EFEK PENGOMPOSAN TERHADAP KUALITAS FILM CAMPURAN CPPIBIONOLLE DAN MODIC

(1)

Efek Pengomposan Terhadap Kualita.\" Film Campuran CPPlBionolle dun Modic (Nikham)

EFEK PENGOMPOSAN TERHADAP KUALITAS FILM CAMPURAN CPPIBIONOLLE DAN MODIC

Nikham

Puslitbang Teknologi Isotop dan Radiasi (P3TlR) -BATAN JI. Cinere, Pasar Jum'at, Jakarta 12440

ABSTRAK

EFEK PENGOMPOSAN TERHADAP KUALITAS FILM CAMPURAN CPPIBIONOLLE DAN MODIC. Telah dipelajari degradasi secara pengomposan film campuran polipropilen-ko-etilen (CPP) dan polibutilen suksinat (Bionolle) dan polipropilen digrafting maleik anhidrat (Modic) sebagai kompatibiliser. Kebanyakan poiyblend, tidak mudah didegradasi di bawah kondisi lingkungan alamo Untuk menjaga kelangsungan kualitas dan melestarikan lingkungan maka dibuat poiyblend berasal daTi bahan sintetik yang biodegradable. Salah satu cara yang mudah adalah mencampur polimer yang non biodegradable dengan polimer biodegradable. Sebagai tindak lanjut maka telah diteliti studi pengomposan filmcampuran polimer CPP/Bionolle dan Modic dengan tujuan untuk mengetahui degradabilitas film tersebut. Komposisi campuran CPPlBionolle divariasi sebagai berikut;

100/0,75/25,50/50,25/75 dan 0/100 dengan konsentrasiModic 0,10,15 dan 20 % berat. Campuran sampel ini dibuat film dengan ketebalan 0,5 mm dibawah tekanan 150 kg/cm2 pada suhu 200 .C selama 3 menit. Film sampel campuran dipotong menjadi berbentuk dumbbell sesuai ASTM 1822-L. Selanjutnya film dikubur dalam kompos yang terdiri daTi campuran bahan tertentu selama 4 bulan. Hasilnya menunjukkan bahwa terjadi penurunan kualitas film seperti perpanjangan putus dan tegangan putus serta morfologi permukaan film nampak rusak, maka dengan demikian film tersebut dapat disebut bahan biodegradable.

Kala kunci Po/yb/end, CPP, biono//e, modic, tegangan putus

ABSTRACT

EFFECT OF COMPOSTING ON THE QUALITY FILM OF CPP/ BIONOLLE AND MODIC BLEND. The study composting film of polypropylene-co-ethylene (CPP) and polybutylene succinate (Bionolle) with compatibilizer of polypropylene grafted maleic anhydride (Modic) blend has been done. Nowadays the most of polyblends are not degraded under the nature condition. In order to maintain the quality of our life and preserve the environment, it will be highly desirable if the synthesized polyblends are biodegradable. To achieve this goal, one of the convenient ways is to blend nonbiodegradable polymer with biodegradable polymer. As follow up of the idea, so that the study of composting has been researched with the objective to know the degradability the film of polyblends. The polyblends composition of CPPlBionolle are variated as follow; 100/0.75/

25, SO/50 25/75 and 0/100 with the concentration of Modic 0,10,15 and 20 % weight, respectively. The polyblends samples were made film with tickness 0.5 mm under pressure 150 kg/cm2 at temperature 200 °C for 3 minutes. The film were cut into dumbell shape conform with ASTM 1822-L. Then the tilm were buried in the compose that consist of the fixed of material mixture tor 4 months. The results show that the quality of films i.e. modulus and tensile strength have been deceased and also the morphology of surface films have been deteriorated, thus the film can be called biodegradable material.

Key words: Polyblend;CPP, bionolle, modic, tensile strength

PENDAHULUAN

Polimer biodegradable (mampu mengalami dekomposisi menjadi CO2, metana, air, senyawa anorganik atau biomasa dimana mekanismenya didominasi oleh aktivitas enzim inikroba) dapat dibedakan menjadi dua yaitu polimer yang biodegradablesempurna daD polimer yang biodi.s-integrable. Polimer yang biodegradable sempurna dikenal sebagai bahan yang paling baik mereduksi polusi lingkungan. Namun polimer ini tidak dipakai untuk aplikasi komersial karena harganya tinggi daD keterbatasan sifat-sifat mekaniknya. Polimer yang biodisintegrable adalah suatu bahan campuran yang

terdiri dari polimeryang biodegradable sempurna dan polimer komersial yang nonbiodegradable. Hal ini efektif untuk mereduksi volume limbah plastik dengan degradasi sebagian. Polimer tersebut lebih mudah diaplikasikan daripada polimer yang biodegradable sempurna, jika ditinjau dari perkembangan ekonomi dan juga sifat-sifat unggulnya karena polimer komersial berguna sebagai komponen campuran [1).

