## Pemanfaatan limbah Polyester Staple Fiber (PSF) dan

## Polyester Suction Waste (PSW) sebagai pengisi pada kulit sintetis berbasis Polivinil Klorida (PVC)
Erfina Oktariani * , Annisa Rakhma, Mariyatul Hasanah, Untung Prayudie
Program Studi Teknik Kimia Polimer, Politeknik STMI Jakarta Jl. Letjen. Suprapto No. 26, Cempaka Putih, Jakarta Pusat, DKI Jakarta, 10510, Indonesia Email: erfina@kemenperin.go.id

## Abstrak
Limbah Polyester Staple Fiber (PSF) dan Polyester Suction Waste (PSW) merupakan produk yang tidak memenuhi  spesifikasi  dari  industri  hulu  tekstil  yang  dijual  sebagai polyester  popcorn dengan  harga murah.  Industri  mobil  kelas  menengah  sudah  menggunakan  material  kulit  sintetis  sebagai  jok  ( seat cover) .  Untuk  meningkatkan  nilai  tambah  limbah  PSF  dan  PSW,  maka  penelitian  ini  mengembangkan kulit  sintetis  berbasis  polivinil  klorida  (PVC)  dengan  pengisi  PSF  dan  PSW.  Tujuannya  adalah  untuk mengetahui  pengaruh  penambahan  PSF  dan  PSW  serta  rasio  massa  PVC: Dioctyl  Phthalate (DOP) terhadap stabilitas termal dan kekuatan tarik pada kulit sintetis PVC. Resin yang digunakan adalah PVC dengan  pemlastis  DOP  dan  seng  stearat  sebagai stabilizer .  Kulit  sintetis  tersusun  atas  lapisan  atas  dan lapisan  dasar  kompon  PVC  dengan  aditif,  yang  kemudian  dilaminasi  dengan  PSF  atau  PSW  dan  kain jenis woven .  Rasio  massa  PVC:  DOP  divariasikan  menjadi  1:2  dan  3:5;  dengan  variasi  massa  PSF  dan PSW  sebesar  0;  2,5  dan  5  g.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  limbah  PSF  maupun  PSW  dapat meningkatkan  stabilitas  termal,  tetapi  menurunkan  nilai  kekuatan  tarik.  Meskipun  demikian,  nilai kekuatan tarik kulit sintetis yang dihasilkan masih memenuhi syarat minimal SNI 1294:2009 tentang kulit imitasi. Hal ini menunjukkan bahwa limbah PSF dan PSW berpotensi sebagai material pengisi di industri kulit sintetis.
Kata kunci : kulit sintetis PVC, polyester staple fiber , polyester suction waste , stabilitas termal, kekuatan tarik

## Abstract
Polyester Staple Fiber (PSF) waste and Polyester Suction Waste (PSW) are products that do not meet the specifications of the upstream textile industry. Those are available in the market as polyester popcorn at low  prices.  The  middle-class  car  industry  is  already  using  synthetic  leather  as  the  seat  cover.    This research  developed  polyvinyl  chloride  (PVC)  based  synthetic  leather  with  PSF  and  PSW  fillers  to increase their economic value. The aim was to find the effect of PSF or PSW and the mass ratio of PVC: Dioctyl Phthalate (DOP) to the thermal stability and tensile strength of PVC synthetic leather. The resin used was PVC with DOP plasticizer and zinc stearate as a stabilizer. Synthetic leather consisted of a top layer and a base layer of PVC compound with additives, which then laminated with PSF or PSW and a woven type fabric. The mass ratios of PVC: DOP were at 1:2 and 3:5; with PSF and PSW mass were at 0; 2.5  and  5  g.  The  characterization  results  showed  that  both  PSF  and  PSW  waste  could  improve  thermal stability  but  reduced  their  tensile  strength.  However,  the  tensile  strengths  still  met  the  minimum requirements  of  SNI  1294:  2009  about  imitation  leather.  These  showed  that  PSF  and  PSW  waste  have potential as filler materials in the synthetic leather industry.
Keywords :  synthetic  leather  of  PVC,  polyester  staple  fiber,  polyester  suction  waste,  thermal  stability, tensile strength

