PAPAN KOMPOSIT DARI SISA BUANGAN PLASTIK
PAPAN KOMPOSIT DARI SISA BUANGAN PLASTIK
DENGAN SERAT HAMPAS TEBU
Muhd Hasanul Isyraf bin Mat Junoh1, Norlia bt Md Desa2, Anuar bin Jusoh3
Tel : +060148175117
Tel : +060134515050
Tel : +060104060435
hasanul.isyraf@psmza.edu.my
liiya69@yahoo.com
anuar.jusoh@psmza.edu.my
Jabatan Kejuruteraan Mekanikal
Politeknik Sultan Mizan Zainal Abidin
Dungun, Terengganu
ABSTRAK
Papan komposit merupakan satu inovasi baru alternatif kepada penggunaan papan kayu semulajadi
sedia ada dengan mengaplikasi teknologi hijau ke arah mewujudkan alam sekitar yang mapan dan
lestari. Papan komposit ini dibina hasil dari sisa buangan pepejal yang terdiri dari gabungan sisa
bekas minuman plastik polietilena (PE) sebagai bahan utama dan hampas tebu sebagai bahan
tambahan melalui kaedah pengacuanan penyemperitan. Tiga komposisi campuran PE dan hampas
tebu yang digunakan iaitu 60%:40%, 50%:50% dan 40%:60%. Ujian kekerasan dan resapan air
dijalankan untuk menentukan sifat mekanikal papan komposit ini. Hasil dari pengujian secara purata
didapati bahawa campuran komposit PE dan hampas tebu 60%:40% memberikan nilai yang baik
bagi memenuhi kriteria sifat mekanikal kekerasan dan resapan. Cadangan penambahbaikan supaya
kombinasi campuran PE dan hampas tebu yang lebih kecil digunakan untuk melihat keberkesanannya
serta aplikasi ujian mekanikal yang lain seperti ujian tegangan,lenturan dan sebagainya.
Katakunci – Polietilena, hampas tebu, papan komposit, kekerasan, resapan
1.0
Pengenalan
Hari ini masalah pembuangan sisa pepejal menjadi isu yang semakin membimbangkan. Purata seorang
rakyat Malaysia membuang 0.8 kg/ hari sisa pepejal. Statistik di Malaysia menunjukkan pada tahun
2010 sebanyak 303, 000 tan sehari sisa buangan pepejal dihasilkan sementara tahun 2013 telah
meningkat kepada 500,000 tan sehari (Jabatan Pengurusan Sisa Pepejal Negara, 2013). Kadar
komposisi penghasilan sisa pepejal adalah berbeza di antara kawasan kerana ia dipengaruhi oleh
beberapa faktor seperti sosio-ekonomi dan gaya hidup. Secara puratanya komposisi sisa pepejal isi
rumah di Malaysia adalah seperti Rajah 1.
Rajah 1 : Statistik Sisa Pepejal Domestik
(Jabatan Pengurusan Sisa Pepejal Negara, 2013)
Pembuangan sisa pepejal ini menimbulkan masalah dalam pembuangan atau pelupusan yang
mengakibatkan pencemaran alam sekitar. Sejak kebelakangan ini kajian telah dilakukan bagi
mengenalpasti proses yang boleh dilakukan bagi menukar sisa buangan pepejal ini menjadi produk atau
bahan yang mempunyai nilai komersial tersendiri. Bag plastik, botol minuman, bekas air dan
sebagainya adalah contoh produk plastik dari polimer polietilena yang mempunyai sifat tidak tahan
panas dan boleh diguna semula serta tidak mudah dilupuskan dimana memerlukan 100 tahun untuk
dihancurkan sifat mekanikalnya (Haryanto, 2010).
Polietilena adalah polimer dalam kategori termoplastik. Polietilena terdiri dari polietilena ketumpatan
rendah dengan struktur rantai bercabang dan polietielana ketumpatan tinggi dengan struktur rantai
lurus. Kelemahan PE ini adalah mudah pudar apabila terdedah kepada matahari. Bagi kajian ini PE
berketumpatan rendah digunakan memandangkan sisa buangan pepejal seperti bag plastik, botol
minuman dan bekas makanan yang kedua tertinggi dibuang oleh penduduk Malaysia (Jabatan
Pengurusan Sisa Pepejal Negara, 2013).
