Pengaruh Pelapisan Akrilik Terhadap Kualitas Papan Partikel Dari Limbah Batang Kelapa Sawit
PENGARUH PELAPISAN AKRILIK TERHADAP KUALITAS PAPAN PARTIKEL DARI LIMBAH BATANG KELAPA SAWIT SKRIPSI
Oleh: Merry Cristin Natalia Simaremare
101201080
PROGRAM STUDI KEHUTANAN FAKULTAS KEHUTANAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Penelitian
Nama NIM Program Studi
: Pengaruh Pelapisan Akrilik terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit
: Merry Cristin Natalia Simaremare
: 101201080
: Kehutanan
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Tito Sucipto, S. Hut., M. Si
Luthfi Hakim, S. Hut., M. Si
Ketua
Anggota
Mengetahui,
Siti Latifah, S. Hut., M. Si., Ph. D Ketua Program Studi Kehutanan
ABSTRACT
MERRY CRISTIN NATALIA SIMAREMARE: The Effect of Acrylic Coating on Oil Palm Trunk Waste Particle Board. Under academic supervision by TITO SUCIPTO and LUTHFI HAKIM.
To reduce the waste of oil palm trunks can be done by changing oil palm trunks into particle board. One way to improve the quality of particle board is by doing coating treatment of acrylic. This study evaluated the best acrylic level in improving the quality of oil palm trunk particle board with isocyanate as the adhesive. Boards were made with size 25 cm x 25 cm x 1 cm with a target density of 0.7 g/cm3, felts temperature 160º and pressure 25 kg/cm2 for 3 minutes. Physical and mechanical properties were compared with SNI 03-2105-2006. The treatment variations were acrylic levels (0%, 5%, 10%, and 15%) with 3 repetitions. Results showed that the values of the density, moisture content, water absorption, thickness swelling, modulus of rupture, modulus of elasticity and internal bond were respectively 0,46-0,60 g/cm3, 10,52-11,01%, 5,32-55.35%, 2,37-6,40%, 26,45-60,87 kg/cm2, 2619,15-5092,82 kg/cm2 and 2,28-4,61 kg/cm2. All result values of physical properties testing except value of the moisture content achieved the standards of SNI 03-2105-2006. Instead, all result values of mechanical properties testing did not achieve the standards of SNI 03-2105-2006. The results showed that the particle boards with acrylic coating treatment has better quality than the particle boards without the acrylic coating treatment for the entire physical properties testing in addition to moisture content. Best acrylic level for the coating treatment of oil palm trunk particle board is 15%.
Keywords : Papan Partikel, Limbah Batang Kelapa Sawit, Pelapisan, Akrilik, Isosianat
ABSTRAK
MERRY CRISTIN NATALIA SIMAREMARE: Pengaruh Pelapisan Akrilik terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Di bawah bimbingan TITO SUCIPTO dan LUTHFI HAKIM.
Untuk mengurangi limbah batang kelapa sawit (BKS) dapat dilakukan dengan mengubah BKS menjadi papan partikel. Salah satu cara meningkatkan kualitas papan partikel adalah dengan perlakuan pelapisan akrilik. Penelitian ini mengevaluasi kadar akrilik terbaik dalam peningkatan kualitas papan partikel limbah batang kelapa sawit dengan isosianat sebagai perekat. Papan dibuat berukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm dengan kerapatan target 0,7 g/cm3, suhu kempa 160º dan tekanan 25 kgf/cm2 selama 3 menit. Sifat fisis dan mekanis dibandingkan dengan SNI 03-2105-2006. Variasi perlakuan adalah kadar akrilik (0%, 5%, 10%, dan 15%) dengan 3 kali ulangan. Hasil menunjukkan bahwa nilai kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal, keteguhan patah, keteguhan elastisitas, dan keteguhan rekat internal ialah berturut-turut 0,46-0,60 g/cm3, 10,52-11,01%, 5,32-55,35%, 2,37-6,40%, 26,45-60,87 kg/cm2, 2619,15-5092,82 kg/cm2 dan 2,28-4,61 kg/cm2. Seluruh nilai hasil pengujian sifat fisis selain nilai kadar air telah memenuhi standar SNI 03-2105-2006. Sebaliknya seluruh nilai hasil pengujian sifat mekanis tidak ada yang memenuhi standar SNI 03-2105-2006. Hasil pengujian menunjukkan papan partikel dengan perlakuan pelapisan akrilik memiliki kualitas lebih baik dibanding dengan papan partikel tanpa perlakuan pelapisan akrilik untuk seluruh pengujian sifat fisis selain kadar air. Kadar akrilik terbaik untuk pelapisan papan partikel BKS adalah 15%.
Kata kunci: Papan Partikel, Limbah Batang Kelapa Sawit, Pelapisan, Akrilik, Isosianat
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasihNya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Program Studi Kehutanan, Fakultas Kehutanan, Universitas Sumatera Utara.
Judul skripsi ini adalah Pengaruh Pelapisan Akrilik terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Skripsi ini berisi prosedur eksperimen secara ilmiah serta pembahasan dari hasil penelitian peningkatan kualitas papan partikel dengan proses pelapisan akrilik. Pelapisan akrilik dilakukan dengan menggunakan kadar akrilik yang berbeda untuk mendapatkan kadar terbaik dan mengevaluasi pengaruh kadar akrilik terhadap peningkatan kualitas papan partikel.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada orang tua penulis yang tidak berhenti memberikan doa, dukungan, dan kasih sayang. Kepada Bapak Tito Sucipto, S.Hut., M.Si dan Bapak Luthfi Hakim, S.Hut., M.Si selaku dosen pembimbing yang telah membantu penyusunan dan membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Penulis juga ingin berterimakasih kepada semua rekan-rekan mahasiswa di Program Studi Kehutanan Fakultas Kehutanan USU yang tak dapat disebutkan satupersatu disini. Para sahabat yang selalu memberikan doa, semangat, dorongan, dan pelajaran hidup kepada penulis.
Semoga hasil penelitian ini member manfaat dan kemajuan bagi ilmu pengetahuan khususnya bidang kehutanan. Terima kasih.
Penulis
DAFTAR ISI
Hal.
