## PENGARUH PRESENTASE ALKALISASI NaOH TERHADAP KEKUATAN TARIK MATERIAL KOMPOSIT SERAT DAUN NANAS POLYESTER DENGAN METODE VACUUM INFUSION
Mohamad Irkham M. 1* , Nur Subeki 1 , Arief Andrian N. 2
1 Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
2 Alumni Teknik Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Email: *irkham@umm.ac.id

## ABSTRACT
Pineapple leaf fiber is currently widely used in furniture and handicraft industries (UKM) because besides  being  easily  available,  inexpensive,  does  not endanger  health,  can  reduce  environmental pollution so that later on as a composite reinforcing fiber can overcome environmental problems. From the considerations above, this study aims to determine the effect of the alkalization treatment (NaOH)  on  the  tensile  strength  test  of  pineapple  leaf  fibers  by  vacuum  infusion  method  and  to determine the type of fracture of pineapple leaf fiber composites after tensile testing. Before it is made  into  a  composite  of  pineapple  leaves,  it  is  soaked  for  2  hours.  Manufacture  of  composite materials based on ASTM D683-03 standard. From the composite tensile test results obtained the highest average tensile strength in specimens treated with NaOH 6% which is 112 MPa. While the lowest at 0% NaOH treatment is 68 MPa. Composites treated with NaOH have higher agility than those  not  treated  with  NaOH.  The  highest  agility  is  found  in  composites  with  the  highest  NaOH treatment.
Keywords: Composite, NaOH, Tensile Strength, Pineapple Leaf Fiber

## PENDAHULUAN
Komposit  merupakan  sejumlah  sistem multi  fasa  sifat  gabungan,  yaitu  gabungan  antara bahan  matriks  atau  pengikat  dengan  penguat[1]. Bahan  penguat  didapat  dari  serat.  Serat  yang digunakan  sebagai  penguat  dalam  material komposit  dapat  berupa  serat  sintetik  atau  serat alam[2].  Serat  berfungsi  sebagai  elemen  penguat yang  menentukan  sifat  mekanik  dari  komposit karena  meneruskan  beban  yang  diteruskan  oleh matrik[3].  Dari  penggabungan  tersebut  akan menghasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanis dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya, sehingga dapat direncanakan  suatu  material  komposit  yang diinginkan.  Material  komposit  merupakan  salah satu material yang banyak dimanfaatkan pada saat sekarang  ini.  Hal  Ini  dikarenakan  komposit memiliki  sifat  ringan  dan  relatif  kuat.  Komposit saat  ini  masih  belum  dapat  dianggap  sepenuhnya biodegradable  karena  fakta  bahwa  matriks  yang digunakan  adalah  polimer  sintetis  yang  sumber berbasis  minyak  bumi  [4].  Sehingga  penelitian tentang komposit berbahan serat perlu untuk terus dikembangkan.
Dalam  kehidupan  sehari-hari  penggunaan komposit  semakin  berkembang.  Penerapannya tidak  terbatas  pada  bidang  otomotif,  industri
pesawat  terbang,  dan  indusri  kapal  laut  saja, namun  sekarang  penggunaan  komposit  telah merambah  ke  bidang  lainnya  seperti  industri  alat olah raga, industri elektronik dan industri peralatan rumah  tangga.  Hal  tersebut  disebabkan  karena perbandingan  antara  kekuatan  dan  berat  dari komposit yang baik dibandingkan dengan material logam[5].
Industri  banyak  menggunakan  serat tanaman  untuk  berbagai  aplikasi  dari  banyak sumber.  Di  tengah  abad  ke-20,  serat  sintetis  naik secara drastis, dan industri serat alami meruntuhkan  pangsa  pasarnya.  Serat  daun  nanas saat ini banyak digunakan dalam industri – industri mebel dan kerajinan rumah tangga (UKM) karena selain mudah didapat, murah, tidak membahayakan  kesehatan,  dapat  mengurangi polusi  lingkungan  sehingga  nantinya  dengan pemanfaatan  sebagai  serat  penguat  komposit mampu  mengatasi  permasalahan  lingkungan[6]. Serat  daun  nanas  berlimpah  jumlahnya  untuk keperluan  industri,  murah,  mudah  didapat, kekuatan  dan  kekakuan  spesifik  tinggi,  seat  daun nanas ini memiliki kepadatan dan gaya tarik antar molekul yang baik[7]. Proses pembuatan komposit bermacam-macam,  tetapi  dalam  penelitian  ini adalah  proses Vacuum  Assisted  Resin  Injection ( VARI).  VARI  memiliki  keunggulan    dalam  hal
pencapaian, target perancangan komposit polimer, tingkat  fraksi  volume  serat  dan  fraksi  volume void[8]. Tingkat alkaliasi dikontrol oleh kekuatan larutan alkali, tipe alkali, panjang tahap reaksi, dan suhu proses[9].
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah untuk memaparkan pengaruh presentase alkalisasi NaOH  serat  daun  nanas  terhadap  kekuatan  tarik material  komposit  serat  daun  nanas  polyester dengan metode vacuum infusion yang diharapkan bisa  menjadi  bahan  alternatif  dikemudian  hari. Dengan perlakuan  NaOH  ini diharapkan material komposit dapat menghasilkan sifat-sifat baru yang memiliki  keunggulan  dari  material  penyusunnya untuk  menghasilkan  material  yang  baru  dan  juga untuk  mengetahui  kekuatan  tarik  dari  komposit serta  bentuk  patahan  setelah  dilakukan  pengujian tarik.

