Ketahanan Komposit Kayu Plastik Daur Ulang dengan Penambahan UV Stabilizer terhadap Cuaca

KETAHANAN KOMPOSIT KAYU PLASTIK-DAUR-ULANG
DENGAN PENAMBAHAN UV STABILIZER
TERHADAP CUACA

IWAN RISNASARI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006

SURAT PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul : Ketahanan
Komposit Kayu Plastik-Daur-Ulang dengan Penambahan UV Stabilizer
terhadap Cuaca adalah benar hasil karya saya sendiri dengan arahan dari
pembimbing, dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Semua sumber data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan
secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.

Bogor, Februari 2006

Iwan Risnasari
NIM E 051020231

ABSTRAK

IWAN RISNASARI. Ketahanan Komposit Kayu Plastik-Daur-Ulang dengan
Penambahan UV Stabilizer terhadap Cuaca. Dibimbing oleh YUSUF SUDO
HADI, FAUZI FEBRIANTO dan MYRTHA KARINA.
Penggunaan wood polymer composite (WPC) saat ini tidak hanya berkembang
untuk produk yang digunakan di dalam ruangan (indoor) seperti lantai dan
dinding rumah bagian dalam, perabot rumah tangga, dan lain-lainnya tetapi juga
berkembang untuk digunakan di luar ruangan (outdoor) seperti dek kapal,
lambung kapal, dan atap rumah. Penggunaan WPC untuk aplikasi outdoor
memunculkan permasalahan yang terkait dengan daya tahan WPC seperti
stabilitas panas (thermal stability), ketahanan terhadap jamur (fungal resistance),
ketahanan terhadap perubahan bentuk karena penyerapan uap air (ketahanan
terhadap kelembaban), dan stabilitas terhadap ultraviolet (UV). Tujuan dari
penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan UV stabilizer
terhadap ketahanan komposit kayu plastik-daur-ulang yang dipaparkan terhadap

cuaca. Dalam penelitian ini terdapat 12 perlakuan yang terdiri dari 2 faktor, yaitu
penambahan maleat anhidrida (MAH) dan UV stabilizer dengan 3 kali ulangan.
Faktor MAH terdiri dari 2 taraf, yaitu MAH 0 % dan MAH 2,5 % sedangkan
faktor UV stabilizer terdiri dari 6 taraf, yaitu konsentrasi UV stabilizer 0, 1, 2, 3,
4, dan 5 %. Lembaran komposit kayu plastik-daur-ulang yang dihasilkan dari
penelitian ini kemudian dipaparkan terhadap cuaca selama 6 bulan. Pengujian
yang dilakukan terhadap komposit yang telah mengalami pemaparan meliputi
perubahan warna dan sifat mekanis (kekuatan tarik/tensile srength, modulus
young dan elongasi patah/break elongation). Pengamatan lebih lanjut dilakukan
dengan alat Scanning Electron Microscope (SEM) untuk mengetahui perubahan
permukaan komposit, dan alat Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)
untuk mengetahui perubahan gugus karbonil pada komposit. Hasil penelitian
antara lain menunjukkan bahwa penambahan MAH dan UV stabilizer tidak dapat
menurunkan tingkat perubahan warna pada komposit, tetapi penambahan MAH
berpengaruh nyata terhadap kekuatan tarik dan modulus young dari komposit
selama 6 bulan pemaparan, sedangkan penambahan UV stabilizer tidak
berpengaruh nyata.
Faktor penambahan MAH dan UV stabilizer hanya
berpengaruh nyata terhadap elongasi patah pada komposit yang tidak mengalami
pemaparan, sedangkan pada komposit yang mengalami pemaparan selama 6 bulan

tidak terlihat pengaruhnya. Hasil pengamatan SEM menunjukkan bahwa
penambahan MAH dan UV stabilizer mampu meningkatkan ikatan antara serbuk
kayu dengan plastik dan mampu mempertahankan struktur komposit yang telah
mengalami pemaparan cuaca selama 6 bulan. Hasil pengujian FTIR menunjukkan
bahwa penambahan MAH dan UV stabilizer pada komposit dapat mengurangi
oksidasi yang terjadi akibat pemaparan, yang ditunjukkan dengan indeks karbonil
yang lebih rendah.
Kata kunci : komposit, UV stabilizer, plastik daur ulang, weathering

KETAHANAN KOMPOSIT KAYU PLASTIK-DAUR-ULANG
DENGAN PENAMBAHAN UV STABILIZER
TERHADAP CUACA

IWAN RISNASARI

Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006

Judul Tesis

: Ketahanan Komposit Kayu Plastik-Daur-Ulang dengan
Penambahan UV Stabilizer terhadap Cuaca

Nama

: Iwan Risnasari

NIM

: E051020231

Disetujui
Komisi Pembimbing

Prof.Dr.Ir.H.Yusuf Sudo Hadi, M.Agr

Dr.Ir.Fauzi Febrianto, MS

Dr. Myrtha Karina
Diketahui

Ketua Program Studi Ilmu Pengetahuan
Kehutanan
Dr.Ir. Dede Hermawan, M.Sc.

Tanggal Lulus :

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof. Dr. Ir. Syafrida Manuwoto, M.Sc.

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas segala

limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga tesis ini berhasil diselesaikan. Tesis
ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.

Pada kesempatan ini penulis

mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Prof. Dr. Ir. H. Yusuf Sudo Hadi, M.Agr, Dr. Ir. Fauzi Febrianto, MS serta Dr.
Myrtha Karina yang telah memberikan bimbingan, arahan serta saran, dan
kritik kepada penulis selama penelitian dan penyusunan tesis ini.
2. Kepala Pusat Penelitian Fisika-Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI)
Bandung beserta staf (Bapak Sudirman, Bapak Anung, Ibu Jimat, dan Ibu
Indri) atas ijin, fasilitas, dan bantuan yang diberikan selama penulis melakukan
penelitian.
3. Dr. Basuki Sumawinata dari Laboratorium Genesis dan Mineralogi
Departemen Tanah Fakultas Pertanian IPB atas ijin dan fasilitas pengujian
yang diberikan kepada penulis.
4. Direktorat Pendidikan Tinggi yang telah memberikan beasiswa kepada
penulis.
5. Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan

ijin dan bantuan

pendidikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan di Sekolah
Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
6. Yayasan Toyota Astra yang telah memberikan bantuan dana penelitian kepada
penulis.
7. Orang tua dan suami penulis yang telah memberikan semangat dan dorongan
kepada penulis untuk menyelesaikan studi S2 ini.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari sempurna, sehingga
perlu adanya perbaikan-perbaikan.

Semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi

penulis dan semua pihak yang memerlukan.
Bogor, Februari 2006
Iwan Risnasari

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bondowoso pada tanggal 19 Agustus 1973 sebagai
anak kedua dari tiga bersaudara, dengan orang tua Bapak AM Irawan dan Ibu
Suristiani.
Tahun 1992 penulis lulus dari SMAN 2 Bondowoso dan pada tahun yang
sama lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan
Seleksi Masuk IPB (USMI). Tahun 1993 penulis diterima di Jurusan Teknologi
Hasil Hutan Fakultas Kehutanan dan lulus tahun 1997.
Pada tahun 1999 penulis diterima sebagai staf pengajar di Jurusan
Kehutanan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara (USU). Tahun 2002
penulis diterima di Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan (IPK) Sekolah
Pascasarjana IPB, dan tahun 2003 mendapatkan beasiswa dari Direktorat
Pendidikan Tinggi (DIKTI)

DAFTAR ISI

Halaman
DAFTAR ISI .................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ...............................................................................................ix
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... x
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xii

PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
Latar Belakang ............................................................................................ 1
Perumusan Masalah .................................................................................... 3
Tujuan dan Manfaat Penelitian ................................................................... 3
Hipotesis Penelitian .................................................................................... 4
TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 5
Komposit Kayu-Plastik ............................................................................... 5
Limbah Kayu dan Limbah Plastik .............................................................. 6
Pemanfaatan Limbah Plastik.................................................................... 10
Pengaruh Cuaca terhadap Kayu, Plastik, dan Komposit Kayu-Plastik ..... 11
UV Stabilizer ............................................................................................. 12
BAHAN DAN METODE .................................................................................. 16
Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................... 16
Bahan dan Alat .......................................................................................... 16
Metode Penelitian ..................................................................................... 17
HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................... 25
Kondisi Pemaparan ................................................................................... 25
Perubahan Warna (Color Difference) ....................................................... 25
Kekuatan Tarik (Tensile Strength) ............................................................ 29
Modulus Young ........................................................................................ 31

Elongasi Patah (Break Elongation) ........................................................... 33
Hasil Pengamatan Scanning Electron Microscope (SEM) ....................... 35
Hasil Pengamatan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) ..... 37
SIMPULAN DAN SARAN ............................................................................... 44
Simpulan .................................................................................................. 44
Saran ......................................................................................................... 44
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 45
LAMPIRAN ...................................................................................................... 48

viii

DAFTAR TABEL

Halaman
1. Unit Struktural Polimer Berdasarkan Glass Transition .................................. 7
2. Data Rata-Rata Cuaca Bulanan Stasiun Bandung ........................................ 25
3. Nilai Nilai Rata-Rata Perubahan Parameter Kecerahan (L*) dan
Paramater Warna (a* dan b*) pada Komposit Selama Pemaparan ............ 26
4. Nilai Rata-Rata Perubahan Warna (∆E*ab) pada Komposit Selama
Pemaparan .................................................................................................... 26

5. Nilai Kekuatan Tarik Komposit Kayu Plastik-Daur-Ulang ......................... 30
6. Nilai Modulus Young Komposit Kayu Plastik-Daur-Ulang ......................... 32
7. Nilai Elongasi Patah Komposit Kayu Plastik-Daur-Ulang........................... 34

ix

DAFTAR GAMBAR

Halaman
1.

A) Serbuk Kayu 120 Mesh, B) Polipropilen Daur Ulang,
C) UV Stabilizer .....................................................................................16

2.

Alat Mixer (Labo Plastomill) .................................................................17

3.

Kempa Dingin dan Kempa Panas...........................................................18

4.

Diagram Alir Proses Pembuatan Komposit Kayu
Plastik-Daur-Ulang dengan Penambahan UV Stabilizer ........................19

5.

Bentuk Contoh Uji Sifat Mekanis ISO 527-3 ........................................20

6.

Alat Pembuat Dumbbell .........................................................................20

7.

Alat Penyangga Contoh Uji di Lapangan ...............................................21

8.

Hubungan Antara ∆L*, ∆a*, dan ∆b* pada Pengukuran
Perubahan Warna ...................................................................................22

9.

Alat untuk Pengujian Sifat Mekanis.......................................................22

10.

Alat Scanning Electron Microscope (SEM)...........................................23

11.

Pengaruh Pemaparan terhadap Nilai Perubahan Warna
pada Kayu Plastik-Daur-Ulang ..............................................................28

12.

Lembaran Komposit Kayu Plastik-Daur-Ulang :
A) Sebelum Pemaparan, B) Setelah Pemaparan 3 Bulan .......................29

13.

Pengaruh Waktu Pemaparan terhadap Nilai Kekuatan Tarik .................31

14.

Sampel setelah Pengujian Tarik: A) RPP Murni,
B) Komposit Kayu Plastik-Daur-Ulang .................................................32

15.

Pengaruh Waktu Pemaparan terhadap Nilai Modulus Young ................33

16.

Pengaruh Waktu Pemaparan terhadap Nillai Elongasi Patah .................34

17.

Hasil Pengamatan dengan SEM pada Komposit Tanpa MAH dan
UV Stabilizer : A) Sebelum dipaparkan, B) Setelah
dipaparkan 6 bulan ................................................................................36

18.

Hasil Pengamatan dengan SEM pada Komposit Menggunakan
MAH dan UV Stabilizer : A) Sebelum Pemaparan,
B) Setelah Pemaparan 6 Bulan ..............................................................36

19.

Mekanisme Fotooksidasi dan Pembentukan Radikal pada
polimer (Philip et al, 2004) ....................................................................37

x

20.

Indeks Karbonil dari Komposit Sebelum dan Setelah Pemaparan .........39

21.

Hasil Pengamatan dengan FTIR pada RPP : A) Sebelum Pemaparan,
B) Setelah Pemaparan 1 Bulan ...............................................................40

22.

Hasil Pengamatan dengan FTIR pada Komposit Tanpa MAH dan
UV Stabilizer : A) Sebelum Pemaparan, B) Setelah
Pemaparan 6 Bulan ...............................................................................41

23.

Hasil Pengamatan dengan FTIR pada Komposit Menggunakan
MAH dan UV Stabilizer: A) Sebelum Pemaparan,
B) Setelah Pemaparan 6 Bulan ...............................................................42

24.

Hasil Pengamatan dengan FTIR pada Komposit yang Hanya
Menggunakan UV Stabilizer: A) Sebelum Pemaparan,
B) Setelah Pemaparan 6 Bulan ...............................................................43

xi

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Sidik Ragam Perlakuan MAH dan UV Stabilizer terhadap
Perubahan Warna ......................................................................................... 48
2. Sidik Ragam Perlakuan MAH dan UV Stabilizer terhadap
Kekuatan Tarik ............................................................................................. 50
3. Sidik Ragam Perlakuan MAH dan UV Stabilizer terhadap
Modulus Young ........................................................................................... 52
4. Sidik Ragam Perlakuan MAH dan UV Stabilizer terhadap
Elongasi Patah .............................................................................................. 54
5. Hasil Pengukuran dan Perhitungan Perubahan Warna Sebelum
dan Setelah Pemaparan ................................................................................ 56
6. Hasil Pengukuran Kekuatan Tarik ................................................................ 58
7. Hasil Pengukuran Modulus Young ............................................................... 59
8. Hasil Pengukuran Elongasi Patah ................................................................. 60