KATA PENGANTAR........................................................................................................... i DAFTAR ISI....................................................................................................................... ii DAFTAR TABEL ................................................................................................................ iii DAFTAR GAMBAR............................................................................................................ iv
PENDAHULUAN Latar Belakang................................................................................................................. 1 Tujuan Penelitian ............................................................................................................ 3 Manfaat Penelitian.......................................................................................................... 3 Hipotesis Penelitian ........................................................................................................ 3
TINJAUAN PUSTAKA Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.)............................................................................. 4 Potensi Batang Kelapa Sawit........................................................................................... 5 Sifat Fisis dan Mekanis Batang Kelapa Sawit .................................................................. 6 Papan Partikel ................................................................................................................. 7 Perekat ............................................................................................................................ 8 Perekat Isosianat............................................................................................................. 10 Akrilik .............................................................................................................................. 11
METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................................................ 14 Alat dan Bahan Penelitian............................................................................................... 14 Prosedur Penelitian......................................................................................................... 14 Pengujian Sifat Fisis Papan Partikel. .............................................................................. 20
Kerapatan.......................................................................................................... 20 Kadar air............................................................................................................ 21 Daya serap air ................................................................................................... 21 Pengembangan tebal ........................................................................................ 22 Pengujian Sifat Mekanis Papan Partikel......................................................................... 22 Modulus of rupture (MOR)................................................................................ 23 Modulus of elasticity (MOE).............................................................................. 23 Internal bond (IB) .............................................................................................. 24 Analisis Data................................................................................................................... 26
HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Fisis Papan Partikel ................................................................................................ 28
Kerapatan.......................................................................................................... 28 Kadar air ............................................................................................................ 32 Daya serap air.................................................................................................... 35 Pengembangan tebal ........................................................................................ 39 Sifat Mekanis Papan Partikel ......................................................................................... 44 Modulus of rupture (MOR)................................................................................ 44 Modulus of elasticity (MOE).............................................................................. 46
Internal bond (IB) .............................................................................................. 48 Rekapitulasi Data Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel.............................................. 51 KESIMPULAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
No. Hal. 1. Perbandingan sifat Elaeis guineensis dengan beberapa jenis kayu............................ 8
2. Kebutuhan akrilik pada setiap variasi kadar ............................................................... 17 3. Sifat fisis dan mekanis papan partikel berdasarkan SNI 03-2105-2006...................... 25 4. Rekapitulasi data sifat fisis dan mekanis papan partikel BKS ..................................... 51
DAFTAR GAMBAR
No. Hal. 1. Pola pemotongan permukaan contoh uji untuk pengujian .......................................... 18 2. Bagan alir penelitian ................................................................................................... 19 3. Pengukuran dimensi contoh uji papan partikel menggunakan kaliper........................ 20 4. Pengujian MOR dan MOE.......................................................................................... 23 5. Pengujian MOR dan MOE menggunakan universal testing machine .................... 24 6. Pengujian keteguhan rekat internal (internal bond)................................................... 25 7. Kerapatan papan partikel BKS.................................................................................. 29 8. Kadar air papan partikel BKS ................................................................................... 33 9. Daya serap air papan partikel BKS ........................................................................... 35 10. Pengembangan tebal papan partikel BKS ................................................................. 40 11. Contoh uji pengembangan tebal setelah dilakukan perendaman .............................. 43 12. Keteguhan patah papan partikel BKS ....................................................................... 44 13. Keteguhan lentur papan partikel BKS....................................................................... 46 14. Pengujian MOR dan MOE menggunakan universal testing machine....................... 48 15. Keteguhan rekat internal papan partikel BKS........................................................... 49 16. Pengujian IB menggunakan universal testing machine ............................................ 51
ABSTRACT
MERRY CRISTIN NATALIA SIMAREMARE: The Effect of Acrylic Coating on Oil Palm Trunk Waste Particle Board. Under academic supervision by TITO SUCIPTO and LUTHFI HAKIM.
To reduce the waste of oil palm trunks can be done by changing oil palm trunks into particle board. One way to improve the quality of particle board is by doing coating treatment of acrylic. This study evaluated the best acrylic level in improving the quality of oil palm trunk particle board with isocyanate as the adhesive. Boards were made with size 25 cm x 25 cm x 1 cm with a target density of 0.7 g/cm3, felts temperature 160º and pressure 25 kg/cm2 for 3 minutes. Physical and mechanical properties were compared with SNI 03-2105-2006. The treatment variations were acrylic levels (0%, 5%, 10%, and 15%) with 3 repetitions. Results showed that the values of the density, moisture content, water absorption, thickness swelling, modulus of rupture, modulus of elasticity and internal bond were respectively 0,46-0,60 g/cm3, 10,52-11,01%, 5,32-55.35%, 2,37-6,40%, 26,45-60,87 kg/cm2, 2619,15-5092,82 kg/cm2 and 2,28-4,61 kg/cm2. All result values of physical properties testing except value of the moisture content achieved the standards of SNI 03-2105-2006. Instead, all result values of mechanical properties testing did not achieve the standards of SNI 03-2105-2006. The results showed that the particle boards with acrylic coating treatment has better quality than the particle boards without the acrylic coating treatment for the entire physical properties testing in addition to moisture content. Best acrylic level for the coating treatment of oil palm trunk particle board is 15%.
Keywords : Papan Partikel, Limbah Batang Kelapa Sawit, Pelapisan, Akrilik, Isosianat
ABSTRAK
MERRY CRISTIN NATALIA SIMAREMARE: Pengaruh Pelapisan Akrilik terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Di bawah bimbingan TITO SUCIPTO dan LUTHFI HAKIM.
Untuk mengurangi limbah batang kelapa sawit (BKS) dapat dilakukan dengan mengubah BKS menjadi papan partikel. Salah satu cara meningkatkan kualitas papan partikel adalah dengan perlakuan pelapisan akrilik. Penelitian ini mengevaluasi kadar akrilik terbaik dalam peningkatan kualitas papan partikel limbah batang kelapa sawit dengan isosianat sebagai perekat. Papan dibuat berukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm dengan kerapatan target 0,7 g/cm3, suhu kempa 160º dan tekanan 25 kgf/cm2 selama 3 menit. Sifat fisis dan mekanis dibandingkan dengan SNI 03-2105-2006. Variasi perlakuan adalah kadar akrilik (0%, 5%, 10%, dan 15%) dengan 3 kali ulangan. Hasil menunjukkan bahwa nilai kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal, keteguhan patah, keteguhan elastisitas, dan keteguhan rekat internal ialah berturut-turut 0,46-0,60 g/cm3, 10,52-11,01%, 5,32-55,35%, 2,37-6,40%, 26,45-60,87 kg/cm2, 2619,15-5092,82 kg/cm2 dan 2,28-4,61 kg/cm2. Seluruh nilai hasil pengujian sifat fisis selain nilai kadar air telah memenuhi standar SNI 03-2105-2006. Sebaliknya seluruh nilai hasil pengujian sifat mekanis tidak ada yang memenuhi standar SNI 03-2105-2006. Hasil pengujian menunjukkan papan partikel dengan perlakuan pelapisan akrilik memiliki kualitas lebih baik dibanding dengan papan partikel tanpa perlakuan pelapisan akrilik untuk seluruh pengujian sifat fisis selain kadar air. Kadar akrilik terbaik untuk pelapisan papan partikel BKS adalah 15%.
