## Pembuatan dan Karakterisasi Komposit dari Styrofoam Bekas dan Serat Ijuk Aren
Aprilina Purbasari 1 *, Timothius Adrian Christantyo Darmaji 1 , Cindy Nella Sary 1 , Heny Kusumayanti 2
1 Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
2 DepartemenTeknologi Industri, Sekolah Vokasi, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah 50275, Indonesia
Email: aprilina.purbasari@che.undip.ac.id

## Abstrak
Komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih bahan yang menghasilkan efek sinergis. Komposit dapat dibuat  dari  polimer  sebagai  matriks  dan  serat  alam  sebagai  bahan  penguat.  Pada  penelitian  ini  komposit dibuat  dari styrofoam bekas  dan  serat  ijuk  aren. Styrofoam merupakan  salah  satu  jenis  polimer  yang  sulit terdegradasi  secara  alami,  sedangkan  serat  ijuk  aren  merupakan  serat  alam  yang  mudah  diperoleh  di Indonesia.  Pembuatan  komposit  dilakukan  dengan  alat hot  press pada  berbagai  perbandingan  massa styrofoam dan serbuk ijuk aren (10:90; 20:80; 30:70; 40:60; dan 50:50). Karakterisasi komposit yang dihasilkan meliputi  uji  kekuatan  mekanik,  kerapatan,  daya  serap  air,  mikrostruktur,  dan  gugus  fungsional.  Komposit mempunyai  kekuatan  mekanik  tertinggi  sebesar  90,26  kgf/cm 2 pada  perbandingan  massa styrofoam dan serbuk ijuk aren 30:70. Semakin tinggi kandungan styrofoam dalam komposit maka kerapatan komposit akan semakin  meningkat  dan  daya  serap  air  komposit  semakin  menurun.  Komposit  mempunyai  struktur  yang homogen dan gugus fungsional yang berasal dari styrofoam dan serat ijuk aren.
Kata kunci : komposit, serbuk ijuk aren, styrofoam bekas

## Abstract

## Synthesis and Characterization of Composites from Used Stryrofoam and Sugar Palm Fibers
Composite is a combination of two or more materials that produce a synergistic effect. Composite can be made from polymers as matrices and natural fibers as reinforcing agents. In this study, composite were  synthesized from  used  styrofoam  and  sugar  palm  fiber.  Styrofoam  is  one  type  of  polymer  that  is  difficult  to  degrade naturally, whereas sugar palm fiber is a natural fiber that is easily obtained in Indonesia. Composite synthesis was  done  using  hot  press  equipment  at  various  mass ratio  of  styrofoam  to  sugar  palm  fiber  powder  (10:90; 20:80; 30:70; 40:60; and 50:50). Characterization of obtained composites covered tests of mechanical strength, density,  water  absorption,  microstructure,  and  functional  groups.  Composite  had  the  highest  mechanical strength of 90.26 kgf/cm 2 at the mass ratio of styrofoam to sugar palm fiber powder of 30:70. The increase of the  styrofoam  content  in  composite  caused the  increase  of  composite  density  and  the  decrease  of  composite water absorption.  Composite  had  homogeneous  structure  and  functional  groups  derived  from  styrofoam and sugar palm fiber.
Keywords : composite, sugar palm fiber powder, used styrofoam

