Lampiran 5. Data Hasil Pengukuran Daya Serap Air Selama Pemaparan 6 Bulan
Polietilena: Kardus
Zat Aditif Waktu Pemaparan (Minggu) MAH
(%) BP
(%) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
50:50 5 15 2.57 1.75 0.26 0.41 1.14 0.65 0.96 0.35 0.45 -0.24 0.65 1.40 0.09 1.76 60:40 5 15 2.55 1.42 0.12 0.22 0.60 0.06 0.51 0.10 0.18 -0.19 0.32 0.86 0.10 0.25 70:30 5 15 1.82 0.96 0.28 0.11 0.35 -0.03 0.47 -0.13 -0.12 0.10 0.03 0.38 0.17 0.09 50:50 7 15 2.77 1.09 0.63 0.31 0.83 0.02 1.62 0.45 0.87 -0.09 0.29 -0.13 0.33 0.93 60:40 7 15 2.20 1.00 0.10 0.30 0.68 0.03 1.18 0.19 0.55 -0.07 0.09 -0.08 0.22 0.09 70:30 7 15 1.20 0.87 0.52 0.10 0.15 0.08 0.16 0.00 0.13 -0.02 -0.17 -0.05 0.07 0.03
Lampiran 6. Data Hasil Pengukuran Pengembangan Tebal Selama Pemaparan 6 Bulan
Polietilena: Kardus
Zat Aditif Waktu Pemaparan (Minggu) MAH
(%) BP
(%) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Lampiran 7. Data Curah Hujan, Suhu Maksimum, Suhu Minimum dan Kelembaban Relatif Selama Pemaparan
Unsur Iklim
Tahun 2012 Tahun 2013
Juli Agustus September Oktober Nopember Desember Januari
22 5 19 2 16 30 14 28 11 25 9 23 6 20
Curah Hujan (mm) - - 0.6 - - - 16.4 1.0 9.8 - 10 0 - 2.4
Kelembaban (%) 82 81 74 71 81 78 86 80 85 82 86 85 76 84
Suhu Max. (°C) 32.0 30.6 35.2 34.8 32.0 32.7 31.4 32.0 31.6 31.2 30.2 30.0 33.4 34.0 Suhu Min. (°C) 23.2 24.2 23.0 24.2 23.4 23.6 23.0 24.0 24.0 24.2 23.6 23.6 24.0 24.0 Keterangan : - Tidak ada hujan
0 Ada hujan tapi sangat kecil
Lokasi : Kecamatan Patumbak dan Sekitarnya Sumber : Stasiun Klimatologi Kelas IA Sampali, Medan
Lampiran 8. Data hasil pengukuran MOE dan MOR FPC sebelum pemaparan
5
Lampiran 9. Data Hasil Pengukuran MOE Dan MOR FPC Setelah Pemaparan 6 Bulan
Polietilena: kardus
Zat aditif
Ulangan Dimensi awal MOE
Lampiran 10. Hasil Analisis Sidik Ragam (ANSIRA) Sifat Fisis FPC
F Hitung > F Tabel = Berpengaruh nyata (*) F Hitung < F Tabel = Tidak berpengaruh nyata (tn)
ANSIRA Kerapatan 6 Bulan
F Hitung > F Tabel = Berpengaruh nyata (*) F Hitung < F Tabel = Tidak berpengaruh nyata (tn)
Uji DMRT Kerapatan 6 Bulan
Keterangan: setiap nilai yang diikuti huruf yang sama berarti tidak berbeda nyata
ANSIRA Kadar Air 0 Bulan
F Hitung > F Tabel = Berpengaruh nyata (*)
ANSIRA Kadar Air 6 Bulan
F Hitung > F Tabel = Berpengaruh nyata (*) F Hitung < F Tabel = Tidak berpengaruh nyata (tn)
ANSIRA Daya Serap Air 0 Bulan
SK db JK KT F.Hitung F.Tabel 5%
F Hitung > F Tabel = Berpengaruh nyata (*) F Hitung < F Tabel = Tidak berpengaruh nyata (tn)
ANSIRA Daya Serap Air 6 Bulan
SK db JK KT F.Hitung F.Tabel 5%
F Hitung > F Tabel = Berpengaruh nyata (*) F Hitung < F Tabel = Tidak berpengaruh nyata (tn)
ANSIRA Pengembangan Tebal 0 Bulan
ANSIRA Pengembangan Tebal 6 Bulan
F Hitung > F Tabel = Berpengaruh nyata (*) F Hitung < F Tabel = Tidak berpengaruh nyata (tn)
Lampiran 11. Hasil Analisis Sidik Ragam (ANSIRA) Sifat Mekanis FPC
ANSIRA MOE 0 Bulan
F Hitung > F Tabel = Berpengaruh nyata (*) F Hitung < F Tabel = Tidak berpengaruh nyata (tn)
ANSIRA MOE 6 Bulan
F Hitung > F Tabel = Berpengaruh nyata (*) F Hitung < F Tabel = Tidak berpengaruh nyata (tn)
Uji DMRT MOE 6 Bulan
ANSIRA MOR 0 Bulan
SK db JK KT F.Hitung F.Tabel 5%
Komposisi FPC 2 47.236 23.618 2.869 3.89 tn
Konsenstrasi MAH 1 5.849 5.849 0.711 4.75 tn
Interaksi 2 9.992 4.996 0.607 3.89 tn
Galat 11 90.541 8.231
Total 17 2178.010
F Hitung > F Tabel = Berpengaruh nyata (*) F Hitung < F Tabel = Tidak berpengaruh nyata (tn)
ANSIRA MOR 6 Bulan
SK db JK KT F.Hitung F.Tabel 5%
Komposisi FPC 2 10.571 5.285 0.810 3.89 tn
Konsenstrasi MAH 1 0.128 0.128 0.020 4.75 tn
Interaksi 2 8.202 4.101 0.628 3.89 tn
Galat 11 71.782 6.526
Total 17 1543.443
DAFTAR PUSTAKA
Adriana, 2001. Impregnasi Kayu Kelapa Sawit Mempergunakan Polietilena Termodifikasi dengan Anhidria Maleat. Tesis. Program Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara. Medan.
Al-Malaika, S. 1997. Reactive Modifiers Polymers. First Edition. Aston University Press. Birmingham.
Barone, J.R. 2005, Polyethelene/Keratin Fiber Composite with Varying Polyethelene Crystallinity. Journal of Composite Part A pp.36. New York.
Batubara, R. 2012. Kualitas Fiber–Plastic Composite dari Kertas Kardus dan Polietilena (PE) dengan Penambahan Maleat Anhidrida (MAH) dan Benzoil Peroksida (BP). USU Repository. Medan.
Bierley, A.W., Heat, R.J., and Scott. M.J. 1988. Plastic Materials Properties and Applications. New York: Chapman and Hall Publishing. New York.
Bilmeyer, W. F. 1994. Textbook of Polymer Science 3rd. Jhon Wiley and Sons. New York.
BMKG. 2013. Data Iklim Harian Periode Juli 2012 – Januari 2013: Wilayah Kecamatan Patumbak, Kabupaten Deli Serdang. Stasiun Klimatologi Kelas IA Sampali. Medan.
Bowyer, J. L., Shmulsky, R., dan Haygreen, J. G. 2003. Forest Products and Wood Science An Introdution 4th Ed. Iowa State Press A Blackwell Publ. Amerika Serikat.
English, B.W. and Falk, R. H. 1996. Factors that Affect the Application of Woodfiber Plastic Composite. in: woodfiber-plastic composite. Forest Products Society. Pp 169-195. Madiosn.
Falk, R. H.; Lundin, T.; Felton, C. 2000. The Effects of Weathering onWood Thermoplastic Composites Intended for Outdoor Applications; in
Proceedings, Durability and Disaster Mitigation in Wood-Frame
Housing. pp. 175–179. Madison.
Febrianto, F., Setyawati, D., Karina, M., Bakar, E. D., Hadi, Y. S. 2006. Influence of Wood Flour and Modifier Contents on The Physical and Mechanical Properties of Wood Flour-Recycle Polypropylene Composite. Journal of Biological Sciences 6(2): pp 337-343.
Han, G. S., H. Ichinose, S. Takase and N. Shiraishi. 1990. Composite of Wood and Polypropylene III. Mokuzai Gakkaishi, 35: pp 1100-1104. Japan.
Hanafiah, K.A. 2010. Rancangan Percobaan: Teori dan Aplikasi. PT Raja Grafindo Persada. Jakarta
Japannese Standard Association. 2003. Standard Test Method for Harboard S20 and particle board Type 13 .JIS A 5905 and JIS A 5908. Japan.
Jhonson, A.D., Urich, J.L., Rowell, R.M., Jacobson, R.J and Caufield, D.F. 1996. Weathering characteristics of fiber-polymer composites In: Fifth International Conference on Woodfiber-Plastic Composites. Forest Products Society. Madison,
Klyosov, A. A. 2007. Wood Plastic Composite. Wiley Interscience. Canada.
