COIR COMPOSITE

M. Khari Secario

0606068392

DEPARTEMEN FISIKA, FAKULTAS MIPA

UNIVERSITAS INDONESIA, 2010

ABSTRAK

Komposit merupakan salah satu komponen dasar yang saat ini semakin diperlukan.

Hal ini dikarenakan sifat komposit yang semakin banyak digunakan dalam berbagai bidang.

Selain murah, sifat bahan yang didapatkannya banyak yang tidak bisa kita temui di alam.

Salah satu komposit yang cukup berpotensi adalah coir composite. Coir merupakan serat

kelapa yang digunakan sebagai filler dalam pembuatan composite. Selain karena banyak

ditemukan di pesisir pantai, khususnya daerah tropis, kebutuhannya sebagai pengganti kayu

layak dijadikan pertimbangan penggunaannya. Sayangnya, baru di India saja yang

memanfaatkan potensi coir composite ini. Padahal Indonesia sebagai negara penyumbang

pasokan kelapa dunia, dapat meningkatkan devisa dari coir composite ini.

PENDAHULUAN

Sebelum ditemukan cara pembuatan komposit, bahan alam menjadi satu-satunya

bahan utama yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan hidup akan fungsionalitas suatu

benda. Seperti ketika seseorang menggunakan besi sebagai kerangka suatu bangunan

karena dianggap kuat. Seiring perkembangan ilmu pengetahuan, ilmuwan menyadari

terdapat satu kekurangan dari penggunaan bahan-bahan alam. Seperti besi tadi, meski kuat

tapi sifatnya yang cukup berat tentu sangat menyulitkan. Apalagi ketika kita berurusan

dengan pembuatan rangka pesawat terbang. Hingga pada satu saat mulai dikenalah alkimia,

yaitu proses pencampuran beberapa bahan alam menjadi satu bahan baru.

Komposit, secara komponen penyusunnya, merupakan perpaduan dua atau lebih

unsur kimia. Begitu pula dengan alloy, yang juga merupakan perpaduan dua atau lebih

unsur. Namun yang perlu diperhatikan pada alloy, bahwa ia merupakan pencampuran dua

atau lebih unsur kimia namun memiliki variasi jumlah atom penyusun yang berbeda.

Sedangkan komposit merupakan pencampuran dua atau lebih unsur kimia yang memiliki

struktur kristal berbeda. Misalnya saja kita memiliki sebuah campuran dari Ti, Al, dan N. Dari

komponen dasar tersebut, kita dapat membuat alloy dengan komposisi TiAlxNy. Dimana nilai

x dan y merupakan faktor variabel yang dapat kita ubah-ubah. Namun pada komposit,

komposisinya didapatkan dengan mencampurkan TiAlN dengan Si3N4.

Kenapa kita memerlukan komposit?

Dalam praktiknya, kita tanpa sadar

sebenarnya sudah menggunakan komposit

dalam kehidupan sehari-hari. Seperti yang

sudah dijelaskan sebelumnya bahwa

komposit digunakan karena sifat

fungsionalitasnya. Semakin teknologi

semakin canggih, kita membutuhkan bahan

dengan kemampuan yang semakin baik

namun dengan beban yang semakin

berkurang. Kualitas suatu benda dapat Gambar 1 Contoh komposit pada keramik

menjadi lebih baik dengan penggunaan komposit. Selain itu kita juga dapat memperoleh

sifat fisis yang berbeda yang mungkin tidak bisa kita dapatkan dari bahan alam.

Keterbatasan bahan alam juga menjadi salah satu alasan penggunaan komposit.

Beberapa keuntungan yang bisa kita dapatkan dari penggunaan komposit adalah

sifatnya yang mampu menahan benturan, kikisan, ataupun karat. Dalam beberapa aplikasi

seperti rangka pesawat terbang, kerapatan suatu bahan komposit menjadi pertimbangan

utama. Dengan begitu, rangka pesawat yang kuat bisa didapatkan tanpa harus menambah

berat pesawat. Komposit juga diketahui memiliki daya tahan yang sangat baik. Sehingga

dalam penggunaannya dapat mengurangi biaya secara signifikan.

