KUALITAS
FIBER PLASTIC COMPOSITE
DARI KERTAS
KARDUS DENGAN MATRIKS POLIETILENA (PE)
SKRIPSI
Oleh:
Reymon Fernando Cibro 071203026/ Teknologi Hasil Hutan
PROGRAM STUDI KEHUTANAN
FAKULTAS PERTANIAN
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Hasil : KUALITAS FIBER KOMPOSIT PLASTIC DARI KERTAS
KERTAS KARDUS DENGAN MATRIKS POLIETILENA (PE)
Nama : Reymon Fernando Cibro
NIM : 071203026
P. Studi : Kehutanan
Disetujui oleh: Komisi Pembimbing
Ketua Anggota
Luthfi Hakim, S.Hut, M.Si Arif Nuryawan, S.Hut, M.Si
Mengetahui:
Ketua Program Studi Kehutanan
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sidikalang kabupaten Dairi pada tanggal 14 Juli 1989 dari ayah Ramses Cibro dan ibu Rosdiana Br. Tambunan. Penulis merupakan
putra ke-3 dari empat bersaudara.
Penulis menyelesaikan Sekolah Dasar di SD Negri 030288 Batang Beruh,
Sidikalang, Kabupaten Dairi, Sumatera Utara pada tahun 2001, Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama (SLTP) di SLTP Negri 3 Sidikalang, Kabupaten Dairi, Sumatera Utara tahun 2004, dan Sekolah Menengah Umum (SMU) di SMU Negri 2
Sidikalang, Kabupaten Dairi, Sumatera Utara tahun 2007. Pada tahun 2007 penulis lulus seleksi masuk Universitas Sumatera Utara (USU) melalui jalur
Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Penulis memilih program studi Teknologi Hasil Hutan, Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian.
Penulis mengikuti kegiatan Praktik Pengenalan dan Pengelolaan Hutan di
Hutan Mangrove, Pulau Sembilan dan Hutan Dataran Rendah Aras Napal.. Penulis juga melaksanakan Praktek Kerja Lapang (PKL) di Taman Nasional
Gunung Gede Pangrango- Jawa Barat. Penulis telah memenangkan Program Kreatifitas Mahasiswa DIKTI Tahun 2010 dengan judul “Pembuatan Green Belt Di Wilayah Penyangga Kawasan Hutan Lindung Register 66 Dairi”, dan Tahun
2011 dengan Judul “Kopi Asli Sidikalang dalam Ukuran Sachet Untuk Meningkatkan Nilai Jual Produk Asli Sumatera Utara”. Penulis juga pernah
REYMON FERNANDO CIBRO. Kualitas Fiber Plastic Composite dari Limbah Kardus dengan Matriks Polietilana (PE)
ABSTRAK
Penelitian pemanfaatan serat kardus bekas dan plastik polietilena (PE) daur ulang sebagai bahan baku pembuatan papan komposit plastik yang berguna untuk menanggulangi keberadaan limbah kertas kardus dan plastik, serta memenuhi permintaan kayu yang semakin meningkat. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi sifat fisis (kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal), dan sifat mekanis (keteguhan lentur, keteguhan patah, keteguhan rekat, kuat pegang skrup) papan komposit plastik dari serat kardus bekas dan plastik polietilena daur ulang bening dan buram serta membandingkan penggunaan plastik polietilena daur ulang bening dan buram, pengujian sifat fisis dan sifat mekanis mengacu pada standard Japanese industrial standard (JIS) A 5905-2003
hardboard S20 dan JIS A 5908 (2003) particleboardstype 13.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa di dalam pengujian fisis, seluruh perlakuan memenuhi nilai standard, nilai terbaik untuk kerapatan 0,93 g/cm2, kadar air 5,08%, daya serap air 2 jam dan 24 jam 4,15% dan 9,36%, pengembangan tebal 2 jam dan 24 jam 13,27% dan `14,39%. Sedangkan untuk pengujian mekanis, nilai keteguhan lentur dan keteguhan patah tidak memenuhi standard, namun keteguhan rekat dan kuat pegang skrup memenuhi standard.papan komposit terbaik diperoleh dari perbandingan 60:40 perlakuan polietilena daur ulang buram. Penggunaan polietilena buram lebih baik dibanding polietilena bening.
REYMON FERNANDO CIBRO. The Quality of Fiber Plastic Compsite from Waste Cardboard with matriks Polyetilena (PE)
ABSTRACT
The research utilizion use cardboard fiber and polyetilena recycle plastic as raw material for fiber plastic composite. That is useful to decreasing the waste of cardboard ang polyetilena plastic, as well as to accomplishes demand of wood. This research aims to evaluate the physical properties (density, moisture content, water absorbtion, thickness swelling) and mechanical properties (modulus of elasticity, modulus of rupture, internal bond, screw holding power) fiber plastic composite formercardboard fiber and recycle polyetilena plastic transparent and opaque, and then compare purpose result of recycle polyetilena transparent and opaque. The result of physical and mechanical properties test refer to JIS A 5905-2003 hardboard S20 dan JIS A 5908 (5905-2003) particleboards type 13.
The results showed that in the physical testing, all treatments according to the standard value, the best value test for density 0.93 g/cm2, moisture content 5.08%, water absorption 2 hours and 24 hours is 4.15% and 9.36% , the thickness swelling 2 hours and 24 hours is 13.27% and 14.39% . As for mechanical testing, the value of modulus of elasticity, modulus of rupture not according to standard, but for internal bond and screw holding power according to standard. The best product fiber plastic composite gotten from ratio 60:40 with the recycle polyetilena plastic transparent treatment. The recycle polyetilena plastic transparent better than recycle polyetilena plastic opaque.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas kasih dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan hasil skripsi yang
berjudul. Kualitas Fiber Plastic composite dari Limbah Kertas Kardus Dengan Matriks Polietilena (PE) ini dengan baik.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada kedua orang tua penulis yang telah memberi dukungan spiritual dan moril kepada penulis selama ini. Penulis mengucapkan terima kasih kepada komisi pembimbing bapak Luthfi Hakim,
S.Hut, M.Si dan bapak Arif Nuryawan S.Hut, M.Si yang membimbing dan memberikan berbagai masukan berharga kepada penulis dalam menyelesaikan
proposal hasil penelitian ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua rekan mahasiswa yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan hasil penelitian ini. Semoga
hasil penelitian ini berguna bagi semuanya.
