Chapter II.pdf - USU Institutional Repository - Universitas Sumatera ...

TINJAUAN PUSTAKA
Pemanfaatan Limbah Kayu dan Plastik Sebagai Papan Plastik Komposit
Komposit kayu merupakan istilah untuk menggambarkan setiap produk
yang terbuat dari lembaran atau potongan–potongan kecil kayu yang direkat
bersama-sama (Maloney,1996). Mengacu pada pengertian ini, komposit serbuk
kayu plastik adalah komposit yang terbuat dari plastik sebagai matriks dan serbuk
kayu sebagai pengisi (filler), yang mempunyai sifat gabungan keduanya.
Penambahan filler ke dalam matriks bertujuan mengurangi kerapatan,
meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya per unit volume. Dari segi kayu,
dengan adanya matrik polimer di dalamnya maka kekuatan dan sifat fisiknya juga
akan meningkat (Febrianto, 1999).
Pembuatan komposit dengan menggunakan matriks dari plastik yang telah
didaur ulang, selain dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan kayu, juga dapat
mengurangi pembebanan lingkungan terhadap limbah plastik disamping
menghasilkan produk inovatif sebagai bahan bangunan pengganti kayu.
Keunggulan produk ini antara lain : biaya produksi lebih murah, bahan bakunya
melimpah, fleksibel dalam proses pembuatannya, kerapatannya rendah, lebih
bersifat biodegradable (dibanding plastik), memiliki sifat-sifat yang lebih baik
dibandingkan bahan baku asalnya, dapat diaplikasikan untuk berbagai keperluan,
serta bersifat dapat didaur ulang (recycleable). Beberapa contoh penggunaan
produk ini antara lain sebagai komponen interior kendaraan (mobil, kereta api,
pesawat terbang), perabot rumah tangga, maupun komponen bangunan (jendela,
pintu, dinding, lantai dan jembatan) (Febrianto, 1999: Youngquist, 1995).
Universitas Sumatera Utara

Limbah Serbuk Kayu
Adanya limbah serbuk kayu yang menimbulkan masalah penanganannya
yang selama ini dibiarkan membusuk, ditumpuk dan dibakar yang kesemuanya
berdampak negatif terhadap lingkungan sehingga penanggulangannya perlu
dipikirkan. Salah satu jalan yang dapat ditempuh adalah memanfaatkannya
menjadi produk yang bernilai tambah dengan teknologi aplikatif dan kerakyatan
sehingga hasilnya mudah disosialisasikan kepada masyarakat (Rusiman, 2008).
Serbuk Kayu Sebagai Filler
Gambar 1. Serbuk kayu gergajian
Filler ditambahkan ke dalam matriks dengan tujuan meningkatkan sifat-
sifat mekanis plastik melalui penyebaran tekanan yang efektif di antara serat dan
matriks. Selain itu penambahan filler akan mengurangi biaya di samping
memperbaiki beberapa sifat produknya (Han, 1990).
Serbuk kayu memiliki kelebihan sebagai filler bila dibandingkan dengan
filler mineral seperti mika, kalsium karbonat, dan talk yaitu temperatur proses
lebih rendah (kurang dari 400ºF) dengan demikian mengurangi biaya energi, dapat
Universitas Sumatera Utara

terdegradasi secara alami, berat jenisnya jauh lebih rendah, sehingga biaya per
volume lebih murah, gaya geseknya rendah sehingga tidak merusak peralatan
pada proses pembuatan, serta berasal dari sumber yang dapat diperbaharui
(Strak dan Berger, 1997).
Beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam pemanfaatan serbuk kayu
sebagai filler dalam pembuatan komposit kayu plastik adalah jenis kayu, ukuran
serbuk serta nisbah antara serbuk kayu dan plastik. Hal lain yang perlu
diperhatikan adalah sifat dasar dari serbuk kayu itu sendiri. Kayu merupakan
bahan yang sebagian besar terdiri atas selulosa (40-50%), hemiselulosa (20-30%),
lignin (20-30%), dan sejumlah kecil bahan-bahan anorganik dan ekstraktif.
Karenanya kayu bersifat hidrofilik, kaku, serta dapat terdegradasi secara biologis.
Sifat-sifat tersebut menyebabkan kayu kurang sesuai bila digabungkan dengan
plastik, karena itu dalam pembuatan komposit kayu-plastik diperlukan bantuan
coupling agent (Setyawati, 2003).
Menurut Yusuf (2000) dalam Lubis (2009), suhu kempa optimum sangat
penting mengingat proses pengempaan panas dalam produksi papan komposit
merupakan salah satu kunci kualitas papan komposit yang dihasilkan.
Pengempaan papan komposit pada suhu di atas suhu optimum akan menyebabkan
papan komposit yang dihasilkan over matured sehingga bersifat getas dan
menyebabkan ikatan antar partikel menjadi tidak normal, demikian sebaliknya.
Pengempaan pada suhu di bawah suhu optimum menyebabkan perekat tidak
matang serta kemungkinan partikel plastik yang digunakan belum meleleh.
Pengempaan pada suhu optimum diharapkan menghasilkan kualitas rekatan yang
Universitas Sumatera Utara