## PENDAHULUAN
Komposit  merupakan  gabungan  dari  dua atau lebih bahan yang menghasilkan efek sinergis.
Terdapat dua bagian utama dalam komposit, yaitu matriks dan bahan penguat. Matriks dapat berupa bahan  logam,  keramik,  atau  polimer  (Dixit et  al ., 2017).  Adapun  yang  dapat  menjadi  bahan
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2019 Vol. 15(2):65-70
penguat  dalam  komposit  adalah  serat,  partikulat, dan flakes .  Matriks  dengan  bahan  polimer  dan bahan  penguat  serat  alam  telah  banyak dimanfaatkan  untuk  aplikasi  otomotif,  konstruksi, elektronik,  insulasi,  dan  kemasan  (Mohammed et al ., 2015).
Styrofoam merupakan  salah  satu  jenis polimer termoplastik yang mengandung polistiren >98%  dan  telah  banyak  dimanfaatkan  sebagai bahan  pengemas  (Ho et  al .,  2018). Styrofoam mempunyai  sifat  sulit  terdegradasi  secara  alami sehingga  perlu  dicari  cara  untuk  memanfaatkan styrofoam bekas  menjadi  bahan  lain  yang berguna, antara lain sebagai komposit. Penggunaan styrofoam bekas  sebagai  bahan komposit  akan  menghasilkan  komposit  dengan kekuatan  mekanik  yang  rendah  sehingga  harus ditambahkan  bahan  penguat    (Nasution et  al ., 2018).  Bahan  penguat  komposit  dari  serat  alam saat  ini  telah  banyak  dikembangkan  karena  serat alam memiliki
beberapa keunggulan dibandingkan  serat  sintetis,  yaitu  memiliki  berat spesifik  yang  rendah,  bersifat  tidak  abrasif, memiliki  tahanan  listrik  yang  tinggi,  dan merupakan  insulasi  akustik  yang  baik  (Sorieul et al .,  2016).  Serat  alam  yang  dimanfaatkan  sebagai bahan penguat  komposit  antara  lain  adalah serat bambu,  kayu,  kelapa,  kapas,  rami,  pisang,  dan nanas (Peças et al ., 2018).
Serat  ijuk  aren  juga  dapat  dimanfaatkan sebagai bahan penguat  komposit.  Serat  ijuk  aren diperoleh dari pohon aren ( Arenga pinnata Merr.). Pohon  yang  banyak  ditemukan  di  Indonesia  ini semua bagian pohonnya, yaitu daun, batang, ijuk, dan  akar,  dapat  dimanfaatkan  (Lempang,  2012). Beberapa  komposit  dengan  bahan  penguat  serat ijuk  aren  yang  telah  dipelajari  adalah  komposit dengan  matriks  dari  polipropilen  (Zahari et  al ., 2015), epoxy (Khudhur et al ., 2013), dan poliester (Norizan et al ., 2017).
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  membuat komposit  dari styrofoam bekas  sebagai  bahan matriks  dengan  serat  ijuk  aren  sebagai  bahan penguat.  Karakteristik  komposit  yang  dihasilkan meliputi kekuatan mekanik, kerapatan, daya serap air,  mikrostruktur,  dan  gugus  fungsional  akan dipelajari  lebih  lanjut.  Hasil  penelitian  ini diharapkan dapat berkontribusi dalam mengurangi  beban  lingkungan  yang  disebabkan oleh styrofoam bekas.

## METODOLOGI
Bahan  baku  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah styrofoam bekas  dan  serat ijuk  aren  yang  diperoleh  di  kota  Semarang. Styrofoam bekas  setelah  dibersihkan  dilarutkan terlebih  dahulu  dengan xylene .  Sementara  itu serat  ijuk  aren  dibuat  menjadi  serbuk  ijuk  aren dengan menggunakan alat disc mill . Perbandingan massa styrofoam dan  serbuk  ijuk  aren  yang digunakan  adalah  10:90;  20:80;  30:70;  40:60;  dan 50:50.  Pencampuran styrofoam bekas  yang  telah dilarutkan  dengan xylene dan  serbuk  ijuk  aren dengan  perbandingan  massa  tertentu  dilakukan secara  manual  dengan  bantuan  pengaduk. Campuran kemudian dicetak dengan alat hot press pada cetakan berdiameter 3 cm dengan suhu 150 o C  selama  30  menit.  Komposit  yang  terbentuk kemudian  dibiarkan  selama  14  hari  sebelum dilakukan  pengujian  yang  meliputi  kekuatan mekanik, kerapatan, daya serap air, mikrostruktur, dan gugus fungsional.
Uji  kekuatan  mekanik  (kuat  tarik  belah) dilakukan  dengan  alat Universal  Testing  Machine .
Uji kerapatan komposit dihitung dari perbandingan massa komposit terhadap volumenya.  Uji  daya  serap  air  dilakukan  dengan merendam  komposit  dalam  air  selama  24  jam. Daya  serap  air  dalam  persen  dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:
dengan m 0 dan m t adalah  massa  komposit sebelum dan sesudah perendaman.
Uji  mikrostruktur  dilakukan  dengan  alat Scanning  Electron  Microscope (SEM) JEOL  JSM- 6510LA ,  sedangkan  uji  gugus  fungsional  dengan alat Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) PerkinElmer  Spectrum  IR .  Uji  mikrostruktur  dan gugus  fungsional  dilakukan  pada  salah  satu komposit yang dihasilkan, yaitu komposit dengan perbandingan  massa styrofoam dan  serbuk  ijuk aren 20:80.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian ini komposit dibuat dengan bahan baku styrofoam bekas dan serbuk ijuk aren. Penampakan  visual  komposit  pada  berbagai perbandingan  massa styrofoam dan  serbuk  ijuk
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2019 Vol. 15(2):65-70
aren  ditunjukkan  oleh  Gambar  1.  Ketinggian komposit  yang  dihasilkan  bervariasi  dari  0,6  cm untuk  komposit dengan komposisi styrofoam dan serbuk  ijuk  aren  50:50  hingga  1,3  cm  untuk komposit dengan komposisi styrofoam dan serbuk ijuk  aren  10:90.  Semakin  tinggi  kandungan styrofoam pada  komposit  maka  komposit  yang dihasilkan  akan  semakin  padat  atau  semakin pendek.  Komposit  yang  diperoleh  ini  kemudian diuji kekuatan mekanik, kerapatan, daya serap air, mikrostruktur, dan gugus fungsionalnya.