Medan, Desember 2011
DAFTAR ISI
Komposit Kayu Plastik (WPC) ... 10
METODE PENELITIAN Waktu dan Lokasi Penelitian ... 12
Bahan dan Alat Penelitian ... 12
Prosedur Penelitian ... 12
Persiapan bahan baku ... 12
Perhitungan Plastik dan Bahan Baku ... 13
Pembuatan Papan Komposit ... 14
Pengujian Kualitas Papan Komposit ... 15
Pembuatan Contoh Uji ... 15
Pengujian Sifat Fisis ... 16
Pengujian Sifat Mekanis ... 17
Rancangan Percobaan... 20
Modulus of Elasticity (MOE) ... 31
Modulus of Rupture (MOR) ... 31
Keteguhan Rekat (Internal Bond) ... 33
Kuat Pegang Skrup ... 35
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ... 38 Saran ... 38 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR
GAMBAR
Halaman
1. Ikatan kimia etilena dan polietilena ... 9
2. Pola pemotongan contoh uji ... 15
3. Pengujian keteguhan rekat (internal bond) ... 17
4. Pengujian MOR dan MOE ... 18
5. Posisi sekrup pada pengujian kuat pegang sekrup ... 19
6. Skema prosedur penelitian ... 21
7.Papan komposit plastik ... 22
8.Grafik kerapatan papan komposit plastik ... 25
9.Grafik kadar air papan komposit plastik ... 26
10.Grafik daya serap air 2 jam papan komposit plastik ... 28
11.Grafik daya serap air 24 jam papan komposit plastik ... 28
12.Grafik pengembangan tebal 2 jam papan komposit plastik ... 29
13.Grafik pengembangan tebal 24 jam papan komposit plastik... ….30
14.Grafik modulus of elasticity (MOE) ... 31
15.Grafik modulus of rupture (MOR) ... 33
16.Grafik keteguhan rekat (internal bond) ... 34
DAFTAR
TABEL
Halaman
1. Kekuatan tarik, tekan dan lentur bahan polimer ... 9
2. Komposisi kebutuhan bahan baku papan komposit ... 14
3.JIS A 5905-2003 dan JIS A 5908-2003 ... 23
4.Pengujian fisis ... 24
5.Pengujian mekanis ... 30
6.Karakteristik Fisis dan Mekanis Fiber Board Plastic ... 36
REYMON FERNANDO CIBRO. Kualitas Fiber Plastic Composite dari Limbah Kardus dengan Matriks Polietilana (PE)
ABSTRAK
Penelitian pemanfaatan serat kardus bekas dan plastik polietilena (PE) daur ulang sebagai bahan baku pembuatan papan komposit plastik yang berguna untuk menanggulangi keberadaan limbah kertas kardus dan plastik, serta memenuhi permintaan kayu yang semakin meningkat. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi sifat fisis (kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal), dan sifat mekanis (keteguhan lentur, keteguhan patah, keteguhan rekat, kuat pegang skrup) papan komposit plastik dari serat kardus bekas dan plastik polietilena daur ulang bening dan buram serta membandingkan penggunaan plastik polietilena daur ulang bening dan buram, pengujian sifat fisis dan sifat mekanis mengacu pada standard Japanese industrial standard (JIS) A 5905-2003
hardboard S20 dan JIS A 5908 (2003) particleboardstype 13.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa di dalam pengujian fisis, seluruh perlakuan memenuhi nilai standard, nilai terbaik untuk kerapatan 0,93 g/cm2, kadar air 5,08%, daya serap air 2 jam dan 24 jam 4,15% dan 9,36%, pengembangan tebal 2 jam dan 24 jam 13,27% dan `14,39%. Sedangkan untuk pengujian mekanis, nilai keteguhan lentur dan keteguhan patah tidak memenuhi standard, namun keteguhan rekat dan kuat pegang skrup memenuhi standard.papan komposit terbaik diperoleh dari perbandingan 60:40 perlakuan polietilena daur ulang buram. Penggunaan polietilena buram lebih baik dibanding polietilena bening.
REYMON FERNANDO CIBRO. The Quality of Fiber Plastic Compsite from Waste Cardboard with matriks Polyetilena (PE)
ABSTRACT
The research utilizion use cardboard fiber and polyetilena recycle plastic as raw material for fiber plastic composite. That is useful to decreasing the waste of cardboard ang polyetilena plastic, as well as to accomplishes demand of wood. This research aims to evaluate the physical properties (density, moisture content, water absorbtion, thickness swelling) and mechanical properties (modulus of elasticity, modulus of rupture, internal bond, screw holding power) fiber plastic composite formercardboard fiber and recycle polyetilena plastic transparent and opaque, and then compare purpose result of recycle polyetilena transparent and opaque. The result of physical and mechanical properties test refer to JIS A 5905-2003 hardboard S20 dan JIS A 5908 (5905-2003) particleboards type 13.
The results showed that in the physical testing, all treatments according to the standard value, the best value test for density 0.93 g/cm2, moisture content 5.08%, water absorption 2 hours and 24 hours is 4.15% and 9.36% , the thickness swelling 2 hours and 24 hours is 13.27% and 14.39% . As for mechanical testing, the value of modulus of elasticity, modulus of rupture not according to standard, but for internal bond and screw holding power according to standard. The best product fiber plastic composite gotten from ratio 60:40 with the recycle polyetilena plastic transparent treatment. The recycle polyetilena plastic transparent better than recycle polyetilena plastic opaque.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia adalah salah satu negara terpadat penduduknya di dunia dengan
pertambahan sekitar 2,5% per tahun. Meningkatnya jumlah penduduk menyebabkan kebutuhan akan kayu bangunan (konstruksi) maupun untuk perabot
rumah tangga terus meningkat, bahkan diperkirakan lebih cepat dari pertambahan penduduk itu sendiri (Massijaya et al, 2008).
Kardus atau corrugated paper sebagai sebuah bahan dasar kemasan memiliki daur hidup yang sangat singkat, dihargai hanya selama proses distribusi produk dari produsen ke konsumen berlangsung. Material kardus untuk saat ini
dipandang sebagai kebutuhan sekunder dalam suatu proses produksi industri. 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).
Plastik sering digunakan sebagai tempat minuman dalam bentuk botol. Tidak jarang dijumpai banyak sampah-sampah plastik tersebut dijumpai di sekitar kita.
Kenyataannya plastik yang tersusun dari senyawa polimer tersebut tidak dapat terdekomposisi oleh bakteri, oleh karena itu apabila keberadaannya tidak
sehari-hari. Namun pengelolaannya menjadi salah satu alternatif pengganti kayu
masih jarang ditemui
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.
Penelitian sebelumnya mengenai karakteristik termoplastik polietilena dengan menggunakan serat batang pisang sebagai komposit untuk bahan palet kayu oleh Ram (2008). Dari penelitian tersebut diperoleh untuk pengukuran kekuatan tekan
maksimum sebesar 18,3 kgf (179,47 N) pada sampel polietilena 100% dalam waktu 30 menit dan kekuatan lentur maksimum sebesar 108,73 kgf (1066,32 N)
pada sampel polietilena 90% dalam waktu 5 menit. Penelitian sebelumnya mengenai karakteristik matriks termoplastik polietilena terplastisasi poligliserol asetat oleh Rafli (2008). Dari penelitian tersebut diperoleh hasil optimum
pencampuran PE-PGA (10:1) memiliki kekuatan tarik 13,67 MPa dan kemuluran 89,65%.
kardus bekas lebih rendah dari serat alami sehingga meningkatkan ikatan serat
daur ulang dengan matriks plastik dalam pembuatan papan komposit plastik. Oleh sebab itu, mengingat bahan baku dari serat alami yang jumlahnya akan semakin menurun, dalam penelitian ini akan diteliti pembuatan komposit kayu plastik
dengan menggunakan serat daur ulang dari kardus bekas dengan matriks plastik. Dimana hasil produk yang dihasilkan diharapkan dapat menggantikan kebutuhan
manusia akan kayu.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah mengevaluasi kualitas papan komposit dari serat kertas kardus dan polietilena daur ulang bening dan buram, serta
membandingkan kedua kualitas papan komposit tersebut
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Untuk mendapatkan bahan baku terbaru untuk produk komposit yang
memiliki kualitas yang lebih tinggi.
2. Peningkatan nilai ekonomis serat kardus bekas sebagai bahan baru yang berkualitas.
3. Sebagai referensi untuk penelitian selanjutnya yang memanfaatkan serat yang berbeda untuk pembuatan komposit dengan matriks polietilena.
