
ditambahkan dengan sludge yang merupakan limbah dari pabrik kertas. Sludge memiliki kandungan
kimia yang mirip dengan semen, sehingga sludge diharapkan dapat menggantikan fungsi semen
dalam pembuatan komposit panel dinding. Hasil komposit panel dinding yang didapatkan
menunjukan variasi beban pengempaan komposit dan komposisi sabut kelapa berpengaruh terhadap
karakteristik mekaniknya, dengan kondisi optimum kuat lentur 77,81 kg.cm-2 dan beban
pengempaan 2000 bars dengan komposisi sabut kelapa hanya 2% (Feris, 2008).
Dari hasil kunjungan ke industri kertas, permasalah yang dikeluhkan industri adalah sludge
(limbah industri kertas) yang selama ini hanya dapat dimanfaatkan sebagai pupuk tanaman. Limbah
pabrik kertas (sludge) mempunyai komponen utama (95%) serat organik yang berupa selulosa
(Feris, 2008) yang komposisinya hampir sama dengan semen, sehingga sludge dapat dimanfaatkan
sebagai bahan pengisi untuk pembuatan komposit panel dinding yang diharapkan memiliki sifat
fisik yang baik. Sludge terbagi atas 2 jenis yaitu sludge primer yang masih mengandung selulosa
dan hemiselulosa dan sludge sekunder yang sudah dipisahkan dengan bagian padatannya.
Penambahan sludge kedalam material komposit akan meningkatkan kekuatan mekanis dari
komposit tersebut (Soucy, 2014).
Pembuatan komposit panel dinding dengan menggunakan matriks dari limbah plastik, dengan
pengisi sludge primer dan serat sabut kelapa, selain dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan
limbah, juga diharapkan dapat menghasilkan panel dinding sebagai bahan dasar bangunan tahan
gempa. Keunggulan produk ini antara lain: biaya produksi lebih murah, bahan bakunya melimpah,
fleksibel dalam proses pembuatannya, kerapatannya rendah, lebih bersifat ramah lingkungan, serta
memiliki sifat-sifat yang lebih baik dibandingkan bahan baku asalnya (Feris, 2008).
Pembuatan papan komposit telah dilakukan dengan mencapurkan serat sabut kelapa dengan
limbah plastik polipropilena dengan metode refluks (Elda, 2017). Hasil yang didapatkan cukup baik
dari segi sifat fisika dan sifat kimianya, namun dari penampakannya belum cukup baik dan biaya
pembuatannya cukup mahal, sehingga (Hidayani, 2017) melakukan suatu metode pencampuran
yang baru terhadap bahan polimer dengan metode pencampuran kering, sehingga didapatkan hasil
yang lebih homogen dan lebih hemat biaya karena tidak menggunakan pelarut. Hasil pencampuran
Dari semua pembahasan diatas, maka dicari suatu alternatif pembuatan komposit panel
dinding yang memiliki kekuatan mekanik baik, fleksiblitas tinggi, tidak menyerap air, bahan baku
berlimpah dan mudah didapatkan, tidak mahal serta ramah lingkungan. Dengan penambahan sludge
kedalam komposit, diharapkan komposit panel dinding yang dihasilkan dapat memiliki sifat yang
mirip dengan dinding semen. Metode pencampuran dari semua bahan baku adalah dengan cara
pencampuran kering menggunakan alat ekstruder untuk menghasilkan campuran yang homogen,
dengan biaya produksi yang kecil.
BAHAN DAN METODE
Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: Limbah plastik
polipropilena, sabut kelapa, akuadest, paper sludge (limbah pabrik kertas) yang selanjutnya hanya
disebut sludge.
Peralatan Penelitian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: Neraca Analitis dengan merk Mettler
Toledo, Desikator, Plat Besi, Thermometer 550oC, Plat Kaca, Oven listrik merk Memmert, Alat-alat
gelas merk Pyrex, Seperangkat alat uji tarik Type SC-2DE CAP 2000 kgf, Blender merk National,
Ayakan 40 mesh merk Tantalum 3N8 Purity, Set alat Universal Testing Machine, Set alat Hot-
press Type: 20 ton, Set alat uji kuat impak Wolpert Type:CPSA Cap: 4Joule, Set alat ekstruder
MIFOL BRS 896, Set alat Universal Testing Machine.
Metode Penelitian
1. Perlakuan pada Serat Sabut Kelapa
Serat sabut kelapa dipisahkan dari kulit kerasnya, dipotong-potong atau dicacah hingga
berbentuk serat pendek, Kemudian serat sabut kelapa dikeringkan dalam oven blower pada suhu
50oC sampai kering, selanjutnya serat sabut kelapa siap digunakan.
2. Preparasi Limbah Plastik Polipropilena
Limbah plastik polipropilena dibersihkan dengan menggunakan air lalu dikeringkan dibawah
3. PreparasiSludge (Limbah Pabrik Kertas)
Sludge yang digunakan didapatkan dari PT. RAPP Riau, kemudian dikeringan dibawah sinar
matahari selama 7 hari, kemudian di oven pada suhu 110oC selama 6 jam, lalu diblender dengan
blender kering, diayak pada ayakan 60 mesh.