## Hasil Uji Kekuatan Mekanik
Hasil  uji  kekuatan  mekanik  komposit  pada berbagai  komposisi styrofoam bekas  dan  serbuk ijuk  aren  ditunjukkan  oleh  Gambar  2.  Kekuatan mekanik komposit yang diperoleh berkisar antara 33,26-90,26  kgf/cm 2 .  Kekuatan  mekanik  tertinggi diperoleh  pada  komposit  dengan  komposisi styrofoam dan  serbuk  ijuk  aren  30:70.  Hasil  ini menunjukkan  bahwa  pada  komposisi  ini  adhesi antar  muka  yang  baik  terjadi  antara  polimer  dan serat  yang  memungkinkan  transfer  tekanan  atau beban  berlangsung dari matriks polimer ke bahan
penguat  serat  alam  sehingga  meningkatkan kekuatan  mekanik  komposit  (Panyasart et  al ., 2014).
Hasil Uji Kerapatan Komposit yang dihasilkan memiliki kerapatan  yang  dipengaruhi  komposisi styrofoam bekas  dan  serbuk  ijuk  aren  seperti  ditunjukkan oleh  Gambar  3.  Kerapatan  komposit  yang diperoleh meningkat seiring dengan meningkatnya komposisi stryrofoam atau berkurangnya  komposisi  serbuk  ijuk  aren  dalam komposit.  Hal  ini  dapat  disebabkan  oleh karakteristik  serat  alam  yang  memiliki  berat spesifik  yang  rendah  sehingga  berkurangnya komposisi  serbuk  ijuk  aren  dalam  komposit  akan meningkatkan kerapatan komposit.
Kerapatan  komposit  yang  diperoleh berada pada rentang 0,41-0,89 g/cm 3 .
Berdasarkan  SNI  03-2105-2006  tentang  Papan Partikel, papan partikel mempunyai kerapatan 0,4- 0,9  g/cm 3 .  Oleh  karenanya  komposit  yang dihasilkan  dapat  kategorikan  sebagai  papan partikel.
(a) (b)
(c ) (d) (e) Gambar 1 .   Penampakan visual komposit dengan komposisi styrofoam :serbuk ijuk aren 10:90 (a); 20:80 (b); 30:70 (c); 40:60 (d); dan 50:50 (e).
Gambar 2 . Kekuatan mekanik komposit pada berbagai komposisi styrofoam dan serbuk ijuk aren.
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2019 Vol. 15(2):65-70
Gambar 3 . Kerapatan komposit pada berbagai komposisi styrofoam dan serbuk ijuk aren.
Gambar 4 . Daya serap air komposit pada berbagai komposisi styrofoam dan serbuk ijuk aren.

## Hasil Uji Daya Serap Air
Daya  serap  air  komposit  pada  berbagai komposisi styrofoam bekas  dan  serbuk  ijuk  aren ditunjukkan oleh Gambar 4. Sifat daya serap air ini penting  diketahui  pada  komposit  dengan  bahan baku serat alami. Hal ini disebabkan masuknya air ke  dalam  komposit  (misalnya  melalui  retakan kecil)  dapat  menyebabkan  pembengkakan  serat yang  selanjutnya  akan  mempengaruhi  kekuatan mekanik  komposit  (Muñoz  &  García-Manrique, 2015; Priyanka & Palsule, 2013).
Hasil  analisis  menunjukkan  bahwa  semakin tinggi kandungan styrofoam atau semakin rendah kandungan  serbuk  ijuk  aren  maka  daya  serap  air semakin  rendah.  Hal  ini  disebabkan  oleh karakteristik  dari  serat  ijuk  aren  yang  merupakan serat  alami.  Pada  umumnya  serat  alami  bersifat hidrofilik  karena  mengandung  banyak  grup hidroksil (-OH) pada strukturnya. Sifat hidrofilik ini menyebabkan  serat  dapat  menyerap  air  dengan membentuk  ikatan  hidrogen  antara  air  dan  serat (Shah et  al .,  2013).  Dengan  demikian,  semakin rendah  kandungan  serbuk  ijuk  aren  dalam komposit  maka  daya  serap  air  komposit  akan semakin rendah.

