Pengaruh Waktu Cetak Terhadap Karakteristik Panel Back Splash dari Pemanfaatan Botol PET Bekas

Gema Fitriyano 1,*

, Susanty 1 , Muhammad Reza Huseini

1 dan Naazilatul Luthfiyah Al‟aizzah

1

1Universitas Muhammadiyah Jakarta, Jurusan Teknik Kimia, Jl. Cempaka Putih Tengah 27, Indonesia

Abstrak. Limbah botol plastik bekas berbahan PET (Polietilena tereftalat) saat ini masih menjadi

permasalahan yang nyata. Selain disebabkan oleh peningkatan jumlah produksi minuman ringan dengan

kemasan botol PET, hal ini juga dikarenakan tidak berjalannya konsep daur ulang dari botol PET itu sendiri.

Untuk memberikan solusi alternatif atas permasalah tersebut, perlu dilakukan studi terhadap konsep

pemanfaatan limbah botol plastik PET. Dimana limbah tersebut diolah menjadi panel back splash yang

digunakan sebagai kompartemen di dapur. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh dari waktu

terhadap karakteristik panel yang dihasilkan, dimana kondisi proses pelelehan dilakukan pada 280oC dengan

variasi waktu 20, 30, 40, 50 & 60 menit. Kondisi terbaik didapatkan pada waktu proses 50 menit dimana hal

ini didasarkan pada beberapan parameter analisis produk diantaranya uji Bending Strength sebesar 8,53

N/mm2 dengan hasil analisis FTIR yang menunjukkan tidak adanya perubahan gugus fungsi kimia dan

tampilan permukaan dengan SEM (Scanning Electron Microscope) yang memperlihatkan ketahanan panel

terhadap kebocoran cairan dan kekuatan dari panel.

Kata Kunci – Pemanfaatan Limbah; Botol Bekas; Polietilena tereftalat; Panel Back Splash; Bending Strength

1. PENDAHULUAN

Jumlah limbah botol plastik meningkat setiap tahunnya seiring tingginya produksi minuman ringan

dengan kemasan botol berbahan polietilena tereftalat atau yang lebih dikenal dengan sebutan botol PET

(Polietilena tereftalat). Dalam rangka melaksanakan perlindungan terhadap lingkungan hidup, telah

dilakukan berbagai cara untuk menanggulangi permasalahan yang dihasilkan oleh limbah botol plastik bekas.

[1]

Beberapa metode penanggulangan dari masalah tersebut yang digunakan saat ini berbasis konsep daur

ulang dan reduksi pemakaian bahan. Salah satu metode pemanfaatannya yang sedang pesat berkembang saat

ini adalah melakukan daur ulang botol plasik menjadi material dengan fungsi lain, hal ini bertujuan untuk

memberikan diversifikasi produk dari pemanfaatan limbah botol PET.[2]

Pencampuran cacahan botol plastik pada mortar meningkatkan ketahanan terhadap penyerapan air dan

menurunkan kinerja dan memperburuk karakteristik dari mortar itu sendiri. Selain itu jumlah botol PET

bekas yang dimanfaatkan melalui jalur ini juga sangat sedikit sekitar 0,4 – 1,2 % dari campuran total,

sehingga konsep pemanfaatan botol PET bekas kurang tepat jika menggunakan metode ini. [3]

Hal yang sama akan ditemukan ketika dilakukan pencampuran serat PET ke dalam produk paving block

dimana hanya memanfaatkan botol bekas sebanyak 0,25 – 1 % dari campuran keseluruhan adukan. Dampak

yang sama terlihat dimana tidak memberikan perubahan yang signifikan terhadap karakterstik malah

menurunkan daya serap terhadap air sekitar 1%. [4]

Produk lain yang mungkin dapat dihasilkan berdasarkan karakteristik plastik PET adalah panel back

splash, dimana panel tersebut meningkatkan nilai ekonomis dari limbah plastik PET bekas yang telah diolah.