Telah diketahui bahwa campuran polimer alan polymer blend (polyblend) secara komersial

diperkenalkan oleh Dow Chemical [2), kemudian setelah itu penelitian dan pengembangan tentang polyblend

(2)

Prosiding Pertemuan Ilmiah Ilnw Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002

Serpong, 22 -23 Oktober 2002

ISSN1411-2213

Sampel campuran sekitar 50 g digiling dengan menggunakan Laboplastomill buatan Toyoseiki Co. Ltd.. Jepang. Kondisi penggilingan pada suhu 200 "C dengan kecepatan pisau putar 30 rpm dan waktu pencampuran sekitar 8 menit. Setelah penggilingan selesai, sampel campuran yang sudah meleleh, dikeluarkan secepatnya dan didinginkan pada suhu kamar. Sampel campuran dibuat film dengan ketebalan 0,5 mm dibawah tekanan 150 kg/cm2 pada suhu 200 "C selama 3 menit dan pemanasan awal selama 3 menit, kemudian didinginkan dibawah tekanan sekitar

100 kg/cm2 dengan sirkulasi air selama 5 menit.

Pengukuran Sifat Mekanik

Pengukuran sampel dilakukan di Laboratorium yang sarna seperti tersebut di alas. Film sampel campuran dipotong menjadi berbentuk dumbell sesuai ASTM 1822-L. Untuk menentukan tegangan putus daD perpanjangan putus diukur dengan menggunakan Strograph RI buatan Toyoseiki Co. Ltd., Jepang, pada kecepatan crosshead 100 mm/menit dan pada suhu kamar sekitar 20 °C.

menjadi sangat menarik dan berkembang cepat di seluruh dunia. Kepastian ini disebabkan polyblend menunjukkan sifat-sifat unggul melebihi bahan penyusunnya. seperti kekuatan. lebih fleksibel, tahan terhadap pengaruh lingkungan dan sifat-sifat lain yang disyaratkan. Sekarang ini ada beberapa ratus jenis polyblendyang telah digunakan [3 -5].

Kebanyakanpolyblendyang ada, tidak mudah didegradasi dibawah kondisi lingkungan alam, polyblend dalam pemakaian terakhir, sebagian besar

dibuang ke tempat pembuangan sampah, dibakar atau dibuang di sembarang tempat. Kenyataan ini akan menciptakan masalah lain dalam managemen pembuangan sampah. Untuk menjaga kelangsungan kualitas daD melestarikan lingkungan makapolyblend berasal dari bahan sintetik yang biodegradable. Untuk mencapai tujuan ill, salah satu cara yang mudah adalah mencampur polimer yang nonbiodegradable dengan polimer biodegradable. Dengan demikian bahan ini.

mempunyai struktur yang mudah diserang mikroba atau proses hidrolitik [5].

Namun masalahnya ke dua polimer non biodegradable daD biodegradable tidak kompatibel, jika ke dua polimer dicampur, maka akan menghasilkan polimer heterogen dengan perlekatan antar permukaan relatiflemah, sehingga diperoleh sifat mekanik yang buruk. Agar dua jells polimer tersebut dapat kompatibel. maka diperlukan kompatibiliser, seperti Modic. Untuk mengetahui bahwa dua jenis polimer ini menjadi kompatibel, digunakanModic berupa Maleik anhidrat, polimer tersebut ditunjukkan adanya blok, acak, atau kopolimer tergrafting [6 -10].

Sesuai dengan gagasan tersebut, penelitian ini bertujuan untuk menyiapkan polyblend yang ramah lingkungan daD mengetahui degradabilitas film daTi campuran polipropilen-ko-etilen (CPP) daD polibutilen suksinat (Bionolle) dengan poli-propilen digrafting maleik anhidrat (Modic) sebagai kompatibiliser.