Hipotesis
Terdapat interaksi antara dosis perbandingan serat dan plastik, serta jenis matriks yang digunakan dalam mempengaruhi sifat fisis (kerapatan, KA, daya serap air, pengembangan tebal) dan sifat mekanis (MOE, MOR, internal bond,
TINJAUAN PUSTAKA
Plastik
Plastik adalah suatu polimer yang mempunyai sifat-sifat unik dan luar biasa.
Polimer adalah suatu bahan yang terdiri atas unit molekul yang disebut monomer. Jika monomernya sejenis disebut homopolimer, dan jika monomernya berbeda akan menghasilkan kopolimer. Polimer alam yang telah kita kenal antara lain :
selulosa, protein, karet alam dan sejenisnya. Pada mulanya manusia menggunakan polimer alam hanya untuk membuat perkakas dan senjata, tetapi keadaan ini
hanya bertahan hingga akhir abad XIX dan selanjutnya manusia mulai memodifikasi polimer menjadi plastik. Plastik yang pertama kali dibuat secara komersial adalah nitroselulosa. Material plastik telah berkembang pesat dan
sekarang mempunyai peranan yang sangat penting di bidang elektronika, pertanian, tekstil, transportasi, furniture, konstruksi, kemasan kosmetik, mainan anak – anak dan produk – produk industri lainnya.
Secara garis besar, plastik dapat dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu plastik thermoplastik dan plastik thermoseting. Plastik thermoplastik adalah
plastik yang dapat dicetak berulang-ulang dengan adanya panas. Jenis plastik thermoplastik yang sering dijumpai antara lain : polietilena (PE), polipropilena
(PP), polistirena (PS), nylon, polietilena terephthalate (PET), Polyacetal (PC) dan lain sebagainya. Sedangkan plastik thermoseting adalah plastik yang apabila telah mengalami kondisi tertentu tidak dapat dicetak kembali karena bangun
PU (Poly Urethene), UF (Urea Formaldehyde), MF (Melamine Formaldehyde),
polyester, epoksi dll (Seprianto, 2008).
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).
Menurut Okamoto (2000) plastik daur ulang yang digunakan memiliki sifat
dapat menolak air (water resistan) 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 standart
yang diacu.
Kardus Bekas
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
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 (Willy dan Yahya, 2001).
Bahan Baku Plastik Thermoplastik
Polietilena
Polietilena merupakan suatu polimer yang terbentuk dari unit-unit
berulang dari monomer etilena atau disebut juga polietena, politena atau etena homopolimer. 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 larut dalam pelarut organik dan anorganik. Polietilena dapat teroksidasi di udara
pada temperatur tinggi atau dengan sinar ultraviolet (Surdia dan Saito, 1985). Polietilena merupakan film yang lunak, transparan dan fleksibel,
mempunyai kekuatan benturan serta kekuatan sobek yang baik. Dengan
pemanasan akan menjadi lunak dan mencair pada suhu 110°C. Berdasarkan sifat
permeabilitasnya yang rendah serta sifat-sifat mekaniknya yang baik, polietilena mempunyai ketebalan 0,001 sampai 0,01 inchi, yang banyak digunakan sebagai
pengemas makanan, karena sifatnya yang thermoplastik, polietilena mudah dibuat kantung dengan derajat kerapatan yang baik (Stark, 2002).
Sifat polietilena mempunyai konduktifitas panas yang rendah (0,12 W/m),
pelarut organik, bahan kimia anorganik, uap air, minyak, asam dan basa. Isolator
yang baik tetapi dapat dirusak oleh asam nitrat pekat, mudah terbakar, titik leleh 166°C dan suhu dekomposisi 380°C. Pada suhu kamar polietilena sukar larut dalam toluena, sedangkan dalam xilena larut dengan bantuan pemanasan, akan
tetapi polietilena dapat terdegradasi oleh zat pengoksidasi seperti asam nitrat dan hidrogen peroksida (Cowd, 1991).
Matriks yang digunakan pada penelitian ini adalah matriks polietilena. Polietilena merupakan suatu jenis polimer termoplastik yang dapat didaur ulang. 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 sendiri. Serat inilah
Polietilena dibuat dengan jalan polimerisasi gas etilen yang dapat
diperoleh dengan memberi hidrogen gas petrolium pada pemecahan minyak (nafta), gas alam atau asetilen. Polimerisasi etilena dapat dilihat dari Gambar 1.
a) b)
Gambar 1. Ikatan kimia a) Etilena dan b) Polietilena Sumber: Stark (2004).
Penggunaan plastik pada umumnya ditinjau dari sifat- sifat umum yang dimiliki plastik tersebut. Polietilena memiliki sifat- sifat yang membedakannya dari jenis plastik lainnya. Karakteristik sifat polietilena dapat dilihat dari data
Tabel 1.
Tabel 1. Kekuatan tarik, tekan dan lentur bahan polimer
Polietilena
(HDPE) 21-38 15-100 4-10 22 7
Polietilena Massa
Jenis Rendah
(LDPE)
7-14 90-650 1,4-2,4 -
Komposit Kayu Plastik
Komposit kayu merupakan istilah untuk menggambarkan setiap produk yang terbuat dari lembaran atau potongan–potongan kecil kayu yang direkat bersama-sama (Maloney, 1993). Mengacu pada pengertian ini, komposit kayu
plastik adalah komposit yang terbuat dari plastik sebagai matriks dan serat sebagai pengisi (filler), yang mempunyai sifat gabungan keduanya. Penambahan filler ke dalam matriks bertujuan mengurangi densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya per unit volume. Dari segi kayu, dengan adanya matriks polimer didalamnya maka kekuatan dan sifat fisiknya juga akan meningkat
(Febrianto, 1999).
Dalam pembuatan produk komposit kayu plastik, hal yang sangat
diperhatikan adalah bagaimana agar gabungan antara plastik dan bahan baku serat dapat menghasilkan daya rekat yang kuat, sehingga memiliki kekuatan kayu yang tinggi. Dalam proses pelelehan plastik, cairan plastik akan mengikat bahan baku
serat membentuk satuan yang homogen dan kuat (Barone, 2005).
Produk kayu plastik masih didominasi dengan bahan baku serat alami digabung
dengan plastik sebagai matriks. Bahan baku dari serat alami yang digunakan berasal dari tumbuhan, kulit kacang, kapas, jerami, serat tebu, serat pisang, kapas, bubuk kayu. Sementara bahan- bahan tersebut memiliki kandungan air yang
cukup tinggi mengakibatkan kurangnya daya ikat antara serat alami dan matriks plastik yang digunakan (Dziadur dan Tabor, 2006).
ideal untuk mendapatkan hasil maksimal dari produk komposit plastik adalah 50%
plastik dan 50% serat/filler. sementara menurut Najafi et al (2008) untuk hasil produk komposi plastik yang maksimal, jumlah plastik harus lebih dari 50%.
Plastik daur ulang yang dicampurkan dengan serat hasil daur ulang, akan
meningkatkan kekakuan pada plastik daur ulang tersebut. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan S. D. George and S. H. Dillman Western, gabungan antara plastik daur ulang dengan serat yang didaur ulang memiliki tingkat kekakuan yang lebih tinggi dibandingkan gabungan antara plastik daur ulang dengan serbuk gergaji (saw dust), bahkan untuk hasil yang lebih baik untuk mendapatkan tingkat kekakuan tebaik, kombinasi antara serat daur ulang dan serbuk gergajian bersama-sama digabungkan dengan plastik daur ulang.