Lopez, J.L., Sain.M., and Cooper. 2005. Performance of Natural Fiber Plastic Composite Under Stress for Outdoor Application. Faculty of Forestry. University of Toronto. Canada.
Lundin, T. Falk, R.H. Felton, C. 2001. Accelerated Weathering of Natural Fiber
Thermoplastic Composites: Effects of Ultraviolet Exposure on Bending Strength and Stiffness. In: The Sixth International Conference on Woodfiber-Plastic Composites. Forest Products Society. Madison
Maloney TM. 1993. Modern Particleboard and Dry-Process Fiberboard Manufacturing. Miller Freeman, Inc. San Fransisco.
Massijaya, M.Y., Y.S. Hadi, B. Tambunan, E.S Bakar, dan I. Sunarni. 1999. Studi Pembuatan Papan Partikel dari Limbah Kayu dan Plastik Polyestyrene. Jurnal Teknologi Hasil Hasil Hutan. Volume : 12. No.2. Fakultas Kehutanan. IPB. Bogor.
Mishra, J.B. Naik, and Patil Y.P. 2000. Compatibilising effect of Maleic
anhydride on swelling and mechanical properties of plant fiber Reinforced Novolac composites. Journal of Composite. Science and Technology. volume 60. pp1729.
Mujiarto, I. 2005. Sifat dan Karakteristik Material Plastik dan Bahan Aditif. Medan.http://mesinunimus.files.wordpress.com/2012/12/sifatkarakteristik-material-plastik-pdf.medan. [17 [1 Desember 2012].
Okamoto T, Dr. M. Takatani, Dr. T. Kitayama. 2000. Wood-Plastic Composite Added with Steam-Exploded Wood Flour. Department of Agricultural Chemistry, Kinki University, Nakamachi, Nara 631-8505 Japan.
Pramuko I Purboputro. 2006. Pengaruh Panjang Serat Terhadap Kekuatan Impak Komposit Enceng Gondok Dengan Matriks Poliester. Media Mesin, Vol.7, No.2, Juli 2006,70-76. Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Philip M and Attwood J. 2004. Evaluation og Weathering in Mixed Polyethylene and Polypropylene Products. The Waste and Resources Action Programme.
Risnasari, I. 2006. Ketahanan Komposit Kayu Plastik-Daur Ulang dengan Penambahan UV Stabilzer Terhadap Cuaca. Tesis Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor.
Ruhendi, S et al, 2007. Analisis Perekatan Kayu. Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Sasse HR, Lehmkamper O, Kwasny-Echterhagen R. 1995. Polymer Granulates for Masonry Mortars and Outdoor Plaster. Chapman & Hall. Pp75-85.
Setyawati, D. 2003. Komposit Serbuk Kayu Plastik Daur Ulang: Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah Kayu dan Plastik.
Simonsen J. 1996. The Mechanical Properties of Wood Fiber-Plastic Composite: Theoritical vs Experimental In: Fourth International Conference on Woodfiber-Plastic Composites. Forest Products Society. Pp.134-143. Madison.
Stark N. M., dan Clemons C. M. 2002. Considerations in Recycling of Wood Plastic Composites. Performance Engineered Composites, USDA Forest Service, Forest Products Laboratory, Madison.
Stark N. M. and Matuana. L.M. 2003. Ultraviolet Weathering of Photostabilized Wood Flour Filled HDPE Composites. Journal Applied Polymer Science vol. 90 pp 2609. San Fransisco.
Sudiyani, Y; Imamura, Y; Doi, S; and Yamauchi, S. 2003. Infrared Spectroscopic Investigations of Weathering effects on the Surface of Tropical Wood. Journal Wood Science Vol 49: pp.86-92.
Willy,D dan Yahya,M. 2001. Kardus Sebagai Bahan Baku Furnitur Murah. Institut Teknologi Bandung.
Wolcott. P.M dan Englund.K. 2002. A Tecnology Review of Wood-Plastic Composit. Washinton State University. Pullman. Washinton.
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juli 2012 hingga bulan Maret 2013
di tiga lokasi. Pemaparan contoh uji dilakukan di Kecamatan Medan Amplas,
dengan ketinggian 28 mdpl. Pengujian sifat fisis dilakukan di Laboratorium
Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Pengujian sifat mekanis FPC dilakukan di Laboratorium Biokomposit dan
Keteknikan Kayu, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat Penelitian
Bahan yang digunakan untuk penelitian ini adalah contoh uji papan FPC
dengan 3 perbandingan bahan baku (serat kardus:polietilena) dengan 3
perbandingan yaitu 50:50, 60:40 dan 70:30 dan 2 perbandingan penambahan
Maleat Anhidrida (MAH) yaitu 5% dan 7% serta penambahan Benzoil Peroksida
(BP) 15%, yang masing-masing memiliki 3 ulangan.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah tangga kayu, specimen
holder, kalifer, mikrometer skrup, timbangan digital, alat tulis, oven, kamera
digital, Universal Testing Machine (UTM) merk Instron.
Prosedur Penelitian
Persiapan contoh uji
Contoh uji berupa FPC dengan 3 perbandingan bahan baku (serat
kardus:polietilena) dengan 3 perbandingan yaitu 50:50, 60:40 dan 70:30 dan 2
penambahan Benzoil Peroksida (BP) 15%, yang masing-masing memiliki 3
ulangan.
Pengujian Terhadap Cuaca ( Weathering Test )
Pengujian terhadap cuaca dilakukan dengan memaparkan contoh uji
dilakukan di Kecamatan Medan Amplas dengan ketinggian 28 mdpl. Contoh uji
dipasang pada rak penyangga (specimen holder) dan dibiarkan diareal terbuka
selama 6 bulan, mulai dari bulan Juli 2012 sampai dengan bulan Januari 2013.
Gambar 1. Cara Pengujian terhadap Cuaca (weathering Test)
Pengujian Kualitas Papan Komposit Setelah Pemaparan
Pengujian sifat fisis dan mekanis dilaksanakan berdasarkan standar
Japanese Industrial Standard (JIS) A 5905-2003 hardboard S20dan JIS A
5908-2003 paticleboards type 13. Parameter kualitas sifat fisis papan komposit yang
diuji adalah kerapatan, kadar air, daya serap air dan pengembangan tebal. Untuk
sifat mekanis yang diuji adalah MOR (Modulus Of Rupture), dan MOE (Modulus
Of Elastisiticity). Nilai standar JIS A 5905-2003 hardboard S20 dan JIS A
Tabel 1. Nilai standar JIS A 5905-2003 hardboard S20 dan JIS A 5908-2003 paticleboards type 13.
No. Sifat Fisis Mekanis JIS A 5905-2003 hardboard S20
4. Pengembangan Tebal (%) Tidak dipersyaratkan ≤ 12
5. MOR (Mpa) ≥ 20,378 ≥ 13,252
6. MOE(Gpa) Tidak dipersyaratkan ≥ 2,548
Pengujian Sifat Fisis
Pengujian sifat fisis papan komposit antara lain kerapatan, kadar air, daya
serap air dan pengembangan tebal. Contoh uji yang digunakan adalah contoh uji
bekas pengujian sifat mekanis. Hasil pengujian didapatkan dengan pengukuran
dan perhitungan dengan rumus sebagai berikut:
1. Kerapatan
Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara. Ukuran contoh
uji yang digunakan adalah 5cm x 5cm x 1cm. Contoh uji ditimbang beratnya lalu
diukur rata-rata panjang, lebar dan tebalnya untuk menentukan volume contoh uji.
