LAPORAN AKHIR PENELITIAN TAHUN...
Transcript of LAPORAN AKHIR PENELITIAN TAHUN...
-
Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat Direktorat Jenderal Riset dan Pengembangan Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi Gedung BPPT II Lantai 19, Jl. MH. Thamrin No. 8 Jakarta Pusat http://simlitabmas.ristekdikti.go.id/
PROTEKSI ISI LAPORAN AKHIR PENELITIAN Dilarang menyalin, menyimpan, memperbanyak sebagian atau seluruh isi laporan ini dalam bentuk apapun
kecuali oleh peneliti dan pengelola administrasi penelitian
LAPORAN AKHIR PENELITIAN TAHUN TUNGGAL
ID Proposal: cfbe8632-ca71-4ff8-a21c-e25c81efc606Laporan Akhir Penelitian: tahun ke-1 dari 1 tahun
1. IDENTITAS PENELITIAN
A. JUDUL PENELITIAN
Pemanfaatan Sabut Kelapa Sawit dan Kulit Pisang Sebagai Komposit Ramah Lingkungan
B. BIDANG, TEMA, TOPIK, DAN RUMPUN BIDANG ILMU
Bidang Fokus RIRN / Bidang Unggulan Perguruan Tinggi
Tema Topik (jika ada) Rumpun Bidang Ilmu
Material Maju
Teknologi karakterisasi material dan dukungan industri
Pengembangan material paduan
Teknik Kimia
C. KATEGORI, SKEMA, SBK, TARGET TKT DAN LAMA PENELITIAN
Kategori (Kompetitif Nasional/
Desentralisasi/ Penugasan)
Skema Penelitian
Strata (Dasar/ Terapan/
Pengembangan)
SBK (Dasar, Terapan,
Pengembangan)
Target Akhir TKT
Lama Penelitian (Tahun)
Penelitian Kompetitif Nasional
Penelitian Dosen Pemula
SBK Riset Pembinaan/Kapasitas
SBK Riset Pembinaan/Kapasitas
3 1
2. IDENTITAS PENGUSUL
Nama, PeranPerguruan
Tinggi/ Institusi
Program Studi/ Bagian
Bidang Tugas ID Sinta H-Index
VIVIN SETIANI
Ketua Pengusul
Politeknik Perkapalan
Negeri Surabaya
Teknik Keselamatan
Dan Kesehatan Kerja
6169115 0
FITRI HARDIYANTI M.T
Anggota Pengusul
2
Politeknik Perkapalan
Negeri Surabaya
Teknik Perancangan
Dan Konstruksi Kapal
pengujian dan analisis sifat mekanik komposit
6036939 0
DEVINA PUSPITA SARI
M.T
Anggota Pengusul 1
Politeknik Perkapalan
Negeri Surabaya
Teknik Pengelasan
Perancangan alat cetak komposit dan karakterisasi material
6103442 0
-
3. MITRA KERJASAMA PENELITIAN (JIKA ADA)
Pelaksanaan penelitian dapat melibatkan mitra kerjasama, yaitu mitra kerjasama dalam melaksanakan penelitian, mitra sebagai calon pengguna hasil penelitian, atau mitra investor
Mitra Nama Mitra
4. LUARAN DAN TARGET CAPAIAN
Luaran Wajib
Tahun Luaran
Jenis Luaran
Status target capaian (accepted, published, terdaftar
atau granted, atau status lainnya)
Keterangan (url dan nama jurnal, penerbit, url paten,
keterangan sejenis lainnya)
1 Publikasi Ilmiah Jurnal Nasional Tidak Terakreditasi
accepted/published Jurnal Research and Technology
Luaran Tambahan
Tahun Luaran
Jenis LuaranStatus target capaian (accepted, published, terdaftar atau granted,
atau status lainnya)
Keterangan (url dan nama jurnal, penerbit, url paten, keterangan
sejenis lainnya)
1 Prosiding dalam pertemuan ilmiah Nasional
sudah terbit/sudah dilaksanakan Seminar MASTER 2019
5. ANGGARAN
Rencana anggaran biaya penelitian mengacu pada PMK yang berlaku dengan besaran minimum dan maksimum sebagaimana diatur pada buku Panduan Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Edisi 12.
Total RAB 1 Tahun Rp. 19,000,000
Tahun 1 Total Rp. 19,000,000
Jenis Pembelanjaan Item Satuan Vol.Biaya
SatuanTotal
Analisis Data HR Pengolah DataP (penelitian)
1 1,000,000 1,000,000
Analisis Data Biaya analisis sampel Unit 4 2,000,000 8,000,000
Bahan ATK Paket 2 250,000 500,000
BahanBahan Penelitian (Habis Pakai)
Unit 10 510,000 5,100,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Biaya seminar nasional Paket 1 500,000 500,000
Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan
Biaya Publikasi artikel di Jurnal Nasional
Paket 1 750,000 750,000
Pengumpulan Data Transport OK (kali) 1 500,000 500,000
Pengumpulan DataHR Pembantu Lapangan
OH 20 25,000 500,000
Pengumpulan Data Biaya konsumsi OH 25 20,000 500,000
Sewa Peralatan Peralatan penelitian Unit 1 650,000 650,000
Sewa Peralatan Transport penelitian OK (kali) 2 500,000 1,000,000
6. HASIL PENELITIAN
-
A. RINGKASAN: Tuliskan secara ringkas latar belakang penelitian, tujuan dan tahapan metode penelitian, luaran yang ditargetkan, serta uraian TKT penelitian.
Perkembangan komposit dengan matriks polimer (PMC) telah berkembang cukup pesat terutama dalam menggantikan penggunaan material logam dibidang industri. Penggunaan serat alam sebagai penguat dalam produk material komposit polimer telah meningkat dalam dua dekade terakhir. Penggunaan limbah serat kelapa sawit dan kulit pisang menjadi alternatif yang menarik dalam pembuatan material komposit karena jumlahnya yang cukup melimpah, murah, serta memiliki kandungan hemiselulosa yang tinggi sehingga dapat memperkuat struktur matriks dari polimer epoksi. Namun, penggunaan serat alam masih terbatas karena serat alam memiliki daya adhesi yang lemah terhadap matriks polimer sehingga menurunkan sifat mekanik komposit. Proses alkali treatment dilakukan dengan Proses alkali treatment dilakukan dengan perendaman fiber pada kondisi tanpa NaOH dan larutan NaOH 5% selama 24 jam. Fiber atau serat yang dihasilkan selanjutnya dicampur dengan resin epoksi di dalam cetakan dan menghasilkan 4 sampel (A, B, C, D) dengan variasi fiber kelapa sawit dan fiber pelepah pisang. Hasil pengujian SEM menunjukkan proses alkali treatment berpengaruh hilangnya komponen lignin dan hemiselulosa pada fiber sabut kelapa sawit dan pelepah pisang. Hasil dari pengujian FTIR menunjukkan proses treatment alkali menyebabkan lignin menjadi hilang sehingga peak pada area tersebut menjadi lebih rendah. Selanjutnya pada hasil uji tarik menunjukkan bahwa treatmen alkali menyebabkan adanya peningkatan nilai kekuatan tarik pada sampel dengan perbandingan massa resin: fiber kelapa sawit: fiber pisang sebesar 90: 2%: 8% (sampel A) dan 90: 4%: 6% (sampel B). Sedangkan Kekuatan maksimum dari komposit diperoleh pada komposit dengan kandungan fiber pisang yang tertinggi yaitu sebesar 8%.
B. KATA KUNCI: Tuliskan maksimal 5 kata kunci.
komposit fiber; Perlakuan Alkali; Serat Kelapa Sawit; fiber Pelepah Pisang
Pengisian poin C sampai dengan poin H mengikuti template berikut dan tidak dibatasi jumlah kata atau halaman namun disarankan seringkas mungkin. Dilarang menghapus/memodifikasi template ataupun menghapus penjelasan di setiap poin.
C. HASIL PELAKSANAAN PENELITIAN: Tuliskan secara ringkas hasil pelaksanaan penelitian yang telah dicapai sesuai tahun pelaksanaan penelitian. Penyajian dapat berupa data, hasil analisis, dan capaian luaran (wajib dan atau tambahan). Seluruh hasil atau capaian yang dilaporkan harus berkaitan dengan tahapan pelaksanaan penelitian sebagaimana direncanakan pada proposal. Penyajian data dapat berupa gambar, tabel, grafik, dan sejenisnya, serta analisis didukung dengan sumber pustaka primer yang relevan dan terkini.
-
Pengisian poin C sampai dengan poin H mengikuti template berikut dan tidak dibatasi jumlah kata atau halaman namun disarankan seringkas mungkin. Dilarang menghapus/memodifikasi template ataupun menghapus penjelasan di setiap poin.
Gambar 5.1 dan Gambar 5.2 menunjukkan morfologi dari permukaan fiber sebelum dan setelah
proses treatment dengan larutan NaOH. Hasil SEM secara umum menunjukkan bahwa morfologi
sabut kelapa sawit berbentuk silinder yang memiliki pori-pori pada bagian permukaannya. Fiber
tanpa proses treatment dengan larutan NaOH memiliki permukaan yang lebih kasar dibandingkan
dengan fiber yang ditreatment dengan larutan NaOH. Selain itu, sabut kelapa sawit tanpa treatment
alkali memilki lapisan permukaan yang mengandung lignin serta pengotor lain seperti lilin dan
minyak [12] (Oushabi dkk., 2015). Proses removal lapisan tersebut mengarah pada meningkatnnya
kestabilan ikatan antara matriks polimer dengan fiber.
Gambar 5.1. SEM sabut kelapa sawit (a) tanpa treatment (b) treatment NaOH 5% (c) treatment
NaOH 10%
Gambar 5.2. SEM fiber pelepah pisang (a) tanpa treatment (b) treatment NaOH 5% (c) treatment
NaOH 10%
Modifikasi permukaan secara kimia memiliki peranan yang penting dalam membersihkan
permukaan dari kotoran dan serat yang tumbuh secara tidak sempurna. Beberapa penelitian
C. HASIL PELAKSANAAN PENELITIAN: Tuliskan secara ringkas hasil pelaksanaan penelitian yang telah dicapai sesuai tahun pelaksanaan penelitian. Penyajian dapat berupa data, hasil analisis, dan capaian luaran (wajib dan atau tambahan). Seluruh hasil atau capaian yang dilaporkan harus berkaitan dengan tahapan pelaksanaan penelitian sebagaimana direncanakan pada proposal. Penyajian data dapat berupa gambar, tabel, grafik, dan sejenisnya, serta analisis didukung dengan sumber pustaka primer yang relevan dan terkini.