Kata kunci: Papan Partikel, Limbah Batang Kelapa Sawit, Pelapisan, Akrilik, Isosianat
PENDAHULUAN
Latar Belakang Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit atau panil
kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya yang diikat menggunakan perekat sintetis atau bahan pengikat lain dan dikempa panas (Maloney, 1993). Papan partikel pada penelitian ini dibuat dari partikel batang kelapa sawit, sebab luas areal perkebunan kelapa sawit yang bertumbuh pesat sementara limbah kelapa sawit belum dapat dimanfaatkan secara optimal. Menurut Komisi Pengawas Persaingan Usaha (2012), luas perkebunan kelapa sawit setiap tahun meningkat yaitu tahun 2010 sebesar 8,39 juta ha, tahun 2011 sebesar 8,91 juta ha, dan meningkat pada tahun 2012 dengan luas sebesar 9,72 juta ha.
Seperti dikemukakan oleh Balfas (2003), batang kelapa sawit (BKS) sebagai salah satu limbah padat dari perkebunan kelapa sawit merupakan bahan berlignoselulosa. Seringkali limbah BKS tersebut dibuang atau dibakar tanpa pengolahan lebih lanjut menjadi sesuatu yang dimanfaatkan dan memiliki nilai jual yang lebih tinggi.
Upaya untuk mengurangi limbah BKS dapat dilakukan dengan mengubah BKS menjadi suatu produk yang bermanfaat, salah satunya adalah papan partikel. Limbah BKS tersebut dapat dimanfaatkan sebagai papan partikel karena papan partikel tidak mensyaratkan kualitas bahan baku yang tinggi seperti industri perkayuan lainnya. Papan partikel lebih mensyaratkan pada bahan baku yang memiliki kandungan lignoselulosa.
Penelitian tentang pembuatan papan partikel dari limbah sawit dengan isosianat sebagai perekat sudah pernah dilakukan, seperti penelitian Sucipto et al., (2010) yang memperoleh hasil pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel menggunakan perekat isosianat 10% sebagai berikut: nilai daya serap air sebesar 9,27%, nilai pengembangan tebal sebesar 18,54%, nilai modulus elastisitas (MOE) sebesar 17.983 kg/cm2, nilai modulus patah (MOR) sebesar 219,28 kg/cm2, nilai keteguhan rekat internal sebesar 5,06 kg/cm2 dan nilai kuat pegang sekrup sebesar 90,25 kg. Sesuai hasil rekapitulasi sifat fisis dan mekanis, nilainilai tersebut sebagian besar memenuhi standar JIS A 5908-2003 dan SNI 032105-1996.
Namun dari penelitian tersebut, daya serap air dan pengembangan tebal yang dimiliki papan partikel lebih tinggi daripada papan komposit lainnya. Padahal sifat pengembangan tebal papan partikel merupakan salah satu sifat fisis yang akan menentukan suatu papan komposit yang digunakan untuk keperluan interior dan eksterior. Iswanto (2005) menyatakan apabila pengembangan tebal suatu papan komposit tinggi berarti stabilitas dimensi produk tersebut rendah, sehingga produk tersebut tidak dapat digunakan untuk keperluan eksterior dan sifat mekanisnya akan menurun dalam jangka waktu yang tidak lama.
Akrilik sebagai bahan yang berkemampuan mengisi pori-pori dan ruang antar serat atau partikel sehingga dapat menahan air yang memasuki ruang kosong. Akrilik banyak digunakan sebagai bahan utama cat yang menentukan kualitas cat tersebut karena kemampuan akrilik sebagai penahan air (waterrepellent). Kemampuan akrilik tersebut dicoba diaplikasikan pada papan partikel berbahan baku limbah batang kelapa sawit.
Berdasarkan pertimbangan tersebut, maka dilakukan penelitian berjudul Pengaruh Pelapisan Akrilik terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Penelitian ini akan mengevaluasi pengaruh proses pelapisan (coating) akrilik pada papan terhadap kualitas papan partikel limbah batang kelapa sawit. Pelapisan akrilik diharapkan dapat mengurangi daya serap air dan pengembangan tebal papan partikel sehingga meningkatkan kualitasnya.
Tujuan Penelitian 1. Membandingkan kualitas papan partikel tanpa perlakuan pelapisan akrilik
dengan papan partikel yang diberi perlakuan pelapisan akrilik. 2. Mengevaluasi pengaruh pelapisan akrilik terhadap kualitas papan partikel
dari limbah batang kelapa sawit dengan kadar akrilik yang berbeda. 3. Menentukan kadar akrilik terbaik pada kualitas papan partikel dari limbah
batang kelapa sawit.
Manfaat Penelitian 1. Meningkatkan kualitas produk papan komposit dengan menurunkan daya
serap air dan pengembangan tebalnya melalui pengaplikasian akrilik. 2. Sebagai alternatif untuk menjadi subtitusi pengganti bahan baku kayu
sehingga membantu menurunkan tingkat kerusakan hutan.
Hipotesis Penelitian Pelapisan (coating) akrilik pada papan partikel dari limbah batang kelapa
sawit mempengaruhi kualitas papan partikel tersebut.
TINJAUAN PUSTAKA
Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.)
Menurut Choon et al., (1991) kelapa sawit adalah tumbuhan jenis
monokotil yang tidak memiliki kambium, pertumbuhan sekunder, lingkaran tahun,
kayu muda dan kayu dewasa, cabang, dan mata kayu. Pertumbuhan dan
pertambahan diameter batang berasal dari pembelahan sel secara keseluruhan dan
pembesaran sel pada jaringan dasar parenkim, juga berasal dari pembesaran serat
dari berkas pembuluh. Secara taksonomi kelapa sawit diklasifikasikan sebagai
berikut:
Ordo
: Palmales
Family
: Palmaceae
Sub family : Palminae
Genus
: Elaeis
Spesies
: Elaeis guineensis Jacq.
