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

EFEK PENGOMPOSAN TERHADAP KUALITAS FILMCAMPURAN CPPIBIONOLLE DAN MODIC

NikhamPuslitbang Teknologi Isotop dan Radiasi (P3TlR) -BATAN

JI. Cinere, Pasar Jum'at, Jakarta 12440

ABSTRAK

EFEK PENGOMPOSAN TERHADAP KUALITAS FILM CAMPURAN CPPIBIONOLLE DAN MODIC. Telahdipelajari degradasi secara pengomposan film campuran polipropilen-ko-etilen (CPP) dan polibutilen suksinat (Bionolle) danpolipropilen digrafting maleik anhidrat (Modic) sebagai kompatibiliser. Kebanyakan poiyblend, tidak mudah didegradasi di bawahkondisi lingkungan alamo Untuk menjaga kelangsungan kualitas dan melestarikan lingkungan maka dibuat poiyblend berasal daTibahan sintetik yang biodegradable. Salah satu cara yang mudah adalah mencampur polimer yang non biodegradable denganpolimer biodegradable. Sebagai tindak lanjut maka telah diteliti studi pengomposan filmcampuran polimer CPP/Bionolle danModic 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 denganketebalan 0,5 mm dibawah tekanan 150 kg/cm2 pada suhu 200 .C selama 3 menit. Film sampel campuran dipotong menjadiberbentuk dumbbell sesuai ASTM 1822-L. Selanjutnya film dikubur dalam kompos yang terdiri daTi campuran bahan tertentuselama 4 bulan. Hasilnya menunjukkan bahwa terjadi penurunan kualitas film seperti perpanjangan putus dan tegangan putusserta 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 studycomposting film of polypropylene-co-ethylene (CPP) and polybutylene succinate (Bionolle) with compatibilizer of polypro-pylene grafted maleic anhydride (Modic) blend has been done. Nowadays the most of polyblends are not degraded under thenature condition. In order to maintain the quality of our life and preserve the environment, it will be highly desirable if thesynthesized polyblends are biodegradable. To achieve this goal, one of the convenient ways is to blend nonbiodegradable polymerwith biodegradable polymer. As follow up of the idea, so that the study of composting has been researched with the objective toknow 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 sampleswere made film with tickness 0.5 mm under pressure 150 kg/cm2 at temperature 200 °C for 3 minutes. The film were cut intodumbell shape conform with ASTM 1822-L. Then the tilm were buried in the compose that consist of the fixed of materialmixture tor 4 months. The results show that the quality of films i.e. modulus and tensile strength have been deceased and also themorphology 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, senyawaanorganik atau biomasa dimana mekanismenyadidominasi oleh aktivitas enzim inikroba) dapatdibedakan menjadi dua yaitu polimer yangbiodegradablesempurna daD polimer yangbiodi.s-integrable. Polimer yang biodegradablesempurna dikenal sebagai bahan yang paling baikmereduksi polusi lingkungan. Namun polimer ini tidakdipakai untuk aplikasi komersial karena harganya tinggidaD keterbatasan sifat-sifat mekaniknya. Polimer yangbiodisintegrable adalah suatu bahan campuran yang

terdiri dari polimeryang biodegradable sempurna danpolimer komersial yang nonbiodegradable. Hal iniefektif untuk mereduksi volume limbah plastik dengandegradasi sebagian. Polimer tersebut lebih mudah

diaplikasikan daripada polimer yang biodegradablesempurna, jika ditinjau dari perkembangan ekonomi danjuga sifat-sifat unggulnya karena polimer komersial

berguna sebagai komponen campuran [1).Telah diketahui bahwa campuran polimer alan

polymer blend (polyblend) secara komersialdiperkenalkan oleh Dow Chemical [2), kemudian setelah

itu penelitian dan pengembangan tentang polyblend

39

Prosiding Pertemuan Ilmiah Ilnw Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN1411-2213

Sampel campuran sekitar 50 g digiling denganmenggunakan Laboplastomill buatan ToyoseikiCo. Ltd.. Jepang. Kondisi penggilingan pada suhu200 "C dengan kecepatan pisau putar 30 rpm dan waktupencampuran sekitar 8 menit. Setelah penggilinganselesai, sampel campuran yang sudah meleleh,dikeluarkan secepatnya dan didinginkan pada suhukamar. Sampel campuran dibuat film dengan ketebalan0,5 mm dibawah tekanan 150 kg/cm2 pada suhu 200 "Cselama 3 menit dan pemanasan awal selama 3 menit,kemudian didinginkan dibawah tekanan sekitar100 kg/cm2 dengan sirkulasi air selama 5 menit.

