AME (Aplikasi Mekanika dan Energ. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 . , pp 9-16 Volume 8 Nomor Maret 2022 Pramono, et. al A 2022 pp 9-16 Website: http://ejournal. uika-bogor. id/index. php/ame/index PENGARUH VARIASI JENIS PLASTIK TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK WOOD PLASTIC COMPOSITE (WPC) Gatot Eka Pramono1. Ilham Aji Saputro1. Roy Waluyo1*. Anton Royanto Ahmad1. Fakultas Teknik dan Sains. Universitas Ibn Khaldun Bogor. Indonesia, 16161 ABSTRAK Produksi sampah plastik di Indonesia sudah sangat mengkhawatirkan. Produksi sampah nasional mencapai sekitar 65,8 juta ton pertahunnya. Berbagai jenis sampah plastik dengan mudah dapat kita temui. Wood plastic composite merupakan salah satu alternatif pemanfaatan sampah plastik. Wood plastic composite merupakan campuran antara bahan plastik sebagai filler dan serbuk kayu sebagai penguat. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi jenis plastik terhadap sifat fisik dan mekanik dari Wood plastic composite. Jenis plastik yang digunakan adalah High-density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), dan low-density polyethylene (LDPE), dan sebagai filler digunakan serbuk gergaji gergaji kayu kelapa. Material lain yang ditambahkan adalah serat serabut kelapa sebanyak 2% wt. Proses pembuatan menggunakan proses hot press dengan beban pengepresan sebesar 50 kg dengan suhu 160AC. Untuk mengetahui sifat mekanik dan fisik sampel, dilakukan pengujian tarik mengikuti standar ASTMD639, pengujian impak mengikuti standar ASTM-D6110, pengujian densitas mengikuti standar SNI 03-2105-2006, pengujian daya serap air mengikuti standar SNI-032105-2006, dan foto makro menggunakan standar ASTM-E566. Berdasarkan hasil pengujian diperoleh masingmasing uji parameternya, nilai kekuatan tarik tertinggi matriks HDPE sebesar 6MPa. Harga impak tertinggi WPC-PP sebesar 0,249J/mm2. Nilai densitas tertinggi WPC-PP sebesar 0,00087g/mm3. Terendah WPC-PP sebesar 0,042%. Hasil pengamatan foto makro menunjukkan WPC-PP memiliki distribusi sebaran penguat (SGK&SSK) lebih merata, dibanding WPC-HDPE dan WPC-LDPE. Kata kunci: HDPE. LDPE. PP. serbuk gergaji kayu. WPC. ABSTRACT The production of plastic waste in Indonesia is very worrying. National waste production reaches 8 million tons per year. We can easily find various types of plastic waste. Wood-plastic composite is an alternative method for the utilization of plastic waste. It is a mixture of plastic as a filler and saw dust as a reinforces. This study aims to determine the effect of various types of plastic on the physical and mechanical properties of WPC. The types of plastic used are High-density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), and Low-density polyethylene (LDPE), and coconut wood sawdust is used as a filler. Another material added is coconut fiber, as much as 2% wt. The manufacturing process uses a hot press process with a pressing load of 50 kg at a temperature of 160AC. A tensile (ASTMD. and impact (ASTM-D6. test were carried out to determine the mechanical and physical properties. The density test followed the SNI 03-2105-2006 the water absorption test followed the SNI-03-21052006 standard and photos. The macro uses the ASTM-E566 standard. Based on the tests obtained for each test parameter, the highest tensile strength value of the HDPE matrix is 6MPa. The highest impact price for WPC-PP is 0. 