xii

130703068PENDAHULUAN

Latar Belakang

Penelitian mengenai wood polimer composite/WPC (produk komposit
yang merupakan penggabungan antara serbuk kayu sebagai pengisi/filler dengan
plastik/resin termoplastik sebagai matriks) akhir-akhir ini makin berkembang,
terutama di negara maju seperti Amerika Serikat dan Jepang. Perkembangan
teknologi WPC ini berhubungan dengan efisiensi penggunaan kayu solid yang
ketersediaannya makin lama makin berkurang dan pemanfaatan limbah kayu
maupun limbah plastik yang saat ini mengganggu. Dari kegiatan pemanenan dan
industri pengolahan kayu dihasilkan limbah kayu berupa potongan-potongan kayu
bulat (log), sebetan, serbuk gergaji (saw dust), potongan venir dan lain-lain.
Karena industri pemanenan dan pengolahan kayu masih banyak yang belum
efektif dan efisien dari segi peralatan maupun manajemen, rendemen yang
dihasilkan belum optimal sehingga jumlah limbah yang dihasilkan cukup besar
yakni sekitar 50% dari volume kayu bulat yang diolah. Data dari Departemen
Kehutanan dan Perkebunan pada tahun 2004 menunjukkan bahwa limbah kayu
yang dihasilkan industri kayu lapis dan kayu gergajian diperkirakan 7.508.019 m3,
yang pemanfaatannya belum optimal.
Penggunaan plastik telah berkembang sedemikian rupa meliputi seluruh
sektor kehidupan mulai dari pengemasan berbagai jenis produk, peralatan rumah
tangga, mebel hingga bahan bangunan dan automotif. Dalam penggunaannya,
barang-barang plastik akan menghasilkan limbah plastik yang tidak dapat
terdekomposisi oleh mikroorganisme pengurai di alam (non biodegradable).
Limbah plastik telah menimbulkan masalah lingkungan, yaitu penumpukannya
dalam jumlah besar di alam.
Penggunaan WPC saat ini tidak hanya berkembang untuk produk yang
digunakan di dalam ruangan (indoor) seperti lantai dan dinding rumah bagian
dalam, perabot rumah tangga dan lain-lainnya tetapi juga berkembang untuk
digunakan di luar ruangan (outdoor) seperti dek kapal, lambung kapal, dan atap
rumah. Penggunaan WPC untuk aplikasi outdoor memunculkan permasalahan

2

yang terkait dengan daya tahan WPC seperti stabilitas panas (thermal stability),
ketahanan terhadap jamur (fungal resistance), ketahanan terhadap perubahan
bentuk karena penyerapan uap air (ketahanan terhadap kelembaban), dan stabilitas
terhadap ultraviolet (UV).
Terkait dengan penggunaan di luar ruangan, fotodegradasi terhadap WPC
adalah masalah yang cukup rumit karena setiap komponennya dapat terdegradasi
melalui mekanisme yang berbeda. Stark dan Matuana (2002) mengemukakan
bahwa fotodegradasi jenis polimer sintetik dari golongan poliolefin seperti
polypropylene (polipropilena/PP), high density polyethylene (HDPE) dan low
density polyethylene (LDPE) berasal dari munculnya polimer-oksigen kompleks
karena keberadaan sisa-sisa katalis, gugus hidroperoksida, gugus karbonil, dan
ikatan ganda yang terjadi selama pembentukan polimer. Bahkan ketika ketiadaan
adsorbsi sejumlah ultraviolet yang nyata, sejumlah kecil dari ketidakmurnian
inipun dapat menimbulkan degradasi pada polimer. Degradasi polimer akibat
fotooksidasi menimbulkan pengaruh yang tidak diinginkan seperti menurunnya
kekuatan,

kekakuan,

dan

kualitas

permukaan.

Memperlambat

atau

menghilangkan reaksi-reaksi yang menyebabkan degradasi ini sangat penting
untuk menjaga stabilisasi WPC terhadap pengaruh UV. Kayu juga mengalami
fotodegradasi. Semua komponen penyusun kayu seperti selulosa, hemiselulosa,
lignin, dan ekstraktif mudah mengalami fotodegradasi.

Beberapa penelitian

menunjukkan bahwa pelapukan kayu merupakan proses yang berhubungan
dengan permukaan kayu, melibatkan cahaya (photo-induced) yang merusak lignin
sehingga menjadi produk yang dapat bereaksi dengan air.

Hal ini dapat

menimbulkan turunan gugus fungsional kromoforik seperti karbonil, asam
karboksilat, quinon, radikal hidroperoksida dan lain-lain (Stark and Matuana,
2002).
Dari hasil penelitian Sulaeman (2003) terhadap komposit serbuk kayuplastik polipropilena daur ulang yang telah dipaparkan 3 bulan, diketahui terjadi
perubahan warna pada permukaan komposit yang terkena langsung UV. Setelah
pemaparan 6 bulan sifat-sifat mekanis dari komposit seperti kekuatan tarik
komposit, elongasi patah dan modulus young menurun, bahkan pemberian 2,5%
maleat anhidrida (MAH) sebagai compatibilizer tidak memberikan pengaruh pada

3

kekuatan komposit tersebut terhadap cuaca.

Hasil pengamatan dengan alat

Scanning Electron Microscope (SEM) memperlihatkan telah terjadi degradasi
pada komposit setelah dipaparkan terhadap cuaca, yang dapat dilihat pada bagian
melintang yaitu serbuk kayu dan plastik polipropilena daur ulang terpisah dan
membentuk rongga-rongga.

Setelah dipaparkan pada cuaca terjadi retakan-

retakan pada hampir seluruh permukaan komposit.

Untuk meningkatkan

ketahanan komposit terhadap fotodegradasi akibat radiasi UV, maka perlu
dilakukan kajian mengenai pengaruh penambahan UV Stabilizer.

Perumusan Masalah

Meskipun penelitian mengenai fotodegradasi komposit plastik dan kayu
sudah dilakukan, namun informasi mengenai pengaruh penambahan UV stabilizer
terhadap proses fotodegradasi komposit kayu plastik-daur-ulang belum banyak
dilakukan, terutama di Indonesia. Untuk itu perlu dilakukan penelitian tentang
penambahan UV stabilizer terkait dengan tingkat kerusakan akibat fotodegradasai
pada WPC seperti perubahan warna (color difference) dan kekuatan mekanisnya.

Tujuan dan Manfaat Penelitian

Penelitian ini bertujuan :
1. Mengetahui pengaruh penambahan UV stabilizer dan maleat anhidrida
(sebagai compatibilizer) terhadap kekuatan komposit kayu plastik-daur-ulang
setelah pemaparan terhadap cuaca.
2. Mengetahui pengaruh penambahan UV stabilizer dan maleat anhidrida
(sebagai compatibilizer) terhadap penampakan komposit kayu plastik-daurulang setelah pemaparan terhadap cuaca.
3. Mengetahui kadar optimum dari UV stabilizer

4

Manfaat dari penelitian ini adalah memberikan informasi mengenai
ketahanan komposit kayu plastik-daur-ulang setelah adanya penambahan UV
stabilizer terhadap cuaca.
Hipotesis Penelitian
Penambahan UV stabilizer diduga dapat meningkatkan ketahanan dan
mempertahankan penampilan komposit kayu plastik-daur-ulang terhadap cuaca.