## 1. PENDAHULUAN
Industri tekstil sendiri menghasilkan beragam limbah  padat  dari  produk  gagal  karena  tidak memenuhi  spesifikasi  dari  standar  yang  sudah ditetapkan.  Unit spinning menyumbangkan limbah padat  yang  cukup  besar  terutama  limbah  benang, limbah  serat  ( Polyester  Staple  Fiber /  PSF)  dan lainnya.  Selain  itu,  ditemukan  juga  limbah  serat dari  unit suction (Polyester Suction  Waste /  PSW) yang  dihasilkan  sampai  5-10%  dari  hasil  produksi (Oktem, 1998).
Limbah-limbah padat berupa produk gagal ini jika  terus  mengalami  penumpukan  maka  akan menimbulkan masalah lingkungan. Limbah tersebut  umumnya  diolah  menjadi polyester popcorn atau  langsung  dijual  dengan  harga  yang rendah.  Bahan  baku  limbah  yang  dipakai  tersebut termasuk PSF, PSW dan polyester chip . Tentu saja harga polyester  popcorn lebih  rendah  dari  produk serat utama. Sampai saat ini, limbah serat poliester tersebut dimanfaatkan hanya sebagai pengisi bantal, sofa, bedding . Belum dijumpai penggunaan dengan nilai  ekonomi  lebih  tinggi  khususnya  di  industri komponen otomotif.
Penggunaan material kulit sebagai pembungkus jok ( seat cover ) kendaraan bermotor khususnya  mobil  lebih  disukai.  Preferensi  ini dikarenakan  nilai  estetika,  kesan  mewah,  mudah dalam  perawatan  dan  lainnya.  Jok  dengan  kulit asli  umumnya  hanya  dapat  ditemukan  di  mobil mewah.  Biaya  yang  tinggi  tidak  menjadikan alasan  mobil  kelas  menengah  ke  bawah  tidak dapat  menggunakan  jok  kulit.  Material  alternatif untuk  menjawab  keinginan  konsumen  ini  adalah dengan menggunakan kulit sintetis.
Umumnya  kulit  sintetis  banyak  digunakan di  industri  tas  dan  alas  kaki.  Tetapi,  dengan modifikasi tertentu, kulit sintetis dapat memenuhi spesifikasi  material  pembungkus  jok  dengan biaya yang lebih ekonomis.
Bahan baku polimer yang umum digunakan pada  pembuatan  kulit  sintetis  adalah  polivinil klorida  (PVC).  Kulit  sintetis  yang  menggunakan bahan  pelapis  dari  kompon  PVC  memiliki  sifat daya  lentur  yang  tinggi,  ketahanan  yang  baik terhadap  degradasi  akibat  sinar  matahari.  Harga PVC yang cukup murah membuat biaya produksi tidak  tinggi  sehingga  harga  produk  dapat terjangkau oleh konsumen (Mustofa, 1995).
PVC  juga  memiliki  kekurangan  yaitu fleksibilitas  dan  stabilitas  termal  yang  rendah sehingga  harus  dicampur  dengan  berbagai  bahan aditif,  yaitu  pemlastis  ( plasticizer ),  penstabil ( stabilizer ), pengisi ( filler ), penguat ( reinforcement ), pigmen dan aditif lainnya sesuai dengan kebutuhan (Tawfik, 2006).
Pemlastis  berbasis phthalate memainkan peran penting dan memplastikkan lebih dari 80% material karena biayanya rendah dan kinerja yang baik. Bis  (2-ethylhexyl)  phthalate )  atau  DOP
adalah pemlastis berbasis phthalate yang digunakan  secara  luas  dari  penemuannya  pada tahun  1930  hingga  abad  ke-21  (Omrani,  dkk., 2016).  DOP memiliki  sifat yang  menguntungkan dalam  produksi  kulit  sintetis,  mulai  dari permukaan  yang  mengkilap  sampai  komposisi lunak dengan fleksibilitas tinggi (Murphy, 2001).
Aditif  penstabil  ( stabilizer )  juga  penting dalam  produksi  kulit  sintetis  yang  menggunakan PVC.  Penggunaan zink stearate sebagai penstabil telah terbukti meningkatkan laju efektif dehidroklorin  pada  reaksi  PVC-DOP  (Hayri  dan Devrim, 1999).
Beragam  upaya  untuk  meningkatkan  nilai ketahanan dan kekuatan telah dilakukan misalnya menambahkan  pengisi  ( filler ).  Pengisi  yang umum  dipakai  adalah  talk  (CaCO 3 ),  silika  dan bahan lainnya (Syabani, dkk., 2020).
Industri kulit sintetis menggunakan poliester dalam  bentuk  kain  pada  lapisan  terluar  yang direkatkan  ke  lapisan  kulit  sintetis  sebagai penguat  (Gurera,  dkk.,  2018).  Resin  poliester jenuh  ( saturated  polyester )  dalam  fase  cair  juga sudah dimanfaatkan untuk meningkatkan kekuatan tarik kulit sintetis dengan  pencampuran langsung  (Tawfik,  dkk.,  2006).  Selain  sebagai penguat,  ternyata  serat  poliester  memiliki stabilitas termal yang baik dengan nilai titik leleh yang  tinggi  (Hansen  dan  Sargeant,  2005).  Baik PSF  maupun  PSW  memiliki  karakteristik  serat poliester pada umumnya. Serat poliester memiliki densitas 11,38 g/mL, dengan elongasinya 15-50% (Chapman,  2004).  Titik  leleh  serat  berada  di antara 255-265  C dengan temperatur transisi kaca berkisar  60-77  C  (Hansen  dan  Sargeant,  2005). Sampai  saat  ini  belum  dijumpai  penggunaan limbah  PSF  dan  PSW  di  industri  kulit  sintetis dengan matriks PVC.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui pengaruh  penggunaan  limbah  PSF  dan  PSW terhadap  stabilitas  termal  dan  kekuatan  tarik pada pembuatan kulit sintetis berbasis PVC.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan secara eksperimen  yang  dilakukan  di  Laboratorium Polimer,  Program  Studi  Teknik  Kimia Polimer,  Politeknik  STMI  Jakarta.  Gambar  1 memperlihatkan  skema  diagram  pembuatan kulit sintetis dengan tiga tahapan utama yaitu: persiapan bahan, pembuatan kulit sintetis dan karakterisasi.