Nilai kerapatan papan komposit selanjutnya dapat dihitung dengan rumus:
Kerapatan (g/cm3) =
(Sumber: JIS 5905-2003 dan JIS 5908-2003)
2. Kadar Air (KA)
Kadar air papan komposit diuji berdasarkan berat awal papan komposit
(BA) dan berat kering oven (BKO) selama 24 jam pada suhu 80 ˚C. Rumus yang
digunakan dalam menghitung kadar air adalah:
Kadar Air (%) = x100%
BKO BKO BA
3. Daya Serap Air
Ukuran contoh uji yang digunkan adalah 18cm x 18cm x 1cm. Pada
penelitian ini, pengujian daya serap air setelah pemaparan tidak dilakukan dengan
merendam contoh uji. Akan tetapi pengujian daya serap air dilakukan selama
pemapran dengan menimbang berat contoh uji sebelum dipaparkan (B1) dan
menimbang contoh uji setiap dua minggu sekali (B2). Hal ini dimaksudkan untuk
melihat fluktuasi daya serap air FPC selama dipaparkan selama 6 bulan. Nilai
daya serap air selanjutnya dihitung dengan rumus:
Daya Serap Air (%) = 100%
(Sumber: JIS 5905-2003 dan JIS 5908-2003)
4. Pengembangan Tebal
Contoh uji pengembangan tebal sama dengan contoh uji untuk daya serap
air. Pada penelitian ini, pengujian pengembangan tebal sama halnya dengan
pengujian daya serap air. Dimana setelah pemaparan tidak dilakukan dengan
merendam contoh uji. Akan tetapi pengujian pengembangan tebal dilakukan
selama pemaparan dengan mengukur tebal contoh uji sebelum dipaparkan (T1)
dan mengukur tebal contoh uji setiap dua minggu sekali (T2). Hal ini
dimaksudkan untuk melihat fluktuasi pengembangan tebal FPC selama
dipaparkan selama 6 bulan. Nilai pengembangan tebal papan komposit dihitung
Pengujian Sifat Mekanis
1. MOE (Modulus of Elasticity)
Pengujian MOE dilakukan bersama-sama dengan pengujian keteguhan
patah dengan memakai contoh uji yang sama. Ukuran contoh uji adalah 18cm x
5cm x 1cm. Besarnya defleksi yang terjadi pada saat pengujian dicatat pada setiap
selang beban tertentu. Nilai MOE dihitung dengan rumus:
MOE
(Sumber: JIS 5905-2003 dan JIS 5908-2003)
Keterangan :
MOE : Modulus lentur (GPa)
ΔP : Beban sebelum batas proporsi (kg)
L : Jarak sangga (cm)
ΔY : Lenturan pada beban (cm)
b : Lebar contoh uji (cm)
d : Tebal contoh uji (cm)
2. MOR (Modulus of Rupture)
Pengujian keteguhan patah (MOR) dilakukan dengan
menggunakan Universal Testing Machine dengan menggunakan lebar
bentang (jarak penyangga) 15 kali tebal nominal, tetapi tidak kurang
dari 15 cm. Nilai MOR dihitung dengan rumus sebagai berikut :
MOR
Keterangan :
MOR : Modulus patah (MPa)
P : Beban Maksimum (kg)
L : Jarak sangga (cm)
b : Lebar contoh uji (cm)
d : Tebal contoh uji (cm)
Gambar 2.Cara Pengujian MOE dan MOR
Rancangan Percobaan dan Analisis Data
Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) faktorial,
dengan faktor perlakuan perbandingan polietilena dengan serat kardus, yaitu
50:50, 60: 40 dan 70: 30, dan faktor kedua yaitu penambahan zat aditif yang
berbeda kadarnya, yaitu 5% dan 7% dari berat biji plastik. Model statistik yang
digunakan adalah:
Yijk = μ + αi + βj + (αβ)ij +Σijk
(Sumber:Hanafiah, 2010)
Keterangan:
Yijk = Nilai perlakuan pada perbandingan komposisi FPC taraf ke- i , zat aditif
taraf ke-j serta ulangan ke-k
μ = Nilai rata-rata umum
βj = Pengaruh penambahan zat aditif taraf ke-j
(αβ)ij = Pengaruh interaksi antara perbandingan komposisi FPC taraf ke-i dengan
zat aditif pada taraf ke-j
Σijk = Pengaruh galat untuk perbandingan plastik: bahan baku taraf ke-i dan
zat aditif pada taraf ke-j serta ulangan ke-k.
Hipotesis yang digunakan adalah :
H0 : Perbedaan perbandingan komposisi bahan baku dan zat aditif serta
interaksi kedua faktor tersebut tidak berpengaruh pada sifat fisis dan
sifat mekanis papan komposit setelah pemaparan cuaca selama 6 bulan.
H1 : Perbedaan perbandingan komposisi bahan baku dan zat aditif serta
interaksi kedua faktor tersebut berpengaruh pada sifat fisis dan sifat
mekanis papan komposit setelah pemaparan cuaca selama 6 bulan.
Untuk mengetahui pengaruh pemaparan cuaca dari perlakuan-perlakuan
yang diberikan, dilakukan analisis keragaman dengan kriteria uji jika F hitung ≤ F
tabel maka H0 diterima dan jika F hitung > F tabel maka H0 ditolak. Untuk
mengetahui taraf perlakuan mana yang berpengaruh di antara faktor perlakuan
setelah pemaparan cuaca selama 6 bulan, jika berpengaruh nyata maka pengujian
dilanjutkan dengan menggunakan Uji Wilayah Berganda DMRT (Duncan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian Sifat Fisis Fiber Plastic Composite (FPC)
Sifat fisis papan komposit yang diuji antara lain, kerapatan, kadar air, daya
serap air, dan pengembangan tebal. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat
perbedaan terhadap masing-masing sifat fisis papan komposit plastik yang
dihasilkan untuk setiap perlakuan, baik sebelum pemaparan terhadap cuaca
maupun setelah pemaparan terhadap cuaca selama 6 bulan.
Kerapatan
Kerapatan merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan
perbandingan antara massa benda terhadap volumenya. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa nilai kerapatan FPC sebelum pemaparan berkisar antara
0,90 – 0,97 g/cm3. Sedangkan setelah pemaparan 6 bulan nilai kerapatan FPC
berkisar antara 0,81 – 0,93 g/cm3 . Hasil pengujian kerapatan secara lengkap
disajikan pada Gambar 3.
Gambar 3. Grafik Nilai Kerapatan FPC Sebelum dan Setelah Pemaparan
Gambar 3 menunjukkan bahwa nilai kerapatan tertinggi sebelum
pemaparan terdapat pada perbandingan 70:30 dengan penambahan MAH 5%,
sedangkan nilai kerapatan terendah terdapat pada perbandingan 50:50 dengan
penambahan MAH 7%. Setelah pemaparan 6 bulan, nilai kerapatan tertinggi
terdapat pada perbandingan 70:30 dengan penambahan MAH 5%, sedangkan nilai
kerapatan terendah terdapat pada perbandingan 50:50 dengan penambahan MAH
5%.
Maloney (1993) menyatakan bahwa pembagian papan partikel berdasarkan
kerapatannya adalah papan partikel kerapatan rendah (<0,40 g/cm3), kerapatan
medium (0,40-0,80 g/cm3) dan kerapatan tinggi (>0,80 g/cm3), berdasarkan
pembagian tersebut nilai kerapatan FPC sebelum maupun setelah pemaparan
tergolong ke dalam kerapatan tinggi. Nilai kerapatan yang tinggi disebabkan
karena ikatan antar serat dan plastik lebih kompak dengan adanya penambahan
MAH pada FPC. Hal ini sesuai dengan pernyataan Youngquist (1995) yang
menyatakan bahwa pemberian aditif dapat meningkatkan ikatan antara
thermoplastic dan komponen kayu yang menyebabkan rantai polietilena dan
maleat anhidrida menjadi terikat sehingga kerapatan papan yang dihasilkan tinggi.
Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa nilai rerata kerapatan papan
komposit setelah pemaparan selama 6 bulan mengalami penurunan yang tidak
terlalu besar nilainya, penurunan kerapatan tertinggi setelah pemaparan terdapat
pada perbandingan 50:50 dengan MAH 5% dengan nilai sebesar 0,81 gr/cm³, dan
penurunan kerapatan terendah terdapat pada perbandingan 70:30 dengan
penambahan MAH 5% dengan nilai sebesar 0,93 gr/cm³. Hal ini dipengaruhi oleh
mengalami degradasi karena pengaruh lingkungan luar dibandingkan plastik. FPC
dengan komposisi plastik yang lebih banyak memiliki nilai kerapatan yang lebih
tinggi dibandingkan FPC dengan komposisi plastik yang lebih sedikit, hal ini
terjadi karena pada komposisi plastik yang lebih banyak serat dapat ditutupi
seluruhnya oleh plastik. Sehingga ketika dipaparkan terhadap cuaca, FPC pada
perbandingan plastik yang lebih banyak akan mengalami sedikit penurunan
kerapatan. Hal ini sesuai dengan Kyosov (2007) yang menyatakan bahwa ukuran
partikel dan komposisi bahan baku akan mempengaruhi sifat fisis dan mekanis
produk yang dihasilkan. Dan menurut Najafi et al (2008) untuk mendapatkan
produk komposit plastik yang maksimal, jumlah matriks plastik yang digunakan
harus lebih dari 50%.
Penurunan kerapatan FPC setelah pemaparan disebabkan oleh adanya
interaksi dari berbagai faktor cuaca seperti kombinasi sinar matahari, curah hujan,
variasi suhu dan kelembaban yang mengakibatkan terkikisnya permukaan papan
sehingga memudahkan air untuk masuk ke dalam papan. Hal ini sesuai dengan
pernyataan Sudiyani et al., (2003) yang menyatakan bahwa deteriorasi yang cepat
akibat pemaparan pada lingkungan luar (outdoor) merupakan kerugian utama dari
penggunaan kayu dan wood based materials untuk aplikasi struktural dan teknik,
penyinaran matahari yang mengandung UV adalah faktor dominan yang
menyebabkan depolimerisasi lignin dalam matriks dinding sel yang kemudian
hilang atau tercuci karena hujan.
Berdasarkan standar yang diacu pada penelitian ini, yaitu JIS A 5905-2003
mensyaratkan nilai kerapatan ≥0.8 g/cm3 dan JIS A 5908-2003 mensyaratkan
semua perlakuan memenuhi nilai yang dipersyaratkan baik sebelum dilakukan
pemaparan maupun setelah dipaparkan terhadap cuaca selama 6 bulan.
