TINJAUAN PUSTAKA
2.4. Komposit Kayu Plastik
Ada dua strategi dalam pembuatan komposit kayu dengan memanfaatkan plastik, pertama plastik dijadikan sebagai binder sedangkan kayu sebagai komponen utama dan yang kedua, kayu dijadikan bahan pengisi/filler dan plastik sebagai matriksnya. Penelitian mengenai pemanfaatan plastik polipropilena daur ulang sebagai substitusi perekat termoset dalam pembuatan papan partikel telah dilakukan oleh Febrianto, 2001. Produk papan partikel yang dihasilkan memiliki stabilitas dimensi dan kekuatan mekanis yang tinggi dibandingkan dengan papan partikel konvensional. Penelitian plastik daur ulang sebagai matriks komposit kayu plastik dilakukan Setyawati (2003) dan Sulaeman (2003) dengan menggunakan plastik polipropilena daur ulang.
Dalam pembuatan komposit kayu plastik, beberapa polimer termoplastik dapat digunakan sebagai matriks, tetapi dibatasi oleh rendahnya temperatur permulaan dan pemanasan dekomposisi kayu (lebih kurang 200 °C).
Komposit kayu plastik dapat dibuat melalui proses satu tahap, proses dua tahap, maupun proses kontiniu. Pada proses satu tahap, semua bahan baku dicampur terlebih dahulu secara manual kemudian dimasukkan ke dalam alat pengadon (kneader) dan diproses sampai menghasilkan produk komposit. Pada proses dua tahap bahan baku plastik dimodifikasi terlebih dahulu, kemudian bahan pengisi dicampur secara bersamaan di dalam kneader dan dibentuk menjadi komposit. Kombinasi dari tahap-tahap ini dikenal dengan proses kontiniu. Pada proses ini bahan baku dimasukkan secara bertahap dan berurutan di dalam kneader kemudian diproses sampai menjadi produk komposit (Han dan Shiraishi, 1990). Umumnya proses dua tahap menghasilkan produk yang lebih baik dari proses satu tahap, namun proses satu tahap memerlukan waktu yang lebih singkat. Proses dasar pembuatan komposit kayu plastik dapat dilihat pada gambar 2.4. (Setyawati, 2003). Penyiapan filler Pembentukan Blending Pengujian Penyiapan matriks
Penyiapan filler
Pada prinsipnya penyiapan filler ditujukan untuk mendapatkan ukuran dan kadar air kayu yang seragam. Makin halus serbuk semakin besar kontak permukaan antara filler dengan matriknya, sehingga produk menjadi lebih homogen. Akan tetapi, bila ditinjau dari segi dekoratif, komposit dengan ukuran serbuk yang lebih besar akan menghasilkan penampakkan yang lebih baik karena sebaran serbuk kayunya memberikan nilai tersendiri.
Penyiapan Plastik
Bahan baku plastik dicacah untuk memperkecil ukuran, selanjutnya dipanaskan sampai titik lelehnya, kemudian diproses hingga berbentuk pellet. Sebelum digunakan sebagai matriks komposit dilakukan analisis termal diferensial (DTA). Pada proses dua tahap, pellet tersebut diblending terlebih dahulu dengan coupling agent sehingga berfungsi sebagai compatibilizer dalam pembuatan komposit.
Blending (Pengadonan)
Tahap-tahap dalam pengadonan ini disesuaikan dengan proses yang digunakan, satu tahap, dua tahap, atau kontiniu. Menurut Han (1990) kondisi pengadonan yang paling berpengaruh dalam pembuatan komposit adalah suhu, laju rotasi, dan waktu pengadonan.
Pembentukan komposit
Setelah proses pencampuran selesai, sampel langsung dikeluarkan untuk dibentuk menjadi lembaran dengan kempa panas. Pengempaan dilakukan selama
2,5-3 menit dengan tekanan sebesar 100 kgf/cm2 selama 30 detik pada suhu 170
ºC-190 ºC. Setelah dilakukan pengempaan dingin pada tekanan yang sama selama 30 detik, lembaran kemudian didinginkan pada suhu kamar.
Pengujian Komposit
Pengujian komposit dilakukan untuk mengetahui apakah produk yang dihasilkan telah memenuhi persyaratan yang ditentukan untuk suatu penggunaan tertentu. Jenis pengujian disesuaikan dengan kebutuhan, umumnya meliputi pengujian terhadap sifat fisis, mekanis, serta termal komposit.