## METODOLOGI PENELITIAN
Dalam  penelitian  ini  alat-alat  yang digunakan adalah sebagai berikut : Alat Uji Tarik, Mesin  Uji  Tarik  Serat  Tunggal, Release  Agent , Mesh , Cetakan, Timbangan Digital, Sealant Tape, Plastic  Bag , Vacuum  Compressor , Resin  Trap , Kaca.  Alat  bantu  lain  yang  digunakan  meliputi :penggaris,  sarung  tangan,penjepit  klem,  gelas sikat kawat, dan selang.
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian  tersebut  meliputi  :  Serat  daun  nanas, Resin dan Katalis, dan Alkali (NaOH).
Prosedur Penelitian
1. Pengambilan sampel uji
Untuk sampel uji serat daun nanas diambil dari wilayah yang sama , dengan usia tanam sekitar 5 - 6 bulan dan dipilih yang mempunyai panjang relatif sama ± 100 cm  seperti terlihat pada Gambar 1.
Serat  daun  nanas  yang  akan  dijadikan sampel  serat  diambil  dari  pangkal  bawah  ke  atas sampai dengan panjang sekitar 60 cm
Gambar 1. Serat Daun Nanas

## 2. Proses Pemisahan serat
Setelah  mendapat  daun  nanas  yang  sesuai maka  proses  selanjutnya  adalah  pemisahan  serat dilakukan  secara  mekanis  yaitu  dengan  menyerat serat yang sudah jadi pada papan kayu yang sudah diberi  paku  sejajar  secara  berulang-ulang  dan dilakukan  sampai  serat  daun  nanas  terlepas  dari jaringan ikatnya. Proes selanjutnya serat direndam dalam larutan NaOH. Serat daun nanas selanjutnya diambil  dan  dibersihkan  lalu  dibiarkan  kering angin,  selanjutnya  dilakukan  pengamatan  dan pengujian tarik.
3. Proses Perlakuan Alkali
Perawatan alkali adalah proses kimia yang banyak digunakan untuk menghilangkan komponen  hemiselulosa  dan  lignin  dari  alam [10].Proses perlakuan alkali dilakukan dengan cara merendam serat  daun nanas didalam  wadah yang telah  diisi  larutan  alkali  (NaOH)  dengan  variasi konsentrasi  3%  ;  6%  ;  dan  9%    dan  lama perendaman masing-masing konsentrasi selama 2 jam  seperti  pada  gambar  2.  Setelah  2  jam,  serat diangkat  untuk  dibilas  dengan  larutan  aquades  , lalu  dikering-anginkan  dan  didiamkan  pada  suhu ruangan sampai diberi tindakan selanjutnya.
4. Proses Vacuum Infusion Resin
Kompresor  diafragma  dan  cetakan  kaku akrilik  merupakan  bahan  utama  dari  Proses Vacuum  Infusion resin  ini  dengan  komponen pendukung seperti selang infuse diameter dalam 6 mm, resin trap (volume 500 ml dilengkapi vacuum gauge 76  mmHg) sealant  tape dari  bahan  karet alam, kaca, dan bagging film untuk plastik penutup cetakan.Tahapannya  adalah  menyiapkan  alat  dan bahan serta serat daun nanas yang akan digunakan. Mengoleskan release  agent pada  cetakan  kaku akrilik  dan  pada  kaca  sebagai  alas  agar memudahkan saat melepas komposit dari cetakan kaku akrilik setelah selesai pengujian. Memasang sealant  tape pada  pinggiran  seluruh  cetakan  lalu potong mesh dan  pasang plastic  bag sampai menutupi cetakan keseluruhan. Selanjutnya memasang sealant  tape mengitari  sekeliling plastic bag yang direkatkan pada kaca sebagai alas cetakan.Selanjutnya memasang selang dari kedua ujung komposit sebagai jalan untuk resin dan jalan penghisap udara dari alat resin trap . Menghubungkan resin trap dengan mesin vacuum sebagai alat penghisapnya. Selanjutnya
menyalakan mesin vacuum dan lakukan pengerjaan  sesuai  dengan  kebutuhan  agar mendapatkan hasil yang sesuai.