Kelapa sawit merupakan tumbuhan yang berasal dari Nigeria. Kelapa
sawit termasuk tumbuhan pohon, tingginya dapat mencapai 24 m. Bunga buahnya
berupa tandan, bercabang banyak. Buahnya kecil, bila masak berwarna merah
kehitaman. Daging buahnya padat. Daging dan kulit buahnya mengandung
minyak yang dapat digunakan sebagai bahan minyak goreng, sabun dan lilin,
sedangkan ampasnya dimanfaatkan untuk makanan ternak. Tempurungnya
digunakan sebagai bahan bakar dan arang. Kelapa sawit berkembang biak dengan
biji, biasanya tumbuh di daerah tropis, pada ketinggian 0-500 mdpl. Kelapa sawit
menyukai tanah subur, di tempat terbuka dengan kelembaban tinggi serta curah
hujan yang berkisar 2.000–2.500 mm/tahun (Hadi, 2004).
Potensi Batang Kelapa Sawit Dewasa ini, kawasan hutan banyak dikonversikan menjadi perkebunan
kelapa sawit yang mempunyai nilai ekonomi yang tinggi dan dapat berproduksi dalam waktu yang singkat. Lonjakan pembangunan perkebunan terutama perkebunan kelapa sawit merupakan penyebab lain terjadinya deforestasi. Sejak tahun 1967 telah ditanam kelapa sawit seluas 105.808 ha dan hingga tahun 2000 tercatat 3.174.726 ha areal perkebunan kelapa sawit dengan laju pertambahan areal 8,5% per tahun sejak 1998-1999 areal perkebunan kelapa sawit di Indonesia mulai mengalami penurunan. Namun, permintaan kelapa sawit dunia diramalkan meningkat 40,5 juta ton, sebelum tahun 2020. Jika produksi dunia meningkat 20 juta ton sebelum tahun 2020, maka 300.000 ha perkebunan kelapa sawit baru akan perlu dibangun setiap tahunnya sepanjang 20 tahun mendatang (Santoso, 2005).
Potensi limbah BKS di Indonesia sangatlah besar. Pada umumnya, kelapa sawit akan ditebang pada saat peremajaan (replanting). Peremajaan biasanya dilakukan pada umur 25 tahun. Mengingat luas areal perkebunan kelapa sawit terus meningkat, maka luas areal peremajaan juga akan terus meningkat. Berdasarkan penelitian Febrianto dan Bakar (2004) pada umur peremajaan, tinggi batang sawit dapat mencapai 12 m, sehingga bila 1,5 m batang dari pangkal dan 1 m batang dari ujung dikeluarkan, maka dari setiap batang dihasilkan 9,5 m log sawit dengan diameter rata-rata 40 cm. Dengan demikian dari setiap batang peremajaan akan dihasilkan sebanyak 1,193 m3 log sawit. Bila dalam 1 ha ada 140 batang, maka dari setiap ha peremajaan akan dihasilkan 167 m3 log sawit.
Penanaman kelapa sawit di lapangan biasanya dilakukan dengan kerapatan 130 sampai 143 pohon/ha. Setelah 25 tahun diperkirakan ada sekitar 10% pohon
yang mati, sehingga pada saat peremajaan terdapat sekitar 117 pohon tua/ha (Prayitno dan Darnoko, 1994).
Lubis (2008) menjelaskan BKS yang sudah tua dan tidak produktif lagi dapat dimanfaatkan menjadi produk bernilai tinggi. BKS tersebut dapat dibuat sebagai bahan baku pengganti untuk industri kayu dan serat, seperti industri pulp, furniture dan papan partikel karena tingkat ketersediaannya berlimpah sepanjang tahun. Sifat-sifat yang dimiliki BKS tidak berbeda jauh dengan kayu-kayu yang digunakan untuk perabot rumah sehingga berpeluang dimanfaatkan secara luas.
Sifat Fisis dan Mekanis Batang Kelapa Sawit Kadar air (KA) batang kelapa sawit bervariasi antara 100-500%. Kenaikan
KA yang bertahap ini diindikasikan terhadap ketinggian dan kedalaman posisi batang. Kecenderungan kenaikan KA ini dapat dijelaskan dengan mempertimbangkan distribusi jaringan parenkim. Ketersediaan jaringan parenkim ini akan semakin berlimpah pada bagian puncak batang, bagian luar batang dan pusat batang. Kerapatan batang kelapa sawit berkisar antara 200-600 kg/m3 dan dengan rata-rata 370 kg/m3 (Choon et al., 1991).
Sifat mekanik kayu menggambarkan variasi kerapatan batang baik pada arah radial maupun vertikal. Tabel 1 membandingkan beberapa sifat mekanik batang kelapa sawit dengan beberapa spesies kayu dan dua jenis monokotil.
Tabel 1. Perbandingan sifat Elaeis guineensis dengan beberapa jenis kayu
Spesies
Kerapatan MOE (MPA)
(Kering Oven) kg/m2
MOR Tekanan Kekerasan (N) (MPA) Serat
(MPA)
Kelapa sawit Kelapa Cengal Kapur Kayu karet
220-550 250-850
820 690 530
800-8.000 3.100-11.400
19.600 13.200 8.800
8-45 26-105
149 73 58
5-25 19-49
75 39 26
3.250-2.450 520-4.400
9.480 5.560 4.320
Sumber: Killmann dan Lim (1985) dalam Choon et al., (1991).
Papan Partikel Maloney (1993), berpendapat bahwa papan partikel adalah salah satu jenis
produk komposit/ panel kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahanbahan berligniselulosa lainnya, yang diikat dengan perekat sintetis atau bahan pengikat lain kemudian dikempa panas. Dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa kelebihan yaitu :
1. Papan partikel bebas mata kayu, pecah dan retak 2. Ukuran dan kerapatan papan partikel dapat disesuaikan dengan
kebutuhan 3. Tebal dan kerapatannya seragam serta mudah dikerjakan 4. Mempunyai sifat isotropis 5. Sifat dan kualitasnya dapat diatur Istilah komposit diartikan sebagai penggabungan dua material atau lebih secara makrokopis. Makrokopis sendiri menunjukkan bahwa material pembentuk dalam komposit masih terlihat seperti aslinya, suatu hal yang berbeda dengan penggabungan dalam alloy (paduan), yang material pembetuknya sudah tidak terlihat lagi. Salah satu keuntungan material komposit adalah kemampuan material tersebut untuk diarahkan sehingga kekuatannya dapat diatur hanya pada
arah tertentu yang kita kehendaki. Hal ini dinamakan talloring properties dan ini adalah salah satu sifat istimewa komposit dibandingkan dengan material konvensional lainnya (Judawisastra, 2003).
