Pembuatan  dan  Karakterisasi  Komposit  Termoplastik  Elastomer  dari  Karet  Alam-Polipropilena Bekas dengan Filler Tandan Kosong Kelapa Sawit
The  Preparation  and  Characterization  of  Thermoplastic  Elastomer  Natural  Rubber-Polypropylene Waste with Oil Palm Empty Bunches as Filler
Dedri Syafei* 1 , Wimpy Prendika 1
1 Program Studi Teknik Industri, Sekolah Tinggi Teknologi Pelalawan, Indonesia

## A B S T R A K
Salah satu cara mengurangi limbah adalah dengan memaksimalkan pemanfaatan plastik Polipropilena (PP) bekas dan Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS). Karet Alam (KA) dapat mengurangi sifat getas plastik PP  dan  meningkatkan  nilai  jual  karet  rakyat.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  membuat  dan mengkarakterisasi  komposit  Termoplastik  Elastomer  (TPE)  KA/  PP/TKKS.  Pembuatan  komposit  TPE dilakukan dengan metode reflux dengan rasio KA/PP bekas sebesar 50:50 (b/b) dan variasi penambahan TKKS yaitu 0 g; 9,8 g; 19,2 g; 28,4 g; 37,0 g; dan 45,4 g dengan berat total 500 g. Komposit dikarakterisasi berdasarkan uji daya serap air, uji densitas, uji kuat tarik dan analisis Scanning Electron Microscopy (SEM). Komposit TPE yang dihasilkan berwarna cokelat. Hasil uji daya serap air menunjukkan peningkatan dengan meningkatnya jumlah TKKS dalam komposit. Hasil optimum ditunjukkan oleh sampel yang mengandung 19,2 g TKKS, dengan nilai densitas 0.856517 g/cm 3 dan nilai kuat tarik 3.803 MPa. Nilai optimum ini juga didukung oleh hasil analisis (SEM) yang menunjukkan terbentuknya rongga-rongga kosong yang relatif banyak, merata, bentuk permukaan yang rata dan tidak terbentuk aglomerasi pada komposit.

## A B S T R A C T
Waste reduce way is by maximize utilization of Polypropylene (PP) plastics waste and Oil Palm Empty Bunches (OPEB). Natural Rubber (NR) can reduce the brittle properties of PP plastic and increase the selling  value  of  rubber  smallholder.  The  purpose  of  this  research  was  to  make  and  characterize Thermoplastic Elastomer (TPE) composites NR/PP/OPEB. TPE composite was prepared by reflux method with composition of NR/PP plastics waste were 50:50 (w/w). The OPEB concentration was varied 0 g; 9.8 g; 19.2 g; 28.4 g; 37.0 g; and 45.4 g with total weight was 500 g. The composites were characterized based on  water  absorption  test,  density  test,  tensile  strength  test  and  Scanning  Electron  Microscopy  (SEM) analysis. The TPE composite products are brown. Water absorption test result showed an increase with the addition of OPEB in the composite. The optimum results showed by sample containing 19.2 g OPEB with density of 0.856517 g/cm 3 and tensile strength of 3.803 MPa. This data is supported by SEM image that showed many pores, smooth surface and no agglomerate.

## I N F O    A R T I K E L
Received: 08 J an 2021;
Revised: 19 Mar 2021;
Accepted: 1 Jun 2021
* coresponding author: yusnaidar@gmail.com DOI: https://doi.org/10.22437/jisic.v13i1.12965

## Vol. 13 No. 1
JUN 2021
Kata kunci/ Keyword : Karet alam, polipropilena, kelapa sawit, termoplastik elastomer, natural rubber, oil palm, polypropylene, thermoplastic elastomer.

