Pembuatan Dan Karakterisasi Komposit Papan Partikel Dari Bahan Polipropilena Daur Ulang Dengan Serbuk Kayu Sembarang

1

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT PAPAN

PARTIKEL DARI BAHAN POLIPROPILENA

DAUR ULANG DENGAN SERBUK

KAYU SEMBARANG

TESIS

Oleh

DWI HARWITA SARI SIREGAR

097026009/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N

2

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT PAPAN

PARTIKEL DARI BAHAN POLIPROPILENA

DAUR ULANG DENGAN SERBUK

KAYU SEMBARANG

TESIS

Oleh

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N

2 0 1 1

DWI HARWITA SARI SIREGAR

097026009/FIS

3

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASIKOMPOSIT PAPAN

PARTIKELDARI LIMBAH POLIPROPILENA

DAUR ULANG DENGAN SERBUK

KAYU SEMBARANG

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Magister sains dalam program studi Magister Ilmu Fisika

pada program pascasarjana Fakultas MIPA

Universitas usmatera utara

Oleh

DWI HARWITA SARI SIREGAR

097026009/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N 2 0 1 1

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI

PAPAN PARTIKEL DARI BAHAN POLIPROPILENA DAUR ULANG DENGAN SERBUK KAYU SEMBARANG.

Nama Mahasiswa : DWI HARWITA SARI SIREGAR Nomor Induk Mahasiswa : 097026009

Program Studi : Magister Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui : Komisi Pembimbing :

Prof. Drs. H. Mohammad Syukur, MS Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS

Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Dekan

Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc. Dr. Sutarman, M.Sc

NIP. 19550707 198102 1 002 NIP. 19631026 199103 1 001

PERNYATAAN ORISINALITAS

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT PAPAN

PARTIKEL DARI BAHAN POLIPROPILENA

DAUR ULANG DENGAN SERBUK

KAYU SEMBARANG

TESIS

Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, Juni 2011

DWI HARWITA SARI SIREGAR NIM. 097026009

6

PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Dwi Harwita Sari Siregar

N I M : 097026009

Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif ( Non-Exsclusive Royalti Free Right) atas tesis saya yang berjudul :

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT

PAPAN PARTIKEL DARI BAHAN POLIPROPILENA

DAUR ULANG DENGAN SERBUK KAYU SEMBARANG

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base merawat dan mempublikasi Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, Juni 2011

DWI HARWITA SARI SIREGAR NIM. 097026009

7

Telah diuji pada

Tanggal : 14 JUNI 2011

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Drs. H. Muhammad Syukur, MS Anggota : 1. Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS

2. Dr. Kerista Sebayang, MS 3. Dr. Nasruddin MN, M.Eng, Sc 4. Drs. Syahrul Humeidi, M.Sc

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama lengkap : Dwi Harwita Sari Siregar, S.Pd. Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 25 Maret 1983

Alamat Rumah : Jl. Kiwi 25 No. 555 Perumnas

Mandala Medan – 20226 Telepon/HP : 061-7347443 / 0812 637 5459

e-mail : dwiharwitasari@gmail.com

8

Instansi Tempat Bekerja : SMA UISU Medan

Alamat Kantor : Jl.H.Bahrum Jamil,SH Gg. UISU No.2 Teladan Barat Medan – 20217 Telepon / HP : 061-7867984 / 0812 640 4908

DATA PENDIDIKAN

SD : SD Negeri 060786 Medan Tamat : 1995

SMP : SMP Negeri 1 Medan Tamat : 1998

SMA : SMA Negeri 6 Medan Tamat : 2001

Strata 1 : FMIPA UNIMED Tamat : 2006

i

KATA PENGANTAR

Pertama-tama penulis panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.

Dengan selesainya tesis ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara, Kepala Dinas Tk. 1 dan Tk. 2 yang telah memberikan bantuan dana sehingga penulis dapat melaksanakan Program Studi Magister Imu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

2. Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM),Sp.A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.

3. Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

4. Ketua Program Studi Magister Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc. Sekretaris Program Studi Fisika, Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.

5. Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-setingginya penulis ucapkan kepada Prof. Drs. H. Mohammad Syukur, MS selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan arahan, demikian juga kepada Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS selaku Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini.

6. Kepada Ayahanda H. Herman L Siregar, BSc,M.Pd dan Ibunda Dra. Tati Rostiati Nst (Almh) dan juga Ibunda Hj. Wan Fatimah, SH. Terima kasih atas segala pengorbanan kalian baik berupa moril maupun materil, budi baik ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Allah SWT. Tuhan Yang Maha Esa.

7. Kepada suami tercinta dan tersayang Alinur Chandra Sitorus, S.Pd, kepada orang-orang yang penulis sayangi Fridayuni Lestari Siregar, S.Pd, M.Si (Kakanda), Rahmad Angga Nugraha Siahaan, Raiqah Salsabila Siahaan dan Alya Ramadhani Siregar (Keponakan), Sertu Darmawansyah Putra Siregar (Adinda), dan Rahmi Zulfina (Sepupu) yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada Penulis selama dalam pendidikan dan waktu penulisan tesis ini.

Ucapan terimakasih yang tulus penulis sampaikan kepada rekan-rekan Mahasiswa Sekolah Pascasarjana Program Studi Magister Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara angkatan 2009/2010 yang telah memberikan semangat dan dukungan kepada penulis selama dalam pendidikan dan penulisan tesis ini. Semoga ini menjadi kebanggaan semua orang-orang yang saya cintai. Semoga kita tetap diberi Taufik dan HidayahNya dalam memanfaatkan segala ilmu yang sudah penulis terima, Amin.

Medan, Juni 2011

DWI HARWITA SARI SIREGAR ii

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT PAPAN

PARTIKEL DARI BAHAN POLIPROPILENA

DAUR ULANG DENGAN SERBUK

KAYU SEMBARANG

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan papan partikel komposit berbahan baku serbuk kayu sebagai pengisi dan polipropilen daur ulang sebagai pengikat terhadap sifat fisis dan sifat mekanis yang memenuhi standar mutu. Standar mutu SNI 03-2105-2006 dijadikan referensi pembanding hasil pengujian. Tahap penelitian dimulai dari persiapan bahan, perhitungan fraksi volume, pencampuran, dan pembentukan papan partikel sampai pada pengujian. Untuk mengetahui karakteristik papan partikel dilakukan Pengujian sifat fisis (kerapatan, kadar air, pengembangan tebal) dan pengujian sifat mekanis (MOR, MOE, Impak, kuat rekat internal) dengan komposisi variasi fraksi berat PP:SK 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, Papan partikel yang dihasilkan tergolong jenis papan partikel berkerapatan sedang 0,58 gr/cm3 – 0,70 gr/cm3, dengan kadar air 0,30 % - 2,39 %, serta pengembangan tebal 7,14 % - 11,41 %. Sedangkan hasil pengujian mekanis, MOR = 101,86 Kgf/cm2 – 200,17 Kgf/cm2, MOE = 0,42 x 104 Kgf/cm2 - 0,68 x 104 Kgf/cm2, kuat impak = 2,05 Joule/cm2 – 3,38 Joule/cm2, dan kuat rekat internal = 1,93 Kgf/cm2 - 5,10 Kgf/cm2. Hasil penelitian menunjukkan secara umum papan partikel PP daur ulang dan serbuk kayu sembarang telah memenuhi standar SNI 03-2105-2006.

Kata Kunci : papan partikel, komposit, Serbuk Kayu, Polipropilena, Sifat Fisik dan Sifat Mekanik.

MANUFACTURE AND CHARACTERIZATION OF COMPOSITE

PARTICLE BOARD FROM RECYCLED POLYPROPYLENE

MATERIAL WITH ARBRITRARY SAWDUST

ABSTRACT

A research to produce of composite particle board made from sawdust as a filler and recycled polypropylene as a matriks on the physical properties and mechanical properties that meet quality standart. Indonesian standard of SNI 03-2105-2006 used for reference of test result. The experiment started by preparation of material calculation of the volume fraction, mixing, forming of particle board, and test. The particle board characteristic was tested using physical properties (Density, Water Content, The Development Of Thick) and mechanical properties (MOR, MOE, Impact, Strong Internal Adhesive) with the composition variation of weight fraction of PP:SK 30:70, 40:60, 50 : 50, 60:40, 70:30, The resulting particle board classified the type of particle board medium density was 0.58 gr/cm3 to 0.70 gr/cm3, with water content from 0.30 to 2.39%, and the development of thickness from 7.14 to 11.41%. While the results of mechanical testing, MOR = 101.86 kgf/cm2 to 200.17 kgf/cm2, MOE = 0.42 x 104 kgf/cm2 to 0.68 x 104 Kgf/cm2, a strong impact = 2.05 Joule/cm2 to 3.38 Joule/cm2, and strong internal adhesive = 1.93 kgf/cm2 to 5.10 kgf/cm2. General Results showed PP recycled particle board and any sawdust has met standard SNI 03-2105-2006.

Key word : particle board, composite, Sawdust Waste (Wood Floor), Polipropilena, Physical properties and Mechanical Properties.

v

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR i

ABSTRAK iii ABSTRACT iv

DAFTAR ISI v

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR LAMPIRAN x

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Permasalahan 3

1.3 Batasan Masalah 3

1.4 Tujuan Penelitian 4

1.5 Manfaat Penelitian 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 Sifat Kayu 5

2.2 Serbuk Kayu 6

2.3 Polimer 8

2.3.1 Polimer Berdasarkan Asalnya 8 2.3.2 Polimer Berdasarkan Sifat Thermalnya 9 2.3.3 Polimer Berdasarkan Reaksi Pembentuknya 10

2.4 Limbah Plastik 12

2.5 Polipropilena 13

2.6 Komposit 15

2.6.1 Klasifikasi Bahan Komposit 16

2.6.2 Tipe Komposit Serat 17

vi

2.7 Pencampuran Polimer 22

2.7.1 Pencampuran Polipropilena Dengan Serbuk Kayu 22 2.7.2 Kompatibilitas Pencampuran Polipropilena Dengan

Serbuk Kayu 23

2.8 Papan Partikel 23

2.81 Pengertian Papan Partikel 23

2.8.2 Kegunaan Papan Partikel 26

2.8.3 Pola Pemotongan Contoh Uji Papan Partikel 26

2.8.4 Prosedur Pengujian 27

2.8.5 Karakterisasi Papan Partikel 28

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 35

3.1 Lokasi Penelitian 35

3.2 Alat dan Bahan 35

3.2.1 Alat Yang Digunakan 35

3.2.2 Bahan Yang Digunakan 35

3.3 Variabel Penelitian 35

3.3.1 Variabel Bebas 35

3.3.2 Variabel Terikat 36

3.4 Diagram Alir Penelitian 36

3.4.1 Penyiapan Polipropilena 36

3.4.2 Penyiapan Serbuk Kayu 37

3.4.3 Pembuatan Papan Partikel Komposit 38 3.5 Proses Pembuatan Papan Partikel 39

3.5.1 Persiapan Contoh Uji 39

3.5.2 Blending 39

3.5.3 Pembuatan Lembaran dan Pengempaan 40

vii

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 41

4.1 Sifat Fisis Papan Partikel 41

4.1.1 Kerapatan 41

4.1.2 Kadar Air 43

4.1.3 Pengembangan Tebal 43

4.2 Sifat Mekanis Papan Partikel 46

4.2.1 MOR (Modulus of Rupture) 46

4.2.2 MOE (Modulus of Elasticity) 47

4.2.3 Pengujian Kuat Impak 49

4.2.4 Pengujian Kuat Rekat Internal 50 4.3 Hasil Perangkingan Kualitas Papan Partikel 51

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 53

5.1 Kesimpulan 53

5.2 Saran 54

DAFTAR PUSTAKA 55

LAMPIRAN A L-1

LAMPIRAN B L-2

LAMPIRAN C L-3

LAMPIRAN D L-4

LAMPIRAN E L-5

LAMPIRAN F L-6

LAMPIRAN G L-7

LAMPIRAN H L-8

viii

DAFTAR TABEL

Nomor

Tabel J u d u l Halaman

2.1 2.2 3.1 4.1

Karakteristik Polipropilena

Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel

Tabel Perbandingan Komposisi PP dan Serbuk Kayu Data Perangkingan Kualitas Papan Partikel