Sifat komposit dipelajari dan dianalisa berdasarkan sifat masing-masing komponen. Pada komposit dikenal dua istilah, yaitu matriks (sebagai media) dan pengisi atau komponen penguat (yang ada dan menyatu dengan matriks). Karena hal tersebut, karateristik dari komposit sangat tergantung dari jenis campuran dan sifat-sifat yang dimunculkan. Kedua bahan setelah digabungkan ternyata menunjukkan hasil yang sangat signifikan dan berbeda dengan sifat awalnya. Yang menjadi perhatian pada komposit adalah media yang memperkuat harus mempunyai modulus yang relatif lebih tinggi daripada bahan dasar yang digunakan (Jayanto dan Simanjuntak, 2011).
Menurut Rowell (1998), penggunaan bahan baku produk komposit tidak harus berasal dari bahan baku yang berkualitas tinggi tetapi bahan baku yang digunakan dapat diperoleh dari limbah seiring dengan timbulnya isu lingkungan, kelangkaan sumber bahan baku, penggunaan teknologi dan berbagai faktor lainnya. Bahan baku dengan kualitas yang tinggi maupun rendah tidak menjadi suatu masalah karena papan partikel dapat dibuat sesuai dengan kerapatan yang diinginkan.
Perekat ASTM (American Society for Testing and Materials) mendefinisikan
bahwa perekat adalah suatu bahan yang mampu mengikat material secara bersama-sama melalui ikatan permukaan. Perekatan adalah suatu keadaan pada saat dua permukaan diikat bersama-sama melalui kekuatan interfasial, seperti
gaya valensi, aksi bersikunci, atau keduanya. Gaya valensi adalah gaya tarikmenarik yang dihasilkan dari interaksi atom, ion-ion, dan molekul-molekul yang ada pada perekat dan sirekat. Aksi bersikunci disebut juga sebagai ikatan mekanik, yang berarti permukaan diikat bersama-sama dengan perekat. Perekat menjangkarkan diri pada sirekat selama proses pematangan (solidification) (Vick, 1999).
Perekat merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi keberhasilan dalam pembuatan papan partikel. Pemilihan jenis dan banyaknya perekat yang dibutuhkan sangat penting untuk diperhatikan. Menurut Dumanaw (1993), jenis perekat tergantung dari jenis papan partikel yang akan dibuat.
Secara kimiawi, polimer sintetik dirancang dan dirumuskan dalam perekat untuk menunjukkan variasi yang besar dari fungsi ikatannya. Apakah itu berbahan dasar thermoplastic atau thermosetting yang berpengaruh besar pada kemampuan perekat dalam aplikasinya. Thermoplastic adalah polimer rantai panjang yang mencair pada saat dipanaskan, kemudian mengeras kembali saat pendinginan. Contohnya adalah PVAc (polivinil asetat), elastomer, dan lain-lain. Polimer thermosetting memiliki reaksi kimia yang bersifat irreversible, artinya pada saat pemanasan kembali, perekat tidak bisa mencair lagi. Polimer ini mempunyai kekuatan yang tinggi, ketahanan terhadap kelembaban, cukup kaku, dan memiliki kemampuan jangka pembebanan yang lama tanpa mengalami perubahan bentuk. Jenis perekat yang tergolong kategori polimer ini adalah phenol formaldehida, resorsinol formaldehida, melamin formaldehida, isosianat, urea formaldehida, dan epoksi (Vick, 1999).
Perekat Isosianat Isosianat dikenal sebagai diphenylmethane di-isocyanate (MDI) biasanya
digunakan dalam pembuatan produk papan komposit. MDI secara utama digunakan dalam pembuatan oriented strands board (OSB). Perekat ini dipilih berdasarkan pada kesesuaiannya untuk produk khusus dengan pertimbangan bahan-bahan yang direkatkan, kadar air saat perekatan, sifat mekanis, dan ketahanannya, serta biayanya (Vick, 1999).
Menurut Taki et al., (1994), perekat isosianat dapat digunakan, baik untuk proses kempa panas maupun kempa dingin. Perekat API (aqueous polymer isocyanate) pada dasarnya terdiri atas polimer larut air dan emulsi, yaitu poli vinil alkohol (PVOH) dan emulsi lateks seperti SBR (styrene butadiene rubber), dan lain-lain, dengan senyawa isosianat sebagai crosslinking agent. Perekat polisosianat ini mempunyai sifat daya rekat yang baik pada suhu ruang dan sangat tahan terhadap air panas atau air mendidih serta bersifat ramah lingkungan.
Kelebihan dari perekat isosianat adalah dapat mengeras tanpa bantuan panas dan curing pada suhu tinggi. Keunikan perekat ini adalah dapat digunakan pada variasi suhu yang luas, tahan air, dan panas. Perekat ini juga memiliki daya guna yang luas untuk merekatkan berbagai macam kayu ke kayu, kayu ke logam dan kayu ke plastik. Perekat isosianat tidak mengandung formaldehida, sehingga proses pengeringannya relatif cepat dengan pH netral (Ph ±7) dan kering pada variasi suhu yang luas. Perekat yang ekonomis dan sangat kuat ini tahan terhadap air, panas, dan pelarut (Ruhendi dan Hadi, 1997).
Akrilik Akrilik termasuk salah satu resin atau binder yang menggunakan air
sebagai pelarutnya. Wisno (2012) menyatakan bahwa resin atau binder merupakan komponen utama dalam cat. Resin berfungsi merekatkan komponenkomponen yang ada dan melekatkan keseluruhan bahan pada permukaan suatu bahan (membentuk film). Resin pada dasarnya adalah polimer yang berbentuk cair, bersifat lengket dan kental pada temperatur ruang (atau temperatur aplikasi). Ada banyak jenis resin, seperti: minyak alami, selulosa nitro, poliester, melamin, akrilik, epoksi, poliuretan, silikon, fluorokarbon, vinil, selulosa, dan lain-lain.
Menurut Wisno (2012), setiap jenis resin mempunyai banyak sekali tipe dan turunannya bahkan kombinasi antara satu resin dengan resin yang lain juga menambah pembendaharaan jenis resin baru. Daya tahan, kekuatan dan karakter cat secara keseluruhan sangat dipengaruhi oleh jenis resin yang dipakai. Pemilihan resin yang dipakai sangat dipengaruhi oleh banyak pertimbangan diantaranya sebagai berikut:
1. Pemakaian Jika akan digunakan dengan kuas maka sebaiknya dipakai resin yang secara alami encer dan agak lambat keringnya. Resin yang cocok adalah alkyd dengan kadar oil yang cukup banyak (alkyd long oil). Resin dengan kekentalan tinggi dan cepat kering sangat tidak cocok dipakai untuk pemakaian dengan spray pada permukaan vertikal.
