. Peningkatan Kualitas Papan Partikel Dari Ampas Jarak Kepyar (Ricinus Communis L) Dengan Penambahan Cangkang Jarak Pagar Dan Bintaro

PENINGKATAN KUALITAS PAPAN PARTIKEL DARI
AMPAS JARAK KEPYAR DENGAN PENAMBAHAN
CANGKANG JARAK PAGAR DAN BINTARO

EKA NUR’AZMI YUNIRA

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Peningkatan Kualitas
Papan Partikel dari Ampas Jarak Kepyar dengan Penambahan Cangkang Jarak Pagar
dan Bintaro 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, Februari 2015
Eka Nur’azmi Yunira
NIM F34100026

ABSTRAK
EKA NUR’AZMI YUNIRA. Peningkatan Kualitas Papan Partikel dari Ampas Jarak
Kepyar (Ricinus communis L) dengan Penambahan Cangkang Jarak Pagar dan
Bintaro. Dibawah bimbingan IKA AMALIA KARTIKA.
Hasil samping proses pembuatan produk di Industri pertanian berpotensi sebagai
bahan baku papan partikel. Ampas jarak kepyar mengandung serat dan protein tinggi
yang dapat dijadikan sebagai sumber lignoselulosa dan perekat papan partikel.
Penambahan serat lain yang mengandung lignoselulosa tinggi diharapkan dapat
meningkatkan sifat fisik dan mekanik papan partikel. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui pengaruh jenis dan persentase serbuk cangkang yang ditambahkan serta
tekanan kempa terhadap sifat fisik dan mekanik papan partikel, dan untuk
mendapatkan kondisi proses terbaik dalam pembuatan papan partikel dari ampas
jarak kepyar. Sifat fisik dan mekanik papan partikel diuji berdasarkan standar JIS A
5908:2003. Penelitian ini dirancang dengan Rancangan Acak Lengkap Faktorial dan

dianalisis dengan menggunakan ANOVA (α = 0.05). Analisis statistik menunjukkan
jenis cangkang, persentase serbuk cangkang yang ditambahkan dan tekanan kempa
berpengaruh nyata terhadap sifat fisik (DSA dan PT) dan mekanik (MOE dan MOR)
papan partikel. Kondisi proses terbaik diperoleh dengan menggunakan cangkang
bintaro dengan persentase serbuk cangkang yang ditambahkan sebesar 26% pada
tekanan 210 kgf/cm2. Pada kondisi proses tersebut sifat fisik dan mekanik papan
partikel yang dihasilkan adalah kadar air 6.8%, kerapatan 1.01 g/cm3, DSA 2 jam
29.9%, DSA 24 jam 45.8%, pengembangan tebal 2 jam 11.4%, pengembangan tebal
24 jam 19.4%, MOE 12 739 kgf/cm2 dan MOR 100.6 kgf/cm2.
Kata kunci : Ampas jarak kepyar, papan partikel, cangkang bintaro, cangkang jarak
pagar

ABSTRACT
EKA NUR’AZMI YUNIRA. Quality Increase of Castor Cake Meal (Ricinus communis
L) Particleboard by Adding Jatropha and Cerbera Shell. Supervised by IKA
AMALIA KARTIKA.
By product of agricultural processing are potential to be used as raw material of
particleboard. Castor cake meal contained high fiber and protein can be used as a
source of lignocellulose and particleboard adhesive. By adding another fiber that
contains high lignocellulose is expected to increase the physical and mechanical

properties of particleboard. This research aimed to determine the effect of fiber type,
fiber percentage and pressing pressure on physical and mechanical properties of
particleboard and to obtain the best process conditions for particleboard production
from castor cake meal. The physical and mechanical properties of particleboard
were tested according to JIS A 5908:2003. The research was designed by using
Randomized Factorial Design and was analyzed by ANOVA (α = 0.05). Statistical
analysis showed that shell type, percentage of shell powder and pressing pressure
affected the physical and mechanical properties of particleboard specially water
absorption, thickness swelling, MOE and MOR. The best process conditions obtained

on this research were the use of cebera shell with percentage of 26% and pressing
pressure of 210 kgf/cm2. For this process conditions, the physical and mechanical
properties of particleboard obtained were 6.8% moisture content, 1.01 g/cm3 density,
29.9% water absorption (2 h), 45.8% water absorption (24 h), 11.4% thickness
swelling (2 h), 19.4% thickness swelling (24 h), MOE of 12 739 kgf/cm2 and MOR of
100.6 kgf/cm2.
Keywords: Castor cake meal, particleboard, cerbera shell, jatropha shell

PENINGKATAN KUALITAS PAPAN PARTIKEL DARI
AMPAS JARAK KEPYAR DENGAN PENAMBAHAN

CANGKANG JARAK PAGAR DAN BINTARO

EKA NUR’AZMI YUNIRA

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
2015

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian adalah Peningkatan Kualitas Papan Partikel dari Ampas

Jarak Kepyar dengan Penambahan Cangkang Jarak Pagar dan Bintaro.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :
1.
Dr Ir Ika Amalia Kartika MT selaku dosen Pembimbing Akademik yang telah
memberikan perhatian dan bimbingan kepada penulis selama penelitian dan
penulisan skripsi.
2.
Ayah saya Yurnaidi dan Ibu saya Misra Nelly atas do’a, dukungan, dan kasih
sayangnya yang tak pernah putus.
3.
Ibu ega, Pak Gunawan, Ibu diah dari Laboratorium Teknologi Industri
Pertanian dan Laboratorium Rekayasa Desain Bangunan Kayu, Departemen
Hasil Hutan
4.
Rekan-rekan kontrakan kak ade, indry, pupu, ria, fina, wulan, beti, poet atas
do’a dan dorongan semangatnya.
5.
Teman-teman TIN Angkatan 47 atas do’a, kebersamaan dan kerjasamanya.
6.
Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu atas segala

dukungannya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan
skripsi ini dengan baik.
Semoga skripsi ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata kepada
para pembaca.
Bogor, Februari 2015
Eka Nur’azmi Yunira

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian
METODE
Bahan dan Alat
Metode
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Bahan Baku

Sifat Fisik dan Mekanik Papan Partikel
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP

iv
iv
iv
1
1
2
2
3
3
3
6
6

9
22
22
22
22
26
42

DAFTAR TABEL
1
2
3
4

Karakteristik ampas jarak kepyar
Karakteristik cangkang jarak pagar dan bintaro
Sifat fisik dan mekanik papan partikel
Rasio protein-serat pada cangkang jarak pagar dan bintaro

7

9
10
21

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Proses persiapan bahan baku (a) ampas jarak kepyar (b) cangkang jarak

pagar (c) cangkang bintaro
Ukuran contoh uji
Proses pembuatan papan partikel
Kadar air papan partikel pada berbagai perlakuan
Kerapatan papan partikel pada berbagai perlakuan
Daya serap air papan partikel selama 2 jam pada berbagai perlakuan
Daya serap air papan partikel selama 24 jam pada berbagai perlakuan
Pengembangan tebal papan partikel selama 2 jam pada berbagai
perlakuan
Pengembangan tebal papan partikel selama 24 jam pada berbagai
perlakuan
Modulus of Elasticity (MOE) papan partikel pada berbagai perlakuan
Modulus of Rupture (MOR) papan partikel pada berbagai perlakuan
Titik pengukuran tebal, panjang dan lebar papan partikel
Pengujian MOE dan MOR papan partikel