Komposit serat adalah komposit yang terdiri dari fiber didalam 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.
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Pelaksanaan penelitian ini dilakukan mulai bulan Agustus 2010 - Maret
2011. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian, Laboratorium Kimia Polimer Fakultas
MIPA Universitas Sumatera Utara dan laboratorium Biomaterial LIPI Bogor. Pengujian sampel dilakukan di Laboratorium Keteknikan Kayu Institut Pertanian Bogor (sampel dikirim).
Bahan dan Alat Penelitian
Bahan yang digunakan yaitu kardus bekas, plastik polietilena daur ulang
bening dan buram diperoleh dari dari CV Family Plastik Binjai Sumatera Utara. Dengan perbandingan plastik dan bahan baku yang digunakan adalah 70:30, 60:40, 50:50 (g).
Alat yang digunakan yaitu saringan pasir 30 mesh, plastik transparan ukuran 1 kg, ember besar untuk proses repulping kardus dan merendam kardus,
mesin repulping (mixer), timbangan elektrik, oven, band saw, teflon, plat besi sebagai frame ukuran 25 cm x 20 cm x 1 cm, kawat kasa, wadah pemanas air, kompor, terpal penjemuran, ekstruder, gunting, mesin kempa, kamera digital,
kalkulator dan alat tulis.
Prosedur penelitian
1.Persiapan bahan baku
untuk mempermudah proses perendaman. Disiapkan air panas dengan suhu
80-1000C, kemudian potongan kardus direndam di dalam wadah ember hingga seluruh bagiam kardus terendam seluruhnya dan dibiarkan selama 24 jam. Kemudian hasil rendaman dihancurkan dengan menjadi bubur kertas dengan
menggunakan mixer selama ± 20 menit. Kemudian bubur kertas disaring dengan menggunakan kawat kasa untuk memisahkan serat dengan airnya. Hasil saringan
dijemur hingga kering udara, sebelum dikempa serat kardus dioven dengan suhu 800C hingga kadar air konstan 8%.
2. Perhitungan plastik dan bahan baku
Kebutuhan serbuk dan plastik polietilena yang digunakan untuk pembuatan sebuah papan komposit tergantung pada perlakuan yang dilakukan dan
kerapatan sasaran. Kerapatan sasaran yang dipakai yaitu sebesar 1 g/cm3. Adapun perhitungan komposisi bahan baku dan plastik yang akan digunakan adalah sebagai berikut:
Kebutuhan bahan baku = ρ x d
Dalam penelitian ini diteliti mengenai kualitas papan komposit plastik
yang dihasilkan dari faktor perbedaan jenis plastik yang digunakan dan faktor perbandingan jumlah bahan baku serta dan plastik yang digunakan dalam pembuatan papan komposit plastik. Adapun kebutuhan bahan baku dan plastik
dalam pembuatan papan komposit plastik dapat dilihat pada Table 2. Tabel 2. Komposisi kebutuhan bahan baku dan plastik papan komposit
Plastik
Jumlah sampel papan komposit plastik adalah 18 buah 3. Pembuatan Papan Komposit Serat Plastik
Ditimbang serat kertas sesuai dengan perbandingan plastik dan bahan baku dengan perbandingan 50:50, 60:40, 70:30. Dimasukkan plastik pellet polietilena
ke dalam wadah untuk dicampur dengan serat kardus dan diaduk rata dalam wadah.
Seluruh bahan yang telah dicampur dimasukkan ke dalam mesin ekstruder
dengan suhu 1300C, yang keluar berbentuk pellet kemudian digunting. Waktu peng-ekstruderan yang dilakukan untuk setiap perbandingan berbeda-beda.
komposit yang telah jadi dikondisikan selama 1 minggu sebelum dilakukan
pengujian.
4. Pengujian Kualitas Papan Komposit Serat Plastik
Pengujian sifat fisis dan mekanis dilaksanakan berdasarkan standar JIS
5905-2003 dan JIS 5908-2003. Parameter kualitas papan yang diuji adalah kerapatan, kadar air, pengembangan tebal, dan daya serap air (untuk sifat fisis).
Sedangkan untuk sifat mekanis diuji keteguhan rekat (internal bond), keteguhan pegang sekrup (screw holding power), modulus patah (MOR), dan modulus elastisitas (MOE). Berikut dijelaskan teknis pengujian sifat fisis, sifat mekanis
papan komposit plastik. 4.1 Pembuatan contoh uji
Pola dan ukuran contoh uji dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Pola pemotongan contoh uji
Keterangan :
A : Contoh uji untuk Kadar Air dan Kerapatan (10 cm x 10 cm) A F
B
E C
D
25 cm
20 cm
5 cm 10 cm
5 cm 10 cm
B : Contoh uji untuk MOR dan MOE (20 cm x 5 cm)
Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume
kering udara. Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm ditimbang beratnya, lalu diukur rata-rata panjang, lebar, dan tebalnya untuk menentukan volume contoh uji. Nilai kerapatan papan komposit dihitung dengan rumus :
Kerapatan (g/cm3) = sampel yang sama pada uji kerapatan. Kadar air papan plastik dihitung berdasarkan berat awal (BA) dan berat kering tanur (BKT) selama 24 jam pada
suhu 103±2°C. Nilai kadar air papan komposit dihitung berdasarkan rumus :
Kadar Air (%) = x100%
BKT BKT BA−
5.3 Daya Serap Air
Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm ditimbang berat awalnya (B1). Kemudian direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam, setelah itu ditimbang beratnya (B2). Nilai daya serap air papan komposit dihitung berdasarkan rumus :
Daya Serap Air (%) = 2 1 x100%
5.4 Pengembangan Tebal
Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm sama dengan contoh uji daya serap air. Pengembangan tebal didasarkan pada tebal sebelum (T1) yang diukur pada keempat sudut dan dirata-ratakan dalam kondisi kering udara dan tebal
setelah perendaman (T2) dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Nilai pengembangan tebal papan komposit dihitung berdasarkan rumus :
Pengembangan Tebal (%) = 100%
Keteguhan rekat (internal bond) diperoleh dengan cara merekatkan kedua permukaan contoh uji papan komposit polimer pada balok besi kemudian balok
besi tersebut ditarik secara berlawanan. Adapun cara pengujian internal bond dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Pengujian keteguhan rekat (internal bond) Keteguhan rekat tersebut dihitung dengan menggunakan rumus :
6.2 MOE (Modulus of Elasticity) dan MOR (Modulus of Rupture)
Pengujian MOE dan MOR adalah pengujian terhadap tingkat kekuatan lentur dan kekuatan patah contoh uji papan fiber-plastic composite. Pengujian MOE dan MOR dilakukan secara bersamaan sehingga contoh ujinya sama.
Pengujian dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine dengan jarak sangga 15 cm dan dengan kecepatan 10 mm/ menit. Pengujian MOE dan
MOR dapat dilihat pada gambar 4.
Gambar 4. Pengujian MOR dan MOE Nilai MOE dan MOR dihitung dengan menggunakan rumus:
Keterangan:
MOE : modulus elastisitas (kgf / cm2) MOR : modulus patah (kgf / cm2) Δ P : beban sebelum proporsi (kgf) L : jarak sangga (15 cm)
Δ Y : lenturan pada beban sebelum batas proporsi (cm) b : lebar contoh uji (cm)
h : tebal contoh uji (cm) P : beban maksimum (kgf)
2,5 cm
Sampel uji
Beban
Jari-jari beban = ± 1 cm 2,5 cm
L/2 L/2
L = ≥ 15 cm
MOR=3PL 2bh2 MOE=ΔPL3
Posisi sekrup
6.3 Kuat pegang sekrup
Cara pengujian kuat pegang sekrup dilakukan dengan memasukkan sekrup ke dalam contoh uji berukuran 10 cm x 5 cm x 1 cm hingga mencapai kedalaman 8 mm. Sekrup yang digunakan berdiameter 2,7 mm dan panjang 16 mm. Nilai
kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam kilogram. Proses pengujian kuat pegang sekrup dapat dilihat pada Gambar
5.
