STUDI SIFAT MEKANIK DARI CAMPURAN BAHAN SERAT TANDAN KELAPA SAWIT DENGAN POLYPROPYLENE DAN POLYSTYRENE PADA PROSES INJECTION MOULDING
Haryston K. Sitepu 1 , Alfian Hamsi 2 , A. Husein Siregar 3 , Mahadi 4 1,2,3,4 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Email: spawn_aris@yahoo.co.id

## ABSTRAK
Penggunaan  produk  dengan  bahan  baku  plastik  cukup  tinggi,  dimana  dapat  dilihat  dari  banyaknya produk yang dijual di pasaran dengan berbagai model atau bentuk dan juga harga yang terjangkau. Bahan  baku  plastik  tersebut  dapat  diolah  kembali  menjadi  berbagai  macam  bentuk  dengan  cara mencairkan dan kemudian dicetak dengan proses injection moulding. Untuk mengurangi biaya bahan baku  cukup  tinggi  yang    dalam  pembuatan  produk,  maka  dilakukan  penelitian  dengan  beberapa alternatif bahan baku. Salah satu alternatif yang dapat digunakan adalah serat tandan kelapa sawit. Salah  satu  kandungan  yang  terdapat  pada  serat  tandan  kelapa  sawit  adalah  selulosa,  dimana selulosa  memungkinkan  untuk  digunakan  sebagai  campuran  bahan  baku  dalam  pembuatan  produk dengan  bahan  plastik.  Proses  pencetakan  menggunakan  serat  tandan  kelapa  sawit,  polypropylene (PP), polystyrene (PS). Campuran bahan baku ini akan dicetak melalui proses injection moulding dan selanjutnya dilakukan proses uji tarik sehingga dapat diketahui sifat kekuatan mekanik dari spesimen tersebut.
Kata kunci :  Serat  tandan  kelapa  sawit,  polypropylene,  polystyrene,  injection  moulding,  proses  uji tarik

## 1. PENDAHULUAN
Tingginya  permintaan  pasar  terhadap  produk  berbahan  plastik,  mengakibatkan banyaknya pabrik pengolahan bijih plastik. Salah satu keunggulan dari produk berbahan plastik adalah  dapat  dicetak  dengan  berbagai  bentuk  dan  harga  jual  produk  juga  dapat  dijangkau seluruh lapisan masyarakat.
Bahan  baku  polimer  ini  sebagian  diperoleh  dari alam  dan  sebagian lagi  diperoleh  dari hasil pengolahan dan penelitian. Polypropylene , polystyrene dan polyethylene merupakan jenis plastik yang dapat didaur ulang dengan melakukan proses pemanasan ulang.
Salah satu penelitian dengan menggunakan campuran bahan polypropylene , polystyrene dan polyethylene menunjukkan  bahwa  semakin  tinggi  temperatur  pemanasan  yang  digunakan dalam proses pencetakan maka tegangan maksimum juga semakin akan tinggi [1].
Sumatera  utara merupakan  salah  satu  derah  penghasil  sawit  terbesar  di  Indonesia.  Hal ini dapat dilihat dari banyaknya perusahaan pengelola perkebunan kelapa sawit yang tersebar di beberapa  daerah.  Hasil  dari  pengolahan  kelapa  sawit  ini  adalah  CPO,  Kernel,  Cangkang  dan Serat.  Serat  digunakan sebagai alternatif  bahan  bakar  pada  pembangkit  boiler.  Selain  itu, juga dapat  dimanfaatkan  sebagai  campuran  bahan  baku  dalam  proses  pengolahan  bijih  plastik. Selulosa  yang  terkandung  dalam  limbah  kelapa  sawit  memungkinkan  kelapa  sawit  dapat digunakan sebagai bahan baku produk-produk serat [2].
Sebagai alternatif bahan baku produk plastik maka dilakukan penelitian terhadap serat tandan  kelapa  sawit.  Serat  tandan  kelapa  sawit  ini  akan  dicampurkan  dengan  bahan  baku polypropylene dan polystyrene .  Serat  tandan  kelapa  sawit  ini  akan  berfungsi  sebagai  penguat sedangkan untuk bahan polypropylene dan polystyrene digunakan sebagai pengikat. Salah satu sifat dari polypropylene adalah bisa menjadi liat serta fleksibel, bahkan di suhu rendah melalui penggabungan partikel [3].
Campuran  dari  ketiga  bahan  tersebut  akan  dicetak  dengan  menggunakan  proses injection  moulding dan  selanjutnya  akan  dilakukan  proses  pengujian  kekuatan  tarik  untuk mengetahui kemampuan maksimum campuran dari bahan tersebut dalam menahan beban.
Proses injection  moulding merupakan  metode  pembentukan  material  termoplastik dimana  material  yang  meleleh  karena  pemanasan  diinjeksikan  ke  dalam  cetakan  yang didinginkan oleh air sehingga mengeras.
Dengan  adanya  penelitian  ini  maka  diharapkan  ketergantungan  terhadap  bahan  baku polimer  dapat  digantikan  dengan  penggunaan  serat  tandan  kelapa  sawit  ini.  Selain  itu  serat tandan  kelapa  sawit  tidak  lagi  dikategorikan  sebagai  salah  satu  limbah  yang  tidak  dapat dimanfaatkan.