249J/mm2. The highest density value of WPC-PP is 0. 00087g/mm3. The lowest was WPC-PP at 0. The macro observations show that WPC-PP has a more even reinforcement distribution (SGK&SSK) than WPC-HDPE and WPC-LDPE. Keywords: HDPE. LDPE. PP. Sawdust. Wood Plastic Composite * Penulis korespondensi Email: roy. waluyo@uika-bogor. Diterima 1 Februari 2022. Penerimaan hasil revisi 21 Februari 2022. Disetujui 23 Februari 2022 Tersedia online Maret 2022 AME (Aplikasi Mekanika dan Energ. : Jurnal Ilmiah Teknik Mesin A 2022 AME (Aplikasi Mekanika dan Energ. : Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 . , pp 9-16 Pramono, et. al A 2022 PENDAHULUAN Produksi sampah di Indonesia sudah sangat Menurut Direktur Pengelolaan Sampah Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan (KLHK) Auproduksi sampah nasional mencapai sekitar 65,8 juta ton pertahunnya dimana 16 persennya adalah sampah plastik (Republika, 2. Wood plastic composite merupakan gabungan atas beberapa unsur antara lain plastik sebagai matriks atau filler dan kayu . erupa serbuk atau sera. sebagai penguat . Upaya pengelolaan dan pemanfaatan sampah telah banyak dilakukan oleh para peneliti di dunia maupun di Indonesia. Untuk polymer jenis termoplastik penyatuan campuran material membutuhkan temperatur dan tekanan. Seperti pada pencetakan dengan proses hot press (Slamet, 2. , (Waluyo R. Ahmad. Pramono, & Kurniansyah, 2. Rolan Siregar dkk. Memanfaatkan limbah plastik sebagai bahan paving block. Proses manufaktur diawali dengan pengumpulan sampah plastik yang akan dipanaskan dalam cetakan, selanjutnya diberikan gaya tekan untuk memadatkan produk tersebut. Adapun bentuk blok yang dibuat adalah persegi empat, di mana temperatur yang paling optimal untuk proses press pada mesin yang dibuat adalah 175CC lama pemanasan 3 menit dan tekanan cetakan 6,28 kPa (Siregar. Chan. Herdiansyah. Yogi, & Nurdiansyah, 2. Sudirman dkk. Memanfaatkan limbah plastik PP dan serbuk gergaji kayu yang sebagaimana bahan komposit alternatif. Dalam penelitiannya menggunakan bahan secara acak dan menggunakan komposisi SKG 10, 30 dan 50 % fraksi volume. Ada beberapa pengujian mekanik yang digunakan dalam penelitian ini antara lain kuat tarik,sifat fisik,struktur mikro dan derajat kritanilitas dengan menggunakan SEM dan XRD (Karo, et al. , 2. (Gurau Ayrilmis, penelitiannya menggunakan campuran komposit kayu pinus dengan polypropylene (PP) dan Maleic anhydride (MAH) sebagai coupling agent-nya. Duangkhae bootkul dkk dalam pelitiannya komposit papan datar diolah dari campuran serbuk gergaji kayu jati dan polietilen densitas tinggi (HPDE). Ada beberapa variasi tepung antara lain, 10, 20, 30, 40, 50, 60, dan 70%, berdasarkan komposisi berat yang di campur dengan HDPE dan minyak kelapa sawit sebagai pengikatnya (Bootkul. Butkul, & Intarasiri, 2. Dalam penelitian ini dilakukan studi komparasi sifat mekanis dan sifat fisik WPC dengan matriks berbagai jenis plastik, antara lain. recycle HDPE, recycle PP dan recycle LDPE. Sebagai penguat ditambahkan serbuk gergaji kayu kelapa (SGK) dengan mesh 30. Selain itu ditambahkan serat serabut kelapa (SSK) dengan panjang 2-5 cm sebanyak 2%. Perbandingan HDPE. PP dan LDPE. SGK dan SGK dibuat Proses pembuatan menggunakan alat hot press (Waluyo R. Ahmad. Pramono, & Rizal, 2. dengan temperatur 160CC dan beban pengepresan 50 Kg. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi jenis plastik terhadap karakteristik WPC antara lain sifat mekanik . ekuatan tarik dan kekuatan impa. dan sifat fisik . asa jenis, daya serap ai. METODOLOGI PENELITIAN Bahan-bahan utama yang digunakan dalam pembuatan WPC adalah: Serbuk gergaji kayu (SGK) kelapa, serat serabut kelapa (SSK). HDPE. LDPE. PP, dan mold release wax. Tahapan Pembuatan Sample Tahapan pembuatan WPC sebagai sample uji dapar dilihat seperti gambar 1. Gambar 1. Tahapan pembuatan sampel AME (Aplikasi Mekanika dan Energ. : Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 . , pp 9-16 Pramono, et. al A 2022 Variasi Komposisi Komposisi material WPC terdiri dari recycle HDPE. LDPE, dan PP. Serbuk gergaji kayu (SGK) Serbuk gergaji kayu yang digunakan adalah serbuk gergaji kayu kelapa. Ukuran butir SGK yang digunakan adalah mesh 30 . ,6m. Selanjutnya SGK dikeringkan untuk mengurangi kadar air Bahan-bahan utama WPC seperti terlihat pada gambar di bawah dan serat serabut kelapa (SSK) Setelah dipilah SSK dipotong dengan ukuran antara 2-4 cm. selanjutnya SSK dikeringkan untuk mengurangi kadar air. Proses penelitian Pengaruh variasi jenis plastik terhadap sifat fisik dan mekanik Wood plastic composite (WPC) mengikuti diagram alir penelitian seperti terlihat pada gambar 2. Mulai Bahan-bahan utama (SGK. HDPE. LDPE. PP. SSK) seperti terlihat pada gambar 3, kemudain dicampur manual dalam sebuah wadah dengan presentase seperti terlihat pada tabel 1. Gambar 3. Bahan Utama Pembuatan WPC . HDPE, . PP, . LDPE, . Serbuk Gergaji kayu, . Serat serabut kelapa, . bahan HDPE yang sudah dicampur, . bahan LDPE yang sudah dicampur, . bahan PP yang sudah dicampur. Studi literatur Tabel 1. Variasi komposisi WPC Optimasi komposisi Variasi I Variasi II Variasi i Pengujian Sample Plastik SKG SSK Mesh Beban Tekanan . HDPE LDPE Skematik proses pembuatan material wood plastic composite dapat dilihat pada gambar 4: Hasil Pengujian Analisis Pembuatan laporan Selesai Gambar 2. Diagram Alir penelitian Gambar 4. Skematik Pembuatan Material Wood Plastic Composite AME (Aplikasi Mekanika dan Energ. : Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 . , pp 9-16 Pramono, et. al A 2022 Alat Cetak Hot Press Alat hot press yang mana untuk mendaur ulang sampah plastik untuk menjadi lempengan plastik yang bisa digunakan untuk berbagai Proses menggunakan mesin hot press . dengan kapasitas tekanan sampai 5ton dengan temperatur sampai 200CC Pengujain densitas menggunakan standar ASTM D6110. Bentuk specimen uji impak seperti terlihat pada gambar 8. Gambar 8. Spesimen uji densitas Pengujian Serapan Air menggunakan standar SNI 03-2105-2006,. Bentuk specimen uji impak seperti terlihat pada gambar 9. Gambar 5. Mesin hot press Pengujian Untuk mengetahui sifat fisik dan mekanik dari WPC, dilakukan pengujian tarik, impak, densitas, daya serap air, makro. Pengujain tarik menggunakan standar ASTM D638. Bentuk specimen uji tarik seperti terlihat pada gambar 6. Gambar 10. Spesimen uji serapan air Pengujain Foto Makro menggunakan standar ASTM E566. Bentuk specimen uji impak seperti terlihat pada gambar 11. Gambar 6. Spesimen uji tarik Pengujain Impak menggunakan standar ASTM D6110. Bentuk specimen uji impak seperti terlihat pada gambar 7. Gambar 11. Spesimen uji foto makro Gambar 7. Spesimen uji impak AME (Aplikasi Mekanika dan Energ. : Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 . , pp 9-16 Pramono, et. al A 2022 HASIL DAN PEMBAHASAN Berikut ini adalah hasil dan