2. Kekuatan Jika dibutuhkan daya tahan tinggi terhadap sinar matahari, maka resin yang tepat adalah akrilik dan poliuretan, namun jika dibutuhkan dengan
kekuatan tinggi terhadap kimia, gesekan, benturan, dan untuk pemakaian dalam ruangan atau interior, maka resin epoksi adalah jawabannya. 3. Pertimbangan-pertimbangan lain Seperti ongkos atau harga, substrat atau permukaan bahan yang akan dicat, lingkungan (berair, kering, korosif), dan lain-lain. Akrilik merupakan salah satu bahan wood filler (pengisi). Menurut Allen (2006), wood filler dibuat dari bahan utama berupa bulking agent, resin, dan pelarut. Bulking agent adalah bahan yang mempunyai penyusutan yang sangat kecil, yang banyak dipakai adalah sejenis ground silica yang digiling sangat halus. Bahan ini berfungsi untuk mengisi pori-pori dan serat kayu. Resin adalah bahan yang berfungsi sebagai binder (pengikat) supaya wood filler tersebut dapat bersatu dan membentuk padatan yang solid. Jenis resin yang digunakan untuk binder ini akan menentukan sifat-sifat utama dari wood filler seperti waktu pengeringan, thinner (pelarut) yang bisa digunakan, aplikasi yang bisa dilakukan, dll. Beberapa resin yang banyak dipakai adalah: minyak, pernis, akrilik, dan uretan. Akrilik juga termasuk dalam waterbased finishing material. Menurut Wisno (2012), waterbased finishing material adalah bahan finishing yang menggunakan air sebagai pelarut utama. Berbeda dengan solvent base finishing material, waterbased finishing ini hanya sedikit mengeluarkan emisi gas pada saat proses pengeringannya sehingga tidak akan mengotori udara lingkungan. Teknologi waterbased coating ini sebenarnya sudah lama dikenalkan pada industri finishing, mulai dari sekitar tahun 1970an. Dewasa ini pengembanganpengembangan baru telah dibuat untuk mengatasi masalah-masalah dari waterbased coating yang dulu merupakan penghambat penggunaan bahan ini.
Karena itu maka produk-produk waterbased saat ini mempunyai performa yang lebih baik.
Akrilik tampil lebih cerah dan berkilau dibandingkan lateks, lebih sulit kering, dan lebih tahan lama. Waterbased acrylics adalah pilihan yang baik ketika digunakan untuk melakukan finishing terhadap objek yang penuh warna, seperti furniture dan mainan untuk anak-anak. Adanya isu yang sangat kuat mengenai keselamatan lingkungan dan harga solvent yang semakin mahal, telah membuat produk-produk yang berbasiskan air menjadi pilihan yang sangat menarik. Tingginya dorongan untuk menggunakan waterbased material ini juga telah mendorong industri finishing material untuk mengembangkan produk-produk waterbased menjadi semakin sempurna (Charron, 1998).
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian Persiapan bahan baku dan pembuatan papan partikel dilaksanakan di
Workshop Teknologi Hasil Hutan, Program Studi Kehutanan, Fakultas Kehutanan, Universitas Sumatera Utara. Pengujian sifat fisis dan mekanis contoh uji papan partikel dilakukan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan, Universitas Sumatera Utara. Penelitian ini berlangsung mulai bulan Agustus 2014 hingga bulan Desember 2014.
Alat dan Bahan Penelitian Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah chainsaw, oven,
timbangan, kertas saring, mesin hot press, mesin serut, mesin penggiling, caliper, saringan partikel ukuran 20 mesh, teflon sheet, kalkulator, wadah plastik, penggaris, spidol, label, plat seng, cutter, plat besi, gergaji, cetakan, rotary blender, sprayer gun, kape, terpal, kamera digital, dan UTM (Universal Testing Machine). Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah partikel batang kelapa sawit (BKS), aquades, perekat isosianat, dan akrilik.
Prosedur Penelitian 1. Persiapan Bahan Baku
Persiapan bahan yang dilakukan adalah dengan memilih BKS yang tidak produktif dan ditebang dengan chainsaw. BKS dipotong menjadi beberapa bagian membentuk log/batang dan dibersihkan bagian kulitnya serta dibentuk menjadi balok. Balok dari kelapa sawit diserut hingga berbentuk partikel. Partikel yang telah diserut kemudian dikeringkan lalu dihaluskan dengan cara
digiling dengan menggunakan mesin penggiling. Setelah itu partikel disaring dengan ukuran 20 mesh. Ukuran tersebut merupakan ukuran partikel terbaik untuk dijadikan sebagai bahan baku papan partikel mengacu kepada penelitian Tarigan (2014) yang menyimpulkan bahwa ukuran partikel 20 mesh memberikan nilai yang lebih baik dalam rekapitulasi kualitas papan partikel BKS dibandingkan dengan ukuran partikel 35 mesh atau 50 mesh. Kemudian partikel dikeringkan dalam oven hingga mencapai KA ±5%. KA dapat diketahui dengan alat pengukur moisture-meter atau gravimetri. 2. Pengadonan (blending) Partikel dicampurkan dengan perekat isosianat. Kadar perekat isosianat yang digunakan adalah 10% berdasarkan berat kering oven partikel. Penelitian Sucipto et al., (2010) menyimpulkan pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel menggunakan perekat isosianat dengan kadar 10% sebagian besar memenuhi standar JIS A 5908-2003 dan SNI 03-2105-1996 yaitu pengembangan tebal, MOR, keteguhan rekat internal, kuat pegang sekrup. Kebutuhan partikel kayu dan perekat yang digunakan untuk pembuatan sebuah papan partikel tergantung pada perlakuan yang dilakukan dan kerapatan sasaran. Kerapatan yang dipakai yaitu sebesar 0,7 g/cm3 dan ukuran papan adalah 25 cm x 25 cm x 1 cm. Adapun perhitungan komposisi bahan baku dapat dilihat pada lampiran . Bahan baku yang telah dikeringkan dalam oven dimasukkan ke dalam rotary blender. Perekat dimasukkan ke dalam sprayer gun dan disemprotkan ke dalam rotary blender yang berisi partikel kayu hingga partikel dan perekat tercampur dengan merata.