2,5cm 2,5cm 2,5cm 2,5cm
2,5cm
5cm 2,5cm
10cm
Gambar 5. Posisi sekrup pada pengujian kuat pegang sekrup
Hasil rata-rata pengujian sifat fisis dan mekanis dibandingkan dengan
Japan Industrial Standard (JIS) 5905-2003 dan JIS 5908-2003. Rancangan Percobaan
Pada sifat fisis dan mekanis untuk mengetahui pengaruh dosis perbandingan antara plastik dan bahan baku, dan jenis matriks yang digunakan, serta interaksi
keduanya terhadap sejumlah pengujian, maka dilakukan analisis menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial dengan dua faktor perlakuan yaitu:
a. X1 : perbandingan 50:50 b. X2 : perbandingan 60:40 c. X3 : perbandingan 70:30 2. Jenis matriks
i. Y1 : PE Bening ii. Y2 : PE Buram
Kombinasi : X1 Y1, X1 Y2, X2 Y1, X2 Y2, X3 Y1, X3 Y2 Jumlah ulangan: 3
Jumlah papan yang dibuat: 6×3= 18
Dengan demikian akan di peroleh 18 sampel perlakuan. Model statistik dari rancangan percobaan ini adalah:
Yijk =µ + αi + βj+ (αβ) ij + ∑ijk
Yijk = nilai pengamatan pada dosis perbandingan plastik dan bahan baku ke-i, jenis matriks ke-j dan pada ulangan ke-k
µ = rataan umum
αi = pengaruh akibat dosis perbandingan plastik dan bahan baku ke-i βj = pengaruh akibat jenis matriks ke-j
(αβ) ij = pengaruh interaksi antara dosis perbandingan plastik dan bahan baku ke-i dengan jenis matriks ke-j
∑ijk = pengaruh acak (galad) percobaan dosis perbandingan plastik dan bahan baku ke-i dan jenis matriks ke-j serta pada ulangan ke –k
Hipotesis yang digunakan adalah:
Adapun skema pekerjaan dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar 6. Skema pelaksanaan penelitian Bahan Baku Kardus
Ekstruder (suhu 1500C)
Metode Hot Press
(suhu 160-1800C) Polietilena
Repulping
penyaringan
Persiapan Bahan Penelitian
Pengeringan (KA 8%)
Pemotongan Sampel Untuk Pengujian
Pengujian
Uji Mekanis Uji Fisis
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Papan komposit plastik merupakan bagian dari produk komposit yang
berguna untuk menggantikan penggunaan kayu solid oleh manusia. Produk komposit yang diteliti berasal dari hasil daur ulang bahan serat kardus dan matriks
PE yang telah didaur ulang. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian fisis (kerapatan, kadar air, daya serap air, dan pengembangan tebal), Sedangkan pengujian mekanis meliputi (pengujian keteguhan rekat (Internal Bond), MOE
(Modulus of Elasticity) dan MOR (Modulus of Rupture) dan kuat pegang skrup). Hasil yang diharapkan dapat memenuhi standart JIS A 5905-2003 hardboard S20
dan JIS A 5908-2003 type 13. Dengan memiliki sifat fisis dan mekanis yang tidak berbeda jauh dengan kayu solid, papan komposit plastik memiliki kelebihan lain dibanding kayu solid. Seperti, tahan serangan hama, stabilitas dimensi yang
tinggi, dan tahan terhadap lingkungan lembab.
Hasil papan komposit yang dihasilkan akan dibandingkan dengan standart
JIS A 5905-2003 hardboard S20 dan JIS A 5908-2003 type 13. Seluruh hasil yang diperoleh dibandingkan dengan standart tersebut, sehingga dari hasil yang dibandingkan tersebut diketahui kualitas yang diperoleh dari papan komposit
plastik yang dihasilkan. Adapun kriteria standart yang digunakan untuk pengujian papan komposit plastik dapat dilihat pada Tabel.3.
Tabel 3. JIS A 5905-2003 hardboard S20 dan JIS A 5908-2003 type 13
No. Sifat Fisis Mekanis JIS A 5905-2003
hardboard S20
JIS A 5908-2003
type 13
1. Kerapatan (g/cm3) Min 0,800 Min 0,400-0,900
2. Kadar Air (%) 5-13 5-13
3. Daya Serap air (%) ≤ 30 Tidak dipersayratkan
4. Pengembangan Tebal (%) Tidak dipersyaratkan Max 12
5. MOR (Mpa) Min 20,387 Min 13,252
6. MOE (Gpa) Tidak dipersayratkan Min 2,548 7. Internal Bond (Mpa) Tidak dipersyaratkan Min 0,204 8. Kuat Pegang Sekrup (Mpa) Tidak dipersyaratkan Min 4,077
Pengujian sifat fisis dalam papan komposit plastik akan digunakan sebagai acuan untuk menentukan nilai kelas awet dari produk yang dihasilkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat perbedaan pada masing-masing nilai sifat
fisis papan komposit plastik yang dihasilkan. Pengujian sifat fisis yang dilakukan adalah kerapatan, kadar air, daya serap air 2 jam dan 24 jam, serta pengembangan
Tabel. 4 Pengujian Sifat Fisis Papan Komposit Plastik
70:30 0,93 0,93 0,99 1,84 13,27 14,39
60:40 0,91 5,18 2,57 6,09 0,48 1,34
50:50 0,91 5,00 2,53 5,71 1,59 3,36
70:30 0,87 0,55 0,13 1,62 0,67 2,01
60:40 0,90 0,96 0,73 1,82 0,97 3,95
50:50 0,83 1,60 4,15 9,36 0,57 2,35
Kerapatan
Hasil penelitian yang dilakukan, diperoleh kerapatan dari papan komposit plastik yang dihasilkan memenuhi standart JIS A 5905-2003 hardboard S20 dan
JIS A 5908-2003 type 13. Bahkan nilai kerapatan yang dihasilkan sangat mendekati dengan nilai kerapatan target yang diinginkan yaitu 1g/cm3, yakni antara 0,83 g/cm3 dari PE buram 50:50 hingga 0,93 g/cm3 dari PE bening. Perbandingan nilai kerapatan antara penggunaan matriks PE bening dan PE buram memiliki perbedaan, nilai kerapatan yang dihasilkan dipengaruhi oleh jenis
matriks yang digunakan. Matriks PE yang digunakan berasal dari hasil daur ulang plastik PE murni, dalam hal ini matriks bening merupakan hasil daur ulang
pertama dan PE buram hasil lebih dari satu kali daur ulang. Dari hasil terlihat jelas bahwa nilai kerapatan PE bening lebih tinggi dari pada kerapatan PE buram. Hal ini disebabkan karena banyaknya daur ulang pada matriks yang digunakan
berpengaruh terhadap kerapatan dari matriks tersebut. Sesuai dengan pernyataan Stark (2002) yang menyatakan derajat kerapatan dari polietylena sangat baik.
pembuatan papan komposit plastik. Sesuai dengan pernyataan Wolcott (2002)
yang menyatakan untuk meningkatkan kualitas yang terbuat dari plastik adalah dengan penambahan serat sebagai penguat yang disebut dengan filler. Berdasarkan analisis data yang dilakukan, perlakuan dan perbandingan antara
serat dan matriks yang digunakan, tidak berpengaruh nyata terhadap pengujian kerapatan papan komposit plastik. Nilai kerapatan papan komposit plastik dapat
dilihat pada Gambar. 8.
