Perbedaan sifat-sifat plastik thermoplastic dan thermosetting menurut Azizah 2004 dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Perbedaan sifat plastik thermoplastic dan plastik thermosetting
Plastik thermoplastic Plastik thermosetting
Mudah diregangkan Keras
Fleksibel Tidak fleksibel
Melunak jika dipanaskan Mengeras jika dipanaskan
Titik leleh rendah Tidak meleleh jika dipanaskan
Dapat dibentuk ulang Tidak dapat dibentuk ulang
3. Polyethylene PE high density polyethylene HDPE
Polyethylene PE adalah polimer yang termasuk golongan polyolefins yang dibuat dengan polimerisasi gas etilena CH
2
=CH
2
, etilena dapat dibuat dengan memberi gas hidrogen pada hasil fraksi minyak bumi, gas alam atau
asetilen. PE mempunyai berat molekul rata-rata 50.000–300.000 dan tahan terhadap air, bahan kimia, tetapi pada suhu diatas 60
o
C dapat bereaksi dengan beberapa hidrokarbon organik dan tidak dipengaruhi oleh asam dan basa kuat
kecuali asam nitrat pada suhu tinggi. PE pada umumnya diklasifikasikan atas tiga golongan, yaitu low density polyethylene LDPE dengan kerapatan 0,910 gcm
3
paling banyak digunakan sebagai kantung dan harganya yang murah, dan high density polyethylene HDPE dengan kerapatan 0,941 gcm
3
–0,956 gcm
3
bersifat lebih kaku serta lebih tahan terhadap suhu tinggi mencapai 120
o
C dan medium density polyethylene MDPE dengan kerapatan 0,926 gcm
3
-0,940 gcm
3
Birley et al. 1988 dalam Yusuf 2000. Plastik HDPE merupakan salah satu dari tipe plastik polyethylene, HDPE
memiliki struktur yang sederhana dan pada dasarnya memiliki struktur rantai polimer yang lumayan panjang. Rantai polimer ini lebih mudah menyesuaikan diri
dengan ikatan rantai lainnya, karena itu HDPE memiliki tingkat kristalinitas
Universitas Sumatera Utara
tertinggi dalam polyethylene. HDPE juga memiliki berat molekul yang cukup tinggi untuk memperoleh tingkat kristalinitas antara 70-95 Andrady, 2003.
HDPE memiliki kerapatan molekul yang lebih rapat dibandingkan dengan low density polyethylene LDPE. HDPE juga memiliki kekakuan, ketahanan
panas, dan permeabilitas dibandingkan dengan LDPE. HDPE diklasifikasikan sebagai homopolymers yang kaku, dan kopolimer yang lebih tahan terhadap
kekuatan retak atau koyak. HDPE memiliki temperatur kerja mulai dari 212
o
F sampai 220
o
F di bawah kondisi beban rendah PPC, 2009. Adapun perbedaan plastik HDPE dan LDPE dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Perbedaan HDPE dengan LDPE
Deskripsi LDPE HDPE
Densitas pada suhu 20
o
C gcm
2
Suhu melunak
o
C Titik melebur
o
C Kristanilitas
Indeks fluiditas Panas jenis pada 20
o
C Modulus elastisitas
Tahanan volumetrik ohmcm
2
Konstanta dielektrik 60-10
8
cycles Permeabilitas gas
Nitrogen Oksigen
Gas karbon Uap air
0,92-0,925 104
108–120 64–70
0,2–20 0,55
2000 10
17
2.3 -
20 59
280 800
0,93-0,96 123-127
125-135 65-93
0,07-0,9 0,45-0,55
8000–12000 10
18
2.3 -
3 11
43 180
Sumber: Dahniah 2003
Universitas Sumatera Utara
Bahan Tambahan Aditif
Aditif yang terdapat ataupun diberikan pada plastik menurut Mujiarto 2005, berupa penyetabil stabillizer yang berfungsi untuk mempertahankan
produk plastik dari kerusakan, baik selama proses dalam penyimpanan maupun aplikasi produk. Ada 3 jenis bahan penyetabil yaitu: penyetabil panas heat
stabilizer, penyetabil terhadap sinar ultraviolet UV stabilizer dan antioksidan. UV stabilizer merupakan aditif yang berfungsi mencegah kerusakan barang
plastik akibat pengaruh sinar matahari. Hal ini dikarenakan sinar matahari mengandung sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 3000-4000 A yang
mampu memecah sebagian besar senyawa kimia terutama senyawa organik. Antioksidan berfungsi mencegah atau mengurangi kerusakan produk plastik
karena pengaruh oksidasi yang dapat menyebabkan pemutusan rantai polimer. Pembuatan
barang plastik
agar mempunyai sifat-sifat seperti yang
dikehendaki, maka dalam proses pembuatannya selain bahan baku utama diperlukan juga bahan tambahan atau aditif. Penggunaan bahan tambahan ini
beraneka ragam tergantung pada bahan baku yang digunakan dan mutu produk yang akan dihasilkan. Berdasarkan fungsinya, maka bahan tambahan atau bahan
pembantu proses dapat dikelompokkan menjadi bahan pelunak, bahan penyetabil, bahan pelumas, bahan pengisi, pewarna, antistatic agent, blowing agent, flame
retardant dan sebagainya Mujiarto, 2005.
Maleic anhydride MAH
Maleic anhydride MAH adalah senyawa vinil tidak jenuh yang merupakan bahan mentah dalam sintesis resin polyester, pelapisan permukaan
karet, deterjen, bahan aditif, minyak pelumas, plastisizer dan kopolimer. Sifat
Universitas Sumatera Utara
kimia yang khas dimiliki oleh MAH yaitu adanya ikatan etilenik dengan gugus karboksil di dalamnya dan ikatan ini berperan dalam reaksi addisi. Berat molekul
dari MAH adalah 98,06, larut dalam air, meleleh pada temperatur 57-60
o
C dan mendidih pada suhu 202
o
C Arifin 1996 dalam Adriana 2001. Dalam penelitian ini, MAH diharapkan sebagai senyawa penghubung antara partikel dengan
polyethylene PE. Adanya penambahan bahan aditif pada papan komposit plastik ini adalah
sebagai compatibilizer bahan untuk meningkatkan kekompakan Febrianto et al. 1999 dalam Iswanto 2002. Dari scanning electron micrograph SEM
memperlihatkan patahan-patahan tarikan pada komposit yang dibuat dari tepung kayu dan plastik tanpa compatibilizer, tepung kayu cenderung menggumpal
seperti bundelan dan penyebarannya tidak merata keseluruh perekat. Umumnya berbentuk lubang dan jarak di sekitar serat dan serat seperti tertarik-tarik. Ini
mengindikasikan adhesi yang rendah, kesesuaian compatibility yang rendah, miskin kontak dan transfer tegangan antara fase yang lebih rendah, sehingga
untuk mengatasi hal ini diberikan suatu compatibilizer untuk material polimer. Pada polimer seperti PP dan PE dapat diberikan MAH untuk membentuk
modifikasi polimer MAH dengan adanya peroksida.
Dicumyl peroxide DCP
Gaylord dan Metha 1982 dalam Iswanto 2002 mengemukakan beberapa jenis inisiator yaitu dicumyl peroxide DCP, tert-butyl peroxy benzoat,
benzoyl peroxide BP dan dimethyl formanide DMF, kemudian ada beberapa macam katalis yaitu maleic anhydride MAH, glycidylmethacrylate GMA,
serta hydroxyethylmethacrylate HEMA. Menurut Bremner 1993 dalam
Universitas Sumatera Utara
Dahniah 2003, bahwa peroksida organik memiliki peranan penting sebagai inisiator dari mekanisme degradasi radikal bebas dalam PE untuk memodifikasi
struktur dan sifat polimer. Salah satu dari sekian banyak peroksida yaitu dicumyl peroxide DCP. Sangat aktifnya DCP dalam mengintroduksi cabang rantai
panjang linier PE pada konsentrasi rendah mampu dengan baik mengubah distribusi berat molekul sedangkan pada konsentrasi yang tinggi menyebabkan
terjadinya ikatan silang polyethylene. Menurut Febrianto 1999 dalam Iswanto 2002 bahwa peran DCP disini
adalah sebagai inisiator pada reaksi maleolasi antara rantai PE dengan MAH. Sebagai inisiator DCP memiliki karakteristik seperti dapat bereaksi pada suhu
yang tinggi 180
o
C, memiliki sensitivitas oksigen yang rendah dibandingkan dengan peroxide group carboxyl serta sensitif terhadap asam. Han 1990 dalam
Iswanto 2002 mengemukakan bahwa inisiator diperlukan dalam pembuatan papan partikel, karena tanpa adanya inisiator maka kinerja dari compatibilizer
dalam hal ini MAH hanya bisa terjadi reaksi esterifikasi dengan gugus OH sedangkan reaksi maleolasi tidak terjadi. Febrianto 1999 dalam Iswanto 2002
menyatakan bahwa kekuatan regang dan keteguhan patah dari komposit meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi radikal inisiator pada DCP
secara optimal. Pada penelitian Iswanto 2002 tersebut diperoleh hasil maksimum pada konsentrasi DCP 15 , namun apabila penambahan konsentrasi DCP di atas
15 maka akan menyebabkan terjadinya penurunan sifat mekanis. Hasil penelitian Lubis 2009 dengan penambahan aditif MAH 5 dan
DCP 15 pada papan komposit plastik berbahan serbuk limbah batang kelapa
Universitas Sumatera Utara
sawit dan plastik PE, mengakibatkan kualitas papan yang dihasilkan semakin baik dengan kerapatan yang tinggi, kadar air dan perubahan dimensi yang rendah.
Pelarut Aromatik
Pelarut aromatik tersusun atas senyawa aromatik. Senyawa aromatik adalah suatu hidrokarbon siklis berstruktur khas cincin aromatik terdiri atas 6
atom karbon berbentuk cincin yang sebagian dari valensinya tidak jenuh. Aromatik dapat juga membentuk senyawa kompleks. Senyawa hidrokarbon
aromatik dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu monoaromatik dan poliaromatik Febriyanti et al.., 2004.
Toluene, xylen, ethyl benzene, dan cumene umumnya adalah solven hidrokarbon aromatis. Xylen, juga disebut xylol, sebenarnya merupakan suatu
campuran dari tiga derivat benzene. Xylen merupakan senyawa aromatik yang mudah menguap Putra, 2003.
Komposit Kayu Plastik : Wood Polymer Composite WPC
Produk komposit kayu plastik mulai berkembang sekitar tahun 1990-an. Faktor utama yang menjadi pendorong berkembangnya industri ini adalah biaya
produksi lebih murah, bahan baku yang digunakan dapat berupa limbah, produk yang dihasilkan dapat didaur ulang, serta memiliki sifat-sifat yang lebih baik
dibandingkan bahan baku asalnya. Selain itu, produk ini juga dapat diaplikasikan secara luas untuk berbagai keperluan konstruksi dan industri. Produk tersebut
dapat digunakan sebagai komponen interior mobil, komponen jendela, pintu, tangga, lantai dan berbagai keperluan lainnya Youngquist, 1995.
Universitas Sumatera Utara
Istilah komposit kayu merupakan istilah untuk menggambarkan setiap produk yang terbuat dari lembaran atau potongan-potongan kecil kayu yang
direkat bersama-sama Malloney 1993 dalam Setyawati 2003. Jadi dapat disimpulkan bahwa komposit serbuk kayu plastik adalah komposit yang terbuat
dari plastik sebagai matriks dan serbuk kayu bahan berlignoselulosa sebagai pengisi filler, yang mempunyai sifat gabungan keduanya. Penambahan filler ke
dalam matriks bertujuan mengurangi densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya per unit volume. Dari segi kayu, dengan adanya matrik polimer
di dalamnya maka kekuatan dan sifat fisiknya juga akan meningkat Febrianto 1999 dalam Setyawati 2003.
Pada dasarnya, komposit dapat didefinisikan sebagai campuran makroskopik dari serat dan matriks. Serat merupakan material yang umumnya
jauh lebih kuat dari matriks dan berfungsi memberikan kekuatan tarik. Sedangkan matriks berfungsi untuk melindungi serat dari efek lingkungan dan kerusakan
akibat benturan. Manfaat utama dari penggunaan komposit adalah mendapatkan kombinasi sifat kekuatan serta kekakuan tinggi dan berat jenis yang ringan.
Dengan memilih kombinasi material serat dan matriks yang tepat, kita dapat membuat suatu material komposit dengan sifat yang sama dengan kebutuhan sifat
untuk suatu struktur tertentu dan tujuan tertentu Hakim, 2007. Suhu kempa optimum sangat penting mengingat proses pengempaan panas
dalam produksi papan komposit plastik merupakan salah satu kunci kualitas papan komposit plastik yang dihasilkan. Pengempaan papan komposit plastik pada suhu
di atas suhu optimum akan menyebabkan papan komposit plastik yang dihasilkan over matured sehingga bersifat getas dan menyebabkan ikatan antar partikel
Universitas Sumatera Utara
menjadi tidak normal, demikian sebaliknya pengempaan pada suhu di bawah suhu optimum menyebabkan perekat tidak matang serta kemungkinan partikel plastik
yang digunakan belum meleleh. Pengempaan pada suhu optimum diharapkan menghasilkan kualitas rekatan yang baik antara partikel plastik dan partikel kayu.
Pada umumnya semakin besar tekanan kempa semakin padat lembaran papan yang dihasilkan Yusuf, 2000.
Pembuatan papan komposit plastik dapat dibedakan menjadi beberapa proses, dimana proses tersebut adalah proses satu tahap, proses dua tahap, dan
proses kontinyu. Pada proses satu tahap, semua bahan baku dicampur terlebih dahulu secara manual kemudian dimasukkan ke dalam alat pengadon kneader
dan diproses sampai menghasilkan produk komposit. Pada proses dua tahap bahan baku plastik dimodifikasi terlebih dahulu, kemudian bahan pengisi dicampur
secara bersamaan di dalam pengadon dan dibentuk menjadi komposit. Kombinasi dari tahap-tahap ini dikenal dengan proses kontinyu. Pada proses ini bahan baku
dimasukkan secara bertahap dan berurutan di dalam pengadon kemudian sampai menjadi produk komposit. Umumnya proses dua tahap menghasilkan produk yang
lebih baik dari proses satu tahap, namun proses satu tahap memerlukan waktu yang lebih singkat Han dan Shiraishi, 1990. Adapun skema dasar dari
pembuatan papan komposit plastik dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Skema dasar pembuatan papan komposit plastik
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara,
Laboratorium Kimia Polimer FMIPA Universitas Sumatera Utara dan sampel untuk pengujian sifat mekanis dikirim ke Laboratorium Keteknikan Kayu Fakultas
Kehutanan Institut Pertanian Bogor IPB. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni sampai dengan bulan Oktober 2009.
Bahan dan Alat Penelitian
Bahan dasar yang diperlukan selama kegiatan penelitian ini adalah limbah batang kelapa sawit Elaeis guineensis Jacq., dan plastik high density
polyethylene HDPE. Sedangkan bahan pelengkap dan aditif adalah maleic anhydride MAH, dicumyl peroxide DCP, dan xylen teknis.
Alat yang digunakan selama kegiatan penelitian ini adalah chainsaw untuk memotong batang kelapa sawit menjadi piringan kecil, parang untuk memotong
piringan batang kelapa sawit menjadi potongan-potongan kecil, mesin gilingan untuk menggiling potongan batang kelapa sawit menjadi partikel ataupun serbuk,
blender untuk menghaluskan partikel yang masih berukuran besar, ember untuk merendam serbuk kelapa sawit, saringan 40 mesh untuk menyaring serbuk
menjadi ukuran 40 mesh, extruder sebagai tempat pencampuran bahan baku, plat besi dan bingkai besi ukuran 20 cm x 25 cm x 1 cm sebagai pencetak papan,
kempa panas untuk mengempa papan, aluminium foil dan kain teflon sebagai alas plat besi sewaktu pengempaan, semprotan sprayer untuk menyemprot larutan
xylen, gilingan batu untuk menghaluskan MAH dan DCP, batang pengaduk untuk
23
Universitas Sumatera Utara
mengaduk, gunting untuk memotong adonan, kaliper untuk mengukur dimensi papan, beaker glass sebagai pengukur larutan xylen, oven sebagai pengering
serbuk dan papan, mesin bandsaw sebagai alat pemotong contoh uji, stick sebagai penyangga sewaktu pengkondisian dan pengeringan, kamera digital sebagai alat
dokumentasi, dan universal testing machine sebagai alat pengujian keteguhan patah.
Prosedur Penelitian Persiapan bahan baku
Disediakan batang kelapa sawit, kemudian dilakukan pemotongan batang kelapa sawit menjadi piringan-piringan kecil dengan menggunakan chainsaw.
Piringan tersebut dibersihkan dari kulit dan dipotong menjadi potongan-potongan kecil dengan tujuan agar mempermudah proses penggilingan menjadi serbuk.
Proses tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Proses pembuatan serbuk Serbuk kemudian direndam di dalam ember selama 3 hari, dengan catatan
setiap harinya dilakukan penggantian air sebanyak 2 kali. Serbuk kemudian dikeringkan dan diayak dengan menggunakan saringan 40 mesh.
Universitas Sumatera Utara
Matriks yang digunakan di dalam pembuatan papan komposit plastik ini adalah plastik polyethylene PE yang berjenis high density polyethylene HDPE
dalam ukuran pellet potongan-potongan kecil. Selain plastik dan serbuk sawit, juga digunakan bahan aditif berupa maleic anhydride MAH dan dicumyl
peroxide DCP. Di dalam penelitian ini dilakukan dua perlakuan yaitu dari perbedaan komposisi serbuk dengan plastik dan perbedaan dari komposisi MAH.
Untuk komposisi penggunaan MAH adalah sebesar 0, 2,5 dan 5 dari berat polyethylene sedangkan dicumyl peroxide DCP sebanyak 15 dari berat MAH.
Sedangkan untuk komposisi serbuk dengan plastik adalah 40:60, 50:50, dan 60:40. Kerapatan sasaran yang dipakai yaitu sebesar 1 gcm
3
. Komposisi kebutuhan bahan baku yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Komposisi kebutuhan bahan baku
Perlakuan Aditif
Kadar serbuk Kadar plastik
MAH 0, DCP 15 40 60
50 50 60 40
MAH 2,5, DCP 15 40 60
50 50 60 40
MAH 5, DCP 15 40 60
50 50 60 40
Pembuatan papan komposit plastik 1.
Persiapan bahan baku dan pengadonan blending
Disediakan bahan baku sesuai dengan komposisinya Gambar 4, dimana untuk komposisi MAH 0 maka hanya disediakan serbuk kelapa sawit dan
plastik saja. Kemudian dilakukan pencampuran bahan baku secara manual dan hasil campuran dimasukkan ke dalam mesin extruder Gambar 5 dengan suhu
extruder 150
o
C. Proses pencampuran manual harus dilakukan secara terus
Universitas Sumatera Utara
menerus agar hasil campuran lebih meratahomogen. Hasil extruder dipotong dalam ukuran kecil ataupun pellet.
Gambar 4. Persiapan bahan baku
Gambar 5. Mesin extruder
2. Persiapan dan penambahan aditif
