Jurnal Ilmiah Teknik Kimia.
Vol.
6 No.
2 (Juli 2.
E-ISSN 2685 Ae 323X Pengaruh Penambahan Filler Talc Terhadap Sifat Termal dan Massa Jenis Komposit Polipropilena/Masterbatch Black The Effect of Talc Filler Component on Thermal and Density Properties of Polypropylene/Masterbatch Black Composites Fitria Ika Aryanti1*,Dheandra Azani Maghfira2 Staf Pengajar Program Studi Teknik Kimia Polimer.
Politeknik STMI Jakarta, 10510 Alumni Mahasiswa Program Studi Teknik Kimia Polimer.
Politeknik STMI Jakarta, 10510 Corresponding Author.
Email: fitria.
ika@kemenperin.
Received: 28th March 2022.
Revised: 5th June 2022.
Accepted: 12th July 2022
ABSTRACT
Polypropylene/PP is one type of thermoplastic polymer that is widely used in everyday life.
The use of fillers aims to reduce production costs and improve certain properties of the polymer matrix.
This study aims to study the effect of adding talc as a filler on the physical and thermal properties of PP/masterbatch black (PP/MB Blac.
-based composites with percentages of 0, 5, 10, 15, and 20%.
PP was mixed with 4% black MB Black and talc, then processed using injection molding.
The composite product was then tested for thermal properties using Differential Scanning Colorimetry (DSC) and physical properties .
The results showed that the addition of 20% of talc can increase the melting temperature with a melting temperature of 162.
1AC and the lowest density of 0.
908 g/cm3 without the addition of talc.
Keywords: Polypropylene, talc, masterbatch black, density, melt temperature ABSTRAK Polipropilena/PP merupakan salah satu jenis polimer termoplastik yang banyak digunakan sehari-hari.
Penggunaan filler bertujuan untuk menurunkan biaya produksi dan meningkatkan sifat tertentu dari matriks polimer.
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh penambahan talc sebagai filler terhadap sifat fisik dan termal komposit berbasis PP/masterbatch black (PP/MB Blac.
dengan persentase 0, 5, 10, 15, dan 20%.
PP dicampur dengan MB Black 4% dan talc, selanjutnya dilakukan pemrosesan menggunakan injection molding.
Produk komposit selanjutnya dilakukan uji sifat termal menggunakan DSC dan sifat fisik .
assa jeni.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan 20% talc dapat meningkatkan temperatur leleh dengan temperatur leleh sebesar 162,1AC sedangkan massa jenis rendah diperoleh 0,908 g/cm3 tanpa penambahan talc.
Kata kunci: Polipropilena, talc, masterbatch black, massa jenis, temperatur leleh Copyright A 2022 by Authors.
Published by JITK.
This is an open-access article under the CC BY-SA License .
ttps://creativecommons.
org/licenses/by-sa/4.
How to cite: Aryanti.
The Effect of Talc Filler Component on Thermal and Density Properties of Polypropylene/Masterbatch Black Composites.
Jurnal Ilmiah Teknik Kimia, 6.
, 72-77.
Permalink/DOI: 10.
32493/jitk.
Jurnal Ilmiah Teknik Kimia Juli 2022, 6 .
Jurnal Ilmiah Teknik Kimia.
Vol.
6 No.
2 (Juli 2.
E-ISSN 2685 Ae 323X akan menyebabkan penurunan kualitas produk Aditif lainnya yang dapat ditambahkan ke matriks polimer yaitu pewarna.
Penampilan produk polimer biasanya dipengaruhi dari pewarnaan (Zsyros et al.
, 2.
Produk polimer dapat memiliki berbagai macam warna dengan penambahan pewarna.
Pewarna tersebut dapat berupa dry color, liquid color, maupun concentrate (Ambrogi et al.
, 2.
Salah satu jenis pewarna yang banyak digunakan yaitu masterbatch, polimer yang mengandung aditif yang telah terdispersi.
MB black sebagai salah satu inorganik pigmen memiliki komposisi A40% carbon black (Ahmed et al.
, 2.
Carbon black sejauh ini merupakan pigmen hitam yang penting dan menempati urutan kedua dalam hal volume penggunaan pada industri plastik setelah TiO2.
Selain itu.
MB Black memiliki kemampuan untuk melindungi dari penyerapan UV (Ambrogi et al.
, 2.
Talc merupakan bubuk kristal berwarna putih hingga putih keabu-abuan, mudah menempel pada kulit, tidak mudah terbakar, dan tidak beracun.
Talc tersedia melimpah di alam sehingga harganya rendah.