## Bahan dan Persiapan
Bahan  baku  yang  digunakan  adalah resin PVC jenis emulsi dengan nilai K 65 dari PT.  Standar  Toyo  Polimer  (Statomer). Limbah  PSF  dan  PSW  diperoleh  dari  salah satu  industri  hulu  tekstil  di  wilayah Jabodetabek.  PSF  dan  PSW  masing-masing
dikeringkan  dengan  oven  pada  100  C.  Serat yang telah kering selanjutnya disimpan dalam desikator.  DOP  digunakan  sebagai  aditif pemlastis  dan  zink  stearat  dipilih  untuk penstabil ( stabilizer ).
Gambar  1. Skema  pembuatan  kulit  sintetis berbasis  PVC  dengan  pengisi  limbah  PSF  dan PSW.

## Pembuatan Kulit Sintetis
PVC dan DOP dengan rasio massa 1:2 dan 3:5  dicampurkan  dengan  1,5  g  seng  stearat menggunakan  alternatif  flokulator  selama  ±10 menit. Pencampuran bahan baku dengan flokulator  diharapkan  dapat  lebih  optimal dibandingkan  dengan  manual.  Kompon  yang telah  terbentuk  kemudian  dituangkan  di  atas kertas release dan  diratakan  dengan  rol  besi. Lapisan  dipanaskan  dalam  oven  pada  140°C selama  10  menit  yang  selanjutnya  didinginkan pada  suhu  ruang.  Suhu  dan  waktu  tersebut merupakan  waktu  optimal  yang  didapatkan setelah  melakukan trial .  Lapisan  yang  diperoleh dipakai  sebagai  lapisan  atas  dan  lapisan  dasar. PSF  dan  PSW  masing-masing  ditambahkan  di antara  kedua  lapisan  tersebut  dengan  variasi massa  2,5  dan  5  gram.  Penambahan  serat poliester  dengan  jumlah  tersebut  merupakan pendekatan  variasi  jumlah  poliester  dengan penelitian sebelumnya sebesar 5% dan 10% dari 100 phr PVC (Tawfik, 2006). Sebagai pembanding,  kulit  sintetis  tanpa  serat  poliester juga  dibuat.  Kain non-woven diletakkan  pada lapisan  atas.  Proses  laminasi  merupakan  akhir dari  proses  pembuatan  kulit  sintetis  dalam penelitian ini.

