JURNAL REKAYASA MESIN (JRM)
Hal: 720-725 Vol.
No.
April 2026 e-ISSN: 2988-7429.
p-ISSN: 2337-828X https://ejournal.
id/index.
php/jurnal-rekayasa-mesin ANALISIS VARIASI KOMPOSISI PLA DENGAN TAMBAHAN PATI KULIT SINGKONG TERHADAP SIFAT UJI TARIK Aris Al Nur Rachman1.
Dewi Puspitasari2.
Andita Nataria Fitri Ganda3 123Teknik Mesin.
Fakultas Vokasi.
Universitas Negeri Surabaya.
Indonesia 60231 E-mail: dewipuspitasari@unesa.
Abstrak: Penanganan limbah plastik berbasis minyak bumi menjadi tantangan lingkungan global sehingga diperlukan material alternatif yang ramah lingkungan.
Salah satu solusi yang dikembangkan adalah bioplastik berbasis polylactic acid (PLA) yang dikombinasikan dengan pati kulit singkong sebagai filler alami.
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh variasi komposisi PLA dan pati kulit singkong terhadap sifat mekanik bioplastik, khususnya kekuatan tarik, modulus elastisitas, dan elongasi.
Bioplastik disintesis menggunakan metode injection molding dengan variasi komposisi pati kulit singkong sebesar 0 wt%, 10 wt%, 20 wt%, dan 30 wt%.
Pengujian tarik dilakukan berdasarkan standar ASTM D638 menggunakan Universal Testing Machine.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan pati kulit singkong berpengaruh signifikan terhadap sifat mekanik bioplastik.
Komposisi 30 wt% pati kulit singkong menghasilkan performa mekanik terbaik dengan kekuatan tarik sebesar 68,5 MPa, modulus elastisitas 4515,15 MPa, dan elongasi sebesar 6,3%.
Peningkatan ini mengindikasikan adanya ikatan antar fasa yang lebih baik serta distribusi filler yang lebih homogen dalam matriks PLA.
Dengan demikian, bioplastik berbasis PLAAepati kulit singkong berpotensi menjadi material alternatif yang kuat, fleksibel, dan lebih ramah lingkungan dibandingkan plastik konvensional.
Kata kunci: Bioplastik.
Polylactic Acid.
Pati Kulit Singkong.
Uji Tarik.
Sifat Mekanik Abstract: Plastic waste derived from petroleum-based materials poses serious environmental challenges, driving the development of environmentally friendly alternatives such as bioplastics.
One promising approach is the incorporation of natural fillers into polylactic acid (PLA).
This study aims to investigate the effect of varying compositions of PLA and cassava peel starch on the mechanical properties of bioplastics, particularly tensile strength, elastic modulus, and elongation.
Bioplastics were fabricated using an injection molding process with cassava peel starch contents of 0 wt%, 10 wt%, 20 wt%, and 30 wt%.
Tensile testing was conducted according to ASTM D638 standards using a Universal Testing Machine.
The results indicate that the addition of cassava peel starch significantly influences the mechanical performance of the bioplastics.
The optimal composition was achieved at 30 wt% starch content, exhibiting the highest tensile strength of 68.
MPa, elastic modulus of 4515.
15 MPa, and elongation of 6.
These improvements suggest enhanced interfacial bonding and more effective filler dispersion within the PLA matrix.
The findings demonstrate that PLAAecassava peel starch bioplastics have strong potential as sustainable materials with improved mechanical performance for broader industrial applications.
Keywords: Bioplastic.
Polylactic Acid.
Cassava Peel Starch.
Tensile Properties.
Mechanical Behavior.
A 2026.
JRM (Jurnal Rekayasa Mesi.
dipublikasikan oleh ejournal Teknik Mesin Fakultas Vokasi UNESA.
terbentuknya mikroplastik beracun yang merusak lingkungan laut (Prata et al.
, 2019.
Gutberlet, 2023.
Kibria et al.
, 2.
Kekhawatiran mengenai dampak lingkungan dan emisi karbon yang signifikan mendorong pencarian material alternatif yang lebih ramah lingkungan, salah satunya adalah bioplastik (Naser et al.
, 2021.
Nazari & Aziz, 2.
Bioplastik adalah jenis plastik yang dapat terurai ketika diuraikan oleh organisme hidup kecil, yang membantu menurunkan jumlah karbon yang dilepaskan ke lingkungan dan dapat mengurangi polusi yang disebabkan oleh plastik biasa secara signifikan (Abe et , 2.
