Pembuatan Papan Partikel dari Bungkil Jarak Kepyar (Ricinus communis L.) dengan Perlakuan Pendahuluan Steam Explosion

PEMBUATAN PAPAN PARTIKEL
DARI BUNGKIL JARAK KEPYAR (Ricinus communis L.)
DENGAN PERLAKUAN PENDAHULUAN STEAM EXPLOSION

HERDIARTI DESTIKA H.

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembuatan Papan
Partikel dari Bungkil Jarak Kepyar (Ricinus communis L.) dengan Perlakuan
Pendahuluan Steam Explosion adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Desember 2013
Herdiarti Destika H.
NIM F34090125

ABSTRAK
HERDIARTI DESTIKA H. Pembuatan Papan Partikel dari Bungkil Jarak Kepyar
(Ricinus communis L.) dengan Perlakuan Pendahuluan Steam Explosion.
Dibimbing oleh IKA AMALIA KARTIKA. 2013.
Pengembangan bungkil jarak kepyar menjadi papan partikel binderless
dilakukan untuk mengatasi keterbatasan jumlah kayu di industri konstruksi dan
masalah lingkungan akibat emisi urea formaldehida (UF) dan fenol formaldehida
(PF). Denaturasi dengan metode steam explosion terhadap protein bungkil jarak
kepyar diharapkan dapat meningkatkan sifat mekanik papan partikel. Pembuatan
papan dilakukan dengan proses pengempaan panas dengan suhu dan tekanan yang
berbeda-beda. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh suhu dan
tekanan kempa terhadap sifat fisik dan mekanik papan, serta mengetahui suhu dan
tekanan kempa optimum pada pembuatan papan partikel dari bungkil jarak kepyar.
Sifat fisik dan mekanik papan partikel diuji berdasarkan standar JIS A 5908:2003.

Secara umum hanya parameter kerapatan dan kadar air yang memenuhi standar.
Analisis statistik menunjukkan parameter suhu berpengaruh terhadap kadar air,
daya serap air, dan MOE papan sedangkan parameter tekanan berpengaruh
terhadap kadar air dan daya serap air papan. Hasil analisis regresi menunjukkan
suhu dan tekanan yang optimum untuk pembuatan papan partikel adalah suhu
160o C dan tekanan 160 kgf/cm2 dengan besar kerapatan sebesar 0.85 g/cm3,
kadar air 5.05%, daya serap air 124.54%, pengembangan tebal 20%, MOE 256.65
kgf/cm2 dan MOR 4.73 kgf/cm2.
Kata kunci : papan partikel, sifat fisik dan mekanik, steam explosion

ABSTRACT
HERDIARTI DESTIKA H. Particleboard Production from Castor Cake Meal
(Ricinus communis L.) by Steam Explosion Pretreatment. Supervised by IKA
AMALIA KARTIKA. 2013.
Binderless particleboard production from castor cake meal is developed to
overcome the limitation of wood in construction industry and to solve the
environmental problem because of emission from urea formaldehide (UF) and
phenol formaldehide (PF). The steam explosion method can be used to denaturate
the protein of castor cake meal which can increase the mechanical properties of
particleboard. Particleboard production was carried out by hot pressing at

different temperature and pressures. This research aimed to determine the effect
of pressing temperature and pressing pressure on the physical and mechanical
properties of the particleboard and to obtained the optimum pressing temperature
and pressing pressure on particleboard production from castor cake meal. The
physical and mechanical properties of particleboards were tested according to
JIS A 5908:2003. Generaly, the density and moisture content met JIS A
5908:2003. Statistical analysis showed that pressing temperature affected

moisture content, water absorption, and MOE whereas pressing pressure affected
only the moisture content and water absorption. The regression analysis showed
that the optimum pressing temperature and pressing pressure to produce the
particleboard from castor cake meal were respectively 160o C and 160 kgf/cm2
with density of 0.85 g/cm3, moisture content of 5.05%, water absorption of
124.54%, thickness swelling of 20%, MOE 256.65 kgf/cm2 and MOR 4.73 kgf/cm2.
Keywords : particleboard, physical and mechanical properties, steam explosion

PEMBUATAN PAPAN PARTIKEL
DARI BUNGKIL JARAK KEPYAR (Ricinus communis L.)
DENGAN PERLAKUAN PENDAHULUAN STEAM EXPLOSION

HERDIARTI DESTIKA H.

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknologi Industri Pertanian

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

JUdlll Skripsi : Pembuatan Papan Partikel dari Bungkil Jarak Kepyar (Ricinus
communis L.) dengan Perlakuan Pendahuluan Steam Explosion
: Herdiarti Destika H.
Nama
: F34090125
NIM

Disetujui oleh

Dr Ir Ika Amalia Kartika, MT
Pembimbing

Tanggal LulllS:

Judul Skripsi : Pembuatan Papan Partikel dari Bungkil Jarak Kepyar (Ricinus
communis L.) dengan Perlakuan Pendahuluan Steam Explosion
Nama
: Herdiarti Destika H.
NIM
: F34090125

Disetujui oleh

Dr Ir Ika Amalia Kartika, MT
Pembimbing

Diketahui oleh

Prof Dr Ir Nastiti Siswi Indrasti
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian
ialah papan partikel, dengan judul Pembuatan Papan Partikel dari Bungkil Jarak
Kepyar (Ricinus communis L.) dengan Perlakuan Pendahuluan Steam Explosion.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Ir. Ika Amalia Kartika, MT.
selaku pembimbing yang telah memberikan ilmu dan arahan selama penyusunan
skripsi, teknisi di seluruh Laboratorium Departemen Teknologi Industri Pertanian
dan Laboratorium Biokomposit Departemen Teknologi Hasil Hutan atas
kesediaannya dalam membantu penulis selama melaksanakan penelitian serta
rekan-rekan TIN 46 atas semangat dan bantuan yang diberikan selama penulis
menempuh pendidikan. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada
ayahanda Hermansyah dan ibunda Masnun Wahyuni, serta kakak Herdienna
Restari dan Herdiesti Hermansyah, atas segala doa, dukungan, dan kasih

sayangnya.
Semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak.

Bogor, Desember 2013
Herdiarti Destika H.

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

xii

DAFTAR GAMBAR

xii

DAFTAR LAMPIRAN

xii

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Tujuan Penelitian

2

Ruang Lingkup Penelitian

2

BAHAN DAN METODE

2

Waktu dan Tempat

2

Bahan dan Alat

2

Metode

3

HASIL DAN PEMBAHASAN

6

Karakteristik Bungkil Jarak Kepyar

6

Papan Partikel dengan Karakteristik Sifat Fisik dan Mekaniknya

9

SIMPULAN DAN SARAN

21

Simpulan

21

Saran

21

DAFTAR PUSTAKA

21

LAMPIRAN

24

RIWAYAT HIDUP

28

DAFTAR TABEL
Level dan faktor dalam Central Composite Design (CCD)
Desain matriks percobaan
Karakteristik bungkil jarak kepyar dengan perlakuan pendahuluan
steam explosion
4 Sifat fisik dan mekanik papan partikel
5 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap kadar air papan partikel
6 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap daya serap air 2 jam papan partikel
7 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap daya serap air 24 jam papan partikel
8 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap pengembangan tebal 2 jam papan partikel
9 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap pengembangan tebal 24 jam papan partikel
10 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap MOE papan partikel
11 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap MOR papan partikel
12 Perbandingan hasil penelitian terbaik dengan penelitian sebelumnya
(Kautsar 2013)

1
2
3

5
6
7
8
10
11
13
15
16
17
18
20

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6

Diagram alir pembuatan papan partikel dari bungkil jarak kepyar
Pola pemotongan contoh uji
Plot kontur (a) dan grafik 3D (b) pengaruh suhu dan tekanan
pengempaan terhadap kadar air
Plot kontur (a) dan grafik 3D (b) pengaruh suhu dan tekanan
pengempaan terhadap daya serap air 2 jam
Plot kontur (a) dan grafik 3D (b) pengaruh suhu dan tekanan
pengempaan terhadap daya serap air 24 jam
Plot kontur (a) dan grafik 3D (b) pengaruh suhu dan tekanan
pengempaan terhadap MOE

3
4
10
12
13
17

DAFTAR LAMPIRAN
1
2

Prosedur analisis proksimat bahan baku
Prosedur pengujian sifat fisik dan mekanik papan partikel (ASTM D
143-94:2007)

24
26

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pengembangan papan partikel sebagai produk perekatan kayu dilakukan
untuk mengatasi permasalahan pasokan bahan baku di sektor industri konstruksi.
Kumar et al. (2002) menyebutkan bahwa industri konstruksi berupaya untuk
mengatasi kekurangan kayu melalui pengembangan produk papan panil (panil
products). Salah satunya adalah pengembangan papan partikel yang dapat
diproduksi dari sumber lignoselulosa non kayu. Melalui pengembangan papan
partikel dari sumber lignoselulosa non kayu ini, diharapkan permasalahan dalam
industri konstruksi dapat diatasi.
Maloney (1993) menjelaskan bahwa papan partikel merupakan produk panel
yang dibuat dari partikel-partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya dan
diikat dengan menggunakan bahan perekat sintesis atau bahan perekat lainnya dan
direkatkan melalui proses kempa panas. Umumnya, pembuatan papan partikel
dilakukan dengan menggunakan perekat sintesis seperti urea formaldehida (UF)
dan fenol formaldehida (PF). Namun diketahui bahwa penggunaan perekat
sintesis ini dapat menimbulkan permasalahan kesehatan bagi pengguna produk
papan partikel. Santoso dan Sutigno (2004) menjelaskan bahwa penggunaan
kedua jenis perekat ini dapat menyebabkan emisi formaldehida yang berdampak
pada pencemaran lingkungan dan gangguan kesehatan. Untuk itulah diperlukan
inovasi berupa penggantian perekat sintesis dalam pembuatan papan partikel.
Papan partikel tanpa perekat sintesis atau lebih umum disebut sebagai papan
partikel binderless dapat diperoleh dengan mengempa bahan yang memiliki
sumber adhesif alami dan sumber serat.
Bungkil jarak kepyar (Ricinus communis L.) merupakan jenis bahan yang
berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku papan partikel binderless.
Protein dan serat dalam jumlah besar yang terkandung dalam bahan ini dapat
dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan papan partikel. Evon et al. (2010)
menyebutkan bahwa sebagai bahan pengikat serat, protein membentuk kompleks
yang mampu meningkatkan daya kohesi antar permukaan serat. Dengan kata lain,
pembuatan papan partikel dari bungkil jarak kepyar ini dapat dijadikan inovasi
untuk mengatasi emisi formaldehida dan keterbatasan jumlah kayu.
Beberapa proses modifikasi protein dilakukan untuk mendenaturasi struktur
protein. Lambuth (1977) dalam Kumar et al. (2002) menjelaskan proses
pemanasan dalam kondisi basah ataupun kering, pengecilan ukuran, pembekuan,
pemberian tekanan dan iradiasi merupakan contoh proses denaturasi yang dapat
dilakukan untuk mendegradasi sifat adhesif protein. Perubahan daya adhesif
papan ini diharapkan dapat meningkatkan sifat mekanik papan partikel yang
dihasilkan. Steam explosion adalah metode denaturasi protein yang dipilih dalam
penelitian ini. Melalui proses pendahuluan berupa pemberian panas pada bahan
ini diharapkan daya adhesif protein jarak kepyar meningkat sehingga dapat
diperoleh papan partikel dengan sifat mekanik (MOE dan MOR) yang lebih baik.

2
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh suhu dan tekanan
kempa terhadap sifat fisik dan mekanik papan partikel dari bungkil jarak kepyar
dengan perlakuan pendahuluan steam explosion, serta mengetahui suhu dan
tekanan pengempaan optimum dalam pembuatan papan partikel dari bungkil jarak
kepyar dengan perlakuan pendahuluan steam explosion.

Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah mempelajari pengaruh suhu dan tekanan
kempa dan kondisi kempa optimum pada bungkil jarak kepyar berukuran 80 mesh
dengan perlakuan pendahuluan steam explosion dalam otoklaf bersuhu 121oC
selama 15 menit. Pengempaan dilakukan pada suhu 160-180oC dan tekanan 160200 kgf/cm2 dengan waktu kempa selama 6 menit. Penelitian dilakukan dengan
menggunakan standar pengujian JIS A 5908:2003. Rancangan percobaan yang
digunakan adalah Central Composite Design (CCD), analisis data dengan
ANOVA pada α = 0.05, dan analisis regresi dengan Response Surface Method
(RSM). Parameter atau respon yang diujikan adalah kerapatan, kadar air, daya
serap air, pengembangan tebal, MOE (Modulus of Elasticity) dan MOR (Modulus
of Rupture) papan partikel.

BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan selama empat bulan sejak 28 Mei 2013 hingga 9
September 2013. Penelitian dilakukan di Laboratorium DIT dan Laboratorium
Teknologi Kimia, Fakultas Teknologi Pertanian serta Laboratorium Laboratorium
Biokomposit, Laboratorium Teknologi Peningkatan Mutu Kayu dan Laboratorium
Rekayasa dan Desain Bangunan Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan
Institut Pertanian Bogor.

Bahan dan Alat
Bahan utama yang digunakan adalah bungkil jarak kepyar yang berasal dari
proses pengolahan minyak jarak di PT. Kimia Farma Semarang. Bahan lain yang
digunakan adalah bahan kimia untuk analisa proksimat, yakni akuades, katalis,
larutan H2SO4 pekat, larutan H2SO4 0.02 N, larutan asam borat 2 %, NaOH 6%,
heksan, larutan H2SO4 0.325 N, dan larutan NaOH 0.125 N, serta kertas saring.
Peralatan yang digunakan adalah vibrating screen 80 mesh, otoklaf, oven 40oC,
mesin hot press, plat dan cetakan papan partikel berukuran 10x10 cm, inkubator
30oC, jangka sorong, mistar, cutter, Universal Testing Machine (UTM), alat gelas
dan alat untuk analisis proksimat.

3
Metode
Tahapan penelitian yang dilakukan terdiri atas empat tahapan utama, yakni
tahap persiapan dan karakterisasi bahan baku, tahap pembuatan papan partikel,
tahap pengkondisian papan partikel, dan tahap pengujian papan partikel. Seluruh
tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 1 berikut.

Bungkil Jarak

Pengecilan ukuran
(80 mesh)

Pengukusan
(121o C, 15 menit)

Pengeringan bahan
(kadar air 12-13%)

Pengujian proksimat

Pembuatan papan partikel
(10x10x0.5 cm)

Papan Partikel

Pengkondisian
(T=30oC, 14 hari)

Pengujian Papan
(JIS A 5908:2003)

Persiapan dan Karakterisasi Bahan Baku
Persiapan bahan baku meliputi pengecilan ukuran hingga 80 mesh dengan
menggunakan vibrating screen dan pengukusan bahan dengan menggunakan
otoklaf bersuhu 121oC selama 15 menit. Proses dilanjutkan dengan pengeringan

4
bahan hingga diperoleh bahan dengan kadar air sekitar 12%. Selanjutnya,
dilakukan analisis proksimat berupa pengujian kadar air, kadar abu, kadar protein,
kadar lemak, serta kadar serat kasar bahan. Prosedur analisa proksimat dapat
dilihat pada Lampiran 1.
Pembuatan Papan
Proses pembuatan papan partikel diawali dengan pembentukan lembaran
papan (mat forming) dengan target kerapatan 0.9 g/cm3 di dalam cetakan 10 x 10
x 0.5 cm. Bahan yang dimasukkan ke dalam cetakan harus disebarkan secara
merata agar diperoleh papan dengan kerapatan yang sama di setiap bagian.
Setelah dibentuk lembaran papan, proses pembuatan papan dilanjutkan dengan
pengempaan papan di mesin kempa panas dengan variasi suhu dan tekanan yang
berbeda-beda selama 6 menit.
Pengkondisian Papan
Proses pengkodisian (conditioning) papan dilakukan pada inkubator bersuhu
30 C selama 14 hari. Pengkodisian ini dilakukan untuk menghilangkan tegangantegangan pada permukaan papan akibat proses pengempaan serta untuk mencapai
kesetimbangan kadar air papan.
o

Pengujian Papan
Setelah melalui proses pengkondisian, papan dipotong-potong dan diuji
sesuai dengan standar ASTM D 143-94:2007 dan hasilnya dibandingkan dengan
JIS A 5908:2003. Pola pemotongan papan dapat dilihat pada Gambar 2 di bawah
ini. Selanjutnya, papan diuji sifat fisik dan mekaniknya sesuai dengan metode
pengujian yang diuraikan pada Lampiran 2.

Gambar 2 Pola pemotongan contoh uji
Rancangan Percobaan dan Analisis Data
Rancangan penelitian dan analisis data yang digunakan dalam penelitian ini
adalah dengan menggunakan CCD (Central Composite Design), analisis data

5
dengan ANOVA (α = 0.05), dan analisis regresi dengan menggunakan metode
Response Surface Method (RSM). Montgomery (2001) menjelaskan bahwa
metode ini merupakan metode hasil penggabungan teknik matematika dengan
statistika yang digunakan untuk membuat dan menganalisa suatu respon Y yang
dipengaruhi oleh beberapa variabel bebas atau faktor X untuk mengoptimalkan
respon tersebut. Langkah pertama dari RSM adalah menemukan hubungan antara
respon Y dan faktor X melalui persamaan polinomial orde pertama atau model
regresi linear sebagai berikut:
Y = β0 + ∑

β

+ε

Untuk model polinomial orde kedua, biasanya terdapat kelengkungan dan
digunakan model regresi orde kedua yang fungsinya kuadratik sebagai berikut:
Y=
Keterangan :
Y = Respon pengamatan
βo = Titik potong
βi = Koefisien linier
βii = Koefisien kuadratik
βij = Koefisien interaksi perlakuan
Xi = Kode perlakuan untuk faktor ke-i
Xj = Kode perlakuan untuk faktor ke-j
ε = Galat
Model regresi yang digunakan dalam penelitian ini adalah model persamaan
regresi orde kedua. Model regresi orde kedua ini dipilih untuk menentukan titik
optimum dalam setiap respon penelitian. Dua faktor yang digunakan dalam
penelitian ini adalah suhu sebagai faktor perlakuan X1 dan tekanan sebagai faktor
perlakuan X2. Kedua faktor perlakuan inilah yang menentukan nilai tiap level
dalam CCD. Montgomery (2001) menjelaskan bahwa CCD (Central Composite
Design) adalah rancangan faktorial 2k atau faktorial sebagian (fractional factorial),
yang diperluas melalui penambahan titik-titik pengamatan pada pusat agar
memungkinkan pendugaan koefisien parameter permukaan orde kedua (kuadratik).
Tabel 1 di bawah ini menunjukkan nilai level dan rentangan nilai dari kedua
faktor yang digunakan dalam penelitian ini.
Tabel 1 Level dan faktor dalam Central Composite Design (CCD)
Level

Faktor
o

X1 (suhu, C)
X2 (tekanan, kgf/cm2)

- √2
155.86
151.72

-1

0

1

160
160

170
180

180
200

√2
184.14
208.28

6
Hasil dari percobaan ini kemudian diolah dengan menggunakan bantuan
perangkat lunak Statistical Analysis System (SAS) 9.1. Hasil pengolahan yang
diperoleh dari SAS 9.1 adalah kombinasi perlakuan dengan replikasi sebanyak
dua kali dan lima central point seperti dapat dilihat pada Tabel 2 berikut.
Tabel 2 Desain matriks percobaan
Run
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Suhu (oC)
160
160
180
180
155.86
184.14
170
170
170
170
170
170
170

Tekanan (kgf/cm2)
160
200
160
200
180
180
151.72
208.28
180
180
180
180
180

Analisis data dilanjutkan dengan melakukan analisis stastistik untuk
mengetahui pengaruh suhu dan tekanan kempa terhadap masing-masing respon.
Selanjutnya dilakukan analisis regresi untuk mengetahui suhu dan tekanan kempa
optimum untuk pembuatan papan partikel dengan perlakuan pendahuluan steam
explosion.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Bungkil Jarak Kepyar
Jarak kepyar (Ricinus communis L.) merupakan tanaman berbentuk semak
dan berasal dari famili Euphorbiaceae. Akande et al. (2012) menjelaskan bahwa
tanaman ini merupakan jenis tanaman yang toleran terhadap lingkungan yang
kering. Widodo dan Sumarsih (2007) menyebutkan bahwa ketahanan jarak kepyar
terhadap kondisi kering menyebabkan tanaman ini mampu tumbuh di beberapa
wilayah Indonesia yang memiliki curah hujan yang rendah seperti Jawa Tengah,
Jawa Timur, Nusa Tenggara Barat, Nusa Tenggara Timur, dan Sulawesi Selatan.
Lebih lanjut dijelaskan bahwa jarak kepyar termasuk dalam jenis tanaman
semusim atau annual crops. Tanaman ini disebut Ricinus, yang dalam bahasa
Latin berarti serangga, karena buahnya yang berbintik-bintik dan menyerupai

7
serangga. Corak khas ini menyebabkan jarak kepyar menjadi mudah dibedakan
dengan jenis jarak lainnya misalnya jarak pagar (Jatropha curcas L.) yang lebih
umum dimanfaatkan komponen minyaknya.
Perbedaan antara jarak kepyar dan jarak pagar juga terletak pada komponen
asam lemak penyusun minyaknya. Gubitz et al. (1999) dalam Rahmanto (2011)
menyebutkan bahwa biji jarak pagar mengandung 35-45% minyak yang
didominasi oleh asam lemak tidak jenuh yaitu asam oleat (34-45%), asam linoleat
(29-44%) dan dalam jumlah kecil asam palmitoleat dan linolenat. Adapun KirkOthmer (1993) menjelaskan bahwa jarak kepyar didominasi oleh asam risinoleat
(85-89%) dan asam oleat (8.5%). Minyak jarak kepyar (castor oil) ini dapat
dimanfaatkan untuk pembuatan berbagai jenis produk, misalnya cat, pelumas,
tinta cetak, kosmetik, dan sabun (Ketaren 2008). Adapun bungkil jarak kepyar
belum dimanfaatkan dengan lebih baik karena umumnya hanya dimanfaatkan
sebagai pupuk.
Bungkil jarak kepyar yang digunakan dalam penelitian ini merupakan hasil
samping dari proses ekstraksi minyak jarak di PT. Kimia Farma, Semarang.
Setelah melewati pengecilan ukuran hingga 80 mesh, pengukusan dalam otoklaf,
dan pengeringan hingga kadar air bahan sekitar 12%, bahan dikarakterisasi
dengan analisis proksimat dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 3 berikut.
Tabel 3

Karakteristik bungkil jarak kepyar dengan perlakuan pendahuluan
steam explosion
Parameter

Kadar Air
Kadar Abu
Kadar Protein
Kadar Lemak
Kadar Serat Kasar

Nilai (% bb)
12.36
10.67
38.22
2.82
12.27

Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa bungkil jarak kepyar memiliki
kadar protein dan serat yang tinggi, yakni sebesar 38.22% dan 12.27%. Tingginya
kadar protein dan serat dalam bungkil jarak kepyar menunjukkan bahwa bahan ini
berpotensi untuk dijadikan bahan baku pembuatan produk komposit berupa papan
partikel. Winarto (2009) menjelaskan bahwa komposit merupakan material
kombinasi dari dua atau lebih komponen organik atau inorganik. Dalam produk
komposit, sebuah material bertindak sebagai matriks dimana material tersebut
memegang segalanya bersama, dan material lainnya bertindak sebagai penguat
dalam bentuk serat yang dibenamkan ke dalam matriksnya. Dalam produk papan
partikel dari bungkil jarak kepyar ini, matriks yang digunakan adalah protein
dalam bungkil jarak kepyar sedangkan penguatnya adalah serat yang juga berasal
dari bungkil jarak kepyar itu sendiri.
Hasil pengamatan dengan SEM (Scanning Electron Microscope)
menunjukkan bahwa protein yang terkandung dalam bungkil jarak kepyar
merupakan protein globuler. Winarno (2004) menjelaskan bahwa berdasarkan
struktur susunan molekulnya, protein dibedakan menjadi protein fibriler atau
skleroprotein dan protein globuler atau slaferoprotein. Protein fibriler merupakan

8
protein yang berbentuk serabut dan tidak larut dalam pelarut-pelarut encer, baik
dalam larutan garam, asam, basa, ataupun alkohol. Adapun protein globular
merupakan protein yang berbentuk bola dan dapat larut dalam larutan garam dan
asam. Protein ini juga lebih mudah berubah di bawah pengaruh suhu atau
penambahan garam, asam, dan basa bila dibandingkan dengan protein fibriler.
Steam explosion dilakukan untuk mendenaturasi struktur protein dalam
bahan. Melalui proses penambahan panas ini, diharapkan dapat diperoleh papan
partikel dengan sifat mekanik yang baik. Winarno (2004) menyebutkan bahwa
denaturasi merupakan proses modifikasi struktur sekunder, tersier, dan kuartener
molekul protein tanpa terjadinya pemecahan ikatan kovalen. Dapat dikatakan
bahwa proses ini merupakan proses terpecahnya ikatan hidrogen, interaksi
hidrofobik, ikatan garam, dan terbukanya lipatan molekul protein.
Wu dan Inglet (1974) dalam Mo et al. (2001) juga menjelaskan bahwa
denaturasi berupa perlakuan panas, penambahan asam atau alkali, pelarut organik,
detergen maupun urea mampu meningkatkan perluasan struktur protein dalam
bahan. Struktur ini kemudian dapat meningkatkan area kontak dan interaksi
dengan substrat yang pada akhirnya dapat meningkatkan daya rekat bahan itu
sendiri. Dalam penelitian ini, proses denaturasi terjadi akibat proses penambahan
panas pada bahan. Pemanasan bahan dilakukan melalui steam explosion dalam
otoklaf bersuhu 121oC selama 15 menit. Tujuan dari pemanasan pada suhu ini
adalah untuk mencapai suhu antara suhu denaturasi dan suhu eksotermik. Menurut
Zhong et al. (2001), selama berada dalam suhu denaturasi, protein yang berada
dalam bahan akan berubah menjadi struktur yang saling bebas dan acak. Struktur
inilah yang dapat meningkatkan interaksi antara perekat protein dan serat dalam
bahan. Namun apabila suhu pemanasan melebihi suhu eksotermik (di atas
192oC), protein akan mengalami panas berlebih dan akhirnya terdegradasi
menjadi pecahan-pecahan protein (Mo et al. 1999). Dengan demikian suhu
pengukusan sebesar 121oC ini digunakan sebagai suhu steam explosion.
Perlakuan panas terhadap bahan inilah yang pada akhirnya dapat
meningkatkan daya adhesif papan. Perubahan daya adhesif diharapkan mampu
meningkatkan sifat mekanik papan terutama Modulus of Rupture (MOR) papan.
Selain perlakuan panas, proses pengempaan dengan sistem kempa panas (hot
pressing) juga dapat mempengaruhi sifat fisik dan mekanik papan yang
dihasilkan. Tabel 4 menunjukkan nilai sifat fisik dan mekanik papan partikel
dengan proses pendahuluan steam explosion yang dihasilkan dan
perbandingannya dengan (JIS) A 5908:2003.
Tabel 4 Sifat fisik dan mekanik papan partikel
Parameter
Kerapatan (g/cm3)
Kadar air (%)
Daya serap air (%)
Pengembangan tebal (%)
MOR (kgf/cm2)
MOE (kgf/cm2)

Nilai
0.82-0.89
4.93-6.79
77.95-128.05
10.42-21.74
0.81-4.73
55.96-567.46

Standar
JIS A 5908:2003
0.4-0.9
5-13
Maksimal 12%
Minimal 81.58
Minimal 20394

9
Hasil pengujian menunjukkan bahwa papan partikel yang dihasilkan belum
memenuhi standar JIS A 5908:2003 kecuali kerapatan dan kadar airnya. Menurut
Haygreen dan Bowyer (1986), kerapatan merupakan perbandingan antara massa
(wet bases) dengan volume papan. Pengujian ini dilakukan setelah papan
melewati tahapan pengkondisian selama 14 hari. Nilai kerapatan papan hasil
pengujian berkisar antara 0.80-0.89 g/cm3 dan telah sesuai dengan standar JIS A
5908:2003 meskipun belum sesuai dengan target kerapatan yang ingin dicapai
yaitu sebesar 0.9 g/cm3.
Berdasarkan kerapatannya, papan partikel yang dihasilkan digolongkan oleh
Maloney (2003) sebagai papan partikel berkerapatan tinggi (high density
particleboard) karena kerapatannya lebih besar dari 0.8 g/cm3. Kerapatan papan
yang tinggi ini menyebabkan kualitas papan partikel makin baik karena seiring
dengan peningkatan kerapatan papan partikel maka akan semakin meningkat pula
kekuatannya. Hal ini dikarenakan kerapatan berkaitan dengan porositasnya, yaitu
proporsi volume rongga kosong. Semakin tinggi kerapatan papan partikel maka
akan semakin tinggi pula kekakuan dan kekuatannya (Haygreen dan Bowyer
1986).

Papan Partikel dengan Karakteristik Sifat Fisik dan Mekaniknya
Pengujian karakteristik papan partikel yang dihasilkan dilakukan untuk
mengetahui kualitas papan partikel berdasarkan sifat fisik dan mekaniknya.
Karakteristik sifat fisik yang diujikan adalah kadar air, daya serap air, dan
pengembangan tebal papan partikel. Adapun sifat mekanik yang diujikan adalah
Modulus of Elasticity (MOE) dan Modulus of Rupture (MOR).
Kisaran kadar air papan hasil pengujian yaitu sebesar 4.93-6.79% telah
sesuai dengan standar JIS A 5908:2003 (Tabel 4). Kadar air merupakan sifat fisik
papan partikel yang dapat diartikan sebagai banyaknya kandungan air dalam kayu
atau produk kayu (Bowyer et al. 2007). Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui
jumlah kandungan air yang terdapat dalam papan partikel karena jumlah air dalam
papan partikel ini nantinya dapat mempengaruhi kualitas papan partikel yang
dihasilkan.
Lestari dan Kartika (2012) menjelaskan bahwa kadar air papan partikel
menjadi faktor penting dalam menjaga stabilitas dimensi papan. Besarnya kadar
air papan partikel sendiri dipengaruhi oleh kerapatannya. Setiawan (2008)
menyebutkan bahwa fenomena yang terjadi pada umumnya adalah semakin tinggi
kerapatan papan partikel, maka kadar air yang terkandung di dalamnya semakin
rendah. Xu et al. (2004) menyatakan bahwa stabilitas papan partikel meningkat
signifikan seiring meningkatnya kerapatan papan. Artinya dengan kerapatan tinggi
yang dimiliki oleh papan partikel yang dihasilkan dalam penelitian ini diharapkan
dapat mengurangi kadar air papan partikel. Kadar air papan partikel yang rendah
pada akhirnya dapat meningkatkan stabilitas dimensinya dimana papan partikel
dengan kualitas yang baik diharapkan memiliki stabilitas dimensi yang tinggi.

10

Tabel 5 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap kadar air papan partikel
Source
Model
X1
X2
X12
X1 X2
X22
Lack of fit
*signifikan

DF
5
1
1
1
1
1
3

SS
3.445902
0.762274
0.435096
0.005854
0.003011
2.034384
0.991355

MS
0.68918
0.762274
0.435096
0.005854
0.003011
2.034384
0.330452

F
5.971145
6.604433
3.769724
0.050717
0.026087
17.62616
5.35924

Pr > F
0.003116
0.021338*
0.071213
0.82486
0.873844
0.000775*
0.014215

Hasil ANOVA pada α = 0.05 menunjukkan nilai lack of fit model yang lebih
kecil bila dibandingkan dengan nilai α. Artinya model polinomial orde kedua
cocok untuk mengoptimasi kadar air. Adapun model yang diperoleh dari hasil
analisis regresi adalah sebagai berikut :
KA = -44.86 + 0.120252X1 + 0.42428 X2 – 0.000238 X12 – 0.000097 X1 X2 –
0.00111 X22
(R2 = 66.56%)
Hasil ANOVA juga menunjukkan bahwa suhu dan tekanan berpengaruh
terhadap parameter kadar air papan partikel. Nilai R2 yang diperoleh dari hasil
analisis statistik adalah sebesar 66.56%, atau dengan kata lain suhu dan tekanan
kempa mempengaruhi kadar air sebesar 66.56%. Hasil analisis juga ditunjukkan
dalam plot kontur dan grafik 3D seperti pada Gambar 3. Grafik menunjukkan nilai
stasioner maksimum untuk kadar air adalah sebesar 6.65 % dan diperoleh pada
critical value suhu 215.48oC dan tekanan 181.73 kgf/cm2. Dari Gambar 3 juga
dapat dilihat bahwa semakin tinggi suhu kempa yang diberikan maka akan
semakin besar nilai kadar air yang dihasilkan.

(a)

(b)

Gambar 3 Plot kontur (a) dan grafik 3D (b) pengaruh suhu dan tekanan
pengempaan terhadap kadar air

11
Kecenderungan yang terjadi pada kadar air papan partikel yang dihasilkan
dalam penelitian ini kemungkinan besar dikarenakan suhu yang yang tinggi saat
pengempaan dapat mengakibatkan terjeratnya air dalam bahan. Akibatnya, kadar
air papan hasil pengempaan juga menjadi tinggi. Kemungkinan lain disebabkan
oleh minimnya waktu pengepresan yang dilakukan. Li et al (2009) menjelaskan
bahwa pengepresan dalam waktu singkat menyebabkan air dalam bahan tidak
teruapkan ke permukaan papan partikel secara sempurna. Air dalam bahan ini
saling bergabung dan menggumpal di bagian dalam permukaan papan partikel dan
dapat mengakibatkan penurunan sifat fisik dan mekanik papan partikel.
Standar JIS A 5908 : 2003 tidak menetapkan nilai minimum daya serap air
papan. Hal ini menyebabkan daya serap air papan yang yaitu sebesar 77.95128.05% tidak dapat dibandingkan dengan standar yang digunakan. Pengujian
daya serap air dilakukan dengan perendaman papan partikel dalam air bersuhu
sekitar 20oC selama 2 dan 24 jam. Hasil ANOVA pada α = 0.05 menunjukkan
hasil pengujian daya serap air selama 2 jam seperti Tabel 6 di bawah ini.
Tabel 6 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap daya serap air 2 jam papan partikel
Source
Model
X1
X2
X12
X1 X2
X22
Lack of fit
*signifikan

DF
5
1
1
1
1
1
3
(a)

SS
1160.242
885.8683
0.010197
112.0075
29.83781
49.09967
408.3162

MS
232.0485
885.8683
0.010197
112.0075
29.83781
49.09967
136.1054

F
6.876892
26.25322
0.000302
3.319409
0.884261
1.455097
16.69456
(b)

Pr > F
0.001602
0.000125*
0.98636
0.088465
0.361935
0.246394
0.00014

Nilai lack of fit model yang diperoleh lebih kecil bila dibandingkan dengan
nilai α, artinya model polinomial orde kedua cocok digunakan untuk
mengoptimasi daya serap air 2 jam papan partikel. Adapun model yang diperoleh
dari hasil analisis regresi adalah sebagai berikut :
DSA 2 = -848.077 + 12.1938 X1 – 0.320031 X2 – 0.03294 X12 – 0.009656 X1 X2
+ 0.005452 X22
(R2 = 69.63%)
Hasil ANOVA menunjukkan bahwa faktor suhu berpengaruh secara
signifikan terhadap parameter daya serap air 2 jam. Hasil analisis statistik juga
menunjukkan nilai R2 sebesar 69.63%, artinya parameter suhu mempengaruhi
daya serap air papan hanya sebesar 69.63%. Analisis dalam bentuk plot kontur
dan grafik permukaan 3D dapat dilihat seperti pada Gambar 4 di bawah ini.

12

(a)

(b)

Gambar 4 Plot kontur (a) dan grafik 3D (b) pengaruh suhu dan tekanan
pengempaan terhadap daya serap air 2 jam
Grafik 3D menunjukkan nilai stasioner daya serap air 2 jam berbentuk
saddle point, atau terdapat lebih dari satu faktor perlakuan (suhu dan tekanan
kempa) yang memiliki nilai daya serap air 2 jam yang sama. Hasil analisis
statistik menunjukkan bahwa daya serap air optimum sebesar 100.17% terjadi
pada suhu kempa 160.02oC dan tekanan 171.05 kgf/cm2. Dapat dilihat pula bahwa
ketika suhu kempa kurang dari 160.02oC akan terjadi peningkatan daya serap air,
namun ketika suhu dinaikkan lebih dari 160.02oC akan terjadi penurunan daya
serap air.
Ginting (2009) menjelaskan bahwa daya serap air menunjukkan kemampuan
papan dalam menyerap air. Besarnya daya serap air papan partikel dapat
dihubungkan dengan nilai kadar air papan partikel itu sendiri. Semakin tinggi
kadar air papan partikel, artinya semakin sedikit jumlah pori-pori papan partikel
yang dapat diisi oleh air. Atau dengan kata lain, semakin tinggi kadar air papan
partikel, maka akan semakin rendah daya serap air papan partikel. Hal ini dapat
dilihat dalam grafik 3D dimana pada saat suhu kempa lebih dari 160oC terjadi
penurunan daya serap air dan pada suhu yang sama, terjadi peningkatan kadar air
papan partikel (Gambar 3).
Pengujian terhadap daya serap air juga dilakukan dengan perendaman papan
partikel selama 24 jam. Sama halnya dengan pengujian daya serap air 2 jam,
pengujian ini juga dilakukan untuk mengetahui nilai pertambahan bobot papan
partikel setelah mengalami perendaman dengan air. Parameter ini juga dianalisis
dengan ANOVA (α = 0.05) untuk mengetahui pengaruh suhu dan tekanan
terhadap daya serap air 24 jam (Tabel 7).

13
Tabel 7 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap daya serap air 24 jam papan partikel
Source
Model
X1
X2
X12
X1 X2
X22
Lack of fit
*signifikan

DF
5
1
1
1
1
1
3

SS
2383.01
1642.61
308.098
56.22116
177.3786
250.8889
52.24205

MS
476.6019
1642.61
308.098
56.22116
177.3786
250.8889
17.41402

F
14.44987
49.80153
9.341079
1.704543
5.377859
7.606582
0.472239

Pr > F
0.0001
0.0001*
0.008*
0.211365
0.034915*
0.014648*
0.70728

Nilai lack of fit model yang diperoleh lebih besar bila dibandingkan dengan
nilai α, artinya model polinomial orde kedua kurang cocok jika digunakan untuk
mengoptimasi daya serap air 24 jam papan partikel. Kesesuaian model mungkin
terjadi pada model regresi orde pertama. Adapun persamaan polinomial orde
keduanya adalah sebagai berikut :
DSA 24 = 2033.641 – 13.18589 X1 – 8.220031 X2 + 0.023338 X12 +
0.023544 X1X2 + 0.012325 X22
(R2 = 82.81%)
Hasil analisis dengan ANOVA (α = 0.05) menunjukkan kedua faktor yaitu
suhu dan tekanan kempa berpengaruh secara signifikan terhadap parameter daya
serap air 24 jam. Hasil analisis juga menunjukkan nilai R2 yang diperoleh adalah
sebesar 82.81%. Hasil ini menunjukkan bahwa suhu dan tekanan kempa
mempengaruhi nilai daya serap air 24 jam sebesar 82.81%. Analisis dalam bentuk
plot kontur dan grafik permukaan 3D dapat dilihat seperti pada Gambar 5.

(a)

(b)

Gambar 5 Plot kontur (a) dan grafik 3D (b) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap daya serap air 24 jam

14
Grafik 3D menunjukkan bahwa nilai stasioner daya serap air 24 jam
membentuk grafik minimum. Dari grafik 3D juga dapat dilihat bahwa peningkatan
suhu kempa dan penurunan tekanan kempa dapat menurunkan daya serap air. Hal
ini berkaitan dengan kadar air yang dimiliki papan partikel dimana kadar air
meningkat seiring dengan peningkatan suhu kempa. Seperti telah dijelaskan
sebelumnya, daya serap air berkaitan dengan jumlah pori-pori papan yang dapat
diisi oleh air. Saat suhu kempa ditingkatkan, maka kadar air akan meningkat dan
menyebabkan banyaknya pori-pori papan yang terisi oleh air. Akibatnya, terjadi
penurunan daya serap air. Hasil analisis statistik menunjukkan nilai optimum daya
serap air 24 jam sebesar 74.78% diperoleh pada suhu dan tekanan kempa masingmasing sebesar 220.55oC dan 122.81 kgf/cm2.
Standar JIS A 5908:2003 tidak menetapkan nilai minimum daya serap air
papan partikel. Namun pada umumnya hasil yang ingin dicapai adalah nilai daya
serap papan partikel yang minimum. Hal ini berkaitan dengan kualitas papan
partikel saat digunakan sebagai perlengkapan eksterior. Menurut Lestari dan
Kartika (2012), pengujian daya serap air perlu dilakukan untuk mengetahui
ketahanan papan partikel terhadap air terutama apabila penggunaannya untuk
keperluan eksterior dimana papan mengalami kontak langsung dengan kondisi
cuaca (kelembaban dan hujan). Papan partikel dengan kualitas yang baik adalah
papan partikel yang memiliki daya serap air yang rendah karena besarnya jumlah
air yang diserap dapat mengurangi kekuatan papan partikel saat digunakan.
Li et al. (2009) menjelaskan bahwa daya serap air minimum dapat diperoleh
dengan meningkatkan suhu kempa dan menurunkan tekanan kempa. Hal ini
dikarenakan penambahan waktu kempa dan suhu kempa dapat meningkatkan
ikatan antar molekul protein. Peningkatan ini kemudian akan meningkatkan
ketahanan papan partikel terhadap air atau dalam hal ini dapat menurunkan daya
serap air papan partikel.
Hasil pengujian pengembangan tebal papan partikel dengan perlakuan
pendahuluan steam explosion menunjukkan nilai dengan rentangan 10.42-21.74%.
Nilai ini secara umum belum memenuhi standar yang ditetapkan JIS A 5908:2003
yakni maksimal sebesar 12%. Tingginya pengembangan tebal papan partikel yang
dihasilkan dalam penelitian ini diperkuat oleh penjelasan tentang pengembangan
tebal papan partikel bila dibandingkan dengan pengembangan tebal kayu.
Haygreen dan Bowyer (2007) menjelaskan bahwa besarnya pengembangan tebal
papan partikel adalah 10-25% dari kondisi kering ke basah melebihi
pengembangan tebal kayu utuh. Pengembangan panjang dan tebal pada papan
partikel ini sangat besar pengaruhnya pada aplikasinya terutama bila digunakan
sebagai bahan bangunan. Sama halnya dengan pengujian daya serap air, pengujian
pengembangan tebal juga dilakukan dengan melakukan perendaman papan
partikel selama 2 dan 24 jam.

15
Tabel 8 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap pengembangan tebal 2 jam papan partikel
Source
Model
X1
X2
X12
X1 X2
X22
Lack of fit
*signifikan

DF
5
1
1
1
1
1
3

SS
38.17919
3.39578
10.02558
23.82556
0.68445
1.60443
51.77132

MS
7.635837
3.39578
10.02558
23.82556
0.68445
1.60443
17.25711

F
1.215906
0.540733
1.596441
3.793906
0.10899
0.255484
4.880861

Pr > F
0.349076
0.473471
0.225694
0.070405
0.745863
0.620585
0.019166

Tabel 8 di atas menunjukkan bahwa nilai lack of fit model yang diperoleh
lebih kecil bila dibandingkan dengan nilai α, artinya model polinomial orde kedua
yang diberikan oleh hasil analisis cocok digunakan untuk mengoptimasi nilai
pengembangan tebal 2 jam papan partikel. Adapun model polinomial orde
keduanya adalah sebagai berikut :
PT 2 = -484.046 + 5.382617 X1 + 0.563867 X2 – 0.015192 X12 – 0.001462 X1 X2
- 0.000986 X22
(R2 = 28.84%)
Hasil analisis dengan ANOVA (α = 0.05) menunjukkan tidak ada satupun
faktor yang berpengaruh secara signifikan terhadap parameter pengembangan
tebal 2 jam. Hal ini diperkuat dengan nilai R2 yang diperoleh hanya sebesar
28.84%, artinya dapat dikatakan bahwa terdapat faktor lain yang dapat
mempengaruhi pengembangan tebal papan. Meskipun suhu dan tekanan kempa
tidak mempengaruhi nilai pengembangan tebal secara signifikan, analisis statistik
menunjukkan adanya nilai optimum pengembangan tebal 2 jam papan partikel.
Nilai optimum sebesar 17.15% tersebut diperoleh pada suhu dan tekanan kempa
masing-masing sebesar 169.43oC dan 160.34 kgf/cm2.
Tidak berpengaruhnya suhu dan tekanan kempa menyebabkan tidak dapat
diketahuinya analisis dalam bentuk plot kontur dan grafik 3D. Hal ini disebabkan
tidak dapat diketahuinya perubahan pengembangan tebal yang dihasilkan dalam
suhu dan tekanan kempa manapun. Meskipun demikian, pengembangan tebal
dapat dikaitkan dengan kestabilan dimensi papan. Massijaya et al. (2005)
menjelaskan bahwa semakin tinggi pengembangan tebal papan partikel maka akan
semakin rendah kestabilan dimensi papan partikel tersebut. Nilai ini dapat
digunakan sebagai dasar untuk menentukan penggunaan papan partikel. Papan
partikel dengan pengembangan tebal yang tinggi tidak dapat digunakan sebagai
bahan baku perlengkapan eksterior karena kestabilannya yang rendah. Rendahnya
kestabilan ini mengakibatkan penurunan sifat mekanik papan partikel dalam
jangka waktu singkat. Tingginya pengembangan tebal papan partikel dengan
perlakuan pendahuluan steam explosion ini menyebabkan papan partikel yang
dihasilkan tidak dapat digunakan sebagai bahan baku perlengkapan eksterior.

16
Seperti telah dijelaskan sebelumnya, pengujian terhadap pengembangan
tebal papan partikel juga dilakukan dengan waktu perendaman selama 24 jam.
Hasil pengujian kemudian dianalisis dengan menggunakan ANOVA pada α =
0.05 untuk mengetahui pengaruh suhu dan tekanan kempa terhadap
pengembangan tebal 24 jam papan. Tabel 9 berikut menunjukkan hasil analisis
dengan ANOVA.
Tabel 9 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap pengembangan tebal 24 jam papan partikel
Source
Model
X1
X2
X12
X1 X2
X22
Lack of fit
*signifikan

DF
5
1
1
1
1
1
3

SS
24.40938
7.01167
0.108623
10.91666
6.319012
1.927547
30.51896

MS
4.881876
7.01167
0.108623
10.91666
6.319012
1.927547
10.17299

F
1.522999
2.187431
0.033887
3.405672
1.971342
0.601337
6.950907

Pr > F
0.241389
0.159834
0.856412
0.084805
0.180671
0.450122
0.00577

Tabel 9 menunjukkan nilai lack of fit model yang lebih kecil bila
dibandingkan dengan nilai α, artinya model polinomial orde kedua yang diberikan
oleh hasil analisis cocok digunakan untuk mengoptimasi nilai pengembangan
tebal 24 jam papan partikel. Persamaan berikut merupakan persamaan polinomial
orde keduanya :
PT 24 = -166.033 + 2.630401 X1 – 0.362406 X2 – 0.010284 X12 + 0.004444 X1 X2
- 0.00108 X22
(R2 = 33.67%)
Tabel 9 juga menunjukkan tidak adanya faktor baik suhu maupun tekanan
kempa yang berpengaruh secara signifikan terhadap parameter pengembangan
tebal 24 jam. Hal ini diperkuat dengan nilai R2 yang diperoleh hanya sebesar
33.67%, artinya terdapat faktor lain yang dapat mempengaruhi pengembangan
tebal papan partikel. Hasil analisis menunjukkan bahwa pengembangan tebal 24
jam optimum sebesar 19.83%, diperoleh pada suhu dan tekanan kempa masingmasing sebesar 164.95oC dan 171.52 kgf/cm2. Sama halnya dengan parameter
pengembangan tebal 2 jam, tidak berpengaruhnya suhu dan tekanan kempa secara
signifikan juga menyebabkan tidak dapat diketahuinya analisis dalam bentuk plot
kontur dan grafik permukaan 3D. Sebesar apapun suhu dan tekanan kempa yang
diberikan tidak mempengaruhi pengembangan tebal papan partikel yang
dihasilkan.
MOE (Modulus of Elasticity) merupakan salah satu sifat mekanik papan
yang diujikan dalam penelitian ini. Besarnya MOE juga berkaitan dengan kualitas
papan partikel yang dihasilkan. Mardikanto et al. (2011) menyebutkan bahwa
MOE merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan di bawah batas
elastis sehingga benda akan kembali pada bentuk semula jika beban dilepaskan.

17
Semakin tinggi MOE papan partikel maka kualitas papan partikel tersebut
semakin baik. Hasil pengujian terhadap papan partikel dengan perlakuan
pendahuluan steam explosion menunjukkan MOE sebesar 55.96-67.46 kgf/cm2
belum memenuhi standar JIS A 5908:2003.
Tabel 10 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap MOE papan partikel
DF
5
1
1
1
1
1
3

Source
Model
X1
X2
X12
X1 X2
X22
Lack of fit
*signifikan

SS
120617.2
97225.23
4205.65
9209.852
8849.821
7.154556
204734.5

MS
24123.44
97225.23
4205.65
9209.852
8849.821
7.154556
68244.85

F
1.371983
5.529536
0.23919
0.523796
0.50332
0.000407
13.87823

Pr > F
0.289442
0.032783*
0.631866
0.480362
0.488927
0.984172
0.000331

Sama halnya dengan parameter lain, analisis untuk MOE diawali dengan
menguji kesesuaian model. Nilai lack of fit model yang diperoleh lebih kecil bila
dibandingkan dengan nilai α, artinya model polinomial orde kedua cocok
digunakan untuk mengoptimasi MOE papan partikel (Tabel 10). Persamaan
polinomial orde keduanya adalah sebagai berikut :
MOE = -12351.7 + 123.6962 X1 + 29.83091 X2 – 0.298698 X12 – 0.1663 X1 X2
– 0.002081 X22
(R2 = 31.38%)
Hasil ANOVA menunjukkan bahwa faktor yang berpengaruh secara
signifikan terhadap MOE papan adalah suhu (Tabel 10). Nilai R2 sebesar 31.38%
menunjukkan bahwa suhu mempengaruhi nilai MOE papan sebesar 31.38%.
Analisis dalam bentuk plot kontur dan grafik permukaan 3D dapat dilihat seperti
pada Gambar 6 di bawah ini.

(a)

(b)

Gambar 6 Plot kontur (a) dan grafik 3D (b) pengaruh suhu dan tekanan
pengempaan terhadap MOE

18
Grafik 3D menunjukkan nilai stasioner MOE berbentuk saddle point, atau
terdapat lebih dari satu faktor perlakuan (suhu dan tekanan kempa) yang memiliki
nilai MOE yang sama. Hasil analisis statistik menunjukkan bahwa nilai optimum
MOE adalah sebesar 203.02 kgf/cm2 terjadi pada suhu 176.65oC dan tekanan
109.25 kgf/cm2. Dapat dilihat pula bahwa MOE menurun seiring peningkatan
suhu kempa dan mencapai nilai optimum pada suhu 176.65oC. Keadaan ini
berbeda dengan hasil pengujian yang dilakukan oleh Evon et al. (2010) dimana
MOE dari produk komposit yang dihasilkan meningkat seiring dengan
peningkatan suhu. Perbedaan ini kemungkinan besar disebabkan oleh terjeratnya
air dalam permukaan papan partikel akibat tingginya suhu kempa yang diberikan.
Waktu kempa yang lebih lama menyebabkan sisa-sisa air di dalam
permukaan papan partikel teruapkan sempurna dan mendukung interaksi antara
polimer protein dan permukaan serat sehingga dihasilkan sifat mekanik yang lebih
baik (Li et al. 2009). Namun pada penelitian ini, suhu kempa yang tinggi
menyebabkan air terjerat dalam permukaan papan partikel dan tidak dapat
menguap ke luar. Akibatnya, sifat mekanik papan partikel termasuk MOE papan
partikel menurun dan belum memenuhi standar yang ditetapkan.
Mardikanto et al. (2011) menjelaskan bahwa MOR merupakan nilai yang
menggambarkan kekuatan lentur suatu bahan. Kekuatan lentur sendiri dapat
diartikan sebagai kapasitas beban maksimum yang dapat diterima oleh bahan
tersebut. Sifat mekanik ini yang memegang peranan penting dalam penentuan
kualitas papan partikel yang dihasilkan. Pada umumnya, papan partikel yang
dihasilkan diharapkan memiliki MOR yang tinggi karena semakin tinggi MOR
papan partikel maka akan semakin baik pula kualitas yang dimiliki oleh papan
partikel tersebut. Hasil pengujian terhadap papan partikel dengan perlakuan
pendahuluan steam explosion menunjukkan nilai MOR sebesar 0.81-4.73 kgf/cm2
yang artinya belum memenuhi standar JIS A 5908:2003.
Tabel 11 Analisis varian (α = 0.05) pengaruh suhu dan tekanan pengempaan
terhadap MOR papan partikel
Source
Model
X1
X2
X12
X1 X2
X22
Lack of fit
*signifikan

DF
5
1
1
1
1
1
3

SS
3.354549
1.955202
0.327553
0.245794
0.39605
0.622448
11.15449

MS
0.67091
1.955202
0.327553
0.245794
0.39605
0.622448
3.718162

F
0.747753
2.179142
0.365069
0.273947
0.441412
0.693741
19.36518

Pr > F
0.600229
0.160576
0.554734
0.608343
0.516526
0.41796
0.0001

ANOVA pada α = 0.05 (Tabel 11) menunjukkan nilai lack of fit model yang
lebih kecil bila dibandingkan dengan nilai α, artinya model polinomial orde kedua
cocok digunakan untuk mengoptimasi MOR papan partikel. Berikut adalah model
yang diperoleh dari hasil analisis regresi :

19
MOR = -20.8449 + 0.289445X1 + 0.024725 X2 - 0.001543 X12 + 0.001113 X1 X2
- 0.000614 X22
(R2 = 19.95%)
Tabel 11 juga menunjukkan tidak adanya faktor baik suhu maupun tekanan
kempa yang berpengaruh secara signifikan terhadap MOR papan partikel. Hal ini
diperkuat dengan nilai R2 yang diperoleh hanya sebesar 19.95%. Artinya terdapat
faktor lain yang lebih mempengaruhi MOR papan partikel yang dihasilkan.
Kemungkinan besar faktor lain yang mempengaruhi MOR tersebut adalah jenis
bahan dan kandungan kadar air bahan yang digunakan.
Hasil analisis menunjukkan MOR papan partikel berada pada titik optimum
sebesar 2.80 kgf/cm2. Titik optimum tersebut diperoleh pada suhu dan tekanan
kempa masing-masing sebesar 150.06oC dan 156.11 kgf/cm2. Suhu dan tekanan
kempa yang tidak berpengaruh secara signifikan menyebabkan tidak dapat
diketahuinya analisis dalam bentuk plot kontur dan grafik permukaan 3D. Artinya,
sebesar apapun suhu dan tekanan kempa yang diberikan tidak mempengaruhi
MOR papan partikel yang dihasilkan.
Tingginya MOR berkaitan erat dengan proses perekatan protein dan serat.
Semakin rekat ikatan antara matriks (protein) dan struktur penguat (serat) dalam
papan partikel yang dihasilkan maka akan semakin baik pula MOR papan partikel
yang dihasilkan. Ciannamea et al. (2010) menjelaskan bahwa proses modifikasi
protein, termasuk perlakuan panas dapat memutuskan ikatan hidrogen dalam
gulungan molekul protein. Hal ini mengakibatkan gulungan protein terbuka dan
membongkar gugus-gugus polar (hydroxyl dan carboxyl) yang dimiliki oleh
protein. Gugus-gugus polar inilah yang pada akhirnya berikatan dengan gugus
hydroxyl yang dimiliki oleh serat. Proses ini mengakibatkan protein dan serat
saling berikatan dan dimanfaatkan dalam proses pembuatan papan partikel.

Perbandingan Hasil Penelitian Terbaik dengan Penelitian Sebelumnya
Hasil penelitian terbaik diperoleh pada suhu dan tekanan pengempaan
masing-masing sebesar 160 oC dan 160 kgf/cm2. Suhu dan tekanan pengempaan
ini dipilih sebagai kondisi kempa optimum karena menghasilkan MOR tertinggi.
Papan partikel dengan MOR yang tinggi ini diindikasikan sebagai papan partikel
dengan kualitas yang baik. Maka, hasil penelitian optimum ditentukan dengan
memilih kondisi kempa yang menghasilkan MOR tertinggi. Tabel 12