14 27 40 51

ix

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar J u d u l Halaman

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 3.1 3.2 3.3 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 Polimer Adisi Polimer Kondensasi

Klasifikasi Bahan Komposit Tipe Discontinuous Fiber Tipe Komposit Serat

Tiga Tipe Orientasi Pada Reinforcement Ukuran Sampel Uji

Alat UTM

Pemasangan Benda Uji MOR dan MOE Alat Pengujian Impak

Uji Kuat Rekat Internal

Diagram Alir Penyiapan PP Daur Ulang Diagram Alir Persiapan Serbuk Kayu Diagram Alir Pembuatan Papan Partikel Grafik Hasil Nilai Kerapatan

Grafik Hasil Nilai Kadar Air

Grafik Hasil Nilai Pengembangan Tebal Grafik Hasil Nilai MOR

Grafik Hasil Nilai MOE Grafik Hasil Nilai Kuat Impak

Grafik Hasil Nilai Kuat Rekat Internal

10 12 17 18 18 20 26 30 31 32 34 36 37 38 41 43 45 46 48 49 50

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Lampiran J u d u l Halaman

x

A B C D E F G H I

Gambar Bahan dan Alat Pengujian Papan Partikel Tabel Data Perhitungan Kerapatan PP DU dan SK Tabel Data Perhitungan Kadar Air PP DU dan SK

Tabel Data Perhitungan Pengembangan Tebal PP DU dan SK Tabel Data Perhitungan MOR (Kuat Patah) PP DU dan SK Tabel Data Perhitungan MOE PP DU dan SK

Tabel Data Perhitungan Kuat Impak PP DU dan SK

Tabel Data Perhitungan Kuat Rekat Internal PP DU dan SK Kurva Tegangan – Regangan Pengujian MOR dan MOE

L-1 L-2 L-3 L-4 L-5 L-6 L-7 L-8 L-9

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT PAPAN

PARTIKEL DARI BAHAN POLIPROPILENA

DAUR ULANG DENGAN SERBUK

KAYU SEMBARANG

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan papan partikel komposit berbahan baku serbuk kayu sebagai pengisi dan polipropilen daur ulang sebagai pengikat terhadap sifat fisis dan sifat mekanis yang memenuhi standar mutu. Standar mutu SNI 03-2105-2006 dijadikan referensi pembanding hasil pengujian. Tahap penelitian dimulai dari persiapan bahan, perhitungan fraksi volume, pencampuran, dan pembentukan papan partikel sampai pada pengujian. Untuk mengetahui karakteristik papan partikel dilakukan Pengujian sifat fisis (kerapatan, kadar air, pengembangan tebal) dan pengujian sifat mekanis (MOR, MOE, Impak, kuat rekat internal) dengan komposisi variasi fraksi berat PP:SK 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, Papan partikel yang dihasilkan tergolong jenis papan partikel berkerapatan sedang 0,58 gr/cm3 – 0,70 gr/cm3, dengan kadar air 0,30 % - 2,39 %, serta pengembangan tebal 7,14 % - 11,41 %. Sedangkan hasil pengujian mekanis, MOR = 101,86 Kgf/cm2 – 200,17 Kgf/cm2, MOE = 0,42 x 104 Kgf/cm2 - 0,68 x 104 Kgf/cm2, kuat impak = 2,05 Joule/cm2 – 3,38 Joule/cm2, dan kuat rekat internal = 1,93 Kgf/cm2 - 5,10 Kgf/cm2. Hasil penelitian menunjukkan secara umum papan partikel PP daur ulang dan serbuk kayu sembarang telah memenuhi standar SNI 03-2105-2006.

Kata Kunci : papan partikel, komposit, Serbuk Kayu, Polipropilena, Sifat Fisik dan Sifat Mekanik.

MANUFACTURE AND CHARACTERIZATION OF COMPOSITE

PARTICLE BOARD FROM RECYCLED POLYPROPYLENE

MATERIAL WITH ARBRITRARY SAWDUST

ABSTRACT

A research to produce of composite particle board made from sawdust as a filler and recycled polypropylene as a matriks on the physical properties and mechanical properties that meet quality standart. Indonesian standard of SNI 03-2105-2006 used for reference of test result. The experiment started by preparation of material calculation of the volume fraction, mixing, forming of particle board, and test. The particle board characteristic was tested using physical properties (Density, Water Content, The Development Of Thick) and mechanical properties (MOR, MOE, Impact, Strong Internal Adhesive) with the composition variation of weight fraction of PP:SK 30:70, 40:60, 50 : 50, 60:40, 70:30, The resulting particle board classified the type of particle board medium density was 0.58 gr/cm3 to 0.70 gr/cm3, with water content from 0.30 to 2.39%, and the development of thickness from 7.14 to 11.41%. While the results of mechanical testing, MOR = 101.86 kgf/cm2 to 200.17 kgf/cm2, MOE = 0.42 x 104 kgf/cm2 to 0.68 x 104 Kgf/cm2, a strong impact = 2.05 Joule/cm2 to 3.38 Joule/cm2, and strong internal adhesive = 1.93 kgf/cm2 to 5.10 kgf/cm2. General Results showed PP recycled particle board and any sawdust has met standard SNI 03-2105-2006.

Key word : particle board, composite, Sawdust Waste (Wood Floor), Polipropilena, Physical properties and Mechanical Properties.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Kemajuan dibidang teknologi bahan dewasa ini sangat pesat,baik dibidang material logam dan bukan logam. salah satu jenis bahan bukan logam yang banyak diteliti orang adalah material komposit. Material komposit terdiri dari dua buah penyusun yaitu filler (bahan pengisi) yang digunakan dalam pembuatan komposit, biasanya berupa serat atau serbuk, dan matrik (bahan pengikat) serat menjadi satu struktur komposit. Menurut Gibson R.F, (1994) matriks dalam struktur komposit bisa berasal dari bahan polimer, logam maupun keramik.

Karena sifat dan karakteristik yang unik kayu merupakan bahan yang paling banyak digunakn untuk keperluan konstruksi. potensi hutan yang terus berkurang menuntut penggunaan kayu secara efisien dan bijaksana, antara lain dengan memanfaatkan limbah berupa serbuk kayu menjadi produk yang bermanfaat.

Dilain pihak, salah satu yang menjadi permasalahan akut adalah limbah plastik. kebutuhan akan plastik terus meningkat sebagai konsekuensinya, peningkatan limbah plastik pun tidak terelakkan. Limbah plastik merupakan bahan yang tidak dapat terdekomposisi oleh mikroorganisme pengurai (nonbiodegradabel) sehingga penumpukkannya dialam dikhawatirkan akan menimbulkan masalah lingkungan.

Perkembangan teknologi, khususnya di bidang papan kompoosit, telah menghasilkan produk komposit yang merupakan gabungan antara serbuk kayu dengan plastik daur ulang. Teknologi ini berkembang pada awal 1990-an di jepang dan amerika serikat. Dengan teknologi ini dimungkinkan pemanfaatan

serbuk kayu dan plastik daur ulang secara maksimal, dengan demikian akan menekan jumlah limbah yang dihasilkan. Di indonesia penelitian tentang produk ini sangat terbatas, padahal bahan baku limbah potensinya sangat banyak.

Komposit kayu plastik adalah komposit yang menggabungkan kayu dengan polimer termopalstik. Istilah komposit kayu plastik mencakup bahan komposit yang sangat luas menggunakan plastik mulai dari polipropilen (PP) sampai polivinilklorida (PVC) dan bahan pengisi mulai dari tepung kayu hingga serat-serat yang dihasilkan tanaman pertanian. Clemons (2002) dalam Febrianto (2005).

Penelitian yang sudah pernah dilakukan tentang pembuatan papan komposit dari serbuk kayu dengan limbah plastik antara lain Setyawati, D (2003), Lasino dan Dudung, K (2000), Febrianto (2002).

Pembuatan komposit dari plastrik dan kayu selain dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan kayu, juga dapat menghasilkan produk inovatif sebagai bahan pengganti kayu. Keunggulan produk ini antar lain : biaya produksi lebih murah, bahan bakunya melimpah, kerapatannya rendah, lebih bersifat biodegradable (dibanding plastik), memiliki sifat-sifat yang lebih baik dibandingkan bahan baku asalnya, dapat diaplikasi untuk berbagai keperluan, serta bersifat dapat didaur ulang (recycleable).

Bentuk akhir produk komposit kayu plastik umumnya dihasilkan melalui proses ekstruksi. Komposit kayu plastik merupakan produk yang tidak memerlukan proses lanjut. Beberapa contoh penggunaan produk ini antara lain sebagai komponen interior kendaraan (mobil, kereta api, pesawat terbang), perabot rumah tangga, maupun komponen bangunan (jendela, pintu, dinding, lantai dan jembatan). (Febrianto 1999)

Pemanfaatan produk subtitusi ini bukan hanya mengurangi nilai krisis energi tetapi pembaharuan pada produk kayu dengan pemanfaatan yang optimal serta menerapkan konsep lestari. Usaha untuk meningkatkan nilai produk yang berasal dari alam dengan menggunakan modifikasi bahan kimia yang inovatif membuat pemanfaatan bahan berlignoselulosa lebih luas. Selain menambah nilai suatu produk dan tantangan krisis bahan baku juga untuk pengembangan produk inovatif, menambah teknologi baru, meningkatkan kualitas lingkungan dan industri kayu akan beroperasi dengan mempertimbangkan faktor ekologi yang seimbang. Keuntungannya, karena material lignoselulosa dapat diperbaharui maka

dapat diterima sebagai suatu yang lebih baik dibandingkan bahan yang tidak dapat diperbaharui. Hon (1996).