## PENDAHULUAN
Jambeck et.  al, (2015)  melaporkan bahwa  Indonesia  merupakan  negara peringkat  kedua  dunia  sebagai  penghasil sampah  plastik  yang  mencapai  187,2  juta ton setelah Cina yang mencapai 262,9 juta ton.  Berdasarkan  data  tersebut  lebih  dari satu juta kemasan plastik digunakan setiap menitnya  dan  50%  dari  kemasan  plastik tersebut dipakai hanya sekali lalu langsung dibuang.  Banyak  dari  sampah  kemasan plastik  tersebut  terbuat  dari  Polipropilena (PP).    PP  bekas  ini  dapat  dimanfaatkan sebagai
matriks pada komposit Termoplastik Elastomer (TPE). TPE adalah suatu campuran atau senyawa polimer yang merupakan gabungan dari sifat-sifat proses termoplastik  dengan  tampilan  fungsi elastomer  konvensional  dan  temperatur lelehnya  menunjukkan  bahwa  karakter termoplastik  yang  memungkinkan  untuk dibentuk  kembali  menjadi  barang  jadi (Setiorini, 2019).
Elastomer  yang  dapat  digunakan adalah  berupa  karet  alam  (KA).  Saputra (2016)  melaporkan  babahwa  penambahan limbah  karet  alam  di  dalam  komposit polipropilena/serat  karbon/montmorilonit dapat  meningkatkan  elastisitas  komposit. Selain  itu,  penambahan  bahan  pengisi diharapkan mampu meningkatkan kekuatan komposit.  Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit (TKKS)  dapat  digunakan  sebagai  bahan pengisi pada komposit. Penambahan bahan pengisi serbuk tandan kosong kelapa pada campuran
PP-karet EPDM dengan menggunakan  dikumil  peroksida  sebagai inisiator dan divinilbenzena sebagai bahan pengikat  silang  menunjukkan  penurunan kekuatan  Tarik,  kekuatan  lentur  dan persentase  ikat  silang  pada  komposit  TPE (Prendika,  2013).  Penggunaan  bahan pengisi  dan  penguat  memungkinkan plastik-karet  memiliki  mutu  kimia  yang baik  sebagai  bahan  polimer  dan  tahan terhadap  pemecahan  karena  tekanan walaupun  pada  temperatur  tinggi (Gachter and Muller, 1991).
Berdasrkan  latar  belakang  tersebut maka  pada  penelitian  ini  perlu  dilakukan
pembuatan  komposit  TPE  dari  KA/PP bekas/TKKS  serta  karakterisasi  terhadap komposit  TPE  tersebut.  Karakterisasi  yang dilakukan adalah uji daya serap air, uji densitas, uji  kuat  tarik  dan  analisis  Scanning  Electron Microscopy (SEM).

## METODE PENELITIAN

## Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan berupa ayakan 500 Mesh, piknometer, neraca analitis (Metler Toledo),  alat  uji  tarik  autograph  (Torsee Electronic  System), universal  testing , Fourier Transform Infrared (Shimadzu IR Prestige-21), dan Scanning  Electron  Microscopy (JEOL JSM-636OLA).
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam penelitian  adalah  karet  alam  (KA)  dan  tandan kosong  kelapa  sawit  (TKKS)  diperoleh  dari perkebunan rakyat Kabupaten Pelalawan-Riau, Polipropilena  bekas  (PP  bekas),  xilena  teknis diperoleh  dari  Bratachem,  dan  NaOH  8% (Sigma-Aldrich, Germany).