TINJAUAN PUSTAKA

Komposit Kayu-Plastik

Komposit kayu merupakan istilah yang digunakan untuk menggambarkan
setiap produk kayu yang terbuat dari potongan-potongan kayu yang lebih kecil
dan direkat bersama-sama (Maloney, 1996). Mengacu pada pengertian di atas,
komposit kayu-plastik mengandung arti setiap komposit yang mengandung kayu
(dari berbagai bentuk) dan resin termoset atau termoplastik. Termoset adalah
plastik yang dibuat dengan proses pemanasan dan tekanan kemudian mengalami
perubahan kimia yang membuatnya keras.

Pemanasan kembali tidak akan

melunakkan plastik jenis ini. Termoplastik adalah plastik yang dapat berulangkali
dilunakkan, seperti polietilena, polivinil klorida (PVC).
Komposit kayu-plastik termoset diperkenalkan pada awal tahun 1900-an.
Produk komersial komposit ini pertama kali dipasarkan dengan nama dagang
bakelite, yang terbuat dari phenol formaldehyde dan tepung kayu. Penggunaan
komersial pertama kali dilaporkan sebagai a gearshift knob untuk Rolls Royce
pada tahun 1916 (Gordon, 1988 dalam Clemons, 2002). Komposit kayu-plastik
termoplastik telah diproduksi di Amerika Serikat selama beberapa dekade
(Clemons, 2002).
Pada tahun 1993, sebanyak 424.000 ton bahan pengisi termoplastik
dikonsumsi oleh pasar Amerika Serikat. Bahan pengisi tersebut digunakan untuk
meningkatkan kekakuan dan kekuatan thermoplastik.

Kebanyakan komposit

termoplastik menggunakan bahan pengisi yang bersifat tidak terbarukan (non
renewable), seperti serat kaca atau mineral.

USDA Forest Service, Forest

Products Laboratory (FPL) telah menghasilkan database penting yang
menunjukkan bahwa komposit termoplastik yang dibuat menggunakan limbah
kertas atau limbah serat kayu sebagai pengisi memberikan hasil yang positif dan
sangat bermanfaat.

Keunggulan dari komposit termoplastik dengan pengisi

limbah kertas atau limbah serat kayu tersebut adalah bersifat terbarukan, murah,
ringan dan tidak abrasiv pada alat prosesnya.

6

Serat kayu dapat juga digabungkan dengan plastik seperti polietilena,
polipropilena dan comingled termoplastik menggunakan teknologi melt-blending
yang murah, kecepatan proses produksi tinggi dimana kayu dan kertas dicampur
dengan molten plastic. Campuran ini dapat dibentuk menjadi produk dengan
menggunakan proses plastic conventional seperti ekstruksi dan molding injeksi.
Plastik bertindak sebagai matriks, penyatu kayu selama proses sedangkan kayu
membawa beban pada produk akhir komposit, yang menandakan keseimbangan
efektif kemampuan proses dan kekuatan dari produk akhir (Youngquist, 1995).

Limbah Kayu dan Limbah Plastik

Limbah Kayu
Dilihat dari segi lokasi terjadinya limbah, maka limbah kayu dapat
dibedakan atas limbah pemanenan kayu yang berada di hutan dan limbah
pengolahan kayu yang berada di lokasi industri pengolahan kayu.

Limbah

pemanenan kayu adalah massa kayu yang tidak dimanfaatkan sebagai akibat dari
kegiatan pemanenan di hutan alam, dapat berupa (a) jenis-jenis kayu non
komersil/tidak termasuk kayu mewah atau kayu dekoratif dengan penggunaan
tertentu, (b) kayu bulat dengan diameter kurang dari 30 cm tanpa batasan panjang,
dan (c) kayu bulat dengan panjang kurang dari 2 meter tanpa batasan diameter
(Massijaya, 1997).
Menurut Purwanto et al. (1994) komposisi limbah yang terjadi dalam
industri pengolahan kayu adalah sebagai berikut :
•

Penggergajian yang meliputi serbuk gergaji 10,6%, sebetan 25,9% dan
potongan 14,3%. Bila dijumlahkan besarnya 50,8% dari jumlah bahan baku
yang digunakan.

•

Kayu lapis (plywood) yang terdiri dari limbah potongan dolok 5,6%, serbuk
gergaji 0,7%, sampah venir basah 24,8%, sampah venir kering 12,6%, sisa
kupasan 11,0%, dan potongan tepi kayu lapis 6,3%.

Bila dijumlahkan

besarnya limbah adalah 61,0% dari jumlah bahan baku yang digunakan.

7

Data dari Departemen Kehutanan dan Perkebunan pada tahun 2004
menunjukkan bahwa produksi kayu lapis Indonesia mencapai 4.514.392 m3 dan
kayu gergajian mencapai 432.967 m3.

Dari jumlah produksi kedua produk

tersebut dapat diperkirakan bahwa limbah kayu pada kedua jenis industri
mencapai 7.508.019 m3.

Sifat Umum Plastik
Cowd (1991), mengemukakan bahwa polimer merupakan material dengan
berat molekul tinggi yang terbentuk dari pengulangan unit-unit monomer yang
lebih sederhana.

Plastik merupakan polimer yang memiliki variasi jenis dan

fungsi yang beragam sesuai dengan monomer penyusunnya. Untuk membedakan
polimer satu dengan polimer lainnya, ada beberapa cara yang dapat digunakan.
Salah satu cara yang digunakan adalah mengetahui suhu transisi kaca (Glass
Transition Temperature /Tg), yaitu suhu saat plastik mulai mengalami perubahan
dari bentuk padat menjadi bentuk yang lunak (Osswald dan Menges, 1995).
Struktur beberapa polimer berdasarkan Tg dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Unit struktural polimer berdasarkan Glass Transition (Tg)
Unit Struktural

Polimer

Tg (oC)

-CH2-CH2-

Linier polietilena

- 125

-CH2-CH-

Isotaktik polipropilena

- 20

Isotaktik polibutena

- 25

Isotaktik poli-3-metilbutena-1

50

Isotaktik polipropilenaoksida

-75

Polivinil klorida

50

CH3
-CH2-CHCH2H5
-CH2-CHHC-CH3
CH3
-O- CH-CH2CH3
-CH2-CHCl
Sumber : Osswald dan Menges, 1995

8

Secara umum plastik merupakan campuran bahan yang dapat dibentuk
menjadi serat, lembaran atau padatan, dapat dicetak untuk kemudian mengeras
dengan ketegaran yang beraneka ragam. Bahan utama plastik adalah resin atau
polimer sintetis, yang diperoleh dari proses polimerisasi senyawa hidrokarbon.
Oleh karena itu plastik termasuk senyawa organik dan sering disebut polimer
sintetis. Bila polimer alam berasal dari tumbuh-tumbuhan, maka polimer sintetis
dihasilkan dari pemrosesan petrokimia.

Plastik mengandung beberapa bahan

tambahan untuk meningkatkan kualitas plastik sesuai dengan kebutuhan. Proses
pencampuran dikenal sebagai compounding dilakukan agar bahan-bahan dapat
tercampur serata mungkin (Syafitrie, 2001).
Plastik mempunyai rantai kimia yang panjang dan berat molekul yang
tinggi. Sifat fisis plastik bergantung pada berat molekul dan struktur molekulnya.
Sifat fisis plastik yang baik memiliki berat molekul minimum 10.000 (Ulrich,
1995 dalam Syafitrie, 2001).
Untuk memperbaiki sifat-sifat fisik-kimia, plastik memerlukan bahan
tambahan atau aditif.

Bahan aditif yang sengaja ditambahkan itu disebut

komponen non-plastik, diantaranya berfungsi sebagai : pewarna, antioksidan,
penyerap cahaya ultraviolet, penstabil panas, penurun viskositas, penyerap asam,
pengurai peroksida, pelumas, peliat, pengelat, meningkatkan titik leleh, anti
pecah, anti lengket dan lain-lain (Crompton, 1979 dalam Syafitrie, 2001).
Walaupun sifat plastik beragam dan kompleks, secara garis besar plastik
dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu termoplastik dan termoset. Termoplastik
adalah plastik yang lunak bila dipanaskan dan kemudian mengeras ketika
didinginkan. Proses pemanasan dan pendinginan dapat diulang-ulang. Contoh
termoplastik antara lain polietilena (PE, HDPE, LDPE), polipropilena (PP),
polivinil klorida (PVC), polistirena (PS), dan polietilena tereftalat (PET). Plastik
termoset dibuat dengan proses pemanasan dan tekanan kemudian mengalami
perubahan kimia yang membuatnya keras.

Pemanasan kembali tidak akan

melunakkan plastik jenis ini. Fenolik atau urea adalah plastik termoset yang
paling banyak dipakai (Syafitrie, 2001).

9

Pada umumnya termoplastik dibagi kedalam dua kelompok, yaitu plastik
komoditi dan plastik engineering.

Plastik komoditi mencakup berbagai jenis

plastik yang dikenal seperti poliolefin yang mencakup golongan polietilena (PE,
HDPE, LDPE) dan polipropilena (PP), polivinil klorida (PVC), polistirena (PS),
dan polietilena tereftalat (PET) (Moavenzadeh dan Taylor, 1995).
Untuk mengetahui penggunaan plastik secara tepat, maka perlu diketahui
bahan baku yang digunakan :
1. Polietilena (PE); pada umumnya polietilena diklasifikasikan atas tiga
golongan, yaitu low density polyethylene (LDPE) dengan densitas 0,910 –
0,925 g/cm3, medium density polyethylene (MDPE) dengan densitas 0,926 –
0,940 g/cm3 dan high density polyethylene dengan densitas 0,941 – 0,956
g/cm3.
Secara umum, polietilena tahan terhadap air tetapi tidak baik sebagai
penghalang oksigen dan karbondioksida. Tahan terhadap bahan kimia, tetapi
pada suhu di atas 60o C dapat bereaksi dengan beberapa hidrokarbon organik.
Tidak terpengaruh oleh asam dan basa kuat kecuali asam nitrat pada suhu
tinggi. LDPE paling banyak digunakan sebagai kantung, harganya murah dan
dapat dikelim (silling), MDPE bersifat lebih kaku daripada LDPE dan tahan
terhadap suhu yang lebih tinggi daripada LDPE. HDPE bersifat lebih kaku
dari MDPE serta lebih tahan terhadap suhu tinggi hingga 120o C, HDPE dapat
digunakan sebagai kemasan produk yang harus mengalami sterilisasi.
2. Polipropilena (PP); polipropilena lebih bersifat kaku, memiliki kekuatan tarik
dan kejernihan yang lebih baik daripada polietilena, permeabilitas uap air
rendah. Titik leleh polipropilena cukup tinggi (167o C). Polipropilena banyak
digunakan sebagai karung plastik.

Polipropilena sukar direkatkan dengan

panas dibandingkan dengan polietilena.
3. Polistirena (PS); polistirena dibuat dari minyak bumi dengan jalan
polimerisasi stirena.

Polistirena banyak digunakan sebagai pembungkus

karena jernih dan mengkilap. Titik leleh polistirena ± 56o C, sehingga tidak
dapat digunakan untuk produk yang perlu pemanasan tinggi, disamping itu
polistirena sukar direkatkan dengan panas.

Polistirena banyak digunakan

untuk pengemasan buah-buahan, sayur-sayuran, daging, susu, yoghurt dan

10

lain-lain.

Secara umum polistirena digunakan dalam bentuk film.

Film

polistirena bersifat transparan, jernih, lentur dan berkilau.
4. Polivinil klorida (PVC); polivinil klorida bersifat keras dan kaku, mudah
terpengaruh oleh panas dan sinar ultra violet. Polivinil klorida mempunyai
sifat yang baik sebagai penghalang terhadap lemak, alkohol, dan pelarut lemak
yang lain. PVC juga tahan terhadap asam dan basa kuat kecuai sulfat dan
nitrat.

Pemanfaatan Limbah Plastik

Upaya pemanfaatan limbah plastik dalam berbagai bentuk dan jenis
produk telah dilakukan oleh berbagai pihak. Produk yang dihasilkan dapat berupa
barang-barang rumah tangga, botol, tas belanja, kantong sampah, pipa air, pipa
konstruksi, gantungan baju, dan lain-lain (English et al., 1997).
Plastik termoset tidak begitu menarik dalam proses daur ulang karena
selain sulit penanganannya, volumenyapun hanya sekitar 10% dari volume jenis
plastik yang bersifat termoplastik. Termoplastik, seperti kebanyakan logam, dapat
dibentuk kembali dengan mudah dan diproses menjadi bentuk lain (Moavenzadeh
dan Taylor, 1995).
Daur ulang merupakan proses yang ekonomis bila sisa-sisa plastik dari
suatu industri yang mempunyai komposisi kimia sama dapat mudah terkumpul.
Pemanfaatan limbah plastik di Indonesia menguntungkan dibandingkan negara
maju karena masyarakat terpacu untuk memanfaatkan limbah plastik sebagai
bahan baku industri karena perekonomian yang rendah dan kurangnya lapangan
pekerjaan. Hal ini dimungkinkan karena pemisahan secara manual yang tidak
akan dilakukan di negara maju dapat dilakukan di Indonesia yang mempunyai
tenaga kerja berlimpah.

Pemisahan tidak perlu dilakukan dengan peralatan

canggih yang memerlukan biaya tinggi sehingga bahan baku daur ulang akan
kalah bersaing dengan bahan baku baru.

Kondisi tersebut memungkinkan

berkembangnya industri daur ulang plastik di Indonesia.
Plastik daur ulang dapat dibedakan menjadi dua golongan besar, yaitu
plastik yang didaur ulang dari industri (post-industry), dan plastik yang didaur

11

ulang dari rumah tangga (post-consumen).

Plastik yang didaur ulang dari

perindustrian lebih mudah diperoleh dan kualitasnya hampir sama dengan bahan
plastik murni, karena merupakan bagian yang tidak dapat digunakan dari proses
pembuatan produk jadi. Adapun limbah plastik yang didaur ulang dari rumah
tangga masih menjadi masalah, karena selain jenisnya beragam diperkirakan
produknya telah terkontaminasi substansi lain seperti resin (Killough, 1995).
Untuk mengatasi masalah tersebut limbah plastik diproses melalui tiga tahapan,
yaitu pemotongan (diameter 10 sampai 20 cm), pencucian, dan penghilangan zatzat seperti besi dan sebagainya (Sasse et al., 1995).