Berdasarkan uraian diatas, maka dilakukan penelitian tentang pembuatan papan partikel yang lebih kuat dan tahan terhadap pengempaan dengan memperhatikan karakteristik fisik dan mekanik produk yang dihasilkan, dari limbah serbuk kayu sembarang dimanfaatkan bersama dengan plastik polipropilena daur ulang sebagai matriknya. Kemudian ditentukan bagaimana pengaruh perlakuan yang diberikan terhadap kemampuan fisis dan mekanis, dengan memvariasikan persentase jumlah pengisi dan matriksnya.

1.2 PERMASALAHAN

Berdasarkan latar belakang diatas, maka permasalahan yang diteliti dalam penelitian ini adalah

1. Bagaimana mengolah serbuk kayu dengan polipropilena daur ulang menjadi papan partikel ?

2. Bagaimana pengaruh perbandingan fraksi volume polipropilena daur ulang dengan serbuk kayu sembarang terhadap sifat fisis (uji kerapatan, kadar air, pengembangan tebal) dan sifat mekanis (MOR, MOE, kuat impak dan kuat rekat internal) papan partikel ?

3. Bagaimana peranan serbuk kayu terhadap papan partikel yang dihasilkan dengan bahan Polipropilena daur ulang ?

1.3 BATASAN MASALAH

Dalam penelitian ini batasan masalah yang diteliti adalah : 1. Bentuk Spesimen

Bentuk spesimen adalah papan partikel dengan fraksi volume PP daur ulang dan serbuk kayu yaitu 30:70, 40:60, 50:50, 60:40 dan 70:30.

2. Bahan benda uji

3. Pengujian komposit

Pengujian yang dilakukan adalah uji fisik yaitu kerapatan, kadar air, pengembangan tebal dan uji mekanik yaitu kuat patah (MOR) , uji modulus elatisitas (MOE), uji kuat impak dan kuat rekat internal papan partikel.

1.4 TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah

1. Mengolah serbuk kayu dengan PP daur ulang dengan serbuk kayu menjadi papan partikel.

2. Mengetahui pengaruh jumlah fraksi volume serbuk kayu dengan polipropilena daur ulang terhadap sifat fisis (kerapatan, kadar air, pengembangan tebal) dan sifat mekanis (uji kuat patah (MOR), uji modulus elastisitas (MOE), uji kuat impak dan uji kuat rekat internal) papan partikel.

3. Mengetahui peranan PP daur ulang dengan serbuk kayu terhadap karakteristik papan partikel yang dihasilkan.

1.5 MANFAAT PENELITIAN

Adapun manfaat dari penelitian yang dilakukan adalah:

1. Memberikan pemecahan masalah pemanfaatan limbah serbuk gergaji (sawdust) kayu dan plastik polipropilena daur ulang untuk keperluan pembuatan papan komposit sehingga pencemaran lingkungan oleh kedua macam limbah tersebut dapat diminimalkan.

2. Memberi informasi pengetahuan tentang pengaruh jumlah fraksi volume polipropilena daur ulang dengan serbuk kayu terhadap sifat fisis (kerapatan, kadar air, pengembangan tebal) dan sifat mekanis (uji kuat patah (MOR), uji modulus elastisitas (MOE), uji kuat impak dan uji kuat rekat internal) papan partikel.

3. Mendapatkan bahan pembuat papan partikel dari bahan komposit yang kuat dan ramah lingkungan.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 SIFAT KAYU

Kayu merupakan salah satu material yang banyak dipergunakan sebagai bahan konstruksi bangunan danbahan baku meubel. Berbagai keunggulan kayu menyebabkan kayu masih banyak diminati para penggunanya walaupun sekarang ini telah banyak material lain seperti baja, beton, plastik, dll yang notabenenya juga dapat dipergunakan sebagai bahan konstruksi dan meubel.

Sebagai produk alam yang tersusun atas karbon (46% C), hydrogen (6%H), oksigen (44%O) serta mineral (1%).Panshin, et.al, (1964) mengemukakan bahwa kayu memiliki sifat higroskopis dimana keberadaan sifat ini menyebabkan kayu dapat menyerap (absorpsi) dan melepaskan (desorpsi) air untuk menyesuaikan diri dengan kondisi lingkungannya. Kemampuan absorpsi dan desorpsi kayu ini berakibat pada besarnya kadar air yang selalu berubah tergantung pada suhu dan kelembaban lingkungan sekitarnya.

Kadar air merupakan banyaknya air yang dikandung kayu yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering tanurnya (Brown, et al, 1952). Tsoumis (1991) mengemukakan bahwa besarnya kadar air dalam pohon hidup bervariasi antara 30-300% tergantung dari spesies pohon, (hardwood atau softwood), posisi dalam batang (vertical dan horizontal serta musim (salju, semi, panas dan gugur).

Dalam sel, keberadaan air dikelompokkan menjadi dua yaitu air bebas yang terletak pada rongga, memberikan pengaruh berat pada kayu serta air terikat yang terletak pada dinding sel dan mikrofoid yang memberikan pengaruh berat dan dimensi pada kayu. Jumlah air bebas tergantung porositas dan volume kayu (Siau- 1971). Pengaruh perubahan dimensi yang disebabkan karena absorpsi atau desorpsi air terikat terjadi pada kondisi kadar air dibawah titik jenuh serat (TJS). Peristiwa ini dikenal dengan pengembangan dan penyusutan kayu. Penyusutan kayu selain dipengaruhi oleh kadar air juga dipengaruhi oleh berat jenis kayu.

Berat jenis memberikan pengaruh hubungan yang linier positif terhadap penyusutan kayu, semakin tinggi berat jenis suatu kayu maka penyusutan kayu akan semakin tinggi (Tsoumis, 1991).

Berdasarkan strukturnya pada kayu, sel merupakan komponen terkecil penyusunan tanaman. Satu unit sel terdiri atas rongga dan dinding sel, dimana ukuran rongga dan ketebalan dinding sel untuk jenis pohon akan berbeda. Perbedaan inilah yang berakibat terhadap bervariasinya sifat fisis dari suatu jenis.

Dengan mengetahui sifat fisis pada kayu diharapkan akan sangat berguna dalam rangka memanfaatkan kayu secara optimum baik ditinjau dari segi kekuatan, keindahan ataupun lamanya penggunaan.

Skar (1989) mengemukakan bahwa kayu sebagaimana bahan berlignoselulosa lainnya memiliki sifat higroskopis yaitu dapat menyerap atau melepas air dari lingkungannya. Tsoumis (1991) menambahkan bahwa air yang diserap dapat berupa uap air atau air dalam bentuk air cair.

2.2 SERBUK KAYU (WOOD FLOUR)

Menurut reineke (1996) dalam craig, et al. (2005) dalam Sujinah, Menyatakan bahwa istilah serbuk kayu “adalah kayu halus yang terpisah kemudian direduksi menjadi partikel seperti tepung sereal dalam ukuran, penampilan, dan teksturnya”. Atau dengan defenisi lain serbuk kayu biasanya merujuk pada sebuah partikel yang cukup kecil untuk melewati sebuah saringan dengan ukuran 850 mikron (menurut standar amerika sekitar 20 mesh).

Kebutuhan manusia akan kayu sebagai bahan bangunan baik untuk keperluan konstruksi, dekorasi, maupun furniture, terus meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk. Kebutuhan kayu untuk industri perkayuan di indonesia diperkirakan sebesar 70 juta m³ per tahun denagn kenaikan rata-rata sebesar 14,2 % per tahun sedangkan produksi kayu bulat diperkirakan hanya sebesar 25 juta m³ per tahun, dengan demikian terjadi defisit sebesar 45 juta m³ (Priyono 2001). Hal ini menunjukkan bahwa sebenarnya daya dukung hutan sudah tidak dapat memenuhi kebutuhan kayu. Keadaan ini diperparah oleh adanya konversi hutan alam menjadi lahan pertanian, perladangan berpindah, kebakaran

hutan, praktik pemanenan yang tidak efisien dan pengembangan infrastruktur yang diikuti oleh perambahan hutan. Kondisi ini menuntut penggunaan kayu secara efisien dan bijaksana, antar lain melalui konsep the whole tree utilkization,

disamping meningkatkan penggunaan bahan berlignoselulosa non kayu, dan pengembangan produk-produk inovatif sebagai bahan bangunan pengganti kayu (Macklin, 2008b).

Patut disayangkan, sampai saat ini kegiatan pemanenan dan pengolahan kayu di Indonesia masih menghasilkan limbah dalam jumlah besar. Purwanto dkk, (1994) menyatakan komposisi limbah pada kegiatan pemanenan dan industri pengolahan kayu adalah sebagai berikut :

1. Pada pemanenan kayu, limbah umumnya berbentuk kayu bulat, mencapai 66,16%.

2. Pada industri penggergajian limbah kayu meliputi serbuk gergaji 10,6&. Sebetan 25,9% dan potongan 14,3%, dengan total limbah sebesar 50,8% dari jumlah bahan baku yang digubakan.

3. Limbah pada industri kayu lapis meliputi limbah potongan 5,6%, serbuk gergaji 0,7%, sampah vinir basah 24,8%, sampah vinir kering 12,6% sisa kupasan 11,0% dan potongan tepi kayu lapis 6,3%. Total limbah kayu lapis ini sebesar 61,0% dari jumlah bahan baku yang digunakan.

Data Departemen Kehutanan dan Perkebunan tahun 1999/2000 menunjukkan bahwa produksi kayu lapis Indonesia mencapai 4,61 juta m3 sedangkan kayu gergajian mencapai 2,06 juta m3. Dengan asumsi limbah yang dihasilkan mencapai 61% maka diperkirakan limbah kayu yang dihasilkan mencapai lebih dari 5 juta m3 (BPS, 2000).

Selama ini limbah kayu masih banyak menimbulkan masalah dalam penanganannya yaitu dibiarkan membusuk,ditumpuk, dan dibakar yang kesemuanya berdampak negatife terhadap lingkungan sehingga penanggulangannya perlu dipikirkan. Salah satu jalan yang dapat ditempuh adalah memanfaatkannya menjadi produk yang bernilai tambah dengan teknologi aplikatif dan kerakyatan sehinnga hasilnya mudah disosialisakan kepada masyarakat.

2.3 POLIMER

Polimer (poly = banyak; mer = bagian) adalah suatu molekul raksasa (makromolekul) yang terbentuk dari susunan ulang molekul kecil yang terikat melalui ikatan kimia. Suatu polimer akan terbentuk bila seratus atau seribu unit molekul yang kecil yang disebut monomer, saling berikatan dalam suatu rantai. Jika monomernya sejenis disebut homopolimer, dan jika monomernya berbeda akan menghasilkan kopolimer.

Komponen utama plastik sebelum membentuk polimer adalah monomer, yakni rantai yang paling pendek. Polimer merupakan gabungan dari beberapa monomer yang akan membentuk rantai yang sangat panjang. Bila rantai tersebut dikelompokkan bersama-sam dalam suatu pola acak, menyerupai tumpukan jerami maka disebut amorf, jika teratur hampir sejajar disebut kristalin dengan sifat yang lebih keras dan tegar (Syarief,et,al,1998 dalam nurminah 2002).