4
5
5
12

13
14
15
17
18
19
20
28
30

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3

4

5

6

7

Prosedur analisis karakterisasi bahan baku (analisis proksimat)
Pengujian sifat fisik dan mekanik papan partikel (ASTM D 143-94:2009)
Hasil analisis keragaman faktor jenis cangkang, persentase serbuk
cangkang yang ditambahkan dan tekanan kempa terhadap kadar air papan
partikel
Hasil analisis keragaman faktor jenis cangkang, persentase serbuk
cangkang yang ditambahkan dan tekanan kempa terhadap kerapatan papan
partikel
Hasil analisis keragaman faktor jenis cangkang, persentase serbuk
cangkang yang ditambahkan dan tekanan kempa terhadap daya serap air
papan partikel
Hasil analisis keragaman faktor jenis cangkang, persentase serbuk
cangkang yang ditambahkan dan tekanan kempa terhadap pengembangan
papan partikel
Hasil analisis keragaman faktor jenis cangkang, persentase serbuk
cangkang yang ditambahkan dan tekanan kempa terhadap kekuatan lentur
(MOE) papan partikel

26
28

31

32

33

36

39

8

Hasil analisis keragaman faktor jenis cangkang, persentase serbuk
cangkang yang ditambahkan dan tekanan kempa terhadap keteguhan patah
(MOR) papan partikel
40

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Industri papan partikel semakin berkembang ditandai dengan semakin
bertambahnya kebutuhan terhadap produk furnitur yang dibuat dari papan patikel.
Kebutuhan yang semakin tinggi ini tidak disertai dengan peningkatan jumlah bahan
baku kayu yang akan diolah. Pada tahun 2005 tercatat bahan baku kayu yang
dibutuhkan per tahun mencapai 63.48 juta m3, sedangkan kemampuan produksi kayu
bulat rata-rata per tahun sebesar 22.8 juta m3, yang bersumber dari hutan alam, hutan
tanaman, hutan rakyat, dan sumber lain. Hal ini mengakibatkan terjadi kesenjangan
kebutuhan bahan baku sebesar 40.60 juta m3 per tahun (Dephut 2005). Kesenjangan
ini juga berkaitan dengan semakin berkurangnya lahan hutan di Indonesia yang
menyebabkan penurunan pasokan kayu ke industri pengolahan kayu. Industri papan
partikel sendiri memanfaatkan limbah pengolahan kayu sebagai bahan baku
pembuatan papan partikel. Menipisnya pasokan kayu ini juga akan berakibat pada
berkurangnya bahan baku untuk industri papan partikel sehingga dibutuhkan bahan
non kayu yang mengandung lignoselulosa sebagai bahan baku dalam pembuatan
papan partikel.
Permasalahan mengenai bahan baku semakin banyak dibahas dengan
munculnya berbagai penelitian tentang bahan baku alternatif pengganti kayu. Salah
satu bahan baku alternatif pengganti kayu adalah hasil samping industri pertanian
yang dapat diperbaharui dan ramah terhadap lingkungan (Samphathrajan et al. 1992).
Permasalahan lain yang dihadapi oleh industri papan partikel adalah penggunaan
perekat urea formaldehida dan fenol formaldehida yang menimbulkan emisi
formaldehida dan merupakan perekat yang tidak dapat diperbaharui (Ciannamea et
al. 2010). Urea fomaldehida dan fenol formaldehida merupakan perekat sintetis yang
berasal dari resin dan minyak bumi. Penggunaan perekat ini juga menimbulkan
masalah kesehatan sehingga penggunaannya yang berlebihan sangat berbahaya. Oleh
karena itu dibutuhkan perekat alami pada pembuatan papan partikel.
Industri pertanian khususnya industri minyak nabati, menghasilkan hasil
samping yang memiliki potensi sebagai bahan baku dan perekat alami. Komposisi
kimia yang terkandung di dalam hasil samping industri tersebut sangat berpotensi
dalam menyelesaikan masalah tersebut. Salah satu hasil samping industri pertanian
yang berpotensi sebagai bahan baku papan partikel adalah ampas jarak kepyar. Biji
jarak kepyar menghasilkan minyak yang digunakan sebagai bahan baku dalam
industri-industri seperti farmasi, sabun dan produk kecantikan (Kurniati 2014).
Produksi minyak jarak kepyar melalui proses ekstraksi menggunakan pengempaan
mekanik menghasilkan hasil samping berupa ampas jarak kepyar. Jumlah ampas
jarak kepyar di Indonesua per tahun mencapai 7650 ton (FF-IP 2012) dan belum
dimanfaatkan secara optimal.
Ampas jarak kepyar mengandung protein dan serat yang tinggi (Amanah
2013). Protein memiliki potensi untuk dimanfaatkan sebagai sumber perekat alami
papan partikel. Protein merupakan perekat alami yang dapat diperbaharui, murah,
dan tingkat penyerapan airnya rendah (Kumar et al. 2002). Serat pada ampas jarak
kepyar berperan sebagai sumber lignoselulosa papan partikel. Lignoselulosa pada

2

serat dapat berikatan dengan protein sehingga terbentuk kerapatan papan yang tinggi
dan daya serap air yang rendah.
Pemanfaatan ampas jarak kepyar sebagai bahan baku pembuatan papan partikel
telah dilakukan oleh Amanah (2013), Kautsar (2013), dan Kurniati (2014). Hasil
penelitian ini menunjukkan bahwa papan partikel dari ampas jarak kepyar masih
belum memenuhi standar JIS A 5908:2003 yaitu pada sifat fisik papan partikel (DSA
dan PT) dan sifat mekanik papan partikel (MOE dan MOR). Daya serap air dan
pengembangan tebal papan partikel yang dihasilkan masih tinggi yaitu 32.8-109.3%
dan 6.7-28.9% dengan standar maksimal 12%. Sedangkan MOE dan MOR papan
partikel rendah yaitu 854.6-2 590.9 kgf/cm2 dengan standar minimum 20 400
kgf/cm2 dan 2.9-24.2 kgf/cm2 dengan standar minimum 82 kgf/cm2. Hal ini
disebabkan kandungan serat yang masih rendah yaitu 12.3% (Amanah 2013).
Pada dasarnya sifat papan partikel dipengaruhi oleh bahan baku pembentuknya,
jenis perekat dan proses kempa. Bahan baku utama yang diperlukan dalam
pembuatan papan partikel adalah lignoselulosa. Peningkatan kualitas papan partikel
dari ampas jarak kepyar dapat dilakukan dengan menambahkan serat lain pada papan
partikel. Serat yang berpotensi untuk ditambahkan dalam pembuatan papan partikel
ini adalah serat dari cangkang jarak pagar dan cangkang bintaro. Cangkang jarak
pagar dan bintaro disusun oleh serat yang mengandung lignoselulosa. Kandungan
lignoselulosa dalam cangkang bintaro sebesar 50% tersusun atas lignin 28.3%,
holoselulosa 65.47% dan α-selulosa 56.76% (Anton 2012). Kandungan lignoselulosa
dalam cangkang jarak pagar lebih dari 30% tersusun atas selulosa 34%, hemiselulosa
10% dan lignin 12% (Singh et al. 2008; Jingura et al. 2010). Serbuk kayu memiliki
kandungan serat kasar sebesar 50-60% (Ginting et al. 2013) yang tersusun atas lignin
hemiselulosa dan selulosa. Sehingga penambahan serat lain sangat perlu dilakukan
agar diperoleh sifat fisik dan mekanik papan yang memenuhi standar.
Selain adanya penambahan serat dari bahan lain, kondisi proses juga
mempengaruhi papan partikel yang dihasilkan. Tekanan, suhu dan waktu
pengempaan memiliki pengaruh positif terutama pada proses denaturasi protein dan
pengikatan serat (Hidayat et al. 2014). Penambahan tekanan juga akan meningkatkan
kerapatan papan partikel sehingga diperoleh sifat fisik dan mekanik papan yang
diinginkan. Oleh karena itu variasi kondisi proses sangat diperlukan terutama
tekanan kempa. Variasi tekanan kempa penting dilakukan untuk melihat pengaruh
yang dihasilkan terhadap sifat fisik dan mekanik papan partikel.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh jenis dan
persentase serbuk cangkang yang ditambahkan serta tekanan kempa terhadap sifat
fisik dan mekanik papan partikel, dan untuk mendapatkan kondisi proses terbaik
dalam pembuatan papan partikel dari ampas jarak kepyar.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah mempelajari pengaruh jenis cangkang,
persentase serbuk cangkang yang ditambahkan dan tekanan kempa terhadap sifat
fisik dan mekanik papan partikel serta mendapatkan kondisi proses terbaik dalam
pembuatan papan partikel dari ampas jarak kepyar. Sumber serat lain yang