Gambar 8. Grafik Nilai Kerapatan Papan Komposit Plastik
Kadar Air
Nilai kadar air tertinggi diperoleh dari perbandingan 60:40 bening sebesar
5,18%, sedangkan nilai kadar air terendah diperoleh dari perbandingan 70:30 buram sebesar 0,55%. Nilai kadar air yang sesuai dengan standart JIS A
5905-2003 hardboard S20 dan JIS A 5908-5905-2003 type 13 adalah dari perbandingan 60:40 bening dan 70:30 bening, sedangkan perlakuan lain memiliki nilai kadar air yang sangat rendah. Perbedaan kadar air ini disebabkan oleh perbedaan penggunaan
JIS A 5905-2003 Min 0,8 3
0,93
rataan 70:30 rataan 60:40 rataan 50:50
K
matriks dan perbandingan antara bahan baku serat dengan matriks yang
digunakan. Dari hasil menunjukkan semakin tinggi penggunaan bahan baku serat maka semakin tinggi kadar air papan komposit plastik yang dihasilkan. Serat kardus bekas yang digunakan dapat menyerap air sehingga sangat berpengaruh
terhadap kadar air papan komposit plastik yang dihasilkan. Disamping itu penggunaan perbandingan matriks yang lebih besar menolak air untuk masuk ke
dalam pori-pori papan. Sesuai dengan pernyataan Ruhendi et all., (2007) menyatakan bahwa kadar air papan partikel dipengaruhi oleh kerapatannya, papan yang berkerapatan tinggi memiliki ikatan antara molekul partikel dengan molekul
perekat terbentuk sangat kuat sehingga molekul air sulit untuk mengisi rongga yang terdapat di dalam papan partikel karena sudah terisi oleh molekul perekat.
Berdasarkan analisis data yang dilakukan, perlakuan yang digunakan, berpengaruh nyata terhadap pengujian kadar air papan komposit plastik. Nilai kadar air dapat dilihat pada Gambar. 9.
Gambar 9. Grafik Kadar Air Papan Komposit Plastik
Daya Serap Air
Perhitungan daya serap air dipengaruhi oleh kerapatan papan komposit plastik. Semakin tinggi kerapatan maka semakin rendah daya serap airnya. Dari hasil perhitungan daya serap air diperoleh % daya serap air tertinggi PE bening
diperoleh dari perbandingan 60:40, sedangkan PE buram diperoleh dari perbandingan 50:50 dimana pada PE bening 2,57% untuk daya serap air 2 jam
dan 6,09 % untuk daya serap air 24 jam. Sedangkan pada PE buram 4,15 % untuk daya serap air 2 jam dan 9,36 % untuk daya serap air 24 jam. Sedangkan daya serap air terendah PE bening dan PE buram diperoleh dari perbandingan 70:30
yaitu untuk PE bening 0,99 % untuk daya serap air 2 jam dan 1,84% untuk daya serap air 24 jam, sedangkan untuk PE buram 0,13 % untuk daya serap air 2 jam
dan 1,62% untuk daya serap air 24 jam. Seluruh perhitungan daya serap air memenuhi standart JIS A 5905-2003 hardboard S20 dan JIS A 5908-2003 type13.
Daya serap air selama 2 jam dan 24 jam adalah kajian untuk mengetahui
kemampuan papan komposit plastik dalam menyerap air. hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa perbandingan dengan jumlah serat terbesar memiliki nilai
daya serap air yang tinggi, karena perbandingan dengan jumlah serat terbesar menghasilkan papan komposit plastik yang menghasilkan lubang-lubang kecil pada setiap sisi yang terbentuk, sehingga pada saat pengujian daya serap air,
banyak air yang masuk pada lubang-lubang yang ada pada papan komposit plastik tersebut. Hal ini diakibatkan karena jumlah antara matriks plastik tidak dapat
0,99
Rataan 70:30 Rataan 60:40 Rataan 50:50
DS
Rataan 70:30 Rataan 60:40 Rataan 50:50
DS perbandingan antara serat dan matriks yang digunakan, tidak berpengaruh nyata
terhadap pengujian daya serap air selama 2 jam dan 24 jam papan komposit plastik. Adapun hasil rerataan daya serap air selama 2 jam dan 24 jam dapat dilihat pada Gambar. 10 dan 11.
Gambar 10. Grafik Daya Serap Air 2 Jam Papan Komposit Plastik
Gambar 11. Grafik Daya Serap Air 24 Jam Papan Komposit Plastik
Pengembangan Tebal
Pengembangan tebal yang terjadi pada saat perendaman sampel selama 2 JIS A 5905-2003 ≤ 30%
13,27
Rataan 70:30 Rataan 60:40 Rataan 50:50
P
kemampuan papan komposit plastik mengalami perubahan dimensi. Diperoleh
nilai pengembangan tebal tertinggi selama 2 jam dari PE bening diperoleh dari perbandingan 70:30 yaitu sebesar 13,27 % sedangkan PE buram diperoleh dari perbandingan 60:40 sebesar 0,97 %. Pada pengembangan tebal selama 24 jam, PE
bening tertinggi diperoleh dari perbandingan 70:30 sebesar 14,39 %, PE buram tertinggi diperoleh dari perbandingan 60:40 sebesar 3,95 %. Dari hasil yang
diperoleh perbandingan 70:30 untuk PE bening merupakan hasil tertinggi untuk nilai pengembangan tebal, tidak sesuai dengan standart JIS A 5908-2003 type 13. Hal ini dipengaruhi oleh besarnya tekanan pada saat pengempaan. Jumlah serat
yang lebih sedikit membuat ikatan antara matriks dan bahan baku kurang sempurna sehinga serat mengalami pengembangan pada saat direndam dengan air.
Berdasarkan analisis data yang dilakukan, perlakuan dan perbandingan antara serat dan matriks yang digunakan, tidak berpengaruh nyata terhadap pengujian pengembangan tebal selama 2 jam dan 24 jam papan komposit plastik. Nilai
pengembangan tebal papan komposit plastik dapat dilihat pada Gambar 12 dan 13.
0,00
Rataan 70:30 Rataan 60:40 Rataan 50:50
P
Gambar 13. Grafik Pengembangan Tebal 24 Jam Papan Komposit Plastik
Sifat mekanis papan komposit plastik merupakan hal yang sangat penting untuk menentukan nilai kekuatan dari produk komposit yang dihasilkan. MOE,
MOR, Internal bond, dan Kuat pegang skrup merupakan beberapa jenis pengujian yang dilakukan. Berdasarkan hasil pengujian yang diperoleh akan diketahui
aplikasi penggunaaan terbaik dari produk komposit yang dihasilkan. Data hasil pengujian tiap perlakuan dan ulangan dapat dilihat pada lampiran 1. Dari hasil pengujian yang telah dilakukan diperoleh hasil perhitungan rata-rata dalam
Tabel.5.