Pengaruh Cuaca Terhadap Kayu, Plastik, dan Komposit Kayu-Plastik

Deteriorasi yang cepat akibat pemaparan pada lingkungan luar (outdoor)
merupakan kerugian utama dari penggunaan kayu dan wood-based materials
untuk aplikasi struktural dan teknik. Pada lingkungan luar ini perubahan warna
dan tekstur terjadi dengan cepat. Kerusakan kayu akibat cuaca disebabkan oleh
pengaruh kombinasi dari sinar matahari, curah hujan, oksigen dan spesies reaktif
lainnya (organisme seperti jamur dan rayap), debu, serta variasi suhu dan
kelembaban. Penyinaran matahari yang mengandung UV adalah faktor dominan
yang menyebabkan depolimerisasi lignin dalam matriks dinding sel yang
kemudian hilang/tercuci karena hujan (Sudiyani et al., 2003).
Stark dan Matuana (2002) mengemukakan bahwa fotodegradasi jenis
polimer sintetik dari golongan poliolefin seperti polipropilena distimulasi oleh
polimer-oksigen kompleks terutama disebabkan oleh keberadaan sisa-sisa katalis,
gugus hidroperoksida, gugus karbonil, dan ikatan ganda yang terjadi selama
pembentukan polimer. Bahkan ketika ketiadaan adsorbsi sejumlah ultraviolet
yang nyata, sejumlah kecil dari ketidakmurnian inipun dapat menimbulkan
degradasi pada polimer. Degradasi polimer akibat fotooksidasi menimbulkan
pengaruh yang tidak dinginkan seperti menurunnya kekuatan, kekakuan, dan
kualitas permukaan.
Hal yang sama terjadi pula pada kayu yang akan mengalami degradasi
fotokimia bila dipaparkan pada lingkungan luar. Penelitian menunjukkan bahwa

12

kerusakan akibat cuaca pada kayu merupakan proses yang berhubungan dengan
permukaan kayu, melibatkan photoinduced yang merusak lignin menjadi produk
yang bias bereaksi dengan larutan air (kehilangan lignin). Hal ini mengakibatkan
generasi gugus fungsional kromofor seperti karbonil, asam karboksilat, quinon
dan radikal hidroperoksi (Matuana et al., 2001).
Johnson et al. (1999) mengemukakan bahwa jika komposit serbuk kayu
plastik digunakan diluar ruangan akan terbuka terhadap radiasi UV, kelembaban
dan mikroorganisme. Simonsen (1996) mengemukakan bahwa komposit kayu
atau bio-filler lainnya dengan termoplastik tidak tahan terhadap pengaruh outdoor
exposure. Penurunan sifat terutama terlihat pada kekakuan. Coomarasamy dan
Boyd (1996) menjelaskan adanya pengaruh musim panas dan dingin terhadap sifat
mekanis komposit, yaitu beberapa contoh yang ditelitinya mengalami retak dan
bengkok.
Adapun pengaruh cuaca tropis di Indonesia terhadap komposit
kayu/plastik-daur-ulang

telah

dilakukan

oleh

Sulaeman

(2003).

Setelah

pemaparan terjadi perubahan warna pada permukaan komposit yang terkena
langsung UV dan penurunan sifat-sifat mekanis dari komposit seperti kekuatan
tarik komposit, elongasi patah, dan modulus young. Pemberian 2,5% maleat
anhidrida (MAH) sebagai compatibilizer tidak memberikan pengaruh pada
kekuatan komposit tersebut terhadap cuaca. Hasil uji bagian melintang dengan
Scanning Electron Microscope (SEM) memperlihatkan serbuk kayu dan plastik
polipropilen daur ulang terpisah dan membentuk rongga-rongga.

Setelah

dipaparkan pada cuaca terjadi retakan-retakan pada hampir seluruh permukaan
komposit.

UV Stabilizer

Senyawa untuk melindungi poliolefin dan melawan degradasi UV
(photostabilizer/UV stabilizer) secara umum diklasifikasikan menurut mekanisme
senyawa tersebut terhadap degradasi. Ultraviolet absorbers (UVA), quenchers,
dekomposer hidroperoksida dan radikal bebas scavengers adalah fotostabilizer
yang penting untuk poliolefin. UVA komersial juga bertindak sebagai quencher

13

terutama untuk aromatic polymers. Bahan yang relatif baru yaitu hindered amine
light stabilizer (HALS) telah diuji secara ekstensif untuk melindungi poliolefin
sebagai radikal bebas scavengers. Untuk saat ini HALS merupakan golongan
stabilizer yang cukup efektif untuk polietilen dan polipropilen penggunaan
outdoor exposure. Dekomposer hidroperoksida diketahui tidak penting dalam
melindungi poliolefin (Stark dan Matuana, 2002).

Dalam penelitian Gardner

(2002) UVA dan HALS efektif digunakan sebagai UV stabilizer terhadap produk
komposit kayu-plastik.
Kondisi pemaparan yang keras karena spektra sinar matahari mempunyai
komponen UV-B yang besar, temperatur yang berubah-ubah, dan kelembaban
yang tinggi, biasanya menunjukkan tingginya konsentrasi stabilizer yang
digunakan dalam plastik. Stabilizer panas yang efektif juga penting digunakan
untuk melindungi plastik dari degradasi selama prosessing. Tanpa stabilizer,
temperatur tinggi dalam proses pembuatan polimer dapat menghasilkan spesies
khromofor yang lebih mudah mengalami fotodegradasi (Andrady et al., 2003).
HALS terdiri dari beberapa jenis produk disesuaikan dengan spesifikasi
yang dibutuhkan. Beberapa contoh produk dari HALS antara lain :
•

HALS 944 [Poly-((6-((1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino)-1,3,5-triazine-2,4diyl)-((2,2,6,6-tetramethylpiperdinyl)imino)-hexane-1,6-diyl-((2,2,6,6
tetramethylpiperidinyl)imino))]
CAS No.

: 71878-19-8

Berat molekul

: >2000

Struktur kimia

:

Aplikasi

: Light stabilizer digunakan di dalam LDPE, PP, EVA,
ABS, PS.

14

Spesifikasi

•

Penampakan

: Serbuk berwarna putih

Softening point

: >100 deg. C

Kadar

: 98,5%

Volatiles

: 1,5%

HALS 770 (Decanedioic acid bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl) ester)
CAS No

: 52829-07-9

Berat molekul

: 480.7298

Formula molekul : C28H52N2O4
Struktur kimia

:

Aplikasi

: Light stabilizer digunakan di dalam PE, PP, ABS, PS
dan PU

Spesifikasi

•

•

Melting point

: 80~86 deg. C

Kadar

: 8,5%

Volatil

: 0,5%

BLS 292 (Bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl) sebacate)
Berat molekul

: 509

CAS

: 41556-26-7

BLS 292 (Methyl(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl)sebacate)
Berat molekul

: 370

CAS

: 82919-37-7

15

Struktur kimia:

Sifat fisik

•

Penampakan

: Light yellow liquid

Solution (10g/100ml Toluene)

: Clear

% Transmittance

: 425 nm - 95% Min.500 nm - 98% Min.