3

ditambahkan adalah cangkang jarak pagar dan bintaro yang telah dikeringkan dan
diperkecil ukurannya menjadi 40 mesh, dengan persentase serbuk cangkang yang
ditambahkan adalah 26%, 29% dan 32% serta tekanan kempa 180, 210 dan 240
kgf/cm2 pada suhu 1700C selama 8 menit. Penelitian ini dilakukan dengan
menggunakan standar pengujian ASTM D 143-94:2009 dan JIS A 5908:2003.
Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap Faktorial
(RALF) dan data dianalisis menggunakan ANOVA (α = 0.05). Parameter respon
yang diamati adalah kadar air, kerapatan, daya serap air, pengembangan tebal, MOE
(Modulus of Elasticity) dan MOR (Modulus of Rupture) papan partikel.

METODE
Bahan dan Alat
Bahan baku utama yang digunakan adalah ampas jarak kepyar yang diperoleh
dari PT Bio Green Land Sumbawa Besar, Nusa Tenggara Barat, cangkang jarak
pagar, dan cangkang bintaro. Bahan lain yang digunakan adalah bahan kimia untuk
analisa proksimat, yakni akuades, 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. Alat yang digunakan dalam penelitian adalah
mesin hot press, plat dan cetakan papan partikel berukuran 10 x 10 x 0.5 cm3, jangka
sorong, mistar, gergaji besi berukuran kecil, Universal Testing Machine (UTM), alat
gelas dan alat untuk analisa proksimat.
Metode
Tahapan penelitian yang dilakukan terdiri atas tiga tahapan utama, yakni tahap
persiapan dan karakterisasi bahan baku, tahap pembuatan papan partikel, dan tahap
pengujian papan partikel.
Persiapan Bahan Baku
Bahan baku berupa ampas jarak kepyar terlebih dahulu diperkecil ukurannya
melalui proses pengeringan, penggilingan dan penyaringan dengan saringan 60 mesh.
Menurut Kurniati (2014), ampas jarak kepyar yang memiliki ukuran partikel 60 mesh
memberikan hasil terbaik untuk seluruh sifat fisik dan mekanik papan partikel.
Pengecilan ukuran ampas jarak bertujuan untuk mendapatkan komponen protein
yang lebih besar. Bahan baku lain yaitu cangkang jarak pagar dan bintaro
dikeringkan dan diperkecil ukurannya menjadi 40 mesh. Ukuran partikel jarak pagar
dan bintaro yang lebih besar bertujuan agar komponen serat yang diperoleh lebih
tinggi. Setelah dilakukan pengecilan ukuran pada bahan, dilakukan analisis
proksimat untuk ketiga bahan tersebut yaitu kadar air, protein, lemak, serat kasar,
abu dan karbohidrat (Lampiran 1). Diagram alir proses persiapan bahan-bahan dapat
dilihat pada Gambar 1.
Pembuatan Lembaran Papan Partikel
Pembuatan papan partikel dilakukan dengan metode kempa panas
menggunakan cetakan berupa plat baja berukuran 10 cm x 10 cm x 0.5 cm. Ampas

4

jarak kepyar dicampurkan dengan cangkang jarak pagar atau bintaro dengan kadar
air masing-masing bahan sebesar 10%. Menurut Kurniati (2014) kondisi proses
optimum pembuatan papan partikel dari ampas jarak kepyar tekanan kempa 180
kgf/cm2, suhu 1700C selama 8 menit dengan rasio protein-serat 1.15. Presentase
cangkang yang ditambahkan dihitung dari hasil bagi persentase protein dalam ampas
jarak kepyar tanpa menghitung persentase serat di dalamnya dengan rasio proteinserat 1.15. Persentase cangkang yang ditambahkan adalah 26%, 29% dan 32%. Pada
proses pengempaan, tekanan kempa yang digunakan adalah 180, 210 dan 240
kgf/cm2 pada suhu 1700C selama 8 menit yang disesuaikan dengan kemampuan
maksimum alat dalam mengempa papan partikel yaitu sebesar 250 kgf/cm2. Pada
saat pembentukan lembaran diusahakan seluruh campuran partikel tersebar merata
agar dihasilkan kerapatan papan yang seragam dengan target kerapatan 0.9 g/cm3.
Banyaknya bahan yang dicampurkan ditentukan dari hasil kali kerapatan dan volume
papan partikel. Pencampuran dilakukan dengan mencampurkan cangkang sesuai
dengan persentase cangkang dan sisanya ampas jarak kepyar. Papan partikel hasil
pengempaan dikondisikan selama 14 hari pada suhu 270C untuk menghilangkan
tegangan pada papan pasca pengempaan untuk selanjutnya diuji.
Ampas jarak
kepyar

Cangkang
jarak pagar

Cangkang
bintaro

Pengeringan
(Kadar air 7-10%)

Pengeringan
(Kadar air 7-10%)

Pengeringan
(Kadar air 7-10%)

Penggilingan

Penggilingan

Penggilingan

Penyaringan
(60 mesh)

Penyaringan
(40 mesh)

Penyaringan
(40 mesh)

Karakterisasi

Karakterisasi

Karakterisasi

(a)

(b)

(c)

Gambar 1 Proses persiapan bahan baku (a) ampas jarak kepyar (b) cangkang jarak
pagar (c) cangkang bintaro
Pengujian Sifat Fisik dan Mekanik Papan Partikel
Papan partikel yang telah dikondisikan (conditioning) selanjutnya dipotongpotong untuk diuji sifat fisik dan mekaniknya sesuai dengan standar ASTM D 14394:2009 (Gambar 2) dan hasilnya dibandingkan dengan JIS A 5908:2003. Pengujian
sifat fisik dan mekanik papan partikel meliputi kerapatan, kadar air, daya serap air
selama 2 jam dan 24 jam, pengembangan tebal selama 2 jam dan 24 jam, kekuatan
lentur atau Modulus of Elasticity (MOE), dan keteguhan patah atau Modulus of