## 2. METODE PENELITIAN
Dalam proses penelitian ini akan menggunakan campuran bahan baku yang terdiri dari serat tandan kelapa sawit, polypropylene dan polystyrene .
Gambar 1. Serat Tandan Kelapa Sawit
Gambar 2. Polypropylene
Gambar 3. Polystyrene

## Pengolahan Serat Tandan Kelapa Sawit
Dalam penggunaan serat tandan kelapa sawit sebagai salah satu  campuran  bahan baku sebaiknya  dilakukan  pengolahan  terlebih  dahulu.  Pengolahan  ini  dilakukan  karena  disebabkan tingginya  kandungan  zat  ekstraktif  dan  lemak  sehingga  akan  menurunkan  kekuatan  mekanik dari serat kelapa sawit tersebut. Untuk itu sebaiknya serat tandan kelapa sawit tersebut direndam terlebih  dahulu  dalam  larutan  NaOH  0,4%  selama  24  jam  untuk  mengurangi  kandungan  zat ekstraktif dan lemak tersebut. Setelah itu dilakukan proses pencucian serat tandan kelapa sawit dengan menggunakan air sebelum dikeringkan pada suhu kamar selama 72 jam [5]. Tujuan dari proses  pengeringan  adalah  untuk  mengurangi  kandungan  kadar  air  pada  serat  tandan  kelapa sawit tersebut.
Setelah  proses  pengolahan  serat  tandan  kelapa  sawit  dilakukan,  maka  selanjutnya dilakukan proses pemotongan serat  tendan kelapa sawit menjadi ukuran  yang lebih kecil yaitu sekitar 5-7 mm.
Komposisi Bahan Baku
Setelah  proses  pemotongan  serat  tandan  kelapa  sawit,  selanjutnya  dilakukan  proses penimbangan bahan baku yang akan digunakan. Proses penimbangan menggunakan timbangan digital sehingga nilai berat bahan baku yang diperoleh lebih tepat.
Untuk  dapat  menghasilkan  1  (satu)  buah  spesimen  dengan  menggunakan  proses injection  moulding akan membutuhkan  total  berat  bahan  baku  sebanyak  9,5  gram.  Komposisi dari berat bahan baku yang akan digunakan tersebut sesuai pada Tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1. Komposisi berat bahan baku
Proses  penelitian  ini  akan menggunakan  3  (tiga)  formula  dengan  komposisi  campuran bahan baku yang berbeda-beda setiap formula.
Untuk setiap formula, akan dilakukan pencetakan spesimen sebanyak 3 buah spesimen. Sehingga total campuran bahan baku yang disediakan sebanyak 9 spesimen.
Setelah  proses  penimbangan  bahan  baku,  selanjutnya  dilakukan  proses  mixing (pencampuran).  Proses  ini  menggunakan  mixer  sehingga  campuran  antara  ketiga  bahan  baku yang digunakan dapat lebih merata.