Saat ini panel back splash bertindak sebagai pelindung dinding utama di dapur dari tumpahan air dan

minyak, fungsi lain yang ditambahkan pada back splash adalah memberikan kesan personal kepada pemilik

rumah atau sebagai pemberi nilai estetika pada bagian dapur. Pilihan material yang dapat digunakan sebagai

back splash diantaranya Wall Tile, Kompacplus, Kaca, Stainless Steel dan Batu alam. [5]

Botol bekas berbahan PET tidak dapat digunakan langsung sebagai panel back splash karena

karakteristiknya kurang sesuai untuk penggunaan kompartemen dapur. Hal ini dikarenakan botol bekas

* Corresponding author: gema.fitriyano@ftumj.ac.id

e-ISSN : 2621-5934

p-ISSN : 2621-7112

SUBMISSION 7

berbahan PET memiliki motif yang berbeda-beda, mudah gores / rusak jika terbentur peralatan masak dan

lebih mudah meleleh jika terpapar panas yang akan mempengaruhi dari tampilan dan kekuatannya. Karena

nilai bending strentght 120 N/mm2 maka botol PET bekas memiliki sifat elastis, walaupun nilai tersebut

besar akan tetapi kurang tepat jika dibandingkan dengan kekuatan bending strength yang dimiliki oleh

produk yang ingin digantikan yaitu keramik dinding yang memiliki nilai > 16 N/mm2. [6]

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memberikan nilai tambah terhadap limbah botol plastik bekas

berbahan PET dengan melakukan variasi waktu pencetakan guna mengetahui dampaknya terhadap

karakteristik material panel back splash yang didapatkan.

Pada penelitian terkait pemanfaatan botol PET menunjukkan bahwa sudah terjadi reaksi dekomposisi

pada kondisi operasi dikisaran suhu 223 – 232 oC dengan tekanan tinggi sekitar 25 - 29 atm waktu yang

dipergunakan antara 15 – 30 menit. Dalam hal ini penelitian tersebut menunjukkan bahwa tekanan tinggi

akan menurunkan titik leleh dari PET, bahkan sudah melewati titik lelehnya sampai terjadi degradasi. [1]

Berdasarkan data bahan PET yang memiliki titik leleh pada suhu antara 260 - 280 oC di tekanan 1 atm,

hal ini yang dijadikan sebagai acuan dalam penentuan kondisi operasi dikarenakan pada penelitian ini oven

yang digunakan bertekanan atmosferik. [7]

Pada penelitian ini dilakukan proses pencetakan plastik PET untuk dijadikan panel back splash dengan

kondisi operasi diantaranya variabel tetap suhu 280 oC, tekanan 1 atm, massa sampel setiap percobaan 300

gram. Variasi bebas yang dipantau adalah waktu proses cetak yaitu 20, 30, 40, 50 dan 60 menit.

Variabel terikat yang diamati dari dampak variasi waktu adalah kekuatan panel menggunakan Bending

Strength Machine, berikutnya ialah perubahan gugus fungsi dari struktur kimia PET dianalisa dengan FTIR

(Fourier Transform Infra Red) berguna untuk mengetahui korelasi dengan kekuatan panel. Dan yang terakhir

dilakukan analisis tampilan permukaan untuk mengetahui ketahanan panel terhadap penyerapan cairan dan

kekuatannya.

Variabel terikat diambil sebagai acuan dari produk yang akan dibandingkan dengan produk panel back

splash yang sudah ada saat ini yaitu keramik dinding. Dimana produk harus memiliki kemampuan tahan

terhadap benturan yang ditunjukkan performanya melalui uji bending strength test. Karakteristik berikutnya

adalah tidak berubahnya gugus fungsi dari PET sehingga memastikan bahan tidak terdegradasi selama proses

berlangsung, hal ini dilakukan pengujian menggunakan FTIR.

Terakhir dilakukan uji SEM yang berfungsi untuk membandingkan tampilan panel back splash dengan

plastik PET dimana akan terlihat lubang dan retak yang mempengaruhi penyerapan air dan kekuatan dari

panel.

2. METODOLOGI

Penelitian ini menggunakan metode pengerjaan yang terdiri dari preparasi bahan, proses pencetakan dan

analisis produk. Langkah pertama dilakukan preparasi bahan tanpa perlakuan variasi terhadap ukuran bahan

baku, botol PET yang dipilih hanya yang bening tanpa warna. Selanjutnya botol dipotong menggunakan

gunting dan diperkecil ukurannya sampai berbentuk potongan kotak kecil sekitar 1 – 2 cm2.