## Karakterisasi Kulit Sintetis
Sifat stabilitas termal diperoleh berdasarkan ASTM E1131 dengan menggunakan Thermogravimetric  Analysis (TGA)  tipe  55  TA. Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui perubahan  berat  susut  ( weight  loss )  suatu material  terhadap  perubahan  suhu.  Sampel  diuji dengan  dilakukan  injeksi  gas  nitrogen  dengan laju  25  mL/menit.  Proses  pemanasan  pada  TGA berlangsung  pada  suhu  25-750°C,  dengan  laju sebesar 10°C/menit. Kekuatan tarik diukur dengan menggunakan Universal  Testing  Machine (UTM)  tipe  Ibertest  EUROTEST  T-5  &  T-5/E berdasarkan SNI 1294:2009. Pada SNI 1294:2009 menggunakan cuplikan atau spesimen berbentuk  persegi  panjang  dengan  250mm  dan lebar  30mm.  Pada  pengujian  ini  dibuat  3  buah cuplikan  arah  membujur  dan  3  buah  cuplikan arah melintang. Pengujian kekuatan tarik dengan pemasangan  cuplikan  pada  alat  uji  kemudian memberikan  tegangan  hingga  cuplikan  putus (Standar Nasional Indonesia, 2009).
Semua  karakterisasi/  pengujian  produk penelitian dilaksanakan di Laboratorium Polimer Teknik Kimia Polimer Politeknik STMI Jakarta.

## 3.   HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh  limbah  Polyester  Staple  Fiber  (PSF) dan  Polyester  Suction  Waste  (PSW)  terhadap stabilitas termal
Stabilitas  termal  kulit  sintetis  dapat  dilihat dari  penurunan  massa  selama  pemanasan  dari temperatur ruang sampai 750  C. Penurunan massa ini  disebut  sebagai  dekomposisi  termal.  Gambar  2 dan 3 menunjukkan penurunan massa selama kulit sintetis dipanaskan di dalam furnace TGA.
Gambar  2. Pengaruh  limbah  PSF  dan  PSW terhadap stabilitas termal pada kulit sintetis dengan rasio massa PVC:DOP 1:2.
Gambar  3. Pengaruh  limbah  PSF  dan  PSW terhadap stabilitas termal pada kulit sintetis dengan rasio massa PVC:DOP 3:5.
Baik gambar 2 dan 3 menunjukkan terjadinya 2  (dua)  tahapan  dekomposisi.  Terjadi  penurunan massa  dengan  tren  yang  cukup  drastis  pada dekomposisi awal. Dekomposisi mulai terlihat jelas pada 158  C sampai mendekati 300  C untuk semua variasi.  Sedangkan  tren  penurunan  massa  mulai melandai  pada  dekomposisi  kedua/akhir,  dimana rentang  temperature  dekomposisi  tahap  kedua antara  300  C  sampai  460  C.  Dikarenakan  tujuan dari pengembangan material kulit sintetis ini untuk jok  mobil,  maka  stabilitas  termal  difokuskan  pada dekomposisi  awal.  Indonesia  sendiri  merupakan negara tropis dengan rentang temperatur yang tidak sampai  40  C  pada  musim  kemarau  sehingga  lebih fokus pada hasil dekomposisi pertama.
Gambar 2 dan 3 juga memperlihatkan bahwa terjadi  peningkatan  suhu  dekomposisi.  Terbukti dari  suhu  dekomposisi  tertinggi  sebesar  217,90°C dihasilkan  oleh  sampel  3  dengan  5  gram  poliester dan  rasio  PVC:DOP  1:2.  Sedangkan  suhu dekomposisi terendah sebesar 211,52°C dihasilkan oleh  sampel  tanpa  poliester  dan  rasio  PVC:DOP 3:5. Peningkatan suhu dekomposisi ini mengindikasikan  bahwa  serat  poliester suction waste dapat  meningkatkan  stabilitas  termal sehingga  membentuk  ikatan  polimer  yang  kuat karena semakin tinggi suhu yang dibutuhkan untuk mengurangi berat awal sampel maka semakin stabil bahan  tersebut  (Zhang,  2011).  Penelitian  terkait yang  juga  membuat  kulit  sintetis  PVC  dengan mencampurkan langsung resin polyester menyimpulkan  bahwa  penambahan  resin  poliester pada  PVC  akan  menghasilkan  suhu  dekomposisi yang lebih tinggi dibandingkan dengan PVC tanpa poliester  (Tawfik,  dkk.,  2006).  Hal  ini  sejalan dengan pendapat tersebut karena penambahan PSF maupun  PSW  pada  kulit  sintetis  terbukti  dapat meningkatkan  suhu  dekomposisi  kulit  sintetis berbasis PVC.
Semakin  banyak  massa  serat  polyester  (baik PSF  maupun  PSW),  memberikan  nilai  stabilitas yang  semakin  baik  pada  rasio  massa  PVC:DOP 1:2.  Terlihat  pada  dekomposisi  awal  bahwa  pada pemakaian  PSF  sebesar  5  g  menghasilkan  66,4% penurunan  massa,  lebih  baik  daripada  pemakaian PSW dengan massa yang sama. Jika dibandingkan dengan  kulit  sintetis  tanpa  serat  poliester, penurunan  massa  sangat  besar  yaitu  81,6%. Sebaliknya,  ketika  penggunaan  DOP  ditekan  yaitu dengan  rasio  PVC:DOP  3:5  (Gambar  3)  justru statibilitas  termal  yang  baik  diperoleh  pada  massa poliester  2,5  g.  Semakin  besar  komposisi  DOP dalam  kulit  sintetis,  dimungkinkan  terjadi  reaksi antara  DOP  dengan  serat  poliester  itu  sendiri. Secara  keseluruhan  terlihat  bahwa  PSF  lebih berpengaruh  dalam  meningkatkan  ketahanan  kulit sintetis  terhadap  panas.  Tetapi  tidak  menutup kemungkinan  untuk  PSW  dipakai  sebagai  pengisi pada  kulit  sintetis  berbasis  PVC  karena  nilai stabilitas termalnya lebih baik daripada kulit sintetis berbasis PVC murni.