aik antara partikel plastik dan partikel kayu. Pada umumnya semakin besar
tekanan kempa semakin padat lembaran papan yang dihasilkan.
Limbah Plastik
Plastik juga merupakan bahan anorganik buatan yang tersusun dari bahan-
bahan kimia yang cukup berbahaya bagi lingkungan. Limbah plastik ini sangatlah
sulit untuk diuraikan secara alami. Untuk menguraikan sampah plastik itu sendiri
membutuhkan kurang lebih 80 tahun agar dapat terdegradasi secara sempurna.
Oleh karena itu penggunaan bahan plastik dapat dikatakan tidak bersahabat
ataupun konservatif bagi lingkungan apabila digunakan tanpa menggunakan
batasan tertentu. Sedangkan di dalam kehidupan sehari-hari, khususnya kita yang
berada di Indonesia, penggunaan bahan plastik bisa kita temukan di hampir
seluruh aktivitas hidup kita. Padahal apabila kita sadar, kita mampu berbuat lebih
untuk hal ini yaitu dengan menggunakan kembali (reuse) kantung plastik yang
disimpan di rumah. Dengan demikian secara tidak langsung kita telah mengurangi
limbah plastik yang dapat terbuang percuma setelah digunakan (reduce). Atau
bahkan lebih bagus lagi jika kita dapat mendaur ulang plastik menjadi sesuatu
yang lebih berguna (recycle). Bayangkan saja jika kita berbelanja makanan di
warung tiga kali sehari berarti dalam satu bulan satu orang dapat menggunakan 90
kantung plastik yang seringkali dibuang begitu saja. Jika setengah penduduk
Indonesia melakukan hal itu maka akan terkumpul 90×125 juta=11250 juta
kantung plastik yang mencemari lingkungan. Berbeda jika kondisi berjalan
sebaliknya yaitu dengan penghematan kita dapat menekan hingga nyaris 90% dari
total sampah yang terbuang percuma. Namun fenomena yang terjadi adalah
penduduk Indonesia yang masih malu jika membawa kantung plastik kemana-
Universitas Sumatera Utara

mana. Untuk informasi saja bahwa di supermarket negara China, setiap
pengunjung diwajibkan membawa kantung plastik sendiri dan apabila tidak
membawa maka akan dikenakan biaya tambahan atas plastik yang dikeluarkan
pihak supermarket (Rahayu, 2009).
Sejarah Singkat Plastik
Plastik merupakan salah satu produk polimer. Industri plastik mulai
berkembang pada tahun 1968. Seorang Amerika yang bernama John Wesley Hyatt
menemukan cellulose nitrate yang terbentuk dari reaksi asam nitrat pada temperatur
dan tekanan tertentu. Percobaan ini menghasilkan zat yang dapat dicetak untuk
dibentuk. Ia menyebutnya dengan celluloid. Selanjutnya, seorang warganegara
Jerman, Adolph Spitteler, menemukan plastik dengan mencampur susu asam dengan
formaldehyde sehingga dihasilkan casein plastic. Pada tahun 1909, seorang Amerika
yang bernama Dr. Leo Baekeland mencoba untuk memproduksi resin sintetik dengan
mencampur phenol dengan formaldehyde pada kondisi tertentu sehingga dihasilkan
resin sintetik untuk pertama kalinya. Plastik baru ini dikenal dengan nama Bakelite.
Industri plastik baru berkembang dengan pesat sejak ditemukannya Bakelite
(Putra, 2010).
Pengertian dan Penggolongan Plastik
Istilah plastik mencakup semua bahan yang mampu dibentuk. Dalam
pengertian modern yang lebih luas, plastik mencakup semua bahan sintetik
organik yang berubah menjadi plastis setelah dipanaskan dan mampu dibentuk di
bawah pengaruh tekanan. Bahan ini secara bertahap mulai menggantikan gelas,
Universitas Sumatera Utara