## Gambar 2. Sistematika Proses Vacuum Infusion
5. Pengujian  Tarik  Komposit  Serat  Daun

## Nanas
Penelitian  dan  pengambilan  data  ini dilakukan  di  laboratorium  pengujian  bahan Universitas Brawijaya. Tahap akhir yang dilakukan  adalah  melakukan  pengujian  dan persiapannya  adalah  menyiapkan  alat  pengujian yaitu  menggunakan mesin uji tarik. Untuk standart spesimen  yang  dipilih  yaitu  ASTM  D683-03, Standart  Metode  Uji  Standar  untuk  menentukan kekuatan tarik yang jelas dari Spesimen Komposit Serat daun nanas.
Gambar 3. Spesimen Uji Tarik sesuai ASTM D683-03
Alat uji tarik yang digunakan dapat dilihat pada  gambar  4,  dimana  beban  yang  digunakan harus sesuai dengan prosedur pengujian yang telah ditentukan.
Gambar 4. Mesin Uji Tarik

## HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pembuatan Komposit
Proses  pembuatan  komposit  serat  daun nanas dilakukan dengan metode vacuum infusion dengan  variasi  perlakuan  alkalinisasi.  Komposit dibuat  mengacu  pada  standart  ASTM  D  683-03 untuk pengujian tarik ini
Gambar 5. Spesimen  Uji Tarik (a) Tanpa Perlakuan Alkali, (b) Perlakuan Alkali 3%, (c) Perlakuan Alkali 6%, (d) Perlakuan Alkali 9%.

