Komposit merupakan bahan baru yang berpotensi luas pada penggunaannya. Penggunaan baru seperti komponen pintu, jendela, papan, pagar merupakan pasar baru bagi Industri WPC. Komposit kayu dimulai sejak 1900-an ketika produk dipasarkan dengan nama Bakelite yang dibuat dari tepung kayu dan resin fenol formaldehid. Komersialisasi pertama digunakan sebagai kenob untuk penukar gigi mobil Roll Royce pada tahun 2016. Komposit plastik kayu (WPC) didefinisikan sebagai bahan komposit yang mengandung kayu dalam berbagai bentuk dan bahan termoplastik.

Gambar 1. Komposit Kayu sebagai LantaiTeras

WPC mempergunakan kayu yang dicampur dengan plastik sehingga diperoleh material yang lebih kaku dan lebih tahan tekan dibanding plastik. Komponen plastik dapat mencegah absorpsi air atau serangan mikroba sehingga menurunkan biaya perawatan. Penggunaan kayu dan bahan terbarukan akan menurunkan jejak karbon dari plastik karena dibutuhkan sedikit bahan dan energi fosil untuk memperoleh produk akhir. WPC juga memiliki potensi untuk didaur ulang. WPC juga dapat dikategorikan sebagai bahan yang berkelanjutan karena partikel kayu berasal dari produk samping penggergajian kayu atau limbah kayu dan plastik dapat diperoleh dari konsumer dan industri daur ulang. WPC mempunyai fleksibilitas produk dalam hal bentuk dan warna. Penggunaan jumlah material juga dapat dikurangi melalui teknik foaming, yaitu : pembentukan pori-pori spesial seperti lubang dalam papan. Kekurangan Komposit Plastik Kayu adalah kandungan air dalam kayu akan mengganggu proses termoplastik, akan menyebabkan kualitas permukaan yang buruk dan adanya gelembung ruang kosong. Sedangkan kelemahan dari kayu adalah terdegradasi pada suhu 200 ^oC pada waktu yang cukup lama, akan berubah menjadi gelap dan melepas gas dari degradasi kayu.




Gambar 2. Panel dari Wood Plastic Composite

WPC mengandung kayu sehingga dapat mengabsorbsi air dan dapat dimakan oleh mikroba. Pemudaran karena sinar matahari juga akan cepat terjadi ketika kayu dimasukkan ke dalam plastik yang menyebabkan WPC memutih dan keabu-abuan. WPC juga lebih berat dibanding kayu dan kurang kaku, sehingga kurang tahan creep dan terjadi perubahan dimensi terutama jika dipergunakan pada daerah beriklim panas. Keuntungan dalam hal ini adalah WPC dapat dibengkokkan ditempat memperoleh penampilan yang lebih bagus. Kesulitan pencampuran plastik dan kayu adalah konsistensi pemasukan kayu yang mempunyai bobot densitas rendah ke dalam lubang pemasukan yang kecil pada proses ekstrusi plastik. Kesulitan lain adalah suhu leleh plastik yang rendah masih terlalu tinggi untuk serat kayu yang dapat terdegradasi. Kandungan atau kadar air kayu biasanya tinggi yaitu lebih dari 1-2%.



Gambar 3. panel pagar dari Wood Plastic Composite

Tepung kayu harus dikeringkan sebelum digunakan untuk WPC, dimana kadar air akan menguap pada suhu tinggi dan memberikan tekanan. Selain itu gelembung juga akan memberikan ruang kosong yang akan mengurangi kekuatan mekanik. Tepung kayu harus dikeringkan dengan berbagai cara seperti rotary drum drier. Uap air juga dapat dihilangkan ketika proses ekstrusi dengan adanya venting pada alat. WPC merupakan komposit termoplastik yang menggunakan bahan serat dari kayu atau dari sumber lain. Di Amerika umumnya digunakan bahan kayu, sedangkan di Uni Eropa dengan serat alam seperti jute, hemp dan kenaf. Di Asia digunakan tepung sekam padi dan serat bambu. Pencampuran kayu dapat dinyatakan dalam aspek rasio rendah seperti tepung dan dapat pula aspek rasio tinggi seperti serat kayu. Serat kayu walaupun mempunyai kesulitan untuk di proses tetapi akan mempunyai sifat tarik lebih bagus.
Proses Pembuatan Komposit Plastik Kayu
Pembuatan komposit sering dilakukan dalam dua tahap. Bahan-bahan awalnya dicampur dengan proses komponding dan kemudian hasil kompon dibentuk menjadi satu produk. Komponding dilakukan dengan maksud mendispersikan filler dan aditif ke dalam lelehan polimer. Beberapa pilihan proses pencampuran adalah secara batch atau kontinyu. Hasil kompon bisa langsung dibentuk sebagai produk akhir atau hanya dalam bentuk pelet untuk dijadikan produk jika diperlukan.
Karakterisasi
Karena komposit merupakan sektor plastik yang sedang tumbuh cepat maka harus diproduksi dengan cepat, lebih bagus dan murah. Harus tahan cuaca, panas, kelembaban dan cahaya matahari yang dapat mendegradasi bahan. Peningkatan kadar kayu akan memberikan kesempatan untuk pengembangan produk yang lain, aman untuk lingkungan dan efisien.