Pengukuran Sifat Mekanik

Pengukuran sampel dilakukan di Laboratoriumyang sarna seperti tersebut di alas. Film sampelcampuran dipotong menjadi berbentuk dumbell sesuaiASTM 1822-L. Untuk menentukan tegangan putus daDperpanjangan putus diukur dengan menggunakanStrograph RI buatan Toyoseiki Co. Ltd., Jepang, padakecepatan crosshead 100 mm/menit dan pada suhukamar sekitar 20 °C.

menjadi sangat menarik dan berkembang cepat diseluruh dunia. Kepastian ini disebabkan polyblendmenunjukkan sifat-sifat unggul melebihi bahanpenyusunnya. seperti kekuatan. lebih fleksibel, tahanterhadap pengaruh lingkungan dan sifat-sifat lain yangdisyaratkan. Sekarang ini ada beberapa ratus jenispolyblendyang telah digunakan [3 -5].

Kebanyakanpolyblendyang ada, tidak mudahdidegradasi dibawah kondisi lingkungan alam,polyblend dalam pemakaian terakhir, sebagian besardibuang ke tempat pembuangan sampah, dibakar ataudibuang di sembarang tempat. Kenyataan ini akanmenciptakan masalah lain dalam managemenpembuangan sampah. Untuk menjaga kelangsungankualitas daD melestarikan lingkungan makapolyblendberasal dari bahan sintetik yang biodegradable. Untukmencapai tujuan ill, salah satu cara yang mudah adalah

mencampur polimer yang nonbiodegradable denganpolimer biodegradable. Dengan demikian bahan ini.mempunyai struktur yang mudah diserang mikroba atauproses hidrolitik [5].

Namun masalahnya ke dua polimernon biodegradable daD biodegradable tidakkompatibel, jika ke dua polimer dicampur, maka akan

menghasilkan polimer heterogen dengan perlekatanantar permukaan relatiflemah, sehingga diperoleh sifatmekanik yang buruk. Agar dua jells polimer tersebutdapat kompatibel. maka diperlukan kompatibiliser,seperti Modic. Untuk mengetahui bahwa dua jenispolimer ini menjadi kompatibel, digunakanModic berupaMaleik anhidrat, polimer tersebut ditunjukkan adanyablok, acak, atau kopolimer tergrafting [6 -10].

Sesuai dengan gagasan tersebut, penelitian inibertujuan untuk menyiapkan polyblend yang ramahlingkungan daD mengetahui degradabilitas film daTicampuran polipropilen-ko-etilen (CPP) daD polibutilensuksinat (Bionolle) dengan poli-propilen digraftingmaleik anhidrat (Modic) sebagai kompatibiliser.

BAHAN DAN METODE

Uji Degradasi Secara Pengomposan

Untuk uji degradasi secara pengomposan filmdaTi campuran polimer CPP/Bionol/e dan Modic,dilakukan dalam tanah dengan komposisi sebagaiberikut [II]; 1/3 kompos, 1/3 tanah daTi kolamdan 1/3tanah daTi kebun. Sampel film dalam bentuk dumbel/dengan ketebalan 0,5 mm, dikeringkan dalam ovenvakum pada suhu 40 OC selama 48 jam. Sampel kemudiandikubur dalam campuran kompos tersebut, kemudiandiinkubasi selama 4 bulan. Sampel yang telah diinkubasidikeluarkan daTi kompos dan dicuci dengan air suling,kemudian dengan metanol dan selanjutnya dikeringkandalam oven vakum pada suhu 40 °C selama 24 jam.Degradasi secara pengomposan dinyatakan denganpersentase kehilangan berat [12].