## Preparasi Sampel Dan Pembuatan Spesimen Komposit Termoplastik Elastomer (TPE)
Karet  alam  (KA)  dan  tandan  kosong kelapa  sawit  (TKKS)  berasal  dari  petani swadaya  kabupaten  Pelalawan.  Polipropilena (PP)  yang  digunakan  berasal  dari  plastik  PP bekas kemasan minuman.  KA dimastikasi pada temperatur 90 o C, PP bekas dipotong kecil-kecil dan  TKKS  disiapkan  dengan  cara  dihaluskan dan  diayak  pada  500  Mesh.  TKKS  direndam dengan NaOH 8% untuk menghilangkan lignin kemudian  residu  dibilas  dengan  air  mengalir hingga pH netral dan diperoleh serbuk TKKS.
Komposit TPE dibuat dengan mencampurkan  KA  dan  PP  bekas  dengan metode  refluks  menggunakan  xilena  pada temperature 130 o C selama 2 jam (Hidayani et al., 2015).  Rasio  KA/PP  bekas  sebesar  50:50 b/b  dan  variasi  penambahan  TKKS  dengan berat total 500 g (Tabel 1).
Tabel 1. Formulasi komposit TPE
Komposit  TPE  dicetak  sesuai dengan  metoda  tes  standar  sifat  kuat  tarik plastik  ASTM  D638.  TPE  dikarakterisasi meliputi sifat fisik (daya serap air diperoleh dari perubahan massa sebelum dan sesudah perendaman  selama  24  jam  uji  densitas), sifat  mekanik  (uji  kuat  tarik)  dan  analisa morfologi permukaan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Komposit TPE dibuat dari PP bekas dan KA dengan variasi penambahan TKKS. Komposit  TPE  yang  dihasilkan  berwarna cokelat  dan  dicetak  sesuai  dengan  metoda tes  standar  sifat  kuat  tarik  plastik  ASTP D638  yang  ditujukkan  pada  Gambar  1. Hasil cetak ini digunakan sebagai spesimen uji selanjutnya.
Gambar  1.  Hasil  Cetak  Komposit  TPE Sesuai  Metoda  Standar  Kuat Tarik Plastik ASTP D638

## Hasil Uji Sifat Fisik Komposit TPE
Pengujian sifat fisik komposit TPE meliputi  uji  daya  serap  air  dan  penentuan densitas bahan. Hasil pengujian daya serap air  disajikan  pada  Gambar  2.  Pengujian daya  serap  air  dilakukan  pada  semua formula  komposit  TPE.  Daya  serap  air komposit meningkat dengan meningkatnya jumlah TKKS. Daya serap air dengan nilai minimum  ditunjukkan  oleh  formula  1 dengan  nilai  1,1504%  dan  daya  serap  air maksimum  ditunjukkan  oleh  formula  6 dengan  nilai  3,764%.  Hal  ini  disebabkan jumlah  pengisi  TKKS  yang  semakin
banyak  dan  terjadi  karena  kemampuan komponen  hidrofilik  dari  serat  TKKS  yang berperan  sebagai  saluran  air  internal  dalam komposit  yang  membantu  transfer  air  dari permukaan matriks karet ke bagian dalam dan adanya  kekuatan  ekspansi  (Zhao et  al. 2015). Ekspansi merupakan proses yang menyebabkan volume  menjadi  lebih  besar.  Semakin  besar jumlah  air  yang  diserap,  semakin  tinggi kekuatan  ekspansi  yang  dihasilkan.  Ketika ekspansi  kekuatan  mencapai  pembatasan  nilai kesetimbangan  elastomer  maka  keseimbangan pembengkakan dicapai (Zhao et al., 2015). Hal ini  disebabkan  penyerapan  kelembapan  yang tinggi dan efek dari kemampuan penyerapan air oleh  pengisi  pada  karet  alam  (Mathew,  2015) dan disebabkan karena kekuatan ekpansi belum mencapai kesetimbangan pembengkakan karet yang terikat silang sehingga masih dimungkinkan  terjadi  peningkatan  persen penyerapan air (Saijun et al., 2009).
Gambar  2.  Grafik  Daya  Serap  Air  Komposit TPE
Gambar  3.  Grafik  Densitas  Bahan  dan Komposit TPE
Densitas  bahan-bahan  penyusun  komposit meliputi serat TKKS, polipropilena bekas, dan  karet  alam  masing-masing  bernilai 0,399952;  0,840153;  dan  0,909018  g/cm 3 (Gambar  3).  Nilai  ini  mendekati  nilai densitas serat TKKS yang dilaporkan oleh Or  et.  al.,  (2017)  dan  juga  standar  Serat TKKS sebesar 0,7-1,55 g/cm 3 (Shinoj et al., 2011). Nilai densitas polipropilena sebesar 0,850–0.950 g/m 3 menurut material safety data  sheet OPalene  (2016),  densitas  KA sebesar  0,91-0,94  g/m 3 .  Densitas  terbesar ditunjukkan  oleh  komposit  formula  3 dengan  nilai  0.856517  g/cm 3 dan  densitas terkecil di tunjukkan oleh formula 1 dengan nilai  0.721128  g/cm 3 .  Hasil  uji  densitas semua  formula  sempel  ini  sesuai  dengan rentang nilai densitas komposit TPE Karet Alam/PP yang dilaporkan oleh Merbet et. al (2012) yaitu 0,772-0,84 g/cm 3 .