BAHAN DAN METODE

Uji Degradasi Secara Pengomposan

Untuk uji degradasi secara pengomposan film daTi campuran polimer CPP/Bionol/e dan Modic, dilakukan dalam tanah dengan komposisi sebagai berikut [II]; 1/3 kompos, 1/3 tanah daTi kolamdan 1/3 tanah daTi kebun. Sampel film dalam bentuk dumbel/

dengan ketebalan 0,5 mm, dikeringkan dalam oven vakum pada suhu 40 OC selama 48 jam. Sampel kemudian dikubur dalam campuran kompos tersebut, kemudian diinkubasi selama 4 bulan. Sampel yang telah diinkubasi dikeluarkan daTi kompos dan dicuci dengan air suling, kemudian dengan metanol dan selanjutnya dikeringkan dalam oven vakum pada suhu 40 °C selama 24 jam.

Degradasi secara pengomposan dinyatakan dengan persentase kehilangan berat [12].

(Wo,W,)

Kehilangan berat = x 100 %

Wo

Bahan

Pelet polipropilen-ko-etilen (CPP) dengan 2,5 M % etilen MFR 10 diperoleh daTi Chiso Corporation, Jepang. Pelet polibutilen suksinat (Bionolle) grade 1010 diterima dari Showa High Polymer Co. Ltd., Jepang. Polipropilen digrafting maleik anhidrat (Modic) dibeli daTi Mitsubishi Chemical Co. Ltd., Jepang. Semua bahan yang dipakai tanpa dimurnikan

lebih dahulu.

dalam hal ini W 0 dan WI berat film sebelum dan sesudah uji pengomposan.

RAsa DAN PEMBAHASAN

Telah diketahui bahwa rase continuous daTi polyblend dapat dipercaya memperbaiki sifat-sifat

fisiko-mekanik [II]. Namun demikian dalam kenyataannya pembentukan rase continuou.\" daTi polyblend yang terdiri daTi dua jenis polimer tidak kompatibel, sangat jarang terjadi tanpa melibatkan kompatibilizer. Hal ini dapat dilihat bahwa tanpa adanya

kompatibiliser, maka campuran CPPIBionolle menunjukkan sifat-sifat mekanik yang buruk,seperti

Persia pan Polyblend

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Takasaki Radiation Chemistry Research Establishment, JAERI Jepang. Komposisi campuran CPP/Biono//e divariasi sebagai berikut; 100/0,75/25,50/50,25/75 daD 0/100 dengan konsentrasi Modic 0, 10, 15 dan 20 % berat.

(3)

Efek Pengomposan Terhadap Kualitas Film Campuran CPPlBionolle dan Modic (Nikham)

CPP/Blon (%); 1 .10010.

2 .7~/2~. J. ~O/~O.

4 .2~/7~. 4 -O/lOft 1000

~

_~ ₈₀₀

;i

Do 600

:.

a_a

"Eo 400

~ ZOO

f.

:~ ~~

--u-.

~

"

'\

'\_~

'-

0 1 2 3 4

IWaktu pengomposan (bulanl!

Gamba,. 1. Perubahan perpanjangan putus film campuran CPP/Bionolle dan Modic 10% setelah mengalami pengomposan selama 4 bulan

tegangan putus rendah daD kerapuhan perpanjangan putus [7 ].

Sifat mekanik dan sifat yang mudah diubah pada komposisi campuran, umumnya menunjukkan nilai yang rendah daripada bahan penyusunnya. Hal ini disebabkan kurangnya formasi rase co-continuous, akibatnya penempelan antar permukaan buruk daD tegangan antar permukaan diantara dua polimer tinggi.

Penempelan antar permukaan yang buruk daD tegangan antar permukaan yang tinggi sehingga menimbulkan pembentukan dua rase morfologi yang terpisah jelas dengan rase boundaries. Sebaliknya penambahan sejumlah kompatibiliser (Modic) yang cukup, rase boundary menjadi tidak bertahan lebih lama daD rase dispersed mengikat lebih baik atau perlahan-lahan melekat ke dalam matriks daD membentuk rase co-continuous. Karena basil penempelan an tar permukaan akan lebih baik, sehingga memperbaiki keseluruhan sifat mekanik [7,13-15].