-
sebelumnya telah melaporkan bahwa treatment fiber secara kimia dapat memperbaiki tingkat
kekasaran permukaan serta menurunkan polaritas permukaan [13] (Bassadok dkk., 2008) Bahkan,
penghilangan sebagian lapisan lignin menyebabkan pemutusan ikatan pada fibril yang mengarah
pada penonjolan atau pemaparan beberapa diantaranya. Penonjolan tersebut akan menghasilkan
ikatan mekanis serat sehingga dapat meningkatkan interaksi serat dengan matriks [14] (Herrera-
Estarada dkk., 2008).
Proses treatment alkali menyebabkan hilangnya sebagian lapisan lignin, hemiselulosa, dan
komponen lain yang larut di dalam alkali dari permukaan fiber meningkat. Hal tersebut
menyebabkan peningkatan sejumlah gugus hidroksil pada permukaan fiber untuk pembentukan
ikatan kimia yang selanjutnya dapat meningkatkan ikatan antarmuka dan adhesi. Hasil SEM
menunjukkan bahwa konsentrasi NaOH berpengaruh terhadap tingkat kekasaran permukaan fiber
kelapa sawit yang dihasilkan. Peningkatan konsentrasi NaOH menyebabkan tingkat kekasaran
permukaan semakin rendah. Alawar dkk (2009) [15] melaporkan bahwa semakin tinggi konsentrasi
NaOH yang digunakan pada proses treatment fiber maka jumlah lignin, hemisulosa, serta pengotor
lainnya yang dilarutkan akan semakin tinggi. Wong dkk (2010) [16] melaporkan bahwa alkalisasi
memodifikasi topografi permukaan dan membuat permukaan serat terlihat lebih halus daripada
permukaan yang tanpa proses treatment NaOH. Bahkan, diameter serat yang ditreatment
mengalami penurunan karena hilangnya komponen lignin pada permukaan fiber.
Fiber kelapa sawit yang ditreatment menggunakan larutan NaOH 5% masih terlihat kasar sedangkan
pada fiber yang ditreatment dengan larutan NaOH 10% memiliki permukaan yang bersih dan relatif
halus. Hal tersebut menunjukkan bahwa pada konsentrasi NaOH 10% sebagian besar komponen
pengotor seperti lignin, hemiselulosa, dan lapisan lilin (wax) telah pada permukaan sabut kelapa
sawit telah dihilangkan secara sempurna tanpa merusak permukaan fiber. Namun, pada fiber
pelepah pisang peningkatan konsentrasi NaOH menyebabkan proses fibrilasi akibat hilangnya
sebagian binder lignin dan hemiselulosa sehingga mengarah pembentukan permukaan yang lebih
kasar [17] (Mittal dan Chaudhary, 2018).
Gambar 5.3 dan 5.4 menunjukkan hasil FTIR dari sabut kelapa sawit dan pelepah pisang. Secara
umum bentuk spektra dari kedua jenis fiber hamper mirip. Kedua jenis fiber tersebut terdeteksi peak
pada area panjang gelombang ~3340 cm-1 yang diidentifikasi sebagai gugus O−H. Besarnya lebar dan
intensitas pita serapan dari fiber sabut kelapa sawit dan pelepah pisang dipengaruhi oleh
konsentrasi larutan NaOH yang digunakan pada proses modifikasi permukaan. Peningkatan
konsentrasi NaOH cenderung menyebabkan lebar dan intensitas pita serapan O−H menjadi lebih
sempit dan lebih tajam. Hal tersebut dapat disebabkan semakin tinggi konsentrasi NaOH maka
jumlah komponen lignin dan wax yang dihilangkan pada permukaan fiber semakin besar.
Gambar 5.3 dan 5.4 menunjukkan FTIR fiber tanpa proses treatment dengan NaOH terdeteksi peak
pada area ~2911 cm-1 dan ~2894 cm-1. Kedua peak tersebut diidentifikasi sebagai pita serapan dari
gugus C−H alifatik yang pada umumnya terdeteksi pada semua jenis serat alami. Besarnya peak
tersebut semakin rendah akibat peningkatan konsentrasi NaOH yang mengindikasikan bahwa terjadi
proses removal lapisan hemiselosa yang tinggi ketika konsentrasi NaOH pada proses treatment fiber
ditingkatkan (Abdal-hay dkk., 2012) [18]. Peak yang terdeteksi pada area ~1750 cm-1 menunjukkan
gugus karbonil C=O dari kedua jenis fiber tanpa proses treatment NaOH. Proses modifikasi
permukaan fiber menggunakan larutan NaOH menyebabkan hilangnya sebagian besar gugus C=O
pada komponen fiber. Hilangnya gugus tersebut disebabkan hidrolisis hemiselulosa di dalam media
-
alkali yang ditandai dengan pemutusan ikatan C−O−C diantara dua monomer. Hal tersebut
mengindikasikan bahwa hemiselulosa mudah dihilangkan dengan alkali dibandingkan dengan lignin.
Pada área 1250 cm-1 terdeteksi peak yang menunjukkan gugus −O−CH3 dari komponen lignin.
Puncak tersebut terdeteksi cukup jelas pada fiber tanpa treatment. Proses treatment alkali
menyebabkan lignin menjadi hilang sehingga peak pada area tersebut menjadi lebih rendah.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
2911
3350
1250
2911
1745
1250
1250
3350
3350
3350
5% NaOH
NonTreatment
Tra
nsm
itta
nce
(%
)
Wave Number [cm-1
]
10% NaOH
Gambar 5.3. Spektra FTIR sabut kelapa sawit sebelum dan setelah alkalisasi
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
2894
2894
2894
1250
1250
12501
745
3350
3350
3350
NonTreatment
5% NaOH
10% NaOH
Tra
nsm
itta
nce
(%
)
Wave Number [cm-1
]
Gambar 5.4. Spektra FTIR sabut pelepah pisang sebelum dan setelah alkalisasi
Gambar 5.5 dan 5.6 menunjukkan hasil XRD sabut kelapa sawit dan pelepah pisang sebelum
dan setelah treatment menggunakan larutan NaOH. Hasil XRD dari kedua jenis fiber tersebut
menunjukkan bahwa puncak difraksi yakni pada sudut 15,2o dan 22,5o. Persentase kristalinitas (CR)
dan indeks kristalinitas (CI) hasil XRD kedua jenis fiber disajikan pada Tabel 1. Hasil SEM dan FTIR
menunjukkan bahwa modifikasi permukaan fiber menyebabkan hilangnya komponen hemiselulosa
yang bersifat amorf sehingga menyebabkan tingkat kristalinitas (CR) dan Cristalalinity index (CI) dari
kedua jenis fiber yang ditreatment menggunakan NaOH lebih tinggi dibandingkan dengan
kristalinitas fiber tanpa proses treatment.
-
Tabel 5.1: Persentase kristalinitas dan indeks kristalinitas Fiber sebelum dan Setelah Alkalisasi
Jenis Fiber CR (%) CI
kelapa sawit (KS) 55,28 0,19
KS + NaOH 5% 58,97 0,30
KS + NaOH 10% 56,54 0,23
Pelepah pisang (PP) 58,08 0,28
PP + NaOH 5% 61,75 0,38
PP + NaOH 10% 59,35 0,32
15 20 25 30 35 40 45 50
2
Inte
nsi
ty (
a.u
)
Treatment NaOH 5%
Treatment NaOH 10%
Non-Treatment
Gambar 5.5. XRD sabut kelapa sawit sebelum dan setelah alkalisasi
10 15 20 25 30 35 40 45 50
Non Treatment
Inte
nsi
ty (
a.u
)
2
Treatment NaOH 10%
Treatment NaOH 5%
Gambar 5.6. XRD fiber pelepah pisang sebelum dan setelah alkalisasi
-
Persentase dan indeks kristalinitas kedua jenis fiber yang ditreatment mencapai maksimum pada
konsentrasi NaOH 5%. Wang dkk. (2019 ) [19] dalam penelitiannya melaporkan bahwa hemiselulosa,
lignin, selulosa tersusun secara acak di dalam daerah yang amorf serta lapisan lilin dan pengotor
mudah dihilangkan pada konsentrasi alkali yang rendah. Pada konsentrasi konsentrasi alkali yang
tinggi menyebabkan bagian lignin dan hemiselulosa di daerah kristal mulai terdegradasi, membentuk
celah, dan kemudian menyebabkan bundel fïber tersebar sehingga mengarah pada penurunan
kristalinitas fiber.
Kekuatan maksimum dari komposit diperoleh pada komposit dengan kandungan fiber pisang yang tertinggi yaitu sebesar 8%. Proses perlakuan alkali secara langsung menyebabkan removal lapisan lignin dan hemiselulosa pada komposit sehingga menyebabkan interfacial bending dari polimer dan permukaan fiber meningkat. Hal tersebut menyebabkan peningkatan kekuatan tarik pada komposit.
D. STATUS LUARAN: Tuliskan jenis, identitas dan status ketercapaian setiap luaran wajib dan luaran tambahan (jika ada) yang dijanjikan pada tahun pelaksanaan penelitian. Jenis luaran dapat berupa publikasi, perolehan kekayaan intelektual, hasil pengujian atau luaran lainnya yang telah dijanjikan pada proposal. Uraian status luaran harus didukung dengan bukti kemajuan ketercapaian luaran sesuai dengan luaran yang dijanjikan. Lengkapi isian jenis luaran yang dijanjikan serta mengunggah bukti dokumen ketercapaian luaran wajib dan luaran tambahan melalui Simlitabmas mengikuti format sebagaimana terlihat pada bagian isian luaran
1. Jenis : artikel ilmiah
Nama Jurnal: Jurnal Research dan Technology (Terakreditasi Dikti Sinta 4)
Status Submission : Accepted wiil publish in december 2019
-
2. jenis : conference nasional
Nama seminar prosiding : Seminar Nasional Maritim Sains dan Teknologi Terapan
Status Submission : Accepted
-
E. PERAN MITRA: Tuliskan realisasi kerjasama dan kontribusi Mitra baik in-kind maupun in-cash (jika ada). Bukti pendukung realisasi kerjasama dan realisasi kontribusi mitra dilaporkan sesuai dengan kondisi yang sebenarnya. Bukti dokumen realisasi kerjasama dengan Mitra diunggah melalui Simlitabmas mengikuti format sebagaimana terlihat pada bagian isian mitra
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
-
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
F. KENDALA PELAKSANAAN PENELITIAN: Tuliskan kesulitan atau hambatan yang dihadapi selama melakukan penelitian dan mencapai luaran yang dijanjikan, termasuk penjelasan jika pelaksanaan penelitian dan luaran penelitian tidak sesuai dengan yang direncanakan atau dijanjikan.