Salah satu jenis bioplastik yang umum dibuat adalah pati karena mudah ditemukan dan berasal dari sumber yang dapat diperbarui (Sobeih et al.
, 2.
PENDAHULUAN
Menangani limbah plastik merupakan tantangan yang signifikan.
Setiap tahunnya, lebih dari 460 juta metrik ton plastik diproduksi untuk berbagai keperluan.
Diperkirakan 20 juta metrik ton limbah plastik dilepaskan ke lingkungan setiap tahun.
Proyeksi menunjukkan bahwa angka ini akan meningkat secara signifikan pada tahun 2040 (IUCN, 2.
Plastik tradisional yang berasal dari minyak bumi sulit terurai, dan proses pembuatannya berkontribusi secara signifikan terhadap emisi karbon.
Pembakaran sampah plastik melepaskan karbon dioksida bersama dengan gas berbahaya, sementara plastik yang tidak terurai berkontribusi terhadap polusi laut, yang menyebabkan Jurnal Rekayasa Mesin (JRM).
Vol.
No.
April 2026: 720-725 Indonesia, limbah dari kulit singkong memiliki potensi besar sebagai sumber pati karena negara ini memproduksi singkong dalam jumlah besar untuk tapioka, keripik, dan makanan berbahan dasar singkong Pemanfaatan limbah ini membantu menciptakan ekonomi sirkular dan juga dapat menurunkan biaya pembuatan bioplastik (Naomi Nova Mies & Awin Mulyati, 2.
Namun, bioplastik yang terbuat dari pati alami seringkali rapuh, menyerap banyak kelembapan, dan tidak tahan lama saat terpapar panas (Jiya et al.
, 2.
Di sisi lain.
Polylactic Acid (PLA) adalah polimer yang terbuat dari tumbuhan.
PLA umum digunakan karena mudah terurai di alam, aman bagi tubuh, dan tidak membahayakan manusia.
Namun.
PLA memiliki beberapa kekurangan, seperti mudah pecah, tidak tahan terhadap kondisi basah, dan lebih mahal daripada pilihan lainnya (Li et al.
, 2020.
Hussain et al.
, 2024.
Wang et al.
, 2.
Penggunaan pati kulit singkong bersama dengan PLA dapat membantu meningkatkan penguraiannya di lingkungan, tanpa mengurangi kualitas baik dari PLA (Shao et al.
, 2022.
Shafqat et al.
Sejumlah penelitian tentang bioplastik kulit singkong telah banyak di kembangkan Seperti, penelitian Martinaud et al.
, .
menunjukkan emanfaatan limbah kulit singkong sebagai bahan baku dalam plastik terdegradasi PHA yang dicampur dengan PCL dengan ketahanan termal baik, tetapi sifat tariknya rendah.
Picar et al.
, .
serta Kusumawati et al.
, .
menggunakan bioplastik berbasis limbah pati singkong dengan penambahan kitosan menghasilkan kekuatan tarik sekitar 2 MPa yang belum bisa menyaingi rata-rata sifat mekanik PLA yang dapat mencapai >50 MPa.
Sejauh ini, penelitian sebelumnya belum meneliti secara mendalam bagaimana berbagai campuran PLA dan pati memengaruhi sifat mekanik terbaik dan kemampuan biodegradasi yang baik.
Namun, komposisi material ini memengaruhi hal-hal seperti bagaimana pati meleleh, seberapa baik pengisi menyebar, bagaimana bagian polimer berinteraksi satu sama lain, dan seberapa terstruktur material tersebut, yang semuanya berperan dalam seberapa kuat dan seberapa cepat material tersebut terurai (Sobeih et al.
Studi ini meneliti bagaimana perubahan campuran PLA dan tepung kulit singkong memengaruhi kekuatan dan seberapa cepat bioplastik baru tersebut terurai.
Tujuannya adalah untuk menciptakan material yang kuat dan fleksibel, tetapi juga cepat terurai di alam.
Hal ini akan menjadikannya alternatif yang baik untuk plastik biasa, karena lebih ramah lingkungan tetapi tetap berfungsi dengan baik.
Hasil penelitian ini dapat membantu dalam pembuatan bioplastik yang lebih mudah digunakan di pabrik-pabrik besar.
METODE
Bahan Penelitian Dalam penelitian ini, bahan yang digunakan adalah polylactic acid (PLA) (Toko lokal di Surabaya.
Indonesi.
Bahan PLA yang dipakai berbentuk butiran dengan diameter antara 2 hingga 5 mm.