## Pengaruh  limbah  Polyester  Staple  Fiber  (PSF) dan  Polyester  Suction  Waste  (PSW)  terhadap kekuatan tarik
Salah  satu  tujuan  awal  pemanfaatan  limbah PSF  dan  PSW  dalam  pembuatan  kulit  sintetis berbasi  PVC  adalah  untuk  meningkatkan  nilai kekuatan  tarik  dari  produk.  Ternyata  hasil  yang diperoleh dari penelitian ini berlawanan. Gambar 4 memperlihatkan  bahwa  nilai  kekuatan  tarik menurun  ketika  ditambahkan  PSF  maupun  PSW. Penurunan  drastis  terlihat  pada  penggunaan  PSF dan PSW sebesar 2,5 g. Tetapi nilai kekuatan tarik meningkat pada penggunaan 5 g PSW dengan rasio PVC:DOP  1:2  yaitu  sebesar  4,6  MPa.    Pada penambahan 5 g PSF juga diperoleh nilai kekuatan tarik  cukup  besar  yaitu  4,26  MPa  dengan  rasio PVC:DOP 3:5.
Gambar  4. Pengaruh  limbah  PSF  dan  PSW terhadap kekuatan tarik kulit sintetis berbasis PVC.
Perbedaan nilai kekuatan tarik pada penelitian ini  diduga  karena  adanya  inkonsistensi  dalam pengerjaan laminasi. Proses laminasi lapisan dasar, limbah PSF atau PSW, lapisan atas dan kain hanya dilakukan  secara  manual  sehingga  panas  yang diterima  setiap  permukaan  tidak  merata.  Hal  ini berakibat  ada  udara  yang  terperangkap  di  antara lapisan  sehingga  kurang  merekatnya  limbah  PSF/ PSW dengan lapisan atas, dasar dan lapisan paling bawah yaitu kain woven .
Walaupun  keberadaan  limbah  PSF/  PSW menurunkan  nilai  kekuatan  tarik,  kulit  sintetis dengan formulasi ini layak digunakan karena masih memenuhi standar. Syarat minimum nilai kekuatan tarik  kulit  sintetis  menurut  SNI  1294:2009  adalah sebesar  1,8  MPa.  Limbah  PSF  memiliki  potensi yang  lebih  besar  untuk  digunakan  sebagai  pengisi di industri kulit sintetis untuk jok mobil, mengingat semua  nilai  kekuatan  tariknya  melebih  syarat minimum.