(Wo,W,)Kehilangan berat = x 100 %

Wo

Bahan

Pelet polipropilen-ko-etilen (CPP) dengan2,5 M % etilen MFR 10 diperoleh daTi ChisoCorporation, Jepang. Pelet polibutilen suksinat(Bionolle) grade 1010 diterima dari Showa High PolymerCo. Ltd., Jepang. Polipropilen digrafting maleik anhidrat(Modic) dibeli daTi Mitsubishi Chemical Co. Ltd.,Jepang. Semua bahan yang dipakai tanpa dimurnikanlebih dahulu.

dalam hal ini W 0 dan WI berat film sebelum dan sesudah

uji pengomposan.

RAsa DAN PEMBAHASAN

Telah diketahui bahwa rase continuous daTipolyblend dapat dipercaya memperbaiki sifat-sifatfisiko-mekanik [II]. Namun demikian dalamkenyataannya pembentukan rase continuou.\" daTipolyblend yang terdiri daTi dua jenis polimer tidakkompatibel, sangat jarang terjadi tanpa melibatkankompatibilizer. Hal ini dapat dilihat bahwa tanpa adanyakompatibiliser, maka campuran CPPIBionollemenunjukkan sifat-sifat mekanik yang buruk,seperti

Persia pan Polyblend

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium TakasakiRadiation Chemistry Research Establishment, JAERIJepang. Komposisi campuran CPP/Biono//e divariasisebagai berikut; 100/0,75/25,50/50,25/75 daD 0/100dengan konsentrasi Modic 0, 10, 15 dan 20 % berat.

40

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

;iDo 600a:.a

"Eo 400

f.~ ZOO

~~:~

--u-.~

"'\

'\ ~ '-0 1 2 3 4

IWaktu pengomposan (bulanl!

Gamba,. 1. Perubahan perpanjangan putus film campuranCPP/Bionolle dan Modic 10% setelah mengalamipengomposan selama 4 bulan

tegangan putus rendah daD kerapuhan perpanjangan

putus [7 ].Sifat mekanik dan sifat yang mudah diubah pada

komposisi campuran, umumnya menunjukkan nilai yangrendah daripada bahan penyusunnya. Hal inidisebabkan kurangnya formasi rase co-continuous,akibatnya penempelan antar permukaan buruk daDtegangan antar permukaan diantara dua polimer tinggi.Penempelan antar permukaan yang buruk daD teganganantar permukaan yang tinggi sehingga menimbulkanpembentukan dua rase morfologi yang terpisah jelasdengan rase boundaries. Sebaliknya penambahan

sejumlah kompatibiliser (Modic) yang cukup, raseboundary menjadi tidak bertahan lebih lama daD rasedispersed mengikat lebih baik atau perlahan-lahanmelekat ke dalam matriks daD membentuk raseco-continuous. Karena basil penempelan an tarpermukaan akan lebih baik, sehingga memperbaikikeseluruhan sifat mekanik [7,13-15].

Untuk memprediksi konsentrasi optimalkompatibiliser, maka dalam penelitian ini telah dicobakonsentrasi Modic 0, 10, 15 daD 20 % berat untukmenghasilkan cro.\'s linking campuran polimer CPPIBionolle. Konsentrasi optimal Modic sebagaikompatibiliser didapatkan 20 %, walaupun untukperpanjangan poluS daD tegangan poluS dengan 1 11%berat Modic sudah cukup. Untuk campuran polimeryang mengandung CPP tinggi (CPPIBionolle = 75/25)dan CPP rendah (CPPIBionolle = 25/75), penambal1an

10 % Modic juga cukup untuk mencapai tegangan polusyang cukup tinggi. Jika penambahan Modic berlebihanmaka ada kemungkinan rantai molekul terkonsentrasi

pada permukaan [13 -16].Untuk mengetahui kualitas film daTi campuran

CPPIBionolle danModic, maka telah diuji penurunanberat fIlm, serta sifat mekaniknya seperti perpanjanganpoluS daD tegangan putusnya. Efek pengomposanterhadap penurunan berat daTi film campuran CPPIBionolle dengan 10 % berat Modic, ditunjukkan dalamGambar I. Kecepatan degradasi naik cukup tajamsetelah diinkubasi selarna 4 bulan. Untuk film campuranCPPIBionolle = 0/100 kehilangan berat hingga sekitar