1. Ketersediaan bahan
2. Pembuatan benda uji / spesimen
-
G. RENCANA TINDAK LANJUT PENELITIAN: Tuliskan dan uraikan rencana tindaklanjut penelitian selanjutnya dengan melihat hasil penelitian yang telah diperoleh. Jika ada target yang belum diselesaikan pada akhir tahun pelaksanaan penelitian, pada bagian ini dapat dituliskan rencana penyelesaian target yang belum tercapai tersebut.
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
H. DAFTAR PUSTAKA: Penyusunan Daftar Pustaka berdasarkan sistem nomor sesuai dengan urutan pengutipan. Hanya pustaka yang disitasi pada laporan akhir yang dicantumkan dalam Daftar Pustaka.
Kumar, S., Deka, K., Suresh, P., 2016. Mechanical Properties of Coconut Fiber Reinforced Epoxy Polymer Composites, International Research Journal of Engineering and Technology, 3, pp. 1334-1336. Ramachandran, M., Bansal, S., Raichurkar, P. 2016. Experimental Study of Bamboo Using Banana and Linen Fibre Reinforced Polymeric Composites, Perspectives in Science, 8, 313-316. Ho., M., Wang, H., Lee., J.-H., Ho, C., Lau, K., Leng, J., Hui, D., 2012. Critical Factors on Manufacturing Processes of Natural Fibre Composites. Composite Part B Engineering, 43, pp. 3549–3562. Novianti, P., Setyowati, W.A.E., 2016. Pemanfaatan Lumbah Kulit Pisang Kulit Kepok Sebagai Bahan Baku Pembuatan Kertas Alami Dengan Metode Pemisahan Alkalisasi. Proseding Seminar Nasional Pendidikan Sains Universitas Sebelas Maret, Surakarta: 22 Oktober 2016, pp. 459-466 Khanam, P.N , Abdul Khalil, H.P.S., Reddy, G.R, Naidu, S.V., 2011, Tensile, Flexural and Chemical Resistance Properties of Sisal Fibre Reinforced Polymer Composites: Effect of Fibre Surface Treatment, J Poly. Environment, 19, pp. 115-119. Iovino, R., Zullo, R., Rao, M.A., Cassar, L., Gianfreda, L., 2008, Biodegradation of Poly(Lactic acid)/Starch/Coir Bio-Composites Under Controlled Composting Conditions, Polymer Degradation and Stability, 93, pp. 147-157. Harish, S., Michael, D.P., Bensely, A., Lal, D.M., Rajadurai, A. 2009, Mechanical property Evaluation of Natural Fiber Coir Composite, Materials Characterization, 60, pp. 44–49 Asfarizal, 2016, Karakteristik Komposit Berbasis Serat Kelapa dan Komposit Berbasis Serat Aren. Jurnal Teknik Mesin, Volume 6 Nomer 1. Institut Teknologi Padang, Padang. Astika, I.M., Lokantara I. P., dan Karohika I.M.G., 2013, Sifat Mekanis Komposit Polyester dengan Penguat Serat sabut Kelapa. Universitas Udayana,Badung Bali. Haryanti, A., 2014. Studi Pemanfaatan Limbah Padat Kelapa Sawit. Jurnal Konversi, 3, 2, Universitas Mulawarman, Samarinda. Lokantara, P., 2012, Analisis Kekuatan Impact Komposit Polyester-Serat Tapis Kelapa Dengan Variasi Panjang Dan Fraksi Volume Serat Yang Diberi Perlakuan NaOH, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Bali, Indonesia. Oushabi, A., Sair, S., Hassani, F.O., Abboud, Y., Tanane, O., dan El Bouari, A. 2017, The effect of alkali treatment on mechanical, morphological and thermal properties of date palm fibers (DPFs): study of the interface of DPFpolyurethane composite. South African journal of chemical engineering, 23: 116–123. Bessadok, A., Marais, S., Roudesli, S., Lixon, C., dan Metayer, M. 2008, Influence of chemical modifications on water sorption and mechanical properties of agave fibers. Composites part A, 39: 29– 45 Herrera-Estrada, L., Pillay, S., dan Vaidya, U., 2008, Banana fibre composites for automotive and transportation applications. 8th Annual Automotive Composites Conference and Exhibition (ACCE), Michigan-USA.
-
Alawar, A., Hamed, A.M., dan Al-Kaabi, K., (2009). Characterization of treated date palm tree fiber as composite reinforcement. Composites part B: engineering, 40(7): 601–606. Wong, K.J., Yousif, B.F., dan Low, K.O. (2010). Effects of alkali treatment on the interfacial adhesion of bamboo fibres. Journal of materials: design and applications, 224(3): 139–148. Mittal, M., dan Chaudhary, R. (2018). Effect of alkali treatment on the water absorption of pineapple leaf fiber. International journal of technical innovation in modern engineering & science, 4(12): 300–305. Abdal-hay, A., Suardana, N.P.G., Jung, D.Y., Choi1, K.S., dan Lim, J.K. (2012). Effect of diameters and alkali treatment on the tensile properties of date palm fiber reinforced epoxy composites. International journal of precision engineering and manufacturing, 13(7): 1199–1206 Wang, X., Chang, L., Shi, X., dan Wang, L., 2019, Effect of hot-alkali treatment on the structure composition of jute fabrics and mechanical properties of laminated composites. Materials, 12(9): 1386–1398. Wong, K.J., Yousif, B.F., dan Low, K.O.
-
Dokumen pendukung luaran Wajib #1
Luaran dijanjikan: Publikasi Ilmiah Jurnal Nasional Tidak Terakreditasi
Target: accepted/published
Dicapai: Accepted
Dokumen wajib diunggah:
1. Naskah artikel
2. Surat keterangan accepted dari editor
Dokumen sudah diunggah:
1. Naskah artikel
2. Surat keterangan accepted dari editor
Dokumen belum diunggah:
-
Nama jurnal: Journal of Research and Technology
Peran penulis: co-author | EISSN: E-ISSN: 2477-6165
Nama Lembaga Pengindek: Sinta atau DOAJ
URL jurnal: http://journal.unusida.ac.id
Judul artikel: PENGARUH TREATMENT ALKALI TERHADAP KARAKTERISTIK FIBER
SABUT KELAPA SAWIT DAN PELEPAH PISANG SEBAGAI BAHAN KOMPOSIT
POLIMER
-
Journal of Research and Technology, Vol. 5 No. 1 Juni 2019
P-ISSN: 2460 – 5972
E-ISSN: 2477 – 6165
yy
PENGARUH TREATMENT ALKALI TERHADAP KARAKTERISTIK
FIBER SABUT KELAPA SAWIT DAN PELEPAH PISANG SEBAGAI
BAHAN KOMPOSIT POLIMER
Adhi Setiawan 1*, Vivin Setiani 1, Fitri Hardiyanti 2, Devina Puspitasari 3
Program Studi Teknik Pengolahan Limbah, Jurusan Teknik Permesinan Kapal1*
Program Studi Teknik Perancangan dan Konstruksi Kapal, Jurusan Teknik Bangunan Kapal 2
Program Studi Teknik Pengelasan, Jurusan Teknik Bangunan Kapal 3
Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya (PPNS)
Jl. Teknik Kimia Kampus ITS Sukolilo 60111-Indonesia
Telp./Fax. (031) 5947186 / (031)5942887
*E-mail: [email protected]
Abstract
The use of synthetic fibers in the fabrication of polymer composite materials has a negative
impact on the environment. Natural fibers such as palm oil waste and banana pseudostem can be
an alternative material for synthetic fibers because they are more economical, high specific
strength, and environmentally friendly. The alkali treatment needs to be carried out on fibers for
removal of lignin, hemicellulose, and impurity so that they can improve interfacial bonding
between the fiber and the polymer matrix. The alkali treatment was carried out through fiber
immersion in conditions without NaOH, 5% wt NaOH solution, and 10% wt for 24 hours. Fiber
before and after alkalization were analyzed using Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray
Difraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR), and Thermogravimetric Analysis (TGA)
methods. The results showed that alkali treatment was effective in removing the components of
lignin, hemicellulose, and impurities in fiber. The result of the SEM was showed that the
treated fiber surface has a cleaner surface than treatment without fiber. The alkali treatment
process can improve the crystallinity and crystallinity index of the fiber due to amorphous
component removal of lignin and hemicellulose. The TGA showed that palm oil fiber with an
alkali treatment process has better thermal resistance compared to fiber without treatment.
.
Keywords: Alkali Treatment, Palm Oil fiber, Banana Psedostem Fiber, Composites.
Abstrak
Penggunaan serat sintetis pada fabrikasi material komposit polimer membawa dampak negatif
bagi lingkungan. Serat alami seperti halnya limbah sabut kelapa sawit serta pelepah pisang
dapat menjadi material alternative pengganti serat sintetis karena lebih ekonomis, kekuatan
spesifik yang tinggi, dan serta ramah lingkungan. Proses alkali treatment perlu dilakukan pada
fiber untuk menghilangkan kandungan lignin, hemiselulosa, dan pengotor sehingga dapat
memperbaiki interfacial bonding antara fiber dengan matriks polimer. Proses alkali treatment
dilakukan melalui perendaman fiber dilakukan pada kondisi tanpa NaOH, larutan NaOH 5%
wt, dan 10% wt selama 24 jam. Fiber sebelum dan setelah alkalisasi dianalisis menggunakan
metode Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray Difraction (XRD), Fourier Transform
Infrared (FTIR), dan Thermogravimetric Analysis (TGA). Hasil penelitian menunjukkan bahwa
treatment alkali efektif dalam meremoval komponen lignin, hemiselulosa, serta pengotor di
dalam fiber. Hasil SEM menunjukkan bahwa permukaan fiber yang ditreatment memiliki
permukaan yang lebih bersih dibandingkan fiber tanpa treatment. Proses alkali treatment dapat
meningkatkan kristalinitas dan indeks kristalinitas fiber karena dapat meremoval komponen
amorf berupa lignin dan hemiselulosa. Hasil TGA menunjukkan bahwa sabut kelapa sawit yang
mailto:[email protected]
-
Journal of Research and Technology, Vol. 5 No. 1 Juni 2019
P-ISSN: 2460 – 5972
E-ISSN: 2477 – 6165
yy
dengan proses alkali treatment memilki ketahanan termal yang lebih baik dibandingkan dengan
fiber tanpa treatment.