Viskositas

: 450mPa’s @ 20°C

Kerapatan

: 0,99 g/cm3 @ 20°C

Polybatch FPP UV 1520, merupakan anti UV untuk plastik polipropilena yang
mengandung kombinasi yang sinergis antara HALS dan anti-oxidan
Sifat-sifat:
Base Resin

Homopolymer

Berat jenis (g/cm3)

± 0,93

Bulk density (g/l)

± 550

Kadar kelembaban (ppm)

< 1500

Warna

Off-White

BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu

Penelitian dilakukan di Laboratorium Uji Polimer Pusat Penelitian Fisika,
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Bandung, Laboratorium Kayu Solid
Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor (IPB), Laboratorium Kimia Kayu
Fakultas Kehutanan, IPB, Laboratorium Genesis dan Mineralogi Departemen
Tanah, Fakultas Pertanian, IPB. Penelitian dilakukan selama 1 tahun .

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : serbuk kayu
Eucalyptus deglupta Blume sebagai pengisi dengan ukuran 120 mesh. Sebagai
matriks digunakan plastik polipropilena daur ulang (Recycle Polypropylene/RPP).
RPP diperoleh dari PT Millenium Plastik Bandung dengan spesifikasi: titik leleh
167oC, kekuatan tarik 34 MPa dan modulus young 695 Mpa. Nisbah serbuk kayu
dan plastik yang digunakan adalah 50:50.

Sebagai compatibilizer digunakan

maleat anhidrida (MAH) dengan kadar 0 dan 2,5% dari berat plastik. Dicumyl
peroxide (DCP) sebagai inisiator digunakan 15 % dari berat MAH. Bahan-bahan
tersebut diperoleh dari Laboratorium Uji Polimer Pusat Penelitian Fisika LIPI
Bandung. ` Untuk stabilisasi UV digunakan UV stabilizer jenis Polybatch FPP
UV 1520 dengan kadar 0, 1, 2, 3, 4, dan 5% dari berat plastik. UV stabilizer
diperoleh dari PT Lautan Luas, Tbk.

A

B

C

Gambar 1. A) Serbuk Kayu 120 mesh, B) Polipropilena Daur Ulang,
C) UV Stabilizer

17

Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: Labo Plastomill
(Toyo-Seiki Labo-Plastomill LPM 18-125), kempa panas dan kempa dingin
(Gono Hidrolic Press produksi JICA), Color Difference Meter Model CDX-105,
timbangan, plat aluminium dengan tebal 3 mm, aluminium foil, plastik milar, alat
ukur, holder aluminium, Universal Testing Machine, FTIR Shimadzu tipe 4300,
pisau, gunting, dan lain-lain.

Metode Penelitian

Pembuatan Komposit Kayu-Plastik

Pengadonan
Kneader terlebih dahulu dipanaskan pada 175o C dan diputar dengan
kecepatan 10 rpm.

Sejumlah plastik polipropilen daur ulang dimasukkan ke

kneader dan diputar selama 3 menit dengan kecepatan 30 rpm, kemudian
dimasukkan serbuk kayu dengan laju rotasi ditingkatkan menjadi 40 rpm selama 3
menit. Selanjutnya berturut-turut dimasukkan UV stabilizer (1 menit), MAH (1
menit), dan DCP (1 menit),.

Perbandingan jumlah pengisi dan plastik yang

dimasukkan adalah 50:50 dengan jumlah total 48 cm3 (sampai mixer terisi penuh).
Pengadukan dilakukan secara terus menerus selama 9 menit. Alat yang digunakan
dalam proses ini adalah Labo Plastomill (Toyo-Seiki Labo-Plastomill LPM 18125) (Gambar 2).

Gambar 2. Alat Mixer (Labo Plastomill)

18

Pencetakan
Contoh yang telah diadon dikeluarkan dan dicetak menjadi lapisan tipis
dengan kempa panas (Gambar 3).

Contoh ditempatkan diantara sepasang

lempeng aluminium setebal 3 mm yang diatasnya dilapisi plastik milar (film
poliester) dengan spasi 0,3 mm. Hasil adonan dipanaskan terlebih dahulu selama
kurang lebih 2 – 4 menit pada kempa panas 1850C, kemudian dikempa panas dan
dingin dengan tekanan sebesar 30 kgf/cm2 selama 30 detik untuk contoh yang
tidak menggunakan MAH dan DCP, sedangkan untuk contoh yang menggunakan
MAH dan DCP diberikan tekanan 15 kgf/cm2 selama 20 detik . Alur pembuatan
komposit dapat dilihat pada Gambar 4.

A
Gambar 3. A) Kempa Dingin, B) Kempa Panas

B

19

Gambar 4. Diagram Alir Proses Pembuatan Komposit Kayu Plastik-Daur-Ulang
dengan Penambahan UV Stabilizer

20

Pembuatan Contoh Uji

Lembaran yang dihasilkan dibentuk menjadi contoh uji menggunakan
dumbbell. Bentuk dan ukuran contoh uji disesuaikan dengan standar dan alat
yang digunakan dalam pengujian.

Bentuk contoh uji untuk pengujian sifat

mekanis mengikuti ISO 527-2:1993 (E) tipe 5A (Gambar 5). Alat untuk membuat
dumbbel dapat dilihat pada Gambar 6.

Keterangan contoh Uji:
l

: Panjang spesimen, minimum

≥ 75 mm

b1

: Lebar Bagian Tengah

4 ± 0,1 mm

b2

: Lebar Keseluruhan

12,5 ± 1 mm

Lo

: Panjang Gauge

20 ± 0,5 mm

L

: Jarak Antar Jepit

50 ± 2 mm

h

: Ketebalan

≥ 2 mm

Gambar 5. Bentuk Contoh Uji Sifat Mekanis ISO 527-3

Gambar 6. Alat Pembuat Dumbbell

21

Cara Pengujian

Pengujian Terhadap Cuaca (Weathering)
Pemaparan contoh uji dilakukan di lantai V, Gedung 80 Pusat Penelitian
Fisika, LIPI, Bandung. Contoh uji disimpan diareal terbuka (outdoor exposure).
Contoh uji dipasang pada holder dan disimpan pada penyangga (Gambar 7).

Gambar 7. Alat Penyangga Contoh Uji di Lapangan

Pengukuran Perubahan Warna (Color Difference)
Perubahan warna diamati secara visual menggunakan alat pengukur
perubahan warna yaitu Portabel Colour Difference Meter model CDX-105.
Contoh uji yang telah dipaparkan pada cuaca diambil setiap bulan, kemudian
dilihat perubahan warnanya. Pengujian berdasarkan JIS Z.8729.
Ukuran contoh uji 7 cm x 7 cm, pengukuran perubahan warna dilakukan
pada 3 titik. Perubahan warna yang terjadi merupakan rata-rata dari ketiga titik
pengukuran.