2.3.1 Polimer Berdasarkan Asalnya

Plastik mulai dikenal semenjak 3000 tahun yang lalu dalam kehidupan bangsa mesir kuno. Saat itu plastik yang dikenal masih bersifat alami, bersumber dari tumbuh-tumbuhan dan hewan. Penggunaannya juga terbatas sebagai bahan pelapis dan bahan dekorasi. Plastik sintesis mulai dirintis pada tahun 1846 oleh schonbein (jerman) yang memodifikasi selulosa kayu dan tumbuhan dengan asam nitrat untuk membuat plastik sintesis. Plastik yang 100% sintesis dihasilkan dari penelitian Leo Baekeland(Belgia) selama tahun 1907 – 1909, yaitu dengan ditemukannya bakelite. Selanjutnya plastik mengalami perkembangan yang pesat pada tahun 1940-an mula-mula dijerman, kemudian diikuti jepang dan negara industri lainnya.

Polimer regenerasi adalah polimer alam yang dimodifikasi. Contohnya rayon, yaitu serat sintetis yang dibuat dari kayu (selulosa). Polimer sintetis adalah polimer yang dibuat dari molekul sederhana (monomer) dalam pabrik. Beberapa contoh polimer yang dibuat oleh pabrik adalah nylon dan poliester, kantong plastik dan botol, pita karet, dll. Plastik yang pertama kali dibuat secara komersial adalah nitroselulosa. Material plastik telah berkembang pesat dan sekarang

mempunyai peranan yang sangat penting dibidang elektronika, pertanian, tekstil, transportasi, furniture, konstruksi, kemasan kosmetik, mainan anak – anak dan produk – produk industri lainnya.

2.3.2 Polimer Berdasarkan Sifat Thermalnya

Sifat-sifat polimer ditentukan oleh empat hal, yaitu : panjangnya rantai, gaya antar molekul, percabangan dan ikatan silang antar rantai polimer. Kekuatan dan titik leleh polimer naik dengan bertambah panjangnya rantai polimer.

Bila gaya antar molekul pada rantai polimer besar, maka polimer menjadi kuat dan sukar meleleh. Rantai polimer yang bercabang banyak daya regangnya rendah dan lebih mudah meleleh. Ikatan silang antar rantai menyebabkan terjadinya jaringan yang kaku dan membentuk bahan yang keras.

Plastik mewakili ribuan bahan yang berbeda sifat fisis, mekanis, dan kimia. Menurut Osswald dan Menges (1996) dalam Mulyadi (2001) secara garis besar plastik dapat digolongkan menjadi dua golongan besar, yakni plastik yang bersifat thermoplastik dan plastik yang bersifat thermoset. Thermoplastik adalah plastik yang dapat dibentuk kembali dengan mudah dan diproses menjadi bentuk lain dengan menggunakan panas yang mana polimernya tidak memiliki ikatan silang. Ketika dipanaskan, Polimer yang bersifat termoplastik meleleh dan kembali mengeras ketika didinginkan. Jadi apabila pecah polimer termoplastik dapat disambungkan kembali denan cara dipanaskan atau dapat dicetak ulang dengan cara dipanaskan. Yang termasuk plastik thermoplastik antara lain : PE, PP(Polypropilene), PS(Polystirene), ABS(acrylonitrile butadiene styrene), SAN, nylon, PET, BPT, Polyacetal (POM), PC, dll.

Sebaliknya thermoset adalah palstik yang tidak dapat dilunakkan kembali bila telah mengeras. Dimana thermoset merupakan pilimer yang mempunyai ikatan silang. Makin banyak ikatan silang makin kaku polimer dan mudah patah. selanjutnya apabila pecah tak dapat disambungkan lagi dengan pemanasan , karena susunan molekul-molekulnya pada ikatan silang antar rantai akan rusak apabila dipanaskan lagi. Yang termasuk plastik thermoset adalah : PU (Poly Urethene), UF (Urea Formaldehyde), MF (Melamine Formaldehyde), polyester,

epoksi dll. Plastik yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah thermoplastik.

Seiring dengan perkembangan teknologi, kebutuhan akan plastik terus meningkat. Data BPS tahun1999 menunjukkan bahwa volume perdagangan plastik impor indonesia, terutama polipropilena (PP) pada tahun 1995 sebesar 136.122,7 ton sedangkan pada tahun 1999 sebesar 182.523,6 ton, sehingga dalam kurun waktu tersebut terjadi peningkatan sebesar 34,15%. Jumlah tersebut diperkirakan akan terus meningkat pada tahun-tahun selanjutnya. Sebagai konsekuwnsinya, peningkatan limbah plastikpun tidak terelakkan. Menurut hartono (1998) komposisi sampah atau limbah plastik yang dibuang oleh setiap rumah tangga adalah 9,3% dari totla sampah rumah tangga.

2.3.3 Polimer Berdasarkan Reaksi Pembentuknya

Dua jenis utama dari reaksi polimerisasi adalah polimerisasi adisi dan

polimerisasi kondensasi. Jenis reaksi yang monomernya mengalami perubahan reaksi tergantung pada strukturnya.

A. Polimer Adisi

Reaksi pembentukan teflon dari monomer-monomernya tetrafluoroetilen, disebut reaksi adisi. Perhatikan Gambar 2.1 yang menunjukkan bahwa monomer etilena mengandung ikatan rangkap dua, sedangkan di dalam polietilena tidak terdapat ikatan rangkap dua.

Monomer etilena mengalami reaksi adisi membentuk polietilena yang digunakan sebagai tas plastik, pembungkus makanan, dan botol. Pasangan elektron ekstra dari ikatan rangkap dua pada tiap monomer etilena digunakan untuk membentuk suatu ikatan baru menjadi monomer yang lain.

Menurut jenis reaksi adisi ini, monomer-monomer yang mengandung ikatan rangkap dua saling bergabung, satu monomer masuk ke monomer yang lain, membentuk rantai panjang. Produk yang dihasilkan dari reaksi polimerisasi adisi mengandung semua atom dari monomer awal. Berdasarkan Gambar 2.1, yang dimaksud polimerisasi adisi adalah polimer yang terbentuk dari reaksi polimerisasi disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi dari monomermonomernya yang membentuk ikatan tunggal. Dalam reaksi ini tidak disertai terbentuknya molekul-molekul kecil seperti H2O atau NH3.

B. Polimer Kondensasi

Polimer kondensasi terjadi dari reaksi antara gugus fungsi pada monomer yang sama atau monomer yang berbeda. Dalam polimerisasi kondensasi kadang-kadang disertai dengan terbentuknya molekul kecil seperti H2O, NH3, atau HCl. Di dalam jenis reaksi polimerisasi yang kedua ini, monomer-monomer bereaksi secara adisi untuk membentuk rantai. Namun demikian, setiap ikatan baru yang dibentuk akan bersamaan dengan dihasilkannya suatu molekul kecil (biasanya air) dari atom-atom monomer. Pada reaksi semacam ini, tiap monomer harus mempunyai dua gugus fungsional sehingga dapat menambahkan pada tiap ujung ke unit lainnya dari rantai tersebut. Jenis reaksi polimerisasi ini disebut reaksi kondensasi.

Dalam polimerisasi kondensasi, suatu atom hidrogen dari satu ujung monomer bergabung dengan gugus–OH dari ujung monomer yang lainnya untuk membentuk air. Reaksi kondensasi yang digunakan untuk membuat satu jenis nilon ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2

Kondensasi terhadap dua monomer yang berbeda yaitu 1,6 – diaminoheksana dan asam adipat yang umum digunakan untuk membuat jenis nylon. Nylon diberi nama menurut jumlah atom karbon pada setiap unit monomer. Dalam gambar ini, ada enam atom karbon di setiap monomer, maka jenis nylon ini disebut nylon 66.

Contoh lain dari reaksi polimerisasi kondensasi adalah bakelit yang bersifat keras, dan dracon, yang digunakan sebagai serat pakaian dan karpet, pendukung pada tape – audio dan tape – video, dan kantong plastik.

2.4 LIMBAH PLASTIK

Pemanfaatan limbah plastik merupakan upaya menekan pembuangan plastik seminimal mungkin dan dalam batas tertentu, menghemat sumber daya dan mengurangi ketergantungan bahan baku impor. Pemanfaatan limbah plastik dapat dilakukan dengan pemakaian kembali (resue) maupun daur ulang (recycle) (syafitrie, 2001).

Pemanfaatan limbah plastik dengan cara daur ulang umumnya dilakukan oleh industri. Secara umum terdapat empat persyaratan agar suatu limbah plastik dapat diproses oleh suatu industri, antaralain limbah harus dalam bentuk tertentu sesuai kebutuhan (biji, pellet, serbuk, pecahan, limbah harus homogen, tidak terkontaminasi, serta diupayakan tidak teroksidasi. Untuk mengatasi masalah

tersebut, sebelum digunakan limbah plastik diproses melalui tahapan sederhana, yaitu pemisahan, pemotongan, pencucian, dan penghilangan zat-zat seperti besi dan sebagainya (Sasse et al,1995).

Pemanfaatan dan penggunaan plastik daur ulang dalam pembuatan kembali barang-barang plastik telah berkembang pesat. Hampir seluruh jenis limbah plastik (80%) dapat diproses kembali menjadi barang semula walaupun harus dilakukan pencampuran dengan bahan baku baru dan additive untuk meningkatkan kualitas (syafitrie, 2001). Menurut Hartono (1998) empat jenis limbah plastik yang populer dan laku dipasaran yaitu polietilena(PE), High Density Polyethylene (HDPE), asoi, dan Polipropilena (PP).

2.5 POLIPROPILENA

Polipropilen termasuk jenis plastik olefin dan merupakan polimer dari propilen. Dikembangkan sejak tahun 1950 dengan berbagai nama dagang seperti : Bexfane, Dynafilm, Lufaren, Escon, Olefane, Profax. Poliporopilen lebih kuat dan ringan dengan daya tembus uap yang rendah, ketahanan yang baik terhadap lemak, stabil terhadap suhu tinggi dan cukup mengkilap (Winarno dan Jenie, 1983). Monomer polipropilen diperoleh dengan pemecahan secara thermal naphtha (distalasi minyak kasar) etilen, propylen dan homologues yang lebih tinggi dipisahkan dengan distalasi pada temperatur rendah. Dengan menggunakan katalis Natta-Ziegler polypropilen dapat diperoleh dari propilen (Birley, et al.,

1988).

Bost (1980) dalam syarief et al. (1989) menyatakan bahwa sifat-sifat utama dari polipropilena yaitu :

1. Ringan (kerapatan 0,9 g/cm³), mudah dibentuk, tembus pandang dan jernih dalam pembuatan film.

2. Mempunyai kekuatan tarik lebih besar dari polyethylene (PE). Pada suhu rendah akan rapuh, dalam bentuk murni pada suhu -3000C mudah pecah sehingga perlu ditambahkan Polyethylene atau bahan lain untukmemperbaiki ketahanan terhadap benturan.