## Hasil Uji Tarik
Dalam  pengujian  tarik  ini  didapatkan besarnya  tegangan  yang  merupakan  hasil  dari pembagian  gaya  tiap  luasan  penampang.  Dan didapatkan juga nilai regangan untuk membandingan pertambahan panjang yang terjadi dengan panjang awal bahan.
Tabel 1. Data hasil kekuatan tarik komposit
Pada  hasil  penelitian  menunjukan  bahwa semakin tinggi presentase resin atau matriks maka kekuatan  tarik  mengalami  kenaikan.  Peningkatan kekuatan  tarik  komposit  dipengaruhi  oleh  daya ikat antara serat dan matriks yang sempurna serta orientasi  serat  yang  baik.  Serat  yang  mempunyai orientasi  serat  searah  jauh  lebih  baik  daripada komposit  orientasi  serat  acak  karena  ketika komposit diberikan gaya tarik maka matriks akan dapat menahan gaya tersebut dan diteruskan oleh serat  sebelum  akhirnya  komposit  tersebut  akan putus atau patah[11].
NO PROSENTASE NaOH (%) KEKUATAN TARIK (MPa) REGANGAN 1 0 68 1,9 2 3 73 1,91 3 6 112 4
4 9 91 2,4 a b c d
Gambar 6. Grafik Pengaruh NaOH Terhadap  tegangan tarik
Dari gambar 6 terlihat bahwa kekuatan tarik semakin  meningkat  hingga  prosentase  NaOH sebesar  6%.  Namun  akan  menurun  setelah prosentase  semakin  ditambah.  Tegangan  tarik  ini dipengaruhi  oleh  besarnya  prosentase  alkalisasi NaOH,  yang  mana  pada  prosentase  6%  besarnya tegangan  tarik  masih  lebih  besar  dibandingkan pada perlakuan alkali 3%, 9%, bahkan yang tanpa perlakuan  alkalisasi.  Peningkatan  kekuatan  tarik serat setelah mengalami perlakuan alkali (NaOH) terjadi karena adanya peningkatan kekakuan serat. Kekakuan  serat  meningkat  karena  peningkatan kandungan selulosa dan berkurangnya kandungan unsur lain seperti hemiselulosa, lignin, dll.[12] Pada perlakuan yang tanpa alkalisasi, maka ikatan yang terjadi tidaklah kuat, karena pada serat terdapat  lapisan  lilin  atau lignin. Hal  ini  yang menyebabkan  terjadinya  tegangan  geser  di permukaan  serat  yang  disebut pullout. Pullout adalah ikatan matrik dan serat tidak kuat, sehingga mengakibatkan serat terlepas dari matrik[13]. Hal ini menyebabkan besarnya tegangan dan regangan juga menjadi rendah.
Pada  perlakuan  alkalisasi  NaOH  9%, hemiselulosa,  lignin,  dan  pektin  justru  semakin hilang  yang  menyebabkan  tegangan  tarik  justru semakin menurun. Hal ini menyebabkan kumpulan microfibril sebagai penyusun serat yang disatukan oleh lignin dan pektin akan terpisah[14].
Gambar 7. Grafik Pengaruh NaOH terhadap regangan
Berdasarkan  gambar  7  diatas, trend grafik regangan meningkat seiring peningkatan prosentase NaOH. Namun, peningkatan  regangan
tersebut  hanya  sampai  pada  prosentase  6%, kemudian  turun  pada  prosentase  NaOH  9% penambahan prosentase NaOH. Regangan
meningkat  akibat  dari  reaksi  perbandingan komposit  kepada  beban  tarik  yang  diterima menyebabkan  komposit  mengalami  tegangan  dan terjadi  regangan  sebagai  pergeseran  internal ditingkat  pada  atom  partikel  yang  menyusun komposit  maka  dari  itu  komposit  mengalami pertambahan  panjang.  Dalam  hal  ini  berakibat pada  nilai  dari  regangan  komposit  ketika dibandingkan  dengan  panjang  ( gauge  length ). Semakin  tinggi  dari  nilai  pertambahan  panjang (ΔL) maka regangan akan bertambah tinggi juga.
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 8. Bentuk Patahan (a) Tanpa Perlakuan Alkali,
(b) Perlakuan Alkali 3%, (c) Perlakuan Alkali 6%, (d) Perlakuan Alkali 9%.
Berdasarkan gambar 8 dapat dilihat bahwa dengan  bertambahnya  prosentase  NaOH  yang
diberikan  saat  perendaman  maka  hasil  patahan menjadi semakin getas.
Hal  ini  sesuai  dengan  besarnya  kekuatan tarik  yang  terjadi  dimana  justru  kekuatan  tarik yang  terbesar  terjadi  pada  prosentase  alkalisasi NaOH  sebesar  6%.  Dari  seluruh  bentuk  patahan yang terjadi tidak ada yang mengalami pull out, hal ini  disebabkan  dengan  penggunaan  metode vacuum  infusion ikatan  antara  maktriks  dan  serat dapat  terbentuk  dengan  baik.  Sehingga  tidak  ada serat yang terlepas dari matriks.

## KESIMPULAN
Dari hasil penelitian yang dilakukan maka dapat  disimpulkan  beberapa  hal  yaitu  pengujian kekuatan  tarik  produk  komposit  dengan  metode vacuum infusion tertinggi terdapat pada komposit serat  daun  nanas  dengan  perlakuan  NaOH  6% yaitu  sebesar  112  MPa,  perlakuan    NaOH  9% sebesar 91 MPa, perlakuan NaOH 3% sebesar 73 MPa, perlakuan NaOH 0% sebesar 68
MPa.Pengaruh  perendaman  NaOH  dari  variasi
0%, 3%, 6%, 9% dan penggunaan metode vacuum infusion menyebabkan  seluruh  bentuk  patahan yang terjadi termasuk dalam bentuk patahan getas.