Berdasarkan hasil analisis sidik ragam (Lampiran 10) menunjukkan bahwa
sebelum pemaparan, perlakuan komposisi bahan baku FPC, konsentrasi MAH dan
interaksi kedua faktor tersebut tidak berpengaruh nyata terhadap kerapatan papan
komposit yang dihasilkan. Namun, setelah pemaparan selama 6 bulan hasil
analisis sidik ragam menunjukkan bahwa perlakuan penambahan MAH
berpengaruh nyata terhadap kerapatan FPC. Berdasarkan hasil uji lanjut DMRT
menunjukkan bahwa perbandingan komposisi bahan baku dan penambahan MAH
tidak berbeda nyata terhadap kerapatan FPC setelah pemaparan 6 bulan.Sehingga
disimpulkan bahwa perlakuan yang diberikan belum menghasilkan nilai
Kerapatan yang berbeda secara signifikan.
Kadar Air
Kadar air adalah banyaknya kandungan air yang terdapat di dalam kayu
dibandingkan berat kering tanur yang dinyatakan dalam persen (Bowyer dkk,
2003). Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kadar air FPC sebelum
dilakukan pemaparan berkisar antara 0,010 – 0,233%. Sedangkan setelah
pemaparan selama 6 bulan, nilai kadar air berkisar antara 0,009 – 0,029%. Hasil
pengujian kadar air pada penelitian ini secara lengkap disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4 menunjukkan bahwa sebelum pemaparan, nilai kadar air
tertinggi terdapat pada perbandingan 60:40 dengan penambahan MAH 7%, dan
nilai kadar air terendah terdapat pada perbandingan 70:30 dengan penambahan
pada perbandingan 50:50 dengan penambahan MAH 7% dan nilai kadar air
terendah terdapat pada perbandingan 70:30 dengan penambahan MAH 7%.
Gambar 4. Grafik Nilai Kadar Air FPC Sebelum dan Setelah Pemaparan
Hasil penelitian juga menunjukkan nilai kadar air FPC mengalami
penurunan setelah pemaparan selama 6. Hal Ini disebabkan bahan baku FPC yang
terdiri dari polietilena daur ulang yang bersifat hidrofobik dan serat kardus yang
hidrofilik dapat diatasi dengan penambahan MAH yang berperan sebagai
compatibilizer. Kombinasi antara polietilena dan serat kardus serta penambahan
MAH akan meningkatkan kekompakan antara plastik dan serat yang digunakan,
sehingga mengahambat air atau uap air untuk masuk ke dalam FPC. Menurut
Okamoto (2000) plastik daur ulang yang digunakan memiliki sifat dapat menolak
air (water resistant) diharapkan dapat meningkatkan kualitas papan komposit
yang dibuat. Dimana bahan dasar serat kardus yang bersifat menyerap air
(hidropobik) akan ditutupi oleh plastik, sehingga dalam pengujian fisis yang akan
dilakukan, hasil kerapatan, kadar air, pengembangan tebal, dan kembang susut
papan komposit plastik yang dihasilkan sesuai dengan standar yang diacu.
Berdasarkan standar yang diacu dalam penelitian ini, yaitu JIS A
5905-2003 dan JIS A 5908-5905-2003 mensyaratkan kadar air 5-13%. Hal ini berarti nilai
kadar air FPC sebelum maupun sesudah pemaparan selama 6 bulan tidak
memenuhi standar yang dipersyaratkan. Akan tetapi, dengan rendahnya nilai
kadar air pada contoh uji baik sebelum maupun sesudah dipaparkan selama 6
bulan, dapat dikatakan contoh uji ini cocok digunakan untuk penggunaan luar
ruangan, karena contoh uji tidak mudah menyerap air.
Hal yang menyebabkan nilai kadar air tidak memenuhi standar diduga
karena penggunaan matriks yang semakin banyak akan membuat papan yang
dihasilkan lebih rapat dan penyerapan air jauh lebih rendah. Selain itu, dengan
adanya penambahan MAH sebagai compatibilizer akan menghasilkan FPC
dengan nilai kerapatan yang tinggi dan nilai kadar air FPC yang rendah. Menurut
Ruhendi et al (2007) kadar air papan partikel dipengaruhi oleh kerapatannya,
papan dengan kerapatan tinggi memiliki ikatan antara molekul partikel dengan
molekul perekat yang terbentuk dengan kuat sehingga molekul air sulit mengisi
rongga yang terdapat dalam papan partikel karena telah terisi dengan molekul
perekat.
Hasil analisis sidik ragam (Lampiran 10) menunjukkan bahwa
perbandingan serat kardus dan plastik, penambahan MAH dan interaksi kedua
faktor tersebut tidak berpengaruh nyata terhadap pengujian kadar air sebelum
maupun setelah pemaparan 6 bulan. Artinya, faktor perlakuan yang diberikan
Daya Serap Air
Daya serap air menyatakan banyaknya air yang diserap oleh air contoh uji
dalam persen terhadap berat awalnya (Massijaya et al., 1999). Hasil penelitian
menunjukkan bahwa nilai daya serap air FPC sebelum dilakukan pemaparan
berkisar antara 1,20 – 2,77%. Sedangkan setelah pemaparan selama 6 bulan, nilai
daya serap air berkisar antara 0,03 – 1,76%. Grafik pengujian daya serap air
sebelum dan setelah pemaparan dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Grafik Nilai Daya Serap Air FPC Sebelum dan Setelah Pemaparan
Gambar 5 menunjukkan bahwa sebelum pemaparan, nilai daya serap air
serap air tertinggi terdapat pada perbandingan 50:50 dengan penambahan MAH
7%, dan nilai daya serap air terendah terdapat pada perbandingan 70:30 dengan
penambahan MAH 7%. Sedangkan setelah pemaparan 6 bulan, nilai daya serap air
tertinggi terdapat pada perbandingan 50:50 dengan penambahan MAH 5%, dan
cuaca (curah hujan, suhu maksimum, suhu minimum dan kelembaban relatif)
selama pemaparan disajikan pada Gambar 6 dan Gambar 7.
(a)
(b)
Gambar 6. Grafik Fluktuasi Daya Serap Air FPC selama Pemaparan : a) dengan Aditif MAH 5%; b) dengan Aditif MAH 7%
Gambar 6 menunjukkan bahwa fluktuasi daya serap air untuk semua
perlakuan cenderung menurun pada bulan pertama dan gambar menunjukkan
fluktuasi yang tidak konstan seiring dengan bertambahnya waktu pemaparan. Hal
ini diduga dipengaruhi oleh kondisi cuaca yang dapat berubah-ubah
sewaktu-waktu (Gambar 7), perubahan variabel suhu (curah hujan, suhu dan kelembaban)
akan berpengaruh langsung terhadap FPC. Ketika FPC terpapar oleh kelembaban
udara atau ketika terjadi hujan, maka komponen serat pada FPC yang bersifat
hidrofilik akan mengembang dan sebaliknya ketika suhu udara cukup tinggi maka
komponen serat akan menyusut. Pengembangan dan penyusutan komponen serat
pada FPC ini akan menimbulkan tegangan internal, sehingga ketika variabel cuaca
berubah seiring dengan bertambahnya waktu pemaparan, maka retak mikro akan
muncul pada permukaan FPC. Menurut Stark dan Clemons (2002) retak mikro
yang timbul pada komposit akibat proses pengembangan dan penyusutan
komponen serat dapat berkontribusi untuk penetrasi air dan sinar UV yang lebih
dalam pada komposit dan memicu terjadinya reaksi oksidasi yang akan
menimbulkan penurunan sifat mekanik .
Pada gambar 6 juga dapat dilihat bahwa FPC pada perbandingan 50:50
dengan penambahan MAH 5% dan 7% cenderung memiliki nilai daya serap air
lebih tinggi dibandingkan pada perbandingan 60:40 dan 70:30. Hal ini disebabkan
perbedaan perbandingan serat dan plastik pada FPC. FPC pada perbandingan serat
yang lebih banyak memiliki nilai daya serap air yang lebih besar dibandingkan
dengan FPC dengan perbandingan serat yang lebih sedikit. Akan tetapi, nilai daya
serap air untuk semua perlakuan tergolong rendah. Menurut English dan Falk
peningkatan kadar serat secara substansial dapat menurunkan nilai ekspansi termal
akan tetapi dapat meningkatkan nilai daya serap air karena sifat serat yang
hidrofilik.