3. Lebih kaku dari PE dan tidak gampang sobeksehingga lebih mudah dalam penanganannya.

4. Permeabilitas uap air rendah, permeabilitas gas sedang. 5. Tahan terhadap suhu tinggi sampai dengan 150°C 6. Titik lelehnya cukup tinggi pada suhu 170°C

7. Tahan terhadap asam kuat, basa dan minyak. Tidak terpengaruh oleh pelarut pada suhu kamar kecuali HCL.

8. Pada suhu tinggi polipropilena akan bereaksi dengan benzena, siklena, toluena, terpentin dan asam nitrat kuat

Karakteristik polipropilena menurut Bost (1980) dalam syarief et al.

(1999) adalah sebagai berikut :

Tabel 2.1 Karakteristik polipropilena Deskriptif Polipropilena

Densitas pada suhu 20 C (gr/cm³) Suhu melunak (°C)

Titik lebur (°C) Kristalinitas (%) Indeks fluiditas

Modulus of elasticity (kg/cm²) Tahanan volumetrik (Ohm/cm²) Konstanta dielektrik (60-108 cycle) Permeabilitas gas-Nitrogen Oksigen Gas karbon Uap air 0,90 149 170 60-70 0,2-2,5 11000-13000 1017 2,3 4,4 23 92 600 Sumber : (Parlin 2004)

Bahan pembuat plastik dari minyak dan gas sebagai sumber alami, dalam perkembangannya digantikan oleh bahan-bahan sintesis sehingga dapat diperoleh sifat-sifat plastik yang diinginkan dengan cara kopolimerisasi, laminasi, dan ekstruksi (syarief,et al., 1989).

2.6 KOMPOSIT

Kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Komposit berasal dari kata kerja “to compose” yang berarti menyusun atau menggabung.komposit berarti bahan gabungan dari atau lebih material yang berbeda sebagai suatu kombinasi yang menyatu.

Defenisi komposit menurut Hakim (2007) adalah campuran makroskopik dari serat dan matriks. Manfaat utama dari penggunaan komposit adalah mendapatkan kombinasi sifat kekuatan serta kekakuan tinggi dan berat jenis yang ringan.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.

Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber)

sebagai pengisi dan bahan pengikat serat-serat tersebut yang disebut matrik. Didalam komposit unsur utamanya adalah serat, sedangkan bahan pengikatnya menggunakan bahan polimer yang mudah dibentuk dan mempunyai daya pengikat yang tinggi. Penggunaan serat sendiri yang utama adalah untuk menentukan karakteristik bahan komposit, seperti : kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik lainnya. Sebagai bahan pengisi serat digunakan untuk menahan sebagian besar gaya yang bekerja pada bahan komposit, matrik sendiri mempunyai fungsi melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik terhadap gaya-gaya yang terjadi. Oleh karena itu untuk bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik dipilih bahan-bahan yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia.

Salah satu keuntungan material komposit adalah kemampuan material tersebut untuk diarahkan sehingga kekuatannya dapat diatur hanya pada arah tertentu yang kita kehendaki, hal ini dinamakan “ tailoring properties”. Dan ini adalah salah satu sifat istimewa komposit, yaitu ringan, kuat, tidak terpengaruh korosi, dan mampu bersaing dengan logam, tidak kehilangan karakteristik dan kekuatan mekanisnya.

2.6.1 Klasifikasi Bahan Komposit

Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan strukturnya. Bahan komposit dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi komposit sering digunakan antara lain seperti :

1. Klasifikasi menurut kombinasi material utama, seperti metal-organic atau

metal anorganic.

2. Klasifikasi menurut karakteristik bulk-form, seperti sistem matrik atau

laminate.

3. Klasifikasi menurut distribusi unsur pokok, seperti continous dan

discontinous.

4. Klasifikasi menurut fungsinya, seperti elektrikal atau struktural (Schwartz, 1984).

Sedangkan klasifikasi untuk komposit serat (fiber-matrik composites) dibedakan menjadi beberapa macam antara lain ;

1. Fiber composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik. 2. Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik.

3. Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik.

4. Filled composites adalah gabungan matrik continous skeletal dengan matrik yang kedua.

5. Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina (Schwartz,1984 : 16).

Secara umum bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan komposit partikel (particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber composite). Bahan komposit partikel terdiri dari partikel-partikel yang di ikat oleh matrik. Bahan komposit partikel pada umumnya lebih lemah dibanding dengan bahan komposit serat, namun memiliki keunggulan seperti ketahan terhadap aus, tidak mudah retak, dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang baik. Bahan komposit serat terdiri dari serat-serat yang diikat oleh matrik yang saling berhubungan. Bahan komposit serat ini terdiri dari dua macam, yaitu serat panjang (continuos fiber) dan serat pendek (short fiber atau whisker). Penggunaan bahan komposit serat sangat efisien dalam menerima beban dan gaya. Karena itu bahan

komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat (Hadi, 2000).

Dibawah ini digambarkan klasifikasi bahan komposit yang paling umum (Hadi, 2000).

Gambar 2.3. Klasifikasi Bahan Komposit

2.6.2 Tipe Komposit Serat

Untuk memperoleh komposit yang kuat harus dapat memempatkan serat dengan benar. Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit, yaitu :

1. Continuous Fiber Composite

Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriknya. Jenis komposit ini paling sering digunakan. Tipe ini mempunyai kelemahan pada pemisahan antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriknya

2. Woven Fiber Composite (bi-directional)

Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan akan melemah.

3. Discontinuous Fiber Composite

Discontinuous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek. Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 (Gibson, 1994 : 157) :

a) Aligned discontinuous fiber

b) Off-axis aligned discontinuous fiber c) Randomly oriented discontinuous fiber

Gambar 2.4. Tipe Discontinuous Fiber

4. Hybrid Fiber Composite

Hybrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat menganti kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.

2.6.3 Faktor Yang Mempengaruhi Performa Komposit

Beberapa faktor yang mempengaruhi performa komposit serat antara lain : 1. Faktor Serat

Serat adalah bahan pengisi matrik yang digunakan untuk dapat memperbaiki sifat dan struktur matrik yang tidak dimilikinya, juga diharapkan mampu menjadi bahan penguat matrik pada komposit untuk menahan gaya yang terjadi.

2. Letak Serat

Dalam pembuatan komposit tata letak dan arah serat dalam matrik yang akan menentukan kekuatan mekanik komposit, dimana letak dan arah dapat mempengaruhi kinerja komposit tersebut.

Menurut tata letak dan arah serat diklasifikasikan menjadi 3 bagian yaitu:

a. One dimensional reinforcement, mempunyai kekuatan dan modulus maksimum pada arah axis serat.

b. Two dimensional reinforcement (planar), mempunyai kekuatan pada dua arah atau masing-masing arah orientasi serat.

c. Three dimensional reinforcement, mempunyai sifat isotropic kekuatannya lebih tinggi dibanding dengan dua tipe sebelumnya.

Pada pencampuran dan arah serat mempunyai beberapa keunggulan, jika orientasi serat semakin acak (random) maka sifat mekanik pada 1 arahnya akan melemah, bila arah tiap serat menyebar maka kekuatannya juga akan menyebar kesegala arah maka kekuatan akan meningkat.

Gambar 2.6. Tiga Tipe Orientasi Pada Reinforcement

3. Panjang Serat

Panjang serat dalam pembuatan komposit serat pada matrik sangat berpengaruh terhadap kekuatan. Ada 2 penggunaan serat dalam campuran komposit yaitu serat pendek dan serat panjang. Serat panjang lebih kuat dibanding serat pendek. Serat alami jika dibandingkan dengan serat sintetis mempunyai panjang dan diameter yang tidak seragam pada setiap jenisnya. Oleh karena itu panjang dan diameter sangat berpengaruh pada kekuatan maupun modulus komposit. Panjang serat berbanding diameter serat sering disebut dengan istilah aspect ratio. Bila aspect 15 ratio makin besar maka makin besar pula kekuatan tarik serat pada komposit tersebut. Serat panjang (continous fiber) lebih efisien dalam peletakannya daripada serat pendek. Akan tetapi, serat pendek lebih mudah peletakannya dibanding serat panjang. Panjang serat mempengaruhi kemampuan proses dari komposit serat. Pada umumnya, serat panjang lebih mudah penanganannya jika dibandingkan dengan serat pendek. Serat panjang pada keadaan normal dibentuk dengan proses filament winding, dimana pelapisan serat dengan matrik akan menghasilkan distribusi yang bagus dan orientasi yang menguntungkan. Ditinjau dari teorinya, serat panjang dapat mengalirkan beban maupun

tegangan dari titik tegangan ke arah serat yang lain. Sedangkan komposit serat pendek, dengan orientasi yang benar, akan menghasilkan kekuatan yang lebih besar jika dibandingkan continous fiber. Hal ini terjadi pada whisker, yang mempunyai keseragaman kekuatan tarik setinggi 1500 kips/in2 (10,3 GPa). Komposit berserat pendek dapat diproduksi dengan cacat permukaan yang rendah sehingga kekuatannya dapat mencapai kekuatan teoritisnya (Schwartz, 1984 : 11).

4. Bentuk Serat

Bentuk Serat yang digunakan untuk pembuatan komposit tidak begitu mempengaruhi, yang mempengaruhi adalah diameter seratnya. Pada umumnya, semakin kecil diameter serat akan menghasilkan kekuatan komposit yang lebih tinggi. Selain bentuknya kandungan seratnya juga mempengaruhi (Schwartz, 1984 : 1.4).

5. Faktor Matrik

Matrik dalam komposit berfungsi sebagai bahan mengikat serat menjadi sebuah unit struktur, melindungi dari perusakan eksternal, meneruskan atau memindahkan beban eksternal pada bidang geser antara serat dan matrik, sehingga matrik dan serat saling berhubungan. Pembuatan komposit serat membutuhkan ikatan permukaan yang kuat antara serat dan matrik. Selain itu matrik juga harus mempunyai kecocokan secara kimia agar reaksi yang tidak diinginkan tidak terjadi pada permukaan kontak antara keduanya. Untuk memilih matrik harus diperhatikan sifat-sifatnya, antara lain seperti tahan terhadap panas, tahan cuaca yang buruk dan tahan terhadap goncangan yang biasanya menjadi pertimbangan dalam pemilihan material matrik.

6. Faktor Ikatan Fiber-Matrik

Komposit serat yang baik harus mampu menyerap matrik yang memudahkan terjadi antara dua fase (Schwartz, 1984 : 1.12). Selain itu komposit serat juga harus mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang tinggi, karena serat dan matrik berinteraksi dan pada akhirnya terjadi pendistribusian tegangan. Kemampuan ini harus dimiliki oleh matrik dan serat. Hal yang mempengaruhi ikatan antara serat dan matrik adalah void, yaitu adanya celah

pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat menyebabkan matrik tidak akan mampu mengisi ruang kosong pada cetakan. Bila komposit tersebut menerima beban, maka daerah tegangan akan berpindah ke daerah

void sehingga akan mengurangi kekuatan komposit tersebut. Pada pengujian tarik komposit akan berakibat lolosnya serat dari matrik. Hal ini disebabkan karena kekuatan atau ikatan interfacial antara matrik dan serat yang kurang besar (Schwartz, 1984 : 1.13).