5

Rupture (MOR) (Lampiran 2). Seluruh tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar
3.
10 cm

MOE dan MOR

2.5 cm

MOE dan MOR

2.5 cm

10 cm
Kadar
Air

4 cm

DSA
dan PT

DSA
dan PT

4 cm
2.5 cm 2.5 cm
Gambar 2 Ukuran contoh uji
Ampas jarak
kepyar
Cangkang jarak
pagar atau
bintaro (26%,
29% dan 32%)

Pencampuran

Pembuatan lembaran
(10 x 10 x 0.5) cm3
Target kerapatan = 0.9 g/cm3

Pengempaan
(T = 170 C, t = 8 menit, P = 180, 210, 240 kgf/cm2)
0

Papan partikel

Pengkondisian
(t = 14 hari)

Pengujian papan
(JIS A 5908:2003)
Gambar 3 Proses pembuatan papan partikel

6

Rancangan Percobaan dan Analisis Data
Penelitian ini dirancang menggunakan Rancangan Acak Lengkap Faktorial
(RALF) dengan 2 kali ulangan. Faktor-faktor yang diteliti adalah jenis serat (A)
(cangkang jarak pagar dan bintaro), tekanan kempa (B) (180, 210 dan 240 kgf/cm 2)
dan persentase serat yang ditambahkan (C) (26%, 29% dan 32%). Data hasil
penelitian dianalisis menggunakan ANOVA (α = 0.05) dan uji lanjut Duncan. Model
statistika yang digunakan adalah sebagai berikut:
Yijkl = μ + Ai + Bj + Ck + (AB)ij + (AC)ik + (BC)jk + (ABC)ijk + εijkl
Keterangan :
Yijkl
= nilai respon pada faktor A taraf ke-i, faktor B taraf ke-j, faktor C taraf
ke-k dengan ulangan ke-l
μ
= nilai rata-rata umum
Ai
= pengaruh faktor jenis serat pada taraf ke-i (i = cangkang jarak pagar dan
bintaro)
Bj
= pengaruh faktor tekanan kempa pada taraf ke-j (j = 180, 210 dan 240
kgf/cm2)
Ck
= pengaruh faktor jumlah serat yang ditambahkan taraf ke-k (k = 26%,
29% dan 32%)
(AB)ij
= pengaruh interaksi antara faktor A taraf ke-i dan faktor B taraf ke-j
(AC)ik
= pengaruh interaksi antara faktor A taraf ke-i dan faktor C taraf ke-k
(BC)jk
= pengaruh interaksi antara faktor B taraf ke-j dan faktor C taraf ke-k
(ABC)ijk = pengaruh interaksi antara faktor A taraf ke-i, B taraf ke-j dan faktor C
taraf ke-k
εijkl
= pengaruh galat atau error dari faktor faktor A taraf ke-i, B taraf ke-j dan
faktor C taraf ke-k

HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Bahan Baku
Hasil karakterisasi ampas jarak kepyar pada Tabel 1 menunjukkan kadar
protein (41.3%) dan serat (22.9%) tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa protein dan
serat yang terkandung di dalam ampas jarak kepyar dapat digunakan sebagai perekat
dan sumber lignoselulosa pada pembuatan papan partikel. Namun, kadar protein
yang terkandung di dalam ampas jarak kepyar ini lebih besar sedangkan kadar
seratnya lebih kecil jika dibandingkan dengan hasil penelitian Kurniati (2014).
Perbedaan kadar protein dan serat ini disebabkan oleh penyimpanan yang sudah
cukup lama dimana kelembaban akan mempengaruhi kadar air dalam bahan dan juga
adanya hama seperti kutu yang ditemukan di dalam bahan sehingga perlu dilakukan
proses penyaringan kembali. Selain itu, pada proses ekstraksi minyak jarak kepyar
dengan menggunakan expeller press, tidak dilakukan pemisahan antara cangkang
jarak kepyar dengan biji jarak kepyar sehingga kandungan serat akan menjadi lebih
tinggi akibat kandungan cangkang jarak kepyar yang lebih besar. Hasil penelitian ini
menunjukkan kandungan serat yang lebih rendah. Hal ini diduga bahwa ampas jarak

7

kepyar pada penelitian sebelumnya mengandung cangkang yang lebih besar
dibandingkan pada penelitian ini.
Tabel 1 Karakteristik ampas jarak kepyar
Parameter Uji
Kadar Air
Kadar Lemak
Kadar Serat Kasar
Kadar Abu
Kadar Protein
Kadar Karbohidrat *

Nilai
(% bb)
10.67
5.74
22.89
7.89
41.29
11.52

Hasil Penelitian Sebelumnya
(Kurniati 2014)
7.80
10.05
29.61
7.84
34.00
10.70

*by difference

Pada proses pembuatan papan partikel, bahan yang digunakan adalah sumber
lignoselulosa dan bahan perekat. Bahan perekat yang umumnya digunakan adalah
urea formaldehida dan fenol formaldehida. Akan tetapi, perekat tersebut
menimbulkan banyak masalah lingkungan dan tidak dapat diperbaharui. Pada
pembuatan papan partikel dari ampas jarak kepyar ini, kandungan protein dan serat
yang tinggi digunakan sebagai sumber perekat dan lignoselulosa papan partikel.
Protein adalah komponen organik kompleks yang tersusun dari asam-asam
amino yang bergabung membentuk ikatan peptida dan tersusun di dalam tumbuhan
dan hewan (Poedjiadi dan Supriyanti 2006). Protein memiliki struktur kimia primer,
sekunder, tersier dan kuartener yang dipengaruhi oleh rantai karbonnya dan akan
berubah jika terjadi perubahan suhu, pH dan tekanan. Struktur kimia ini juga akan
menentukan sifat hidrofilik atau hidrofobik protein (Nordqvist 2012).
Protein tersusun atas asam amino yang dapat dijadikan perekat karena gugus
amidanya dapat membentuk ikatan hidrogen dengan serat (Nordqvist 2012). Protein
sebagai perekat telah banyak dimanfaatkan contohnya kolagen (Hubbard 1997),
protein darah (Salzberg 1977), kasein susu (Lambuth 1977), protein gandum
(Khosravi et al. 2011) dan protein jarak pagar (Lestari et al. 2011). Semua jenis
protein dapat digunakan sebagai perekat akan tetapi kemudahan dalam mendapatkan
bahan baku dan harga yang cukup tinggi menyebabkan protein dari tumbuhan lebih
banyak digunakan (Liu et al. 2004).
Mekanisme protein sebagai perekat yaitu protein terdenaturasi dan stuktur
lipatannya terbuka (Frihart 2005). Selanjutnya protein akan berikatan dengan
selulosa dan membentuk ikatan hidrogen sehingga menghasilkan sifat fisik dan
mekanik papan partikel yang memenuhi standar (Liu et al. 2004). Protein sebagai
perekat memiliki daya rekat yang tergantung pada daya dispersi di dalam air dan
interaksi antara gugus apolar dan polar protein dengan serat (Kumar et al. 2002).
Peningkatan daya rekat protein sebagai perekat juga dipengaruhi oleh kondisi
pengempaan, semakin tinggi suhu, waktu dan tekanan pengempaan maka kekuatan
protein sebagai perekat semakin tinggi (Kumar et al. 2002).
Bahan baku utama pada pembuatan papan partikel ini adalah serat yang
mengandung lignoselulosa. Lignoselulosa merupakan kandungan utama serat di
dalam kayu yang mengandung lignin, selulosa dan hemiselulosa (Jonsson et al.