Kata Kunci: Treatment Alkali, Fiber Kelapa Sawit, Fiber Pelepah Pisang, Komposit.
1. PENDAHULUAN
Kombinasi serat alami di dalam matriks
polimer telah menjadi topik penelitian yang
menarik bagi peneliti selama beberapa dekade
terakhir. Penggunaan serat selulosa dapat
menjadi alternatif pengganti serat sintetis
misalnya serat kaca sebagai penguat material
komposit dengan matriks polimer (Sood dkk.,
2018). Serat alami bersifat lebih ramah
lingkungan serta bersifat spesifik sehingga
menarik minat bagi peneliti terhadap
penggunaan pengembagan komposit berbasis
serat alami. Selain itu, beberapa alasan yang
penggunaan serat alami sebagai bahan komposit
antara lain biaya produksi dan konsumsi energi
yang rendah, jumlah serat melimpah,
biodegradable, kepadatan rendah, serta
kekuatan spesifik yang tinggi (Suppakarn dan
Jarukumjorn, 2009). Beberapa jenis serat alam
antara lain serat bambu, kayu, sisal, rami, dan
okra dapat digunakan sebagai penguat pada
komposit dengan matriks polimer (Scalici dkk.,
2016). Penggunaan serat alam seringkali
digunakan di bidang industri otomotif sebagai
bahan pengganti serat karbon dan gelas yang
dapat memperkuat struktur komposit polimer
(Yan dkk., 2014).
Sifat fisik dan mekanik dari komposit
polimer yang diperkuat serat alam tergantung
dari jenis matriks polimer, kandungan, sifat
filler, serta interaksi antara filler dengan
matriks. Pada umumnya material serat alam
bersifat hidrofilik sedangkan matriks bersifat
hidrofobik sehingga menyebabkan
incompability yang mengarah pada daya adhesi
yang lemah antara filler dan matriks sehingga
menyebabkan penurunan sifat mekanik
komposit (Siddika dkk., 2014). Serat alam
dalam penggunaannya sebagai komposit
seringkali bersifat tidak stabil terhadap
kenaikan suhu. Kemampuan serat alam dalam
menyerap air menyebabkan keterbatasan
penggunaan serat alam di dalam aplikasi
lingkungan yang lembap. Hal tersebut
menyebabkan munculnya ketidakstabilan pada
dimensi komposit fiber. Kandungan gugus
hidroksi yang relatif tinggi di dalam struktur
molekul serat alam menyebabkan sifat afinitas
yang tinggi terhadap kelembapan sehingga
mengarah pada pembentukan sifat hidrofilik
(Faruk dkk., 2012)
Pada umumnya semua serat alam bersifat
hidrofilik dengan kandungan air mencapai
8−13% karena mengandung selulosa di dalam
struktur selnya. Selain itu, serat alam memiliki
kandungan zat alami lain yang dinamakan
dengan lignin. Kandungan lignin di dalam serat
tanaman dapat mempengaruhi struktur, sifat,
dan morfologi. Karakteristik lain dari serat
tumbuhan yaitu berupa derajat polimerisasi.
Beberapa jenis serat kulit batang seperti rami
dan kenaf memiliki derajat polimerisasi
tertinggi yakni sebesar 1000 (Narayanan dan
Elayaperumal, 2010).
Beberapa metode modifikasi permukaan
serat alam diantaranya metode fisika, kimia,
dan biologi telah dilakukan dengan tujuan
untuk mengurangi sifat penyerapan air serta
meningkatkan adhesi serat terhadap matriks
polimer (Cruz dan Fanguerio, 2016). Metode
treatment secara fisika menggunakan plasma
telah berhasil digunakan untuk memodifikasi
permukaan berbagai serat alam. Bahkan hasil
penelitian menunjukkan bahwa metode plasma
dapat meningkatkan kekuatan mekanik serat
alam secara signifikan (Oliveira dkk., 2012).
Namun, penggunaan metode plasma memiliki
kelemahan yaitu biaya proses yang mahal serta
membutuhkan energi yang tinggi. Proses
modifikasi permukaan fiber dapat dilakukan
secara biologi menggunakan fermentasi bakteri
selulosa untuk menguraikan deposit selulosa
nanofibril pada permukaan serat alam. Deposisi
5−6% bakteri selulosa pada permukaan fiber
alam menghasilkan peningkatan ikatan
antarmuka dengan matriks polimer. Namun,
pada proses biologi memerlukan waktu yang
relatif lama serta pertumbuhan mikroba
dipengaruhi oleh kondisi lingkungan (Pommet
dkk., 2008).
Penggunaan bahan kimia seperti alkali,
peroxide, dan permanganat memiliki kelebihan
yaitu harganya relatif murah, meningkatkan
sifat mekanik serat alam secara signifikan
dengan memodifikasi struktur kristal serat,
meningkatkan kekasaran permukaan, serta
-
Journal of Research and Technology, Vol. 5 No. 1 Juni 2019
P-ISSN: 2460 – 5972
E-ISSN: 2477 – 6165
yy
dapat menghilangkan komponen lemah seperti
hemiselulosa dan lignin di dalam serat. Hal
memungkinkan terbentuknya ikatan yang lebih
kuat antara komponen serat dengan matriks
polimer (Sood dkk., 2018). Oleh karena itu,
untuk memperoleh kekuatan fleksural yang
tinggi diperlukan ikatan antarmuka antara
bagian serat dengan bagian matriks. Berbagai
perlakuan kimia yang telah digunakan beberapa
dekade terakhir dan pengaruhnya terhadap sifat
komposit telah dipelajari dapat meningkatkan
komposit polimer yang diperkuat dengan
matriks serat alam. Caldas dkk., (2016)
mempelajari pengaruh perlakuan kimia
menggunakan natrium karbonat 10% wt
terhadap sifat mekanik dari serat batang semu
pisang. Hasil penelitiannya menunjukkan
bahwa penggunaan natrium karbonat dapat
meremoval lapisan lignin, hemiselulosa, serta
meningkatkan kekuatan tarik komposit. Wang
dkk. (2019) mempelajari pengaruh perlakuan
larutan NaOH panas terhadap struktur dan
komposisi dari serat jute. Treatment alkali
menyebabkan peningkatan indeks kristalinitas
dan ukuran kristal dari serat jute. Bahkan,
Perlakuan alkali menyebabkan peningkatan
kekuatan tarik komposit. Jordan dan Chester
(2017) pada penelitiannya menggunakan
senyawa peroksida dan permanganat dalam
treatment serat pisang sebagai bahan pengisi
komposit LDPE. Penelitian ini mempelajari
tentang pengaruh treatment larutan NaOH
terhadap karakteristik fiber sabut kelapa sawit
serta sabut pelepah pisang sebagai bahan baku
penguat komposit polimer. Hasil fiber tanpa
sebelum dan setelah treatment alkali
selanjutnya dianalisis menggunakan Scanning
Electron Microscope (SEM) untuk
menganalisis morfologi permukaan sedangkan
strukur kimia fiber dianalisis menggunakan
Fourier Transform Infra Red (FTIR).
2. METODE PENELITIAN
2.1 Preparasi Fiber
Fiber yang digunakan pada penelitian
yakni sabut kelapa sawit yang dihasilkan dari
limbah industri minyak goreng dan pelepah
pisang batu (klutuk) sebagaimana ditunjukkan
pada Gambar 1. Sabut buah kelapa sawit dan
sabut pelepah pisang selanjutnya dicuci dan
dibilas menggunakan aquades untuk
menghilangkan kotoran yang menempel pada
permukaan sabut. Sabut selanjutnya
dikeringkan ke dalam oven dengan suhu 60 oC
selama 24 jam.
Gambar 1. Sabut kelapa sawit (A) dan pelepah
pisang (B)
Sabut kelapa sawit dan pisang yang telah
kering masing-masing selanjutnya direndam di
dalam larutan NaOH (Merck) pada konsentrasi
variasi tanpa NaOH, larutan NaOH 5% wt, dan
NaOH 10% wt. Proses perendaman dilakukan
selama 24 jam dengan massa sabut 100 g/L
larutan NaOH. Sabut selanjutnya dipisahkan
dari larutan dan dibilas menggunakan aquadest
untuk menghilangkan sisa basa. Sabut tersebut
selanjutnya dikeringkan di dalam oven pada
suhu 60oC selama 24 jam.
2.2 Karakterisasi Fiber
Morfologi permukaan sabut kelapa sawit
dan sabut pelepah piasang selanjutnya sebelum
dan setelah ditreatment menggunakan larutan
NaOH selanjutnya dianalisis menggunakan
Scanning Electron Microscope (SEM) Inspect
S50 yang dioperasikan pada 20 KV. Analisis
kristalinitas sabut kelapa sawit menggunakan
X-Ray Diffraction (XRD) X’Pert RINT 2200
V Philiph CuKα (λ=1,5418 Å). Analisis
kristalinitas fiber menggunakan XRD yang
dilakukan pada interval sudut 15o-50o. Indeks
kristalinitas (IC) dan persentase kristalitas
(%CR) dan dihitung berdasarkan persamaaan
(1) dan persamaan (2) berikut:
002
am002
I
IIIC
(1)
(A)
(B)
-
Journal of Research and Technology, Vol. 5 No. 1 Juni 2019
P-ISSN: 2460 – 5972
E-ISSN: 2477 – 6165
yy
100xII
I(%)CR
am002
002
(2)
Dimana I002 merupakan intensitas maksimum
pada refleksi kisi 002 dari kristalografi selulosa
pada 2θ= 22,5o dan Iam merupakan intensitas
pada bagian amorf pada 2θ= 15,2o.
Struktur kimia sabut sabut kelapa sawit
dan sabut pelepah pisang menggunakan metode
Fourier Transform Infrared (FTIR) Thermo
Scientific Nicolet iS10 pada panjang
gelombang 4000–400 cm-1.