Perubahan warna (∆Eab*) dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan sebagai berikut :
∆Eab* = [(∆L*)2 + (∆a*)2 + (∆b*)2]1/2
Dimana :
∆L*

= L* setelah perlakuan – L* sebelum perlakuan

∆a*

= a* setelah perlakuan – a* sebelum perlakuan

∆b*

= b* setelah perlakuan - b* sebelum perlakuan

22

Perubahan warna (∆E*ab) berkaitan dengan ruang warna pada sistem
koordinat ortogonal a* dan b* yang merupakan parameter warna (Gambar 8). a*
menunjukkan perubahan warna dari hijau (-a*) ke merah (+a*), b* menunjukkan
perubahan warna dari biru (–b*) ke kuning (+b*), sedangkan L* yang tegak lurus
a* dan b* menunjukkan parameter kecerahan (lightness) dengan variasi nilai dari
100 (putih) sampai dengan 0 (hitam).

Perubahan warna yang terjadi akan

bergantung kepada perubahan ∆L*, ∆a*, dan ∆b*.

Gambar 8. Hubungan Antara ∆L*, ∆a*, dan ∆b* pada Pengukuran Perubahan
Warna
Pengujian Sifat Mekanis
Setelah dipaparkan pada cuaca, contoh uji yang telah dipersiapkan diuji
sifat mekanisnya. Pengujian untuk setiap perlakuan dilakukan sebanyak 3 kali
ulangan. Nilai yang dapat diperoleh menunjukkan sifat kekuatan tarik, elongasi
patah, dan Modulus Young. Alat untuk pengujian sifat mekanis dapat dilihat pada
Gambar 9.

Gambar 9. Alat untuk Pengujian Sifat Mekanis

23

Pengamatan dengan Scanning Electron Microscope (SEM)
Pengamatan dengan alat SEM dilakukan untuk mengetahui perubahan
permukaan komposit kayu-plastik setelah dipaparkan pada cuaca.

Alat SEM

dapat dilihat pada Gambar 10.

Gambar 10. Alat Scanning Electron Microscope (SEM)

Pengamatan dengan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (IR)
FTIR Shimadzu tipe 4300 digunakan untuk melihat perubahan puncak
karbonil pada komposit sebelum dan sesudah dipaparkan terhadap cuaca selama 6
bulan. Contoh uji diambil dari patahan contoh uji sifat mekanis.

Analisis Data
Data yang diperoleh dideskripsikan dalam bentuk grafik. Analisis data
dilakukan dengan faktorial rancangan acak lengkap 2 x 6 dengan tiga kali ulangan
menggunakan perangkat lunak Minitab versi 14. Faktor yang diteliti adalah :
1. Konsentrasi MAH terdiri dari 2 taraf, yaitu :
a. MAH 0%
b. MAH 2,5%
2. Konsentrasi UV stabilizer terdiri dari 6 taraf, yaitu:
a. UV stabilizer 0%
b. UV stabilizer 1%

24

c. UV stabilizer 2%
d. UV stabilizer 3%
e. UV stabilizer 4%
f. UV stabilizer 5%
Model linier aditif dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
Yijk = μ + αi + βj + (αβ)ij + εijk
Dimana :
Yi

:

nilai pengamatan pada faktor konsentrasi UV stabilizer taraf

ke-i,

faktor konsentrasi MAH taraf ke-j, dan ulangan ke-k
μ

:

komponen aditif dari rataan

αi

:

pengaruh utama dari konsentrasi UV stabilizer

βj

:

pengaruh utama dari konsentrasi MAH

(αβ)ij :

Komponen interaksi dari konsentrasi UV-stabilizer dan konsentrasi
MAH

εijk

:

kesalahan percobaan

HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Pemaparan

Komposit kayu plastik-daur-ulang dipaparkan selama 6 bulan, yaitu sejak
bulan Desember 2004 hingga bulan Mei 2005. Selama pemaparan, komposit
dibiarkan tanpa penutup dari hujan dan angin.

Data meteorologi selama

berlangsungnya pemaparan disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Data Rata-Rata Cuaca Bulanan Stasiun Bandung
Bulan

Des’04
Jan
Feb
Maret
Aprl
Mei

Temperatur (oC)
RataMax
Min
Rata
23,0
28,0
20,1
23,3
28,0
20,4
23,1
28,5
20,2
23,6
28,8
20,3
23,7
29,2
20,0
23,8
29.3
19,8

CH
(mm)

HH

238,9
168,2
416,7
307,7
166,9
190,6

25
23
26
25
24
15

P

3,0
3,5
3,2
4,0
3,6
3,2

LPM

36
49
54
57
60
68

TU
(Mb)
921,6
922,1
922,9
922,8
922,7
921,9

LN
(%)
85
83
85
84
83
82

K
R
4
6
6
4
4
3

Angin (Knot)
A
KT
T
W 10
W 11
W 25
W 10
W 12
W 8

A
W
W
W
W
E
E

Keterangan : CH = Curah Hujan, HH = Hari Hujan, P = Penguapan, TU = Tekanan Udara,
LN = Lembab Nisbi, KR = Kecepatan Rata-Rata, AT = Arah Terbanyak,
KT = Kecepatan Terbesar, A = Arah
Curah Hujan terbesar 24 jam : 81,0 mm terjadi pada tanggal 21 Februari 2005
Kecepatan Angin terbesar
: 25,0 knot terjadi pada tanggal 24 Februari 2005
dengan arah Barat
Sumber
: Badan Meteorologi dan Geofisika, Stasiun Geofisika Kelas I Bandung (2005)

Perubahan Warna (Color Difference)

Untuk mengetahui kerusakan yang terjadi pada permukaan contoh uji
akibat pemaparan terhadap cuaca dilakukan pengujian perubahan warna.

Nilai

parameter warna dan kecerahan dari komposit disajikan pada Tabel 3, dan nilai
rata-rata perubahan warna disajikan pada Tabel 4.
Tabel 3 menunjukkan bahwa nilai perubahan warna (∆E*ab)
cenderung meningkat dengan bertambahnya waktu pemaparan. Perubahan warna
terjadi secara drastis pada bulan pertama. Dilihat dari nilai L*, contoh uji yang
awalnya berwarna coklat kehitaman, setelah pemaparan 1 bulan berubah drastis
menjadi putih kusam.

Nilai L* meningkat dengan bertambahnya waktu

pemaparan, sedangkan nilai a* (merah) dan b* (kuning) cenderung menurun
dengan bertambahnya waktu pemaparan. Adapun untuk contoh uji plastik (RPP)

26

yang berwarna putih transparan relatif tidak menunjukkan perubahan warna
setelah pemaparan.
Tabel 3 . Nilai Rata-Rata Perubahan Parameter Kecerahan (L*) dan Paramater
Warna (a* dan b*) pada Komposit Selama Pemaparan
Kadar
MAH
(%)
0
0
0
0
0
0
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
RPP

Kadar
UV Stabilizer
(%)
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5

0
29,8
27,7
30,6
30,7
31,0
32,6
28,6
30,9
30,5
28,0
25,