PLA memiliki kerapatan berkisar antara 1,25 hingga 1,43 g/cm3, dan titik lebur antara 175 hingga 210 AC.
Pati kulit singkong (Bandung.
Indonesi.
dengan ukuran partikel 80 mesh, berwarna putih kecokelatan dan memiliki titik lebur 169,2AC serta suhu gelatinisasi antara 66 hingga 74AC.
Proses Sintesis Material Sintesis Kulit Singkong Pati direndam dan diblender dalam rasio air sekitar 1:3 hingga membentuk suspensi halus.
Endapan pati dibiarkan mengendap selama 12Ae24 jam, diberi waktu cukup agar lapisan supernatan jelas terpisah, lalu supernatan dibuang dan endapan dikeringkan dalam oven pada suhu 60Ae70 AC selama 6Ae13 jam .
Setelah kering, pati digiling ulang dan diayak .
esh 100Ae.
untuk memperoleh bubuk halus siap pakai, biasanya dengan rendemen antara 5Ae20 %, warna putih
kekuningan, kadar pati sekitar 68Ae75 %, kadar amilosa
27 %,
11Ae25 % (Oliver.
Wahyuningtyas et al.
, 2.
Pati kulit singkong ditimbang dan dipersiapkan untuk digunakan pada proses sintesis bioplastik.
Gambar 1.
Proses Sintesis Kulit Singkong .
okumentasi pribad.
Sintesis Bioplastik Hasil ekstraksi dilihat pada Tabel 1 sebanyak .
g, 10g, 20g, 30.
dicampurkan dengan PLA .
g, 90g, 80g, 70.
Kemudian campuran diaduk secara perlahan di mesin injection molding sampai tidak ada gumpalan dan gelembung yang terlihat.
Dan untuk suhu proses sebesar 200AC dengan tekanan sebesar 5-6 bar.
Proses ini bertujuan untuk mempermudah proses pencampuran dan supaya serbuk kulit singkong menempel secara sempurna pada PLA granule.
Setelah itu campuran dituang dan dicetak.
Sampel Tabel 1.
Ekstraksi Kulit Singkong dan PLA Pati Kulit Polylactic Acid Singkong .
t%) .
t%) PLA Murni Bioplastik 1 Bioplastik 2 Bioplastik 3 Metode karakterisasi Uji Tarik Sampel bioplastik dicetak dalam bentuk batang uji standar Tipe I ASTM D638, dengan dimensi A115 mm panjang, 19 mm lebar, dan ketebalan sekitar 4 mm, yang dirancang khusus untuk pengujian material polimer berdimensi tipis (ZwickRoell, 2.
Setelah proses pencetakan selesai, sampel dikondisikan terlebih Aris Al Nur Rachman, dkk.
| ANALISIS VARIASI KOMPOSISI PLA DENGANA
Jurnal Rekayasa Mesin (JRM).
Vol.
No.
April 2026: 720-725 dahulu pada suhu ruang selama 24 jam guna memastikan kestabilan termal dan kelembapan.
Pengujian dilakukan menggunakan Universal Testing Machine (UTM) dengan kecepatan penarikan konstan 5 mm/menit.
Untuk menjamin keandalan data, setiap variasi komposisi diuji sebanyak tiga kali, sehingga hasil yang diperoleh bersifat valid dan representatif terhadap sifat mekanik masing-masing formulasi Ilustrasi detail spesimen uji dapat dilihat pada Gambar 2.
Komposisi Pati/PLA 0/100 10/90 20/80 30/70 Tensile Strenght Sampel Sampel (MP.
(MP.
Sampel (MP.
Ratarata (MP.
Setiap sampel di uji sebanyak 3 kali pengujian selanjutnya di ambil rata-rata dari ketiga sampel.
Setelahnya grafik uji, diambil pendekatan rata-rata sampel yang telah di uji.
Hasil yang di dapatkan adalah rata-rata tertinggi pada sampel 30 .
t%) pati dengan rata-rata tensile strenght 67,83 MPa hal ini dikarenakan penambahan filler penguat yang mampu meningkatkan resistensi deformasi, dan berbanding terbalik dengan komposisi pati 0 .
t%) dikarenakan bioplastik dari PLA asli cenderung rapuh (Yu, 2.
Kemudian grafik dibandingkan dengan masing-masing sampel yang dapat di lihat tegangan-regangannya pada Gambar 3.
Gambar 2.
ASTM D638 Tipe 1 (Sumber: ZwickRoell.