Nilai daya serap air yang rendah meskipun setelah pemaparan diduga
karena perbandingan matriks yang lebih besar daripada serat serta penambahan
MAH yang dapat mengikat matriks plastik dan serat kardus sehingga papan yang
dihasilkan lebih menyatu dan kompleks yang mengakibatkan air sukar masuk ke
dalam papan tersebut. Hal ini sesuai dengan penelitian Johnson et al. (1996) yang
menyatakan bahwa tingkat penyerapan air akan berbeda tergantung pada tingkat
pembebanan dan jenis matriks yang digunakan. Hasil penelitian mereka
menunjukkan bahwa komposit dengan 30% serat memiliki penyerapan air yang
lebih rendah dibandingkan dengan 50% serat. Perbedaan yang signifikan
ditunjukkan pada matriks yang digunakan pada komposit yaitu polipropilen dan
polietilen. Komposit dengan matriks polietilen masih menyerap air pada akhir
pengujian sementara komposit dengan matriks polipropilen tidak lagi menyerap
air.
Standar JIS A 5905-2003 yang mensyaratkan nilai daya serap air ≤ 30%
sedangkan pada JIS A 5908-2003 nilai daya serap air tidak dipersyaratkan,
sehingga nilai daya serap air untuk semua perlakuan memenuhi standar. Hasil
analisis sidik ragam (Lampiran 10) menunjukkan bahwa perbandingan serat
kardus dan plastik, penambahan MAH dan interaksi kedua faktor tersebut tidak
berpengaruh nyata terhadap pengujian daya serap air sebelum maupun setelah
pemaparan 6 bulan. Artinya, faktor perlakuan yang diberikan menghasilkan nilai
Pengembangan Tebal
Sifat pengembangan tebal merupakan salah satu sifat fisis yang akan
menentukan apakah suatu papan dapat digunakan untuk keperluan interior
ataupun eksterior. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai pengembangan tebal
FPC sebelum dilakukan pemaparan berkisar antara 5,72 – 10,25%. Sedangkan
setelah pemaparan selama 6 bulan, pengembangan tebal berkisar antara 0,86 –
6,18%. Grafik nilai pengembangan tebal sebelum dan setelah pemaparan dapat
dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Grafik Nilai Pengembangan Tebal FPC Sebelum dan Setelah Pemaparan
Gambar 8 menunjukkan bahwa sebelum pemaparan, nilai pengembangan
tebal tertinggi terdapat pada perbandingan 50:50 dengan penambahan MAH 5%,
dan nilai pengembangan tebal terendah terdapat pada perbandingan 70:30 dengan
penambahan MAH 5%. Sedangkan setelah pemaparan 6 bulan, nilai
pengembangan tebal tertinggi terdapat pada perbandingan 50:50 dengan
pengujian daya serap air, setiap dua minggu sekali juga dilakukan pengukuran
pengembangan tebal. Fluktuasi pengembangan tebal dan kondisi cuaca (curah
hujan, suhu maksimum, suhu minimum dan kelembaban relatif) selama
Pemaparan disajikan pada Gambar 9 dan Gambar 10.
(a)
(b)
Gambar 9. Grafik Fluktuasi Pengembangan Tebal FPC selama Pemaparan : a) dengan Aditif MAH 5%; b) dengan Aditif MAH 7%
Gambar 9 menunjukkan bahwa fluktuasi pengembangan tebal untuk
semua perlakuan cenderung menurun pada bulan pertama dan gambar
menunjukkan fluktuasi yang tidak konstan seiring dengan bertambahnya waktu
pemaparan. Sama halnya dengan fluktuasi daya serap air, fluktuasi pengembangan
tebal juga dipengaruhi oleh kondisi cuaca yang dapat berubah sewaktu-waktu
(Gambar 10), sehingga menyebabkan FPC mengalami pengembangan dan
penyusutan secara bergantian sesuai dengan perubahan cuaca.
Pada gambar 9 juga dapat dilihat bahwa nilai pengembangan tebal pada
perbandingan 50:50 lebih besar dibandingkan pada perbandingan 60:40 dan
70:30. Hal ini disebabkan karena perbandingan jumlah serat pada perbandingan
50:50 lebih besar dibandingan pada perbandingan 60:40 dan 70:30 sehingga dapat
disimpulkan bahwa banyaknya komposisi serat pada FPC akan mempengaruhi
nilai pengembangan tebal dan nilai pengembangan tebal pada FPC sejalan dengan
daya serap air FPC.
Berdasarkan standar JIS A 5905-2003, nilai pengembangan tebal tidak
dipersyaratkan sedangkan standar JIS A 5908-2003 nilai yang dipersyaratkan
< 12%, hal ini berarti FPC memenuhi standar untuk pengembangan tebal baik
sebelum pemaparan maupun setelah pemaparan 6 bulan. Rendahnya nilai
pengembangan tebal mengindikasikan bahwa FPC yang dihasilkan memiliki
stabilitas dimensi yang tinggi, sehingga FPC dapat direkomendasikan untuk
penggunaan eksterior.
Penggunaan plastik yang menolak air dan penambahan MAH mampu
meningkatkan ikatan antar kedua bahan baku sehingga FPC yang dihasilkan
Febrianto et al., (2006) yang menyatakan pemberian bahan penambah (aditif)
terhadap produk komposit bertujuan untuk meningkatkan kekompakan
(compatibilizer) dan daya ikatan rekat antar komponen penyusun papan sehingga
tidak membentuk rongga pada produk yang dihasilkan. Hasil analisis sidik ragam
(Lampiran 10) menunjukkan bahwa perbandingan serat kardus dan plastik,
penambahan MAH dan interaksi kedua faktor tersebut tidak berpengaruh nyata
terhadap pengembangan tebal baik sebelum maupun setelah pemaparan 6 bulan.
Artinya, faktor perlakuan yang diberikan menghasilkan nilai pengembangan tebal
yang belum berbeda secara signifikan.
Pengujian Sifat Mekanis
Sifat mekanis papan komposit plastik merupakan hal yang sangat penting
untuk menentukan nilai kekuatan dari produk komposit yang dihasilkan.
Pengujian sifat mekanis yang dilakukan pada penelitian ini adalah pengujian
MOE (Modulus of Elasticity) dan MOR (Modulus of Rupture). Berdasarkan hasil
pengujian yang diperoleh akan diketahui aplikasi penggunaaan terbaik dari produk
komposit yang dihasilkan.
MOE (Modulus of Elasticity)
Modulus of Elasticity (MOE) merupakan besaran dalam bidang teknik
yang menunjukkan ukuran ketahanan material (dalam hal ini papan komposit
plastik) menahan beban dalam batas proporsi (sebelum patah) (Massijaya et al.,
1999). MOE adalah indikator dalam menetukan besarnya kemampuan papan
nilai MOE FPC sebelum dilakukan pemaparan berkisar antara 0,0033 – 0,0062
GPa. Sedangkan setelah pemaparan selama 6 bulan, nilai MOE FPC berkisar
antara 0,0025 – 0,0047 GPa. Grafik nilai MOE dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar 11. Grafik Nilai MOE FPC Sebelum dan Setelah Pemaparan
Gambar 11 menunjukkan bahwa sebelum pemaparan, nilai MOE tertinggi
terdapat pada perbandingan 60:40 dengan penambahan MAH 5%, dan nilai MOE
terendah terdapat pada perbandingan 70:30 dengan penambahan MAH 7%.
Sedangkan setelah pemaparan 6 bulan, nilai MOE tertinggi terdapat pada
perbandingan 50:50 dengan penambahan MAH 5%, dan nilai MOE terendah
terdapat pada perbandingan 60:40 dengan penambahan MAH 5%. Nilai MOE
FPC untuk semua perlakuan tidak ada yang memenuhi standar JIS A 5908-2003
yang mensyaratkan nilai MOE minimal 2,548 Gpa, sedangkan untuk JIS A
5905-2003 nilai MOE tidak dipersyaratkan.
Nilai MOE yang tidak memenuhi standar diduga karena bahan baku serat
dan matriks yang digunakan merupakan hasil daur ulang yang menyebabkan
tingkat kekuatan serat dan kekakuan plastik telah berkurang sehingga kemampuan
papan komposit plastik yang dihasilkan sangat rendah. Falk (2000) menyatakan
bahwa radiasi matahari, kelembaban relatif, suhu, dan atau variabel lingkungan
lainnya adalah agen penyebab kerusakan pada papan komposit plastik yang
terpapar di lingkungan terbuka. Setiap komponen dari komposit serat plastik
menyerap energi UV, sehingga reaksi foto-oksidasi dan termo-oksidasi radikal
bebas terjadi sebagai akibat dari sinar matahari dan suhu tinggi. Hal ini relevan
karena pemutusan rantai polimer berasal dari reaksi ini dan menyebabkan
kerusakan pada sifat mekanik pada komposit dan mengurangi ketahanan papan
komposit tersebut.
Menurut Lopez (2005) Interaksi antara sinar UV dan kelembaban akan
mempermudah penyerapan air, menyebabkan tegangan internal, dan terkikisnya
permukaan komposit. Proses oksidasi komponen kayu akan memainkan peran
utama dalam perubahan warna dan sifat mekanik dari komposit serat. Berdasarkan
penelitian Mishra (2000) Penambahan MAH dapat meningkatkan sifat mekanis
seperti modulus young, modulus lentur, kekerasan dan kekuatan impak pada
komposit yang menggunakan serat. Akan tetapi nilai MOE yang dihasilkan pada
penelitian ini tidak menunjukkan hal tersebut. Hal ini diduga karena serat yang
digunakan bukan merupakan serat alami, melainkan serat kardus yang telah didaur
ulang sehingga sifat mekanisnya mengalami penurunan.