Tabel. 5 Data Hasil Pengujian Sifat Mekanis Papan Komposit Plastik
Polietilena ulangan MOE (Gpa) MOR (Mpa) IB (Mpa) KPS (Mpa)
Modulus of Elasticity
Modulus of Elasticity (MOE) adalah indikator dalam menetukan besarnya kemampuan papan komposit plastik dalam menahan beban. Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan nilai MOE tidak ada yang memenuhi standart JIS A
5905-2003 hardboard S20 dan JIS A 5908-2003 type 13. Hal ini disebabkan 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. Berdasarkan analisis data yang dilakukan, perlakuan dan perbandingan antara
serat dan matriks yang digunakan, tidak berpengaruh nyata terhadap pengujian
modulus of elasticity (MOE) papan komposit plastik. Nilai MOE dari pengujian dapat dilihat pada Gambar .14.
Gambar 14. Grafik Modulus of Elasticity Papan Komposit Plastik
Pengujian sifat mekanis Modulus of rupture (MOR), sampel yang berukuran sama dengan uji MOE diberikan beban maksimum sampai sampel tersebut patah. Besar beban yang diberikan akan digunakan sebagai acuan menduga besarnya beban maksimal yang dapat ditahan oleh papan komposit plastik yang diujikan.
Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan, seluruh nilai sampel pengujian tidak memenuhi nilai standart JIS A 5908-2003 type 13. Seiiring dengan pengujian
MOE hal yang menyebabkan sangat rendahnya nilai MOR yang dihasilkan adalah akibat pengaruh penggunaan bahan-bahan yang telah didaur ulang sehingga mengalami penurunan tingkat kekakuan. Sesuai dengan pernyataan Forest product laboratory (1995) menyatakan bahwa serat kertas terdaur ulang lebih lemah dari pada serat awalnya , sehingga mengurangi fleksibilitas dari serat kayu dan mengurangi kemampuan untuk saling mengikat.
Penggunaan suhu kempa yang tidak tepat mempengaruhi hasil kekuatan dari papan komposit plastik. Jika suhu pada saat pengempaan melewati batas dari
suhu bahan dapat bercampur dengan baik, maka bahan plastik yang digunakan dapat terdekradasi sehingga menurunkan tingkat kekakuan. Sesuai dengan
pernyataan Surdia dan Saito (1985) yang menyatakan polietilena dapat teroksidasi dan terdegradasi di udara pada temperatur tinggi atau dengan sinar ultraviolet.
Penggunaan matriks yang semakin besar meningkatkan nilai MOR yang
dihasilkan, karena dari gabungan bahan baku serat daur ulang dan matriks daur ulang, yang memengang nilai kekuatan terbesar adalah matriks yang digunakan.
JIS A 5905(2003) Min 20,387 Mpa JIS A 5908 (2003) Min 13,252Mpa pengujian keteguhan rekat. Berdasarkan analisis data yang dilakukan, perlakuan
yang digunakan, berpengaruh nyata terhadap pengujian modulus of rupture
(MOR) papan komposit plastik Nilai MOR dapat dilihat pada Gambar. 15.
Gambar 15. Grafik Modulus of Rupture Papan Komposit Plastik
Keteguhan Rekat (Internal Bond)
Pengujian keteguhan rekat (internal Bond) yang dilakukan, untuk penggunaan matriks PE bening, yang memenuhi standart JIS A 5908-2003 type
13, hanya pada perlakuan dengan perbandingan 60:40 sebesar 0,30 Mpa. Sedangkan untuk penggunaan matriks PE buram yang memenuhi standart JIS A 5908-2003 type 13 pada perlakuan dengan perbandingan 70:30 sebesar 0,26 Mpa
dan 50:50 sebesar 0,42 Mpa.
Perbandingan 50:50 untuk penggunaan PE buram merupakan nilai
0,12
Rataan 70:30 Rataan 60:40 Rataan 50:50
k menyatakan jika perbandingan yang paling ideal untuk mendapatkan hasil
maksimal dari produk komposit plastik adalah 50% plastik dan 50% serat/filler. Serat daur ulang dan PE daur ulang dapat bercampur di dalam mesin ekstruder menciptakan kekompakan yang baik sehingga menghasilkan produk yang baik
juga pada saat proses pengempaan. Hal ini sesuai dengan pernyataan barone (2005) menyatakan dalam proses pelelehan plastik, cairan plastik akan mengikat
bahan baku serat membentuk satuan yang homogen dan kuat. Disamping itu, besarnya kerapatan sangat mempengaruhi besarnya nilai dari keteguhan rekat. Hasil kerapatan yang cukup tinggi diperoleh hasil keteguhan rekat yang cukup
tinggi juga, walaupun tidak seluruhnya sesuai dengan nilai acuan standart yang digunakan. Menurut Haygreen dan Bowyer (1996) semakin tinggi kerapatan
papan komposit yang dihasilkan maka akan semakin tinggi sifat keteguhannya. Berdasarkan analisis data yang dilakukan, perlakuan dan perbandingan antara serat dan matriks yang digunakan, tidak berpengaruh nyata terhadap pengujian
keteguhan rekat papan komposit plastik. Nilai dari keteguhan rekat (internal bond) papan komposit plastik dapat dilihat pada Gambar. 16.
JIS A 5908 (2003) Min 4,077Mpa Gambar 16. Grafik Internal Bond Papan Komposit Plastik Kuat Pegang Skrup
Pengujian kuat pegang skrup adalah pengujian sebagai penilaian produk komposit plastik yang dihasilkan dalam aplikasinya di dalam sebuah pembuatan produk. Papan komposit plastik yang dihasilkan akan dibentuk menjadi produk
dengan menggunakan alat bantu skrup, sehingga nilai kekuatan kuat pegang skrup sangat penting. Hasil pengujian yang diperoleh, seluruh perlakuan memenuhi nilai
standart JIS A 5908-2003 type 13. Nilai terbesar diperoleh dari perbandingan 60:40 dalam penggunaan matriks PE buram sebesar 8,61 Mpa. Besarnya nilai kuat pegang skrup yang dihasilkan dipengaruhi oleh sifat alami matriks PE yang
digunakan. Sesuai dengan pernyataan Barone (2005) yang menyatakan Perekat termoplastik seperti polietilena dan polipropilena pada umumnya berbentuk semi
Gambar 17. Grafik Kuat Pegang Skrup Papan Komposit Plastik
Seluruh hasil pengujian di analisis dengan menggunakan Rancangan Acak
Lengkap (RAL) faktorial dengan dua faktor dengan menggunakan Minitab 16 (lampiran 2). Kemudian perlakuan yang berpengaruh diuji lanjut dengan menggunakan Duncans Multyple Range Teste (DMRT) (lampiran 3).
Karakteristik Sifat Fisis dan Mekanis Papan FPC dari Limbah Kertas Kardus dibandingkan Dengan Standar JIS A 5905-2003 hardboard S20 dan JIS A 5908-2003 particleboardstype 13
Karasteristik sifat fisis papan komposit terbaik yang dihasilkan dari
penelitian dibandingkan dengan standar JIS A 5905-2003 dan JIS A 5908-2003) ditampilkan pada Tabel.6.
Tabel 6. Karakteristik Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Plastik dari Limbah Kertas Kardus dibandingkan dengan Standar JIS A 5905-2003
hardboard S20 dan JIS A 5908-2003 particleboardstype 13
Parameter Papan FPC terbaik
Penilaian Kelas Mutu Terbaik Papan Komposit Plastik Dari Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis
Papan komposit plastik yang telah diuji secara fisis dan mekanis,
kemudian diurutkan berdasarkan penilaian penentuan kelas mutu terbaik. Hasil dari nilai pengujian yang paling mendekati nilai pada standart, diberikan nilai
tertinggi. Adapun hasil dari penilaian mutu terbaik dari papan komposit plastik yang dihasilkan dapat dililihat pada Tabel.7.
