Fiber Plastic Composite (FPC)
Komposit serbuk kayu-plastik (woodflour polipropylene composite) adalah suatu produk komposit yang terbuat dari plastik yang berfungsi sebagai pengikat atau matriks dan serbuk kayu sebagai pengisi (Sulaeman, 2003). Menurut Osswald dan Mengers (1996) dalam Iswanto (2005), secara garis besar plastik dapat dibedakan atas dua tipe, yaitu plastik yang bersifat thermoplastic dan plastik yang thermoset. Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycling) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Jika dipanaskan, material ini memiliki kemampuan untuk mengalir atau mencair kembali. Polymer thermoplastic dapat dibagi menjadi dua kelas utama, yaitu polimer amorphous dan semi crystalline.
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. 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 dalam Risnasari, 2006).
Titik lemah produk papan serat adalah sifat kestabilan dimensi yang perlu ditingkatkan karena dapat menurunkan kualitas produk tersebut. Sifat ini berhubungan erat dengan kemampuan kayu untuk mengembang dan menyusut.
Ketidakstabilan dimensi pada arah tebal terjadi disebabkan oleh pengembangan tebal yang dapat pulih (reversible sweeling) dan juga akibat pelepasan tegangan
sisa yang terjadi pada saat pengempaan (irreversible swelling) (Rowell et al., 1990 dalam Fatriasari, 2001).
Serat yang panjang akan membentuk anyaman serat yang kuat dibandingkan dengan serat pendek, sehingga papan serat yang dihasilkan mempunyai kekuatan yang tinggi. Tetapi serat yang panjangnya lebih besar dari 5 mm, cenderung menggumpal sehingga harus dipotong terlebih dahulu. Pada pembuatan papan serat, panjang serat berpengaruh terhadap orientasi serat dalam papan. Serat yang panjang umumnya lebih mudah disusun horizontal, secara mekanis maupun dengan medan listrik; sedangkan serat pendek cenderung tersusun vertikal pada papan sehingga menghasilkan sifat mekanis yang lebih rendah. Panjang serat juga berpengaruh terhadap stabilitas dimensi akibat pelepasan dan penyerapan air, dimana makin panjang serat maka makin kecil perubahan panjang papan serat (Suchland dan Woodson, 1986 dalam Fatriasari, 2001).
Berdasarkan penelitian Firdaus dan Fajriyanto (2006), menunjukkan bahwa variasi komposisi dan nisbah bahan dalam pembuatan fiberboard mempengaruhi sifat mekanik dari fiberboard tersebut. Komposisi optimal yang diperoleh adalah 50% : 50% antara limbah tandan kosong kelapa sawit dengan sampah plastik
thermoplastic. Selain itu, Fajriyanto dan Feris (2008) juga mengatakan bahwa karakteristik mekanik papan komposit yang berasal dari limbah pabrik kertas (sludge) sabut kelapa dan sampah plastik dipengaruhi oleh variasi komposisi bahan baku, variasi pembebanan pada saat casting (pencetakan) dan variasi berat sabut kelapa.
Lazimnya untuk semua bahan komposit akan terdapat dua fasa berlainan yang dipisahkan oleh suatu kawasan yang dinamakan antar muka. Daya sentuhan dan daya kohesif pada bagian antar muka amat penting karena antara muka pengisi-matriks ialah bagian yang memindahkan beban dari fasa matriks kepada fasa penguat atau fasa tersebar (Hull, 1992). Unjuk kerja dan stabilitas dari bahan komposit yang diperkuat oleh serat tergantung kepada suatu ikatan antar muka antara serat dan matriks. Pada komposit-komposit yang diperkuat dengan pengisi alami biasanya terdapat suatu kekurangan pada adhesi antar muka di antara serat-serat selulosa hidrofilik dengan resin-resin hidrofobik yang berpengaruh terhadap ketidakserasian (incompability). Keberadaan senyawa-senyawa waxy pada permukaan serat juga akan berakibat tidak efektifnya ikatan antara resin dengan serat serta mengakibatkan pembasahan pada permukaan yang tidak baik. Selain hal tersebut di atas, keberadaan air dan gugus-gugus hidroksil khususnya daerah-daerah amorf melemahkan kemampuan dari serat untuk memperbaiki karakteristik adhesi dengan bahan pengikat. Kandungan air dan penyerapan kelembaban yang tinggi pada serat-serat selulosa menyebabkan pembengkakan (swelling) dan efek pemplastikan yang menyebabkan ketidakstabilan dimensional dan menurunkan sifat-sifat mekanik (Mwaikambo dan Ansell, 1999).