pembahasan sampel wood plastic composite (WPC) dengan variasi jenis plastik HDPE. PP, dan LDPE kemudian dilakukan pengujian tarik mengikuti standar ASTMD639, pengujian impak mengikuti standar ASTM-D6110. Pengujian densitas mengikuti standar SNI-03-21052006, pengujian daya serap air mengikuti standar SNI-03-2105- 2006, dan foto makro menggunakan standar ASTM-E566. Pengujian Tarik Gambar 12. Grafik Pengaruh Variasi Plastik Terhadap Kekuatan Tarik Dari grafik pada gambar terlihat bahwa nilai kekuatan tarik rata-rata untuk ketiga jenis WPC dengan matriks berbeda yaitu WPC dengan jenis plastik HDPE diperoleh rata-rata kekuatan tarik yaitu sebesar 6 MPa, kemudian WPC dengan jenis plastik LDPE diperoleh rata-rata kekuatan tarik yaitu sebesar 5 MPa, sedangkan WPC dengan jenis plastik PP diperoleh rata-rata kekuatan tarik yaitu sebesar 4 MPa. Dengan melihat hasil pengujian tarik ini, plastik HDPE merupakan matriks yang paling cocok untuk pembuatan komposit kayu plastik dibanding plastik PP dan LDPE, mengingat karakteristik plastik HDPE memiliki kekuatan tarik tertinggi dibanding material plastik PP dan LDPE, hal ini sesuai dengan hasil pengujian dimana matriks HDPE memiliki kekuatan tarik tertinggi terlihat pada gambar 12. Untuk hasil uji tarik, perbedaan antara nilai kuat tarik rata-rata material komposit dan nilai kuat tarik pada karakteristik plastik murni disebabkan oleh berbagai alasan. Diantaranya, hal ini disebabkan oleh saringan mesh yang terlalu besar, distribusi serat yang kurang merata, dan perbedaan karakter karena plastik yang merupakan jenis anorganik sementara penguat merupakan jenis organik sehingga membutuhkan pemakaian coupling agent atau compatibilizer agar menjadi campuran yang stabil melalui interaksi antar molekul. Pengujian Impak A Persamaan untuk mencari H0 H0 = L Ae . os ) = 1,36 Ae . = 0,319 m A Persamaan untuk mencari H1 H1 = L Ae . os ) = 1,36 Ae . = 0,117 m A Persamaan untuk mencari E0 E0 = Mx Gx H0 = 10,32 x 9,8Ae0,139= 32,262 A Persamaan untuk mencari E1 E1 = MxGxH1= 10,32 x 9,8Ae 0,117 = 11,832 Dari perhitungan diatas didapat nilai energi yang diserap dengan rumus sebagai berikut : A E = E0 Ae E1= M x G (H0 Ae H. = 101,136 . = 20,429 Untuk mendapatkan harga impak rumusnya sebagai berikut: AEE adalah nilai energi yang diserap sedangkan (A) adalah luas penampang specimen. OIya 20,429 = 0,25 yaycuycycoyce ya Gambar 13. Grafik Pengaruh Variasi Plastik Terhadap Harga Impak Dari grafik pada gambar terlihat bahwa harga impak rata-rata untuk ketiga jenis WPC AME (Aplikasi Mekanika dan Energ. : Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 . , pp 9-16 Pramono, et. al A 2022 dengan matriks berbeda yaitu WPC dengan jenis plastik HDPE memiliki rata-rata harga impak yaitu sebesar 0. 187 J/mm2, kemudian WPC dengan jenis plastik LDPE memiliki rata-rata harga impak yaitu sebesar 0. 237 J/mm2, sedangkan WPC dengan jenis plastik PP memiliki rata-rata harga impak yaitu sebesar 0. 