## 4.   KESIMPULAN
Limbah  PSF  dan  PSW  dapat  meningkatkan stabilitas  termal  dari  kulit  sintetis  berbasis  PVC dengan  pemlastis  DOP  dimana  penurunan  massa kulit  selama  pemanasan  dapat  ditekan  dari  81,6% sampai  66,4%.    Keberadaan  PSF  dan  PSW  dapat menurunkan  nilai  kekuatan  tarik  kulit  sintetis, dimana nilai tertinggi 4,6 MPa diperoleh dengan 5 g  PSW  pada  rasio  PVC:DOP  1:2.  Walaupun demikian,  nilai  kekuatan  tariknya  masih  berada  di atas  standar  SNI  1294:2009  tentang  kulit  imitasi (1,8 MPa).
Masih diperlukan metode laminasi yang lebih baik misalnya dengan automasi untuk menghasilkan produk kulit sintetis dengan kualitas yang konsisten.

## DAFTAR PUSTAKA
ASTM  International.,  2012.  Standard  Test Methods for Compositional Analysis by Thermogravimetry,
ASTM International.  100  Barr  Harbor  Drive, PO  Box  C700,  West    Conshohocken,
PA 19428-2959, United States.
Chapman,  R.,  2004.  Nonwoven  Fabrics,  Staple
Fibers. Encyclopedia of Polymer
Science and Technology . 10 : 614-637. Gurera  D,  Bhushan  B.,  2018.  Fabrication  of Bioinspired  Superliquiphobic  Synthetic Leather  with  Self-Cleaning  and  Low
Adhesion, Colloids  and  Surfaces  A: Physicochemical and Engineering Aspects . 18 : 30141-9.
Hansen,  S.  M.,  Sargeant.  P.  B.,  2005.  Fibers, Polyesters. Kirk-Othmer  Encyclopedia of  Chemical  Technology .  E.  I.  du  Pont de Nemours & Co., Inc. 1-20
Hayri,  B,  and  B  Devrim.,  1999.  Effect  of  Zinc Stearate and/or Epoxidized Soybean Oil on  Gelation  and  Thermal  Stability  of PVC-DOP Plastigels. Journal of Applied  Polymer  Science . 74 :  2488- 2498.
Murphy, John., 2001. Additives for Plastics. 2nd
Edition. Oxford: Elsevier Sience Ltd. Mustofa,  Hadi.,  1995.  Penelitian  Pengaruh Pemakaian  Kain  Penguat  Terhadap Sifat Ketahanan Rekat dan Perpanjangan Putus Kulit Imitasi Untuk Atasan  Sepatu. Majalah  Kulit,  Karet, dan Plastik . 10 : 96-104.
Oktem,  T.,  1998.  Evaluation  of  polyester  waste.
Textile Apparel . 6 :396–400.
Omrani, I, A Ahmadi, A Farhadian, H K Shendi, N  Babanejad,  and  M  R  Nabid.,  2016. Synthesis  of  a  bio-based  plasticizer from  oleic  acid  and  its  evaluation  in PVC. Polymer Testing . 56 : 237-244. Standar  Nasional  Indonesia  (SNI)1294:2009.,
2009.  Kulit  Imitasi,  Badan  Standarisasi Nasional, Jakarta, Indonesia.
Syabani,  M,  I  Amaliyana,  I  Hermiyati,  and  Y  I Supriyatna., 2020. Silica from Geothermal Waste as Reinforcing Filler in  Artificial  Leather. Key  Engineering Materials . 849 : 78-83.
Tawfik,  Soheir  Y,  Jeannette  N  Asaad,  and Magdy  W  Sabaa,.  2006.  Thermal  and
Mechanical  Behaviour  of  Flexible Poly(Vinyl Chloride). Polymer Degradation and Stability . 91 : 385-392.