Untuk memprediksi konsentrasi optimal kompatibiliser, maka dalam penelitian ini telah dicoba konsentrasi Modic 0, 10, 15 daD 20 % berat untuk menghasilkan cro.\'s linking campuran polimer CPPI Bionolle. Konsentrasi optimal Modic sebagai kompatibiliser didapatkan 20 %, walaupun untuk perpanjangan poluS daD tegangan poluS dengan 1 11%

berat Modic sudah cukup. Untuk campuran polimer yang mengandung CPP tinggi (CPPIBionolle = 75/25) dan CPP rendah (CPPIBionolle = 25/75), penambal1an

10 % Modic juga cukup untuk mencapai tegangan polus yang cukup tinggi. Jika penambahan Modic berlebihan maka ada kemungkinan rantai molekul terkonsentrasi pada permukaan [13 -16].

Untuk mengetahui kualitas film daTi campuran CPPIBionolle danModic, maka telah diuji penurunan berat fIlm, serta sifat mekaniknya seperti perpanjangan poluS daD tegangan putusnya. Efek pengomposan terhadap penurunan berat daTi film campuran CPPI Bionolle dengan 10 % berat Modic, ditunjukkan dalam Gambar I. Kecepatan degradasi naik cukup tajam setelah diinkubasi selarna 4 bulan. Untuk film campuran CPPIBionolle = 0/100 kehilangan berat hingga sekitar

100

90 fig, namun untuk film campuran CPPIBionolle = 50150 hanya sekitar 20 mg,jadi diantara dua film tersebut ada perbedaan penurunan sekitar 78 %. Sedangkan campuran CPPIBionolle = 100/0 tidak mengalami penurunan sarna sekali, karena campuran ini tak mengandung Bionolle. Hal ini dapat dipahami bahwa degradasi secara pengomposan untuk film yang mengandung Bionol/e, terjadi kerusakan secara acak di permukaan film daD dibagian amorphou.~. Untukfilm campuran CPPlBionolle = 0/100 dengan 10 % Modic ada kemungkinan bagian amorphousnya lebih banyak

sehingga kehilangan beratnya setelah proses

pengomposan lebih tinggi. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4 daD dapat dimengerti bahwa Bionolle merupakan polimer biodegradable.

Efek pengomposan film daTi polyblend CPPIBionolle daD Modic 10% terhadap perpanjangan putus dapat dilihat pada Gambar 2. Untuk fIlm campuran CPPIBionolle >10010 perpanjangan putus sebelum pengomposan sekitar 900 %, namun setelah mengalami pengomposan selama 4 bulan menjadi sekitar 670 %, atau perpanjangan putusnya turun sekitar 25 %.

Sedangkan untuk film campuran CPPlBionolle = 50150 sebelum pengomposan sekitar 550 %, daD setelah mengalami pengomposan selama 2 bulan menjadi 0 %, atau perpanjangan putusnya turun sekitar 100 %. Hal yang sarna terjadi untuk film campuran CPPIBionolle = 0/100.

Untuk mengetahui efek pengomposan film dari po/yblend CPPIBionolle daD Modic 10 % terhadap tegangan putus dapat dilihat pada Gambar 3. Film dari campuran CPPIBionolle = 10010 sebelum pengompOSan sekitar 40 MFa, setelah mengalami pengomposan selama 4 bulan menjadi 33 MPa, atau tegangan putusnya turun sekitar 17 %. Sedangkan untuk film campuran CPPIBionolle = 50150 sebelum pengomposan tegangan putusnya sekitar 34 MPa, setelah mengalami pengomposan selama 3 bulan menjadi 0 MPa atau tegangan putusnya turun sekitar 100 % Jadi suatu film campuran yang semakin banyak mengandung Bionolle akan mengalami degradasi lebih

~

.. "

.Q==

~

Gambar 1. Kehilangan berat film campuran CPP:

Bionolle dan Modic 10% setelah mengalami pengomposan selama 4 bulan

(4)

Prosiding Pertemuan /lmiah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002

SerptJng, 22 -23 Oktober 2002

ISSN 1411-2213

Gambar 4. Foto film dari campuran CPP/Bionolle clan Modic 10% basil pengomposan selarna 4 bulan.

Keterangan : Warna asli No.1 clan 2 = transparan, 3 = kuning, 4 = coklat muda, 5 = coklat tua.