2.3 Pengujian Sifat Termal Fiber
karakteristik termal dari fiber sebelum
dan setelah mengalami proses alkalisasi dengan
larutan NaOH dianalisis menggunakan metode
TG-DTA (Linseis STA PT-1000). analisis TG-
DTA (Thermogravimetry and Differential
Thermal Analysis) dapat mencatat perubahan
massa dan panas material secara simultan
selama proses pemanasan sehingga dapat
diketahui temperatur dekomposisi material
tersebut. laju pemanasan pada analisis TG-
DTA sebesar 10oC/menit dengan massa fiber
sebanyak 9 mg. Analisis TG-DTA dilakukan
pada interval temperatur 25-600oC dengan
atmosfer udara pada laju alir 50 ml/min serta
menggunakan pan platina sebagai tempat
sampelnya.
3. DISKUSI
Gambar 2 dan Gambar 3 menunjukkan
morfologi dari permukaan fiber sebelum dan
setelah proses treatment dengan larutan NaOH.
Hasil SEM secara umum menunjukkan bahwa
morfologi sabut kelapa sawit berbentuk silinder
yang memiliki pori-pori pada bagian
permukaannya. Fiber tanpa proses treatment
dengan larutan NaOH memiliki permukaan
yang lebih kasar dibandingkan dengan fiber
yang ditreatment dengan larutan NaOH. Selain
itu, sabut kelapa sawit tanpa treatment alkali
memilki lapisan permukaan yang mengandung
lignin serta pengotor lain seperti lilin dan
minyak (Oushabi dkk., 2015). Proses removal
lapisan tersebut mengarah pada meningkatnnya
kestabilan ikatan antara matriks polimer dengan
fiber.
Modifikasi permukaan secara kimia
memiliki peranan yang penting dalam
membersihkan permukaan dari kotoran dan
serat yang tumbuh secara tidak sempurna.
Beberapa penelitian sebelumnya telah
melaporkan bahwa treatment fiber secara kimia
dapat memperbaiki tingkat kekasaran
permukaan serta menurunkan polaritas
permukaan (Bassadok dkk., 2008; Singh dan
Mohanty, 2007) Bahkan, penghilangan
sebagian lapisan lignin menyebabkan
pemutusan ikatan pada fibril yang mengarah
pada penonjolan atau pemaparan beberapa
diantaranya. Penonjolan tersebut akan
menghasilkan ikatan mekanis serat sehingga
dapat meningkatkan interaksi serat dengan
matriks (Herrera-Estarada dkk., 2008).
Proses treatment alkali menyebabkan
hilangnya sebagian lapisan lignin,
hemiselulosa, dan komponen lain yang larut di
dalam alkali dari permukaan fiber meningkat.
Hal tersebut menyebabkan peningkatan
sejumlah gugus hidroksil pada permukaan fiber
untuk pembentukan ikatan kimia yang
selanjutnya dapat meningkatkan ikatan
antarmuka dan adhesi (Siddika dkk., 2014).
Hasil SEM menunjukkan bahwa
konsentrasi NaOH berpengaruh terhadap
tingkat kekasaran permukaan fiber kelapa sawit
yang dihasilkan. Peningkatan konsentrasi
NaOH menyebabkan tingkat kekasaran
permukaan semakin rendah. Alawar dkk (2009)
melaporkan bahwa semakin tinggi konsentrasi
NaOH yang digunakan pada proses treatment
fiber maka jumlah lignin, hemisulosa, serta
pengotor lainnya yang dilarutkan akan semakin
tinggi. Wong dkk (2010) melaporkan bahwa
alkalisasi memodifikasi topografi permukaan
dan membuat permukaan serat terlihat lebih
halus daripada permukaan yang tanpa proses
treatment NaOH. Bahkan, diameter serat yang
ditreatment mengalami penurunan karena
hilangnya komponen lignin pada permukaan
fiber.
Fiber kelapa sawit yang ditreatment
menggunakan larutan NaOH 5% masih terlihat
kasar sedangkan pada fiber yang ditreatment
dengan larutan NaOH 10% memiliki
permukaan yang bersih dan relatif halus. Hal
tersebut menunjukkan bahwa pada konsentrasi
NaOH 10% sebagian besar komponen pengotor
seperti lignin, hemiselulosa, dan lapisan lilin
(wax) telah pada permukaan sabut kelapa sawit
telah dihilangkan secara sempurna tanpa
merusak permukaan fiber. Namun, pada fiber
pelepah pisang peningkatan konsentrasi NaOH
menyebabkan proses fibrilasi akibat hilangnya
sebagian binder lignin dan hemiselulosa
sehingga mengarah pembentukan permukaan
yang lebih kasar (Mittal dan Chaudhary, 2018).
-
Journal of Research and Technology, Vol. 5 No. 1 Juni 2019
P-ISSN: 2460 – 5972
E-ISSN: 2477 – 6165
yy
Pengaruh modifikasi permukaan pada fiber
lignoselulosa menggunakan larutan NaOH
dipelajari lebih lanjut dengan analisis FTIR.
Gambar 4 dan 5 menunjukkan hasil FTIR dari
sabut kelapa sawit dan pelepah pisang. Secara
umum bentuk spektra dari kedua jenis fiber
hamper mirip. Kedua jenis fiber tersebut
terdeteksi peak pada area panjang gelombang
~3340 cm-1 yang diidentifikasi sebagai gugus
O−H. Besarnya lebar dan intensitas pita serapan
dari fiber sabut kelapa sawit dan pelepah pisang
dipengaruhi oleh konsentrasi larutan NaOH
yang digunakan pada proses modifikasi
permukaan. Peningkatan konsentrasi NaOH
cenderung menyebabkan lebar dan intensitas
pita serapan O−H menjadi lebih sempit dan
lebih tajam. Hal tersebut dapat disebabkan
semakin tinggi konsentrasi NaOH maka jumlah
komponen lignin dan wax yang dihilangkan
pada permukaan fiber semakin besar (Oushabi
dkk., 2015).
Gambar 4 dan 5 menunjukkan FTIR
fiber tanpa proses treatment dengan NaOH
terdeteksi peak pada area ~2911 cm-1 dan
~2894 cm-1. Kedua peak tersebut diidentifikasi
sebagai pita serapan dari gugus C−H alifatik
yang pada umumnya terdeteksi pada semua
jenis serat alami.
Besarnya peak tersebut semakin rendah akibat
peningkatan konsentrasi NaOH yang
mengindikasikan bahwa terjadi proses removal
lapisan hemiselosa yang tinggi ketika
konsentrasi NaOH pada proses treatment fiber
ditingkatkan (Abdal-hay dkk., 2012). Peak yang
terdeteksi pada area ~1750 cm-1 menunjukkan
gugus karbonil C=O dari kedua jenis fiber tanpa
proses treatment NaOH. Proses modifikasi
permukaan fiber menggunakan larutan NaOH
menyebabkan hilangnya sebagian besar gugus
C=O pada komponen fiber. Hilangnya gugus
tersebut disebabkan hidrolisis hemiselulosa di
dalam media alkali yang ditandai dengan
pemutusan ikatan C−O−C diantara dua
monomer (Alawar dkk., 2009). Hal tersebut
mengindikasikan bahwa hemiselulosa mudah
dihilangkan dengan alkali dibandingkan dengan
lignin.
Pada área 1250 cm-1 terdeteksi peak
yang menunjukkan gugus −O−CH3 dari
komponen lignin. Puncak tersebut terdeteksi
cukup jelas pada fiber tanpa treatment. Proses
treatment alkali menyebabkan lignin menjadi
hilang sehingga peak pada area tersebut
menjadi lebih rendah.
Gambar 2. SEM sabut kelapa sawit (a) tanpa treatment (b) treatment NaOH 5% (c) treatment
NaOH 10%
Gambar 3. SEM fiber pelepah pisang (a) tanpa treatment (b) treatment NaOH 5% (c) treatment
NaOH 10%
-
Journal of Research and Technology, Vol. 5 No. 1 Juni 2019
P-ISSN: 2460 – 5972
E-ISSN: 2477 – 6165
yy
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
2911
3350
1250
2911
1745
1250
1250
3350
3350
3350
5% NaOH
NonTreatment
Tra
nsm
itta
nce
(%
)
Wave Number [cm-1
]
10% NaOH
Gambar 4. Spektra FTIR sabut kelapa sawit
sebelum dan setelah alkalisasi
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
2894
2894
2894
1250
1250
12501
745
3350
3350
3350
NonTreatment
5% NaOH
10% NaOH
Tra
nsm
itta
nce
(%
)
Wave Number [cm-1
] Gambar 5. Spektra FTIR sabut pelepah pisang
sebelum dan setelah alkalisasi
Gambar 6 dan 7 menunjukkan hasil
XRD sabut kelapa sawit dan pelepah pisang
sebelum dan setelah treatment menggunakan
larutan NaOH. Hasil XRD dari kedua jenis
fiber tersebut menunjukkan bahwa puncak
difraksi yakni pada sudut 15,2o dan 22,5o.
Persentase kristalinitas (CR) dan indeks
kristalinitas (CI) hasil XRD kedua jenis fiber
disajikan pada Tabel 1. Hasil SEM dan FTIR
menunjukkan bahwa modifikasi permukaan
fiber menyebabkan hilangnya komponen
hemiselulosa yang bersifat amorf sehingga
menyebabkan tingkat kristalinitas (CR) dan
Cristalalinity index (CI) dari kedua jenis fiber
yang ditreatment menggunakan NaOH lebih
tinggi dibandingkan dengan kristalinitas fiber
tanpa proses treatment.
15 20 25 30 35 40 45 50
2
Inte
nsi
ty (
a.u
)
Treatment NaOH 5%
Treatment NaOH 10%
Non-Treatment
Gambar 6. XRD sabut kelapa sawit sebelum
dan setelah alkalisasi
10 15 20 25 30 35 40 45 50
Non Treatment
Inte
nsi
ty (
a.u
)
2
Treatment NaOH 10%
Treatment NaOH 5%
Gambar 7. XRD fiber pelepah pisang sebelum
dan setelah alkalisasi
Persentase dan indeks kristalinitas
kedua jenis fiber yang ditreatment mencapai
maksimum pada konsentrasi NaOH 5%. Wang
dkk. (2019 ) dalam penelitiannya melaporkan
bahwa hemiselulosa, lignin, selulosa tersusun
secara acak di dalam daerah yang amorf serta
lapisan lilin dan pengotor mudah dihilangkan
pada konsentrasi alkali yang rendah. Pada
konsentrasi konsentrasi alkali yang tinggi
menyebabkan bagian lignin dan hemiselulosa di
daerah kristal mulai terdegradasi, membentuk
celah, dan kemudian menyebabkan bundel fïber
tersebar sehingga mengarah pada penurunan
kristalinitas fiber.
