Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Papan Komposit

Perekat Penggunaan tipe perekat dan jumlah perekat yang berbeda akan menghasilkan papan dengan kualitas yang berbeda. Semakin tinggi jumlah perekat yang digunakan, kualitas papan yang dihasilkan akan semakin baik. Zat Aditif Maloney 1993 mengatakan bahwa penggunaan parafin pada kadar 0,5-1 di dalam pembuatan papan dapat memperbaiki daya tahan terhadap air dan stabilitas dimensi papan. Parafin C 25 H 52 umumnya berwarna putih, tidak berbau, berasa tawar, titik leleh 47-64 o C dengan kerapatan 0,93 gcm 3 . Parafin ini tidak larut dalam air tapi larut dalam ether, benzen dan esther Wikipedia, 2007. Menurut Carll 1996, parafin mempunyai struktur microcrystallin yang mengandung minyak, dimana minyak ini dapat berpindah ke permukaan papan dan melapisi papan tersebut sehingga papan lebih tahan terhadap air. Hsu et al. 1990 diacu dalam Muehl dan Krzysik 1997, menyatakan bahwa penambahan parafin akan menurunkan pengembangan tebal dan cenderung meningkatkan sifat mekanis papan, tetapi efeknya tidak secara proporsional dengan penambahan kandungan parafin. Sementara penelitian oleh Youngquist et al. 1990 dalam Muehl dan Krzysik 1997, melaporkan bahwa hasil pengujian perendaman 24 jam, dengan adanya peningkatan kandungan resin dan parafin umumnya menurunkan daya serap air dan pengembangan tebal, tetapi menurunkan sifat mekanis papan bending properties. Hasil penelitian Muehl dan Krzysik 1997 dengan penggunaan parafin pada kadar 0, 0,8 dan 1,6 menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan signifikan secara statistik pengaruh peningkatan kadar parafin terhadap MOE dan MOR papan. Penelitian oleh Winistorfer et al. 1992 yang diacu dalam Muehl dan Krzysik 1997 dengan pemakaian parafin pada berbagai kadar yaitu 0,5, 1 dan 1,5 berdasarkan BKT, memperlihatkan bahwa pemakaian parafin menurunkan kualitas rekatan, tetapi semakin tinggi kadar parafin yang digunakan, penurunan daya serap air, penurunan pengembangan tebal dan penurunan pengembangan linier juga semakin tinggi pula. Kadar Air dan Distribusi Kadar air dan keseragaman kadar air lapik sangat menentukan sifat akhir papan yang dihasilkan. Jika kadar air pada bagian permukaan tinggi dan pada bagian tengah core rendah, akan terjadi kerapatan papan yang lebih tinggi pada bagian permukaan dibandingkan bagian tengah papan, sehingga menghasilkan papan dengan kekuatan tekan dan kekakuan yang tinggi tetapi keteguhan rekat yang rendah. Sebaliknya jika kadar air lebih tinggi pada bagian core akan menghasilkan papan dengan kerapatan yang tinggi pada bagian core sehingga papan tersebut mempunyai keteguhan rekat yang tinggi tetapi kekuatan tekan dan kekakuan yang rendah Maloney, 1993. Menurut Chelak dan Newman 1991, pada kadar air yang rendah, partikel kayu membutuhkan proses pengeringan yang lebih lama dan atau temperatur yang lebih tinggi sehingga partikel lebih kering dan mempunyai temperatur yang lebih tinggi surface tempering. Hal tersebut dapat mengakibatkan tidak terjadinya ikatan hydrogen sehingga berkurangnya natural bonding. Kadar air yang lebih tinggi juga mengakibatkan struktur selulosa lebih plastis sehingga mudah untuk terjadinya kontak antar serat. Hal tersebut dapat meningkatkan kekuatan ikatan secara alami natural bonding. Dalam proses pembentukan kayu seperti pelengkungan atau pemadatan, dinding sel kayu harus bersifat lunak atau plastis sehingga lebih mudah di bentuk Wardhani, 2005. Plastisasi dinding sel dapat dilakukan dengan berbagai cara , baik secara kimiawi, fisik atau kombinasi keduanya. Secara kimia dapat dilakukan dengan perendaman dengan bahan kimia, dan secara fisik dapat dilakukan dengan peningkatan kadar air atau pemberian panas. Dinding sel kayu merupakan komposit dengan serat sebagai tulangan yang terdiri dari beberapa lapisan yang heterogen, baik struktur maupun komposisi kandungan kimianya. Komponen utama penyusun dinding sel adalah rantai selulosa yang tergabung membentuk satu ikatan dan mempunyai arah orientasi yang sama disebut mikrofibril. Tiap lapisan dinding sel mempunyai arah mikrofibril yang berbeda, yang diselubungi oleh matrik berupa lignin dan hemiselulosa Dwianto et al., 1998 diacu dalam Wardhani, 2005. Molekul air yang masuk ke kayu tidak dapat masuk ke daerah kristalin mikrofibril tetapi berikatan denagn matrik dan ruang antara matrik-mikrofibril serta bertindak sebagai agen pengembang dan plasticizer. Ketika kayu dipanaskan dalam kondisi basah maka terjadi pelunakan komponen matrik sehingga terjadi plastisasi dinding sel, sedangkan mikrofibril selulosa tetap dalam keadaan gelas karena mikrofibril hampir tidak terpengaruh oleh lembab dan panas. Pengempaan kayu basah atau kadar air tinggi dapat menyebabkan terjadinya tekanan hidrostatis pada bagian tengah kayu yang berakibat kerusakan tekan. Sedangkan jika kadar air terlalu rendah, diperlukan waktu yang lama untuk proses plastisasi. Kerapatan Papan Kerapatan papan merupakan faktor yang sangat mempengaruhi kekuatan papan. Semakin tinggi kerapatan papan, kekuatan papan semakin baik kecuali pengembangan tebal dan pengembangan linier karena pada umumnya kayu pada papan partikel berkerapatan tinggi akan mempunayi pengembangan yang lebih tinggi setelah menyerap airuap air. Tipe dan geometri partikel Berbagai penelitian yang dirangkum oleh Maloney 1993, menunjukkan bahwa bentuk dan ukuran partikel sangat mempengaruhi kekuatan papan yang dihasilkan. MOR dan MOE papan meningkat dengan bertambahnya ukuran tebal dan panjang partikel sampai titik tertentu dan jika tebal dan panjang partikel semakin bertambah, kekuatan papan akan menurun.

