BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Komposit hibrid merupakan generasi baru dari dunia komposit yang telah digunakan dalam berbagai macam produk seperti lantai, dekorasi, lemari kabinet, pintu, jendela dan sebagainya. Pada komposit hibrid, jenis pengisi berbeda ditambahkan ke dalam matriks polimer untuk meningkatkan sifat dari material tersebut [1]. Jenis perpaduan pengisi yang digunakan dapat berupa pengisi alami (organik) dan sintetik (non - organik). Penambahan jenis pengisi lain ini bertujuan untuk meminimalisir kelemahan yang terdapat pada pengisi sebelumnya [2]. Pada penelitian ini, akan dikaji pengaruh penambahan pengisi serbuk serat ampas tebu termodifikasi dan serbuk serat kaca terhadap matriks polimer termoplastik polipropilena daur ulang yang berasal dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG).
Berdasarkan data yang dihimpun oleh media elektronik Tribun Manado, diperoleh bahwa produksi sampah plastik Indonesia adalah 5,4 juta ton per tahun dan angka ini merupakan 14% dari total produksi sampah di Indonesia [3]. Penggunaan polipropilena daur ulang dari PBKG pada penelitian ini dapat meminimalisir limbah plastik yang kini telah menjadi masalah pada lingkungan mengingat plastik merupakan jenis material yang sulit terdegradasi oleh alam. Akan tetapi, hasil daur ulang dari PBKG akan menciptakan sifat mekanik material yang kurang baik [4]. Untuk itu, maka perlu ditambahkan pengisi untuk meningkatkan sifat mekanik material tersebut seperti tingkat kekuatan dan kekakuan yang rendah pada berbagai aplikasi teknis [5, 6]. Penelitian - penelitian sebelumnya telah menggunakan pengisi alami maupun sintetik dalam komposit polimer termoplastik daur ulang seperti abu terbang [7], serat kenaf [8], karbon hitam [9], serat sisal [10], dan serat kaca [11].
270 kg ampas tebu per ton tebu [13]. Penggunaan ampas tebu sebagai bahan pembuatan komposit adalah karena biaya yang rendah, memiliki sumber bahan yang dapat diperbaharui setiap tahunnya dan untuk menjaga kelestarian lingkungan. Selain itu, ampas tebu memiliki kadar selulosa yang tinggi [14], bersifat kasar dan kaku [12] dimana ini merupakan bahan yang sesuai untuk digunakan dalam pembuatan bahan komposit polimer. Suatu bahan yang memiliki kadar selulosa yang tinggi mengindikasikan bahwa bahan tersebut memiliki ikatan - ikatan seperti ikatan hidrogen yang dapat membuat bahan menjadi kuat dan kaku [15]. Beberapa penelitian telah menggunakan serat ampas tebu sebagai pengisi pada bahan polimer seperti epoksi [12], poliester alifatik [16], dan polipropilena [14]. Penambahan serat ampas tebu pada polimer termoplastik polipropilena dapat meningkatkan kekuatan lentur dan kekuatan bentur, serta menurunkan kekuatan tarik dan pemanjangan saat putus [14].
Diantara serat sintetik lainnya, serat kaca merupakan jenis serat sintetik yang paling banyak digunakan dalam pembuatan komposit karena bersifat ekonomis, memiliki kekuatan tarik yang tinggi, ketahanan terhadap senyawa kimia yang tinggi dan sifat insulasi yang baik [17]. Meskipun demikian, serat kaca juga memiliki kelemahan seperti kekuatan tarik modulus yang rendah, densitas yang tinggi dan ketahanan lelah yang rendah [18]. Serat kaca banyak digunakan sebagai pengisi pada polimer termoplastik seperti polipropilena [18], polietilen tereftalat [19], polistirena [20], polivinil klorida [21]. Penambahan serat kaca pada polimer termoplastik polipropilena dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan komposit [18].