kayu dan logam di bidang industri bangunan dan digunakan juga sebagai pelapis
dan serat untuk tekstil (Amstead, 1993).
Nama plastik mewakili ribuan bahan yang berbeda sifat fisis, mekanis, dan
kimia. Secara garis besar plastik dapat digolongkan menjadi dua golongan besar,
yakni plastik yang bersifat thermoplastic dan yang bersifat thermoset.
Thermoplastic dapat dibentuk kembali dengan mudah dan diproses menjadi
bentuk lain, sedangkan jenis thermoset bila telah mengeras tidak dapat dilunakkan
kembali. Plastik yang paling umum digunakan dalam kehidupan sehari-hari
adalah dalam bentuk thermoplastic (Setyawati, 2003).
Menurut Amstead (1993), pada waktu pemberian bentuknya plastik
thermoset memerlukan panas dengan atau tanpa tekanan dan menghasilkan
produk yang tetap keras. Mula-mula panas yang diberikan melunakkan bahan
plastiknya, akan tetapi panas tambahan atau bahan kimia khusus akan
menimbulkan perubahan kimiawi yang disebut polimerisasi dan sesudah itu
plastik tidak dapat dilunakkan lagi. Polimerisasi adalah suatu proses kimia yang
menghasilkan susunan baru dengan berat molekul yang lebih besar dari bahan
semula. Sedangkan bahan termoplastik tidak mengalami perubahan dalam
susunan kimia sewaktu dicetak dan tidak akan menjadi keras meskipun ditekan
dan dipanaskan. Jenis plastik ini tetap lunak pada suhu yang tinggi dan baru
mengeras ketika didinginkan. Selain itu termoplastik dapat dicairkan kembali
berulang-ulang dengan pemanasan kembali.
Sedangkan Hartomo et.al. (1992) mengatakan bahwa plastik termoset
biasanya tak larut dalam pelarut namun pelarut tertentu membuatnya mekar
Universitas Sumatera Utara

(mengembang), namun plastik termoplastik melarut pada pelarut tertentu, yang
amorf larut, yang kristal larut pada suhu tunggi.
Secara garis besar, plastik dapat dikelompokkan menjadi dua golongan,
yaitu: plastik thermoplast dan plastik thermoset. Plastik thermoplast adalah plastik
yang dapat dicetak berulang-ulang dengan adanya panas. Yang termasuk plastik
thermoplast antara lain : PE, PP, PS, ABS, SAN, nylon, PET, BPT, Polyacetal
(POM), PC dll. Sedangkan palstik thermoset adalah plastik yang apabila telah
mengalami kondisi tertentu tidak dapat dicetak kembali karena bangun
polimernya berbentuk jaringan tiga dimensi. Yang termasuk plastic thermoset
adalah: PU (Poly Urethene), UF (Urea Formaldehyde), MF (Melamine
Formaldehyde), polyester, epoksi dll (Mujiarto, 2005).
Bahan Baku Plastik Thermoplastik
Untuk mengetahui penggunaan plastik secara tepat, maka perlu diketahui
bahan baku yang digunakan :
a. 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 diatas 60 0 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/cm 3 paling banyak digunakan sebagai kantung dan
harganya yang murah, dan high density polyetylene (HDPE) dengan
Universitas Sumatera Utara

kerapatan 0,941 g/cm 3 – 0,956 g/cm 3 bersifat lebih kaku serta lebih tahan
terhadap suhu tinggi mencapai 120 0 C dan medium density polyethylene
(MDPE) dengan kerapatan 0,926 g/cm 3 - 0,940 g/cm 3
b.. Polypropylene (PP), bahan ini bersifat lebih kaku, memiliki kekuatan tarik
dan kejernihan yang lebih baik daripada polyethylene dan juga permeabilitas
uap air rendah. Titik leleh polypropylene cukup tinggi yaitu 167 0 C dan
sukar untuk direkatkan dengan panas dibandingkan dengan polyethylene.
Bahan ini banyak digunakan untuk karung plastik.
c. Polystyrene (PS), bahan ini dibuat dari minyak bumi dengan jalan
polimerisasi styren. PS banyak digunakan sebagai pembungkus karena
jernih dan mengkilap dengan titik leleh yang tidak tinggi yaitu 56 0 C
sehingga tidak dapat digunakan untuk produk yang memerlukan pemanasan
tinggi, disamping itu PS sukar direkatkan dengan panas. PS banyak
digunakan untuk pengemasan buah-buahan, sayuran, daging, susu, yoghurt
dan lain sebagainya (Birley et al, 1988 dalam Yusuf, 2000).
(a) (b) (c)
Gambar 2. Plastik daur ulang jenis: (a) LDPE; (b) PP; dan (c) PS
Universitas Sumatera Utara