Penelitian ini dilakukan dengan keterangan pelaksanaan yang diantaranya variabel yang digunakan pada

penelitian ini dibagi menjadi 3, yaitu :

Variabel tetap yang digunakan untuk setiap proses dijelaskan sebagai berikut :

• Jumlah plastik bekas : 300 gram / sampel

• Suhu peleburan : 280oC

• Tekanan : 1 atm

• Kondisi operasi : tanpa pengadukan & tanpa penekanan pada bahan selama proses

Variabel bebas dalam penelitian ini adalah waktu dengan variasi 20, 30, 40, 50 dan 60 menit

Variabel terikat yang dipantau adalah gugus fungsi (FTIR), kekuatan material panel (Bending strength

test) dan tampilan permukaan panel (SEM).

Yang dimaksud proses utama dalam penelitian ini adalah proses peleburan dan pencetakan yang

dilakukan secara bersamaan. Adapun diagram alir proses tersebut ditampilkan sebagai berikut :

e-ISSN : 2621-5934

p-ISSN : 2621-7112

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

Perhitungan hasil pengujian bending strength dilakukan menggunakan rumus MOF (Modulus of

Fracture) yang dituliskan dengan persamaan berikut :

MOF = 3 x P x L / (2 x b x H2) (1)

Dengan keterangan,

P : Nilai modulus yang dibaca pada alat uji (kg)

L : Jarak penyanggah di bawah sampel (cm)

b : Lebar sampel yang diuji (cm)

H : Tebal sampel (cm)

Dari rumus diatas didapatkan hasil perhitungan MOF dengan satuan Kg/cm2, nilai hasil tersebut

dikonversikan dengan mengalikannya 0,0980665 agar dapat dibandingkan dengan nilai standar dari keramik

dinding dengan satuan N /mm2. [8][9]

Peleburan dengan variasi waktu 20, 30, 40, 50, 60 menit (oven) & pencetakan (loyang)

Panel PET

Karakterisasi produk (FTIR, Tampilan SEM, Bending Strength Test Machine)

Botol Plastik

Bekas

Pencacahan (gunting)

Cacahan plastik

PET

Pembahasan hasil analisis produk

Data produk

konsisten

Ya

Tidak

e-ISSN : 2621-5934

p-ISSN : 2621-7112

Nilai modulus yang dibaca pada alat uji

Jarak penyanggah

Pompa hidrolik

Gambar 2. Skema Bending Strength Machine

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Produk panel back splash dari penelitian ini pertama diuji dengan Bending Strength Test, didapatkan hasil

perhitungan analisis dari setiap sampel sebagai berikut :

Tabel 1. Hasil Bending Strength Test[10]

Variasi Waktu Sampel

(Menit) MOF (N/mm2)

20 1,98

30 3,69

40 4,96

50 8,53

60 7,73

Pada produk dengan waktu proses pencetakan 50 menit merupakan hasil paling optimum dari seluruh

variasi, hal ini ditunjukkan oleh nilai hasil Bending Strength Test sebesar 8,53 N/mm2. Akan tetapi nilai ini

belum mencapai persyaratan untuk menyamai nilai Bending Strength Test dari keramik dinding dimana

nilainya > 16 N/mm2.[11]

Pada sampel dengan waktu cetak 60 menit kekuatan panel menurun sehingga mengalami retak dan pecah,

hal ini dimungkinkan karena terjadi akumulasi panas yang menyebabkan dekomposisi pada sampel.

Degradasi awal disebabkan adanya sejumlah celah yang terbentuk, karena saat pencatakan panel tidak

dilakukan penekanan terhadap sampel sehingga terjadi penurunan stabilitas panas dari panel back splash.

[12]

Pengujian kedua dilakukan analisis gugus fungsi menggunakan FTIR terhadap sampel panel back splash

yang dibandingkan dengan botol plastik PET. Hasil dari analisisnya dapat dilihat pada gambar berikut :

e-ISSN : 2621-5934

p-ISSN : 2621-7112

29

62

.94

6 0

.35

3

19

56

.29

3 0

.00

0

17

14

.40

1 1

2.5

34

15

77

.14

8 0

.28

1

15

05

.14

6 0

.44

0

14

57

.27

8 0

.00

0

14

07

.68

5 1

.94

11

37

0.5

05

0.2

68

13

38

.16

2 1

.81

8

12

39

.17

5 3

0.7

24

10

93

.94

5 7

.58

4

10

44

.78

8 0

.46

1 10

16

.58

7 3

.99

2

96

9.5

09

1.2

08

87

1.8

35

1.8

29

84

6.1

06

0.5

97

79

2.5

59

0.6

53

72

2.6

77

20

.92

9pet

3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600

1.3

1.2

1.1

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

Wavenumber

Absorb

ance

(a)