2.4 Perekat Poliuretan

Penggunaan perekat isocyanate, khususnya polymeric diphenylmethane diisocyanate pMDI meningkat sebagai pengganti perekat berbasis formaldehida Umemura dan Kawai 2002. Menurut Lees 2006, poliuretan umumnya disingkat PU terbentuk dari campuran antara isocyanate dan polyol dengan proporsi tertentu, kemudian bereaksi dan membentuk polymer. Ada beberapa tipe isocyanate yang umum digunakan dalam pembentukan PU. Masing-masing jenis tersebut akan menghasilkan produk yang berbeda dalam sifat, sistem pengerasan dan proses produksinya. Hal yang penting bahwa gugus fungsional dari semua jenis isocyanate itu adalah –NCO group. Untuk membentuk cross linked, dibutuhkan lebih dari dua gugus fungsional tersebut. Ada dua tipe polyol yang digunakan dalam pembentukan PU, yaitu polyester dan polyether. Penggunaan zat aditif juga umum digunakan yaitu katalis, ekstender, blowing agent, flame retardant, pigmen dan filler. Reaksi umum pembentukan PU adalah : isocyanate + polyol polyurethane Isocyanate dapat bereaksi dengan berbagai macam gugus kimia dan menghasilkan polymer yang sangat bervariasi berdasarkan reaksi yang terjadi. Oleh karena itu PU yang dihasilkan sangat reaktif dan sangat beragam strukturnya tergantung pada tipe isocyanate dan tipe hydrogen reaktif yang terdapat pada formula tersebut. Perekat PU telah digunakan di Eropa lebih dari 20 tahun. Di dalam industri perkayuan, penggunaan perekat PU berkembang karena adanya kontrol lingkungan yang cukup ketat terhadap perekat berbasis formaldehida yang telah umum digunakan. Selanjutnya dikatakan, perekat ini memiliki komposisi yang sangat signifikan digunakan untuk berbagai aplikasi. Menurut Petrie 2004, isocyanate yang paling umum digunakan dalam perekat PU adalah MDI methyllene diphenyl diisocyanate. Isocyanate group yang terdapat dalam perekat ini bereaksi dengan hydroxyl group pada substrat membentuk urethane linkage dan isocyanate yang bereaksi dengan air akan membentuk urea linkage dan karbon dioksida. Linier thermoplastic polyurethane akan terbentuk jika dua grup reaktif digabungkan seperti diisocyanate dan diols. Jika polyols atau hydroxyl group bereaksi dengan isocyanate akan membentuk polymer, yang disebut crosslinked. Ikatan yang terjadi antara kayu dengan perekat seperti gambar berikut : Gambar 2.1 Ikatan hydrogen antara gugus –OH selulosa dan gugus –OH perekat Sumber : Cognard P, 2004 Gambar 2.2 Reaksi kimia dan ikatan antara gugus isocyanate dan gugus hydroxyl Sumber : Cognard P, 2004 . Penelitian oleh Alamsyah et al. 2005 dengan menggunakan perekat aqueous polymer isocyanate API menunjukkan keterbasahan kayu sengon lebih baik dibandingkan kayu akasia, dan kayu akasia lebih baik dibandingkan dengan kayu