2.7 PENCAMPURAN POLIMER

Proses pencampuran dalam pembuatan polimer secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu :

1. Proses fisika, terjadi pencampuran secara fisik antara dua jenis polimer atau lebih yang memiliki struktur yang berbeda, tidak membentuk ikatan ekivalen antara komponen-komponennya.

2. Proses kimia, menghasilkan kopolimer yang ditandai dengan terjadinya ikatan-ikatan kovalen antar polimer penyusunnya. Interaksi yang terjadi didalam campuran ini berupa ikatan vander walls, ikatan hidrogen atau interaksi dipol-dipol.

Pencampuran polimer komersial dapat dihasilkan dari polimer sintetik dengan polimer alam. Pencampuran yang dihasilkan dapat berupa campuran homogen dan campuran heterogen.

2.7.1 Pencampuran Polipropilena dengan Serbuk Kayu

Proses pencampuran antar matriks dengan filler mencakup dua jenis pencampuran yaitu pencampuran distributif dan pencampuran dispersif. Contoh pencampuran distributif diantaranya pencampuran bahan aditif pada seperti antioksidan, pengisi, pigmen atau penguat kedalam matriks polimer. Proses pencampuran ini memerlukan bahan pendispersi dan bahan penghubung untuk mendapatkan hasil campuran yang homogen. Bahan pengisi kayu dan serat

(selulosa) yang ringan, murah, dan tersedia dalam jumlah besar dapat diolah secara distributif dengan matriks polimer.

2.7.2 Kompatibilitas Pencampuran Polipropilena dengan Serbuk Kayu

Polipropilena dan serbuk kayu merupakan dua bahan polimer yang sukar bercampur homogen, karena sifat kopolarannya berbeda. Karena itu proses pencampurannya adalah distributif. Untuk mendapatkan campuran yang homogen, prosesnya tidak dapat dilakukan dengan cara konvensional, yang hanya melibatkan interaksi fisik antar komponen polimer. Campuran polimer yang dihasilkan dengan metode campuran lelehan (melt- mixing ) lebih baik dari pada pencampuran dalam larutan. Buruknya interaksi antara bagian-bagian molekul menyebabkan tingginya tegangan antar muka pada lelehan yang mengakibatkan sulitnya mendispersikan komponen penyusun sebagaimana mestinya selama pencampuran dan rendahnya adhesi antar muka dari komponen-komponen tersebut. Gejala ini berakibat dininya kegagalan mekanik dan kerapuhan polimer. Cara untuk mengatasi hal ini disebut kompatibilisasi (Al-Malaika, 1997).

2.8 PAPAN PARTIKEL 2.8.1 Pengertian Papan Partikel

Menurut hygreen dan Bowyer (1990) papan partikel merupakan gabungan antara partikel kayu dengan penambahan matriks sebagi perekatnya dan dikempa secara hot press. Sedangakan Dumanaw (1990) menyatakan papan partikel adalah papan buatan yang terbuat dari serpihan kayu, tahan api dan merupakan bahan isolasi serta bahan akustik yang benar.

Menurut (Han, 1990) filler yang ditambahkan kedalam matriks bertujuan meningkatkan sifat-sifat mekanis plastik melalui penyebaran tekanan diantara serat dan matriks. Selain itu penambahan filler akan mengurangi biaya disamping memperbaiki beberapa sifat produknya.Dengan memilih kombinasi material serat dan matriks yang tepat, kita dapat membuat suatu material komposit dengan sifat yang sama dengan kebutuhan sifat suatu struktur tertentu dan tujuan tertentu.

Komposit serbuk kayu plastik adalah komposit yang terbuat dari plastik sebagai matriks dan serbuk kayu sebagai pengisi (filler), yang mempunyai sifat gabungan keduanya. Penambahan filler kedalam matriks bertujuan mengurangi densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya per unit volume. Dari segi kayu, dengan adanya matrik polimer didalamnya maka kekuatan dan sifat fisiknya juga akan meningkat (Febrianto, 1999).

Papan partikel menurut Tsoumis (1991) adalah salah satu produk komposit yang dapat dibuat dengan merekatkan partikel berupa potongan kayu yang kecil atau mineral lain yang mengandung lignoselulosa, dengan kata lain semua bahan yang mengandung lignoselulosa termasuk serbuk kayu dapat diguanakan sebagai bahan baku pembuatan papan komposit.

Pembuatan papan partikel dengan menggunakan matriks dari plastik yang telah di daur ulang, selain dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan kayu, juga dapat mengurangi pembebanan lingkungan terhadap limbah plastik disamping menghasilkan produk inovatif sebagai bahan bangunan pengganti kayu. Keunggulan produk ini antara lain : Biaya produksi lebih murah, bahan bakunya melimpah, fleksibel dalam proses pembuatannya, kerapatannya rendah, lebih bersifat biodegradable (dibanding plastik), memiliki sifat-sifat yang lebih baik dibandingkan bahan baku asalnya, dapat diaplikasikan untuk berbagai keperluan, serta bersifat dapat didaur ulang (recycleable). Beberapa contoh penggunaan produk ini antara lain sebagai komponen interior kendaraan (mobil, kereta api, pesawat terbang), perabot rumah tangga, maupun komponen bangunan (jendela, pintu, dinding, lantai dan jembatan) (Febrianto, 1999 : Youngquist, 1995).

Salah satu keuntungan material papan partikel adalah kemampuan material tersebut untuk diarahkan sehingga kekuatannya dapat diatur hanya pada arah tertentu yang kita kehendaki, hal ini dinamakan “tailoring properties”. Sifat ini merupakan salah satu sifat istimewa komposit yaitu, ringan, kuat, tidak terpengaruh korosi, dan mampu bersaing dengan logam, tidak kehilangan karakteristik dan kekuatan mekanisnya.

Namun pada umumnya kelemahan papan partikel sebagai bahan bangunan adalah stabilitas dimensi yang rendah sehingga kebanyakan produk papan partikel ini hanya dipakai untuk interior.

Bahan baku papan partikel

Bahan utama papan partikel menurut Walker (1993), yaitu :

1. Sisa industry serbuk gergaji, pasahan dan potongan-potongan kayu 2. Sisa pengambilan kayu, penjarangan dan jenis bukan komersial

3. Bahan material berlignoselulosa bukan kayu seperti rami, ampas tebu, bamboo, tandan kelapa sawit, serat nenas, enceng gondok dan lain-lain.

Adapun tipe-tipe partikel yang digunakan untuk bahan baku pembuatan papan partikel menurut Haygreen dan Bowyer (1996), yaitu :

a. Pasahan (shaving), partikel kayu kecil berdimensi tidak menentu yang dihasilkan apabila mengetam lebar atau mengetam sisi ketebalan kayu.

b. Serpih (flake), partikel kecil dengan dimensi yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dengan peralatan yang telah dikhususkan.

c. Biskit (wafer), serupa serpih tetapi bentuknya lebih besar. Biasanya lebih dari 0,025 inci tebalnya dan lebih 1 inci panjangnya.

d. Tatal (chips), sekeping kayu yang dipotong dari suatu blok dengan pisau yang besar atau pemukul.

e. Serbuk gergaji, dihasilkan oleh pemotongan dengan gergaji.

f. Untaian, pasahan panjang tetapi pipih dengan permukaan yang sejajar.

g. Kerat, bentuk persegi potongan melintang dengan panjang paling sedikit 4 kali ketebalannya.

h. Wol kayu, keratin yang panjang, berombak, ramping.

Serbuk kayu dapat dipergunakan sebagai bahan baku papan partikel karena serbuk kayu merupakan bahan yang banyak mengandung komponen kimia seperti selulosa (40-50%), hemiselulosa (20-30%), lignin (20-30%),dan sejumlah kecil bahan-bahan anorganik dan ekstraktif.(Setyawati, 2003).

26

2.8.2 Kegunaan Papan Partikel

Kegunaan papan partikel (komposit) dibedakan menjadi dua bagian, yaitu:

a. Structural Composite

Dipergunakan untuk dinding, atap, bagian lantai, tangga, komponen kerangka, mebel dan lain-lain. Bahan yang digunakan untuk memikul beban di dalam penggunaannya, penggunaan perekat eksterior akan menghasilkan papan eksterior sedangkan pemakaian perekat interior akan menghasilkan papan partikel interior.

b. Non Structural Composite

Komposit ini tidak digunakan untuk memikul beban, penggunaan akhir produknya untuk pintu, jendela, mebel, bahan pengemas, pembatas ubin, bagian interior mobil dan lain-lain.

2.8.3 Pola Pemotongan Contoh Uji Papan Partikel

Pembuatan sampel dengan pemotongan bahan yang sudah jadi mengacu pada standar SNI 03-2105-2006 seperti terlihat pada gambar berikut :

Gambar 2.7 Ukuran Sampel Uji Berdasarkan SNI 03-2105-2006 20,0 cm

2,5 cm

2,5 cm 10,0 cm

5,0 cm

5,0 cm

5,0 cm 5,0 cm 5,0 cm 5,0 cm 5,0 cm B

A

C D

Keterangan :

A : Sampel untuk uji kerapatan dan kadar air B : Sampel untuk uji MOR dan MOE

C : Sampeluntuk uji pengembangan tebal D : Sampel untuk uji kuat rekat internal E : Sampel untuk uji kuat impak

2.8.4 Prosedur Pengujian

Pengujian meliputi sifat fisis dan sifat mekanis papan partikel dilaksanakan berdasarkan SNI 03-2105-2006. hasil pengujian dikoreksi dengan kerapatan masing masing sampel dan dicocokkkan dengan standar SNI 03-2105-2006. memenuhi standar ataukah tidak.pengujian sifat fisis dan mekanis papan komposit yaitu kerapatan, kadar air, pengembangan tebal, modulus lentur( MOE), modulus patah(MOR), dan uji impak. Berdasarkan keteguhan lenturn untuk papan partikel biasa dan dekoratif, dibagi menjadi tiga tipe yaitu:

a. Tipe 18 b. Tipe 13 c. Tipe 8

Tabel 2.2 Sifat Fisis Dan Mekanis Papan Partikel Berdasarkan SNI

No. Sifat Fisik / Mekanik SNI 03-2105-2006 1. Kerapatan (gr/cm3) 0,4 - 0,9

2. Kadar air (%) < 14

3. Daya serap air (%) -

4. Pengembangan tebal(%) Maks 12

5. MOR (kg/cm2) Min 82

6. MOE (kg/cm2) Min 2,04x104

7. Internal bond (kg/cm2) Min 1,5

8. Kuat rekat internal 1,5

9. Kuat impak -

2.8.5 Karakterisasi Papan Partikel

Karakterisasi Papan Partikel meliputi Pengujian sifat fisik yaitu: Densitas, kadar air, pengembangan tebal, sedangkan pengujian sifat mekanik: MOR, MOE, impak, dan kuat rekat internal.

