INVESTIGASI SIFAT MEKANIK DARI KOMPOSIT BERMATRIKS EPOKSI DENGAN PENGUAT SERAT PELEPAH PISANG DAN SERBUK KULIT BIJI KOPI

Abstract

Serat pelepah pisang terkenal karena memiliki sifat mekanik yang baik, ramah lingkungan, dan potensi keberlanjutan yang tinggi. Di sisi lain, serbuk kulit biji kopi merupakan alternatif ramah lingkungan sebagai penguat komposit. Kedua bahan ini memiliki potensi untuk meningkatkan sifat mekanik dan termal dari komposit. Serbuk kulit biji kopi merupakan salah satu limbah organik dari industri kopi. Penggunaannya sebagai filler dalam material komposit dapat memberikan nilai tambah pada limbah tersebut, sambil mengurangi dampak lingkungan. Sifat-sifat unik dari serbuk kulit biji kopi, seperti kekuatan kompresi dan keberlanjutan, dapat memberikan kontribusi pada karakteristik material komposit. Integrasi serat pelepah pisang dan serbuk kulit biji kopi dalam satu material komposit dapat menciptakan sinergi antara keduanya. Serat pelepah pisang dapat menyediakan kekuatan tarik yang tinggi, sementara serbuk kulit biji kopi dapat bertindak sebagai filler yang memberikan kekerasan dan stabilitas dimensi. Pemilihan rasio yang sesuai antara serat dan serbuk menjadi kunci untuk mencapai sifat-sifat optimal pada komposit ini. Spesimen yang diuji pada pengujian ini antara lain: komposit tanpa serat, komposit dengan serat tanpa perlakuan dan komposit dengan serat perlakuan alkali (NaOH 5% ) dengan fraksi massa (1%,2% dan 3%) dan untuk orientasi serat yang digunakan ialah lurus. Untuk jumlah sampel yang digunakan adalah 3 untuk masing masing persentase berat. Pada penelitian ini dilakukan pengujian Fourier Transform Infra Red (FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM) dan uji Tarik. Dengan adanya kandungan lignin dan hemiselulosa, interaksi antara matriks dan serat menjadi kurang optimal. Oleh karena itu, dilakukan proses alkalisasi untuk meningkatkan kualitas interface pada serat pelepah pisang dan serbuk kulit biji kopi. Proses ini juga bertujuan untuk mengurangi kandungan lignin dan hemiselulosa, sehingga hanya kandungan selulosa yang tetap ada di dalam serat pelepah pisang dan serbuk kulit biji kopi. Hasil pengamatan SEM pada Gambar 4.8 terlihat bahwa Fenomena debonding seperti pada lingkaran merah terjadi pada spesimen dengan serat tanpa perlakuan alkali, terlihat dari serat yang tidak terikat dengan sempurna ke resin.Fenomena ini terjadi karena serat pelepah pisang tidak diberikan perlakuan alkali terlebih dahulu sebelum pembuatan spesimen, sehingga pada serat masih ada zat asing yang mempersulit terikatnya permukaan serat ke resin. Pada Gambar 4.8 lingkaran hijau, terlihat adanya fenomena fiber pull-out dimana serat pelepah pisang patah dan terpisah dari bahan mengikatnya, sehingga terlihat menonjol dan keluar dari resin. Hal itu disebabkan karena ikatan yang tidak sempurna antara serat pelepah pisang dan resin. Pada diagram rata-rata kekuatan tarik pada sampel menunjukkan tren positif, di mana peningkatan konsentrasi massa pada sampel menyebabkan peningkatan kekuatan tariknya. Hasil juga menunjukkan bahwa kekuatan tarik tertinggi, mencapai 47.6 MPa, terjadi pada komposit campuran serat pelepah pisang 3% dan serbuk kulit biji kopi 3% yang mengalami perlakuan alkali 5%. Hal ini mengindikasikan bahwa perlakuan alkali pada serat dapat meningkatkan kekuatan tarik pada komposit serat pelepah pisang. Uji FTIR telah mengonfirmasi bahwa perlakuan alkali dapat mengurangi kadar lignin, yang dapat mengganggu antarmuka antara epoksi dan serat, atau dengan kata lain, antarmuka antara penguatan dan matriks.