Tebu atau nama saintifiknya Saccharum officinarum adalah tanaman utama yang digunakan
untuk menghasilkan gula. Dalam proses membuat gula, hasil sampingan (buangan) yang
terhasil dipanggil sugarcane dregs atau hampas tebu. Hampas tebu berdasarkan komposisi
kimianya mengandung lignoselulosa yang cukup tinggi. Lignoselulosa ini dapat dimanfaatkan sebagai
bahan alternatif pengganti kayu dalam pembuatan papan komposit. Panjang serat hampas tebu antara
1.7 hingga 2 mm dengan diameter sekitar 20 mikro, hampas tebu ini dapat memenuhi kriteria untuk
diolah menjadi papan-papan komposit. Hampas tebu mengandung air 48-52%, gula 3.3% dan serat
47.7%. Secara saintifik ianya memiliki komposisi kimia iaitu 3.28% abu, 22.09%lignin, 37.65%
selulosa, 27.97 pentosan dan SiO2 3.01% (Husin, 2007). Hampas tebu ini mempunyai banyak
kelebihan berbanding pengisi organik lain kerana ianya boleh terbiodegrasi, kos yang rendah dan boleh
dikitar semula.
Komposit adalah gabungan dua atau lebih daripada bahan di mana salah satu daripada bahan berfungsi
sebagai bahan pengukuh (serat, empingan atau partikel) dan lain-lain adalah fasa matriks (polimer,
logam atau seramik). Bahan komposit biasanya dikelaskan mengikut jenis tetulang seperti polimer,
simen dan logam komposit matriks. Komposit polimer matriks dihasilkan secara komersial di mana
resin digunakan sebagai matriks dengan bahan-bahan pengukuhan yang lain. Polimer (resin)
diklasifikasikan dalam dua jenis iaitu termoplastik (polietelina (PE), polipropelina (PP), polieter
ketone (PEEK), polivinil klorida (PVC), polisterina (PS), poliolefin dan lain-lain) dan termoset
(epoksi, poliester, dan resin fenol formaldehid, dan lain-lain) yang dikukuhkan dengan gentian semula
jadi (tumbuhan, haiwan, mineral) dan gentian buatan manusia untuk aplikasi yang berbeza (Mohini et
al., 2011).
Di dalam komposit unsur utamanya adalah serat, sedangkan bahan pengikatnya menggunakan bahan
polimer yang mudah dibentuk dan mempunyai daya pengikat yang tinggi. Penggunaan serat yang
utama adalah untuk menentukan bahan komposit seperti kekerasan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik
lainnya (Alan J. Lesser, 2013). Komposit gentian semulajadi muncul sebagai alternatif kepada
komposit gentian kaca terutama dalam komponen automotif. Secara tradisionalnya, gentian semulajadi
digunakan sebagai pengisi kepada termoset, namun kini ia berkembang pantas menjadi satu bahan
penambah kekuatan kepada termoplastik (Lawrence et al., 2001).
Di Malaysia sebuah syarikat bumiputra telah menjalankan penyelidikan dan pembangunan (R&D)
selama kira-kira 10 tahun iaitu syarikat sekutu Fibre Composite Technology Resources (FCTR)
berjaya menghasilkan produk bahan binaan yang dikenali fibersit (papan komposit) yang bukan saja
mempunyai tahap keupayaan sama dengan kayu biasa tetapi memiliki pelbagai kelebihan hasil dari
gabungan bahan komposit. Pengarah Pemasaran FCTR, Md Yani Osman, berkata produk itu bukan
saja memiliki ciri ketahanan api yang baik tetapi ia mempunyai ketumpatan lebih kuat, kukuh, ringan,
kalis air dan kulat serta anai-anai selain bebas toksid (Badrila Jamlus, 2004).
1.1
Pernyataan masalah
Papan kayu semulajadi yang diguna pakai sekarang ini kebanyakannya mudah terdedah kepada
serangan serangga seperti anai-anai dan juga faktor cuaca yang boleh merosakkan dan memendekkan
jangka hayatnya. Selain itu penggunaan kayu semulajadi boleh menyebabkan penebangan pokok kayu
balak yang berleluasa yang boleh mengancam kelestarian hutan dan alam sekitar. Buangan sisa
hampas tebu juga menjadi satu isu kerana ia dibuang begitu sahaja tanpa dimanafaatkan. Penghasilan
papan komposit plastik dengan serat semulajadi diharap dapat mengatasi masalah tersebut.
1.2
Objektif
Objektif kajian ini adalah:
1. Mengenalpasti sifat-sifat mekanikal papan komposit melalui ujian kekerasan dan ujian resapan air.
2. Menentukan kombinasi PE dan hampas tebu yang terbaik bagi menghasilkan papan komposit yang
berkualiti.
2.0
Metodologi
Dalam kajian ini papan komposit yang dihasilkan terdiri daripada polimer polietilena (PE) dan hampas
tebu yang dikategorikan dalam tiga komposisi campuran yang berbeza. Komposisi berkenaan adalah :
a) Spesimen A terdiri 60% PE dan 40% hampas tebu
b) Spesimen B terdiri 50% PE dan 50% hampas tebu
c) Spesimen C terdiri 40% PE dan 60% hampas tebu
Fasa seterusnya adalah mengadunkan hasil gabungan komposit ini menjadi papan komposit
menggunakan mesin penyemperitan (extrusion machine) dan hasilnya seperti Rajah 2. Seterusnya fasa
yang terakhir adalah mengkaji sifat mekanikal papan komposit ini melalui dua pengujian yang dipilih
iaitu ujian kekerasan dan ujian resapan air .
Rajah 2 : Hasil penyemperitan papan komposit
2.1
Prosedur Pengujian
2.1.1 Ujian Kekerasan
Ujian kekerasan ini dilakukan untuk mengetahui tahap kekerasan pada spesimen iaitu polietelina (PE)
dan hampas tebu. Tiga campuran yang digunakan untuk melakukan ujian kekerasan iaitu spesimen A,
B dan C seperti dalam Rajah 3. Spesimen disediakan mengikut standard ASTM yang dipilih iaitu
ASTM D785 dengan ukuran spesimen 10mm x 80mm x 4mm. Mesin Digital Rockwell Hardness
Tester seperti dalam Rajah 4 digunakan untuk menguji kekerasan spesimen dengan mengambil lima
bacaan pada tempat yang berbeza bagi setiap specimen menggunakan indentor bebola keluli
bersaiz 1/16 inci.
Rajah 3: Spesimen Ujian Kekerasan A, B dan C
Rajah 4: Digital Rockwell Hardness Tester
2.1.2
Ujian Resapan
Ujian resapan air dijalankan untuk mengetahui jumlah air yang meresap ke dalam sesuatu spesimen.
Spesimen dipotong berbentuk bulat berdiameter 50mm dan tebal 4mm seperti dalam Rajah 5 mengikut
standard ASTM 570 . Ujian ini dilakukan selama tiga hari mengikut masa iaitu 24 jam dan 48 jam.
Pada permulaannya, spesimen asal perlu ditimbang terlebih dahulu. Penimbangan pertama spesimen
adalah untuk mengambil nilai jisim spesimen kering. Kemudian spesimen direndamkan ke dalam air
yang berisipadu 300 ml seperti dalam Rajah 6. Penimbangan kedua dilakukan selepas 24 jam
spesimen direndam ke dalam air dan seterusnya penimbangan yang ketiga ialah selepas 48 jam
spesimen direndam ke dalam air.
Rajah 5: Spesimen ujian resapan A, B dan C
Rajah 6: Spesimen A, B dan C direndam dalam air
3.0
Dapatan Dan Analisa
3.1
Ujian kekerasan
Jadual 1 menunjukkan data yang diperolehi dari ujian kekerasan yang dijalankan. Sebanyak 5 bacaan
diambil bagi setiap campuran spesimen. Bacaan yang diperolehi bagi setiap spesimen didapati taburan
nilai kekerasan adalah tidak konsisten. Setelah nilai bacaan dianalisa bagi ketiga-tiga specimen
didapati spesimen A mempunyai purata nilai kekerasan yang paling tinggi berbanding dengan
spesimen B dan C. Campuran A lebih kuat kerana peratusan Polietilena (PE) lebih tinggi berbanding
hampas tebu, maka kekerasannya lebih baik berbanding campuran B dan C. Rajah 7 menunjukkan graf
bacaan nilai kekerasan dan bilangan pengujian yang dilakukan. Graf tersebut menunjukkan paten graf
bagi ketiga-tiga spesimen adalah hampir sama.
Spesimen
A
B
C
Jadual 1: Data ujian kekerasan
Nilai kekerasan
Ujian 1
Ujian 2
Ujian 3
Ujian 4
56.0
60.2
59.9
50.8
49.8
59.4
56.2
48.2
39.5
51.5
50.8
46.8
Rajah 7: Graf ujian kekerasan Rockwell
Ujian 5
49.9
46.6
45.3
Purata
55.36
52.04
46.78
3.2
Ujian Resapan
Jisim spesimen ditimbang sebanyak tiga kali bagi setiap tempoh masa yang sama iaitu jisim awal
dalam keadaan kering, 24 jam dan 48 jam selepas direndam ke dalam air. Jisim spesimen ditimbang
bagi tujuan menentukan kadar penyerapan air oleh spesimen. Data yang diperolehi daripada ujian
resapan air yang dijalankan dicatatkan seperti yang terdapat dalam Jadual 2. Data tersebut
kemudiannya diterjemahkan dalam bentuk graf nilai bacaan jisim spesimen melawan masa
sepertimana yang ditunjukkan pada Rajah 8. Graf menunjukkan jisim bagi ketiga-tiga campuran
spesimen semakin meningkat bagi setiap tempoh masa timbangan. Penyerapan air ke dalam semua
spesimen adalah meningkat dengan ketara dalam tempoh 24 jam pertama. Namun peningkatan tidak
lagi begitu ketara bagi tempoh 48 jam rendaman mungkin disebabkan spesimen telah telap kepada air
yang memenuhi ruang spesimen.
Spesimen
A
B
C
Jadual 2: Data ujian resapan air
Jisim spesimen (gram)
Kering (0 jam)
Basah (24 jam)
13.707
13.8529
12.551
12.8012
13.287
13.4726
Basah (48 jam)
13.8882
12.8585
13.5224
Jisim spesimen (gram)
14
13.5
13
A
12.5
B
C
12
11.5
0 (Kering)
24
48
Masa (jam)
Rajah 8: Graf ujian resapan air
Jadual 3 menunjukkan perbandingan kadar penyerapan air bagi setiap spesimen dalam tempoh 24 jam
dan 48 jam. Hasil analisa didapati bahawa spesimen A mempunyai peratusan penyerapan air yang
paling rendah berbanding dengan spesimen B dan C. Penyerapan air bagi spesimen A kurang mungkin
disebabkan oleh peratusan campuran polietelina (PE) lebih tinggi daripada hampas tebu.
Jadual 3: Peratusan penyerapan air
Resapan (%)
Spesimen
24 jam
48 jam
A
1.0592 %
1.3167 %
B
1.9918 %
2.4483 %
C
1.3960 %
1.7708 %
4.0
Perbincangan Dan Kesimpulan
Secara keseluruhannya hasil dari kajian didapati bahawa spesimen A mempunyai nilai kekerasan yang
tinggi dan juga peratusan penyerapan air yang rendah berbanding spesimen B dan C. Maka dengan ini
dirumuskan bahawa spesimen A komposit dengan campuran PE 60% dan hampas tebu 40% merupakan
campuran komposit yang terbaik. Nilai kekerasan yang tinggi dapat meningkatkan kekuatan dan juga
dapat memelihara papan komposit dari diserang serangga perosak anai-anai. Peratusan penyerapan air
yang rendah bagi spesimen A adalah disebabkan kandungan polimer PE lebih tinggi daripada hampas
tebu. Ini bermakna semakin tinggi peratusan hampas tebu yang digunakan semakin banyak air terserap
ke dalam papan komposit. Penyerapan air yang rendah adalah sangat baik bagi papan komposit tersebut
kerana ia dapat mengelak papan daripada cepat rosak atau berlaku kecacatan seperti kembang, herotan,
bengkok dan sebagainya apabila terdedah kepada persekitaran yang berair atau lembap.
5.0
Cadangan
Kajian ini boleh dilakukan penambahbaikan kerana kemungkinan keputusan yang diperolehi kurang
tepat disebabkan oleh saiz spesimen yang dipotong kurang tepat dan juga campuran kandungan antara
PE dan juga hampas tebu yang kurang sebati. Namun kajian ini boleh dijadikan sebagai rujukan untuk
dilakukan kajian seterusnya. Disarankan kajian akan datang menggunakan kombinasi campuran PE
dan hampas tebu yang lebih rendah peratusannya untuk mendapatkan data yang lebih tepat dan dapat
dilakukan perbezaan yang wujud apabila kombinasi yang lebih rendah digunakan. Kajian juga
dicadangkan membuat kajian sifat mekanikal yang lain seperti ujian lenturan, ujian tegangan dan lain–
lain lagi bagi melihat keberkesanannya.
6.0
Rujukan
Alan J. Lesser (2013). `ISI Journal Citation Reports © Ranking: 2013: 7/24 (Materials Science
Composites); 45/82 (Polymer Science).
Badrila Jamlus (2004). Sisa Buangan Kitar Semula Perkukuh Struktur Binaan. Berita Harian.
28.10.2004. m/s 17.
Husin, A. A. (2007). `Pemanfaatan Limbah Untuk Bahan Bangunan.’ . Penebar Swadaya, Jakarta
Indriyani, Y. H. dan E. Sumiarsih. (1992). `Pembudidayaan Tebu di Lahan Sawah dan Tegalan’.
Penebar Swadaya. Jakarta.
Jabatan Pengurusan Sisa Pepejal Negara, (2013). http://jpspn.kpkt.gov.my/
Lawrence T. Drzal et al, (2001). Bio-composite material as alternatives to petroleum-based composites
for automotive applications. Composite material and structures center. Michigan State University.
Mohini Saxena, Asokan Pappu, Anusha Sharma, Ruhi Haque & Sonal Wankhede. (2011). Composite
Materials from Natural Resources: Recent Trends and Future Potentials. CSIR. Advanced Materials
and Processes Research Institute, Council of Scientific & Industrial Research, Habibganj Naka,
Bhopal, India.
Todd Jn. (2013). `What Is A Polymer Discovering :The Basics of Polymers dari web
www.academia.edu
U.T Haryanto, (2010), `Jurnal Klasifikasi Polimer`dari web www.chem-is-try.org.
DENGAN SERAT HAMPAS TEBU
Muhd Hasanul Isyraf bin Mat Junoh1, Norlia bt Md Desa2, Anuar bin Jusoh3
Tel : +060148175117
Tel : +060134515050
Tel : +060104060435
hasanul.isyraf@psmza.edu.my
liiya69@yahoo.com
anuar.jusoh@psmza.edu.my
Jabatan Kejuruteraan Mekanikal
Politeknik Sultan Mizan Zainal Abidin
Dungun, Terengganu
ABSTRAK
Papan komposit merupakan satu inovasi baru alternatif kepada penggunaan papan kayu semulajadi
sedia ada dengan mengaplikasi teknologi hijau ke arah mewujudkan alam sekitar yang mapan dan
lestari. Papan komposit ini dibina hasil dari sisa buangan pepejal yang terdiri dari gabungan sisa
bekas minuman plastik polietilena (PE) sebagai bahan utama dan hampas tebu sebagai bahan
tambahan melalui kaedah pengacuanan penyemperitan. Tiga komposisi campuran PE dan hampas
tebu yang digunakan iaitu 60%:40%, 50%:50% dan 40%:60%. Ujian kekerasan dan resapan air
dijalankan untuk menentukan sifat mekanikal papan komposit ini. Hasil dari pengujian secara purata
didapati bahawa campuran komposit PE dan hampas tebu 60%:40% memberikan nilai yang baik
bagi memenuhi kriteria sifat mekanikal kekerasan dan resapan. Cadangan penambahbaikan supaya
kombinasi campuran PE dan hampas tebu yang lebih kecil digunakan untuk melihat keberkesanannya
serta aplikasi ujian mekanikal yang lain seperti ujian tegangan,lenturan dan sebagainya.
Katakunci – Polietilena, hampas tebu, papan komposit, kekerasan, resapan
1.0
Pengenalan
Hari ini masalah pembuangan sisa pepejal menjadi isu yang semakin membimbangkan. Purata seorang
rakyat Malaysia membuang 0.8 kg/ hari sisa pepejal. Statistik di Malaysia menunjukkan pada tahun
2010 sebanyak 303, 000 tan sehari sisa buangan pepejal dihasilkan sementara tahun 2013 telah
meningkat kepada 500,000 tan sehari (Jabatan Pengurusan Sisa Pepejal Negara, 2013). Kadar
komposisi penghasilan sisa pepejal adalah berbeza di antara kawasan kerana ia dipengaruhi oleh
beberapa faktor seperti sosio-ekonomi dan gaya hidup. Secara puratanya komposisi sisa pepejal isi
rumah di Malaysia adalah seperti Rajah 1.
Rajah 1 : Statistik Sisa Pepejal Domestik
(Jabatan Pengurusan Sisa Pepejal Negara, 2013)
Pembuangan sisa pepejal ini menimbulkan masalah dalam pembuangan atau pelupusan yang
mengakibatkan pencemaran alam sekitar. Sejak kebelakangan ini kajian telah dilakukan bagi
mengenalpasti proses yang boleh dilakukan bagi menukar sisa buangan pepejal ini menjadi produk atau
bahan yang mempunyai nilai komersial tersendiri. Bag plastik, botol minuman, bekas air dan
sebagainya adalah contoh produk plastik dari polimer polietilena yang mempunyai sifat tidak tahan
panas dan boleh diguna semula serta tidak mudah dilupuskan dimana memerlukan 100 tahun untuk
dihancurkan sifat mekanikalnya (Haryanto, 2010).
Polietilena adalah polimer dalam kategori termoplastik. Polietilena terdiri dari polietilena ketumpatan
rendah dengan struktur rantai bercabang dan polietielana ketumpatan tinggi dengan struktur rantai
lurus. Kelemahan PE ini adalah mudah pudar apabila terdedah kepada matahari. Bagi kajian ini PE
berketumpatan rendah digunakan memandangkan sisa buangan pepejal seperti bag plastik, botol
minuman dan bekas makanan yang kedua tertinggi dibuang oleh penduduk Malaysia (Jabatan
Pengurusan Sisa Pepejal Negara, 2013).
Tebu atau nama saintifiknya Saccharum officinarum adalah tanaman utama yang digunakan
untuk menghasilkan gula. Dalam proses membuat gula, hasil sampingan (buangan) yang
terhasil dipanggil sugarcane dregs atau hampas tebu. Hampas tebu berdasarkan komposisi
kimianya mengandung lignoselulosa yang cukup tinggi. Lignoselulosa ini dapat dimanfaatkan sebagai
bahan alternatif pengganti kayu dalam pembuatan papan komposit. Panjang serat hampas tebu antara
1.7 hingga 2 mm dengan diameter sekitar 20 mikro, hampas tebu ini dapat memenuhi kriteria untuk
diolah menjadi papan-papan komposit. Hampas tebu mengandung air 48-52%, gula 3.3% dan serat
47.7%. Secara saintifik ianya memiliki komposisi kimia iaitu 3.28% abu, 22.09%lignin, 37.65%
selulosa, 27.97 pentosan dan SiO2 3.01% (Husin, 2007). Hampas tebu ini mempunyai banyak
kelebihan berbanding pengisi organik lain kerana ianya boleh terbiodegrasi, kos yang rendah dan boleh
dikitar semula.
Komposit adalah gabungan dua atau lebih daripada bahan di mana salah satu daripada bahan berfungsi
sebagai bahan pengukuh (serat, empingan atau partikel) dan lain-lain adalah fasa matriks (polimer,
logam atau seramik). Bahan komposit biasanya dikelaskan mengikut jenis tetulang seperti polimer,
simen dan logam komposit matriks. Komposit polimer matriks dihasilkan secara komersial di mana
resin digunakan sebagai matriks dengan bahan-bahan pengukuhan yang lain. Polimer (resin)
diklasifikasikan dalam dua jenis iaitu termoplastik (polietelina (PE), polipropelina (PP), polieter
ketone (PEEK), polivinil klorida (PVC), polisterina (PS), poliolefin dan lain-lain) dan termoset
(epoksi, poliester, dan resin fenol formaldehid, dan lain-lain) yang dikukuhkan dengan gentian semula
jadi (tumbuhan, haiwan, mineral) dan gentian buatan manusia untuk aplikasi yang berbeza (Mohini et
al., 2011).
Di dalam komposit unsur utamanya adalah serat, sedangkan bahan pengikatnya menggunakan bahan
polimer yang mudah dibentuk dan mempunyai daya pengikat yang tinggi. Penggunaan serat yang
utama adalah untuk menentukan bahan komposit seperti kekerasan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik
lainnya (Alan J. Lesser, 2013). Komposit gentian semulajadi muncul sebagai alternatif kepada
komposit gentian kaca terutama dalam komponen automotif. Secara tradisionalnya, gentian semulajadi
digunakan sebagai pengisi kepada termoset, namun kini ia berkembang pantas menjadi satu bahan
penambah kekuatan kepada termoplastik (Lawrence et al., 2001).
Di Malaysia sebuah syarikat bumiputra telah menjalankan penyelidikan dan pembangunan (R&D)
selama kira-kira 10 tahun iaitu syarikat sekutu Fibre Composite Technology Resources (FCTR)
berjaya menghasilkan produk bahan binaan yang dikenali fibersit (papan komposit) yang bukan saja
mempunyai tahap keupayaan sama dengan kayu biasa tetapi memiliki pelbagai kelebihan hasil dari
gabungan bahan komposit. Pengarah Pemasaran FCTR, Md Yani Osman, berkata produk itu bukan
saja memiliki ciri ketahanan api yang baik tetapi ia mempunyai ketumpatan lebih kuat, kukuh, ringan,
kalis air dan kulat serta anai-anai selain bebas toksid (Badrila Jamlus, 2004).
1.1
Pernyataan masalah
Papan kayu semulajadi yang diguna pakai sekarang ini kebanyakannya mudah terdedah kepada
serangan serangga seperti anai-anai dan juga faktor cuaca yang boleh merosakkan dan memendekkan
jangka hayatnya. Selain itu penggunaan kayu semulajadi boleh menyebabkan penebangan pokok kayu
balak yang berleluasa yang boleh mengancam kelestarian hutan dan alam sekitar. Buangan sisa
hampas tebu juga menjadi satu isu kerana ia dibuang begitu sahaja tanpa dimanafaatkan. Penghasilan
papan komposit plastik dengan serat semulajadi diharap dapat mengatasi masalah tersebut.
1.2
Objektif
Objektif kajian ini adalah:
1. Mengenalpasti sifat-sifat mekanikal papan komposit melalui ujian kekerasan dan ujian resapan air.
2. Menentukan kombinasi PE dan hampas tebu yang terbaik bagi menghasilkan papan komposit yang
berkualiti.
2.0
Metodologi
Dalam kajian ini papan komposit yang dihasilkan terdiri daripada polimer polietilena (PE) dan hampas
tebu yang dikategorikan dalam tiga komposisi campuran yang berbeza. Komposisi berkenaan adalah :
a) Spesimen A terdiri 60% PE dan 40% hampas tebu
b) Spesimen B terdiri 50% PE dan 50% hampas tebu
c) Spesimen C terdiri 40% PE dan 60% hampas tebu
Fasa seterusnya adalah mengadunkan hasil gabungan komposit ini menjadi papan komposit
menggunakan mesin penyemperitan (extrusion machine) dan hasilnya seperti Rajah 2. Seterusnya fasa
yang terakhir adalah mengkaji sifat mekanikal papan komposit ini melalui dua pengujian yang dipilih
iaitu ujian kekerasan dan ujian resapan air .
Rajah 2 : Hasil penyemperitan papan komposit
2.1
Prosedur Pengujian
2.1.1 Ujian Kekerasan
Ujian kekerasan ini dilakukan untuk mengetahui tahap kekerasan pada spesimen iaitu polietelina (PE)
dan hampas tebu. Tiga campuran yang digunakan untuk melakukan ujian kekerasan iaitu spesimen A,
B dan C seperti dalam Rajah 3. Spesimen disediakan mengikut standard ASTM yang dipilih iaitu
ASTM D785 dengan ukuran spesimen 10mm x 80mm x 4mm. Mesin Digital Rockwell Hardness
Tester seperti dalam Rajah 4 digunakan untuk menguji kekerasan spesimen dengan mengambil lima
bacaan pada tempat yang berbeza bagi setiap specimen menggunakan indentor bebola keluli
bersaiz 1/16 inci.
Rajah 3: Spesimen Ujian Kekerasan A, B dan C
Rajah 4: Digital Rockwell Hardness Tester
2.1.2
Ujian Resapan
Ujian resapan air dijalankan untuk mengetahui jumlah air yang meresap ke dalam sesuatu spesimen.
Spesimen dipotong berbentuk bulat berdiameter 50mm dan tebal 4mm seperti dalam Rajah 5 mengikut
standard ASTM 570 . Ujian ini dilakukan selama tiga hari mengikut masa iaitu 24 jam dan 48 jam.
Pada permulaannya, spesimen asal perlu ditimbang terlebih dahulu. Penimbangan pertama spesimen
adalah untuk mengambil nilai jisim spesimen kering. Kemudian spesimen direndamkan ke dalam air
yang berisipadu 300 ml seperti dalam Rajah 6. Penimbangan kedua dilakukan selepas 24 jam
spesimen direndam ke dalam air dan seterusnya penimbangan yang ketiga ialah selepas 48 jam
spesimen direndam ke dalam air.
Rajah 5: Spesimen ujian resapan A, B dan C
Rajah 6: Spesimen A, B dan C direndam dalam air
3.0
Dapatan Dan Analisa
3.1
Ujian kekerasan
Jadual 1 menunjukkan data yang diperolehi dari ujian kekerasan yang dijalankan. Sebanyak 5 bacaan
diambil bagi setiap campuran spesimen. Bacaan yang diperolehi bagi setiap spesimen didapati taburan
nilai kekerasan adalah tidak konsisten. Setelah nilai bacaan dianalisa bagi ketiga-tiga specimen
didapati spesimen A mempunyai purata nilai kekerasan yang paling tinggi berbanding dengan
spesimen B dan C. Campuran A lebih kuat kerana peratusan Polietilena (PE) lebih tinggi berbanding
hampas tebu, maka kekerasannya lebih baik berbanding campuran B dan C. Rajah 7 menunjukkan graf
bacaan nilai kekerasan dan bilangan pengujian yang dilakukan. Graf tersebut menunjukkan paten graf
bagi ketiga-tiga spesimen adalah hampir sama.
Spesimen
A
B
C
Jadual 1: Data ujian kekerasan
Nilai kekerasan
Ujian 1
Ujian 2
Ujian 3
Ujian 4
56.0
60.2
59.9
50.8
49.8
59.4
56.2
48.2
39.5
51.5
50.8
46.8
Rajah 7: Graf ujian kekerasan Rockwell
Ujian 5
49.9
46.6
45.3
Purata
55.36
52.04
46.78
3.2
Ujian Resapan
Jisim spesimen ditimbang sebanyak tiga kali bagi setiap tempoh masa yang sama iaitu jisim awal
dalam keadaan kering, 24 jam dan 48 jam selepas direndam ke dalam air. Jisim spesimen ditimbang
bagi tujuan menentukan kadar penyerapan air oleh spesimen. Data yang diperolehi daripada ujian
resapan air yang dijalankan dicatatkan seperti yang terdapat dalam Jadual 2. Data tersebut
kemudiannya diterjemahkan dalam bentuk graf nilai bacaan jisim spesimen melawan masa
sepertimana yang ditunjukkan pada Rajah 8. Graf menunjukkan jisim bagi ketiga-tiga campuran
spesimen semakin meningkat bagi setiap tempoh masa timbangan. Penyerapan air ke dalam semua
spesimen adalah meningkat dengan ketara dalam tempoh 24 jam pertama. Namun peningkatan tidak
lagi begitu ketara bagi tempoh 48 jam rendaman mungkin disebabkan spesimen telah telap kepada air
yang memenuhi ruang spesimen.
Spesimen
A
B
C
Jadual 2: Data ujian resapan air
Jisim spesimen (gram)
Kering (0 jam)
Basah (24 jam)
13.707
13.8529
12.551
12.8012
13.287
13.4726
Basah (48 jam)
13.8882
12.8585
13.5224
Jisim spesimen (gram)
14
13.5
13
A
12.5
B
C
12
11.5
0 (Kering)
24
48
Masa (jam)
Rajah 8: Graf ujian resapan air
Jadual 3 menunjukkan perbandingan kadar penyerapan air bagi setiap spesimen dalam tempoh 24 jam
dan 48 jam. Hasil analisa didapati bahawa spesimen A mempunyai peratusan penyerapan air yang
paling rendah berbanding dengan spesimen B dan C. Penyerapan air bagi spesimen A kurang mungkin
disebabkan oleh peratusan campuran polietelina (PE) lebih tinggi daripada hampas tebu.
Jadual 3: Peratusan penyerapan air
Resapan (%)
Spesimen
24 jam
48 jam
A
1.0592 %
1.3167 %
B
1.9918 %
2.4483 %
C
1.3960 %
1.7708 %
4.0
Perbincangan Dan Kesimpulan
Secara keseluruhannya hasil dari kajian didapati bahawa spesimen A mempunyai nilai kekerasan yang
tinggi dan juga peratusan penyerapan air yang rendah berbanding spesimen B dan C. Maka dengan ini
dirumuskan bahawa spesimen A komposit dengan campuran PE 60% dan hampas tebu 40% merupakan
campuran komposit yang terbaik. Nilai kekerasan yang tinggi dapat meningkatkan kekuatan dan juga
dapat memelihara papan komposit dari diserang serangga perosak anai-anai. Peratusan penyerapan air
yang rendah bagi spesimen A adalah disebabkan kandungan polimer PE lebih tinggi daripada hampas
tebu. Ini bermakna semakin tinggi peratusan hampas tebu yang digunakan semakin banyak air terserap
ke dalam papan komposit. Penyerapan air yang rendah adalah sangat baik bagi papan komposit tersebut
kerana ia dapat mengelak papan daripada cepat rosak atau berlaku kecacatan seperti kembang, herotan,
bengkok dan sebagainya apabila terdedah kepada persekitaran yang berair atau lembap.
5.0
Cadangan
Kajian ini boleh dilakukan penambahbaikan kerana kemungkinan keputusan yang diperolehi kurang
tepat disebabkan oleh saiz spesimen yang dipotong kurang tepat dan juga campuran kandungan antara
PE dan juga hampas tebu yang kurang sebati. Namun kajian ini boleh dijadikan sebagai rujukan untuk
dilakukan kajian seterusnya. Disarankan kajian akan datang menggunakan kombinasi campuran PE
dan hampas tebu yang lebih rendah peratusannya untuk mendapatkan data yang lebih tepat dan dapat
dilakukan perbezaan yang wujud apabila kombinasi yang lebih rendah digunakan. Kajian juga
dicadangkan membuat kajian sifat mekanikal yang lain seperti ujian lenturan, ujian tegangan dan lain–
lain lagi bagi melihat keberkesanannya.
6.0
Rujukan
Alan J. Lesser (2013). `ISI Journal Citation Reports © Ranking: 2013: 7/24 (Materials Science
Composites); 45/82 (Polymer Science).
Badrila Jamlus (2004). Sisa Buangan Kitar Semula Perkukuh Struktur Binaan. Berita Harian.
28.10.2004. m/s 17.
Husin, A. A. (2007). `Pemanfaatan Limbah Untuk Bahan Bangunan.’ . Penebar Swadaya, Jakarta
Indriyani, Y. H. dan E. Sumiarsih. (1992). `Pembudidayaan Tebu di Lahan Sawah dan Tegalan’.
Penebar Swadaya. Jakarta.
Jabatan Pengurusan Sisa Pepejal Negara, (2013). http://jpspn.kpkt.gov.my/
Lawrence T. Drzal et al, (2001). Bio-composite material as alternatives to petroleum-based composites
for automotive applications. Composite material and structures center. Michigan State University.
Mohini Saxena, Asokan Pappu, Anusha Sharma, Ruhi Haque & Sonal Wankhede. (2011). Composite
Materials from Natural Resources: Recent Trends and Future Potentials. CSIR. Advanced Materials
and Processes Research Institute, Council of Scientific & Industrial Research, Habibganj Naka,
Bhopal, India.
Todd Jn. (2013). `What Is A Polymer Discovering :The Basics of Polymers dari web
www.academia.edu
U.T Haryanto, (2010), `Jurnal Klasifikasi Polimer`dari web www.chem-is-try.org.