a. Sifat Fisis 1. Densitas

Densitas atau kerapatan didefenisikan sebagai massa persatuan volume material, pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume kering udara. Berat bahan yang diuji ditimbang, lalu diukur rata-rata panjang, lebar, tebal untuk menentukan volume contoh uji. Nilai densitas atau kerapatan papan komposit di hitung dengan menggunakan rumus :

V M 

 (2.1) Keterangan :

ρ : kerapatan (g/cm³) M : berat contoh uji (g) V :volume contoh uji (cm³)

2. Penetapan Kadar Air

Penetapan kadar air papan partikel dilakukan dengan menghitung selisih berat awal contoh uji dengan berat setelah dikeringkan dalam oven selama 4 jam pada suhu (103 2) C dengan menggunakan contoh uji penghitungan kerapatan. Kadar air papan dihitung dengan rumus:

KA=

 0

1 1 0

B B

B 

Keterangan :

KA : Kadar air (%)

B0 : Berat contoh uji sebelum perendaman (g) B1 : Berat contoh uji setelah perendaman (g)

3. Pengembangan Tebal

Perhitungan pengembangan tebal didasarkan pada selisih tebal sebelum dan setelah perendaman dalam air dingin selama 24 jam sedalam 3 cm dari permukaan air. Daya serap air tersebut dihitung dengan rumus:

TS= 100 1

1

2 _x

T T T 

% (2.3)

Keterangan :

TS : pengembangan tebal (%)

T1 : tebal sampel sebelum perendaman (cm) T2 : tebal sampel sesudah perendaman (cm)

30

b. Sifat Mekanis

1. Pengujian Kuat Patah (MOR)

Pengujian MOR dilaksanakan bersamaan dengan pengujian MOE. Skema pengujian digambarkan pada gambarkan pada gambar berikut.

Gambar 2.8 Universal Testing Machine

Modulus patah (MOR) adalah salah satu sifat mekanis papan yang menunjukkan kekuatan dalam menahan beban. Untuk memeperoleh nilai MOR, maka pengujian pembebanan dilakuakn sampai contoh uji patah, dengan kecepatan 10mm menit (SNI 03-2105-2006).

Rumus yang digunakan adalah :

(2.4)

Keterangan :

2 2

3

bh PL 



 : modulus patah (kgf / cm ) P : beban maksimum (kgf) L : jarak sangga (cm) b : lebar contoh uji (cm) h : tebal contoh uji (cm)

2. Modulus Elastisitas (MOE)

Modulus elastisitas (MOE) menunjukkkan ukuran ketahanan papan menahan beban dalam batas proporsi (sebelum patah). Sifta ini penting jika papan digunakan sebagai bahan konstruksi.

Gambar 2.9 Pemasangan Benda Uji

Rumus yang digunakan adalah: Ef



P x bh L

3 3

4

 (2.5) Keterangan :

Ef : modulus elastisistas (kgf/cm ) P : beban sebelum proporsi (kgf) L : jarak sangga (cm)

2

 : lenturan pada beban sebelum batas proporsi (cm) b : lebar contoh uji (cm)

32

3. Pengujian Kuat Impak

Pengujian impak adalah suatu kriteria penting untuk mengetahui kegetasan bahan polimer. Pengujian impak Charpy, Izod dst, dalam hal ini umumnya dipakai. Umumnya, kekuatan bahan impak polimer lebih kecil daripada kekuatan impak logam. Kalau ikatan antar molekul atom kuat, atau berat molekul besar, kekuatan impak besar juga.

Bahan polimer menunjukkan penurunan besar pada kekuatan impak kalau diberi regangan pada pencetakannya, selanjutnya sifta-sifat yang diperlukan dapat diperbaiki dengan menambah filler yang cocok kedalam matriks. Harga impak menjadi lebih besar dengan meningkatkan absorbsi kadar air dan menjadi kecil karena pengeringan. Cara pengujian impak dapat dilakukan dengan cara pengujian Charpy, Izod atau dengan bola jatuh. (Nurmaulita 2010).

Gambar 2.10 Alat Uji Impak

Dalam menentukan nilai impak dilakukan perhitungan nilai charpy dengan menggunakan persamaan berikut(departemen perindustrian, 1994 dan Smallman dan bishop, 2004).

A E

KC (2.6) Keterangan :

KC = Nilai impak Charpy (J/mm2) E = Energi disepasi (J)

A = Luas Penampang (mm2)

4. Pengujian Tarik

Uji tarik dilakukan untuk mengetahi kemampuan papan partikel untuk menan ahan beban tarik tegak lurus permukaan sampel berukuran 5cm x 5cm x 1cm. Sampel diukur panjang dan lebarnya kemudian sampel direkatkan pada dua buah balok besi, selama 24 jam. Kemudian sampel ditarik pada arah vertikal dengan kecepatan sekitar 2 mm/menit.

Persamaan yang digunakan dalam uji tarik adalah :



PxL B cm

kgf tarik uji

keteguhan ( / 2) _(2.7) Keterangan :

B :Beban maksimum (kgf)

P : Panjang (cm)

34

Gambar 2.11 Uji Kuat Rekat Internal

35

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 LOKASI PENELITIAN

Penelitian ini di laksanakan di Laboratorium penelitian kimia Polimer Departemen KIMIA FMIPA Universitas Sumatera Utara (USU) dan laboratorium Penelitian FMIPA USU Medan.

3.2 ALAT DAN BAHAN

3.2.1 Alat yang digunakan dalam pembuatan sampel adalah :

Alat penggiling plastik (extruder)Alat cetak untuk mencetak bahan uji, alat penekan cetakan untuk menekan alat cetak agar didapatkan komposit yang padat(

hot press), oven, martil, corong plastik, skrap, alat penguji papan komposit, neraca analitis, gunting, pisau, ember, gelas ukur, jangka sorong, pengaduk, gergaji mesin, desikator, seperangkat alat Universal Testing Machine, seperangkat alat uji impak, kamera/lensa.

3.2.2 Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

Serbuk kayu sembarang, polipropilen daur ulang, aseton pembersih cetakan, NaOH 10%, aquades, aluminium foil.

3.3 VARIABEL PENELITIAN

Variabel penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah :

3.3.1 Variabel Bebas : :

 polipropilen daur ulang

 fraksi volume PP terhadap serbuk kayu : 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30

36

3.3.2 Variabel Terikat :

Nilai pengujian sifat fisis dan sifat mekanis

 Uji densitas

 Uji kadar air

 Uji pengembangan tebal

 Uji MOE

 Uji MOR

 Uji impak

 Uji kuat rekat intenal

3.4 DIAGARAM ALIR PENELITIAN

3.4.1 Penyiapan Polipropilena (PP) Daur Ulang

Gambar 3.1 Diagram Alir Penyiapan Polipropilena (PP) Daur Ulang

PP (karung goni beras)

PP siap pakai

Dibersihkan dgn campuran air + detergen

37

3.4.2. Penyiapan Serbuk Kayu

Dicuci dengan air dan Aquades sampai bersih untuk menghilangkan minyak dan Karbohidrat.

Serbuk Kayu

Direndam dengan NaOH 10 selama 24 Jam

%

Dikeringkan dengan oven blower 50oC selama 24 jam

Serbuk Kayu

Serbuk Kayu Bebas Minyak dan

Karbohidrat

Serbuk Kayu Siap Guna

38

3.4.3. Pembuatan Papan Partikel Komposit

Gambar 3.3 Diagram Alir Pembuatan Papan Partikel

Penyiapan Matriks

(polipropilen daur ulang) Penyiapan Filler

(serbuk kayu)

Blending Penghitungan Fraksi Volume

Pembentukan Sampel Pengujian

Karakteristik sifat fisik: 1. Densitas

2. Kadar Air

3. Pengembangan Tebal

Karakteristik sifat mekanik: 1. Uji tarik

2. Uji MOR dan MOE 3. Uji Impak

4. Uji Tarik

Analisis Hasil Uji Hasil Akhir/Data

3.5 PROSES PEMBUATAN PAPAN PARTIKEL

Adapun metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

3.5.1 Persiapan Contoh Uji

1. Serbuk kayu direndam dengan NaOH selama 24 jam untuk mendapatkan serbuk kayu dengan ukuran dan kadar air yang seragam. 2. Selanjutnya serbuk kayu dikeringkan dalam oven.

3. Sampel yang sudah kering ini dijadikan sebagai Filler.

4. Polipropilena (PP) daur ulang diperoleh dari limbah karung beras dalam yang digunakan sebagai Matriks. Limbah karung beras dibersihkan selanjutnya dipanaskan sampai titik lelehnya.

3.5.2 Blending (Pengadonan)

Tahap-tahap dalam pengadonan ini disesuaikan dengan proses yang digunakan. Menurut Han (1990) kondisi pengadonan yang paling berpengaruh dalam pembuatan komposit adalah suhu, laju rotasi, dan waktu pengadonan. Dalam penelitian ini blending dilakukan dengan cara menimbang bahan baku sesuai dengan komposisinya lalu matriks dan filler dicampur dan di aduk agar pada saat pengadonan matriks dan filler dapat bercampur merata.kemudian

extruder dipanaskan pada suhu 170 C dan bahan baku yang telah dicampurkan dimasukkan kedalam extruder sedikit demi sedikit melalui corong plastik sampai hasil campuran keluar melalui ujung laras ekstruder dan polyblend ditampung selanjutnya didinginkan pada suhu kamar. Pengadukan dilakukan secara terus-menerus sehingga campuran antara matriks dan filler menjadi homogen. Selanjutnya dari campuran tersebut dibentuk menjadi pellet.

40

3.5.3 Pembuatan Lembaran Dan Pengempaan

Setelah proses pencampuran selesai, Pellet campuran matriks dan filler yang telah di blending dimasukkan kedalam alat pencetak lembaran contoh uji dengan ukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm yang telah dilapisi dengan plat aluminium dan kertas teflon atau alauminium foil lalau disusun supaya adonan padat.

Setelah pellet tersusun secara padat pada alat pencetak, stelah itu dilakukan pengempaan panas dengan suhu 170 C dan tekanan 30 0 kg cm2 selama 45 menit.

