BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Komposit
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).
2.1.1 Tipe 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 padabulan ke delapan. Tempurung terbentuk pada bulan ketiga dan Universitas Sumatera Utara
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 32.48 3.41 32.64 55.34 22.70 20.48 SNI 14-1031-1989 SNI 14-0492-1990 SNI 14-1032-1989 SNI 14-0444-1989 Metoda Internal BBPK SNI 14-1561-1989 SNI 19-1938-1990 Sumber : Sunario, 2008 ( Laboratorium Balai Besar Pulp dan Kertas)
Uji komposisi sifat kimia untuk megetahui komposisi kimia yang terdapat dalamserat sabut kelapa. Uji kadar abu untuk mengetahui kadar abu yang terdapat Universitas Sumatera Utara
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, 2005). Telah dilakukan usaha untuk mengolah limbah kulit kopi untuk keperluan Universitas Sumatera Utara
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 Serat kasar Hemiselulosa Gula Pentosan Abu
Light petroleum extract
1,46 50,20 11,60 21,30 26,00 0,96 0,35 (www.academia.edu/.../EKSTRAKSI_KAFEINA_DARI_SERBUK_KOPI) 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 bersifat resistan terhadap zat kimia, pada suhu kamar, polipropilena tidak larut Universitas Sumatera Utara
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).