100

90 fig, namun untuk film campuran CPPIBionolle =

50150 hanya sekitar 20 mg,jadi diantara dua film tersebutada perbedaan penurunan sekitar 78 %. Sedangkancampuran CPPIBionolle = 100/0 tidak mengalami

penurunan sarna sekali, karena campuran ini takmengandung Bionolle. Hal ini dapat dipahami bahwadegradasi secara pengomposan untuk film yangmengandung Bionol/e, terjadi kerusakan secara acakdi permukaan film daD dibagian amorphou.~. Untukfilmcampuran CPPlBionolle = 0/100 dengan 10 % Modic

ada kemungkinan bagian amorphousnya lebih banyaksehingga kehilangan beratnya setelah prosespengomposan lebih tinggi. Hal ini dapat dilihat padaGambar 4 daD dapat dimengerti bahwa Bionolle

merupakan polimer biodegradable.Efek pengomposan film daTi polyblend

CPPIBionolle daD Modic 10% terhadap perpanjanganputus dapat dilihat pada Gambar 2. Untuk fIlm campuranCPPIBionolle >10010 perpanjangan putus sebelumpengomposan sekitar 900 %, namun setelah mengalamipengomposan selama 4 bulan menjadi sekitar 670 %,atau perpanjangan putusnya turun sekitar 25 %.Sedangkan untuk film campuran CPPlBionolle = 50150

sebelum pengomposan sekitar 550 %, daD setelahmengalami pengomposan selama 2 bulan menjadi 0 %,atau perpanjangan putusnya turun sekitar 100 %. Halyang sarna terjadi untuk film campuranCPPIBionolle = 0/100.

Untuk mengetahui efek pengomposan film daripo/yblend CPPIBionolle daD Modic 10 % terhadaptegangan putus dapat dilihat pada Gambar 3. Film daricampuran CPPIBionolle = 10010 sebelum

pengompOSan sekitar 40 MFa, setelah mengalamipengomposan selama 4 bulan menjadi 33 MPa, atautegangan putusnya turun sekitar 17 %. Sedangkanuntuk film campuran CPPIBionolle = 50150 sebelum

pengomposan tegangan putusnya sekitar 34 MPa,setelah mengalami pengomposan selama 3 bulanmenjadi 0 MPa atau tegangan putusnya turun sekitar100 % Jadi suatu film campuran yang semakin banyakmengandung Bionolle akan mengalami degradasi lebih

~~..".Q==~~

Gambar 1. Kehilangan berat film campuran CPP:Bionolle dan Modic 10% setelah mengalamipengomposan selama 4 bulan

41

Prosiding Pertemuan /lmiah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002SerptJng, 22 -23 Oktober 2002 ISSN 1411-2213

Gambar 4. Foto film dari campuran CPP/Bionolle clanModic 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 campuranCPPIBionolle daD Modic 10% setelah mengalamipengomposan selama 4 bulan

tak teratur. Dari kenyataan ini dapat diduga bahwakerusakan film tersebut disebabkan oleh seranganmikroba yang terkandung dalam kompos yang dipakaidalam penelitian ini. Dati basil penelitian ini dapatdikatakan bahwa film daTi campuran CPPlBiono/le danModic adalah meruPakan bahan yang biodegradable.Jadi bahan campuran dati CPP/Biono/le daD Modicdapat dijadikan alternatif untuk menggantikan bahanyang nonbiodegradable yang selama ini limbah datiproduk bahan tersebut setelah habis Pakai kemudiandibuang, temyata tidak ramah dengan lingkungannya.Akibatnya dapat menimbulkan efek negatif terhadaplingkungan, seperti polusi udara, menurunkankesuburan tanah pertanian daD berbahaya bagikesehatan 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) daD10 % Modic, tegangan putus daD perpanjanganputusnya turun hingga 100 % sete1ah masing-masing mengalami pengomposan se1ama 3 dan bulan2 bulan.

3. Efek pengomposan terhadap morfologi film dapatmenurunkan berat, permukaannya menjadi kasardaD rusak. Dengan demikian film daTi campuranpolimer tersebut dapat dikatakan sebagai bahan

yang biodegradable.