Polipropilena
Polipropilena atau polipropena (PP) adalah sebuah polimer thermoplastic
yang dibuat oleh industri kimia dan digunakan dalam berbagai aplikasi, diantaranya pengemasan, tekstil (contohnya tali, pakaian termal, dan karpet), alat tulis, berbagai tipe wadah terpakaikan ulang serta bagian plastik, perlengkapan laboratorium pengeras suara, komponen otomotif, dan uang kertas polimer
(Lubis, 2009). Polipropilena merupakan makromolekul thermoplastic (dapat dilelehkan) rantai jenuh (tidak memiliki ikatan rangkap) yang terdiri atas propilena sebagai gugus yang berulang. Polipropilen merupakan polimer kristalin yang dihasilkan dari proses polimerisasi gas propilena.
Gambar 1. Rumus Bangun Polipropilena (PP)
Menurut Syarief et al. (1989) polipropilena memiliki karakteristik khusus seperti tertera pada Tabel 1.
Tabel 1. Karakteristik polipropilena
Deskripsi Polipropilena
Densitas pada suhu 200C (g/cm3) Konduktivitas w/m Suhu melunak (0C) Titik lebur (0C) Kristalinitas (%) Indeks fluiditas Modulus of elasticity (kg/cm2) Tahanan volumetrik (Ohm/cm2) Konstanta dielektrik (60-108 cycles) Permeabilitas gas-Nitrogen Oksigen Gas karbon Uap air 0,90 0,12 149 170 60-70 0,2-2,5 11.000-13.000 1.017 2,3 4,4 2,3 92 600 Kardus Bekas
Willy danYahya (2001) menyatakan kertas merupakan barang yang banyak digunakan oleh masyarakat dengan berbagai usia. Bila telah digunakan, sampah kertas sering dibuang begitu saja tanpa adanya pengolahan lebih lanjut. Walaupun mudah hancur, sampah kertas tetap dapat menimbulkan masalah yang dapat menganggu kebersihan dan keindahan lingkungan. Padahal sampah-sampah kertas yang sudah tidak terpakai tersebut dapat dimanfaatkan kembali melalui proses
daur ulang. Proses ini akan mengubah sampah kertas menjadi kertas baru yang dapat digunakan kembali. Baik sampah kertas yang berasal dari koran atau majalah bekas, kardus bekas, buku tulis atau buku catatan yang sudah tidak terpakai atau kertas HVS bekas, semuanya dapat didaur ulang menjadi barang baru yang dapat dimanfaatkan lagi. Secara tidak langsung pemanfaatan kertas bekas dapat mengurangi laju kerusakan hutan.
Ketika pertama kali serat dibuat menjadi kertas terdapat fase pengeringan. Pengeringan menyebabkan pengerasan pada permukaan serat dan penyusutan pada pori yang menyebabkan air bergerak di antara serat. Perubahan ini mengurangi fleksibilitas dari serat kayu dan mengurangi kemampuan untuk saling mengikat, mengakibatkan pulp terdaur ulang lebih pendek, lebih kaku yang menghasilkan kertas lebih lemah. Serat terdaur ulang juga lebih kotor dari pulp awal karena tinta atau kontaminan lainnya tidak tereliminasi dari pulp. Hal ini mengakibatkan serat kertas yang didaur ulang lebih lemah dari serat awal (Forest Product Laboratory, 1995).
Marine Borer
Bor laut (marine borer) merupakan invertebrata yang mengebor kayu dan benda-benda keras lain di laut dan perairan payau, yang menjadi habitat tempatnya menempel dan mencari makan (Muslich, 1988). Kecepatan daya serang penggerek kayu di laut tergantung dari jenis kayu, jenis organisme yang menyerang dan kondisi lingkungan. Hal ini menyebabkan laju serangan penggerek kayu di laut pada tiap jenis kayu berbeda (Muslich dan Sumarni, 1987).
Fluktuasi temperatur dan salinitas pada setiap daerah berbeda-beda. Hal ini mengakibatkan aktifitas serangan penggerek kayu di laut pada setiap daerah tidak
sama. Sebagai contoh, tiang-tiang dermaga dari kayu Greenheart yang digunakan di pelabuhan Liverpool, Inggris selama 80 tahun dinilai masih dalam keadaan baik, akan tetapi di pelabuhan Salem, Inggris dan pelabuhan-pelabuhan di India ternyata jenis kayu yang sama hanya bisa bertahan selama 4-10 tahun saja (Nugroho, 2007).