Kombinasi antara bahan berlignoselulosa yang bersifat polar dengan matriks termoplastik yang bersifat non - polar dapat menyebabkan suatu masalah yaitu adanya ketidakcocokan antara pengisi (serat) dan matriks. Hal ini dapat diatasi dengan melakukan modifikasi serat secara kimia untuk mengurangi gugus hidroksil sehingga serat akan berkurang kepolarannya dan cocok dengan matriks termoplastik [22]. Pengurangan gugus hidroksil juga akan menurunkan daya serap air komposit [23].
penyerasi. Pada penelitian ini, penyerasi yang digunakan adalah Maleat Anhidrida - g - Polipropilena (MAPP). MAPP banyak digunakan untuk meningkatkan keserasian (compatibility) antara polimer dengan pengisinya serta untuk meningkatkan sifat fisika komposit. MAPP meningkatkan keserasian antara termoplastik (seperti polipropilena) yang bersifat non - polar dengan pengisi yang bersifat polar seperti serbuk serat kaca maupun serbuk serat ampas tebu. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa penambahan MAPP pada komposit polipropilena / serat kaca [24] dan polipropilena / serat ampas tebu [25] menghasilkan peningkatan kekuatan tarik dan sifat mekanik lainnya.
Sebelumnya juga telah dilakukan penelitian tentang komposit hibrid polipropilena berpengisi serat ampas tebu dan serat kaca oleh Alireza, dkk (2014) dimana kekuatan tarik komposit maksimum diperoleh pada komposisi polipropilena 28%, serat ampas tebu 55%, serat kaca 15% dan MAPP 2% [26]. Pada penelitian ini, polipropilena yang digunakan berasal dari PBKG dan pengisi serbuk serat ampas tebu diberikan perlakuan modifikasi secara kimia.
Pada penelitian ini akan dianalisa pengaruh perbandingan komposisi serbuk serat ampas tebu termodifikasi terhadap serbuk serat kaca dan PBKG. Serbuk serat ampas tebu termodifikasi merupakan jenis pengisi yang divariasikan sehingga serbuk serat ampas tebu termodifikasi ini dapat dimanfaatkan secara maksimal untuk meminimalisir limbah dan mengurangi biaya produksi.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Dalam penelitian ini, yang menjadi permasalahan adalah bagaimana pengaruh komposisi serbuk serat ampas tebu termodifikasi terhadap sifat mekanik komposit polipropilena daur ulang berpengisi serbuk serat ampas tebu termodifikasi dan serbuk serat kaca.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
karakterisasi Fourier Transform Infra - Red (FTIR) dan didukung oleh analisa
Scanning Electron Microscopy (SEM).
1.4 MANFAAT PENELITIAN Penelitian ini diharapkan dapat:
1. Menjadi salah satu alternatif untuk mengurangi pencemaran lingkungan yang diakibatkan limbah padat ampas tebu yang dihasilkan industri gula dan polipropilena daur ulang yang dihasilkan industri plastik bekas kemasan gelas (PBKG).
2. Memberikan informasi tambahan bagi dunia industri tentang pemanfaatan serbuk serat ampas tebu dan PBKG.
3. Memberikan informasi terutama dalam bidang penelitian komposit hibrid tentang pengaruh komposisi serbuk serat ampas tebu termodifikasi dan serbuk serat kaca sebagai bahan pengisi komposit polipropilena daur ulang sehingga dapat diketahui komposisi pengisi yang terbaik.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer, Laboratorium Fisika Terpadu dan Laboratorium Kimia Terpadu, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Departemen Kimia, Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Penelitian serta Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara.
Adapun bahan baku yang digunakan pada penelitian ini yaitu : 1. Polipropilena daur ulang yang diperoleh dari limbah PBKG.
2. Serbuk serat ampas tebu yang diperoleh dari limbah penjualan air tebu. 3. Serbuk serat kaca tipe E yang diperoleh dari PT. Justus Kimiaraya.
4. MAPP sebagai penyerasi yang disintesa dari bahan baku utama maleat anhidrida dan polipropilena
Tabel 1.1 Variabel Penelitian
Ukuran serbuk serat ampas tebu termodifikasi dan serbuk serat kaca yang digunakan adalah 100 mesh.
PBKG = Plastik Bekas Kemasan Gelas SSAT = Serbuk Serat Ampas Tebu SSK = Serbuk Serat Kaca
MAPP = Maleat Anhidrida - g - Polipropilena
Uji dan karakterisasi yang dilakukan pada komposit hibrid PBKG tersebut adalah:
1. Uji kekuatan tarik (tensile strength) ASTM D 638 - 10 Tipe IV 2. Uji kekuatan lentur (flexural strength) ASTM D 790
3. Uji kekuatan bentur (impact strength) ASTM D 4812 - 11 4. Penyerapan air (water absorption) ASTM D 570
5. Analisa fraksi volume serat
