Tapioka 1) Pati Sagu 2) Tapioka Pati Sagu
C. Pembuatan Compt Polietilen
Modifikasi polietilen dilakukan dengan tujuan untuk mengubah karakteristik polietilen agar dapat bercampur dengan pati termoplastis. Modifikasi yang dilakukan yaitu dengan penambahan maleat anhidrida (sebanyak 1% dari bobot total) dan dikumil peroksida (sebanyak 0,1% dari bobot total). Tanpa adanya bahan aditif yang ditambahkan pada polietilen, maka polimer sintetis dan polimer alam tidak akan dapat bercampur dengan baik karena adanya perbedaan sifat pada tiap polimer. Hasil yang didapatkan apabila tidak ada penambahan bahan aditif dapat dilihat pada Gambar 8 (a), berbeda bila dibandingkan pada Gambar 8 (b) yang dapat bercampur dengan baik bila ada penambahan zat aditif.
Polietilen yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis LLDPE dan HDPE. Penggunaan HDPE sebagai bahan baku karena memiliki sifat bahan yang lebih kuat, keras, buram dan lebih tahan terhadap suhu tinggi (120°C/248°F untuk periode singkat, 110°C/230°F untuk periode lama), mempunyai nilai kuat tarik yang baik yaitu 32 MPa, serta nilai perpanjangan putus yang tinggi (150%). HDPE juga biasa dipakai untuk botol kosmestik, botol obat, botol minuman, botol susu yang berwarna putih susu, tupperware, galon air minum, kursi lipat, dan jerigen, pelumas, dan lain-lain (Harper, 1975). Penggunaan LLDPE sebagai bahan baku karena mempunyai struktur linear dengan cabang-cabang yang pendek serta sifat fisiknya terdapat antara HDPE dan LDPE. LLDPE telah merambah hampir semua pasar tradisional polietilen dan biasa digunakan untuk kantong plastik dan lembaran, bungkus plastik, plastik wrap, mainan, pipa, ember dan kontainer, serta meliputi kabel, geomembranes, dan terutama sistem pipa-pipa yang fleksibel (Harper, 1975).
40
Polietilen merupakan suatu polimer sintetik yang bersifat sangat inert, sehingga sukar terbiodegradasi. Untuk mengatasi hal ini, maka dibuat polimer paduan polietilen-pati. Polimer paduan adalah campuran fisik antara dua polimer atau lebih yang membentuk material baru denga sifat fisik tertentu. Dengan adanya polimer paduan ini diharapkan pati yang mudah terbiodegradasi akan membantu polietilen juga lebih cepat terurai.
a) b)
Keterangan:
a. Hasil campuran Polietilen dengan pati tanpa bahan aditif b. Hasil campuran Compt.-PE dengan pati termoplastis
Gambar 8. Hasil campuran polietilen dengan pati tanpa bahan aditif
Gambar 9 menunjukkan bentuk akhir dari pati termoplastis dan compt.- LLDPE dan compt.-HDPE dalam bentuk resin-resin. Semua bahan baku dibentuk dalam resin yang mempunyai ukuran yang seragam agar pada saat pencampuran, kedua bahan dapat dengan baik tercampur (homogen). Warna tapioka termoplastis lebih putih dibandingkan dengan pati sagu termoplastis karena dipengaruhi derajat putih pada tapioka.
a b
c d
Keterangan:
a. Pati sagu termoplastis b. Tapioka termoplastis
c. Compt.-HDPE d. Compt.-LLDPE
41 D. Pembuatan Plastik Komposit
Plastik komposit yang dihasilkan dalam penelitian ini merupakan plastik yang berasal dari polietilen (HDPE dan LLDPE) dan pati (tapioka dan pati sagu) dengan penambahan bahan-bahan aditif yaitu gliserol, maleic anhydride / maleat ahidrida (MA), dicumyl peroxide / dikumil peroksida (DCP), dan akuades. Polietilen dan pati merupakan bahan utama dalam pembuatan pati termoplastis. Polietilen yang merupakan polimer non-biodegradable berperan sebagai bahan mayor (matriks), sedangkan pati yang merupakan bahan biodegradable berperan sebagai bahan minor.
Pencampuran pati termoplastis dengan polietilen bertujuan untuk menutupi kelemahan dari pati termoplastis yaitu lemahnya sifat mekanik dan sifat higroskopis yang dimiliki pati termoplastis. Keuntungan lain dalam pencampuran ini yaitu sifat polietilen yang sulit untuk terdegradasi akan menjadi lebih mudah terdegradasi karena struktur rantai kimia polietilen juga berisi rantai kimia pati termoplastis. Apabila pati termoplatis telah terdegradasi maka rantai kimia polietilen yang tadinya terisi oleh pati termoplastis akan kosong sehingga struktur kimianya menjadi lebih mudah untuk terurai.
Pada tahap ini dilakukan pencampuran pati termoplastis (pati sagu atau tapioka) dengan compt.-PE (LLDPE atau HDPE) dengan komposisi 20:80. Penetapan komposisi ini berdasarkan hasil penelitian Ulfa (2009) yang menyatakan bahwa komposisi tersebut merupakan yang terbaik dibandingkan dengan formula lainnya. Gambar 9 menunjukkan bahan yang semi-jadi yang dicampurkan untuk menjadi suatu plastik komposit.
Nilai yang dapat dilihat selama proses pencampuran di dalam rheomix adalah nilai torsi / torque yang dibutuhkan ulir untuk mencampur seluruh bahan di dalamnya. Kurva torsi tersebut menunjukkan energi yang dibutuhkan oleh mesin untuk mencampurkan sempurna bahan-bahan. Kurva torsi selama proses pencampuran memperlihatkan peningkatan maksimum pada tahap awal proses, lalu apabila kondisi pencampuran telah tercapai, maka diperoleh kurva torsi yang cenderung stabil atau konsisten. Gambar 10 merupakan torsi pencampuran antara pati termoplastis dengan compt.-PE dengan perbandingan 20:80.
Berdasarkan Yuliasih (2008), dua nilai yang digunakan untuk menunjukkan energi torsi yang dibutuhkan selama proses pencampuran di dalam rheomix yaitu nilai loading point (L) dan minimum point (M). Nilai L menunjukkan energi torsi
42
maksimum dimana muatan atau bahan yang akan dicampur seluruhnya sudah berada dalam alat rheomix. Nilai M menunjukkan energi torsi minimum dimana proses pencampuran telah selesai atau tercampur semuanya. Pada Gambar 10, peningkatan energi torsi terus terjadi hingga titik energi torsi maksimum (nilai L) kemudian dilanjutkan penurunan energi torsi yang dapat dikatakan cenderung stabil hingga pada titik torsi minimum (nilai M).
Bentuk kurva energi torsi selama proses pencampuran sangat ditentukan oleh jenis bahan yang dicampurkan. Polietilen dan pati termoplastis memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Pada Gambar 10, dapat dilihat bahwa selama proses pencampuran compt.-LLDPE dengan pati termoplastis menunjukkan kurva torsi yang lebih fluktuatif bila dibandingkan dengan proses pencampuran compt.-HDPE dengan pati termoplastis. Hal ini diduga disebabkan karena perbedaan bentuk dan ukuran granula pati sagu termoplastis dan tapioka termoplastis dengan compt.-LLDPE yang dicampurkan sehingga terjadi tumbukan antara pati termoplastis dengan compt.- LLDPE dimana mengakibatkan fluktuasi pada kurva torsi tersebut (Gambar 10 (a)). Pada Gambar 10 (b) memperlihatkan grafik yang lebih stabil dan konsisten bila dibandingkan dengan Gambar 10 (a), hal ini membuktikan bahwa pengadukan
compt.-HDPE dengan pati termoplastis lebih baik. Perubahan warna pada plastik komposit menjadi kecoklatan disebabkan oleh sifat pati termoplastis yang amorf dan mudah meleleh serta lamanya pencampuran sehingga diduga terdapat pati yang telah terdegradasi.
43
a)
b)
Gambar 10. Pengaruh jenis pati dan PE terhadap energi torsi selama pengadukan a) Compt.-LLDPE + pati termoplastis (sagu atau tapioka); b) Compt.-HDPE + pati termoplastis (sagu atau tapioka)
Lamanya pencampuran pada saat proses disebabkan oleh sifat pati yang tidak mempunyai kemampuan alir, sehingga diperlukan waktu yang lama untuk membuat campuran yang homogen. Damayanti (2003) menambahkan bahwa pati tidak memiliki sifat alir yang akan memudahkan untuk bercampur dengan molekul lain. Dengan demikian, semakin banyak jumlah pati dalam campuran, maka dibutuhkan waktu yang lebih lama meskipun energi yang dibutuhkan lebih sedikit. Sriroth (1998) juga menambahkan bahwa pati ubi kayu termoplastis dapat dicetak pada suhu 200-240oC selama 1-3 menit.
Apabila pencampuran telah dilakukan, langkah yang dilakukan yaitu pengecilan ukuran plastik komposit tersebut karena pada saat proses pencampuran
0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 18 25 37 54 71 77 90 100 122 144 162 165 compt.-LLDPE SAGU T o rs i (rpm )
Waktu Pengadukan (detik)
0 20 40 60 80 100 120 140 0 18 25 37 54 71 77 90 100113126137150162165
compt.-HDPE SAGU compt.-HDPE TAPIOKA
T o rs i (rp m )
44
telah selesai dilakukan, produk yang keluar dari rheomix berbentuk bongkahan. Pengecilan ukuran dilakukan untuk keperluan uji yang akan dilakukan. Pengecilan ukuran juga berpengaruh tehadap slab yang dibuat untuk spesimen uji sifat mekanik. Pengaruh yang ditimbulkan apabila hasil pengecilan ukuran yang tidak seragam dan relatif besar akan menghasilkan gelembung udara akibat udara yang terperangkap pada saat molding untuk membuat spesimen slab.