Meski komposit tersusun atas dua atau lebih fase atau struktur kristal, komposit

tetap memiliki elemen utama dan elemen pendukung. Elemen utama penyusun komposit

dikenal dengan nama filler. Biasanya berupa fiber sebagai kerangka. Elemen pendukung

dikenal dengan nama matrix. Matrix ini cendrung berfungsi sebagai perekat dan penyokong

bahan komposit. Dalam beberapa contoh komposit, filler seringkali ditemui lebih sedikit

daripada matrixnya itu sendiri.

Secara struktur bahan, komposit memiliki dua struktur utama: lamina dan sandwich.

Lamina merupakan susunan komposit dengan membuat ragam arah filler dalam sudut

tertentu. Umumnya digunakan pola 0o dan

90o sebagai pola penyusunan lamina.

Lamina sering kita temui pada papan triplek.

Sedangkan sandwich panel merupakan

susunan komposit yang berbeda. Analogi

sederhana yang dapat digunakan untuk

menjelaskan sandwich panel adalah wafer

sandwich coklat. Dimana pada sandwich

panel tiap lapisannya merupakan komposit

yang berbeda jenis.

Gambar 2 struktur lamia komposit pada kayu lapis (triplek)

COIR COMPOSITE

Kelapa merupakan tanaman yang dikenal kaya manfaat sejak dulu. Tidak ada

satupun bagian dari kelapa yang tidak dapat digunakan. Salah satu bagian kelapa yang

belakangan diketahui dapat dimanfaatkan dalam pembuatan komposit adalah serabut

kelapanya. Umumnya serabut kelapa digunakan hanya sebatas sabut cuci atau sebagai

sumbu pembakar untuk obor atau kompor tradisional. Di beberapa tempat, sabut ini juga

digunakan untuk bahan pembuat tali karena sifatnya yang kuat. Serabut kelapa ini kemudian

mulai dilirik untuk dibuat menjadi komposit demi mendapatkan sifat yang lebih baik.

Beberapa alasan kenapa coir composite mulai dikembangkan:

Ketersediaan kelapa sebagai sumber yang melimpah

Pengganti kayu yang ramah lingkungan

Bebas biaya perawatan dan mampu menghemat biaya cukup banyak

Memiliki specific strength dan stiffness yang tinggi

Tahan terhadap korosi, air, kimia, dan keadaan atmosfer

Tahan terhadap serangga dan rayap

Daya tahan yang cukup tinggi dan waktu pakai yang lebih lama

Desain yang dihasilkan tidak merusak estetika

Kuat

Tahan api dan panas

Bersahabat bagi tukang kayu karena mampu menahan paku dan sekrup dengan

cukup baik.

Terdapat beragam komponen penyusun untuk pembuatan coir composite. Namun yang

akan lebih dibahas pada paper ini adalah penyusunan coir composite dari coir dan

polypropylene. Dalam pembuatan coir composite, tidak dilakukan dengan asal mencampur

satu bahan filler dengan bahan matrix begitu saja. Mulai dari proses pembersihan serabut,

proses kimia hingga pengolahan bentuknya harus dilalui untuk mendapatkan hasil komposit

yang baik. Meski begitu, tahapan yang dijelaskan pada paper ini bukan merupakan proses

pasti yang harus ada. Kenyataannya, proses pembuatan coir composite sangat beragam.