Proses treatment dengan menggunakan
larutan alkali tidak hanya mengubah komposisi
kimia dari fiber namun juga menyebabkan
-
Journal of Research and Technology, Vol. 5 No. 1 Juni 2019
P-ISSN: 2460 – 5972
E-ISSN: 2477 – 6165
yy
perubahan struktur kristal selulosa I ke selulosa
II (Zafeiropoulos dkk., 2003). Abdal-hay dkk.
(2012) dalam penelitiannya melaporkan analisis
XRD dari fiber pohon kurma yang telah
ditreatment menggunakan larutan NaOH 6%
menunjukkan terjadinya peningkatan
kristalinitas fiber sebesar 18,6% dibandingkan
sebelum proses treatment. Hasil penelitian
tersebut melaporkan bahwa indeks kristalinitas
yang tinggi cenderung menghasilkan sifat fiber
yang kaku dan peningkatan kekuatan tarik fiber.
Tabel 1: Persentase kristalinitas dan indeks
kristalinitas Fiber sebelum dan Setelah
Alkalisasi
Jenis Fiber CR (%) CI
kelapa sawit (KS) 55,28 0,19
KS + NaOH 5% 58,97 0,30
KS + NaOH 10% 56,54 0,23
Pelepah pisang (PP) 58,08 0,28
PP + NaOH 5% 61,75 0,38
PP + NaOH 10% 59,35 0,32
Gambar 8 menunjukkan hasil análisis
Termogravimetri dari sabut kelapa sawit tanpa
alkali treatment dan dengan alkalisasi treatment.
Pada suhu 50oC-100oC menunjukkan penurunan
massa sebesar 5,5% pada kedua kondisi fiber
tersebut disebabkan oleh hilangnya kandungan
air dan komponen yang bersifat volátil
(Oushabi dkk., 2015).
100 200 300 400 500 6000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% M
ass
a
Temperatur (oC)
Tanpa Treatment
Treatment NaOH 10%
100 200 300 400 500 600-10
0
10
20
30
40
50
60
70 Tanpa Treatment
Treatment NaOH 10%
DT
A (V
)
Temperatur (oC)
Gambar 8. TG (a) dan DTA (b) Fiber kelapa
sawit sebelum dan setelah alkalisasi.
Hasil TG-DTA pada gambar 6
menunjukkan bahwa pada temperatur 125oC-
225oC terjadi penurunan massa sebesar 18,87%
pada fiber tanpa proses alkalisasi dan sebesar
17,44% pada fiber dengan s alkalisasi yang
disebabkan dekomposisi hemiselulosa.
Dekomposisi hemiselulosa tersebut dapat
dideteksi dari DTA yang menunjukkan
munculnya puncak yang rendah pada suhu
sekitar 170 oC. Pada temperatur 250oC-350oC
terjadi penurunan massa fiber kelapa sawit
tanpa alkalisasi dan dengan alkalisasi NaOH
10% masing-masing sebesar 47,81% dan
44,87%. Hal tersebut disebabkan adanya proses
dekomposisi selulosa yang terkandung di dalam
sabut kelapa sawit. Puncak dekomposisi
selulosa tersebut terdeteksi pada grafik DTA
pada suhu sekitar 332oC (Monteiro dkk., 2012).
Pada suhu 425oC-475oC menunjukkan
karakteristik dari dekomposisi lignin. Pada fiber
yang tanpa proses alkalisasi menunjukkan
puncak dekomposisi memiliki intensitas yang
tinggi pada suhu 450oC dibandingkan fiber
dengan alkalisasi. Hal ini menunjukkan bahwa
proses alkalisasi dengan NaOH menyebabkan
hilangnya komponen lignin dari fiber.
Persentase massa akhir yang tersisa pada fiber
setelah pemanasan sampai dengan suhu 600oC
yakni sebesar 1,6% pada fiber tanpa treatment
dan sebesar 11,80% untuk fiber dengan
treatment. Hasil TG-DTA tersebut dapat
menunjukkan bahwa fiber sabut kelapa sawit
dengan proses alkalisasi NaOH menunjukkan
ketahanan terhadap panas yang relatif tinggi
dibandingkan fiber tanpa alkalisasi.
(a)
(b)
-
Journal of Research and Technology, Vol. 5 No. 1 Juni 2019
P-ISSN: 2460 – 5972
E-ISSN: 2477 – 6165
yy
`4. KESIMPULAN
Proses alkali treatment menggunakan
larutan NaOH terhadap fiber sabut kelapa sawit
dan pelepah pisang menyebabkan hilangnya
komponen lignin dan hemiselulosa. Treatment
dengan larutan NaOH 10% menghasilkan
morfologi permukaan fiber yang lebih halus
dan lebih bersih dibandingkan dengan fiber
tanpa treatment. Proses removal lignin dan
hemiselulosa melalui proses alkalisasi kedua
jenis fiber terdeteksi melalui pengujian FTIR
dan menghasilkan peningkatan kristalinitas
fiber yang telah terdeteksi melalui analisis
XRD. Namun, pada konsentrasi alkalisasi
NaOH 10% persentase dan indeks kristalinitas
kedua jenis fiber tersebut mengalami sedikit
penurunan. Hasil pengujian TG-DTA
menunjukkan bahwa sabut kelapa sawit yang
ditreatment dengan larutan NaOH memiliki
ketahanan panas yang lebih baik dibandingkan
dengan sabut kelapa sawit tanpa treatment. Hal
tersebut disebabkan removal lapisan pengotor,
hemiselulosa, dan komponen lignin setelah
proses alkalisasi.
DAFTAR PUSTAKA
Abdal-hay, A., Suardana, N.P.G., Jung, D.Y.,
Choi1, K.S., dan Lim, J.K. (2012). Effect
of diameters and alkali treatment on the
tensile properties of date palm fiber
reinforced epoxy composites.
International journal of precision
engineering and manufacturing, 13(7):
1199–1206.
Alawar, A., Hamed, A.M., dan Al-Kaabi, K.,
(2009). Characterization of treated date
palm tree fiber as composite
reinforcement. Composites part B:
engineering, 40(7): 601–606.
Bessadok, A., Marais, S., Roudesli, S., Lixon,
C., dan Metayer, M. (2008). Influence of
chemical modifications on water
sorption and mechanical properties of
agave fibers. Composites part A, 39: 29–
45.
Caldas, A., dos Santos, J.C., Panzera, T. H., dan
Strecker, K. (2016). Mechanical
properties of epoxy banana fibre
composite trated with sodium carbonate.
Brazilian Conference on Composite
Materials, Gramado-Brazil.
Cruz, J., dan Fangueiro, R. (2016). Surface
modification of natural fibers: a
review.Procedia engineering, 155(2016):
285–288.
Faruk, O., Bledzki, A.K., Fink, H.P., dan Sain,
M. (2012) Biocomposites reinforced with
natural fibers: 2000-2010. Progress in
polymer science, 37: 1552–1596.
Herrera-Estrada, L., Pillay, S., dan Vaidya, U.,
(2008). Banana fibre composites for
automotive and transportation
applications. 8th Annual Automotive
Composites Conference and Exhibition
(ACCE), Michigan-USA.
Jordan, W., dan Chester, P. (2017). Improving
the properties of banana fiber reinforced
polymeric composites by treating the
fibers. Procedia engineering, 200: 283–
289.
Mittal, M., dan Chaudhary, R. (2018). Effect of
alkali treatment on the water absorption
of pineapple leaf fiber. International
journal of technical innovation in modern
engineering & science, 4(12): 300–305.
Monteiro, S., Calado, V., Rodriguez, R.J.S,
Margem, F. M. (2012).
Thermogravimetric behavior of natural
fibers reinforced polymer composites-An
overview. Materials science and
engineering A, 557(2012): 17–28.
Narayanan, V. dan Elayaperumal, A. (2010).
Banana Fiber Reinforced Polymer
Composites- A Review. Journal of
reinforced plastics and composites, 29:
2987–2396.
Oliveira, F., Erkens, L., Fangueiro, R., dan
Souto, A. (2012). Surface modification of
banana fibers by DBD plasma treatment.
Plasma chemistry and plasma
processing, 32(2): 259–273.
Oushabi, A., Sair, S., Hassani, F.O., Abboud,
Y., Tanane, O., dan El Bouari, A. (2017).
The effect of alkali treatment on
mechanical, morphological and thermal
properties of date palm fibers (DPFs):
study of the interface of DPF-
polyurethane composite. South African
journal of chemical engineering, 23:
116–123.
Pommet, M., Juntaro, J., Heng, J.Y.,
Mantalaris, A., Lee, A.F., Wilson, K.,
Kalinka, G., dan Shaffer, M.S. (2008).
Surface modification of natural fibers
using bacteria: depositing bacterial
cellulose onto natural fibers to create
-
Journal of Research and Technology, Vol. 5 No. 1 Juni 2019
P-ISSN: 2460 – 5972
E-ISSN: 2477 – 6165
yy
hierarchical fiber reinforced
nanocomposites. Biomacromolecules,
9(6): 1643–1651.
Scalici, T., Fiore, V., dan Valenza, A. (2016).
Effect of plasma treatment on the
properties of Arundo Donax L. leaf fibres
and its bio-based epoxy composites: A
preliminary study. Composites part B:
engineering, 94: 167–175.
Siddika, S., Mansura, F., Hasan, M., dan
Hassan, A. (2014). Effect of
reinforcement and chemical treatment of
fiber on the properties of jute-coir fiber
reinforced hybrid polypropylene
composites. Fibers and polymers, 15(5):
1023–1028.
Singh, S. dan Mohanty, A.K. (2007). Wood
fiber reinforced bacterial bioplastic
composites: fabrication and
performance evaluation. Composites
science and technology, 67: 1753–1763.
Sood, M., Deepak, D., dan Gupta, V.K. (2018).
Tensile properties of sisal fiber/recycled
polyethylene (high density) composite:
Effect of fiber chemical treatment.
Materials today, 5(2): 5673–5678.
Suppakarn, N., dan Jarukumjorn, K. (2009).
Mechanical properties and flammability
of sisal/PP composites: Effect of flame
retardant type and content. Composites
part B: engineering, 40(7): 613–618.
Wang, X., Chang, L., Shi, X., dan Wang, L.
(2019). Effect of hot-alkali treatment on
the structure composition of jute fabrics
and mechanical properties of laminated
composites. Materials, 12(9): 1386–1398.