Organisme penggerek kayu di laut yang sering dijumpai yaitu dari golongan
Mollusca dan Crustacea. Golongan Mollusca dibedakan menjadi dua famili yaitu Teredinidae dan Pholadidae, sedangkan golongan Crustacea dibedakan menjadi tiga famili yaitu Limnoridae, Sphaeromatidae dan Cheluridae. Penyebaran organisme ini sangat luas dan dapat dijumpai baik di laut, pantai atau di perairan payau. Di daerah tropis organisme ini berkembang dengan pesat dan dapat dijumpai sepanjang tahun (Muslich dan Sumarni, 2008).
Genus Teredo dan Bankia yang biasa dikenal sebagai cacing kapal merupakan marga yang terpenting dari famili Teredinidae. Mereka terlihat sama, tubuh lunak, panjang, dan silindris serta terlihat seperti cacing (Turner, 1966). Bagian tubuh Teredinidae yang lunak terletak pada bagian luar cangkangnya, memanjang seperti cacing, kepalanya dilengkapi dengan sepasang cangkuk yang keras dan berbentuk seperti sabit. Pada bagian ujung belakang tubuh Teredinidae terdapat palet yang melekat pada siphon. Siphon berfungsi sebagai alat metabolisme dan komunikasi. Sedangkan palet berguna untuk menutup dan membuka lubang pada permukaan kayu. Palet tersebut sangat penting untuk identifikasi jenis. Lubang gerek Teredinidae dilapisi oleh zat kapur dan besarnya sesuai dengan ukuran tubuhnya. Lubang gerek berbentuk terowongan-terowongan yang memanjang searah serat kayu. Ukuran tubuh Teredinidae tergantung dari
kepadatan populasinya dalam kayu. Teredo dan Bankia sering disebut shipworms. Pada tahap larva, binatang ini mirip tiram atau kerang dan mengalami metamorfose menjadi binatang seperti cacing ketika mengebor kayu. Anggota dari golongan ini menyebabkan kerusakan kayu dengan cepat di lingkungan laut yang luas (Nugroho, 2007).
Cacing kapal menggunakan sisa-sisa kayu untuk makanannya. Perutnya berkembang dengan usus penyimpan sisa kayu dan bagian kelenjar pencernaan dikhususkan menangani partikel kayu. Kerjasama dengan bakteri melalui organ tertentu terjadi di dalam esophagus yang tidak hanya untuk pencernaan selulosa
tetapi juga untuk fisasi nitrogen dan pengumpulan low protein (Waterburry et al., 1963 dalam Barnes, 1963). Intensitas serangan cacing kapal
tergantung pada suhu perairan. Suhu yang tinggi akan menyebabkan peningkatan aktivitas hewan ini. Pada umumnya aktifitas cacing kapal lebih tinggi di perairan tropis (Eaton, 1982 dalam Muslich, 1993).
Serangan Pholadidae pada kayu dimulai sejak stadium larva sedangkan siklus hidupnya disempurnakan setelah larva masuk ke dalam kayu. Pholadidae biasanya membuat lubang pada kayu dengan diameter 0,5 cm. Pada lubang tidak dijumpai adanya lapisan kapur dan biasanya panjang lubang sekitar 3-8 kali panjang cangkang (Menon, 1957). Martesia yang masih muda berenang bebas dan masuk ke dalam kayu dengan membuat lubang kecil pada permukaan, panjang dan diameternya sesuai dengan ukuran cangkangnya (Widagdo, 1993). Lubang yang dibentuk selalu tegak lurus dengan permukaan kayu dan biasanya memotong serat kayu. Kerusakan yang disebabkan oleh Martesia kadang-kadang lebih mudah dikenal, seperti pada permukaan kayu yang telah diserang oleh hewan ini
akan terlihat lubang yang dangkal dan kadang-kadang hewan tersebut juga terlihat (Eaton, 1982 dalam Muslich, 1993).