## SARAN
Dari hasil penelitian yang dilakukan bahwa kekuatan  tarik  dari  material  komposit  sangat dipengaruhi  oleh  perlakuan  pada  serat.  Pada pengujian  ini  masih  menggunakan  variasi prosentase  alkalisasi  NaOH  saja,  sehingga  masih sangat  mungkin  dilakukan  penelitian  lanjutan untuk  meneliti  dengan  memberikan  perlakuan yang  lain,  baik  itu  perlakuan  pemanasan  awal, orientasi serat, maupun perlakuan pada matriknya itu sendiri.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] M. Muhajir, M. A. Mizar, D. A. Sudjimat, and J.  P.  T.  Mesin-ft,  “ ANALISIS  KEKUATAN TARIK  BAHAN  KOMPOSIT  MATRIKS RESIN ,” no. 2, pp. 1–8, 2016.
[2] D. Indonesia, “ Pengaruh Fraksi Volume Serat dan  Lama  Perendaman  Alkali  terhadap Kekuatan  Impak  Komposit  Serat  Aren- Polyester ,” vol. 14, no. 1, pp. 26–32, 2011.
[3] M.  Septiana,  P.  Sinuhaji,  and  M.  Syukur, “PEMBUATAN  DAN  KARAKTERISASI KOMPOSIT  SERAT  PALEM  SARAY DENGAN  MATRIKS  POLIESTER,”  no.  1, 2003.
[4] D. B. Mathivanan, J. P. Siregar, M. Ruzaimi, M. Rejab, and D. Bachtiar, “ The Mechanical
Properties of Alkaline Treated Pineapple Leaf Fibre  to  Reinforce  Tapioca  based  Bioplastic Resin Composite .”
[5] K.  Anam,  A.  Purnowidodo,  and  A. Octaridwan,  “ Pengaruh Variasi Fraksi Volume  Serat  Daun  Nanas  dan  Ukuran Cetakan  terhadap  Prosentase  Penyusutan Komposit Matriks Polyester dengan Cetakan Silikon ,” no. Snttm Xiv, pp. 7–8, 2015.
[6] T.  S.  Hadi,  S.  Jokosisworo,  and  P.  Manik,
“ ALTERNATIF
BAHAN KOMPOSIT PEMBUATAN  KULIT  KAPAL  DITINJAU DARI KEKUATAN TARIK , BENDING DAN IMPACT ,” vol. 4, no. 1, pp. 323–331, 2016.
[7] A.  Danladi  and  J.  Shu,  “ Fabrication  and Properties of Pineapple Fibre / High Density Polyethylene  Composites ,”  vol.  4,  no.  3,  pp. 139–143, 2014.
[8] R.  Gunawan,  “ PEMBUATAN  MATERIAL KOMPOSIT  POLIMER  DENGAN  METODA VACUUM  ASSISTED  RESIN  INFUSION (VARI) .” 2005.
[9] Y. Li, S. Zhu, Y. Feng, F. Xu, J. Ma, and F. Zhong,  “ Influence  of  Alkalization  Treatment on  the  Color  Quality and  the  Total  Phenolic and Anthocyanin Contents in Cocoa Powder ,” no. February, 2013.
[10] K. Panyasart, N. Chaiyut, and T. Amornsakchai,  “ Effect  of  surface  treatment on  the  properties  of  pineapple  leaf  fibers reinforced  polyamide  6  composites, ” Energy Procedia , vol. 56, pp. 406–413, 2014.
[11] J.  Fisika  and  F.  Universitas,  “ PEMBUATAN DAN  KARAKTERISASI  SIFAT  MEKANIK BAHAN KOMPOSIT SERAT DAUN NENAS- POLYESTER  DITINJAU  DARI  FRAKSI MASSA DAN ORIENTASI SERAT ,” vol. 3, no.
1, pp. 30–36, 2014.
[12] K. Witono, Y. S. Irawan, R. Soenoko, and H. Suryanto,  “ Pengaruh Perlakuan Alkali (NaOH)  Terhadap  Morfologi  Dan  Kekuatan Tarik Serat Mendong ,” Rekayasa Mesin , vol. 4, no. 3, p. pp.227-234, 2013.
[13] I.  G.  Sudiarsa,  T.  G.  T.  Nindhia,  and  I.  W. Surata,  “ Pengaruh  Fraksi  Berat  Serat  Daun Nanas Terhadap Kekuatan Tarik Dan Lentur Komposit  Polyester ,” J.  Ilm.  Tek.  Desain Mek. , vol. 7, no. 2, pp. 109–114, 2018.
[14] R.
Marcelino, “ the Mechanical
Characteristics  of  Composites  Coconut Fibers With the Variation of Direction of the Fiber  Science  and  Technology  Faculty ,” 2018.