Wong, K.J., Yousif, B.F., dan Low, K.O.
(2010). Effects of alkali treatment on the
interfacial adhesion of bamboo fibres.
Journal of materials: design and
applications, 224(3): 139–148.
Yan, L., Chouw, N., dan Jayaraman, K. (2014).
Flax fibre and its composites-A review.
Composites part B: engineering, 56:
296–317.
Zafeiropoulos, N.E., Vickers, P.E., Baillie,
C.A., dan Watts, J.F. (2003). An
experimental investigation of modified
and unmodified flax fibres with XPS,
ToF-SIMS and ATR-FTIR. Journal of
materials science, 38(19): 3903–3914.
.
https://www.researchgate.net/journal/1359-8368_Composites_Part_B_Engineeringhttps://www.researchgate.net/journal/1359-8368_Composites_Part_B_Engineeringhttps://www.researchgate.net/journal/1359-8368_Composites_Part_B_Engineeringhttps://www.researchgate.net/journal/1359-8368_Composites_Part_B_Engineering
-
Journal of Research and Technology, Vol. 5 No. 1 Juni 2019
P-ISSN: 2460 – 5972
E-ISSN: 2477 – 6165
yy
LOA JURNAL
-
Dokumen pendukung luaran Tambahan #1
Luaran dijanjikan: Prosiding dalam pertemuan ilmiah Nasional
Target: sudah terbit/sudah dilaksanakan
Dicapai: Accepted
Dokumen wajib diunggah:
1. Naskah artikel
2. Surat keterangan accepted dari editor
Dokumen sudah diunggah:
1. Naskah artikel
2. Surat keterangan accepted dari editor
Dokumen belum diunggah:
-
Peran penulis: co-author
Nama Konferensi/Seminar: SEMINAR NASIONAL MARITIM, SAINS, DAN
TEKNOLOGI TERAPAN
Lembaga penyelenggara: Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya
Tempat penyelenggara: Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya
Tgl penyelenggaraan mulai: 21 November 2019 | Tgl selesai: 21 November 2019
Lembaga pengindeks: Google scholar
URL website: http://master.ppns.ac.id/
Judul artikel: Pemanfaatan Fiber Kelapa Sawit dan Pelepah Pisang Sebagai Komposit
Ramah Lingkungan
-
Pemanfaatan Fiber Kelapa Sawit dan Pelepah
Pisang Sebagai Komposit Ramah Lingkungan
Adhi Setiawan
Prodi D4 Teknik Pengolahan Limbah
Jurusan Teknik Permesinan Kapal
Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya
Surabaya, Indonesia
Vivin Setiani Prodi D4 Teknik Pengolahan Limbah
Jurusan Teknik Permesinan Kapal
Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya
Surabaya, Indonesia
Fitri Hardiyanti Prodi D4 Manajemen Bisnis Maritim,
Jurusan Teknik Bangunan Kapal
Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya
Surabaya, Indonesia
Devina Puspitasari
Prodi D4 Manajemen Bisnis Maritim,
Jurusan Teknik Bangunan Kapal
Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya
Surabaya, Indonesia
Perkembangan komposit dengan matriks polimer
(PMC) telah berkembang cukup pesat terutama dalam
menggantikan penggunaan material logam dibidang
industri. Penggunaan serat alam sebagai penguat dalam
produk material komposit polimer telah meningkat dalam
dua dekade terakhir. Penggunaan limbah serat kelapa sawit
dan kulit pisang menjadi alternatif yang menarik dalam
pembuatan material komposit karena jumlahnya yang cukup
melimpah, murah, serta memiliki kandungan hemiselulosa
yang tinggi sehingga dapat memperkuat struktur matriks
dari polimer epoksi. Namun, penggunaan serat alam masih
terbatas karena serat alam memiliki daya adhesi yang lemah
terhadap matriks polimer sehingga menurunkan sifat
mekanik komposit. Proses alkali treatment dilakukan dengan
Proses alkali treatment dilakukan dengan perendaman fiber
pada kondisi tanpa NaOH dan larutan NaOH 5% selama 24
jam. Fiber atau serat yang dihasilkan selanjutnya dicampur
dengan resin epoksi di dalam cetakan dan menghasilkan 4
sampel (A, B, C, D) dengan variasi fiber kelapa sawit dan
fiber pelepah pisang. Hasil pengujian SEM menunjukkan
proses alkali treatment berpengaruh hilangnya komponen
lignin dan hemiselulosa pada fiber sabut kelapa sawit dan
pelepah pisang. Hasil dari pengujian FTIR menunjukkan
proses treatment alkali menyebabkan lignin menjadi hilang
sehingga peak pada area tersebut menjadi lebih rendah.
Selanjutnya pada hasil uji tarik menunjukkan bahwa
treatmen alkali menyebabkan adanya peningkatan nilai
kekuatan tarik pada sampel dengan perbandingan massa
resin: fiber kelapa sawit: fiber pisang sebesar 90: 2%: 8%
(sampel A) dan 90: 4%: 6% (sampel B). Sedangkan
Kekuatan maksimum dari komposit diperoleh pada komposit
dengan kandungan fiber pisang yang tertinggi yaitu sebesar
8%.
Keywords : komposit fiber; Perlakuan Alkali; Serat Kelapa
Sawit; fiber Pelepah Pisang
I. PENDAHULUAN
Komposit merupakan perpaduan dari dua material
atau lebih dengan perbedaan sifat fisika dan kimia tetapi
masing-masing komponen pembentuknya masih dapat
dibedakan secara jelas di dalam produk akhirnya.
Penggunaan material komposit saat ini berkembang cukup pesat dalam menggantikan produk logam dan paduan
dalam struktur maupun konstruksi karena sifatnya yang
ringan, ketahanan kimia dan korosi yang baik, serta
memiliki kekuatan dan kekakuan yang tinggi [1]. Fiber
kelapa sawit dan kulit pisang merupakan limbah pertanian
yang jumlahnya cukup melimpah mengingat produk kelapa
sawit dan pisang merupakan komoditi andalan di Indonesia
[2]. Namun, pemanfaatan limbah fiber kelapa sawit dan
kulit pisang masih relatif masih minim. Bahkan, beberapa
industri pengolahan kelapa sawit menggunakan metode
pembakaran untuk mengurangi volume limbah fiber yang
dihasilkan sehingga menimbulkan pencemaran udara.
(A)
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]
-
Gambar 1. Sabut Kelapa Sawit (A) dan Sabut Pelepah
Pisang (B)
Limbah kulit pisang memiliki kandungan selulosa
yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan kayu lunak
yakni sekitar (60-65%) serta hemiselosa (6-8%) sehingga
dapat memperbaiki kekuatan mekanik pada komposit
polimer [3]. Oleh karena itu, fiber kelapa sawit dan kulit
pisang dapat menjadi alternatif yang menarik sebagai
material komposit hibrid di dalam matriks polimer epoksi.
Fiber kelapa sawit memiliki sifat kekuatan spesifik yang
tinggi, ketangguhan yang tinggi, tahan lama, murah, serta
dapat di daur ulang [4]. Beberapa penelitian sebelumnya pada umumnya mempelajari penggunaan sabut kelapa
maupun fiber glass sebagai material penguat dari komposit
polimer. Padahal pada proses pembuatan serat komposit
berbasis serat alam, tingkat adhesi antar muka matriks dan
serat sangat menentukan sifat mekanik komposit. Tingkat
adhesi permukaan fiber terhadap matriks polimer
dipengaruhi oleh konsentrasi larutan basa yang digunakan
pada saat proses perlakuan permukaan. Pada penelitian ini
bertujuan untuk mensintesis dan mengkarakterisasi
komposit hybrid fiber limbah sabut kelapa sawit dan serat
pelepah pisang yang diperkuat dengan polimer epoksi,
menganalisis pengaruh konsentrasi basa, serta komposisi
fiber sifat mekanik komposit. Diharapkan dalam
penelitian ini dapat memberikan kontribusi terhadap
perkembangan material komposit fiber yang ramah
lingkungan dengan memanfaatkan limbah sabut kelapa
sawit dan serat pelepah pisang yang selama ini belum
dimanfaatkan secara optimal oleh masyarakat maupun
industri menghasilkan inovasi produk yang dapat
dimanfaatkan di bidang otomotif maupun transportasi.
II. METODE PENELITIAN
A. Perlakuan Permukaan Fiber (Fiber Surface Treatment)
Serat sabut kelapa sawit sebelum mengalami perlakuan
permukaan dibersihkan terlebih dahulu dengan menggunakan
aquadest untuk membersihkan kotoran yang menempel pada
permukaan fiber serta dilanjutkan dengan tahap pengeringan
pada oven pada suhu 60 oC selama 24 jam. Serat yang kering
selanjutnya direndam di dalam larutan NaOH selama 24 jam
untuk cleaning/bleaching permukaan fiber selulosa.
Perendaman dilakukan pada variasi konsentrasi tanpa alkali
treatment dan dengan alkali treatment pada larutan NaOH 5%.
Fiber yang telah direndam selanjutnya dicuci dengan aquadest
dan dikeringkan di dalam oven pada suhu 60oC selama 24 jam.
B. Pencampuran Material Komposit
Fiber atau serat yang dihasilkan selanjutnya dicampur dengan
resin epoksi di dalam cetakan yang telah disediakan berukuran
50 cm x 50 cm. Perbandingan massa resin terhadap pengeras
(hardener) sebesar 1:1. Campuran dari fiber dan matriks
tersebut selanjutnya dikompresi untuk memadatkan campuran
material. Perbandingan massa matriks: fiber kelapa sawit:
fiber pelepah pisang yang digunakan dalam penelitian ini
divariasi sebesar 90: 2%: 8% (sampel A); 90: 4%: 6% (sampel
B); 90: 6%:4% (sampel C); 90: 8%: 2% (sampel D).
C. Analisis
Analisa yang dilakukan pada penelitian ini, yaitu
1. SEM untuk untuk mengetahui morfologi serat fiber sebelum dan sesudah surface preparation
2. Fourier Transform Infrared (FTIR) untuk mengetahui struktur fungsional dari serat fiber sebelum dan sesudah
surface treatment
3. Sifat mekanik yang diuji meliputi pengujian sifat tarik (tensile test)
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengembangan material komposit terutama dari serat
kelapa sawit dan kulit pisang masih terkendala dengan
rendahnya tingkat adhesi antara matriks dan fiber. Serat alam
pada umumnya bersifat hidrofilik. Sifat tersebut menghasilkan
ikatan antar muka yang relatif lemah antara matriks polimer
yang bersifat hidrofobik dengan serat yang bersifat hidrofilik.