249 J/mm2. Dengan melihat hasil pengujian impak ini, ada pengaruh variasi jenis plastik terhadap harga impak WPC dengan matriks PP memiliki harga impak dengan rata-rata tertinggi dibanding dengan matriks plastik HDPE dan LDPE, mengingat plastik PP memiliki harga impak tertinggi dibanding material plastik HDPE dan LDPE, hal ini sesuai dengan hasil pengujian dimana matriks PP memiliki harga impak tertinggi terlihat pada gambar 14. Sedangkan hasil pengamatan bentuk patahan dari ketiga jenis WPC merupakan jenis patahan getas. nilai densitas yaitu sebesar 0,00079 g/mm3 sedangkan WPC dengan jenis plastik PP memiliki rata-rata nilai densitas yaitu sebesar 0,00087 g/mm3. Hal ini dapat dilihat dari data dan grafik yang dihitung dari kerapatan material komposit bahwa dengan meningkatnya fraksi volume serat maka massa jenis material komposit juga meningkat, besarnya densitas atau kepadatan akan dipengaruhi oleh rongga pori atau cacat pada Semakin banyak rongga pori, semakin rendah kerapatannya dan sebaliknya. Selain void, densitas juga dapat dipengaruhi oleh ikatan antara serat dan matriks. Jika serat dan matriks tidak terikat dengan baik, maka massa jenis akan rendah karena ruang kosong di sekitar serat tidak menempel pada matriks, begitu pula sebaliknya semakin tinggi kepadatannya, semakin sedikit cacatnya, dan sebaliknya. Pengujian Densitas Persamaan untuk mencari nilai densitas: yco yci yuU= = = 0,000748 yc 8160 ycoyco2 Pengujian Daya Serap Air Persamaan untuk mencari nilai serapan air: yco1 Oe yco0 ) ycu100% yco0 6,2 Oe 5,7 ) ycu100% = 0,087% Grafik pengaruh variasi jenis plastik terhadap densitas komposit seperti terlihat pada Grafik pengaruh variasi jenis plastik terhadap serapan air komposit seperti terlihat pada gambar 15. Gambar 14. Grafik Pengaruh Variasi Plastik Terhadap Densitas Dari data dan grafik diatas menjelaskan bahwa nilai uji densitas rata-rata untuk ketiga jenis WPC dengan matriks berbeda yaitu WPC dengan jenis plastik HDPE memiliki rata-rata nilai densitas sebesar 0,00072 g/mm, kemudian WPC dengan jenis plastik LDPE memiliki rataata Gambar 15. Grafik Pengaruh Variasi Plastik Terhadap Daya Serap Air Dari data dan grafik diatas menjelaskan bahwa nilai daya serap air selama 24 jam ratarata AME (Aplikasi Mekanika dan Energ. : Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 . , pp 9-16 Pramono, et. al A 2022 untuk ketiga jenis WPC dengan matriks yang berbeda yaitu WPC dengan jenis plastik HDPE memiliki rata-rata nilai daya serap air sebesar 0,107 %, kemudian WPC dengan jenis plastik LDPE memiliki rata-rata nilai daya serap yaitu sebesar 0,062 %, sedangkan WPC dengan jenis plastik PP memiliki rata-rata nilai daya serap air sebesar 0,042 %. Semakin banyak air yang diserap material komposit, semakin rendah kekuatannya. Salah satu penyebabnya adalah masih banyaknya celah pada rongga pori yang terdapat diantara ikatan material komposit dengan sifat material itu sendiri yang dapat menyerap air dan uji serapan air membuktikan hal ini, penurunan kekuatan material disebabkan adanya void pada hasil Pengujian Foto Makro Gambar 17. Hasil pengamatan visual. distribusi filler dan matriks optimum . distribusi SGK kurang optimum . distribusi SSK kurang optimum. Pengujian pengamatan visual . oto makr. dilakukan dengan membagi hasil cetakan menjadi 30 bagian sama besar, pengujian ini bertujuan untuk melihat distribusi dan interaksi partikel serbuk gergaji kayu kelapa, serat serabut kelapa dengan plastik HDPE. PP, dan LDPE guna melihat permukaan komposit dan melihat distribusi, interaksi partikel dan ruang kosong antara filler dan matriks wood plastic composite (WPC). Dari hasil pengamatan terlihat bahwa penguat yang tidak tersebar secara merata dari ketiga jenis matriks terhadap presentase SGK berkisaran antara 15% - 40%. SSK berkisaran antara 10% - 30%, dan matriks (HDPE,PP, danLDPE) berkisaran antara 35% - 80%. Terdapat