## Hasil Uji Mikrostruktur
Mikrostruktur  komposit  dengan  komposisi styrofoam bekas  dan  serbuk  ijuk  aren  20:80  diuji menggunakan  alat  SEM  dengan  perbesaran 1000x.  Hasil  analisis  SEM  pada  Gambar  5 menunjukkan  bahwa  permukaan  komposit  relatif rata  dan  homogen,  walaupun  tampak  adanya retakan karena komposit yang diuji mikrostrukturnya  merupakan  komposit  hasil  uji kekuatan  mekanik.  Permukaan  komposit  yang relatif  rata  dan  homogen  menunjukkan  bahwa styrofoam dan serbuk ijuk aren tercampur dengan baik.

## Hasil Uji Gugus Fungsional
Uji  gugus  fungsional  dengan  alat  FTIR dilakukan  terhadap  komposit  dengan  komposisi styrofoam bekas  dan  serbuk  ijuk  aren  20:80 pada jangkauan  spektra  4000-400  cm -1 .  Hasil  analisis FTIR  ditunjukkan  oleh  Gambar  6  dan  Tabel  1. Puncak-puncak  yang  diperoleh  dari  spektra  FTIR komposit tidak persis sama bilangan gelombangnya dengan teoritis. Hal ini disebabkan pada  komposit  terdapat  campuran  dari  beberapa gugus fungsional yang dapat saling
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2019 Vol. 15(2):65-70
berinterferensi  sehingga  masing-masing  puncak gugus  fungsional  mengalami  sedikit  pergeseran jika  dibandingkan  dengan  teoritis.  Puncak  pada bilangan gelombang  3334,75 cm -1 ; 2916,85 cm -1 ; 2849,37  cm -1 ;  dan  1701,55  cm -1 masing-masing menunjukkan  adanya  gugus  fungsional  dari  O-H, C-H, dan C=O yang berasal dari lignin. Sementara itu, puncak pada bilangan gelombang 1032,09 cm - 1 menunjukkan adanya gugus fungsional dari C-O, C=C,  C-O-C  yang  dapat  berasal  dari  selulosa, hemiselulosa,  dan  lignin.  Adapun  puncak  pada
bilangan  gelombang  696,58  cm -1 menunjukkan adanya  gugus  fungsional  dari  C-H  yang  berasal dari senyawa aromatik (Xu et al ., 2013). Lignin, selulosa, dan hemiselulosa merupakan  komponen  penyusun  serat  ijuk  aren (Ishak et  al .,  2013),  sedangkan  senyawa  aromatik terdapat  dalam styrofoam (Ho et  al .,  2018).  Hasil analisis  FTIR  tersebut  menunjukkan  bahwa  gugus fungsional yang terdapat dalam komposit berasal dari  bahan  penyusunnya,  yaitu styrofoam dan serat ijuk aren.
Gambar 5 . Mikrostruktur komposit dengan komposisi styrofoam dan serbuk ijuk aren 20:80.
Gambar 6 . Spektra FTIR pada komposit dengan komposisi styrofoam dan serbuk ijuk aren 20:80.
Tabel 1 . Gugus fungsional pada komposit dengan komposisi styrofoam dan serbuk ijuk aren 20:80.
Bilangan gelombang (cm -1 ) Keterangan Teoritis Komposit 3421 3334,75 O-H stretching 2937 2916,85 C-H stretching 2840 2849,37 C-H stretching 1682 1701,55 C=O stretching 1035 1032,09 C-O, C=C, C-O-C stretching 650 696,58 C-H bending O-H C-H C=O C-H C-O, C=C, C-O-C C-H
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2019 Vol. 15(2):65-70

## KESIMPULAN
Komposit  dengan  bahan  baku styrofoam bekas  dan  serat  ijuk  aren  telah  dapat  dibuat. Kekuatan mekanik tertinggi sebesar 90,26 kgf/cm 2 diperoleh  pada  perbandingan  massa styrofoam dan  serbuk  ijuk  aren  30:70.  Semakin  tinggi kandungan styrofoam atau  semakin  rendah kandungan  serbuk  ijuk  aren  maka  kerapatan komposit  semakin  meningkat,  sedangkan  daya serap  air  komposit  semakin  menurun.  Hasil  uji mikrostruktur dan gugus fungsional menunjukkan bahwa  komposit  mempunyai  struktur  yang homogen dan gugus fungsional yang berasal dari bahan penyusun komposit.