8

2013). Selulosa terdiri atas rantai unit-unit glukosa yang membentuk ikatan 1-4glukosida, terletak pada dinding sel dan berperan dalam mengokohkan struktur
tumbuhan (Sukarta 2008). Selulosa mengandung banyak gugus hidroksil yang dapat
membentuk ikatan hidrogen dengan air akan tetapi adanya gaya antar molekul yang
tinggi akibat ikatan hidrogen pada gugus hidroksil yang berdekatan menyebabkan
selulosa tidak larut dalam air dan berbentuk kristal (Cowd 1991).
Hemiselulosa adalah heteropolisakarida yang terdiri dari pentosa dan residu
heksosa yang mengandung gugus asetil, tersusun dari unit D-glukosa, D-manosa, Larabiosa dan D-xilosa (Jonsson et al. 2013). Hemiselulosa pada kayu berkisar antara
20-30%. Hemiselulosa bersifat polar akibat adanya gugus OH, non kristalin dan
mudah mengembang karena lebih mudah larut dalam air dan larutan alkali (Sukarta
2008). Kandungan hemiselulosa yang tinggi memberikan kontribusi pada ikatan
antar serat yaitu dengan membentuk ikatan kovalen dengan lignin (Nordqvist 2012).
Lignin merupakan komponen makromolekul kayu ketiga yang berikatan secara
kovalen dengan selulosa dan hemiselulosa. Struktur molekul lignin terdiri atas sistem
aromatik yang tersusun atas unit-unit fenil propana yang berfungsi sebagai pengikat
sel-sel kayu, sehingga kayu menjadi keras dan kaku (Simatupang et al. 2012).
Kandungan lignin dalam kayu mencapai 15–40% dari berat kering kayu, bersifat
hidrofobik sehingga tidak larut dalam air. Lignin dapat digunakan sebagai perekat
pengganti formaldehida karena memiliki gugus fenolik (Pizzi 1983). Kandungan
lignin, selulosa dan hemiselulosa sangat penting dalam pembuatan papan partikel
sebagai penyusun utama serat dan untuk menguatkan papan partikel yang dihasilkan.
Kandungan lignoselulosa dan protein akan membentuk komposit alami akibat
adanya sifat termoplastik (Evon et al. 2010). Sifat termoplastik dapat dibentuk akibat
adanya denaturasi protein yang disebabkan kempa panas pada proses pengempaan.
Hasil penelitian sebelumnya (Kurniati 2014) menunjukkan kandungan serat (29.6%)
dan protein (34%) yang rendah sehingga papan partikel yang dihasilkan masih belum
memenuhi standar. Kadar serat pada ampas jarak kepyar masih rendah dimana kadar
serat pada serbuk kayu mencapai 50-60% (Ginting et al. 2013). Oleh karena itu,
diperlukan penambahan bahan lain yang memiliki kandungan serat yang cukup
tinggi. Sumber serat lain yang digunakan pada penelitian ini adalah cangkang jarak
pagar dan cangkang bintaro.
Hasil penelitian (Tabel 2) menunjukkan kadar serat pada cangkang jarak pagar
(30.2%) dan bintaro (45.5%) tinggi. Serat pada cangkang jarak pagar dan bintaro
mengandung lignoselulosa yang tersusun atas selulosa 34%, hemiselulosa 10% dan
lignin 12% pada cangkang jarak pagar (Singh et al. 2008; Jingura et al. 2010) dan
lignin 28.3%, holoselulosa 65.47% dan α-selulosa 56.76% pada cangkang bintaro
(Anton 2012). Kadar selulosa yang cukup tinggi ini diharapkan dapat menambah
kekuatan dan kekakuan papan partikel yang dihasilkan. Pada proses pembuatan
papan partikel dengan kempa panas, lignin dan hemiselulosa akan terdegradasi
karena memiliki sifat hidrofobik dan gugus hidroksil yang kemudian akan
berinteraksi dengan gugus polar protein (gugus hidroksil, amida dan karboksil) yang
bersifat hidrofilik (Mo et al. 2001) sehingga akan terbentuk papan partkel dengan
sifat fisik dan mekanik yang lebih baik.

9

Tabel 2 Karakteristik cangkang jarak pagar dan bintaro
Parameter Uji
Kadar Air
Kadar Lemak
Kadar Serat Kasar
Kadar Abu
Kadar Protein
Kadar Karbohidrat*

Cangkang Jarak
Pagar (% bb)

Cangkang
Bintaro (% bb)

10.37
1.4
30.15
25.38
6.97
25.73

9.74
1.49
45.45
2.8
1.94
38.58

*by difference

Hasil analisis proksimat (Tabel 2) juga menunjukkan kadar abu pada cangkang
bintaro yang tinggi dan kadar karbohidrat bahan yang tinggi. Kadar abu
menunjukkan adanya mineral berupa logam dan zat-zat pengotor pada bahan. Abu
merupakan zat-zat anorganik berupa logam ataupun mineral-mineral yang terikut
masuk di dalam bahan. Zat anorganik berupa logam ini dapat menjadi kotoran yang
menghambat proses degradasi serat (Vanessa 2008). Pada beberapa bahan,
kandungan logam yang ditemukan adalah silika, timbal, seng dan jenis logam lainnya
(Mo et al. 2001). Logam seperti silika akan menjadi penghambat dalam proses
pengikatan serat oleh protein (Hague et al. 1998). Suatu bahan yang mengandung
silika juga dapat bertindak sebagai penghambat hantaran panas karena silika
merupakan bahan keramik yang bersifat isolator (Wibowo 1998). Interaksi proteinserat akan menurun jika kadar abu tinggi. Menurut Mo et al. (2001), kadar silika dan
wax (lipid) harus dihilangkan agar terjadi ikatan hidrogen pada serat dan protein.
Kadar karbohidrat pada bahan juga menunjukkan kandungan pati, dekstrin dan
berbagai jenis serat. Serat merupakan bagian dari karbohidrat karena dibentuk oleh
polisakarida. Perbedaan antara serat kasar dari karbohidrat adalah serat kasar
merupakan serat yang tidak dapat dicerna oleh tubuh seperti selulosa. Kandungan
selulosa ini banyak terdapat pada tumbuhan, terutama tumbuhan kayu seperti kayu
jati, kayu mahoni, dan kayu jabon (Poedjiadi dan Supriyanti 2006).
Sifat Fisik dan Mekanik Papan Partikel
Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit atau panel kayu
yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya, yang
diikat menggunakan perekat sintesis atau bahan pengikat lain dan dikempa panas
(Maloney 2003). Pengempaan panas bertujuan untuk merekatkan ikatan antara
perekat dengan serat yang terdapat pada bahan baku. Pada proses pengempaan, juga
akan terjadi proses penguapan air dari papan partikel sehingga kadar air menjadi
turun. Ampas jarak kepyar mengandung protein dan serat, dimana protein menjadi
perekat pada papan partikel. Proses pengempaan panas ini juga akan membantu
protein terdenaturasi dan mengikat selulosa dari serat sehingga dihasilkan kerapatan
papan yang baik serta peningkatan sifat mekanik papan partikel (Li et al. 2009).
Penelitian ini menghasilkan papan dengan kerapatan tinggi yaitu 0.9 g/cm3.
Maloney (2003) menyatakan bahwa terdapat tiga golongan papan partikel
berdasarkan kerapatannya. Papan partikel dengan kerapatan rendah memiliki