Pada saat pembentukan lembaran komposisi kebutuhan bahan papan partikel dibuat dengan 5 perbandingan masing-masing :

Tabel 3.1 Perbandingan Komposisi PP dan Serbuk Kayu

Komposisi (%) Lembaran

PP Serbuk kayu

I 30 70 II 40 60 III 50 50 IV 60 40 V 70 30

3.5.4 Pengkondisian

Setelah selesai pengempaan cetakan lembaran dikeluarkan dari alat kempa. papan partikel masih dalam keadaan panas dan sangat lunak,oleh karena itu sebelum dikeluarkan dari cetakan papan tersebut dibiarkan selama 10 menit agar terjadi pendinginan dan pengerasan sebelum dikeluarkan dari cetakan. Kemudian dilakukan pengkondisian selama satu minggu untuk mencapai distribusi kadar air yang seragam dan melepaskan tegangan sisa dalam papan akibat pengempaan lalu dibuat pola pemotongan sebelum dilakukan pengujian.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4. 1 SIFAT FISIS PAPAN PARTIKEL 4.1.1 Kerapatan

Kerapatan merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan perbandingan antara massa benda terhadap volumenya atau banyaknya massa zat persatuan volume. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan berkisar antara 0,58 gr/cm3 sampai dengan 0,70 gr/cm3, nilai kerapatan terendah papan partikel pada komposisi 50%:50% dan yang tertingggi pada komposisi 30%:70% pada suhu 170 C. Hasil Kerapatan pada penelitian ini secara lengkap disajikan pada Gambar 4.1. Data nilai kerapatan dapat dilihat pada Lampiran B.

0

NILAI KERAPATAN

Gambar 4.1 Grafik Nilai Kerapatan Papan Partikel

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Kerapatan (gr/cm

3 )

0, 65

0,61

0,58

0,61

0,70

30 : 70 40 : 60 50 : 50 60 : 40 70 : 30 Persentase PP dan Serbuk Kayu

Hasil pengujian menunjukkan bahwa pada komposisi 40%, 50% dan 60% pengikat mengalami penurunan kerapatan yang cukup signifikan. Hal tersebut mungkin terjadi akibat distribusi serbuk kayu dengan PP daur ulang pada saat pembentukan papan partikel tidak begitu merata dan tekanan pada saat pengempaan tidak optimal, sehingga berat papan partikel lebih kecil dibandingkan dengan volume papan partikel itu sendiri. Hal ini selaras dengan pernyataan Tsoumis (1991) yang menyatakan bahwa kerapatan papan partikel jarang seragam disepanjang ketebalannya.

Kerapatan papan partikel yang dihasilkan termasuk dalam kategori papan partikel dengan kerapatan sedang. Kategori ini disesuaikan dengan penggolongan menurut Tsoumis (1991) yang membagi papan partikel menjadi papan partikel berkerapatan rendah (0,25-0,40 gr/cm3), berkerapatan sedang (0,40-0,80 gr/cm3), berkerapatan tinggi (0,80-1,20 gr/cm3).

Hasil analisis kerapatan sampel dengan komposisi bahan (70:30, 60:40, 50:50, 40:60, 30:70) dengan suhu 170 C tidak memberikan pengaruh terhadadp kerapatan papan partikel yang dihasilkan. SNI 03-2105-2006, type 8, mensyaratkan nilai kerapatan papan partikel sebesar 0,4 gr/cm3- 0,9 gr/cm3. Jadi semua papan partikel yang dihasilkan telah memenuhi persyaratan yang dihasilkan.

43

4.1.2 Kadar Air

Kadar air menunjukkan besarnya kandungan air dalam suatu benda yang dinyatakan dalam persen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar air papan partikel yang dihasilkan berkisar antara 0,3 % untuk komposisi 70:30 sampai dengan 2,39 % untuk komposisi 50:50. Hasil kadar air pada penelitian ini secara lengkap disajikan pada gambar 4.2. Data nilai kadar air dapat dilihat pada Lampiran B.

Gambar 4.2 Grafik Nilai Kadar Air Papan Partikel

Dari gambar 4.2 terlihat berkurangnya berat awal setelah dilakukan pengeringan dalam oven menunjukkan nilai kadar air yang rendah. Hal itu disebabakan oleh plastik polipropilena yang digunakan sebagai matriks bersifat hidrofobik, sehingga papan partikel tidak mudah menyerap uap air dari lingkungan. kadar air papan partikel yang dihasilkan lebih kecil daripada kadar air bahan bakunya yaitu serbuk kayu (6%), hal ini disebabakan oleh perlakuan panas pada saat blending dan pada saat pengempaan panas yang keduanya menggunakan suhu 170 C selain itu palstik yang digunakan sebagai matriks akan menutupi sebagian permukaan papan partikel dan menyebabakan serbuk kayu tidak bebas menyerap air sebagai akibat adanya ikatan rekat dari palstik. Keterangan tersebut

NILAI KADAR AIR

1,73

1,40

2,39

1,29

0,30 0

1 2 3 4 5

30 : 70 40 : 60 50 : 50 60 : 40 70 : 30

% Kadar Air

Persentase PP dan Serbuk Kayu

sesuai dengan pernyataan massijaya, et.al. (1999) yang menyatakan bahwa umumnya kadar air papan partikel lebih rendah dari pada kadar air bahan bakunya. Hal ini terjadi sebagai akibat dari perlakuan panas yang diterima papan partikel kayu pada saat pengempaan panas dan secara teoritis penambahan partiekl plastik akan mengurangi kemampuan papan partikel secara keseluruhan menyerap air.

Berdasarkan komposisi bahan menunjukkan semakin banyak kadar serbuk kayu maka kadar air juga semakin tinggi. Hal ini disebabkan sifat serbuk kayu sebagai salah satu bahan berlignisellulosa yang bersifat hidrofilik.

Kecenderungan nilai kadar air turun seiring dengan meningkatnya pengikat PP daur ulang yang digunakan. Tetapi pada komposisi persen 50% pengikat nilai kadar air meningkat hal ini terjadi dikarenakan tidak meratanya pencampuran PP dan SK pada saat pembentukan sehingga kualitas papan partikel dari nilai kadar air juga meningkat.

Standart nasional indonesia (SNI) 03-2105-2006, type 8, mensyaratkan nilai kadar air papan partikel sebesar 14%. Jadi semua papan partikel yang dihasilkan tidak mencapai kadar air minimal yang diisyaratkan. Rendahnya kadar air papan plastik yang dihasilkan disebabkan karena perlakuan panas pengempaan dengan menggunakan suhu 170 0C yang membuat kadar air yang masih terdapat dalam papan partikel mengalami penguapan. Hasil tersebut sangat baik untuk penggunaan interior dan eksterior karena nilai kadar air yang rendah.

4.1.3 Pengembangan Tebal

Pengembangan tebal adalah besaran yang menyatakan pertambahan tebal sampel dalam persen terhadap tebal awalnya setelah sampel direndam dalam air sedalam 3 cm dari permukaan air dengan suhu kamar selama 24 jam. Hasil nilai rata-rata untuk pengembangan tebal terlihat hampir seragam. Nilai pengembangan tebalnya antara 7,14 % sampai dengan 11,41 %.Hasil pengembangan tebal dalam penelitian ini secara lengkap disajikan pada gambar 4.3. Data nilai pengembangan tebal dapat dilihat pada Lampiran B.

45

NILAI PENGEMBANGAN TEBAL

7,14 8,62

9,79 10,23

11,41

0 2 4 6 8 10 12

30 : 7 0 40 : 60 50 : 50 60 : 40 70 : 30

Persentase PP dan Serbuk Kayu

% P

en

ge

m

b

an

gan

Te

b

al

Gambar 4.3 Grafik Hasil Pengembangan Tebal Papan Partikel

Gambar 4.3 menunjukkan bahwa nilai pengembangan tebal dari papan partikel yang dihasilkan antara 7,14% pada komposisi 70:30 hingga 11,41% pada komposisi 30:70. Dalam standar nasional indonesia (SNI) 03-2105-2006 Papan Partikel, type 8, nilai pengembangan tebal yang diisyaratkan 12 %, sedangkan nilai pengembangan tebal papan partikel yang dihasilakan dibawah 12 %, sehingga papan partikel yang dihasilkan telah memenuhi standar. Dengan nilai pengembangan tebal dibawah 12 % , berarti stabilitas dimensinya baik, sehingga memungkinkan untuk penggunaan interior dan eksterior. Tingginya stabilitas dimensi papan partikel disebabkan sifat PP yang hidrofobik. Dengan demikian papan partikel yang dihasilkan cenderung memiliki sifat hidrofobik juga, sehingga lebih tahan terhadap air.

Serbuk Kayu

Ke: ( σ ) (Ef)

50 : 50 2

Beban (P)

Depleksi ( 

      

       Rumus  :   =  

P _{= 48,9 kgf} L _{= 15,01 cm} b _{= 4,90 cm} h _{= 1,13 cm}

           ,  kgf/cm

Rumus : EF =

3 3

4bh PL  _x L _{= 15,01 cm}

h _{= 1,13 cm} b _{= 4,90 cm} P/δ _{= 70/1,3 kgf/cm} EF = 6438,81 kgf/cm2

2 2

3 bh

L-9

Persentase PP dan Serbuk Kayu

Sampel Uji

Ke: Gambar Kurva

Perhitungan Kuat Patah ( σ )

Perhitungan Modulus Elastisitas (Ef)

60 : 40 1

Beban (P)

Depleksi ( 

      

       Rumus  :   =  

P _{= 46 kgf} L _{= 15,01 cm} b _{= 4,89 cm} h _{= 1,10 cm}

        

 

,  kgf/cm

Rumus : EF =

3 3

4bh PL  _x L _{= 15,01 cm}

h _{= 1,10 cm} b _{= 4,89 cm} P/δ _{= 70/1,2 kgf/cm} EF = 7577,26 kgf/cm2

2 2

3 bh

Serbuk Kayu

Ke: ( σ ) (Ef)

60 : 40 2

Beban (P)

Depleksi ( 

      

       Rumus  :   =  

P _{= 47,9 kgf} L _{= 15,01 cm} b _{= 4,90 cm} h _{= 1,10 cm}

           ,  kgf/cm

Rumus : EF =

3 3

4bh PL  _x L _{= 15,01 cm}

h _{= 1,10 cm} b _{= 4,90 cm} P/δ _{= 70/1,5 kgf/cm} EF = 6049,43 kgf/cm2

2 2

3 bh

L-9

Persentase PP dan Serbuk Kayu

Sampel Uji

Ke: Gambar Kurva

Perhitungan Kuat Patah ( σ )

Perhitungan Modulus Elastisitas (Ef)

70 : 30 1

Beban (P)

      

      Rumus  :   =  

P _{= 63 kgf} L _{= 15,01 cm} b _{= 5,48 cm} h _{= 1,15 cm}

           ,  kgf/cm

Rumus : EF =

3 3

4bh PL  _x L _{= 15,01 cm}

h _{= 1,15 cm} b _{= 5,48 cm} P/δ _{= 70/1 kgf/cm} EF = 7100,78 kgf/cm2

2 2

3 bh

Serbuk Kayu

Ke: ( σ ) (Ef)

70 : 30 2

Beban (P)

Depleksi ( 

      

       Rumus  :   =  

P _{= 64,9 kg} L _{= 15,01 cm} b _{= 5,40 cm} h _{= 1,15 cm}

           ,  kgf/cm

Rumus : EF =

3 3

4bh PL  _x L _{= 15,01 cm}

h _{= 1,15 cm} b _{= 5,40 cm} P/δ _{= 70/1,1 kgf/cm} EF = 6550,89 kgf/cm2

2 2

3 bh