29

62

.75

7 0

.25

1

17

12

.86

4 8

.46

4

15

76

.99

0 0

.15

5

15

05

.94

7 0

.26

2

14

57

.24

2 0

.19

8

14

07

.90

9 1

.02

0

13

39

.83

4 0

.97

2

12

38

.51

8 1

4.4

27

10

91

.34

4 9

.15

0

10

16

.33

3 1

.43

2

97

0.5

75

0

.46

8

87

1.3

85

0

.67

98

46

.42

9 0

.15

3

79

2.2

43

0

.35

7

72

1.3

58

7

.19

9

pet 50_2018-04-06t12-11-28(1)

3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600

0.45

0.40

0.35

0.30

0.25

0.20

0.15

0.10

0.05

0.00

Wavenumber

Absorb

ance

(b)

Gambar 3. Spektrum FTIR: (a) botol plastik PET ; (b) Sampel panel dengan waktu 50 menit.

Dari perbandingan kedua spektrum FTIR di atas dapat dilihat bahwa tidak terjadi perubahan gugus fungsi

yang signifikan pada sampel panel back splash dengan waktu proses 50 menit. Hanya ada satu gugus fungsi

yang hilang pada panjang gelombang 1956 cm-1

, dimana puncak spektrum tersebut memiliki area yang

sangat kecil. Sehingga data tersebut memperlihatkan bahwa terdeteksi adanya gugus rantai ganda (C=C)

yang putus berubah menjadi gugus rantai tunggal (C–H) dengan jumlah yang sangat sedikit.[13][14]

Tidak terjadinya perubahan struktur kimia dari bahan dasar PET dalam menghasilkan panel back splash

menunjukkan bahwa produk samping sangat sedikit terbentuk, hal ini berdampak baik dalam mengurangi

polusi terhadap lingkungan.

e-ISSN : 2621-5934

p-ISSN : 2621-7112

(a)

(b)

Gambar 4. Tampilan SEM : (a) botol plastik PET ; (b) Sampel panel dengan waktu 50 menit.

Hasil tampilan permukaan botol plastik dan panel back splash menggunakan analisis SEM (Scanning

Electron Microscope) diperlihatkan pada gambar 4. Sampel plastik dan panel back splash dilakukan

pembesaran tampilan hingga 100X (skala tampilan 100 µm) menunjukkan perbandingan tampilan yang

cukup signifikan.

Pada sampel botol plastik (gambar 4 a) tampilan permukaan lebih halus dibandingkan dengan tampilan

panel back splash, tidak ada lubang dan retakan pada permukaan serta hanya terdapat sejumlah padatan

pengotor di atas permukaannya. Pada sampel panel back splash (gambar 4 b) memperlihatkan tampilan

e-ISSN : 2621-5934

p-ISSN : 2621-7112

permukaan yang tidak halus karena adanya retak dan lubang. Ukuran lubang bervariasi dari yang paling kecil

yaitu 25,84 µm hingga lubang yang paling besar dengan lebar 260,6 µm.

Keberadaan lubang dan retakan tersebut yang memberikan dampak terhadap kekuatan panel back splash

dimana nilai uji bending strength menjadi lebih rendah dibandingkan dengan standar wall tile. Di sisi lain

lubang dan retak juga memungkinkan masuknya air ke dalam celah tersebut, sehingga panel back splash

memiliki risiko menyerap air ke dalam dinding jika digunakan sebagai kompartemen pada dapur.

Berdasarkan prosesnya ada beberapa kemungkinan yang dapat menyebabkan terbentuknya lubang atau

retak pada produk panel back splash, yang pertama karena ukuran bahan baku plastik cacahan yang tidak

seragam, kemungkinan kedua karena tidak dilakukan penekanan terhadap bahan ketika proses pencetakan,

yang ketiga karena dilakukan pendinginan secara mendadak sehingga gelembung udara terperangkap pada

plastik yang berubah fasa dari fluida panas menjadi padatan.