0 1 2 3 4

Waktu pengomposan (bulan)

Gambar 3. Perubahan tegangan putus film campuran CPPIBionolle daD Modic 10% setelah mengalami pengomposan selama 4 bulan

tak teratur. Dari kenyataan ini dapat diduga bahwa kerusakan film tersebut disebabkan oleh serangan mikroba yang terkandung dalam kompos yang dipakai dalam penelitian ini. Dati basil penelitian ini dapat dikatakan bahwa film daTi campuran CPPlBiono/le dan Modic adalah meruPakan bahan yang biodegradable.

Jadi bahan campuran dati CPP/Biono/le daD Modic dapat dijadikan alternatif untuk menggantikan bahan yang nonbiodegradable yang selama ini limbah dati produk bahan tersebut setelah habis Pakai kemudian dibuang, temyata tidak ramah dengan lingkungannya.

Akibatnya dapat menimbulkan efek negatif terhadap lingkungan, seperti polusi udara, menurunkan kesuburan tanah pertanian daD berbahaya bagi kesehatan serta lingkungan.

KESIMPULAN

Dari data basil penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut;

1. Campuran dua jenis polimer yang noncompatible (CPP/Bionolle) daD kompatibiliser (Modic), menghasilkan film dengan sifat mekanik cukup haik.

2. Untuk film campuran dari CPP/Bionolle (50/50) daD 10 % Modic, tegangan putus daD perpanjangan putusnya turun hingga 100 % sete1ah masing- masing mengalami pengomposan se1ama 3 dan bulan 2 bulan.

3. Efek pengomposan terhadap morfologi film dapat menurunkan berat, permukaannya menjadi kasar daD rusak. Dengan demikian film daTi campuran polimer tersebut dapat dikatakan sebagai bahan yang biodegradable.

DAFTAR PUSTAKA

[I]. CHOI, E. J. and PARK, J. K. Study on biodegradability of PCL/SAN blend using composting method, Polymer Degradation and Stability 52 (1996) 321- 326.

cepat dibanding film yang mengandung Bionolle lebih sedikit. Hal ini berarti bahwa degradabilitas film tersebut tergantung kepada ada tidaknya Bionolle, jika kandungan Bionol/enya tinggi maka degrdabilitasnya tinggi juga, demikian sebaliknya bila Bionol/enya rendah maka degradabilitasnya rendah. lni dapat dimengerti bahwa untuk film campuran CPP/Bionol/e dengan kandungan Bionol/e tinggi berarti film tersebut mempunyai komponen Bionol/e lebih tinggi, sedang Bionol/e merupakan polimer biodegradable.

Jadi film yang mengandung Bionolle lebih banyak rnaka degradabilitasnya lebih tinggi.

Untuk mengetahui morfologi film dari campuran CPP/Bionol/e dengan 10 % berat Modic setelah uji secara pengomposan, dapat dilihat dalam Gambar 4.

Sebelum uji secara pengomposan penampilan permukaan film tersebut halus (Gambar tidak ditampilkan), tetapi setelah pengomposan terjadi degradasi, kehilangan berat meningkat, sehingga permukaan menjadi kasar dan kedalaman lubang meningkat. Pada pengomposan sampel film campuran CPP/Bionol/e = 0/100 selama 4 bulan, Penampilan permukaan film lebih parah bila dibanding dengan film campuran CPP/Bionol/e = 50150 apalagi untuk film dari campuran CPP/Bionol/e = 100/0, tidak mengalami kerusakan sarna sekali. Jadi film yang mengandung polimer Bionol/e lebih banyak kondisinya lebih buruk, dibanding film yang kandungan Bionolle lebih rendah.

Hal ini dimungkinkan bahwa campuran CPP/Bionolle dan Modic membentuk ikatan fisik, dimana campuran dari bahan penyusunnya secara fisik akan menghasilkan film dengan sifat mekanik dan degradabilitas film yang berbeda dengan bahan penyusunnya. Jadi polimer biodegradable jika dicampur dengan polimer nonbiodegradable, maka akan menghasilkan produk barn yang biodegradable dan sifat mekaniknya berbeda,

dapat lebih tinggi atau rendah daripada polimer penyusunnya.

Film terdegradasi oleh pengaruh pengomposan yang masih tersisa adalah CPP danModic dalam bentuk

(5)

Efek Pengomposan Terhadap Kualita.\" Film Campuran CPPlBionol1e dan Modic (Nikham)

EFEK PENGOMPOSAN TERHADAP KUALITAS FILM CAMPURAN CPPIBIONOLLE DAN MODIC