Talc memiliki berat molekul 379,27 dengan rumus molekul Mg3(OH)2Si4O10 dan densitas 2,7-2,8 g/cm3.
Interaksi antara partikel talc dengan matriks PP dapat memiliki efek yang signifikan pada komposit (Bouiadjra et al.
, 2.
Pada menunjukkan penambahan 10% talc komposit PP/Talk/MB Black 4% menghasilkan modulus elastisitas sebesar 1.
848,5 MPa.
Nilai modulus elastisitas ini menunjukkan kekakuan dari komposit yang dihasilkan.
Penambahan talc sebagai filler dapat meningkatkan kekakuan dari matriks PP (Aryanti, 2.
Penelitian lainnya PP ditambahkan dengan talc 5, 10, 40, dan 50%.
Penambahan talc dalam matriks PP dapat meningkatkan kekakuan dan mengurangi ductility (Bouiadjra et al.
, 2.
Soy et al.
, 2017 dalam penelitiannya menggunakan Recycled PP dengan penambahan talc dan CaCO3 30% diperoleh bahwa kuat tarik komposit Recycled PP (RPP) dihasilkan pada penambahan talc yaitu 23 MPa lebih besar dibandingkan dengan penambahan CaCO3 pada persentase yang sama PENDAHULUAN Polipropilena (PP) merupakan jenis diaplikasikan pada kehidupan sehari-hari, seperti mainan, botol minum, tempat makan, peralatan dapur, bahan arsitektur, peralatan listrik, komponen otomotif dan industri lainnya karena memiliki kekuatan kepadatan yang tinggi (Budiyantoro et al.
, 2.
(Aryanti & Pasya, 2.
, (Yang et al.
, 2.
Kelebihan polimer PP memiliki berat jenis yang rendah, biaya produksi yang rendah dan penerapan yang luas pada beberapa bidang industri (Ahmed et al.
, 2.
Penambahan aditif ke dalam matrik polimer berfungsi untuk menambahkan efek yang berbeda baik sifat mekanis maupun kemampuan dalam pemrosesan/processability (Ambrogi et al.
Secara umum, partikel inorganik seperti talc.
CaCO3, clay, bentonite, mika dapat berfungsi sebagai filler (Buasri et al.
, 2.
Adanya filler dalam matriks polimer diharapkan dapat mengurangi penggunaan polimer tersebut dan mengurangi biaya produksi dan pada kondisi tertentu dapat berfungsi untuk meningkatkan kekerasan suatu material (Budiyantoro et al.
, 2.
(Yang et al.
, 2.
Namun, yang harus penambahan filler ke dalam matriks polimer.
Hal ini karena akan berpengaruh terhadap pemrosesan, ductility, maupun sifat mekanis Oleh karena itu perlu diketahui persentase optimum untuk memperoleh sifat komposit yang diinginkan.
Sebagian besar produk plastik dibuat menggunakan injection molding.
Proses pembentukan produk menggunakan injection molding dilakukan dengan menginjeksikan material polimer dalam mold pada tekanan Penggunaan campuran daur ulang PE dan PE murni 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, dan 100% menggunakan injection molding pada tekanan 8 bar dan temperatur 190AC diperoleh kekuatan tarik yang dihasilkan semakin menurun seiring dengan penambahan PE daur ulang dan memicu shrinkage (Badri et al.
, 2.
Penurunan kuat tarik dan peningkatan shrinkage tersebut Jurnal Ilmiah Teknik Kimia Juli 2022, 6 .
Jurnal Ilmiah Teknik Kimia.
Vol.
6 No.
2 (Juli 2.
E-ISSN 2685 Ae 323X yaitu 20,6 MPa.
Berdasarkan hasil uji sifat termal menggunakan DSC diperoleh bahwa adanya talc dapat meningkatkan temperatur leleh komposit.
Laju alir komposit RPP mengalami penurunan dengan penambahan talc.
CaCO3, dan fiber glass.
Di lain hal, viskositas akan meningkat akibat tingginya kandungan aditif tersebut.
Budiyantoro et al.
, 2018 dalam CaCO3 sebanyak 5, 15, dan 25% ke dalam matriks PP menggunakan injection molding pada temperatur 230AC, diperoleh kuat tarik terbesar pada penambahan 15% yaitu 24,9 MPa.
Dengan sebelumnya, maka diperlukan variasi talc yang optimum untuk memperoleh sifat termal yang baik dan massa jenis yang rendah sehingga komposit yang dihasilkan lebih ringan dibandingkan material lainnya.
Oleh karena itu, penelitian ini akan melihat pengaruh penambahan talc terhadap sifat termal dan massa jenis komposit PP/MB Black 4% dengan variasi penambahan talc 0, 5, 10,15, dan 20% menggunakan injection 214, density kits, neraca digital.