Tabel 1. Temperatur leleh proses termoplastik
Material
Processing Temperature Rate
o
C
o
F
ABS 180 - 240 356 – 464
Acetal 185 –225 365 – 437
Acrylic 180 – 250 356 – 482
Nylon 260 – 290 500 – 554
Poly Carbonat 280 – 310 536 - 590
LDPE 160 – 240 320 – 464
HDPE 200 – 280 392 – 536
PP 200 – 300 392 – 572
PS 180 – 260 356 – 500
PVC
Sumber: Mujiarto (2005).
160 - 180 320 – 365
Pengelolaan Limbah Plastik Dengan Metode Recycle (Daur Ulang)
Pemanfaatan limbah plastik merupakan upaya menekan pembuangan
plastik seminimal mungkin dan dalam batas tertentu menghemat sumber daya dan
mengurangi ketergantungan bahan baku impor. Pemanfaatan limbah plastik dapat
dilakukan dengan pemakaian kembali (reuse) maupun daur ulang (recycle). Di
Indonesia, pemanfaatan limbah plastik dalam skala rumah tangga umumnya
adalah dengan pemakaian kembali dengan keperluan yang berbeda, misalnya
tempat cat yang terbuat dari plastik digunakan untuk pot atau ember
(Syahfitrie, 2001 dalam Macklin, 2009).
Pemanfaatan limbah plastik dengan cara daur ulang umumnya dilakukan
oleh industri. Secara umum terdapat empat persyaratan agar suatu limbah plastik
dapat diproses oleh suatu industri, antara lain limbah harus dalam bentuk tertentu
sesuai kebutuhan (biji, 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 dalam Macklin, 2009).
Universitas Sumatera Utara

Pemanfaatan plastik daur ulang dalam pembuatan kembali barang-barang
plastik telah berkembang pesat. Hampir seluruh jenis limbah plastik (80%) dapat
diproses kembali menjadi barang semula walaupun harus dilakukan pencampuran
dengan bahan baku baru dan additive untuk meningkatkan kualitas
(Syahfitrie, 2001). Menurut Hartono (1998) empat jenis limbah plastik yang
populer dan laku di pasaran yaitu polietilena (PE), high density polyethylene
(HDPE), polipropilena (PP), dan asoi.
Plastik Daur Ulang Sebagai Matriks
Di Indonesia, plastik daur ulang sebagian besar dimanfaatkan kembali
sebagai produk semula dengan kualitas yang rendah. Pemanfaatan plastik daur
ulang sebagai bahan konstruksi masih sangat jarang ditemui. Pada tahun 1980-an,
di Inggris dan Italia plastik daur ulang digunakan untuk membuat tiang telepon
sebagai pengganti tiang kayu atau besi. Di Swedia plastik daur ulang
dimanfaatkan sebagai bata plastik untuk pembuatan bangunan bertingkat, karena
ringan serta lebih kuat dibandingkan bata yang umum dipakai (Setyawati, 2003).
Pemanfaatan plastik daur ulang dalam bidang komposit kayu di Indonesia
masih terbatas pada tahap penelitian. Ada dua strategi dalam pembuatan komposit
kayu dengan memanfaatkan plastik, pertama plastik dijadikan sebagai binder
sedangkan kayu sebagai komponen utama; kedua kayu dijadikan bahan pengisi /
filler dan plastik sebagai matriksnya. Penelitian mengenai pemanfaatan plastik
polipropilena daur ulang sebagai substitusi perekat termoset dalam pembuatan
papan partikel telah dilakukan oleh Febrianto, dkk., (2001). Produk papan partikel
yang dihasilkan memiliki stabilitas dimensi dan kekuatan mekanis yang tinggi
dibandingkan dengan papan partikel konvensional. Penelitian plastik daur ulang
Universitas Sumatera Utara

sebagai matriks komposit kayu plastik dilakukan Setyawati (2003) dan
Sulaeman (2003) dengan menggunakan plastik polipropilena daur ulang. Dalam
pembuatan komposit kayu plastik daur ulang, beberapa polimer termoplastik
dapat digunakan sebagai matriks, tetapi dibatasi oleh rendahnya temperatur
permulaan dan pemanasan dekomposisi kayu (± 200°C).
Universitas Sumatera Utara