Peranan Komposit Kehutanan

BAHAN BAKU KOMPOSIT KEHUTANAN

Oleh : Pak Arif Nuryawan, USU PRODI KEHUTANAN

Kayu Sebagai Pengisi

            Kayu yang digunakan lebih banyak dalam bentuk partikel (contoh : tepung kayu) atau serat kayu yang sangat pendek dibandingkan serat kayu yang panjang. Serbuk kayu dengan ukuran di atas 20 mesh atau lebih kecil 850 mikron, dikategorikan sebagai tepung kayu. Ukuran 40, 60, dan 100 mesh umumnya lebih banyak digunakan. Tepung kayu dapat dihasilkan dari berbagai sumber seperti serbuk gergaji, serutan, pasahan, debu dari pengampelasan, dan potongan-potongan kayu lainnya. Untuk tepung kayu nisbah panjang dan diameter (l/d) berkisar antara 2:1 ke 4:1; untuk serat kayu nisbah lebih besar dari 24:1.

          Parameter seperti jumlah pengisi, tipe pengisi , dan ukuran tepung kayu sangat mempengaruhi kekuatan komposit kayu plastik. Beberapa serat-serat alami pertanian seperti kenaf, rami, sisal, bambu, dan lain-lain telah mulai dicoba dalam beberapa penelitian dan menunjukkan kesesuaian sebagai bahan pengisi komposit kayu plastik. Kelebihan menggunakan serat alami adalah bersifat dapat diperbaharui, tersedia melimpah, murah, ringan, bersifat biodegradasi, tidak abrasive terhadap peralatan, ketika terbakar menghasilkan CO₂ netral, tidak menyebabkan iritasi pada kulit, sifat mekanis, akustik, dan penyerap panas yang baik.

       Kadar air (KA) memberikan pengaruh yang signifikan terhadap proses pembuatan dan kualitas akhir produk. Untuk memproses serat kayu dengan proses ekstruksi KA harus lebih kecil dari 2%. Kayu bersifat higroskopis , maka setelah kayu dikeringkan harus digunakan sesegera mungkin untuk menghindarkan dari penyerapan uap kembali. Di atas 200 ⁰C (400 ⁰F), serat kayu mulai mengalami dekomposisi. Kondisi ini akan mempengaruhi warna dan sifat fisis dari produk. Kandungan pengisi umumnya 50%, pilihan umum adalah diantara 30% sampai 65%.

         Hal lain yang perlu diperhatikan adalah sifat dasar dari serbuk kayu itu sendiri. Kayu merupakan bahan yang sebagian besar terdiri dari selulosa (40-50%), hemoselulosa (20-30%), lignin (20-30%), dan sejumlah kecil bahan inorganik dan ekstraktif. Karenanya kayu bersifat hidrofilik, kaku serta dapat terdegradasi secara biologis. Sifat-sifat tersebut menyebabkan kayu kurang cocok bila digabungkan dengan material non organic seperti plastik, sehingga dalam pembuatan komposit polimer kayu diperlukan bantuan coupling agent / compatibilizer.

Termoplastik Resin Sebagai Matriks

            Pemilihan resin akan digunakan dalam membuat komposit kayu plastic tergantung kepada banyak faktor seperti sifat polimer, persyaratan produk, ketersediaan dan biaya. Termoplastik resin asli atau daur ulang dapat digunakan karena kayu cenderung untuk mengalami dekomposisi pada suhu tinggi, maka termoplstik resin yang dapat diproses pada suhu di bawah 200 ⁰C yang dipilih untuk pembuatan komposit kayu plastik. Termoplastik resin yang umum digunakan adalah polietilena (PE). Polietilena kerapatan rendah / LDPE, polietilena kerapatan sedang/MDPE, dan polietilena kerapatan tinggi/HDPE, polipropilena (PP), dan polivinil clorida (PVC).

            Secara garis besar plastik dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu termoplastik dan termoset. Termoset adalah plastic yang dibuat dengan proses pemanasan dan tekanan kemudian mengalami perubahan kimia yang membuatnya keras. Pemanasan kembali tidak akan melunakkan plastik jenis ini. Termoplastik adalah plastic yang dapat berulangkali dilunakkan, seperti polietilena, polivinil klorida (PVC).

            Untuk mengetahui penggunaan plastik secara tepat dalam kehidupan sehari-hari, maka perlu diketahui bahan baku yang digunakan :

1. Polietilena (PE); pada umumnya polietilena dikelasifikasikan atas 3 golongan, yaitu law density polyethylene (LDPE), dengan densitas 0,910 – 0,925 gr/cm³, medium density polyethylene (MDPE) dengan densitas 0,926-0,940 gr/cm³, dan High  density polyethylene (HDPE) dengan densitas 0,941-0,956 gr/cm³. secara umum polietilena tahan terhadap air tetapi tidak baik sebagai penghalang oksigen. Tahan terhadap bahan kimia, tetapi pada suhu diatas 60 ⁰C dapat bereaksi dengan beberapa hidrokarbon organik. Tidak terpengaruh oleh asam dan basa kuat kecuali asam nitrat pada suhu tinggi. LDPE paling banyak digunakan sebagai kantung, harganya murah dan dapat dikelim (siling), MDPE bersifat lebih kaku daripada LDPE dan tahan terhadap suhu yang lebih tinggi daripada LDPE. HDPE bersifat lebih kaku dari MDPE serta lebih tahan terhadap suhu tinggi hingga 120 ⁰C, HDPE dapat digunakan sebagai kemasan produk yang harus mengalami sterilisasi.
2. Polipropilena (PP); polipropilena lebih bersifat kaku, memiliki kekuatan tarik dan kejernihan yang lebih baik daripada polietilena, permeabilitas uap air rendah. Titik leleh polipropilena cukup tinggi (167 ⁰C). polipropilena banyak digunakan sebagai karung plastik. Polipropilena sukar direkatkan dengan panas dibandingkan dengan polietilena.
3. Polistirena (PS); polistirena dibuat dari minyak bumi dengan jalan polimerisasi stirena. Polistirena banyak digunakan sebagai pembungkus karena jernih dan mengkilat. Titik leleh polistirena ± 56 ⁰C, sehingga tidak dapat digunakan untuk produk yang perlu pemanasan tinggi, disamping itu polistirena sukar direkatkan dengan panas. Polistirena banyak digunakan untuk pengemasan buah-buahan, sayur-sayuran, daging, susu, yoghurt, dan lain-lain. Secara umum polistirena digunakan dalam bentuk film. Film polistirena bersifat transparan,jernih, lentur, dan berkilau.
4. Polivinil klorida (PVC); polivinil klorida bersifat keras dan kaku, mudah terpengaruh oleh panas dan sinar ultraviolet. Polivinil klorida mempunyai sifat yang baik sebagai pengahalang terhadap lemak, alcohol, dan pelarut lemak yang lain. PVC juga tahan terhadap asam dan basa kuat kecuali sulfat dan nitrat.

Selain itu elastomer resin cis-1,4 isoprena rubber maupun trans-1,4 isoprena rubber baik sintetis maupun  alami telah terbuk baik digunakan sebagai matriks polimer dengan suhu proses yang rendah yaitu 80 ⁰C hingga 120 ⁰C. pada komposit kayu plastik dengan bahan pengisi yang tinggi ( hingga 70%) biasanya ditambahkan resin termoset dalam jumlah terbatas. Resin termoset yang biasa ditambahkan adalah isosianat dan fenol formaldehid.