## Proses Injection Moulding
Setelah itu, maka selanjutnya dilakukan proses pencetakan ( injection moulding ) untuk 9 spesimen tersebut. Pada proses pencetakan ini akan menggunakan Injection Moulding Machine type RN. 350 .
Proses injection  moulding akan  menggunakan  3  variasi  temperatur,  dimana  untuk formula  1  akan  menggunakan  temperatur  160 o C,  formula  2  akan  menggunakan  temperatur 180 o C dan formula 3 akan menggunakan temperatur 200 o C.
Bahan  baku  yang  telah  tercampur  tersebut,  selanjutnya  dimasukkan  ke  dalam  hopper. Di  dalam  hopper  terdapat  Heater  (pemanas)  yang  berfungsi  untuk  memanaskan  bahan  baku sehingga  akan  mencair.  Temperatur  pemanasan  pada  heater  akan  disesuaikan  dengan  variasi temperatur yang digunakan yaitu 160 o C, 180 o C dan 200 o C.
Setelah  bahan  baku  tersebut  mencair,  maka  selanjutnya  bahan  baku  akan  diinjeksikan ke  dalam  cetakan  melalui  nozzle  yang  terdapat  pada  ujung  hopper.  Bahan  baku  tersebut  akan terdorong dengan menggunakan bantuan piston.
Setelah  proses  injeksi  dilakukan,  maka  cetakan  akan  didinginkan  beberapa  saat sehingga bahan baku yang telah diinjeksikan tersebut akan mengeras.
Selanjutnya  dilakukan  proses  pengisian  ulang  hopper  dengan  bahan  baku  yang  baru sampai tercetak 9 spesimen dengan variasi formula dan temperatur.
Gambar 1. Spesimen hasil proses Injection Moulding

## Proses Uji Tarik
Setelah  proses injection  moulding selesai  dilakukan,  maka  tahap  selanjutnya  akan dilakukan proses uji kekuatan tarik terhadap spesimen tersebut. Proses pengujian kekuatan tarik ini bertujuan untuk mengetahui nilai tegangan maksimum dari spesimen dengan menggunakan campuran bahan baku diatas. Proses pengujian kekuatan tarik terhadap spesimen tersebut akan menggunakan Universal Tensile Strength Machine .
Terlebih  dahulu  dilakukan  pengukuran  terhadap  spesimen  sebelum  dilakukan  proses pengujian,  sehingga  dapat  diketahui  perubahan  yang  terjadi  pada  spesimen.  Setelah  itu, selanjutnya dilakukan proses pengujian kekuatan tarik terhadap spesimen.
Proses  pengujian  ini  akan  dilakukan  dengan  memberikan  gaya  tarik  yang  berlawanan arah  pada  salah  satu  ujung  spesimen.  Proses  pengujian  ini  akan  dilakukan  sampai  spesimen tersebut menjadi patah. Proses  pengujian ini akan mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk (deformasi)  dari  spesimen  yang  diuji  tersebut.  Salah  satu  perubahan  yang  terjadi  antara  lain pertambahan panjang dari spesimen tersebut.
Setelah  proses  pengujian  selesai  dilakukan,  maka  tahap  selanjutnya  akan  dilakukan pengukuran akhir terhadap spesimen sehingga dapat diketahui perubahan spesimen tersebut.
Gambar 2. Spesimen hasil proses Uji Tarik