4. KESIMPULAN

Pada Penelitian ini didapatkan beberapa kesimpulan yang diantaranya :

1. Kondisi optimum dari penelitian ini didapatkan pada waktu proses 50 menit dimana hal ini didasarkan

dari hasil analisis produk uji bending strength sebesar 8,53 N/mm2

2. Hasil analisis FTIR sampel dengan waktu proses 50 menit menunjukkan bahwa tidak terjadi

perubahan gugus fungsi dengan kata lain tidak terjadi dekomposisi terhadap struktur Polietilena

tereftalat.

3. Hasil analisis tampilan permukaan menggunakan SEM memperlihatkan bahwa produk panel back

splash memiliki celah yang memungkinkan terakumulasinya air atau minyak pada panel.

4. Panel back splash yang didapatkan dari penelitian ini masih memiliki kekurangan yaitu terdapat

lubang dan retak yang menyebabkan kekuatan uji bending strength dari produk lebih rendah jika

dibandingkan dengan keramik dinding yang memiliki nilai >16 N/mm2.

UCAPAN TERIMA KASIH Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Lembaga Penelitian & Pengabdian kepada Masyarakat

Universitas Muhammadiyah Jakarta (LPPM UMJ) atas dukungannya dalam pendanaan penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

[1] K. Ikenaga, T. Inoue, and K. Kusakabe, “Hydrolysis of PET by Combining Direct Microwave Heating with

High Pressure,” Procedia Eng., vol. 148, pp. 314–318, 2016.

[2] Plastic Waste Management Institute, “An Introduction to Plastic Recycling,” 2009.

[3] Izzudin, A. Setyawan, and S. Kristiawa, “PENGARUH PENAMBAHAN SERAT LIMBAH BOTOL

PLASTIK TERHADAP KARAKTERISTIK MEKANIK DAN SUSUT REPAIR MORTAR,” J. Tek. Sipil

Magister Tek. Sipil Univ. Sebel. Maret, vol. II, no. 1, p. 9, 2014.

[4] A. F. Sibuea and J. Tarigan, “PEMANFAATAN LIMBAH BOTOL PLASTIK SEBAGAI BAHAN ECO

PLAFIE (ECONOMIC PLASTIC FIBER) PAVING BLOCK YANG BERKONSEP RAMAH LINGKUNGAN

DENGAN UJI TEKAN, UJI KEJUT DAN SERAPAN AIR,” Universitas Sumatera Utara, 2017.

[5] Renonation, “„Kitchen Backsplash: Which material is best?,‟” 2017.

[6] matbase, “PET Bottle Grade Mechanical Properties,” 2003.

[7] N. B. I. Fadlalla and K. E. E. Yassin, “Management of PET Plastic Bottles Waste Through Recycling In

Khartoum Statet,” Sudan Academy o f Science, 2010.

[8] I. Purnawan, TEKNOLOGI KERAMIK. Jakarta: Teknik Kimia FT UMJ, 2013.

[9] E. J, ROSCHKE, UNITS AND CONVERSION FACTORS. California: Mechanical Engineering, California

Institute of Technology, 2001.

[10] “ISO 10545-4 : Determination of modulus of rupture and breaking strength.” the International Organization for

Standardization, Geneva, p. 19, 2004.

[11] “Technical Specifications - Wall Tile, Technical Information & Guidelines Indian Council of Ceramic Tiles and

Sanitaryware.” New Delhi, p. 1, 2007.

[12] B. Kusuktham, S. Harburud, and K. Srikulkit, “Thermal Degradation of PET Fabrics Coated with

Interpenetrating Polymer Network-Silica Fume Mixtures,” J. Met. Mater. Miner., vol. 22, no. 2, pp. 119–124,

2012.

[13] A. Bacher, “Infrared Spectroscopy Hand Out,” UCLA, 2002, p. 3.

[14] M. A. H. Alzuhairi, A. M. H. Al-Ghaban, and S. N. Almutalabi, “Chemical Recycling of Polyethylene

Terephthalate (PET) as Additive for Asphalt,” ZANCO J. Pure Appl. Sci., vol. 28, no. 2, pp. 675–679, 2016.

e-ISSN : 2621-5934

p-ISSN : 2621-7112