Tiga genus terpenting dari filum Krustasea perusak kayu yaitu Limnoria,
Shelura dan Sphaeroma. Pajang tubuh Limnoria sekitar 1-2 cm dengan lebar tubuhnya 0,5-1 cm, berbentuk seperti selop dengan kepala kecil. Limnoria dikenal dengan nama gribble (Widagdo, 1993). Aktifitas yang dilakukan oleh golongan Krustasea berbeda dengan golongan Moluska. Krustasea menggali lubang pada kayu biasanya meneruskan lubang yang telah dibuat oleh organisme yang lebih dahulu tinggal di dalamnya (Eaton, 1982 dalam Muslich, 1993). Lubang serangan biasanya tidak lebih besar dari 1,5 cm dan hewan ini biasa bergerak bebas. Serangan Limnoria memperlihatkan gambaran seperti bunga karang. Besar kecilnya air laut mempengaruhi aktifitas Limnoria, semakin besar gerakan air laut akan mendorong Limnoria membuat lubang tempat berlindung, sehingga akan memperbesar kerusakan kayu (Widagdo, 1993). Spesies dari famili ini adalah pemakan algae dan kayu (Schultz, 1969).
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara kepulauan, dimana sekitar 75% dari wilayahnya merupakan lautan. Panjang garis pantai Indonesia kurang lebih 81.000 km atau sekitar 14% dari panjang garis pantai dunia. Keadaan geografis demikian, menyebabkan adanya aktivitas yang berada di garis pantai. Aktivitas ini dapat berupa adanya transportasi perairan dan pembangunan tempat tinggal.
Pembangunan sarana dan prasarana di garis pantai masih sangat tergantung dari bahan kayu. Pemilihan kayu masih terbatas pada jenis kayu yang sudah dikenal seperti jati (Tectona grandis), merbau (Intsia bijuga), kolaka (Parinari corymbosa), ulin (Eusideroxylon swageri), laban (Vitex pubescens), bakau (Rhizophora spp.), dan lain-lain. Kayu merupakan bahan alami yang di dalamnya terdapat selulosa, hemiselulosa, lignin, zat ekstraktif, dan mineral lainnya. Sebagai bahan alami, penggunaan kayu di sekitar garis pantai tidak terluput dari serangan organisme penggerek kayu di laut atau yang sering disebut sebagai marine borers. Menurut Muslich (1988), bor laut (marine borer) merupakan invertebrata yang mengebor kayu dan benda-benda keras lain di laut dan perairan payau yang menjadi habitat tempatnya menempel dan mencari makan.
Ketersediaan kayu yang semakin menipis menjadi suatu masalah dalam pembangunan. Menurut Iswanto (2005), beberapa alternatif telah dikembangkan dalam rangka mengatasi hal tersebut, yaitu memanfaatkan perkembangan teknologi untuk menciptakan produk-produk turunan dari kayu, seperti papan partikel, papan semen, papan serat, comply, dan lain-lain.
Fiber plastic composite merupakan salah satu produk turunan dari kayu, yang terdiri dari serat bahan berlignoselulosa sebagai filler dan plastik sebagai perekat. Kardus merupakan bahan dasar kemasan yang memiliki daur hidup yang sangat singkat. Bahan dasar utama kertas kardus berasal dari limbah industri pemotongan kayu. Sedangkan limbah plastik merupakan bahan yang tidak dapat terdekomposisi oleh mikroorganisme pengurai sehingga penumpukannya dikhawatirkan akan menimbulkan masalah lingkungan. Jika kedua potensi limbah ini digabungkan, maka diharapkan akan tercipta suatu produk papan komposit baru sebagai pengganti alternatif bahan baku kayu.
Sejauh ini papan komposit masih terbatas kepada penggunaan interior, karena sifatnya yang tidak tahan terhadap air dan suhu yang tinggi. Untuk itu, penelitian ini dilakukan untuk menguji ketahanan FPC jika digunakan di eksterior
(di daerah sekitar pantai).
Papan pada penelitian ini adalah papan fiber plastic composite yang berasal dari serat kardus dan plastik recycle polipropilene. Ada dua jenis plastik recycle
yang digunakan, yaitu PP Bening (plastik polypropilene yang mengalami recycle
satu kali) dan PP Buram (plastik polypropilene yang mengalami recycle lebih dari sekali). Komposisi perekat dan filler dalam penelitian tersebut adalah 50 : 50, 60 : 40 dan 70 : 30. Komposisi papan berpengaruh jika diujikan terhadap organisme penggerek di laut (marine borer).
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengukur sifat fisis Fiber plastic composite, mengukur penurunan berat dan intensitas serangan organisme
penggerek di laut terhadap fiber plastic composite, serta mengetahui jenis-jenis penggerek di laut yang menyerangnya.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Tersedianya data keawetan fiber plastic composite yang terbuat dari serat kardus dan perekat polipropylene daur ulang terhadap serangan organisme penggerek di laut (marine borer).