Hasil analisis sidik ragam (Lampiran 11) menunjukkan bahwa
perbandingan serat kardus dan plastic, penambahan MAH dan interaksi kedua
faktor tersebut tidak berpengaruh nyata terhadap nilai MOE sebelum pemaparan.
Namun, setelah pemaparan selama 6 bulan hasil analisis sidik ragam
konsentrasi MAH berpengaruh nyata terhadap nilai MOE. Berdasarkan hasil uji
lanjut DMRT menunjukkan bahwa interaksi antara perbandingan komposisi bahan
baku dan penambahan MAH tidak berbeda nyata terhadap nilai MOE FPC
setelah pemaparan 6 bulan. Sehingga disimpulkan bahwa perlakuan yang
diberikan belum menghasilkan nilai MOE yang berbeda secara signifikan.
MOR (Modulus of Rupture)
Modulus of Rupture (MOR) merupakan besaran dalam bidang teknik yang
menunjukkan baban maksimum yang dapat ditahan oleh material (dalam hal ini
komposit plastik) persatuan luas sampai material tersebut patah (Massijaya et al.,
1999). Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai MOR FPC sebelum dilakukan
pemaparan berkisar antara 8,299 – 11,706 MPa. Sedangkan setelah pemaparan
selama 6 bulan, nilai MOR FPC berkisar antara 7,818 – 10,979 MPa. Grafik nilai
MOR dapat dilihat pada Gambar 12.
Gambar 12. Grafik Nilai MOR FPC Sebelum dan Setelah Pemaparan
Gambar 12 menunjukkan bahwa sebelum pemaparan, nilai MOR tertinggi
terdapat pada perbandingan 60:40 dengan penambahan MAH 7%, dan nilai MOE
terendah terdapat pada perbandingan 50:50 dengan penambahan MAH 5%.
Sedangkan setelah pemaparan 6 bulan, nilai MOR tertinggi terdapat pada
perbandingan 60:40 dengan penambahan MAH 5%, dan MOR terendah terdapat
pada perbandingan 50:50 dengan penambahan MAH 5%. Penurunan nilai MOR
pada FPC terjadi karena pengaruh faktor cuaca seperti radiasi sinar UV, suhu dan
kelembaban yang berasal dari hujan ataupun kelembaban udara sehingga
menyebabkan penurunan sifat mekanis seperti kekakuan. Menurut Stark dan
Matuana (2003) degradasi polimer akibat fotodegradasi menimbulkan pengaruh
yang tidak diinginkan seperti menurunnya kekuatan, kekakuan dan kualitas
permukaan.
Berdasarkan standar JIS A 5905-2003 nilai MOR yang dipersyaratkan
minimal 20,387 Mpa, sedangkan JIS A 5908-2003 mensyaratkan nilai MOR
minimal 13,252 MPa, hasil pengujian MOR untuk semua perlakuan baik sebelum
pemaparan maupun setelah pemaparan selama 6 bulan tidak memenuhi
persyaratan tersebut. Nilai MOR yang rendah disebabkan oleh penggunaan
bahan-bahan yang telah didaur ulang (matriks dan serat kardus). Hal ini sesuai dengan
pernyataan dari Forest Products Laboratory (1995) serat kertas terdaur ulang
lebih lemah dari serat awal, yang merupakan akibat dari perubahan yang terjadi
pada fase pengeringan ketika serat pertama kali dibuat menjadi kertas. Perubahan
ini mengurangi fleksibilitas dari serat kayu dan mengurangi kemampuan untuk
saling mengikat, mengakibatkan pulp terdaur ulang lebih pendek, lebih kaku yang
Menurut Lundin (2001) Produk eksterior dapat terkena pengaruh
lingkungan, seperti suhu ekstrim, siklus kelembaban, dan perusak biologis seperti
jamur. Efek ultraviolet (UV) dan siklus kelembaban merupakan faktor dominan
dalam degradasi produk eksterior. Paparan sinar UV dapat menyebabkan
perapuhan komponen plastik dan menyebabkan degradasi lignin, yang
mengakibatkan hilangnya bahan berserat. Degradasi baik serat atau matriks dapat
mengurangi kemampuan komposit untuk mentransfer beban dan mengakibatkan
penurunan sifat mekanik.
Hasil analisis sidik ragam (Lampiran 11) menunjukkan bahwa
perbandingan komposisi FPC dan penambahan MAH serta interaksi kedua faktor
tersebut tidak berpengaruh nyata terhadap pengujian MOR sebelum pemaparan
maupun setelah pemaparan selama 6 bulan. sehingga disimpulkan kedua faktor
tersebut tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap MOR yang dihasilkan.
Pengaruh Cuaca Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis FPC
Penggunaan FPC saat dipasarkan untuk berbagai aplikasi seperti produk
bangunan, bahan otomotif dan kemasan. Sebagai salah satu produk konstruksi,
FPC juga digunakan untuk aplikasi seperti decking, pagar, dinding, bingkai
jendela, lantai dan atap rumah. Penggunaan FPC sebagai produk konstruksi akan
menimbulkan pertanyaan tentang daya tahan produk ini bila digunakan untuk
penggunaan eksterior. Respon FPC terhadap deteriorasi oleh cuaca bukanlah
pertanyaan sederhana untuk dijawab karena faktor yang mempengaruhi deteriorasi
tersebut sangat kompleks, misalnya radiasi matahari, suhu, kelembaban, polusi
Ketahanan FPC terhadap lingkungan luar termasuk diantaranya adalah
stabilitas panas, ketahanan terhadap kelembaban, ketahanan terhadap jamur, dan
ultraviolet (UV). Paparan sinar UV dapat menyebabkan komposit mengalamii
fotodegradasi yang menyebabkan efek yang tidak diinginkan, termasuk
berkurangnya sifat mekanik dan kualitas permukaan serta perubahan warna.
Menurut Simonsen (1996), komposit kayu lainnya dengan termoplastik tidak
tahan terhadap pengaruh outdoor exprosure dan penurunan sifat terutama terlihat
pada kekakuan.
(a) (b) (c) (d)
Gambar 13. Perubahan warna FPC selama pemaparan: a) 0 bulan; b) 2 bulan; c) 4 bulan dan; d) 6 bulan
Berdasarkan hasil penelitian, pemaparan selama 6 bulan di lingkungan luar
(area terbuka) menyebabkan terjadinya perubahan warna pada permukaan papan
komposit yang terkena langsung sinar UV (Gambar 12) dan penurunan sifat-sifat
mekanisnya seperti nilai MOE dan MOR nya. Perubahan warna yang terjadi pada
FPC selama pemaparan disajikan secara lengkap pada Lampiran 12. FPC yang
awalnya berwarna hitam berubah menjadi berwarna putih kusam. Hal ini
dikarenakan sewaktu pemaparan terjadi deteriorasi yang cepat terhadap contoh
uji, sehingga terjadi perubahan warna dan tekstur pada permukaan papan. Hal ini
sesuai dengan pernyataan Sudiyani et al (2003) yang menyatakan bahwa
menyebabkan depolimerisasi lignin dalam matriks dinding sel dan hilang atau
tercuci karena air hujan. Kerusakan papan (contoh uji) akibat cuaca disebabkan
karena adanya pengaruh kombinasi dari sinar matahari, curah hujan, oksigen,
debu, variasi suhu dan kelembaban.
Perubahan warna pada permukaan komposit disebabkan oleh komposit
yang mengalami degradasi fotokimia oleh cahaya UV. Degradasi terutama terjadi
pada komponen lignin dan menyebabkan perubahan warna. Berdasarkan
penelitian Risnasari (2006) perubahan warna pada komposit yang dipaparkan
terhadap cuaca menurun secara drastis pada bulan pertama dan setelah pemaparan
selama satu bulan, contoh uji berubah drastis menjadi putih kusam, bahkan
penambahan MAH dan UV stabilizer tidak dapat menurunkan perubahan warna.
Menurut Philip dan Attwood (2004) mekanisme degradasi oleh cuaca
dimulai dengan adanya energi UV yang menghasilkan radikal alkil bebas (R) yang
bereaksi secara cepat dengan oksigen untuk membentuk radikal peroksil (ROO),
yang memisahkan atom H dari polimer untuk membentuk radikal alkil dan
hidroperoksida (ROOH). ROOH dirombak menjadi alkoksi RO dan hidroksil OH.
Radikal-radikal yang sangat reaktif inilah yang selanjutnya memisahkan
atom-atom hydrogen dari polimer untuk menghasilkan radikal alkil baru.