3. Pembentukan lembaran (mat forming) Adonan selanjutnya dimasukkan ke dalam alat pencetak lembaran. Pembentukan lembaran dilakukan dengan menggunakan alat pencetak lembaran 25 cm x 25 cm x 15 cm. Pembentukan lembaran bertujuan untuk memberikan bentuk lembaran yang seragam sehingga dapat diperoleh lembaran yang homogen pada arah melintang luas papan.
4. Pengempaan panas (hot pressing) Mengacu pada penelitian yang telah dilakukan Sucipto et al., (2012) yang menyimpulkan bahwa kondisi terbaik dalam pengempaan papan partikel berbasis limbah batang kelapa sawit dengan perekat isosianat dicapai pada suhu 160º C selama 3 menit. Pengempaan dilakukan dengan menggunakan kempa panas (hot press) dengan tekanan 25 kgf/cm2 hingga mencapai ketebalan 1 cm.
5. Pengkondisian (conditioning) Papan yang baru dibentuk didinginkan terlebih dahulu sebelum ditumpuk. Penumpukan papan partikel dalam keadaan panas akan menghambat proses pendinginannya dan memberikan efek negatif terhadap papan itu sendiri, seperti pewarnaan, terlepasnya partikel-partikel lapisan permukaan pada saat pengamplasan dan menurunkan kekuatan. Pengkondisian dilakukan untuk menyeragamkan kadar air dan menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk selama proses pengempaan panas selama 7 hari pada suhu kamar. Selain itu pengkondisian dimaksudkan agar kadar air mencapai kesetimbangan.
6. Pelapisan akrilik Papan partikel yang telah jadi dan telah melalui tahap pengkondisian selama 7 hari, kemudian dilapisi dengan bahan akrilik dengan kadar akrilik yang
divariasikan berdasarkan berat partikel. Perbedaan kadar akrilik yang diberikan
adalah 0%, 5%, 10%, dan 15% dari berat partikel. Untuk setiap kadar akrilik,
kebutuhan akrilik dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Kebutuhan akrilik pada setiap variasi kadar
No. Kadar Akrilik (%)
Berat Partikel (g)
Kebutuhan Akrilik (g)
10
461
0
2 5 461 23,05
3 10 4 15
461 461
46,10 69,15
Pelapisan dilakukan dengan menggunakan kape hingga lapisan akrilik menutupi seluruh bagian dan pori-pori papan partikel. Papan partikel yang telah dilapisi dengan akrilik secara merata kemudian dikondisikan kembali hingga akrilik mongering selama 7 hari. 7. Pemotongan contoh uji Setelah dilakukan pengkondisian, papan partikel kemudian dipotong sesuai dengan tujuan pengujian yang dilakukan. Ukuran pemotongan contoh uji disesuaikan berdasarkan standar pengujian SNI 03-2105-2006 tentang papan partikel seperti disajikan pada Gambar 1.
A
B D
C
Gambar 1. Pola pemotongan permukaan contoh uji untuk pengujian Keterangan: A = Contoh uji untuk pengujian MOR dan MOE (5 cm x 20 cm) B = Contoh uji untuk pengujian daya serap air dan pengembangan tebal
(5 cm x 5 cm) C = Contoh uji untuk pengujian keteguhan rekat internal (5 cm x 5 cm) D = Contoh uji untuk pengujian kadar air dan kerapatan (10 cm x 10 cm)
Proses penelitian secara singkat disajikan pada Gambar 2. Batang Kelapa Sawit (BKS)
BKS ditebang dan dibentuk menjadi balok
Balok BKS diserut menjadi ukuran partikel dengan mesin planer
Partikel dihaluskan dengan menggunakan mesin penggiling
Partikel disaring menjadi ukuran 20 mesh
Partikel dikeringkan dalam oven (KA ± 5%)
Partikel dicampur dengan perekat isosianat 10% di dalam rotary blender
Adonan dicetak membentuk papan berukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm (ρ = 0,7 g/cm3)
Papan dikempa dengan mesin hot press selama 3 menit dengan suhu 160° C dan tekanan 25 kgf/cm2
Papan yang telah jadi dikondisikan selama 7 hari
Papan partikel dilapisi dengan akrilik menggunakan kuas, dengan kadar akrilik masing-masing 0%, 5%, 10% dan 15%
Papan partikel dengan pelapisan akrilik dikondisikan kembali hingga 7 hari
Papan partikel atau contoh uji dipotong dan diuji kualitasnya
Pengujian sifat fisis (kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal) berdasarkan SNI-03-2105-2006
Pengujian sifat mekanis (internal bond, MOE, MOR) berdasarkan SNI-03-2105-2006
Gambar 2. Bagan alir penelitian
Pengujian sifat fisis 1. Kerapatan
Kerapatan papan komposit berdasarkan berat dan volume kering udara dengan ukuran contoh uji 10 cm x 10 cm. Prosedur pengujian kerapatan contoh uji dilakukan dengan terlebih dahulu mengukur dimensi contoh uji untuk memperoleh nilai volume contoh uji kering udara. Dimensi yang diukur meliputi panjang, lebar dan tebal contoh uji. Contoh uji diukur panjangnya pada kedua sisi lebarnya, 25 mm dari tepi dengan ketelitian 0,1 mm. Kemudian contoh uji diukur lebarnya pada kedua sisi panjangnya, 25 mm dari tepi dengan ketelitian 0,1 mm. Pengukuran tebal dilakukan pada keempat sudutnya, 25 mm dari sudutnya (pada titik persilangan pengukuran panjang dan lebar) dengan ketelitian 0,05 mm.