10

kerapatan kurang dari 0.4 g/cm3. Papan partikel dengan kerapatan sedang memiliki
kerapatan antara 0.4-0.8 g/cm3 dan papan partikel dengan kerapatan tinggi memiliki
kerapatan lebih besar dari 0.8 g/cm3.
Hasil penelitian (Tabel 3) menunjukkan bahwa papan partikel yang dihasilkan
telah memenuhi target kerapatan yaitu 0.9 g/cm3. Papan partikel yang ditambahkan
dengan serat dari cangkang jarak pagar dan bintaro menunjukkan peningkatan
kualitas papan yang dapat dilihat dari sifat mekanik papan (MOE dan MOR) yang
lebih besar dari penelitian sebelumnya (Kurniati 2014) dengan kondisi proses suhu
kempa sebesar 150-1900C, tekanan 140-220 kgf/cm2 dan waktu pengempaan 4-12
menit. Selain itu, sifat fisik papan yaitu daya serap air dan pengembangan tebal
papan partikel menunjukkan nilai yang lebih kecil dari penelitian sebelumnya.
Tabel 3 Sifat fisik dan mekanik papan partikel

Parameter Uji
Kerapatan
(g/cm3)
Kadar Air (%)
Daya Serap
Air (%)
Pengembangan
Tebal (%)
MOE
(kgf/cm2)
MOR
(Kgf/cm2)

Nilai

Hasil
Penelitian
Sebelumnya
(Amanah 2013)

Hasil Penelitian
Sebelumnya
(Kurniati 2014)

Standar JIS
A
5908:2003

0.94 - 1.06

0.88-0.92

0.9 - 0.95

0.4 – 0.9

6.65 - 8.45
26.85 89.19

5.85-8.98

6.58 – 6.94

5 – 13

32.81-109.3

76.54 – 90.85

-

7.07 - 24.13

6.67-28.85

29.51 – 69.11

Maks. 12

3113.41 12739.15
16.65 100.60

854.5625901.91
2.87-24.17

1279.16 –
2444.5
19.12 – 31.74

Min.
20400
Min. 82

Penambahan serat lain pada pembuatan papan partikel menyebabkan kerapatan
papan semakin tinggi. Bahan baku utama dalam pembuatan papan partikel adalah
serat. Pembuatan papan partikel dengan serbuk kayu memilki kadar serat kasar
sebesar 50-60% (Ginting et al. 2013) sehingga kandungan serat yang kecil dapat
mempengaruhi sifat fisik dan mekanik papan yang dihasilkan.
Pada penelitian ini, kondisi proses seperti suhu, tekanan dan waktu kempa
mengacu pada Kurniati (2014) dan menghasilkan sifat fisik dan mekanik yang lebih
baik jika dibandingkan dengan penelitian Amanah (2013). Hasil penelitian Kurniati
(2014) menunjukkan kondisi optimum proses adalah suhu kempa 1700C, tekanan 180
kgf/cm2 pada waktu 8 menit dengan ukuran partikel 60 mesh menghasilkan kadar air
6.94%, kerapatan 0.95 g/cm3, daya serap air 2 jam 45.07%, daya serap air 24 jam
76.54%, pengembangan tebal 2 jam 14.82%, pengembangan tebal 24 jam 29.51%,
MOE 2 444.48 kgf/cm2, MOR 31.74 kgf/cm2 dan IB 2.27 kgf/cm2. Sedangkan
Amanah (2013) membuat papan partikel dengan kondisi proses yaitu suhu kempa
1800C, tekanan 200 kgf/cm2 selama 6 menit dengan ukuran partikel 100 mesh
menghasilkan MOR 24.17 kgf/cm2, MOE 2 658.56 kgf/cm2, pengembangan tebal
13.33%, daya serap air 78.18% dan kadar air 5.85%. Perbedaan ini dipengaruhi oleh
kadar serat dimana ampas jarak kepyar hasil penelitian Kurniati (2014) memiliki

11

kadar serat sebesar 29.6 % dan jauh lebih besar jika dibandingkan dengan Amanah
(2013) (12.3%) dan hasil penelitian ini (Tabel 2). Penambahan sumber serat lain
ternyata memberikan reaksi positif terhadap sifat fisik dan mekanik papan partikel.
Serat sebagai penyusun utama kayu berperan penting dalam kekuatan kayu yang
dihasilkan.
Selain itu, kondisi proses yang berbeda memberikan dampak yang tidak jauh
berbeda terutama pada sifat mekanik papan partikel (MOE dan MOR) karena variasi
suhu dan tekanan kempa diharapkan dapat mempengaruhi pengikatan serat oleh
protein, akan tetapi protein memiliki suhu denaturasi kurang dari 1920C (Li et al.
2009) sehingga suhu pengempaan yang tidak melebihi suhu denaturasi akan
menghasilkan kualitas papan yang tidak jauh berbeda. Perbedaan sifat fisik dan
mekanik ini dipengaruhi oleh ukuran partikel dimana semakin kecil ukuran partikel,
kandungan protein akan semakin tinggi karena ukuran partikel serat yang lebih besar
(Dina et al. 2007). Selain itu, ukuran penyaringan yang semakin kecil akan
menyebabkan tertahannya komponen serat dan meningkatnya komponen protein
yang lolos penyaringan (Kurniati 2014). Serat merupakan bahan baku utama papan
partikel jika persentase serat dalam bahan rendah, sifat fisik dan mekanik papan yang
dihasilkan juga akan semakin kecil.
Kadar air
Kadar air merupakan sifat fisik papan yang menunjukkan kandungan air papan
dalam keadaan kesetimbangan dengan lingkungan sekitarnya terutama kelembaban
udara (Fahmi 2013). Kadar air dalam papan partikel menunjukkan jumlah air yang
terdapat di dalam papan partikel. Tinggi rendahnya kadar air papan partikel
dipengaruhi oleh jumlah kadar air yang terdapat dalam bahan dan proses
pengempaan seperti suhu, waktu dan tekanan kempa.
Hasil penelitian menunjukkan kadar air papan partikel yang diperoleh sebesar
6.7–8.5% (Tabel 3) telah memenuhi standar JIS A 5908:2003 yaitu berkisar antara 513%. Kandungan air di dalam papan disebabkan oleh kadar air bahan baku yang
digunakan. Pada proses pengempaan bahan baku yang digunakan memiliki kadar air
sebesar 10%. Kadar air yang terdapat di dalam papan akan mempengaruhi sifat fisik
dan mekanik papan yang dihasilkan. Pada proses pengempaan, terdapat perubahan
secara fisiko-kimia pada ampas jarak dan mempengaruhi ikatan antar partikel pada
pembuatan papan partikel (Kurniati 2014).
Hasil penelitian menunjukkan semakin tinggi tekanan dan persentase serat
yang ditambahkan kadar air yang dihasilkan semakin besar (Gambar 4). Hal ini
disebabkan karena pada proses pengempaan suhu kempa sangat tinggi yang
menyebabkan bagian atas dan bawah permukaan papan kehilangan air dengan cepat
sehingga air terperangkap di bagian dalam papan (Amanah 2013). Kadar air yang
tinggi juga disebabkan akibat ikatan antara partikel yang kurang kuat dan juga
perubahan sifat fisiko-kimia pada proses pengempaan akibat adanya panas (Kaliyan
dan Morey 2010).
Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa jenis cangkang, persentase
serbuk cangkang dan interaksi antara jenis cangkang dan tekanan berpengaruh nyata
terhadap kadar air papan partikel (Lampiran 3). Uji lanjut Duncan menunjukkan
bahwa kadar air papan partikel dengan menggunakan cangkang jarak pagar berbeda
nyata terhadap kadar air papan partikel dengan menggunakan cangkang bintaro.
Persentase serbuk cangkang yang ditambahkan berpengaruh nyata terhadap kadar air