Analisis Data Pendekatan kuantitatif diterapkan melalui eksperimen laboratorium untuk menguji pengaruh variasi komposisi PLA terhadap kekuatan tarik.
Hasil eksperimen kemudian dianalisis secara numerik untuk mengidentifikasi pola dan perbedaan antarperlakuan.
Penyajian data yang diperoleh dalam bentuk visual seperti tabel, dan grafik guna memudahkan pemahaman dan interpretasi data.
Seluruh data hasil pengujian diolah menggunakan bantuan perangkat lunak Microsoft Excel dan OriginLab untuk menghasilkan grafik perbandingan serta menghitung nilai teoritis yang relevan.
Perbandingan antara hasil eksperimen dan analisis teoritis tersebut memberikan dasar evaluasi terhadap efektivitas formulasi bioplastik yang diuji.
Pendekatan ini dinilai mampu memberikan analisis yang lebih menyeluruh dan mendalam dalam menilai kinerja dan kelayakan bioplastik yang dikembangkan HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Tarik Pengujian ini dilakukan dengan memberikan gaya secara bertahap dan konstan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) hingga spesimen mengalami putus.
Selama proses ini, data seperti kekuatan tarik maksimum, yield strenght, yield point, elongasi, dan modulus elastisitas dapat diperoleh untuk menilai performa mekanik material.
Dalam penelitian ini, bioplastik yang dibuat dari campuran PLA dan pati kulit singkong menunjukkan variasi kekuatan tarik tergantung pada proporsi masing-masing bahan.
Tabel 2 Hasil perhitungan rata-rata sampel bioplastik Gambar 3.
Grafik tegangan-regangan bioplastik pati kulit singkongPLA Berdasarkan Gambar 3 hubungan antara strain (%) dan strenght (MP.
pada bioplastik berbasis PLA dengan variasi penambahan pati kulit singkong sebesar 0%, 10%, 20%, dan 30% .
t%), diperoleh hasil yang menunjukkan adanya pengaruh signifikan terhadap sifat mekanik bioplastik.
Sampel dengan komposisi PLA murni 0% menunjukkan kekuatan tarik sebesar 26,23 MP strain maksimum sekitar 7,78%, menandakan bahwa PLA murni memiliki ketahanan tarik paling rendah namun elastisitas paling baik dibandingkan bioplastik lainnya.
Alasan utama PLA murni memiliki ketahanan tarik rendah tetapi elastisitas tinggi adalah karena struktur polimernya yang homogen dan kristalinitas tinggi, yang membuatnya rapuh namun tetap mampu mengalami deformasi plastis lebih baik dibandingkan bioplastik berbasis pati atau komposit.
Penambahan 10% dan 20% pati kulit singkong menunjukkan nilai kekuatan tarik masing-masing sebesar 37,2 MPa dan 40,02 MPa, yang cukup tinggi tetapi terjadi penurunan pada nilai strain dibandingkan PLA murni diduga akibat distribusi filler yang kurang merata yang menyebabkan filler menumpuk disebagian tempat (Serra-parareda et al.
, 2.
Pada penambahan 30% pati kulit singkong, kekuatan tarik mengalami Aris Al Nur Rachman, dkk.
| ANALISIS VARIASI KOMPOSISI PLA DENGANA
Jurnal Rekayasa Mesin (JRM).
Vol.
No.
April 2026: 720-725 kenaikan cukup drastis 68,5 MPa, disertai dengan kenaikan strain sebesar 6,3%.
Hal ini menunjukkan bahwa penambahan filler alami hingga 30% masih mampu mempertahankan kekuatan tarik material tanpa mengorbankan elastisitas materia (Yu, 2.
Studi internasional oleh en & Sever, .
juga menegaskan bahwa penggunaan pati kulit singkong dalam komposit PLA memengaruhi nilai tensile strenght secara signifikan tergantung pada proporsi Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa komposisi material berpengaruh terhadap performa bioplastik yang dihasilkan.
Penambahan filler kulit singkong mampu meningkatkan kekuatan tarik, modulus elastisitas, dibandingkan PLA murni.
Komposisi 30 wt% filler menunjukkan performa mekanik tertinggi dengan kekuatan tarik mencapai 68,5 MPa, modulus elastisitas sebesar 4515,15 MPa, serta elongasi yang masih cukup baik yaitu 6,3% serta yield strenght 58,96 MPa, yield point 58,7 MPa, dengan tradeline 0,98.
Hal ini mengindikasikan bahwa pada proporsi tersebut terjadi peningkatan ikatan antar fasa dan distribusi filler yang lebih efektif.
REFERENSI