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


Negeri Surabaya

Teknik Perancangan

Dan Konstruksi Kapal

pengujian dan analisis sifat mekanik komposit

6036939 0

DEVINA PUSPITA SARI

M.T

Anggota Pengusul 1


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


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]


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


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)


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).


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%


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


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)


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


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


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


Dokumen sudah diunggah:

1. Naskah artikel


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

[email protected]

Vivin Setiani Prodi D4 Teknik Pengolahan Limbah

Jurusan Teknik Permesinan Kapal


Surabaya, Indonesia

[email protected]

Fitri Hardiyanti Prodi D4 Manajemen Bisnis Maritim,

Jurusan Teknik Bangunan Kapal


Surabaya, Indonesia

[email protected]

Devina Puspitasari

Prodi D4 Manajemen Bisnis Maritim,

Jurusan Teknik Bangunan Kapal


Surabaya, Indonesia

[email protected]

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


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

laporan akhir penelitian tahun...

Documents