Adapun pengaruh kelembaban terhadap MOE dan MOR FPC telah
dilakukan oleh Lopez dan Cooper (2005). Berdasarkan hasil penelitan tersebut
dapat dilihat bahwa pengaruh kelembaban relatif terhadap MOE hampir sama
dengan MOR. Dimana Pada tingkat kelembaban relatif (RH) yang lebih rendah,
dan terjadi peningkatan suhu pada saat pemaparan maka akan mengurangi MOE,
kemungkinan bahwa pada suhu yang tinggi dan pada tingkat kelembaban yang
tinggi mempengaruhi pelapukan komponen plastik pada permukaan komposit,
sehingga komponen plastik menjadi kurang elastis.
Keberadaan molekul-molekul air akan mempercepat reaksi oksidasi
sehingga meningkatkan kerapuhan dari matriks polimer. Retak mikro akan
terbentuk karena pengembangan komponen kayu yang akan mempermudah
penetrasi UV pada komposit serta memungkinkan lokasi tambahan untuk
degradasi. Selain itu, molekul air dapat menghilangkan aditif yang dapat larut
dalam air dan dapat terdegradasi oleh UV seperti lignin dan menyebabkan
KESIMPULAN DAN SARAN
Hasil pengujian menunjukkan bahwa setelah pemaparan terhadap cuaca
selama 6 bulan, sifat fisis FPC yang memenuhi standar JIS A 5905-2003
hardboard S20 dan JIS A 5908-2003 particleboards type 13, adalah kerapatan,
daya serap air dan pengembangan tebal. Berdasarkan hasil pengujian sifat fisis,
FPC yang dihasilkan dapat digunakan untuk tujuan penggunaan eksterior.
Sedangkan untuk pengujian sifat mekanis, FPC yang dihasilkan tidak ada yang
memenuhi standar. Hal ini disebabkan bahan baku yang digunakan merupakan
hasil daur ulang yang kekuatannya semakin menurun. Faktor penambahan MAH
hanya berpengaruh nyata terhadap kerapatan FPC setelah pemaparan 6 bulan dan
faktor interaksi antara perbandingan bahan baku dan penambahan MAH hanya
berpengaruh nyata terhadap keteguhan lentur (MOE) setelah pemaparan selama 6
bulan.
Saran
Agar dilakukan modifikasi dalam bentuk lain mengenai papan komposit
plastik ini, baik dalam modifikasi bahan baku penghasil serat yang lebih
bervariasi, atau penggunaan zat aditif lain seperti UV Stabilizer untuk penelitian
selanjutnya sehingga dapat meningkatkan kualitas papan komposit dan
TINJAUAN PUSTAKA
Kardus Bekas
Kardus atau Corrugated Paper sebagai sebuah bahan dasar kemasan
memiliki daur hidup yang sangat singkat, dihargai hanya selama proses distribusi
produk dari produsen kekonsumen berlangsung. Material kardus untuk saat ini
dipandang sebagai kebutuhan sekunder dalam suatu proses produksi industri.
Kenyataannya kardus sangat rasionil dan potensial dalam satu rekayasa desain,
memenuhi kriteria untuk digunakan sebagai bahan baku utama. Bahan dasar
utama kertas kardus berasal dari limbah industri pemotongan kayu (sisa potongan,
serutan, serbuk gergaji). Karena sifatnya merupakan bahan-bahan organik
membuat kardus mudah untuk diolah kembali atau di daur ulang beberapa kali,
baik untuk bahan pembuatan kardus baru atau papan daur ulang seperti MDF atau
Medium-Density Fibre Board (Willy dan Yahya, 2001).
Kardus sebagai bahan dasar kemasan yang memiliki daur hidup singkat,
memiliki kelebihan dan kelemahan, diantaranya yaitu :
a. Proses cetak dilakukan dengan sistem cetak sablon (silk-screen printing),
masking, atau hand-painting. Teknik pencetakan sablon cukup sulit untuk
diterapkan karena permukaan material ini tidak begitu rata, disebabkan alur
gelombang atau flute; sehingga bagian yang cekung tidak dapat tercapai oleh
screen sablon dan tinta tidak dapat tercetak dengan merata.
b. Kertas sebagai bahan dasar tidak tahan terhadap air, dan kelembaban; baik
yang disebabkan oleh zat cair, atau kelembaban udara. Sehingga harus
dilakukan penjemuran, atau pemanasan dengan plat lain (misalnya lampu
keadaan kadar air tinggi, sangat mudah terjadi perubahan permukaan, atau
kekuatan struktur gelombang, dan yang paling parah, terbukanya rekatan
antar lapisan.
c. Ketebalan material yang tersusun dari lapisan-lapisan kardus berdampak
langsung terhadap kekuatan struktur material. semakin banyak lapisan; atau
semakin tebal material, maka semakin kuat pula struktur material tersebut.
ketebalan material dapat disesuaikan dengan kebutuhan kekuatan struktur
untuk aplikasi pembuatan produk.
d. Penyusunan lapisan dengan menggunakan sistem modul pada saat perekatan,
mempermudah proses pembuatan material untuk menyesuaikan ukuran
material yang dibutuhkan untuk membuat sebuah produk. Hal ini dapat
menekan banyaknya material yang terbuang.
(Willy dan Yahya, 2001).
Plastik
Plastik adalah polimer rantai panjang atom mengikat satu sama lain.
Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang, atau monomer. Berdasarkan
sifat kimia yang dimiliki, plastik dapat diklasifikasikan atas plastik yang bersifat
termoseting dan plastik yang bersifat termoplastik. Plastik yang bersifat
termosetting adalah bahan plastik yang tidak dapat dibentuk kembali oleh panas
setelah dibuat menjadi suatu produk akhir (tidak dapat kembali ke bentuk semula),
karena plastik jenis ini dibuat melalui proses crosslinking polymers. Pemanfaatan
limbah plastik dengan cara daur ulang umumnya dilakukan oleh industri. Secara
umum terdapat empat persyaratan agar suatu limbah plastik dapat diproses oleh
pellet, serbuk, pecahan), limbah harus homogen, tidak terkontaminasi, serta
diupayakan tidak teroksidasi. Untuk mengatasi masalah tersebut, sebelum
digunakan limbah plastik diproses melalui tahapan sederhana, yaitu pemisahan,
pemotongan, pencucian, dan penghilangan zat-zat seperti besi dan sebagainya
(Sasse et al.,1995).
Plastik daur ulang yang digunakan memiliki sifat dapat menolak air
(water resistant) diharapkan dapat meningkatkan kualitas papan komposit yang
akan dibuat. Dimana bahan dasar serat kardus yang bersifat menyerap air
(hidropobik) akan ditutupi oleh plastik, sehingga dalam pengujian fisis yang akan
dilakukan, hasil kerapatan, kadar air, pengembangan tebal, dan kembang susut
papan komposit plastik yang dihasilkan sesuai dengan standar yang diacu
(Okamotto, 2000).
Perekat termoplastik seperti polietilena dan polipropilena pada umumnya
berbentuk semi kristalin. Pada suhu kamar kedua plastik ini dapat bersifat amorf
sehingga bersifat kaku. Kedua plastik ini akan mencair pada kondisi suhu yang
tinggi. Sifat plastik yang mencair pada suhu tinggi tersebut, apabila digabungkan
dengan bahan baku pengisi atau filler akan menghasilkan sebuah produk panel
yang baru (Barone, 2005).
Polietilena
Polietilena adalah bahan termoplastik yang transparan, berwarna putih
mempunyai titik leleh bervariasi antara 110°C sampai 137°C. Umumnya
polietilena bersifat resisten terhadap zat kimia. Pada suhu kamar polietilena tidak
pada temperatur tinggi dengan sinar ultraviolet. Struktur rantai polietilena dapat
linear, bercabang atau berikatan silang (Bilmeyer, 1994)
Polyethylene (PE) adalah polimer yang termasuk golongan polyolefins
yang dibuat dengan polimerisasi gas etilena (CH2=CH2), etilena dapat dibuat
dengan memberi gas hidrogen pada hasil fraksi minyak bumi, gas alam atau
asetilen. PE mempunyai berat molekul rata-rata 50.000–300.000 dan tahan terhadap air, bahan kimia, tetapi pada suhu di atas 60°C dapat bereaksi dengan
beberapa hidrokarbon organik dan tidak dipengaruhi oleh asam dan basa kuat
kecuali asam nitrat pada suhu tinggi. PE pada umumnya diklasifikasikan atas tiga
golongan, yaitu low density polyethylene (LDPE) dengan kerapatan 0,910 g/ cm³
paling banyak digunakan sebagai kantung dan harganya yang murah, dan high
density polyethylene (HDPE) dengan kerapatan 0,941 g/cm³–0,956 g/ cm³ bersifat lebih kaku serta lebih tahan terhadap suhu tinggi mencapai 120°C dan medium
density polyethylene (MDPE) dengan kerapatan 0,926 g/cm³ - 0,940 g/cm³
(Birley et al. 1988).