2. Tersedianya data jenis-jenis organisme penggerek di laut yang menyerang fiber plastic composite yang terbuat dari serat kardus dan perekat polipropylene daur ulang, terkhususnya yang terdapat di Pelabuhan Belawan.
3. Sebagai informasi bagi pihak-pihak yang membutuhkan atau bagi para pengguna fiber plastic composite yang terbuat dari serat kardus dan perekat
polipropylene daur ulang yang akan dipakai untuk pembuatan dok kapal atau bangunan di sekitar laut.
Hipotesis Penelitian
Perbandingan jumlah plastik polipropylene dengan serat kardus dan perbedaan jenis polipropylene daur ulang (buram dan bening) serta interaksi keduanya akan mempengaruhi sifat fisis, persentase penurunan berat serta intensitas serangan marine borer terhadap papan fiber plastic composite.
ABSTRACT
SARI DELVIANA MARBUN: Durability of Fiber Plastic Composite (FPC) to Marine Borer Attack, supervised by LUTHFI HAKIM and RIDWANTI BATUBARA.
Fiber Plastic Composite (FPC) is one of biocomposite products consists of fiber lignocellulosic materials as filler and plastic as adhesive. In this research, FPC made from recycle polypropilene and old corrugated paper fibre. The purpose of this research were to evaluate durability the physical properties, measure weight loss and intensity of the attacks in marine borer after being soaked for six months in the harbour of Belawan. This research use completely randomized factorial design, 2 factors: compositions polyprophylene and fiber (50:50, 60:40 and 70:30) and type of plastic (recycled once and recycled more than once). The results compare with JIS A 5905-2003 hardboard S20, JIS A 5908-2003 particleboards type 13 and SNI 01-7207-2006.
The results showed that the physical properties of FPC fulfill standard JIS A 5905-2003 hardboard S20 and JIS A 5908-2003 particleboards type 13 after being soaked in the sea for six months except moisture content. Even so, the moisture content for PP 70:30 (recycled once and recycled more than once) still fulfill JIS A 5905-2003 hardboard S20 and JIS A 5908-2003 particleboards type 13. Moreover, the resistance FPC of against marine borer attack (weight loss and intensity of the attacks) fulfill SNI 01-7207-2006. The results showed that all FPC were attacked by marine borer. The specimen were attacked derive from Pholadidae.
Key words: Belawan, durability the physical properties, fiber plastic composite (FPC), marine borer, Martesia striata
ABSTRAK
SARI DELVIANA MARBUN: Ketahanan Fiber Plastic Composite (FPC) terhadap Organisme Penggerek di Laut (Marine Borer), dibimbing oleh LUTHFI HAKIM dan RIDWANTI BATUBARA.
Fiber Plastic Composite (FPC) merupakan salah satu produk biokomposit yang terdiri dari serat bahan berlignoselulosa sebagai filler dan plastik sebagai perekat. Pada penelitian ini FPC terbuat dari plastik polypropilene dan serat kardus daur ulang. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi ketahanan sifat fisis, mengukur penurunan berat dan intensitas serangan organisme penggerek di laut (marine borer) terhadap FPC setelah direndam di laut selama 6 bulan di perairan Pelabuhan Belawan. Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) faktorial, 2 faktor: perbandingan polypropilena
dan serat kardus (50:50, 60:40 dan 70:30) serta jenis plastik (daur ulang sekali dan daur ulang lebih dari sekali) dan hasilnya dibandingkan dengan standar JIS A 5905-2003 hardboard S20, JIS A 5908-2003 particleboards type 13 dan SNI 01-7207-2006.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa sifat fisis FPC memenuhi standar JIS A 5905-2003 hardboard S20 dan JIS A 5908-2003 particleboards type 13 kecuali sifat kadar air. Meskipun demikian, kadar air untuk FPC PP Buram dan Bening 70:30 masih memenuhi standar JIS A 5905-2003 hardboard S20 dan JIS A 5908-2003 particleboards type 13. Selain itu, ketahanan FPC terhadap marine borer (penurunan berat dan intensitas serangan) masih memenuhi standar SNI 01-7207-2006. Hasil menunjukkan bahwa semua FPC terserang marine borer.
Marine borer yang menyerang FPC adalah Martesia striata.
Kata kunci: Belawan, fiber plastic composite (FPC), ketahanan sifat fisis, marine borer,dan Martesia striata