## Hasil Uji Sifat Mekanik Komposit TPE
Sifat  mekanik  komposit  TPE dilakukan dengan analisis kuat tarik. Hasil pengujian  kuat  tarik  komposit  TPE ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar  4.  Grafik  Hasil  Pengujian  Kuat Tarik Komposit TPE
Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa hasil  yang  optimum  terdapat  pada campuran  TPE  KA/PP  bekas  dengan variasi  penambahan  serbuk  TKKS  19,2  g (formula  3)  dengan  nilai  kuat  tarik  3.803 MPa dan kekuatan tarik minimum terdapat pada  variasi  penambahan  pengisi  TKKS 45,4 g (formula 6) dengan nilai kuat tarik 1.708 MPa. Kekuatan komposit meningkat sehingga  menghasilkan  kondisi  optimum dan  menurun  dengan  kenaikan  jumlah pengisi  TKKS  yang  ditambahkan  karena
ketidakmampuan pengisi TKKS untuk mendukung  tekanan  yang  ditransfer  oleh matriks  komposit.  Dispersi  pengisi  yang  baik dan interaksi matriks-pengisi mungkin menjadi dua  faktor  utama  yang  bertanggung  jawab untuk  penurunan  kekuatan  tarik.  Pengamatan serupa telah dilaporkan oleh Zaini (1996) dan Mahdi  (2020)  untuk  komposit  dengan  pengisi berbeda. Penambahan pengisi berlebih menyebabkan pengisi dominan dalam komposit,  interaksi  matriks  dan  pengisi digantikan  oleh  interaksi  pengisi-pengisi  yang kuat  sedangkan  interaksi  pengisi-pengisi menghasilkan rendahnya kekuatan tarik dengan bertambahnya  jumlah  penambahan  bahan pengisi (Ismail, et al ., 2013).
Hasil Analisa Permukaan dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) Hasil analisis permukaan komposit TPE menggunakan SEM dapat dilihat pada gambar 5. Analisis permukaan dilakukan pada sampel formula 3 karena hasil uji kuat tariknya bernilai optimum. Hasil analisis permukaan menunjukkan  bahwa  nilai  optimum  diperoleh karena  dispersi  pengisian  baik  yang  ditandai dengan  terbentuknya  rongga-rongga  kosong yang  relatif  banyak,  merata  dan  juga  bentuk permukaan  yang  rata.  Ikatan  antarmuka  yang terbentuk  antar  matrik  juga  baik  karena  tidak terbentuk aglomerasi pada komposit.
Gambar  5.  Hasil  pengujian  SEM  Komposit TPE Formula 3 pembesaran 500x.

## KESIMPULAN
Komposit TPE dari PP bekas/KA/TKKS adalah berwarna cokelat. Hasil karakterisasi optimum
ditunjukkan  oleh  Formula  3  dengan  nilai densitas 0.856517 g/cm 3 dan nilai kuat tarik 3.803  MPa.  Nilai  optimum  ini  juga didukung  oleh  hasil  analisis  SEM  yang menujukkan bentuk permukaan yang rata.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terimakasih  kepada  Kemendikbud Dikti  atas  hibah  pendanaan  Kompetitif Nasional  tahun  anggaran  2020  dan  ucapan terimakasih  kepada  Laboratorium  Kimia Polimer,  FMIPA  dan  Laboratorium  Beton, Universitas Sumatera Utara.