## DAFTAR PUSTAKA
Dixit,  S.,  Goel,  R.,  Dubey,  A.,  Shivhare,  P.R.  &
Bhalavi,  T.,  2017,  Natural  fibre  reinforced polymer  composite  materials  -  A  review,
Polymers  from  Renewable  Resources ,  8(2):71- 78.
Ho,  B.T.,  Roberts,  T.K.  &  Lucas,  S.,  2018,  An overview  on  biodegradation  of  polystyrene and  modified  polystyrene:  The  microbial approach, Critical  Reviews  In  Biotechnology , 38(2):308–320.
Ishak,  M.R.,  Sapuan,  S.M.,  Leman,  Z.,  Rahman,
M.Z.A.,  Anwar,  U.M.K.  &  Siregar,  J.P.,  2013, Sugar  palm  ( Arenga  pinnata ):  Its  ﬁbres, polymers  and  composites, Carbohydrate Polymers , 91:699–710.
Khudhur,  P.A.,  Zaroog, O.S.,  Khidhir,  B.A.  &  Radif, Z.S., 2013, Fracture toughness of sugar palm fiber reinforced epoxy composites, International Journal of Science and Research ,
2(12):273-279.
Lempang,  M.,  2012,  Pohon  aren  dan  manfaat produksinya, Info Teknis Eboni , 9(1):37-54.
Mohammed, L., Ansari, M. N. M.,  Pua, G.,  Jawaid, M.  &  Islam,  M.S.,  2015,  A  review  on  natural fiber  reinforced  polymer  composite  and  its applications, International Journal of Polymer Science , 1-15pp.
Muñoz,  E.  &  García-Manrique,  J.A.,  2015,  Water absorption  behaviour  and  its  effect  on  the mechanical properties of flax fibre reinforced bioepoxy composites, International Journal of Polymer Science , 1-10pp.
Nasution,  H.,  Harahap,  H.,  Riani,  R.  & Pelawi,  A.I., 2018,  The  effect  of  filler  particle  size  on  the
mechanical  properties  of  waste  styrofoam filled  sawdust  composite, International Journal of Science and Engineering
Investigations , 7(72):113-116. Norizan, M.N., Abdan, K., Salit, M.S. & Mohamed, R.,  2017,  Physical,  mechanical  and  thermal properties  of  sugar  palm  yarn  fibre  loading on reinforced unsaturated polyester composites, Journal  of  Physical  Science , 28(3):115–136.
Panyasart,  K.,  Chaiyut,  N.,  Amornsakchai,  T.  & Santawitee,  O.,  2014,  Effect  of  surface treatment on the properties of pineapple leaf fibers  reinforced  polyamide  6  composites, Energy Procedia ,  56: 406–413. Peças,  P.,  Carvalho,  H.,  Salman,  H.,  &  Leite,  M., 2018,  Natural  fibre  composites  and  their applications: A  review, Journal  of  Composites Science , 2(66):1-20.
Priyanka,  P.  &  Palsule,  S.,  2013,  Effect  of  water absorption on interface and tensile properties of  banana  fibre  reinforced  functionalized polypropylene (BF/CFPP) composites developed  by  Palsule  process, Applied Polymer Composites , 1(2):103-112.
Shah,  H.,  Srinivasulu,  B.  &  Shit,  S.C.,  2013, Influence  of  banana  fibre  chemical modification  on  the  mechanical  and morphological  properties  of  woven  banana fabric/unsaturated polyester resin composites, Polymers  from  Renewable Resources , 4(2):61-84.
Sorieul,  M.,  Dickson,  A.,  Hill,  S.J.  &  Pearson,  H., 2016,  Plant  fibre:  Molecular  structure  and biomechanical properties, of a complex living material,  inﬂuencing  its  deconstruction towards  a  biobased  composite, Materials , 9(8):1-36.
Xu, F., Yu, J., Tesso, T., Dowell, F. & Wang, D., 2013, Qualitative  and  quantitative  analysis  of lignocellulosic  biomass  using  infrared techniques:  A  mini-review, Applied  Energy , 104:801–809.
Zahari W. Z. W., Badri, R. N. R. L., Ardyananta, H., Kurniawan D. & Nor, F. M., 2015, Mechanical properties  and  water  absorption  behavior of polypropylene / ijuk fiber composite by using silane  treatment, Procedia  Manufacturing ,
2:573–578.