Tabel.7 Penilaian Kualitas Mutu Papan Komposit Plastik
Matriks Ulangan kerapatan KA DSA
2 jam
DSA 24jam
PT 2jam
PT
24jam MOE MOR IB KPS Total
BENING
BURAM
70:30 1 4 3 3 4 4 3 3 4 4 34
60:40 2 1 4 4 1 1 1 1 2 4 24
50:50 2 2 4 4 4 4 2 2 4 4 34
70:30 4 4 1 1 3 2 4 4 3 2 25
60:40 3 4 2 2 4 4 4 4 4 1 30
50:50 4 3 4 4 2 3 2 1 1 3 29
Hasil perhitungan yang dilakukan, papan komposit plastik terbaik dari pengujian sifat fisis dan mekanis diperoleh dari perlakuan PE bening perbandingan 60:40. Hal ini sesuai dengan pernyataan Najafi et al (2008) yang menyatakan untuk hasil mendapatkan produk komposit plastik yang maksimal, jumlah matriks plastik yang digunakan harus lebih dari 50% , dan berdasarkan
KESIMPULAN DAN SARAN
KESIMPULAN
1. Papan komposit plastik terbaik diperoleh dari perlakuan PE bening perbandingan 60:40
2. Papan Komposit Plastik memenuhi standart JIS A 5905-2003 hardboard S20 dan JIS A 5908-2003 type 13 untuk pengujian fisis, sedangkan untuk pengujian mekanis belum memenuhi
3. Sifat mekanis tidak memenuhi standart JIS A 5905-2003 hardboard S20 dan JIS A 5908-2003 type 13 karena bahan baku dan matriks yang
digunakan sama-sama hasil dari daur ulang
4. Penggunaan matriks PE bening memiliki hasil yang lebih baik dibandingkan PE buram.
SARAN
Dilakukan pengkajian sifat kimia bahan baku serat kardus daur ulang yang
digunakan dalam penentuan kualitas papan komposit plastik yang dihasilkan. Juga agar dilakukan analisis kualitas papan komposit plastik dengan menggunakan bahan baku penghasil serat daur ulang yang lebih bervariasi seperti kertas HVS
DAFTAR PUSTAKA
Anatole. A dan Klysov. 2007. Wood-Plastic Komposites. Publisher A, John Wiley and Sons. In Publication. Kanada.
Barone,J.R. 2005, Polyethelene/Keratin Fiber Composite with Varying Polyethelene Crystallinity. Composite Part A 36. USA
Cowd, M. A. 1991. Kimia Polimer. ITB Press Bandung. Bandung.
Dziadur,W dan Tabor,A. 2006, The Effect of Wood Filler Behaviour on Structure and Fracture of Polyethylene. Journal AMME Vol.17. Faculty of Mechanical Engineering. Cracov University of Tecnology. Poland.
Febrianto F. 1999. Preparation and Properties Enhancement of Moldable Word-Biodegradable Polymer Composites. [Disertasi]. Kyoto: Kyoto University, Doctoral Dissertation.Division of Forestry and Bio-material Science. Faculty of Agriculture. Tidak dipublikasikan
George S. D and S. H. Dillman Western.Washington University Department of Engineering Technology Bellingham, WA 98225
Haygreen J. G. dan J. L. Bowyer. 1996. Hasil hutan dan ilmu kayu. Terjemahan . Gadjah Mada University, Yogyakarta.
Japanese Standard Association. 2003. Japanese Industrial Standard for particle board JIS A 5905. hardboard S20 Japanese Standard Association, Jepang.
Japanese Standard Association. 2003. Japanese Industrial Standard for particle board JIS A 5908. type 13. Japanese Standard Association, Jepang. Maloney, T.M. 1993. Modren Particleboard and Dry Process Fiberboard
Manufacuring. Miller Freeman. California
Massijaya M,Y. B Tambunan., YS Hadi. ES Bakar., dan H Marsiah. 2008, Pengembangan Papan Komposit Dari Limbah Kayu dan Plastik. www..dikti.org [30 September 2010].
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, JULY 2006,70-76. Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Rafli, R. 2008, Karakteristik Matriks Termoplastik Polietilena Terplastisasi Poligliserol Asetat. Tesis. PASCASARJANA. USU. Medan.
Ram, R. 2008. Karakteristik Termoplastik Polietilena dengan Serat Batang Pisang Sebagai Komposit Untuk Bahan Palet Kayu. Tesis. PASCASARJANA. USU. Medan.
Ronald .J.B. 1986. Industrial Plastik. The Goodheart – Willcox Company. Inc. New York.
Seprianto. D. 2008. Karakteristik dan Sifat Material Plastik dan Bahan Aditif. Fakultas Teknik. Universitas pancasila. Jakarta
Setiawan, J. 2006. Kajian Pemutahiran Penyimpanan Citra SEM,JEOL JSM840A dengan Manfaat Modul TVD. Hasil- Hasil Penelitiaan EBN. ISSN 0854-5561. Jakarta
Stark N. M., Matuana. L.M. 2002. Photostabilization of Wood Flour Filled HDPE Composites. ANTEC 2002 / 2213. San Fransisco C A
Stark N, M. Laurent, C. Clemons, Effect of Processing Method on surface and Weathering Characteristics of Wood-Flour/HDPE Composites, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 93, 1021-1030 (2004), Wiley Periodicals, Inc
Surdia, T, M.S. dan Saito, S, (2005). Pengetahuan Bahan Teknik. Penerbit PT. Pradnya Paramita. Jakarta.
Willy,D dan Yahya,M. 2001. Kardus sebagai Bahan Baku Furnitur Murah. Institut Teknologi Bandung.
Lampiran 1
Two-way ANOVA: kerapatan versus perbandingan, perlakuan
Source DF SS MS F P
Two-way ANOVA: kadar air % versus perbandingan, perlakuan
Source DF SS MS F P
Source DF SS MS F P
Two-way ANOVA: DSA 24 jam versus perbandingan, perlakuan
Source DF SS MS F P
Two-way ANOVA: Pengembangan tebal 2jam versus perbandingan, perlakuan
Total 17 764.197
Two-way ANOVA: pengembangan tebal 24 jam versus perbandingan, perlakuan
Two-way ANOVA: MOE versus perbandingan, perlakuan
Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled
Two-way ANOVA: MOR versus perbandingan, perlakuan
Source DF SS MS F P
Two-way ANOVA: Internal bond versus perbandingan, perlakuan
Source DF SS MS F P perbandingan 2 0.022876 0.0114379 0.29 0.755 perlakuan 1 0.051210 0.0512101 1.28 0.276 Error 14 0.558665 0.0399046
Individual 95% CIs For Mean Based on
Two-way ANOVA: KPS versus perbandingan, perlakuan
Lampiran.2
Matriks perlakuan kerapatan KA DSA 2
jam
DSA 24jam
PT 2jam
PT
24jam MOE MOR IB KPS Total
BENING
BURAM
70:30 1 4 3 3 4 4 3 3 4 4 34
60:40 2 1 4 4 1 1 1 1 2 4 24
50:50 2 2 4 4 4 4 2 2 4 4 34
70:30 4 4 1 1 3 2 4 4 3 2 25
60:40 3 4 2 2 4 4 4 4 4 1 30