## 3. HASIL DAN DISKUSI
Setelah  dilakukan  pengujian  kekuatan  tarik  maka  akan  diperoleh  sifat  dan  nilai tegangan  maksimum  dari  masing-masing  spesimen  tersebut.  Hasil  yang  diperoleh  dari pengujian  spesimen  ini  dapat  digunakan  sebagai  dasar  penggunaan  serat  tandan  kelapa  sawit sebagai salah satu campuran bahan dalam pembuatan produk berbahan plastik.
Berdasarkan  hasil  penelitian,  ada  beberapa  sifat  yang  diperoleh  dari  spesimen  antara lain  spesimen  bersifat  elastis-plastis,  pada  spesimen  tidak  terdapat  lubang  dan  spesimen  tidak langsung  putus  tetapi  spesimen  membentuk  serat.  Dengan  adanya  serat  yang  terbentuk  maka umur pemakaian dari produk dapat lebih lama.
Berikut ini merupakan tabel hasil pengujian kekuatan tarik dari setiap spesimen.
Tabel 2. Sifat Mekanis Spesimen
Spesimen  dengan  kode  160-A,  160-B  dan  160-C  merupakan  spesimen  dengan temperatur  160 o C.  Selanjutnya  spesimen  dengan  kode  180-A,  180-B  dan  180-C  merupakan spesimen  dengan  temperatur  180 o C.  Dan  spesimen  dengan  kode  200-A,  200-B  dan  200-C merupakan spesimen dengan temperatur 200 o C.
Dari hasil tabel diatas, dapat diketahui bahwa nilai tegangan maksimum terbesar adalah spesimen  160-C  dengan  nilai  σ U adalah  10,76  N/mm 2 sedangkan  nilai  tegangan  maksimum terendah  adalah  spesimen  200-C  dengan  nilai  σ U adalah  3,86  N/mm 2 .  Berdasarkan  hasil  tabel diatas,  dapat  diketahui  bahwa  nilai  tegangan  tarik  maksimum  dari  setiap  spesimen  akan menurun jika temperatur pemanasan pada proses injection moulding dinaikkan.

## 4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian spesimen, dapat ditarik kesimpulan antara lain:
1. Spesimen  pada  temperatur  160 o C  menghasilkan  kekuatan  yang  lebih  besar  dibandingkan spesimen pada temperatur 180 o C dan 200 o C, dimana nilai rata-rata tegangan maksimumnya yaitu 10.15 N/mm 2 ;
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai kekuatan spesimen dengan bahan baku campuran, antara lain:
a. Ukuran panjang serat tandan kelapa sawit yang digunakan.
b. Perbandingan komposisi dari berat bahan baku yang digunakan.
3. Sifat  fisik  dari  spesimen  antara  lain  bersifat  elastis-plastis,  sedikit  terdapat  lubang  karena bahan  baku  homogen,  dan  ketika  diberikan  gaya  berlawan  tidak  langsung  putus  tetapi membentuk serat;
4. Bahan  serat  tandan  kelapa  sawit  pada  bahan  baku  yang  digunakan  tidak  dapat  mengisi secara merata mall atau cetakan spesimen pada waktu dilakukan proses injection moulding . Hal  ini  disebabkan  karena  serat  tandan  kelapa  sawit  tersebut  terbawa  oleh  bahan polypropylene dan polystyrene yang  telah  meleleh  sehingga  serat  kebanyakan  mengisi salah satu ujung spesimen.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Bambang,  Eko;  2011.  “Pengaruh  Variasi  Temperatur  Pada  Proses  Plastic  Injection Moulding RN. 350 Dengan Bahan Baku Polypropylene Murni, Campuran Polypropylene, Polyethylene dan Polystyrene”. Fakultas Teknik USU, Medan.
Situs: http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/26213
[2] Sutardi,  T;  1980.  “Landasan  Ilmu  Nutrisi  Departemen  Ilmu  Nutrisi  dan  Makanan Ternak”. Fakultas Peternakan IPB, Bogor.
[3] Hadi, Syamsul; 1995. “Teknologi Bahan 3”, Jakarta: Pusat Pengembangan Politeknik
[4] Subiyanto,  Bambang,  dkk.,  ,  “Pemanfaatan  Limbah  Tandan  Kosong  dari  Industri Pengolahan  Kelapa  Sawit  untuk  Papan  Partikel  dengan  Perekat  Penol  Formaldehida,
Jurnal Proquest USU, 2003