## DAFTAR RUJUKAN
Gachter, R and H. Muller., (1991). Plastics additives  handbook  (third  edition). Polymer International , 25(4),260.
Hee, K., Putra, A., & Zulkefli, M. (2017). Oil  palm  empty  fruit  bunch fibres  as sustainable acoustic absorber. Applied Acoustics , 119 , 9–16. https://doi.org/10.1016/j.apacoust.201 6.12.002 Ismail,  H.,  Salleh,  S.  Z.,  &  Ahmad,  Z.
(2013).  Properties  of  halloysite nanotubes-filled natural rubber
prepared  using  different  mixing methods. Materials  and  Design , 50 , 790–797.
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013
.03.038
Jambeck,  J.  R.,  Geyer,  R.,  Wilcox,  C., Siegler,  T.  R.,  Perryman,  M., Andrady, A., … Law, K. L. (2015). the ocean . 347 (6223).
Mahdi, E., & Dean, A. (2020). The Effect of
Filler Content on the Tensile Behavior of  Polypropylene  /  Cotton  Fiber  and poly (vinyl . https://doi.org/10.3390/ma13030753 Mathew,  L.  K.  (2015). A  Study  on  the Mechanical  Properties  of  Natural Rubber Vulcanizates Using Precipitated  Silica  and  Treated  Coir Pith as Filler . (July), 249–251.
Merabet, S., Riahi, F., & Douibi, A. (2012). The Physical  Modification  of  a  Natural Rubber-Polypropylene Thermoplastic Elastomer  Blend  by  Azobisformamide Blowing Agent . 2012 .
https://doi.org/10.5402/2012/168798
Prendika, W., (2013). Pengaruh bahan pengisi tandan kosong kelapa sawit terhadap sifat mekanik komposit termoplastik elastomer dari polipropilena-karet ethylene propylene diene monomer. Repository.usu.ac.id . Universitas
Sumatera Utara.
Hidayani, T. R., Elda, P., dan Dyah, N. (2015). Karakteristik  plastik  biodegradabel  dari limbah plastik polipropilena dan pati biji durian. Majalah Kulit, Karet Dan Plastik,
31(1), 9–14.
Opalene.  (2016).  Material  Safety  Data  Sheet Polypropylene (PP). Polypropylene (PP) . (1), 1–6.
Saijun,  D.,  Nakason,  C.,  Kaesaman,  A.,  & Klinpituksa,  P.  (2016). Water  absorption and  mechanical  properties  of  water- swellable natural rubber . (February).
Saputra,  O.  A.  (2016).  Pengaruh  penambahan limbah  karet  alam  terhadap  elastisitas, kekuatan  bending,  dan  time  to  ignition pada komposit
polipropilena/serat karbon/montmorilonit. Eprints.uns.ac.id.
Universitas Sebelas Maret.
Setiorini,  I.  A.  (2019). Karakteristik termoplastik  elastomer  dari  karet alam  dan  polipropilena  dengan penambahan  carbon  black  filler elastomeric thermoplastic characteristics of natural ruber aand polypropylenewith  the  addition  of carbon black filler . 10 (2).
Shinoj,  S.,  Visvanathan,  R., Panigrahi,  S.,
&  Kochubabu,  M.  (2011).  Oil  palm fiber  (OPF)  and  its  composites:  A review. Industrial Crops & Products ,
33 (1), 7–22. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2010 .09.009
Zaini, W. I. J., Fuad, M. Y. A., Mansor, M. S., & Mustafah, J. (1996). The Effect of Filler Content  and  Size  on  the  Mechanical Properties  of  Polypropylene  /  Oil  Palm Wood Flour Com posites I / . 40 , 51–55.
Zhao, J., Dehbari, N., Han, W., Huang, L., &
Tang,  Y.  (2015).  Electrospun multi-scale hybrid  nano  fi  ber  /  net  with  enhanced water  swelling  ability  in  rubber composites. JMADE , 86 , 14–21.
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.07.
105