4. Pembuatan Komposit Panel Dinding
Sementara ekstruder diset suhunya pada suhu 160oC, limbah plastik polipropilena, dicampur
dengan serat sabut kelapa dan sludge dengan perbandingan 60:20:20 didalam wadah dan diaduk
agar tercampur merata. Kemudian campuran dimasukkan kedalam ekstruder sedikit 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 160C selama ± 10 menit tanpa tekanan dari alat. Kemudian dilanjutkan
dengan memberi tekanan sedikit demi sedikit selama ± 20 menit. Setelah itu diberi tekanan
maksimal 2000 bars (200 MPa) selama ± 20 menit. Kemudian hot-press dimatikan dan dibiarkan mendingin sampai suhu ± 90C. Selanjutnya sampel dikeluarkan dari hot-press dan dimasukkan
kedalam air dan dilepaskan dari cetakan, kemudian dibiarkan sampai mencapai suhu kamar.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 1 menunjukan komposit pandel dinding yang dihasilkan tanpa penambahan sludge.
Dapat dilihat secara visual, komposit panel dinding yang dihasilkan warnanya lebih coklat cerah,
dan serat sabun kelapa dapat terlihat jelas. Sedangkan pada Gambar 2 merupakan komposit panel
dinding yang dihasilkan dengan penambahan sludge dapat dilihat secara visual warnanya yang lebih
kecoklatan. Hal ini dikarenakan sludge yang digunakan masih banyak mengandung selulosa
sehingga titik lelehnya rendah
Gambar 2. Spesimen Komposit Panel Dinding Dengan Penambahan Sludge
Pengaruh Penambahan Sludge Terhadap Karakteristik Sifat Fisika Komposit Panel dinding
Hasil analisa sifat fisika komposit panel dinding dengan penambahan sludge dengan yang
tidak penambahan sludge yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Data Hasil Uji Sifat Fisika
No. Komposisi
Dari data tersebut diatas dapat dilihat bahwa karakteristik sifat fisika dari komposit panel
dinding yang dihasilkan dengan penambahan sludge memiliki nilai ketahanan yang lebih baik
dibandingkan dengan tidak ditambahkan sludge, hal tersebut dikarenakan sludge yang merupakan
limbah dari pabrik kertas memiliki kandungan yang mirip dengan semen sehingga akan
memperkuat komposit yang dihasilkan. Sejalan dengan itu, nilai keteguhan cabut sekrup dari
komposit panel dinding yang dihasilkan menunjukan nilai yang lebih tinggi pula, namun pada
modulus elastis lentur mengalami penurunan karena turunya sifat elastis dari plastik yang awalnya
KESIMPULAN
Penambahan sludge kedalam komposit panel dinding yang dihasilkan menambahkan kekuatan
kepada komposit yang dihasilkan. Panel dinding yang dihasilkan dari komposit dengan kandungan
sludge memiliki sifat yang mirip dengan dinding pada umumnya yang mengandung semen. Sifat
mirip dengan semen inilah yang diberikan sludge. Hal tersebut dapat dilihat dari komposit panel
dinding dengan penambahan sludge yang dihasilkan memiliki nilai keteguhan lentur sebesar
98,266 kgf/cm2 sedangkan tanpa penambahan sludge nilai keteguhan lentur adalah 90,509 kgf/cm2,
nilai modulus elastis lentur dengan penambahan sludge adalah 2,693x104 kgf/cm2 sedangkan tanpa
penambahan sludge nilai modulus elastis adalah 3,672x104 kgf/cm2. Nilai keteguhan cabut sekrup
dengan penambahan sludge adalah 32 kgf, sedangkan tanpa penambahan sludge nilai keteguhan
cabut sekrup adalah 28 kgf. Nilai modulus elastis lentur dengan penambahan sludge akan menurun
dikarenakan sifat plastik pada papan komposit akan berkurang dengan adanya sludge.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih yang sebesar-besarnya kepada segala pihak yang telah membantu
terselenggaranya penelitian ini, dari pihak Pusdiklat Industri dan Politeknik ATI Padang yang telah
mendukung baik secara moril maupun materil mulai dari tahap awal hingga dapat terselenggaranya
penelitian ini. Kepada pihak laboratorium terpadu Universitas Sumatera Utara yang telah
memfasilitasi pengujian sampe penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
Cavdar, A. D. (2017). Cement Type Composite Panels Manufactured Using Paper Mill Sludge as Filler. Elsevier Construction and Building Materials. 142: 410-416.
Dyah, N. (2014). Interaksi Fisika Plastik Biodegradabel dari Limbah Polipropilen dengan Bahan Pengisi PatiBiji Durian. Laporan Penelitian ATIP. Padang.
Fajrianto & Feris, F., (2008). Panel Dinding Bangunan Ramah Lingkungan dari Komposit Limbah Pabrik Kertas (Sludge), Sabut Kelapa, dan Sampah Plastik: Pengaruh Komposisi Bahan dan Beban Pengempaan terhadap Kuat Lentur (Bending). Dalam Seminar Nasional Teknoin 2008 Bidang Teknik Mesin. Yogyakarta,Indonesia.
Elda, P. (2017). Analysis Physical Properties of Composites Polymer from Cocofiber and Polypropylene Plastic Waste with Maleic Anhydrate as Crosslinking Agent. Scoopus IOP Confrence Series. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 223 012060.
Hidayani, T. R. (2017). Physical properties analysis of the utilization of starch from palm empty fruit bunch and LDPE plastic waste as biodegradable plastic materials. Majalah Kulit, Karet, dan Plastik. ISSN.1829-6971, NO. 33(1) hal 29-34, 2017.
Hidayani, T. R. (2017). Making Of Plastic Biodegradable From Hdpe Plastic Waste And Starch From Palm Empty Fruit Bunch With Reflux Method And Rheomix Method. Prosiding
Seminar Nasional Kulit Karet dan Plastik ke-6.
ISSN: 2477-3298. Yogyakarta.