Gambar 4. Sampel Uji Tarik Kompon Wood Plastic Composite

Kebanyakan produk WPC dibuat mempergunakan ekstrusi untuk menghasilkan profil, seperti papan atau elemen panjang. Lelehan WPC mempunyai viskositas tinggi, sehingga alat harus sangat kuat untuk mengeluarkan bahan ketika keluar dari die. Bahan yang keluar dari ekstruder didinginkan seketika dengan semprotan air dingin sehingga akan mengeras dengan cepat, kemudian dilakukan embossing untuk memperoleh permukaan kayu, selanjutnya dipotong. Pada umumnya polimer termoplastik mempunyai sifat non-polar, yang bersifat kurang kompatibel dengan kayu yang lebih polar, karena itu rekatannya tidak bagus. Untuk memperbaiki masalah tersebut maka perlu ditambahkan bahan yang dapat merekatkan keduanya yaitu bahan kimia coupling agent. Beberapa jenis termoplastik yang dipergunakan adalah polietilena, polipropilena, polivinilklorida dan polistirena yang meleleh jika dipanaskan dan mengeras setelah pendinginan. WPC pada umumnya dibuat dengan kandungan kayu 30-60% sebagai pengisi atau filler an penguat. Tepung kayu biasanya diperoleh dari penggergajian kayu atau dilakukan grinding. Penggunaan serat kayu, akan memberikan peningkatan kekuatan walaupun sulit dalam pemrosesannya. Aditif ditambahkan pada WPC dalam jumlah yang sedikit dan akan memperbaiki sifat produk. Sebagai contoh pelumas akan memperbaiki permukaan dan memudahkan proses. Coupling agent akan memberikan sifat rekatan antara kayu dan plastik dalam komposit, Aditif lain yang ditambahkan adalah pewarna, stabiliser terhadap cahaya, pembuat busa dan bahan ikat silang.



Penambahan 3% polyethylene maleated Epolene G 2608 dapat meningkatkan 2 kali lipat kuat tarik, 3 kali lipat ketahanan impak dari komposit polietilena dibanding tanpa coupling agent.












Gambar 5: Perbesaran
SEM 200X untuk Komposit
30% Serat/PP
(a) tanpa coupling agent
agent, tampak tercabut, dan rongga kosong,
b)
mempergunakan Epolen 3% tampak serat terselimuti plastik.


Parafin terklorinasi rantai panjang juga berhasil sebagai coupling agent dan berfungsi juga sebagai lubrikan atau pelumas. Penambahan bahan ini sebesar 5-7% dari total komposit, dapat meningkatkan kekuatan fleksural hingga 40%. Sistem lubrikan juga dapat meningkatkan kompatibilitas, seperti campuran Zn-stearat dengan wax yang dapat meningkatkan karakteristik proses untuk poliolefin. Campuran ester asam lemak juga memperbaiki kompatibilitas komposit kayu poliolefin.
Perdagangan
Pasar produk WPC di Amerika Serikat 350 juta USD pada tahun 2001 dan diperkirakan akan meningkat menjadi 2.000 juta USD pada tahun 2011. Sementara pasar WPC di Uni Eropa dianggap masih rendah.

 

 

 

 

Kompatibilitas dan kemudahan pemrosesan merupakan dua problem teknis pada komposit kayu dan plastik. Sifat fisik dan mekanik dari WPC tergantung dari interaksi antara kayu dan bahan termoplastik. Untuk memperbaikinya ditambahkan aditif coupling agent, sehingga meningkatkan kompatibilitas antara kayu yang hidrofilik dan plastik yang hidrofobik menjadi satu fase komposit.

Polimer yang digunakan pada komposit kayu umumnya jenis Poliolefin yaitu PE dan PP dengan gugus fungsi maleat anhidrida tergrafting pada tulang punggung polimer. Poliolefin yang mengandung maleat paling banyak dipergunakan sebagai coupling agent yang ditambahkan sebesar 1-3% dari filler kayu. Poliolefin mengandung maleat mempunyai efek yang dramatis dalam komposit. Produk Du Pont ini kabarnya dapat meningkatkan kekuatan tarik antara 200-300% dibanding dengan komposit PE tanpa coupling agent. Kandungan kayu biasanya antara 50-70% dari komposit.

Kompatibiliser

Coupling agent lain yang digunakan untuk komposit adalah: organosilan, turunan asam asetat, parafin rantai panjang terklorinasi dan poliolefin kopolimer dengan asam anhidrida. Organosilan dapat dipergunakan dengan silane yang ditambahkan pada kayu kemudian menjadi hidrofobik sehingga kompatibel dengan plastik. Organosilane juga dapat ditambahkan selama komponding sehingga meningkatkan rekatan antara kayu dan resin. Perbaikan yang diperoleh adalah kuat tarik, fleksural, impak dan peningkatan HDT, suhu defleksi panas dan menurunkan adsorpsi air.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Umumnya penggunaan WPC adalah untuk bahan bangunan dan konstruksi, bahan furnitur, interior, otomotif, pertamanan atau produk luar rumah, industri dan infra stuktur. Produk hasil ekstrusi dalam bentuk: profil, papan, bingkai jendela dan pintu.

Bishpenol A umumnya disingkat dengan BPA merupakan komponen organik dengan dua gugus fungsional phenol. Dipergunakan untuk bahan polikarbonat dan resin epoksi dan penggunaan lainnya. Pada awalnya diketemukan pada tahun 1930-an ketika berusaha memperoleh hormon estrogen sintetik, dan pada saat itu telah diketahui tentang sifat estrogenitasnya ketika dicoba pada tikus. Keprihatinan terhadap BPA pada produk untuk konsumer mulai dilaporkan sejak 2008, setelah beberapa pemerintah mulai mempertanyakan keamanan bahan tersebut. Tahun 2010 FDA, lembaga obat dan makanan, Amerika meningkatkan keprihatinan terhadap paparan BPA kepada bayi dalam kandungan, balita dan anak-anak. Pada tahun yang sama Kanada merupakan negara pertama yang menyatakan bahwa BPA adalah bahan beracun. Kemudian diikuti Uni Eropa melarang penggunaan BPA untuk botol bayi.