Oleh karena itu, perlu dilakukan perlakuan permukaan
terhadap material serat alam untuk meningkatkan adhesi
antarmuka antara matrik dan fiber.
Pada Gambar 2 dan Gambar 3 menunjukkan morfologi
permukaan sabut kelapa sawit dan fiber pelepah pisang
dengan dan tanpa proses perlakuan alkali. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa bentuk kedua jenis fiber cenderung
berbentuk silinder memanjang dengan permukaan yang
berpori. Proses perlakuan alkali menyebabkan permukaan
fiber menjadi lebih halus dibandingkan dengan fiber tanpa
perlakuan alkali. Proses tersebut disebabkan hilangnya
sebagian komponen lignin serta hemiselulosa serta dapat
menyebabkan peningkatan kestabilan ikatan antara matriks
dengan fiber. Proses perlakuan alkali menyebabkan
peningkatan gugus hidroksil pada permukaan serat untuk
membentuk ikatan kimia yang dapat meningkatkan ikatan
antarmuka antara polimer dengan fiber [5]. Hasil penelitian
Wong dkk. [6] melaporkan bahwa perlakuan alkali dapat
memodifikasi bentuk permukaan dan membuat serat menjadi
lebih halus dan rata daripada permukaan yang tanpa proses
perlakuan alkali. Selain itu, proses perlakuan alkali pada fiber
menyebabkan penyusutan serat akibat hilangnya komponen
lignin.
(B)
-
Gambar 2. Morfologi sabut kelapa sawit (a) tanpa perlakuan alkali
(b) dengan perlakuan alkali NaOH 5%
Gambar 3. SEM fiber pelepah pisang (a) tanpa perlakuan alkali (b)
dengan perlakuan alkali NaOH 5%
Setelah melakukan uji SEM selanjutnya adalah melakukan analisis FTIR. Hasil FTIR Gambar 4 dan Gamba 5 didapatkan secara umum bentuk spektra dari sabut kelapa
5% NaOH
Tanpa perlakuan alkali
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Wave Number [cm-1]
Gambar 4. Spektra FTIR sabut kelapa sawit
sawit dan pelepah pisang memiliki kesamaan. Larutan NaOH berpengaruh pada besarnya lebar dan intensitas dari pita serapan pelepah pisang dan sabut kelapa sawit. Didapatkan nilai peak pada panjang gelombang 3350 cm-1 sebagai gugus O-H. Menurut Oushabi (2015) peningkatan konsentrasi NaOH akan menyebabkan lebar dan intensitas serapan O-H menjadi lebih sempit karena semakin tinggi konsentrasi NaOH maka jumlah komponen lignin dan wax yang dihilangkan pada permukaan fiber semakin besar [7]. Pada gambar berikut dapat dilihat bahwa terdeteksi peak area 2911 cm-1 dan 2894 cm-1 tanpa proses treatment NaOH. Pada área 1250 cm-1
terdeteksi peak yang menunjukkan gugus −O−CH3 dari komponen lignin. Puncak tersebut terdeteksi cukup jelas pada fiber tanpa treatment. Proses treatment alkali menyebabkan lignin menjadi hilang sehingga peak pada area tersebut menjadi lebih rendah.
Gambar 5. Spektra FTIR sabut pisang
Gambar 6 menunjukkan hasil pengujian nilai tensile pada
komposit polimer epoksi menggunakan filler berupa fiber
tanpa serta dengan perlakuan alkali. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa perlakuan alkali cukup efektif pada
konsentrasi komposit dengan perbandingan massa resin: fiber
kelapa sawit: fiber pisang sebesar 90: 2%: 8% (sampel A) dan
90: 4%: 6% (sampel B). Perlakuan alkali tersebut
menyebabkan peningkatan nilai kekuatan tarik pada sampel
komposit. Pada komposisi yang lainnya terjadi penurunan
kekuatan namun perbedaan signifikan antara kekuatan tarik
antara komposit fiber tanpa dan dengan perlakuan alkali.
Kekuatan maksimum dari komposit diperoleh pada komposit
dengan kandungan fiber pisang yang tertinggi yaitu sebesar
8%. Proses perlakuan alkali secara langsung menyebabkan
removal lapisan lignin dan hemiselulosa pada komposit
sehingga menyebabkan interfacial bending dari polimer dan
permukaan fiber meningkat. Hal tersebut menyebabkan
peningkatan kekuatan tarik pada komposit [8].
Tra
nsm
itta
nce
(%
)
3350
33
50
2911
29
11
1745
1250
12
50
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
2894
2894
1250
12501
745
3350
3350
Tanpa perlakuan alkali
5% NaOH
Tra
nsm
itta
nce
(%
)
Wave Number [cm-1
]
-
20,4 treatment fiber non-treatment fiber
15,4
10,1
9,0 8,2
7,2 7,1 6,1
20
15
10
5
0 A B C D
Komposisi Fiber(%)
Gambar 6. Tensile Strenght komposit
IV. KESIMPULAN
Hasil penelitian menunjukkan adanya pengaruh treatment
alkali menggunakan larutan NaOH 5% dapat menyebabkan
hilangnya komponen lignin dan hemiselulosa pada fiber sabut
kelapa sawit dan pelepah pisang. Hasil uji SEM menunjukkan
Perbedaan treatment tersebut menghasilkan morfologi
permukaan fiber yang lebih halus dan lebih bersih
dibandingkan dengan fiber tanpa treatment. Hasil dari
pengujian FTIR menunjukkan proses treatment alkali
menyebabkan lignin menjadi hilang sehingga peak pada area
tersebut menjadi lebih rendah. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa treatment alkali menyebabkan adanya peningkatan
nilai kekuatan tarik pada sampel dengan perbandingan massa
resin: fiber kelapa sawit: fiber pisang sebesar 90: 2%: 8%
(sampel A) dan 90: 4%: 6% (sampel B). Kekuatan maksimum
dari komposit diperoleh pada komposit dengan kandungan
fiber pisang yang tertinggi yaitu sebesar 8%.
V. DAFTAR PUSTAKA
[1] Kumar, S., Deka, K., Suresh, P., 2016. Mechanical
Properties of Coconut Fiber Reinforced Epoxy
Polymer Composites, International Research Journal
of Engineering and Technology, 3, pp. 1334−1336.
[2] Alatas, A. , 2015. Trend Produksi dan Ekspor Minyak Sawit (CPO) Indonesia, Jurnal Agraris, 1(2), pp.
114−124.
[3] Novianti, P., Setyowati, W.A.E., 2016. Pemanfaatan Lumbah Kulit Pisang Kulit Kepok Sebagai Bahan
Baku Pembuatan Kertas Alami Dengan Metode
Pemisahan Alkalisasi. Proseding Seminar Nasional
Pendidikan Sains Universitas Sebelas Maret,
Surakarta: 22 Oktober 2016, pp. 459−466
[4] Ramachandran, M., Bansal, S., Raichurkar, P. 2016. Experimental Study of Bamboo Using Banana and Linen Fibre Reinforced Polymeric Composites, Perspectives in Science, 8, pp. 313−316.
[5] Siddika, S., Mansura, F., Hasan, M., dan Hassan, A. (2014). Effect of reinforcement and chemical
treatment of fiber on the properties of jute-coir fiber
reinforced hybrid polypropylene composites. Fibers
and Polymers, 15(5): 1023–1028
[6] Wong, K.J., Yousif, B.F., dan Low, K.O. (2010). Effects of alkali treatment on the interfacial adhesion
of bamboo fibres. Journal of materials: design and
applications, 224(3): 139–148.
[7] Oushabi, A., Sair, S., Hassani, F.O., Abboud, Y., Tanane, O., dan El Bouari, A. 2017. The effect of
alkali treatment on mechanical, morphological and thermal properties of date palm fibers (DPFs): study
of the interface of DPFpolyurethane composite. South African Journal of Chemical Engineering, 23:
116–123. [8] Setiawan, A., Santoso, E., dan Kusuma,G.E. 2018.
Pemanfaatan Limbah Fiber Kelapa Sawit Sebagai
Komposit Dengan Matriks Resin Epoksi. Prosiding
Seminar Master 2018 PPNS, 95−97.
Tensile
Str
enght (M
pa)
-
LOA SEMINAR MASTER 2109
-
SEMINAR NASIONAL MARITIM, SAINS, DAN TEKNOLOGI TERAPAN
Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya Jl. Teknik Kimia - Kampus ITS Sukolilo Surabaya 60111
Telp. (031) 5947186 - 5942887 Fax. (031) 5942887 Laman : master.ppns.ac.id ; Email : [email protected]
Surabaya, 1 Oktober 2019
Letter of Acceptance
Kepada Adhi Setiawan
Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya
Surabaya, Indonesia
Dengan Hormat,
Sebagai penyelenggara seminar nasional, kami mengundang Adhi Setiawan, untuk menghadiri
seminar nasional Maritime, Applied Science and Technology 2019 (MASTER 2019) di Politeknik
Perkapalan Negeri Surabaya, 21 November 2019. Makalah anda dengan judul Pemanfaatan Fiber
Kelapa Sawit dan Pelepah Pisang Sebagai Komposit Ramah Lingkungan telah diterima dan mohon
untuk berpartisipasi dalam seminar nasional MASTER 2019.
Terkait dengan pendaftaran, pembayaran dilakukan melalui Bank Mandiri Cabang ITS Surabaya
a.n. Novi Eka Mayangsari dengan no rekening 140‐0015859276 (jika anda telah membayar, harap
abaikan pernyataan ini) untuk presentasi makalah yang diterima. Harap memberikan informasi
kepada kami jika anda telah membayar biaya pendaftaran dengan mengirimkan salinan bukti
transfer yang telah dipindai ke narahubung pembayaran yaitu Novi Eka Mayangsari (+62857‐3040‐
3974).
Kami menyampaikan terima kasih atas partisipasi anda. Mohon periksa situs web kami
(http://master.ppns.ac.id/) untuk pembaruan. Jika anda memiliki pertanyaan, jangan ragu untuk
menghubungi kami. Kami menantikan kehadiran anda di Surabaya, Indonesia.
Hormat Kami,
Ketua MASTER 2019
Dika Rahayu Widiana, S.ST., M.T., Ph.D