Cleaning Process

Umumnya pembersihan dilakukan pada akhir proses. Namun pada pembuatan coir

composite proses pembersihan justru dilakukan pada tahapan awal. Kenapa kita

membutuhkan proses pembersihan ini? Serabut kelapa merupakan polimer alami. Seperti

halnya makhluk hidup lainnya, tanaman seperti kelapa, memiliki lapisan lemak yang berada

pada tubuhnya. Tanpa terkecuali serabut kelapa pun memiliki lapisan lemak. Lapisan lemak

ini bersifat licin dan dapat mengurangi kekuatan ikatan antara serabut kelapa sebagai filler

dengan matrix kompositnya. Oleh karena itu proses pembersihan dilakukan lebih dulu untuk

membuang lapisan lemak terluar dari serabut kelapa.

Beberapa metode diajukan oleh A.K. Mohanty, mulai dari yang sederhana hingga

yang sedikit kompleks. Yang paling sederhana adalah merendamnya dengan air panas. Air

yang digunakan disini semata hanya distilled water saja tanpa campuran apapun. Hasil yang

didapat dari proses perendaman ini akan meningkatkan flextural strength dari serabut

kelapa. Cara kedua yang diajukan adalah Soxhelt Extraction. Proses ini melibatkan campuran

acetone, distilled water, dan ethanol benzene. Sedangkan cara ketiga adalah dewaxing.

Proses dewaxing melibatkan campuran acetone dan larutan detergen hangat.

Fibre Chem Threatment

Proses ini merupakan proses “perawatan” serabut secara kimia. Pada proses awal,

kita hanya mampu untuk membuang lapisan lemak terluar. Hasil serabut dari cleaning

process tidak sepenuhnya murni serabut saja. Pada proses Fibre Chem ini, kita mencoba

untuk membuang lapisan lignin dan hemicellulose sehingga didapatkan serabut dengan

kemampuan menyusun kembali fibril. Selain itu diharapkan juga dapat membuang lapisan

silika dan serbuk-serbuk dari serabut. Dengan membuang silika dan serbuk, ikatan antara

matrix dan filler menjadi lebih baik. Hasil fiber yang diharapkan dari proses Fibre Chem ini

adalah serabut dengan kerapatan yang lebih rendah. Hal ini tentu dimungkinkan karena

beberapa lapisan lemak di sekeliling serabut sudah kita buang. Hasil uji menunjukkan proses

ini mampu meningkatkan kemampuan menahan tensile deformation.

Beberapa metode Fibre Chem yang sering dipakai adalah menggunakan NaOH

karena dianggap sebagai metode yang paling sederhana dan efektif. Nilai optimalnya

didapatkan dengan menggunakan konsentrasi 0.5-20% untuk waktu proses yang dilakukan

selama 15-96 jam. Metode Fibre Chem lain sudah dilakukan oleh beberapa orang. Rohatgi

menyatakan bahwa proses Fibre Chem yang dilakukan selama 72 jam pada 5% NaOH akan

menghasilkan nilai (Ultimate Tensile Strength) UTS yang paling baik. Sedangkan Fibre Chem

yang dilakukan selama 96 jam pada 5% NaOH akan menghasilkan nilai tensile modulus yang

paling baik. Sedangkan Mohanty menyatakan bahwa proses Fibre Chem selama 1 jam pada

2% NaOH akan menghasilkan nilai UTS optimum ketika serabut kelapa diproses menjadi

komposit. Sedangkan jika dilakukan selama 1 jam pada 5% NaOH akan menghasilkan nilai

flextural properties yang paling baik.

Chemical Modification

Setelah kedua proses sebelumnya, kita akan memperoleh serabut kelapa yang

hampir murni. Artinya, kita berusaha untuk mengurangi semaksimal mungkin lapisan lemak

yang dapat mengganggu ikatan yang terbentuk antara filler dengan matrix. Satu hal yang

perlu diingat bahwa ikatan serabut kelapa sebagai filler dengan polimer sebagai matrix

sebenarnya tidak terlalu kuat. Oleh karena itu diperlukan chemical modification untuk

menjembatani ikatan atara filler dan matrix dari coir composite kita. Meski begitu, tidak

banyak sumber yang menyebutkan mengenai proses chemical modification ini.