12

papan yang dihasilkan. Kadar air dengan persentase serbuk cangkang yang
ditambahkan sebesar 32% berbeda nyata terhadap kadar air dengan persentase serbuk
cangkang 26%. Akan tetapi kadar air papan dengan persentase serbuk cangkang 32%
dan 29% serta 26% dan 29% tidak berbeda nyata. Semakin tinggi persentase serbuk
cangkang yang ditambahkan maka kadar air papan akan semakin tinggi. Hal ini
disebabkan pembentukan rongga di dalam papan semakin sedikit yang menyebabkan
kehilangan air pada proses pengempaan semakin kecil (Kurniati 2014). Interaksi
jenis cangkang dengan tekanan kempa juga menunjukkan perbedaan yang signifikan.
9
8

Kadar air (%)

7
6
5

26%

4

29%

3

32%

2
1
0
T 180

T 210

T 240

Cangkang jarak pagar

T 180

T 210

T 240

Cangkang bintaro

Gambar 4 Kadar air papan partikel pada berbagai perlakuan
Hasil analisis keragaman menunjukkan kadar air terbaik adalah kadar air
terendah (6.7%) yaitu papan yang dihasilkan dari ampas jarak kepyar dengan
penambahan cangkang bintaro sebesar 26% dan tekanan kempa 180 kgf/cm2
(Lampiran 3). Kadar air yang semakin kecil menunjukkan kerapatan papan partikel
yang semakin tinggi.
Kerapatan
Kerapatan merupakan perbandingan massa terhadap volume papan partikel.
Nilai kerapatan papan partikel akan mempengaruhi sifat fisik dan mekanik papan
partikel. Penelitian ini memiliki target kerapatan 0.9 g/cm3. Target kerapatan
menunjukkan papan partikel yang dihasilkan merupakan papan partikel dengan
kerapatan tinggi yaitu lebih besar dari 0.8 g/cm3 (Maloney 2003). Hasil penelitian
menunjukkan bahwa kerapatan papan partikel yang dihasilkan berkisar 0.94-1.06
g/cm3 (Tabel 3). Nilai ini telah melebihi target kerapatan dan juga standar JIS A
5908:2003 yaitu sebesar 0.4-0.9 g/cm3.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi tekanan dan persentase
serbuk cangkang yang ditambahkan maka kerapatan papan semakin rendah (Gambar
5). Tekanan kempa yang semakin tinggi akan meningkatkan luasan daerah interaksi
dan pengikatan serat oleh protein (Kaliyan et al. 2010). Peningkatan tekanan kempa
akan meningkatkan kekompakan papan dan membantu proses penguapan air

13

(Kurniati 2014). Akan tetapi data menunjukkan bahwa semakin tinggi tekanan
kempa kerapatan papan partikel semakin rendah. Hal ini diduga akibat adanya panas
dan beban yang diberikan pada saat pengempaan.
1.08
1.06
1.04

Kerapatan (g/cm3)

1.02
1
0.98
0.96

26%

0.94

29%
32%

0.92
0.9
0.88
0.86
T 180

T 210

T 240

Cangkang jarak pagar

T 180

T 210

T 240

Cangkang bintaro

Gambar 5 Kerapatan papan partikel pada berbagai perlakuan
Pada proses pengempaan papan, terdapat proses denaturasi protein akibat
adanya tekanan dan panas. Pada proses ini, protein akan berubah dari yang berbentuk
lipatan menjadi terbuka lipatannya sehingga meningkatkan ikatan antara protein
dengan serat (Frihart 2005). Tekanan yang sangat tinggi akan mempengaruhi proses
denaturasi protein dan pengikatan serat. Menurut Kurniati (2014), tekanan kempa
optimum pada proses pembuatan papan partikel dari ampas jarak kepyar adalah 180
kgf/cm2. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan tekanan kempa dapat menurunkan
kerapatan papan partikel akibat peningkatan beban yang diberikan pada proses
pengempaan telah melebihi nilai optimum tekanan kempa. Selain itu, pada proses
pembuatan papan partikel, cetakan yang digunakan mempengaruhi kerapatan papan
yang dihasilkan. Pada penelitian ini, cetakan yang digunakan tidak memungkinkan
untuk adanya peningkatan kerapatan papan partikel. Hal ini disebabkan adanya
penghalang pada cetakan yang menyebabkan tertahannya proses pengempaan papan
pada ketebalan 0.5 cm yang mengakibatkan tidak adanya peningkatan kerapatan
papan partikel akibat peningkatan tekanan kempa. Peningkatan jumlah persentase
serbuk cangkang yang ditambahkan akan menurunkan nilai kerapatan papan partikel
yang dihasilkan. Menurut Kurniati (2014), rasio protein-serat optimum adalah 1.15.
Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi jumlah serbuk cangkang yang
ditambahkan maka jalinan ikatan antara protein dan serat akan berkurang dimana
protein tidak mampu lagi mengikat serat. Selain itu, hasil analisis proksimat juga
menunjukkan pada serbuk cangkang bintaro terdapat kadar abu yang tinggi. Kadar
abu menunjukkan adanya kandungan logam dalam bahan yang dapat menghambat
degradasi serat dan denaturasi protein akibat adanya penghambatan hantaran panas
(Wibowo 1998).

14

Hasil analisis keragaman menunjukkan faktor yang mempengaruhi kerapatan
papan partikel adalah jenis cangkang (Lampiran 4). Uji lanjut Duncan menunjukkan
bahwa kerapatan papan partikel dengan penambahan cangkang jarak pagar berbeda
nyata terhadap kerapatan papan partikel dengan penambahan cangkang bintaro.
Kerapatan papan partikel terendah (0.94 g/cm3) dan mendekati standar JIS A
5908:2003 adalah dengan penambahan cangkang bintaro sebesar 26% dan tekanan
240 kgf/cm2.
Daya serap air
Daya serap air papan partikel adalah kemampuan partikel papan dalam
menyerap dan mengikat air setelah dilakukan perendaman (Massijaya et al. 2004).
Perendaman dilakukan selama 2 jam dan 24 jam. Pada proses ini, partikel papan akan
mengikat air. Kemampuan papan dalam mengikat air dipengaruhi oleh bahan yang
digunakan, kerapatan dan kadar air papan partikel. Selain itu, daya serap air papan
juga akan dipengaruhi oleh daya rekat perekat dan juga ikatan yang terbentuk antara
serat dan protein (Ciannamea et al. 2010).

