Electronic Theses and Dissertation

Batang kelapa sawit adalah salah satu limbah padat dari hasil peremajaan perkebunan sawit yang tersedia dalam jumlah yang sangat besar. Selama ini batang kelapa sawit telah dimanfaatkan sebagai material non struktural, seperti; papan partikel, plywood, dan papan blok. Penelitian-penelitian tersebut memfokuskan pada sifat fisis dan mekanis. Bagaimanapun, ada satu aspek yang belum diungkap yaitu sifat ketahanan termal dan suara sebagai material insulasi. Penelitian ini bertujuan mengembangkan material hybrid bioboard berbasis kayu kelapa sawit dan serat rami sebagai material insulasi termal dan suara. Disamping itu, pemanfaatan kayu kelapa sawit dan serat rami sebagai raw material dapat menjadi alternatif material insulasi yang terbuat dari bahan sintetis yang mempunyai dampak terhadap lingkungan dan kesehatan. Kayu kelapa sawit (KKS) diekstrak dari batang kelapa sawit, selanjutnya dihancurkan menjadi partikel dengan tiga tingkatan, mesh 20 (kasar), mesh 40 (medium) dan mesh 200 (halus), sedangkan serat rami dipotong pendek ≤5 mm. Tepung tapioka digunakan sebagai perekat dan lembaran polylactic acid berfungsi sebagai pelapis pada salah satu varian. Sebelum pembentukan bioboard, partikel KKS dan serat rami dilakukan perlakuan awal, masing-masing direndam dalam air pada temperatur 100OC selama 30 menit dan larutan 5% NaOH selama 1 jam. Hybrid bioboard dibentuk dengan hotpress pada temperatur 150 OC dan 200 OC dengan tekanan 9,8 MPa dan 15 MPa dengan durasi penekanan 15 dan 25 menit. Hybrid bioboard dibentuk dalam empat varian, yaitu BKB (KKS), BKRT (KKS+serat rami+tapioca), BKRTP (KKS+serat rami+tapioka+PLA), and BKT (KKS+ tapioka). Bioboard yang telah diproduksi kemudian diinvestigasi sifat fisis (densitas, daya serap air dan pengebangan tebal), mekanis (uji tarik dan lentur), karakteristik konduktivitas termal dan daya serap suara, serta analisis karakterisasi dan morfologi permukaan (TGA, DSC, XRD, FTIR dan SEM). Hasil penelitian menunjukan perlakuan awal dapat meningkatkan stabilitas termal. Hybrid bioboard memiliki densitas berkisar antara 0,58-0,88 g/cm3 dengan nilai tertinggi dan terendah dihasilkan varian BKRTP dan BKB dengan partikel kasar. Karakterisasi TGA varian bioboard BKRTP memiliki kestabilan termal dan ukuran kristal yang lebih besar, masing-masing, 315 OC dan 3,45 nm. Varian BKB menghasilkan daya serap air tertinggi (119,06%) dan terendah 53,00% pada varian BKRTP. Kekuatan lentur tertinggi (24,07 MPa) dan terendah (4,21 MPa) didapat oleh varian BKRTP dan BKB partikel kasar. Kekuatan tarik tertinggi dihasilkan oleh varian BKRT dengan partikel halus (7,92 MPa). Evaluasi ketahanan termal menghasilkan konduktivitas termal sebesar 0,050-0,181 W/mK dengan BKB menghasilkan nilai konduktivitas termal terendah. Sedangkan kinerja penyerapan suara berkisar antara 0,12-0,22.

Oil palm trunks are one of the solid wastes from the replanting of oil palm plantations available in vast quantities. Currently, trunks have been used as non-structural materials, such as; particleboard, plywood, and blockboard. However, one aspect has not been disclosed, namely the properties of thermal and sound resistance as an insulating material. This study aims to develop a bioboard material based on a hybrid of palm wood and ramie fiber as a thermal and sound insulation material. In addition, the use of oil palm wood and ramie fiber as raw materials can be an alternative to insulation materials made of synthetic materials that impact the environment and health. Oil palm wood was extracted from trunks, then crushed into particles with three grades, mesh 20 (coarse), mesh 40 (medium), and mesh 200 (fine), while the ramie fiber was cut into short (≤ 5 mm). Tapioca starch was used as a binder, and polylactic acid sheets served as a coating on one of the variants. Before manufacturing the bioboard, the oil palm wood particles and ramie fiber were pretreated. Each was immersed in water at a temperature of 100 OC for 30 minutes and 5% NaOH solution for 1 hour. A hybrid bioboard was manufactured using a hotpress at 150 OC and 200 OC temperatures and pressures of 9.8 MPa and 15 MPa for 15 and 25 minutes, respectively. Hybrid bioboard was manufactured in four variants, namely BKB (OPW), BKRT (OPW+ramie fiber+tapioca), BKRTP (OPW+ramie fiber+tapioca+PLA), and BKT (OPW+tapioca). The hybrid bioboard material has been investigated for physical properties (density, water absorption, and thickness swelling), mechanical (tensile and flexural tests), thermal conductivity, and sound absorption characteristics. Various techniques, namely TGA, DSC, XRD, FTIR, and SEM, have been used to analyze the characterization of the hybrid bioboard. The results showed that the pretreatment could increase thermal stability. Hybrid bioboard density ranges from 0.58-0.88 g/cm3, with the BKRTP and BKB with coarse particles, has the highest and lowest density. The TGA characterization of the BKRTP had higher thermal stability and crystal size, 315 OC and 3.45 nm, respectively. The BKB exhibed the highest water absorption (119.06%) and the lowest 53.00% in the BKRTP. The highest flexural strength (24.07 MPa) and the lowest (4.21 MPa) were obtained by the coarse particle BKRTP and BKB. The BKRT produced the highest tensile strength with fine particles (7.92 MPa). Evaluation of thermal resistance resulted in thermal conductivity of 0.050-0.181 W/mK, with BKB exhibiting the lowest thermal conductivity value. At the same time, the sound absorption performance ranges from 0.12-0.22.