Salah satu metode chemical modification yang sering dipakai adalah impregnation.

Fiber (filler) dimasukkan ke dalam larutan polimer yang sesuai dengan polimer yang

terdapat dalam matrix yang digunakan. Berdasarkan A. Valadex-Gonzaleza, penggunaan

larutan Xylene-HDPE menjadi salah satu alternatif bahan yang dapat digunakan.

Kekurangannya hanya pada sifat racun dari larutan tersebut.

Metode lainnya dari chemical modification adalah Asetilation. Fiber direaksikan

dengan acetic anhydride. Reaksi dilakukan pada temperatur 100oC-120oC dalam sebuah

chamber selama 3 jam. Reaksi dapat dilakukan dengan atau tanpa katalis asam asetat.

Manufacturing Process

VACUUM INJECTION TECHNOLOGY

Pada proses vacuum injection, lembaran matrix dan filler diletakkan dalam sebuah

cetakan besar sesuai dengan benda yang ingin dibentuk. Setelah matrix dan filler diletakkan

dalam cetakan, seluruh bagiannya ditutup dengan vacuum seal dan dipastikan tidak ada

udara yang berada di dalam cetakkan. Kemudian, pada salah satu celah yang telah

disediakan, dialirkan resin kedalam cetakkan hingga seluruh matrix dan filler tertutupi oleh

resin. Setelah resin mengering, matrix dan filler kemudian diangkat dari cetakan.

Dengan metode vacuum injection semacam ini, kita bisa mendapatkan bahan

komposit dengan mudah untuk bentuk yang kita inginkan. Selain itu metode ini berguna

saat kita ingin membuat komponen dengan bahan komposit dengan ukuran yang cukup

besar.

Bagan 1 Gambaran sederhana proses vacuum injection

Gambar 3 Contoh pembuatan komposit dengan menggunakan metode vacuum injection

LATEX DAN MONOMER IMPREGNATION

Pada proses ini, lembaran coir dicelupkan terlebih dahulu di dalam larutan

monomer. Sebelum mengeras, lembaran yang telah dicelupkan ini kemudian dipasang pada

mesin cetak berupa alat press dengan cetakan alumunium di bagian bawahnya. Lembaran

coir ini kemudian dibiarkan mengeras dalam bentuk yang sesuai dengan cetakan yang

digunakan. Proses ini baik digunakan untuk membuat hasil cetak dengan ukuran yang tidak

terlalu besar. Dalam produksi massal, proses ini sering digunakan.

Gambar 4 Mesin press yang digunakan pada monomer impregnation

Gambar 5 Proses monomer impregnation sebelum dan sesudah di pres

LFT PROCESSING

Pada LFT processing, serabut kelapa yang belum diolah menjadi lembaran, dicampur

dengan polypropylene fiber untuk kemudian dimasukkan kedalam chamber. Di chamber ini,

kedua bahan tersebut kemudian dipress dalam temperatur tinggi untuk menghasilkan

bentuk cetak yang diinginkan. LFT processing semacam ini banyak digunakan untuk

membuat benda dengan bentuk seperti kerucut/cone. Kelemahan dari LFT processing ini

adalah kurang kuatnya ikatan antara serabut kelapa dengan polypropylene fibre.

Gambar 6 LFT Processing

Manufacturing Properties

Dari tiga jenis processing yang telah dijelaskan diatas, berikut ditampilkan pada tabel

1 perbandingan ketiga process pembuatan. Sedangkan nilai perbandingan coir composite

dengan bahan lainnya dapat dilihat pada tabel 2. Sebagai perbandingan, dilakukan proses

pembuatan dengan menyertakan sebagian dan keseluruhan proses pembuatan coir

composite. Hasil komposit yang didapatkan bisa dilihat pada tabel 3. Sedangkan pada tabel

4 diberikan perbandingan kekuatan dari beberapa komposit sejenis yang umum digunakan.