Bahan-bahan yang digunakan ditimbang dan dibuat komposisi dengan persentase sesuai Tabel 2.
Variasi Komposisi Komposit Variasi Komponen (%) Talc MB Black Masing-masing variasi selanjutnya dilakukan Hasil pencampuran tersebut dimasukkan ke mesin injection molding pada tekanan 50 MPa, temperatur 210AC cycle time 32 detik, inject time 5 detik, cooling time 10 detik, menjadi produk komposit.
Diagram alir proses alur penelitian terlihat pada gambar 1.
Mulai Studi Literatur
BAHAN DAN METODE
Matriks polimer yang digunakan yaitu PP Homopolimer HI10HO berbentuk butiran dari PT Chandra Asri Petrochemical Tbk.
Tabel 1 menunjukkan karakteristik PP Hompolimer HI10HO.
Persiapan alat dan bahan Pencampuran Pemrosesan dalam Injection Molding Tabel 1 Karakteristik PP Homopolimer HI10HO .
chandra-asri.
Karakteristik
Nilai Melting Point
157-170AC
Density 0,903 g/cm3 Specific gravity <1,0 Melt Index .
AC/2,16 10,0 gr/10 min Uji Sifat Termal Uji Massa Jenis Data Pembahasan Bahan lainnya Talc (Liaoning talc powde.
325 mesh dari PT Justus Kimiaraya, dan MB Black MC-9010 dan etanol 96%.
Peralatan yang digunakan yaitu Injection Molding Toshiba Machine EC100SX II.
Granulator Kawata Model A300-10SP, dan Differential Scanning Calorimetry (DSC) merek Netzsch Jurnal Ilmiah Teknik Kimia Kesimpulan Selesai Gambar 1.
Diagram Alir Penelitian Juli 2022, 6 .
Jurnal Ilmiah Teknik Kimia.
Vol.
6 No.
2 (Juli 2.
E-ISSN 2685 Ae 323X
Uji
Komposit
PP/MB
Black/Talc menggunakan DSC.
Pengujian mengacu pada standar ASTM D3418-15.
Sampel yang digunakan sekitar A6 mg dimasukkan ke dalam wadah crucible lalu dilakukan pemanasan dari temperatur 30220AC.
Laju pemanasan sebesar 10AC/menit kemudian ditahan selama 5 menit.
Selanjutnya, sampel dilakukan pendinginan dengan laju pendinginan sebesar 10AC/menit dari temperatur 220-30AC dan ditahan selama 5 menit.
Kemudian dilakukan pemanasan kedua dari temperatur 30-220AC dengan laju pemanasan 10AC/menit.
Persentase kristalinitas (X.
dapat dihitung dengan persamaan 1, yaitu: (Soy et , 2.
Xc (%) = OI M
OI AM
y 100% termal ditunjukkan dalam tabel 3.
Tabel 3.
Hasil Uji Termal Komposit OIHm (J/.
Xc (%) 107,00 84,50 72,75 98,19 97,23 Berdasarkan tabel 3 terlihat bahwa penambahan persentase talc ke dalam komposit PP/MB Black akan meningkatkan temperatur Temperatur menggambarkan temperatur dimana terjadi perubahan fasa dari padat menjadi cair tanpa mengalami perubahan komposisi.
Pada PP/MB Black nilai temperatur leleh dipengaruhi oleh perbedaan laju alir .
elt flo.
Semakin kecil angka melt flow, maka viskositas komposit tersebut semakin besar.
Dari pengukuran massa jenis komposit PP/MB Black yang ditambahkan talc menggunakan neraca digital dilengkapi density kits, diperoleh data rata-rata dari 3 sampel seperti terlihat pada gambar 2.
A .
Dimana iHm adalah entalpi pelelehan (Joule/gra.
, iHAm adalah entalpi pelelehan 100% kristal PP .
,1 Joule/gra.
, dan Wpolymer= Ratio berat polimer Massa Jenis (G/cm.
Tahapan pengujian massa jenis dengan cara menimbang spesimen dengan density kits dalam keadaan kering di udara dan keadaan tercelup dalam etanol, selanjutnya angka yang diperoleh dimasukkan ke dalam rumus yuU = Oe y .
uU0 Oe yc.
ycc a.
A = densitas sampel .
/cm.
A = massa sampel di udara .
B = massa sampel dalam cairan .
d = densitas udara .
,001 g/cm.
A0 = densitas cairan .
/cm.
(Modul Praktik Kimia Polimer, 2.
0,908 Var.
1,004
1,039
1,118
1,119
Var.