Daya serap air 2 jam (%)

80.00
70.00
60.00
50.00
40.00

26%

30.00

29%

20.00

32%

10.00
0.00
T 180

T 210

T 240

Cangkang jarak pagar

T 180

T 210

T 240

Cangkang bintaro

Gambar 6 Daya serap air papan partikel selama 2 jam pada berbagai perlakuan
Daya serap air pada papan partikel yang diperoleh dari hasil penelitian ini
berkisar 26.7% - 89.2% (Tabel 3). Hasil penelitian menunjukkan semakin tinggi
tekanan dan persentase serbuk cangkang yang ditambahkan maka daya serap air
selama 2 jam semakin tinggi (Gambar 6). Hal ini disebabkan komponen selulosa di
dalam serat bersifat higroskopis sehingga lebih mudah dalam penyerapan air (Wang
et al. 2007). Perendaman papan di dalam air menyebabkan air terdifusi ke dalam
papan partikel karena selulosa memiliki struktur amorf yang menjadi penyebab
utama penyerapan air ke dalam papan partikel (Cheng et al. 2004). Peningkatan
jumlah serbuk cangkang juga akan meningkatkan jumlah air yang diserap oleh papan
partikel akibat sifat higroskopis dari bahan.
Papan partikel yang dihasilkan dengan penambahan cangkang jarak pagar
menghasilkan daya serap air yang lebih besar jika dibandingkan dengan penambahan
cangkang bintaro. Hal ini disebabkan oleh adanya kadar abu bahan yang tinggi
dimana abu yang diduga mengandung silika dan wax (lipid) yang berasal dari

15

kandungan minyak pada bahan bersifat hidrofobik dan menghambat penyerapan air
(Mo et al. 2001).
Hasil analisis keragaman menunjukkan faktor yang mempengaruhi daya serap
air adalah jenis cangkang, persentase serbuk cangkang yang ditambahkan dan
tekanan kempa (Lampiran 5). Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan daya serap air
selam 2 jam dengan penambahan cangkang jarak pagar berbeda nyata terhadap daya
serap air selama 2 jam dengan penambahan cangkang bintaro. Daya serap air dengan
persentase serbuk cangkang sebesar 32% dan 29% berbeda nyata terhadap daya serap
air dengan persentase serbuk cangkang 26%. Tekanan kempa juga berpengaruh
signifikan terhadap daya serap air selama 2 jam. Daya serap air dengan tekanan
kempa 210 dan 240 kgf/cm2 berbeda nyata terhadap daya serap air dengan tekanan
kempa 180 kgf/cm2.
Hasil uji lanjut Duncan juga menunjukkan interaksi antara ketiga faktor
berpengaruh secara signifikan terhadap daya serap air papan partikel. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa daya serap air terbaik diperoleh dari daya serap air terkecil
(27.8%) yaitu dengan penambahan cangkang bintaro sebesar 26% dan tekanan
kempa 180 kgf/cm2.

Daya serap air 24 jam (%)

100.00
90.00
80.00
70.00
60.00
50.00

26%

40.00

29%

30.00

32%

20.00
10.00
0.00
T 180

T 210

T 240

Cangkang jarak pagar

T 180

T 210

T 240

Cangkang bintaro

Gambar 7 Daya serap air papan partikel selama 24 jam pada berbagai perlakuan
Daya serap air bahan akan bertambah seiring bertambahnya waktu
perendaman. Hasil penelitian menunjukkan daya serap air papan partikel meningkat
seiring bertambahnya waktu perendaman. Daya serap air selama 24 jam mengalami
peningkatan dimana semakin tinggi tekanan dan persentase serbuk cangkang yang
ditambahkan maka daya serap air papan partikel semakin tinggi pula (Gambar 7).
Hal ini disebabkan adanya aktivasi komponen serat akibat perlakuan termal dan
tekanan pengempaan berdasarkan kepada terbentuknya ikatan hidrogen antara
molekul lignin-selulosa, lignin-hemiselulosa, reaksi kondensasi lignin, reaksi crosslinking antara lignin dengan polisakarida dan ikatan kovalen antara komponen serat
tersebut (Back et al. 1987; Suzuki et al. 1998; Okuda et al. 2006; Kurniati 2014).
Selain itu, peningkatan tekanan juga menurunkan kerapatan yang mengakibatkan
daya serap air pada papan semakin tinggi.

16

Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa faktor yang mempengaruhi daya
serap air adalah jenis cangkang, persentase serbuk cangkang yang ditambahkan dan
tekanan kempa (Lampiran 5). Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan daya serap air
selama 24 jam dengan penambahan cangkang jarak pagar berbeda nyata terhadap
daya serap air selama 24 jam dengan penambahan cangkang bintaro. Daya serap air
dengan persentase serbuk cangkang sebesar 32% dan 29% berbeda nyata terhadap
daya serap air dengan persentase serbuk cangkang 26%. Tekanan kempa juga
berpengaruh signifikan terhadap daya serap air selama 24 jam. Daya serap air dengan
tekanan kempa 210 dan 240 kgf/cm2 berbeda nyata terhadap daya serap air dengan
tekanan kempa 180 kgf/cm2.
Hasil uji lanjut Duncan juga menunjukkan interaksi antara ketiga faktor
berpengaruh secara signifikan terhadap daya serap air papan partikel. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa daya serap air selama 24 jam terbaik diperoleh dari daya serap
air terkecil (43%) yaitu dengan penambahan cangkang bintaro sebesar 26% dan
tekanan kempa 180 kgf/cm2.
Pengembangan tebal
Pengembangan tebal merupakan sifat fisik papan partikel untuk melihat
pertambahan tebal papan setelah adanya perendaman papan pada air (Fahmi 2013).
Selain daya serap air, pengembangan tebal diukur untuk melihat kualitas papan
partikel yang dihasilkan. Pengembangan tebal papan juga menunjukkan kemampuan
papan partikel dalam menyerap air yang disebabkan sifat higroskopis serat atau
pengaruh kerapatan papan partikel terhadap daya serap air. Sifat higroskopis dan
kerapatan papan partikel dipengaruhi oleh adanya ikatan kovalen antara serat
lignoselulosa yaitu hemiselulosa dan lignin serta ikatan hidrogen terhadap selulosa
(Liu et al. 2004).
Pengembangan tebal yang diperoleh dari penelitian ini adalah 7.1-24.1%
(Tabel 3). Pengembangan tebal papan partikel masih ada yang belum memenuhi
standar JIS A 5908:2003 yaitu maksimal 12%. Hasil penelitian menunjukkan
pengembangan tebal papan partikel meningkat seiring dengan peningkatan
persentase serbuk cangkang yang ditambahkan. Akan tetapi semakin tinggi tekanan
kempa, pengembangan tebal semakin menurun (Gambar 8). Pengembangan tebal
papan berbanding lurus dengan daya serap air papan partikel. Tingginya
pengembangan tebal pada papan partikel disebabkan oleh serat yang bersifat
higroskopis akibat adanya ikatan kovalen pada serat. Akan tetapi peningkatan
tekanan kempa menyebabkan pengembangan tebal menurun. Hasil penelitian juga
menunjukkan peningkatan tekanan kempa mempengaruhi peningkatan kerapatan dan
daya serap air. Akan tetapi hasil pada penelitian ini menunjukkan peningkatan
tekanan kempa menurunkan pengembangan tebal. Hal ini diduga akibat tekanan dan
su