Tabel 2 Tabel perbandingan bahan serabut kelapa dengan bahan lain

Tabel 1 Tabel perbandingan ketiga process manufacturing

Tabel 3 Tabel hasil komposit untuk beberapa macam proses yang diikut sertakan

Tabel 4 Tabel hasil perbandingan lembaran coir composite dengan lembaran komposit lainnya

PROSPEK

Prospek dari coir composite ini cukup banyak yang bisa digali. Hampir seluruhnya

dikembangkan di India. Beberapa diantaranya yang dapat kita ambil sebagai contoh:

Cocolawn

Cocolawn merupakan media tanam yang memanfaatkan penggunaan coir composite

sebagai dasarnya. Biasanya ditanam rumput alas di bagian atasnya. Cocolawn dapat

dijadikan sebagai “taman lipat” untuk memudahkan vegetasi di pekarangan rumah.

Greenhouse

Bahan coir composite dapat dijadikan sebagai dinding greenhouse. Coir composite yang

digunakan disini bukan lempeng tebal yang dibuat pada proses pembuatan yang telah

dijelaskan. Coir composite ini hanya berupa lembaran tipis.

Geotextile, revegetation & Slope Stabilization

Coir composite ini dapat digunakan untuk melakukan vegetasi lahan miring dan berbatu.

Sehingga selain memperkuat tanah, juga dapat meningkatkan daya serap tanah tersebut

dan mengurangi longsor. Selain itu, dapat pula digunakan tanpa vegetasi untuk memperkuat

lahan miring agar tidak mudah longsor.

Road Reinforcement

Jika digunakan sebagai alas jalan, coir composite ini dapat digunakan untuk memperkuat

jalan yang akan diaspal atau cor.

Rumah Tahan Gempa

Penggunaan coir composite sebagai dinding dapat membantu membuat sebuah bangunan

tahan gempa. Hal ini sangat berguna untuk daerah Indonesia yang statusnya rawan gempa.

Interior dan Eksterior

Coir composite juga dapat digunakan sebagai bahan interior dan eksterior sebuah bangunan

atau badan komponen otomotif karena sifat ringan dan kuatnya.

PROSPEK INDONESIA SECARA GLOBAL

Dari segi luas area perkebunan kelapa dunia, Indonesia, Filipina, dan Sri Lanka

menyumbang 77% areanya. Sedangkan dari segi produksi kelapa dunia, Indonesia, Filipina,

dan Sri Lanka menyumbang 78% produksi dunia. Angka tersebut tentu bukan angka yang

kecil, mengingat daerah Asia Tenggara merupakan wilayah kepulauan tropis terbesar dunia,

khususnya Indonesia. Dari bagan 2 kita bisa melihat bahwa Indonesia menempati peringkat

pertama dengan sumbangsin 27% dari produksi kelapa dunia. Jika kita bisa memanfaatkan

limbah hasil produksi kelapa tersebut, tentu bisnis coir composite ini bisa menjadi tambahan

devisa bagi negara.

Gambar 7 Peta persebaran wilayah perkebunan kelapa dunia

Bagan 2 Prosentase produksi kelapa dunia tiap negara

PENUTUP

Dari hasil pembahasan paper saya, dapat disimpulkan bahwa serabut kelapa

merupakan salah satu komponen penting yang dapat diolah menjadi komposit. Komposit

yang dihasilkan dikenal dengan sebutan coir composite. Coir composite ini juga bisa menjadi

devisa negara dengan produksi kelapa kita yang menyumbang 27% produksi kelapa dunia.

Langkah selanjutnya yang dapat dilakukan adalah dengan memanfaatkan peluang

semaksimal mungkin. Karena biar bagaimanapun setiap limbah buangan dapat menjadi

sumber devisa tergantung bagaimana kita memikirkan penerapannya yang baik. Selain itu,

isu global warming maupun eco-friendly bukan menjadi isu hambatan untuk pengembangan

coir composite karena dari awalnya coir composite adalah produk yang ramah lingkungan.