Komposit yang berkualitas tinggi hanya dapat dicapai bila kayu terdistribusi dengan baik di dalam matriks. Dalam kenyataannya, afinitas antara kayu dengan plastik sangat rendah karena kayu bersifat hidrofilik sedangkan plastik bersifat hidrofobik. Akibatnya komposit yang terbentuk memiliki sifat-sifat pengaliran dan moldability yang rendah dan pada gilirannya dapat menurunkan kekuatan bahan (Han, 1990). Oleh karena itu, dalam pembuatan komposit kayu plastik diperlukan bantuan coupling agent (Febrianto,1999).
Untuk meningkatkan kesesuaian sifat polimer seperti hidrofilitas, salah satu cara yang telah dikembangkan adalah dengan memodifikasi permukaan polimer agar
dapat berinteraksi dengan bahan lain. Salah satu metode modifikasi yang efektif adalah teknik grafting (tempel/cangkok).
2.5. Polipropilena
Gambar 2.5. Struktur Polipropilena
Polipropilena menyerupai polietilena, tetapi lebih keras dan kaku bila dibandingkan dengan HDPE (High Density Polyethylene).
Polipropilena atau polipropena (PP) adalah sebuah polimer termoplastik yang
dibuat oleh industri kimia dan digunakan dalam berbagai aplikasi, diantaranya
pengemasan, tekstil (contohnya tali, pakaian dalam termal, dan karpet), alat tulis,
berbagai tipe wadah terpakaikan ulang serta bagian plastik, perlengkapan
labolatorium, pengeras suara, komponen otomotif, dan uang kertas polimer.
Polimer adisi yang terbuat dari propilena monomer, permukaannya tidak rata serta memiliki sifat resistan yang tidak biasa terhadap kebanyakan pelarut kimia, basa dan asam.
Pengolahan leleh polipropilena biasa dicapai melalui ekstrusi dan pencetakan. Metode ekstrusi (pelelehan) yang umum menyertai produksi serat pintal ikat (Spund bond) dan tiup (hembus) leleh untuk membentuk gulungan yang panjang untuk diubah menjadi beragam produk yang berguna seperti masker muka, penyaring,
popok dan lap. Teknik pembentukan yang paling umum adalah pencetakan suntik yang digunakan untuk berbagai bagian seperti cangkir, alat pemotong, botol kecil, topi, wadah, perabotan dan suku cadang otomotif seperti baterai.
Monomernya adalah propilena (CH3-CH = CH2), nama sistematisnya adalah
poly(propene). Polipropena biasanya didaur ulang, dan simbol daur ulangnya adalah
nomor "5":
Nama lain : Polipropilena, Polipropena, Polipropena 25 [USAN], Polimer propena, Polimer propilena, Homopolimer 1-Propena
Bentuknya kristal dengan Tg = -15 oC, Nomor CAS : [9003-07-0], titik
lelehnya 165 oC. Rumus molekul: (C3H6)x. Densitas: 0,855 g/cm3, tidak berbentuk
dan dapat digunakan sebagai bahan kemasan dan juga alat-alat otomotif (http:WWW.Wikipedia.Org, 2008).
Gambar 2.6. Penggunaan Polipropilena
Kebanyakan polipropilena komersial merupakan isotaktik dan memiliki
kristalinitas tingkat menengah di antara polietilena berdensitas rendah dengan
polietilena berdensitas tinggi, modulus Youngnya juga menengah. Melalui penggabungan partikel karet, PP bisa dibuat menjadi liat serta fleksibel, bahkan di suhu yang rendah. Hal ini membolehkan polipropilena digunakan sebagai pengganti
berbagai plastik teknik, seperti ABS. Polipropilena memiliki permukaan yang tidak
rata, seringkali lebih kaku daripada beberapa plastik yang lain, lumayan ekonomis, dan bisa dibuat translusen (bening) saat tak berwarna tapi tidak setransparan
berwarna warni melalui penggunaan pigmen. Polipropilena memiliki resistensi yang sangat bagus terhadap kelelehan (bahan).
MFR (Melt Flow Rate) maupun MFI (Melt Flow Index) merupakan suatu indikasi berat molekul PP serta menentukan seberapa mudahnya bahan mentah yang meleleh akan mengalir saat pengolahan berlangsung. MFR PP yang lebih tinggi akan mengisi cetakan plastik dengan lebih mudah selama berlangsungnya proses produksi pencetakan suntik maupun tiup. Tapi ketika arus leleh (melt flow) meningkat, maka beberapa sifat fisik, seperti kuat tampak akan menurun.