Var.
Var.
Var.
Gambar 2.
Hasil Uji Massa Jenis Komposit Massa jenis PP lebih kecil dari pada massa jenis talc dan MB Black sehingga dengan volume yang sama didapatkan bahan yang lebih Pada gambar 2 terlihat penambahan talc ke dalam komposit PP/MB Black dapat meningkatkan massa jenis komposit tersebut.
Dengan massa jenis tertinggi komposit variasi 5 pada komposisi talc 20% sebesar 1,119 g/cm3.
Hal ini dikarenakan talc dengan massa jenis yang lebih tinggi dibanding PP dan MB Black akan mengisi rongga pada komposit tersebut sehingga diperoleh kerapatan yang HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian termal menggunakan DSC didapatkan langsung nilai temperatur kristalisasi (T.
, temperatur leleh (T.
, dan entalpi pelelehan (OIH.
melalui software yang terkoneksi dengan DSC, sedangkan perhitungan kristalinitas (X.
dihitung menggunakan persamaan 1.
Hasil pengujian Jurnal Ilmiah Teknik Kimia
(AC)
Variasi Tc (AC) Juli 2022, 6 .
Jurnal Ilmiah Teknik Kimia.
Vol.
6 No.
2 (Juli 2.
E-ISSN 2685 Ae 323X lebih tinggi pula.
Distribusi filler dan disperse pada sampel uji pada saat pencampuran pada proses injection molding juga berpengaruh terhadap kerapatan komposit PP/MB Black.
Kualitas produk injection molding dapat ditunjukkan dengan beberapa ciri antara lain minimum sinkmark, warpage, dan kerataan Menurut (Budiyantoro et al.
, 2.
untuk mencapai disperse dan distribusi filler yang lebih baik, diperlukan tekanan balik dan putaran ulir yang lebih cepat.
Aryanti.
Pembuatan Komposit Polimer Polipropilena/Talk/Masterbatch Hitam Pada Cover Tail.
Jurnal Teknologi Dan Manajemen, 19.
, 1Ae6.
Aryanti.
, & Pasya.
Purge material berbasis campuran recycled HDPE dan lempung kaolin untuk ekstrusi polipropilena dan masterbatch.
Majalah Kulit.
Karet.
Dan Plastik, 37.
, 17Ae26.
Badri.
Darsin.
, & Dwilaksana.
SIFAT MEKANIK DAN CACAT
PENYUSUTAN ( SHRINKAGE ) AKIBAT
VARIASI KOMPOSISI CAMPURAN
DAUR ULANG POLYETHYLENE PADA
INJECTION MOULDING.
Injection moulding is one process to form plastic by compress the melted plastic in a closed die The raw material for the .
7(Apri.
Bouiadjra.
Albedah.
Bouziane.
Bouakkaz.
Benyahia.
, &
Khan Mohamed.
Effects of Voids Growth on the Damage of Polypropylene/Talc Micro-composite.
Journal of Failure Analysis and Prevention, 18.
, 1111Ae1119.
https://doi.
org/10.
1007/s11668-018-04963 Buasri, a.
Chaiyut.
Borvornchettanuwat, .
Chantanachai.
, & Thonglor.
Thermal and Mechanical Properties of Modified CaCO 3 / PP Nanocomposites.
International Journal of Chemical.
Molecular.
Nuclear.
Materials and Metallurgical Engineering, 6.
, 446Ae Budiyantoro.
Sosiati.
Kamiel.
, &
Fikri.
The effect of CaCO3 filler component on mechanical properties of polypropylene.
IOP
Conference Series: Materials Science and Engineering, 432.
https://doi.
org/10.
1088/1757899X/432/1/012043
Soy.
Findik.
Yetgin.
Gokkurt.
& Y&inodot.
ld&inodot.
r&inodot.
Fabrication and Mechanical Properties of Glass Fiber/Talc/CaCO3 Filled Recycled PP Composites.
American Journal of Applied Sciences, 14.
, 878Ae
KESIMPULAN
Dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa penambahan 20% talc dalam komposit PP/MB Black dapat meningkatkan temperatur leleh komposit, dengan temperatur leleh terbesar 162,1AC namun massa jenis komposit PP/MB Black Massa jenis terendah yaitu 0,908 g/cm3 pada 0% talc.
Berdasarkan penelitian tersebut, perlu dilakukan pengujian kompatibilitas antara talc dan PP/MB Black serta dibandingkan dengan filler lainnya sehingga diperoleh hasil yang lebih optimum.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih ditujukan kepada Politeknik STMI Jakarta yang telah memfasilitasi pelaksanaan penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA