Karakteristik Papan Serat Berkerapatan Sedang yang Dibuat dari Serat Bambu Betung Proses CMP Sederhana

KARAKTERISTIK PAPAN SERAT BERKERAPATAN SEDANG YANG DIBUAT DARI SERAT BAMBU BETUNG
PROSES CMP SEDERHANA
SKRIPSI Oleh:
Orina Martha Mastiur Manurung 071203020/ Teknologi Hasil Hutan
PROGRAM STUDI KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2011
Universitas Sumatera Utara

Judul Skripsi
Nama NIM Program Studi

HALAMAN PENGESAHAN
: Karakteristik Papan Serat Berkerapatan Sedang yang Dibuat dari Serat Bambu Betung Proses CMP Sederhana
: Orina Martha Mastiur Manurung : 071203020 : Kehutanan

Disetujui Oleh: Komisi Pembimbing

Arif Nuryawan, S.Hut., M.Si. Ketua

Luthfi Hakim, S.Hut. M.Si Anggota

Mengetahui
Siti Latifah, S.Hut., M.Si., Ph.D. Ketua Program Studi Kehutanan

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Orina Martha Mastiur Manurung : Karakteristik Papan Serat Berkerapatan Sedang yang Dibuat dari Serat Bambu Betung Proses CMP Sederhana. Dibawah bimbingan Arif Nuryawan dan Luthfi Hakim.
Kemampuan papan serat dalam menolak penyerapan air sering sekali menjadi hambatan penggunaan papan serat sebagai produk eksterior, oleh karena itu pada penelitian ini diselidiki penambahan aditif untuk menolak air agar dimensi papan serat tersebut dapat stabil. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi karakteristik papan serat dari serat bambu betung yang dibuat melalui proses CMP (Chemical Mechanical Pulping) sederhana dengan penambahan aditif parafin dan keramik. Faktor perlakuan yang digunakan yaitu penambahan jenis aditif yang berbeda (parafin dan keramik). Metode penelitian ini berdasarkan standar JIS A 5909-2003(2003), dengan kerapatan sasaran 0,75 g/cm3, dimensi papan 20 cm x 15 cm x 0,5 cm, suhu kempa 1550C, tekanan 3,7 KPa dengan waktu 15 menit.
Hasil pengujian sifat fisis memenuhi standar JIS. Pengujian mekanis, hanya keteguhan rekat dan kuat pegang sekrup yang memenuhi standar JIS. Sedangkan sifat mekanis lainnya yaitu MOE dan MOR tidak memenuhi standar. Hal ini dapat disebabkan oleh dimensi serat yang berukuran pendek. Papan serat dengan penambahan parafin memberikan kualitas terbaik dari seluruh pengujian. Seluruh pengujian tidak menunjukkan adanya pengaruh yang nyata dari faktor perlakuan. Kata kunci: Papan serat berkerapatan sedang, bambu betung, keramik, parafin,
dan proses CMP
Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
Orina Martha Mastiur Manurung : Characteristic of Medium Density Fiberboard Made of Betung Bamboo Fibers thought Simple CMP Process. Under Supervised by Arif Nuryawan and Luthfi Hakim.
The ability of fiberboard to resist water absorption always become barriers to the use of fiberboard as an exterior product, therefore this research observed the addition of additive for pushing water in order that the dimension can be stable. The purpose of this study was to characteristic of fiberboard made of betung bamboo fibers thought simple CMP (Chemical Mechanical Pulping) process with the addition of additive of paraffin and ceramics. Factor treatment used was the addition of different types of additives (paraffin and ceramics). This research method based on the standard JIS A 5909-2003 (2003), with the target density of 0.75 g/cm3, board dimensions 20 cm x 15 cm x 0.5 cm, press temperature 1550C, pressure 3,7 KPa for 15 minutes.
The results of physical testing fulfilled the standard of JIS. In mechanical testing, just internal bond and screw holding power that fulfilled the JIS standard. While other mechanical of MOE and MOR did not fulfill the standard. This can be caused by short of fiber dimensions. Fiberboard with the addition of paraffin gave the best quality in the majority of the entire test. All testing were not significant with the treatment factors. Key words: Medium fiberboard, Betung Bamboo, Ceramics, Paraffin, CMP
Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Batam-Kepulauan Riau pada tanggal 21 Maret 1989 dari ayah Romulo Manurung dan Ibu Flora Dolok Saribu. Penulis adalah anak ke empat dari lima bersaudara.
Pendidikan formal yang ditempuh selama ini: 1. SD Negeri 033 Batam, lulus tahun 2001 2. SLTP Negeri 04 Batam, lulus tahun 2004 3. SMA Katolik Trisakti Medan, lulus tahun 2007 4. Tahun 2007 lulus ujian Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB)
diterima pada Program Studi Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten Teknologi Serat dan Komposit. Penulis melaksanakan Praktik Pengenalan Pengolahan Hutan (P3H) di Pulau Sembilan dan Aras Napal. Penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapang (PKL) di Taman Nasional Gunung Gede-Pangrango (TNGGP), CibodasJawa Barat.
Pada akhir kuliah, penulis melaksanakan penelitian dengan judul “Karakteristik Papan Serat Berkerapatan Sedang yang Dibuat dari Serat Bambu Betung Proses CMP Sederhana”. Penelitian penulis dilaksanakan di bawah bimbingan Arif Nuryawan, S.Hut., M.Si. dan Luthfi Hakim, S.Hut. M.Si.
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan atas berkat Tuhan Yang Maha Esa, sebab atas kasih dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Karakteristik Papan Serat Berkerapatan Sedang yang Dibuat dari Serat Bambu Betung Proses CMP Sederhana”.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada kedua orang tua penulis yaitu Bapak Romulo Manurung dan Mama Flora Dolok Saribu yang telah mendidik selama ini. Penulis mengucapkan terima kasih kepada komisi pembimbing Bapak Arif Nuryawan, S.Hut., M.Si. dan Bapak Luthfi Hakim, S.Hut., M.Si. yang telah membimbing dan memberikan berbagai masukan berharga kepada penulis.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada abang dan adik (Jhonson G.P. Manurung, Syafril B.R. Manurung, Pancur N. Manurung dan Rudi Y.M. Manurung) yang senantiasa memberikan motivasi maupun bantuan materi, rekan terdekat Yusuf J. Simorangkir yang selalu memberi dukungan batin untuk lebih maju dan teman sepenelitian Julius Z. Sigiro dan Satria Muharis dan semua pihak yang turut membantu penulis baik secara moral maupun spiritual dalam menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari masih terdapat banyak kekurangan dalam skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan berguna bagi pengembangan ilmu kehutanan. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman ABSTRAK .................................................................................................. i ABSTRACT ................................................................................................. ii KATA PENGANTAR ................................................................................ iii DAFTAR TABEL........................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR.................................................................................... .. viii DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. ix

PENDAHULUAN Latar Belakang ............................................................................................. Tujuan Penelitian .......................................................................................... Manfaat Penelitian................................................... ....................................... Hipotesis.......................................................................................................

1 3 3 3

TINJAUAN PUSTAKA Bambu .........................................................................................................
Bambu betung (Dendrocalamus asper) .................................................. Perekat Isosianat ......................................................................................... Zat Aditif ................................................................................... ....................
Keramik ................................................................................................. Parafin ................................................................................................... Papan Serat .................................................................................................. Serat dan serat bambu betung ................................................................. Mutu serat .............................................................................................. Pembuatan papan serat ...........................................................................

4 5 6 7 7 8 9 9 10 11

METODE PENELITIAN Waktu dan Lokasi Penelitian......................................................................... 13 Alat dan Bahan Penelitian ............................................................................ 13 Prosedur Penelitian.................................................................................. ........ 13
Persiapan bahan baku ....................................................................... 15 Pengukuran dimensi serat..................................................................... 15 Pembuatan papan serat bambu betung................................................ 17 Pengujian kualitas sifat fisis papan serat bambu betung ..................... 19 Pengujian kualitas sifat mekanis papan serat bambu betung ............... 21 Penentuan peringkat kualitas................................................................ 24 Pengamatan mikroskopis...................................................................... 24 Analisis data.......................................................................................... 25
HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Kualitas Serat ............................................................................... 27

Universitas Sumatera Utara

Pengujian Sifat Fisis Papan Serat ................................................................. 33 Kerapatan ......................................................................................... 34 Kadar air .......................................................................................... 35 Daya serap air ................................................................................... 37 Pengembangan tebal ......................................................................... 39
Pengujian Sifat Mekanis Papan Serat ........................................................... 41 Keteguhan lentur .............................................................................. 41 Keteguhan patah ............................................................................... 43 Keteguhan rekat ................................................................................ 45 Kuat Pegang Sekrup .......................................................................... 46
Penentuan Peringkat Kualitas........................................................................... 48 Pengamatan Mikroskopis.................................................................................. 49 KESIMPULAN ..................................................................................... ........ 53 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 54 LAMPIRAN ..................................................................................... ............. 57
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
No. Halaman 1. Kriteria Penilaian Serat Kayu .................................................................... 17 2. Rata-rata Dimensi Serat Bambu Betung .................................................... 27 3. Kualitas Serat Bambu Betung.................................................................... 30 4. Data Dimensi dan Turunan Serat............................................................... 59 5. Data Hasil Pengujian Kerapatan Papan Serat............................................. 63 6. Data Hasil Pengujian Kadar Air Papan Serat ............................................. 64 7. Data Hasil Pengujian Daya Serap Air Papan Serat..................................... 65 8. Data Hasil Pengujian Pengembangan Tebal Papan Serat ........................... 66 9. Data Hasil Pengujian Keteguhan Lentur Papan Serat................................. 68 10. Data Hasil Pengujian Keteguhan Patah Papan Serat ................................ 69 11. Data Hasil Pengujian Keteguhan Rekat Papan Serat ................................ 70 12. Data Hasil Pengujian Kuat Pegang Sekrup Serat ..................................... 71 13. Peringkat Perlakuan Terbaik pada Seluruh Pengujian .............................. 72
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
No. Halaman 1. Bagan Proses Penelitian ........................................................................... 14 2. Bagian-bagian Serat ................................................................................. 16 3. Pola Pemotongan Sampel Uji Sifat Fisis dan Mekanis .............................. 18 4. Cara Pembebanan Pengujian MOR ........................................................... 22 5. Pengujian Keteguhan Rekat (internal bond) ............................................. 23 6. Posisi Sekrup pada Pengujian Kuat Pegang Sekrup .................................. 24 7. Serat Bambu Betung (Dendrocalamus asper) ........................................... 27 8. Serat Bambu Betung pada Pengamatan Mikroskop.................................... 29 9. Papan Serat Bambu Betung ....................................................................... 34 10. Grafik Nilai Rata-rata Kerapatan Papan Serat.......................................... 34 11. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Air Papan Serat .......................................... 36 12. Grafik Nilai Rata-rata Daya Serap Air Papan Serat.................................. 37 13. Grafik Nilai Rata-rata Pengembangan Tebal Papan Serat ........................ 39 14. Grafik Nilai Rata-rata Modulus Elastisitas Papan Serat ........................... 41 15. Grafik Nilai Rata-rata Modulus Patah Papan Serat .................................. 43 16. Grafik Nilai Rata-rata Keteguhan Rekat Papan Serat ............................... 45 17. Grafik Nilai Rata-rata Kuat Pegang Sekrup Papan Serat .......................... 47 18. Pengamatan Mikroskopis Papan Serat dengan Perlakuan Kontrol............ 50 19. Pengamatan Mikroskopis Papan Serat dengan Perlakuan Keramik .......... 50 20. Pengamatan Mikroskopis Papan Serat dengan Perlakuan Parafin............. 50
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN No. Halaman 1. Kalibrasi Lensa Mikroskop pada Penggunaan Mikronmeter ................... 57 2. Konversi Satuan Tekanan Kempa ........................................................... 58 3. Pengukuran Dimensi dan Turunan Serat ................................................. 59 4. Perbandingan Bahan Baku Pembuatan Papan Serat ................................ 62 5. Pengujian Kerapatan Papan Serat ........................................................... 63 6. Pengujian Kadar Air Papan Serat ............................................................ 64 7. Pengujian Daya Serap Air Papan Serat .................................................... 65 8. Pengujian Pengembangan Tebal Papan Serat........................................... 66 9. Pengujian Keteguhan Lentur Papan Serat ............................................... 68 10. Pengujian Keteguhan Patah Papan Serat.................................................. 69 11. Pengujian Keteguhan Rekat Papan Serat ................................................ 70 12. Pengujian Kuat Pegang Sekrup Papan Serat ........................................... 71 13. Peringkat Perlakuan Terbaik pada Seluruh Pengujian .............................. 72
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Orina Martha Mastiur Manurung : Karakteristik Papan Serat Berkerapatan Sedang yang Dibuat dari Serat Bambu Betung Proses CMP Sederhana. Dibawah bimbingan Arif Nuryawan dan Luthfi Hakim.
Kemampuan papan serat dalam menolak penyerapan air sering sekali menjadi hambatan penggunaan papan serat sebagai produk eksterior, oleh karena itu pada penelitian ini diselidiki penambahan aditif untuk menolak air agar dimensi papan serat tersebut dapat stabil. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi karakteristik papan serat dari serat bambu betung yang dibuat melalui proses CMP (Chemical Mechanical Pulping) sederhana dengan penambahan aditif parafin dan keramik. Faktor perlakuan yang digunakan yaitu penambahan jenis aditif yang berbeda (parafin dan keramik). Metode penelitian ini berdasarkan standar JIS A 5909-2003(2003), dengan kerapatan sasaran 0,75 g/cm3, dimensi papan 20 cm x 15 cm x 0,5 cm, suhu kempa 1550C, tekanan 3,7 KPa dengan waktu 15 menit.
Hasil pengujian sifat fisis memenuhi standar JIS. Pengujian mekanis, hanya keteguhan rekat dan kuat pegang sekrup yang memenuhi standar JIS. Sedangkan sifat mekanis lainnya yaitu MOE dan MOR tidak memenuhi standar. Hal ini dapat disebabkan oleh dimensi serat yang berukuran pendek. Papan serat dengan penambahan parafin memberikan kualitas terbaik dari seluruh pengujian. Seluruh pengujian tidak menunjukkan adanya pengaruh yang nyata dari faktor perlakuan. Kata kunci: Papan serat berkerapatan sedang, bambu betung, keramik, parafin,
dan proses CMP
Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
Orina Martha Mastiur Manurung : Characteristic of Medium Density Fiberboard Made of Betung Bamboo Fibers thought Simple CMP Process. Under Supervised by Arif Nuryawan and Luthfi Hakim.
The ability of fiberboard to resist water absorption always become barriers to the use of fiberboard as an exterior product, therefore this research observed the addition of additive for pushing water in order that the dimension can be stable. The purpose of this study was to characteristic of fiberboard made of betung bamboo fibers thought simple CMP (Chemical Mechanical Pulping) process with the addition of additive of paraffin and ceramics. Factor treatment used was the addition of different types of additives (paraffin and ceramics). This research method based on the standard JIS A 5909-2003 (2003), with the target density of 0.75 g/cm3, board dimensions 20 cm x 15 cm x 0.5 cm, press temperature 1550C, pressure 3,7 KPa for 15 minutes.
The results of physical testing fulfilled the standard of JIS. In mechanical testing, just internal bond and screw holding power that fulfilled the JIS standard. While other mechanical of MOE and MOR did not fulfill the standard. This can be caused by short of fiber dimensions. Fiberboard with the addition of paraffin gave the best quality in the majority of the entire test. All testing were not significant with the treatment factors. Key words: Medium fiberboard, Betung Bamboo, Ceramics, Paraffin, CMP
Universitas Sumatera Utara

PENDAHULUAN Latar Belakang
Tingginya tingkat penebangan hutan akibat penggunaan kayu sebagai bahan baku berbagai industri perkayuan menyebabkan perlunya mengganti serat alam dari kayu dengan serat alam non-kayu untuk bahan penguat. Serat alam nonkayu memiliki keuntungan diantaranya yaitu kemudahan dipanen dalam waktu yang relatif lebih singkat dibandingkan pohon kayu, serta kemudahannya dibudidayakan.
Serat alam berlignoselulosa yang berasal dari sumber daya alam tentunya bersifat dapat diperbaharui. Selain itu serat yang berasal dari bahan non-kayu tersedia sangat melimpah di bumi, misalnya bambu, sisal, kenaf, rami dan lainlain. Untuk bambu sendiri jumlahnya sudah sangat melimpah sebagai serat alam berlignoselulosa dari non kayu, dimana menurut Berlian dan Rahayu (1995) di seluruh dunia terdapat 75 genus dan 1500 spesies bambu dan di Indonesia sendiri dikenal ada 10 genus bambu, antara lain: Arundinaria, Bambusa, Dendrocalamus, Dinocholoa, Gigantochloa, Melocanna, Nastus, Phyllostachys, Schizostachyum, dan Thyrsostachys.
Serat alam mempunyai sifat mekanik yang baik dan lebih murah dibandingkan serat sintetik (Oksman et al., 2003). Selain itu sebagai material papan komposit, serat alam juga harus memiliki sifat sebaik kayu. Menurut Liese (1980) dalam Ganie (2008) ditinjau dari struktur anatomi dan komposisi kimia, elemen-elemen penyusun bambu hampir sama dengan elemen-elemen penyusun kayu. Sehingga secara otomatis komposisi kimia serat bambu dapat memiliki sifat
Universitas Sumatera Utara

sebaik serat kayu. Dengan demikian serat bambu dapat direkomendasikan sebagai bahan baku papan serat.
Papan serat adalah papan tiruan yang dibuat dari serat kayu atau lignin selulosa lain, yang ditekan oleh kempa plat/rol. Bahan perekat atau bahan lain dapat ditambahkan untuk meningkatkan sifat papan seperti sifat mekanis, ketahanan kelembaban, ketahanan terhadap api maupun serangga (FAO 1998 dalam Sudarsono et al., 2010). Ketahanan papan serat dalam menolak penyerapan air sering sekali menjadi hambatan penggunaan papan serat sebagai produk eksterior, salah satu contoh papan serat akasia hasil penelitian Tambunan (2010) dapat diketahui bahwa daya serap airnya lebih dari 100%. Untuk itu pada pembuatan papan serat bambu betung, perlu adanya usaha mengurangi penyerapan air pada saat dijadikan papan serat sehingga tidak menyebabkan papan tersebut mudah dalam menyerap air. Antisipasi penyerapan air dalam papan serat bambu betung memerlukan bahan tambahan seperti parafin. Parafin mempunyai kemampuan untuk menghambat penetrasi air pada produk jadi (Forest Products Society, 1999).
Selain parafin, keramik juga merupakan salah satu bahan tambahan yang bersifat stabil, keras dan kuat. Sifat keramik yang getas dan mudah patah sangat sesuai untuk dipadukan dengan serat sehingga memberikan kelenturan pada keramik. Sedangkan keramik memberikan kestabilan terhadap papan serat (Agustinus et al., 2010).
Hal-hal di atas melatarbelakangi dilaksanakannya penelitian mengenai pembuatan papan serat dari bambu betung dengan penambahan zat aditif parafin dan keramik.
Universitas Sumatera Utara

Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi karakteristik papan serat
berkerapatan sedang dari serat bambu betung yang dibuat melalui proses CMP sederhana. Manfaat penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberi manfaat: 1. Menjadikan bambu betung sebagai bahan alternatif bahan serat selain kayu. 2. Memberikan informasi dan pengembangan industri papan serat yang terbuat
dari bambu Hipotesis Penelitian
Ada pengaruh perbedaan penambahan jenis aditif (keramik atau parafin) pada sifat fisis dan mekanis papan serat bambu betung.
Universitas Sumatera Utara

TINJAUAN PUSTAKA Bambu
Bambu biasanya dikenal berbentuk rumpun, namun bambu juga bisa tumbuh sebagai batang soliter atau perdu. Arah pertumbuhan biasanya tegak kadang-kadang memanjat, batangnya mengayu. Tanaman ini dapat mencapai umur panjang dan biasanya mati tanpa berbunga. Batang-batang bambu muncul dari buku-buku rimpang yang menjalar di bawah tanah. Batang-batang yang sudah tua keras dan umumnya berongga, berbentuk silinder memanjang dan terbagi dalam ruas-ruas. Antara ruas yang satu dengan yang lain dihubungkan dengan buku. Pada salah satu sisi buku muncul cabang yang beruas-ruas dan diantaranya dihubungkan oleh buku cabang. Pada buku-buku batang biasanya terdapat mata tunas, demikian juga pada cabang-cabang dan rimpangnya. Tinggi tanaman bambu sekitar 0,3 m sampai 30 m. diameter batangnya 0,25-25 cm dan ketebalan dindingnya sampai 25 mm (Berlian dan Rahayu, 1995).
Menurut Liese (1980) dalam Ganie (2008), bambu memiliki ciri-ciri antara lain pertumbuhan primer yang sangat cepat tanpa diikuti pertumbuhan sekunder, batangnya beruas-ruas semua sel yang terdapat pada internodia mengarah pada sumbu aksial, sedang pada nodia mengarah pada sumbu transversal, dalam internodia tidak ada elemen-elemen radial (misalnya jari-jari) kulit bagian luar terdiri atas satu lapis epidermis, sedang kulit bagian dalam terbentuk dari sklerenkim. Struktur melintang ruas ditentukan oleh ikatan pembuluh. Pada bagian tepi, ikatan pembuluh berukuran kecil dan berjumlah banyak. Pada bagian dalam ikatan pembuluh berukuran besar dan berjumlah
Universitas Sumatera Utara

sedikit, secara umum dalam batang jumlah ikatan pembuluh menurun dari pangkal ke ujung dan kerapatannya meningkat.
Bambu betung Bambu betung (Dendrocalamus asper) memiliki sifat yang keras dan baik
untuk bahan bangunan. Perbanyakan bambu betung dilakukan dengan potongan batang atau cabangnya. Jenis bambu ini dapat ditemukan di dataran rendah sampai ketinggian 2000 mdpl. Bambu ini akan tumbuh baik bila tanahnya cukup subur, terutama di daerah yang beriklim tidak terlalu kering (Berlian dan Rahayu, 1995). Dransfield dan Widjaja (1995) menambahkan bahwa bambu betung adalah bambu yang kuat, tingginya bisa mencapai 20-30 m dan diameter batang 8-20 cm. Bambu betung juga banyak digunakan untuk bahan bangunan rumah maupun jembatan. Bambu betung bisa dipanen pada umur 3-4 tahun dengan produksi sekitar 8 ton/ha. Kerapatan serat bambu betung adalah 0,8 g/cm3.
Menurut Aziz et al. (1991) dalam Aziz (1997) pada bambu betung, kecepatan munculnya tunas baru dan pertumbuhan akar serta tajuk, relatif lebih cepat pada penanaman horizontal. Namun demikian pertumbuhan akar dan tajuk dari penanaman vertikal jauh lebih baik dari penanaman horizontal.
Subyakto dan Sudijono (1994) telah meneliti bahwa berat jenis bambu betung bertambah besar dengan meningkatnya posisi ketinggian ruas pada batang. Pada ruas yang sama, kekuatan lentur (MOE dan MOR) bambu betung pada bagian tanpa buku lebih tinggi dibandingkan dengan buku. Pada ruas yang sama, nilai MOR pada posisi pengujian telentang (bagian kulit bambu di bawah) lebih kecil dibandingkan posisi telungkup (bagian kulit bambu di atas). Nilai MOE
Universitas Sumatera Utara

bertambah besar dengan semakin tinggi posisi ruas pada batang, sedangkan nilai MOR mengalami sedikit penurunan pada ujung batang.

Perekat Isosianat

Isosianat merupakan monomer yang utama dalam pembentukan

poliuretan, mempunyai reaktifitas yang sangat tinggi, khususnya dengan reaktan

nukleofil. Reaktifitas gugus –N=C=O ditentukan oleh sifat positif dari atom

karbon dalam ikatan rangkap komulatif yang terdiri atas N, C dan O. Dalam

pembentukan polimerisasi isosianat juga dapat bereaksi dengan sesamanya

seperti:

R-N-C=O Isosianat

R-N-C=O

R-N-C=O

Gambar 1. Reaksi Polomerisasi Isosianat

(Odian 1991 dalam Anshari 2009).

Polimerisasi isosianat telah dipakai dalam industri terutama foam

poliuretan dan pengikat. Secara komersil isosianat pertama kali diproduksi awal

tahun 1960-an dan berkembang penggunaannya pada industri: foam rifit dan

lentur, elastomer, coating, dan perekat. Di tahun 1991 rata-rata 2,6 jutan ton

isosianat diproduksi di dunia (Galbarit dan Newman 1992 dalam Anshari 2009).

Isosianat yang umum digunakan dan telah dipasarkan adalah toluene diisosianat

(TDI), difenilmetana diisosianat (MDI) dan naftalena -1,5- diisosianat (NDI).

Isosianat menjadi sangat penting akhir-akhir ini sebagai perekat kayu.

Awalnya perekat berorientasi pada penggunaan papan partikel dan kayu komposit.

Kelebihan lain dari isosianat adalah mampu dimatangkan (curing) pada suhu

rendah maupun tinggi untuk terjadinya peningkatan sifat fisik dan mekanik

Universitas Sumatera Utara

sekaligus tahan terhadap goresan dan tidak mengandung emisi seperti formaldehid (Galbrait 1986 dalam Anshari 2009).
Zat Aditif Keramik
Keramik merupakan salah satu kerajinan yang tertua. Kata keramik berasal dari kata yunani “Keramos” yang berarti periuk yang dibuat dari tanah. Sedangkan yang dimaksud dengan barang-barang keramik ialah semua barang/bahan yang dibuat dari bahan-bahan tanah dan diproses pembuatannya melalui pembakaran pada suhu tinggi (Astuti, 1997).
Proses pembuatan engineering ceramic secara konvensional biasanya menggunakan serbuk dan melibatkan beberapa tahap proses yang panjang seperti tahapan kalsinasi, milling, penentuan distribusi ukuran serbuk, penambahan aditif/binders, proses kompaksi, sinter, laku panas, dan terakhir adalah proses permesinan. Serbuk yang berukuran kecil umumnya digunakan karena memiliki driving force yang besar untuk densifikasi. Namun selama pemanasan dengan terjadinya proses sinter baik melalui solid-state maupun liquidstate sinter, keramik mengalami penyusutan (shrinkage) sebesar 50% volume (17% linier). Karena sulit dan mahalnya proses permesinan untuk komponen keramik, oleh karena itu shrinkage dan distorsi harus dikontrol sehingga komponen keramik yang dihasilkan mendekati dimensi dan bentuk (near-net-shape) yang diinginkan.
Alumina bagi industri keramik adalah seperti baja bagi industri logam dan termasuk salah satu jenis keramik yang paling sering digunakan. Sifat-sifat penting alumina meliputi tingginya temperatur lebur, ketahanan kimiawinya, ketahanan listrik, serta kekerasannya (Anggono et al., 2010).
Universitas Sumatera Utara

Komposit keramik terbentuk dari suatu matriks yang ditambahkan serat. Ciri-ciri positif keramik SiC-SiC dipakai untuk keperluan tertentu. Komposit memikat perhatian karena memiliki struktural biasa, walau cara produksinya tentu saja tidak lebih mudah. Menggabungkan serat dan matriks menjadi berikatan kuat terpadu merupakan masalah pelik pada permukaan. Serat yang baik digunakan adalah serat yang pendek monokristal, serabut-serabut yang lazim disebut whisker. Serabut silicon karbida dapat dibuat dengan pembakaran terkendali ketat, produk sintering. Kelebihan dari keramik ini produknya tidak dapat disasar oleh radar (Hartomo, 1992).
Parafin Wax atau lilin adalah salah satu zat aditif yang ditambahkan pada
campuran untuk meningkatkan sifat papan komposit yang dihasilkan. Dalam komposisi papan, emulsi wax menimbulkan daya tahan air yang bagus dan stabilitas dimensi yang tinggi pada papan. Kegunaan ini sangat penting untuk memberikan perlindungan selama perendaman tidak sengaja dari papan selama atau dapat mengurangi penyerapan air secara bertahap. Jenis wax yang digunakan adalah parafin, yaitu lilin mineral yang merupakan produk sampingan dari industri minyak mentah. Parafin memiliki titik leleh 48-55 0C (Maloney, 1993). Parafin yang digunakan dalam papan partikel berkisar 0,25 % sampai 2 % dari massa partikel, ditambahkan untuk memberikan suatu sifat katalis air pada papan (Forest Product Society, 1999).
Senyawa hidrokarbon parafin adalah senyawa hidrokarbon jenuh dengan rumus CnH2n+2 . Senyawa ini mempunyai sifat kimia stabil pada suhu biasa, tidak bereaksi dengan asam sulfat pekat maupun asam sulfat berasap, larutan alkali
Universitas Sumatera Utara

pekat, asam nitrat maupun oksidator kuat seperti asam kromat kecuali senyawa yang mempunyai atom karbon tersier. Bereaksi lambat dengan klor dengan bantuan sinar matahari bereaksi lemah dengan klor dan brom kalau ada katalis (Hutagaol, 2009).
Parafin juga merupakan salah satu komposisi terbesar dari komponen utama kerosin (Chalid et al., 2005).
Papan Serat Serat dan serat bambu betung
Menurut Pandit dan Ramdan (2002) serat menunjukkan arah orientasi umum dan sel-sel panjang di dalam kayu terhadap pohon. Sementara Mandang dan Pandit (1997) menambahkan ciri-ciri serat yaitu memiliki panjang 300-3600 mikron, bergantung kepada jenis pohon dan posisinya dalam batang. Diameternya antara 15-50 mikron. Ketebalan dindingnya relatif lebih tipis dibanding diameter ketebalannya atau sangat tebal. Serat yang tebal merupakan serat yang berdinding tebal. Menurut Tarigan (2009) menyatakan sel serat berfungsi sebagai pemberi tenaga mekanik pada batang, sehingga mempunyai dinding sel yang relatif tebaltebal.
Menurut Ghavami (1988) dalam Ganie (2008) secara umum 40% hingga 70% serat bambu terkonsentrasi di bagian luar dan 15% hingga 30% di bagian dalam batang. Serat-serat tersebut terarah sepanjang sumbu batang dengan diameter 0,08 mm hingga 0,70 mm, tergantung pada spesies dan lokasinya pada tampang-lintang. Pada buku-buku (nodia), serat-serat ini saling bertautan dan sebagian memasuki diafragma dan cabang-cabang. Sebagai akibat dari
Universitas Sumatera Utara

diskontinyuitas ini buku-buku pada umumnya merupakan titik terlemah dari batang bambu.
Menurut Manuhuwa dan Loiwatu (2007) kandungan holoselulosa (73,63%), lignin (27,37%) dan tebal dinding sel serat (0,90 mikron) bambu betung lebih banyak dari bambu Sero (71,96%; 26,18%; 0,80 mikron) dan bambu Tui (72,77%; 26,05%; 0,77 mikron). Sementara Gusmailina dan Sumadiwangsa (1988) dalam Widnyana (2000) menambahkan kadar lignin bambu berkisar antara 19,8%-26,6%. Hal ini mengindikasikan bambu betung dapat menghasilkan bubur kayu (pulp) lebih banyak, namun kandungan lignin yang relatif lebih banyak maka dibutuhkan bahan kimia yang lebih banyak untuk memisahkan lignin dari pulp agar dihasilkan pulp yang berkualitas (Manuhuwa dan Loiwatu, 2007).
Mutu serat Penilaian terhadap suatu mutu serat diawali dengan pengukuran dimensi
serat. Menurut Haygreen dan Bowyer (1996) dimensi-dimensi serat yaitu panjang serat, diameter serat, tebal dinding serat, dan diameter lumen. Panjang serat mempunyai pengaruh terhadap sejumlah sifat kertas, yaitu ketahanan sobek, kekuatan tarik, lipat dan jebol. Semakin panjang serat makin tinggi ketahanan sobeknya. Namun, serat panjang juga memiliki kelemahan dimana serat panjang akan menahan beban pada sebagian daerahnya, sementara bagian yang lain tidak, sehingga hanya sebagian yang mendapat tekanan. Dengan demikian serat pendek akan menghasilkan kekuatan yang lebih besar apabila terorientasi dengan benar. Diameter serat yang besar dan berdinding tipis mampu memberikan ikatan antar serat yang kuat dengan kekuatan yang tinggi. Tebal dinding serat yang tebal lebih kuat dari pada serat berdinding tipis. Sedangkan untuk diameter lumen akan
Universitas Sumatera Utara

berpengaruh sebagai perbandingan dengan diameter serat yang disebut sebagai flexibility ratio (tingkat fleksibilitas serat) yang menunjukkan hubungan parabolis dengan kekuatan tarik dan panjang putus.
Mutu serat dapat diperoleh setelah mengetahui nilai turunan serat yang diperoleh dari perhitungan dimensi serat. Turunan serat yaitu runkell ratio, daya tenun (felting power), muhlsteph ratio, coefficient of rigidity dan flexibility ratio (Fatriasari dan Hermiati, 2006).

Pembuatan papan serat

Papan serat adalah lembaran material dari serat kayu maupun bahan

berlignoselulosa selain kayu yang mengalami proses pengempaan (Maloney,

1993). Menurut JIS (2003) klasifikasi papan serat berdasarkan kerapatannya

terbagi 3 yaitu: 1. Insulation fibreboard (IB), memiliki kerapatan dibawah 0,35 g/cm3 2. Medium density fibreboard (MDF) berkerapatan diatas 0,35-0,79 g/cm3 3. Hardboard fibreboard (HB) berkerapatan diatas 0,80 g/cm3

Pembuatan papan serat dimulai dari proses pulp untuk memisahkan serat.

Proses ini juga membutuhkan proses pengempaan yang hampir sama dengan

pembuatan papan partikel (Suchland dan Woodson, 1986).

Standarisasi sifat fisis dan mekanis MDF berdasarkan Japanese Industrial

Standar (JIS) A 5905 (2003) untuk papan serat berkerapatan sedang antara lain:

Sifat Fisis:

- Kerapatan

: 0,35-0,79 g/cm³

- Kadar air

: 5-13%

- Daya serap air

:-

Universitas Sumatera Utara

- Pengembangan tebal Sifat Mekanis: - Modulus lentur - Modulus patah - Keteguhan rekat - Kuat pegang sekrup

: 7-17 %
: minimum 2,55x104 kgf/cm2 : minimum 306 kgf/cm2 : minimum 5,1 kgf/cm2 : minimum 51 kgf

Universitas Sumatera Utara

METODE PENELITIAN
Waktu dan Lokasi Penelitian Pelaksanaan penelitian ini dimulai dari bulan Juli 2010 sampai Desember
2010. Penelitian dilakukan di Workshop dan Laboratorium Teknologi Hasil Hutan Program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian dan Laboratorium Kimia Polimer FMIPA Universitas Sumatera Utara dan pengujian mekanis dilakukan di Laboratorium Keteknikan Kayu Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor (sampel dikirim), pengujian mikroskopis (SEM) dilakukan di Puslitbang Hasil Hutan Bogor.
Alat dan Bahan Penelitian Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah kamera digital, circular
saw, saringan ukuran 9 mesh dan 25 mesh, timbangan elektrik, mikroskop, mikronmeter, cawan petri, oven, gelas objek, cover glass, kaliper, kempa panas, plat seng, penyemprot, aluminium foil, dan Universal Testing Machine merk Instron dan alat tulis.
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah serat bambu betung, H2O2 , CH3COOH, safranin dan perekat isosianat tipe H7.
Prosedur Penelitian Penelitian yang akan dilakukan mencakup dua hal yaitu menilai mutu serat
dan kualitas papan dengan sifat fisis dan mekanisnya. Proses penelitian dapat dilihat dari Gambar 1.
Universitas Sumatera Utara

Bambu Betung Dikupas, buku-buku dibuang Dihancurkan dengan sircular saw Disaring dengan 10 dan 25 mesh
partikel 100 g ditambah 800ml air, 24 gr NaOH
direndam selama 48 jam diblender 3-6 menit, dikeringkan
dipisahkan dengan grinder Serat

Ditambah H2O2 dan CH3COOH
Dipanaskan dengan waterbath sampai bewarna seperti kapas
Dicuci dengan air
Ditambahkan safranin
Diamati ke mikroskop
Panjang serat, diameter serat, diameter lumen, tebal dinding
serat
Dihitung turunan seratnya

Ditambahkan Isosianat dan Parafin atau Keramik
Dicampur dan Dimasukkan ke dalam cetakan
Dikempa panas, suhu 155ºC, tekanan 3,7 KPa, selama 15 menit
Pengkondisian ± 1 minggu
Pemotongan sampel uji
Pengujian JIS A 5905 (2003)
Fisis Mekanis

Kualitas Serat

Kualitas papan serat
berkerapatan sedang

Gambar 1. Bagan Proses Penelitian

Universitas Sumatera Utara

Persiapan bahan baku Bambu betung yang telah ditebang, masih dalam keadaan basah, kulitnya
dikupas dan dibuang. Tiap buku-buku bambu dibuang. Bambu kemudian dihancurkan dengan menggunakan circularsaw. Hasil dari circularsaw berbentuk partikel bambu yang heterogen, sehingga perlu disaring. Saringan pertama digunakan saringan dengan ukuran 9 mesh. Dan kemudian disaring kembali dengan saringan yang lebih kecil yang berukuran 25 mesh untuk membuang partikel yang kecil.
Pembuatan serat dari partikel bambu betung diadopsi dari metode Hasibuan (2010) dengan penyesuaian metode CMP (Chemical Mechanical Pulping) Partikel yang telah homogen direndam sebanyak 100 g dengan menggunakan larutan NaOH sebanyak 24 g dan 800 ml air selama 48 jam. Setelah itu partikel diblender basah dengan menggunakan blender sekitar 3 sampai 6 menit hingga memisah menjadi serat basah dan dikeringkan di bawah sinar matahari. Serat yang telah kering, dipisahkan lagi dengan menggunakan grinder kering, sehingga menghasilkan serat bambu betung.
Pengukuran dimensi serat Pengukuran dimensi serat meliputi panjang serat (L), diameter serat (d),
diameter lumen (l) dan tebal dinding sel (w). Tebal dinding serat diperoleh dari perhitungan diameter serat dikurangi diameter lumen dibagi dua. Pengukurannya dapat dilihat pada Gambar 2.
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2. Bagian-bagian Serat Sumber: Husein (2004)
Keterangan: L = Panjang serat (µm) D = Diameter serat (µm) l = Diameter lumen (µ m) W = Ketebalan dinding sel (µ m)
Pengamatan dilakukan dengan menggunakan mikroskop dengan pembesaran 10 kali untuk pengukuran panjang serat dan pembesaran 40 kali untuk diameter serat dan diameter lumen. Dari data bagian-bagian serat tersebut dihitung nilai turunan-turunan seratnya yang meliputi Bilangan Runkel (Runkel Ratio), Daya Tenun (Felting Power), Bilangan Fleksibilitas (Flexibility Ratio), Koefisien Kekakuan (Coefficient of Rigidity), dan Bilangan Muhlsteph (Muhlsteph Ratio), dengan rumus:
a. Runkel Ratio = 2W/l b. Felting Power = L/D c. Flexibility Ratio = l/D d. Coefficient of Rigidity = W/D e. Muhlsteph Ratio = [(D2 – l2) x 100%]/D2
Proses pengamatan diadopsi dari Yahya (2010) dimana serat dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang telah berisi cairan pemasak (30% hydrogen peroxide dan 60% asam asetat glacial). Tabung reaksi ditempatkan pada waterbath yang
Universitas Sumatera Utara

berisi air mendidih hingga sampelnya berubah warna menyerupai kapas. Sisa

cairan pemasak selanjutnya dibuang dan sampel dicuci dengan air hingga bebas

dari aroma asam. Sampel yang masih dalam tabung selanjutnya diberikan safranin

dan diukur dimensi selnya.

Data-data turunan serat disesuaikan ke dalam Tabel 1 dan dinilai masing-

masing mutu kelas turunan serat. Nilai tiap kelas seluruh turunan serat

dijumlahkan dan ditentukan mutu seratnya.

Tabel 1. Kriteria Penilaian Serat Kayu

No: Uraian
1. Panjang (micron) 2. Bilangan Runkel 3. Daya Tenun 4. Bilangan Muhlsleph 5. Bilangan Fleksibilitas 6. Koefisien Kekakuan
Selang Nilai Sumber: LPHH (1976)

I Syarat Nilai > 2000 100 < 0,25 100
>90 100 0,80 100