Bahan Penambah (Aditif)
Bahan penambah (aditif) berfungsi untuk mencegah kerusakan pada
produk komposit polimer akibat pengaruh penyinaran sinar matahari yang dapat
memecah sebagian senyawa kimia pada produk komposit dan mengurangi
kerusakan akibat pengaruh oksidasi yang mengakibatkan pemutusan rantai-rantai
polimer. Menurut fungsi, aditif dapat dibedakan menjadi bahan penstabil, bahan
pelumas (lubricant), bahan pelunak (plasticizer), bahan pengisi, flame retardant,
pewarna dan lain-lain. Bahan penambah (aditif) tersebut merupakan komponen
Maleat Anhidrida (MAH)
Maleic anhydride (MAH) adalah senyawa vinil tidak jenuh yang
merupakan bahan mentah dalam sintesis resin polyester, pelapisan permukaan
karet, deterjen, bahan aditif, minyak pelumas, plastisizer dan kopolimer. Sifat
kimia yang khas dimiliki oleh MAH yaitu adanya ikatan etilenik dengan gugus
karboksil di dalamnya dan ikatan ini berperan dalam reaksi adisi. Berat molekul
dari MAH adalah 98,06, larut dalam air, meleleh pada temperatur 57-60°C dan
mendidih pada suhu 202°C (Adriana 2001). Dalam penelitian ini, MAH
diharapkan sebagai senyawa penghubung antara partikel dengan polyethylene
(PE). Adanya penambahan bahan aditif pada papan komposit plastik ini adalah
sebagai compatibilizer (bahan untuk meningkatkan kekompakan)
(Febrianto et al. 2006).
Dalam penelitian Stark dan Clemons (2002) menyebutkan manfaat
penggunaan maleat anhidrida adalah sebagai coupling agent, meningkatkan sifat
mekanis komposit dari daur ulang serat kayu dan polipropilena. MAH dapat
diberikan pada polimer seperti polipropilena, polietilen untuk membentuk
modifikasi polimer MAH dengan kehadiran peroxide.
Benzoil peroksida (BP)
Benzoil peroksida merupakan senyawa peroxide yang berfungsi sebagai
inisiator dalam proses polimerisasi dan dalam pembentukan ikatan silang dari
berbagai polimer dan material polimer. Senyawa peroxide ini dapat digunakan
sebagai pembentuk radikal bebas. Benzoil peroksida mempunyai waktu paruh
temperatur 1000C. Penambahan sejumlah tertentu zat pembentuk radikal akan
memberikan ikatan bagi bahan polimer (Al-Malaika, 1997).
Benzoil peroksida adalah paling umum digunakan sebagai inisiator.
Biasanya jumlah peroksida yang ditambahkan berkisar dari 0%, 2%, 3% oleh
berat dari monomer (Klyosov, 2007). Peran BP sebagai inisiator pada reaksi
antara rantai polipropilena dengan maleat anhidrida. Han et al., (1990),
mengemukakan bahwa inisiator diperlukan dalam pembuatan papan partikel
berbahan baku limbah serbuk kayu dan limbah plastik polipropilena, karena tanpa
adanya inisiator maka kinerja dari compatibilizer dalam hal ini maleat anhidrida
hanya bisa terjadi reaksi esterifikasi dengan gugus OH dari bahan baku sedangkan
reaksi gabungan dengan polipropilena tidak terjadi.
Papan Komposit Serat Plastik ( Fiber Plastic Composite)
Komposit serat adalah komposit yang terdiri dari fiber di dalam matriks.
Secara alami serat yang panjang mempunyai kekuatan yang lebih dibanding serat
yang berbentuk curah (bulk). Serat panjang mempunyai struktur yang lebih
sempurna karena struktur kristal tersusun sepanjang sumbu serat dan cacat
internal pada serat lebih sedikit dari pada material dalam bentuk curah. Bahan
pangikat atau penyatu serat dalam material komposit disebut matriks. Matriks
secara ideal seharusnya berfungsi sebagai penyelubung serat dari kerusakan antar
serat berupa abrasi, pelindung terhadap lingkungan (serangan zat kimia,
kelembaban), pendukung dan menginfiltrasi serat, transfer beban antar serat, dan
perekat serta tetap stabil secara fisika dan kimia setelah proses manufaktur.
Matriks dapat berbentuk polimer, logam, karbon, maupun keramik
Setyawati (2003) menyatakan bahwa komposit polimer adalah komposit
yang terbuat dari plastik sebagai matriks dan serbuk kayu sebagai pengisi (filler),
yang mempunyai sifat gabungan keduanya. Selain kayu yang digunakan sebagai
filler, bahan non kayu yang mengandung lignoselulosa seperti limbah hasil
pertanian dan perkebunan juga dapat digunakan. Penambahan filler ke dalam
matriks bertujuan mengurangi densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi
biaya perunit volume. Dari segi kayu, dengan adanya matrik polimer di dalamnya
maka kekuatan dan sifat fisiknya juga akan meningkat.
Pembuatan komposit dengan menggunakan komposit matriks dari plastik
yang telah didaur ulang, dapat mengurangi pembebanan lingkungan terhadap
limbah plastik. Keunggulan produk ini antara lain : biaya produksi lebih murah,
bahan bakunya melimpah, fleksibel dalam proses pembuatannya, dapat
diaplikasikan untuk berbagai keperluan, serta bersifat dapat didaur ulang
(recycleable). Pemanfaatan plastik daur ulang dalam pembuatan kembali barang – barang plastik telah berkembang pesat. Hampir seluruh jenis limbah plastik dapat
diproses kembali menjadi barang semula walaupun dilakukan pencampuran
dengan bahan baku baru dan additive untuk meningkatkan kualitas. Empat jenis
limbah plastik yang populer dan laku di pasaran yaitu polietilena (PE), High
Density Polietylene (HDPE), polipropilena (PP), dan asoi. Ada beberapa cara
untuk meningkatkan kualitas yang terbuat dari bahan plastik antara lain dengan
menambahkan serat sebagai penguat pada proses pembuatan bahan plastik itu
Pengaruh Cuaca Terhadap FPC
Dalam penggunaannya, produk polimer komposit dipromosikan sebagai
suatu produk dengan tingkat pemeliharaan yang rendah dalam penggunaan
eksterior. Produk komposit polimer untuk keperluan eksterior melewati proses
pengujian ketahanan untuk memperoleh produk komposit polimer yang
berkualitas baik. Pengujian ketahanan tersebut dapat dilakukan melalui uji
ketahanan terhadap penyinaran cahaya matahari, curah hujan, angin dan debu.
Dapat dilihat terjadi perubahan warna, kehilangan berat, kekuatan dan penurunan
kualitas permukaan (Stark dan Matuana, 2003).
Deteriorasi yang cepat akibat pemaparan di lingkungan luar (outdoor)
merupakan suatu kerugian yang utama dari penggunaan kayu dan wood based
materials untuk aplikasi struktural dan teknik. Jika komposit serbuk kayu plastik
digunakan di luar ruangan akan terbuka terhadap radiasi ultra-violet, kelembaban
dan mikroorganisme (Sudiyani et al., 2003).
Adapun pengaruh cuaca tropis di Indonesia terhadap komposit
kayu/plastik daur ulang telah dilakukan Sulaeman (2003). Setelah pemaparan
terjadi perubahan warna pada permukaan komposit yang terkena langsung sinar
UV dan penurunan sifat-sifat mekanis dari komposit seperti kekuatan tarik,
elongasi patah dan modulus young. Hasil pengujian bagian melintang dengan
Scanning Electron Microscopy (SEM) memperlihatkan serbuk kayu dan plastik
polipropilen terpisah dan membentuk ronga-rongga. Setelah pemaparan terjadi
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanfaatan limbah kardus dan plastik sebagai bahan baku papan
komposit sampai saat ini belum mendapat perhatian serius, sementara volume
limbah kardus sebagai pembungkus barang cukup tinggi. Selain itu, limbah plastik
menimbulkan persoalan tersendiri bagi lingkungan karena bahan ini sangat sulit
terdekomposisi. Jika kedua potensi limbah ini digabungkan menjadi bahan baku
pembuatan papan komposit, maka diharapkan akan tercipta suatu produk papan
komposit baru yang memiliki ketahanan terhadap mikroorganisme perusak yang
lebih tinggi dan memiliki stabilitas dimensi yang lebih baik daripada produk panel
kayu yang ada sejauh ini.
Fiber Plastic Composite (FPC) merupakan salah satu produk biokomposit
yang sedang banyak dikembangkan saat ini, baik dalam hal pembuatan, bahan
baku, hingga pengujian kualitasnya. Penggunaan FPC 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 penggunaan di luar ruangan (outdoor) seperti dek
kapal, lambung kapal, dan atap rumah. Penggunaan FPC untuk tujuan eksterior
memunculkan permasalahan yang terkait dengan daya tahan FPC tehadap
pengaruh cuaca seperti stabilitas panas, ketahanan terhadap jamur, ketahanan
terhadap perubahan bentuk karena penyerapan uap air dan stabilitas terhadap sinar
ultraviolet (UV).
Pemberian bahan penambah (aditif) terhadap produk komposit bertujuan