DAFTAR PUSTAKA

[I]. CHOI, E. J. and PARK, J. K. Study onbiodegradability of PCL/SAN blend usingcomposting method, Polymer Degradation andStability 52 (1996) 321- 326.

cepat dibanding film yang mengandung Bionolle lebihsedikit. Hal ini berarti bahwa degradabilitas film tersebuttergantung kepada ada tidaknya Bionolle, jikakandungan Bionol/enya tinggi maka degrdabilitasnyatinggi juga, demikian sebaliknya bila Bionol/enyarendah maka degradabilitasnya rendah. lni dapatdimengerti bahwa untuk film campuran CPP/Bionol/edengan kandungan Bionol/e tinggi berarti filmtersebut mempunyai komponen Bionol/e lebih tinggi,sedang Bionol/e merupakan polimer biodegradable.Jadi film yang mengandung Bionolle lebih banyak rnakadegradabilitasnya lebih tinggi.

Untuk mengetahui morfologi film dari campuranCPP/Bionol/e dengan 10 % berat Modic setelah ujisecara pengomposan, dapat dilihat dalam Gambar 4.Sebelum uji secara pengomposan penampilanpermukaan film tersebut halus (Gambar tidakditampilkan), tetapi setelah pengomposan terjadidegradasi, kehilangan berat meningkat, sehinggapermukaan menjadi kasar dan kedalaman lubangmeningkat. Pada pengomposan sampel film campuranCPP/Bionol/e = 0/100 selama 4 bulan, Penampilan

permukaan film lebih parah bila dibanding dengan filmcampuran CPP/Bionol/e = 50150 apalagi untuk film daricampuran CPP/Bionol/e = 100/0, tidak mengalami

kerusakan sarna sekali. Jadi film yang mengandungpolimer Bionol/e lebih banyak kondisinya lebih buruk,dibanding film yang kandungan Bionolle lebih rendah.Hal ini dimungkinkan bahwa campuran CPP/Bionolledan Modic membentuk ikatan fisik, dimana campurandari bahan penyusunnya secara fisik akan menghasilkanfilm dengan sifat mekanik dan degradabilitas film yangberbeda dengan bahan penyusunnya. Jadi polimer

biodegradable jika dicampur dengan polimernonbiodegradable, maka akan menghasilkan produkbarn 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

42

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

[2). ARTHUR, J. Y., Multicomponent PolymerSystem, (Ed., R. F. GOULD), ACS Publication,WashingtonDC,3 (1971).

[3). KRAUSE, S. J., Macromolecule Science.,,\1akromolekule Chemie, C7 (2) (1972) 251.

[4). PLOCHOCKl, A. P., Polymer Blends (Eds., D. R.PAUL and S. NEWMAN) Academic Press, NewYork, 3 (1978) 322.

[5). TEYSSIE, Ph., FAYT R. and JEROME, R.,Makromolekule Chemie, MacromoleculeSymposium 16 (1988) 41.

[6). PAUL, D .RM and NEWMAN, S. Polymer Blends(Eds., D.RPAOULand S. NEWMAN), AcademicPress, New York, 2 (1978)40.

[7). HEIKENS,D., HOEN,N., BARENTSEN,W.,PIET,P. and LADAN, Hl., Polymer Science, PolymerSympoL~ium, 62 (1978) 309.

[8). UTRACKl, L.A., Polymer Plastic Technology andEngineering, 22 (I) (1984) 27.

[9). FAYT,R., JEROME, R. and TEYSSIE, Ph.,Mal..7omolekule Chemie, 187 (1986) 837.

[10). FAYT, R,. JEROME Rand TEYSSIE, Ph., JoumalPolymer Science, (C)27 (1989) 775.

[II). GOREUK,B.A, SOKOLOVA, L.A, GRIGO~A. G., KOSHELEN, S. D. SEMENENKO, E. I.,MATIUSHIN, G. A. and RYCHLA, L.,Makromolekule Chemie, MacromoleculeSympo.5ium, 28 (1989) 249.

[12). IWAMOTO A.and TOKIWA, Y., PolymerDegradation And Stability, 45 (1994) 205

[13). FAYT, R, JEROME, R and TEYSSIE, Ph., JoumalPolymer Science, Polymer Physic, 20 (1982)2209.

[14). FAVlS, B. D., Polymer, 35 (7) (1994) 1552.[15). EKLIND, H. and MAURER, F.H.J., Pol.vmer.37

(13) (1985) 2641.[16). TORREY, S., Enzyme technology, preparation,

purification, stabilisation, immobilisationrecent advances, Noyes Data Corporation, USA(1983)3.

43