Ada tiga tipe umum dari PP: homopolimer, random kopolimer dan impact copolymer atau kopolimer blok. Karet etena-propilena yang ditambahkan ke homopolimer PP meningkatkan kuat dampak suhu rendahnya.
A
B
Gambar 2.7. Ruas-ruas Pendeknya Polipropilena, Menunjukkan Berbagai Contoh Isotaktik (A) Dan Taktisitas Sindiotaktik (B)
Konsep yang penting untuk memahami hubungan antara struktur polipropilena dengan sifat-sifatnya adalah taktisitas. Orientasi relatifnya setiap gugus
metil (CH3 dalam gambar, sebelah kiri) yang dibandingkan dengan gugus metil di
polimer yang sudah jadi untuk membentuk kristal, sebab tiap gugus metil memakan tempat serta membatasi pelenturan/pelentukan tulang punggung (backbone bonding).
Seperti kebanyakan polimer vinil yang lain, polipropilena tidak bisa
dihasilkan oleh polimerisasi radikal dikarenakan lebih tingginya reaktivitas hidrogen alilik (yang mengarah ke dimerisasi) selama polimerisasi. Bahan yang dihasilkan dari proses itu akan memiliki gugus metil yang tersusun acak, yang disebut PP ataktik. Kurangnya jangkau panjang mencegah terbentuk kristalinitas di dalam bahan sehingga menghasilkan sebuah bahan amorf berkekuatan sangat kecil.
Katalis Ziegler-Natta mampu membatasi monomer ke sebuah orientasi yang spesifik, hanya menambahkan monomer-monomer itu ke rantai polimer. Polipropilena yang tersedia secara komersial dibuat dengan katalis Ziegler-Natta, yang menghasilkan polipropilena yang pada umumnya isotaktik (gambar A dalam gambar 2.7. di atas). Dengan gugus metil di satu sisi, molekul seperti itu cenderung
melingkar ke dalam bentuk heliks, heliks-heliks ini lalu berjajar bersebelahan untuk
membentuk kristal yang memberikan sifat-sifat yang dinginkan dari sebuah polipropilena komersial.
Gambar 2.8. Sebuah Model Bola Dan Ranting Polipropilena Sindiotaktik Polipropilena pertama kali dipolimerisasikan oleh Dr. Karl Rehn di Jerman
pada tahun 1951 dan ditemukan kembali oleh Giulio Natta pada tahun 1954.
Polipropilena digunakan pengganti polivinil klorida (PVC) sebagai insulasi untuk kabel listrik LSZH (Low Smoke Zero Halogen) dalam lingkungan ventilasi rendah, terutama sekali di terowongan. Hal ini disebabkan karena polipropilena mengeluarkan sedikit asap.
Polipropilena juga dipakai dalam membran atap sebagai lapisan paling atas yang tahan air dalam sistem kayu lapis tunggal yang berbeda dengan sistem bit termodifikasi. Penggunaan polipropilena dalam bidang medis yang paling umum adalah sebagai bahan pembuat benang jahit untuk operasi yang diberi nama Prolene, yang dibuat oleh Ethicon Inc (Billmeyer, 1984)
Polipropilena sangat umum digunakan untuk pencetakan plastik dengan cara disuntikkan ke dalam cetakan dalam keadaan meleleh, membentuk berbagai bentuk yang kompleks pada volume yang tinggi dan biaya yang relatif rendah.
Polipropilena yang diproduksi dalam bentuk lembaran telah digunakan secara meluas untuk produksi stationary folder, pengemasan, dan kotak penyimpanan. Warna yang beragam, durabilitas, serta sifat resistensi PP terhadap debu membuatnya ideal sebagai sampul pelindung untuk kertas serta berbagai bahan yang lain.
Karakteristik ini juga membuat PP digunakan dalam stiker kubus rubik.
Polipropilena telah digunakan dalam operasi untuk memperbaiki hernia dan
untuk melindungi tubuh dari hernia baru di lokasi yang sama. Tambalan kecil dari PP yang diletakkan di lokasi hernia di bawah kulit tidak menyebabkan rasa sakit dan jarang ditolak oleh tubuh (http://WWW.Wikipedia.Org, 2008)