beberapa cacat yang terjadi pada komposit tersebut seperti void yaitu gelembung udara yang terperangkap dalam spesimen. Cacat berikutnya adalah flow mark yang diakibatkan oleh kecepatan alir material yang terlalu lambat atau kecepatan pendinginan yang terlalu cepat dapat menyebabkan flow-mark selain karena perubahan tekanan yang terjadi pada mold. Untuk pengamatan visual . oto makr. penyebab dari tidak meratanya penguat (SGK SSK) adalah antara lain. Posisi cetakan vertikal pada Mesin hot press yang mengakibatkan kurang meratanya antara matriks (HDPE. PP. LDPE) dan penguat (SGK SSK) dibandingkan dengan posisi cetakan horizontal. Proses pencampuran menggunakan manual mixer yang mengakibatkan tidak tercampur secara merata karena belum mencapai kondisi kehomogenan yang sesuai. KESIMPULAN DAN SARAN Hasil analisa pengaruh variasi jenis plastik terhadap sifat fisik dan mekanik wood plastic composite (WPC) dapat disimpulkan sebagai Jenis karakteristik pada wood plastic composite (WPC) . ekuatan tarik, harga impak, densitas dan daya serap ai. Dengan komposisi dan proses yang sama, wpc dengan matriks HDPE memiliki nilai kekuatan tarik rata-rata maksimum yaitu sebesar 6 MPa dan terendah yaitu wpc dengan matriks PP memiliki nilai kekuatan tarik rata-rata yaitu sebesar 4MPa. WPC dengan matriks PP memiliki nilai harga impak rata-rata maksimum yaitu sebesar 0,249J/mm2 dan terendah yaitu wpc dengan matriks HDPE memiliki nilai harga impak yaitu sebesar 0,187J/mm2. WPC dengan matriks PP memiliki nilai densitas rata-rata maksimum yaitu sebesar 0,00087g/mm3 dan terendah yaitu wpc dengan matriks HDPE memiliki nilai densitas yaitu sebesar 0,00072g/mm3. WPC dengan matriks HDPE memiliki nilai daya serapan air rata-rata maksimum yaitu sebesar 0,107% dan terendah yaitu wpc dengan matriks PP AME (Aplikasi Mekanika dan Energ. : Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 8 . , pp 9-16 Pramono, et. al A 2022 memiliki nilai daya serapan air yaitu sebesar 0,042%. Hasil pengamatan visual dan foto makro menunjukkan bahwa wood plastic composite (WPC) dengan matriks PP memiliki distribusi atau sebaran penguat (SGK & SSK) yang lebih merata, dan WPC dengan matriks HDPE memiliki distribusi atau sebaran penguat (SGK & SSK) yang kurang merata. Dari hasil pengujian dan pengamatan pada wood plastic composite (WPC) dengan matriks LDPE merupakan WPC dengan karakteristik optimum. Saran Perlu dilakukannya proses injection molding atau 2 kali proses yang pertama yaitu dibuat pellet dan kemudian dilakukannya proses Penambahan compatiblizer untuk meningkatkan gaya adhesi antara matriks dan penguat. Menggunakan ukuran mesh dengan tingkat kehalusan paling kecil. Temperatur Pemanasan Cetakan terhadap Kualitas Hasil Press Paving Block Berbahan Dasar Sampah Plastik. FLYWHEEL: Jurnal Teknik Mesin Untirta, 41-45. Slamet. Karakterisasi Komposit Dari Serbuk gergaji (Sawdus. dengan Proses Hotpress Sebagai Bahan Baku Papan Partikel1-9. SNST ke-4 . Semarang : Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim Semarang. Waluyo. Ahmad. Pramono. , & Kurniansyah. Pengembangan Wood Plastic Composite melalui pemanfaatan limbah Plastik dan Serbuk Gergaji Kayu. AME (Aplikasi Mekanika dan Energ. , 7. , 1-9. Waluyo. Ahmad. Pramono. , & Rizal. Perancangan dan Analisis Kekuatan Rangka Cetakan Komposit Kayu-Plastik Menggunakan Finite Element Analysis. JTERA (Jurnal Teknologi Rekayas. , 5. , 63-72. REFERENSI