Gambar 3. Pengukuran dimensi contoh uji papan partikel menggunakan kaliper. Setelah pengukuran dimensi contoh uji papan partikel dilakukan,
kemudian dilakukan penghitungan berat contoh uji dengan menimbang contoh uji hingga ketelitian 0,1 g. Lalu nilai kerapatan papan partikel dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:
M ρ= V
Keterangan: ρ = kerapatan (g/cm3) M = berat contoh uji kering udara (gram) V = volume contoh uji kering udara (cm3)
2. Kadar air
Kadar air papan komposit dihitung dari berat awal dan berat akhir setelah
mengalami pengeringan oven. Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm. Prosedur
pengujian kadar air dilakukan dengan terlebih dahulu menimbang contoh uji
untuk mengetahui berat awal dengan ketelitian hingga 0,1 gram. Lalu contoh uji
dikeringkan dalam oven pada suhu 103±2°C selama 24 jam. Kemudian
dimasukkan contoh uji ke dalam desikator, lalu ditimbang kembali untuk
mengetahui berat akhir contoh uji setelah pengeringan. Kegiatan ini diulang
dengan selang 6 jam sampai beratnya tetap (berat kering mutlak), yaitu bila
perbedaan beratnya maksimum 0,1%. Selanjutnya kadar air papan dihitung
dengan menggunakan rumus:
BA − BB
KA (%) =
× 100%
BB
Keterangan: KA = kadar air (%) BA = berat awal contoh uji (gram) BB = berat tetap contoh uji setelah pengeringan (gram)
3. Daya serap air
Daya serap air papan komposit dihitung berdasarkan berat sebelum dan
sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam dengan ukuran contoh uji
5 cm x 5 cm. Terlebih dahulu dilakukan perendaman selama 2 jam dan kemudian
contoh uji ditiriskan untuk menghitung daya serap airnya, lalu dilakukan perendaman untuk 24 jam dengan menggunakan contoh uji yang sama selama selama 22 jam. Besarnya daya serap air papan dihitung berdasarkan rumus:
B2 − B1
DSA (%) =
× 100%
B1
Keterangan: DSA = daya serap air (%) B1 = berat contoh uji sebelum perendaman (gram) B2 = berat contoh uji setelah perendaman 2 jam / 24 jam (gram)
4. Pengembangan Tebal
Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm. Perhitungan pengembangan
tebal didasarkan pada selisih tebal sebelum (T1) dan setelah perendaman (T2)
dengan air dingin selama 2 jam kemudian diukur pengembangan tebal contoh uji,
dan selama 24 jam kemudian diukur pengembangan tebal contoh uji. Nilai
pengembangan tebal dihitung dengan rumus:
PT (%) = T2 − T1 x 100% T1
Keterangan: TS = pengembangan tebal (%) T1 = berat sebelum perendaman (g) T2 = berat setelah perendaman (g)
Pengujian sifat mekanis 1. Modulus patah (MOR)
Pengujian modulus lentur (MOE) dilakukan bersamaan dengan pengujian modulus patah (MOR), sehingga contoh ujinya adalah sama yaitu berukuran 20 cm x 5 cm x 1 cm. Pengujian dilakukan dengan menggunakan mesin uji universal (Universal Testing Machine). Pengujian dilakukan pada kondisi kering udara
dibentangkan dengan pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga. Kecepatan pembebanan sebesar 10 mm/menit yang selanjutnya diukur besarnya beban yang dapat ditahan oleh contoh uji tersebut sampai batas proporsi. Pola pembebanan dalam pengujian disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4. Pengujian MOR dan MOE Keterangan : P = posisi dan arah pembebanan L = panjang bentangan contoh uji (cm)
Nilai MOR papan komposit dihitung dengan rumus:
3PL MOR = 2bh2 Keterangan: MOR = modulus patah (kgf/cm2) P = beban maksimum (kgf) L = jarak sangga (15 cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm) 2. Modulus lentur (MOE) Pengujian modulus lentur menggunakan contoh uji yang sama dengan contoh uji pengujian modulus patah. Contoh uji berukuran 5 cm x 20 cm pada kondisi kering udara. Pada saat pengujian dicatat besarnya defleksi yang terjadi setiap selang beban tertentu.
Gambar 5. Pengujian MOR dan MOE menggunakan universal testing machine (UTM)
Nilai modulus lentur (MOE) dihitung dengan menggunakan rumus:
PL3 MOE = 4Yℎ3
Keterangan: MOE = modulus lentur (kgf/cm2) P = beban sebelum batas proporsi (kgf) L = jarak sangga (cm) Y = lenturan pada beban P (cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm)
3. Keteguhan rekat internal
Contoh uji ukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm terlebih dahulu diukur dimensi
panjang dan lebar untuk mendapatkan luas permukaannya, kemudian contoh uji
direkatkan pada dua buah blok besi dengan perekat epoksi dan dibiarkan
mengering selama 24 jam. Kedua blok ditarik tegak lurus permukaan contoh uji
sampai beban maksimum menggunakan universal testing machine (UTM). Cara
pengujian internal bond disajikan pada Gambar 6.
Gambar 6. Pengujian keteguhan rekat internal (internal bond)
Keteguhan rekat internal tersebut dihitung dengan menggunakan rumus :
IB = A
A=PxL
Keterangan: IB = keteguhan rekat internal (kg/cm2) Pmax = beban maksimum yang bekerja (kg) A = luas permukaan contoh uji (cm2) P = panjang contoh uji (cm) L = lebar contoh uji (cm)
Hasil penelitian sifat fisis dan mekanis papan partikel dibandingkan
dengan standar SNI 03-2105-2006 dengan persyaratan yang ditetapkan. Adapun
persyaratan yang ditetapkan oleh SNI 03-2105-2006 disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Sifat fisis dan mekanis papan partikel berdasarkan SNI 03-2105-2006
No Sifat fisis dan mekanis 1 Kerapatan (g/cm3)
SNI 03-2105-2006 0,4-0,9
2 Kadar air (%)
≤ 14
3 Daya serap air (%)
-
4 Pengembangan tebal (%) 5 MOR (kg/cm2) 6 MOE (kg/cm2) 7 Internal bond (kg/cm2)
≤ 12 ≥82 ≥20.400
min 1,5
Analisis Data Untuk mengetahui pengaruh pelapisan (coating) menggunakan akrilik
dengan beberapa kadar akrilik terhadap kualitas papan partikel, maka dilakukan
analisis menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan faktor tunggal.
Kadar akrilik yang diaplikasikan dalam proses pelapisan papan partikel
menggunakan 4 taraf perlakuan yaitu kadar 0%, 5%, 10%, dan 15%. Jumlah
ulangan pada penelitian ini adalah 3 ulangan dan jumlah papan yang dibuat yaitu
12 papan contoh uji.
Model statistik dari rancangan percobaan ini adalah: Yij = μ + τi + εij
Keterangan: Yijk = nilai pengamatan pada kadar akrilik ke-i dan ulangan ke-j μ = rataan umum τi = pengaruh kadar akrilik ke-i εij = pengaruh acak (galat) pada perlakuan kadar akrilik ke-i dan ulangan ke-j Hipotesis yang digunakan adalah:
H0 = tingkat kadar akrilik tidak berpengaruh nyata terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel.
H1 = tingkat kadar akrilik memberikan pengaruh nyata terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel.
Untuk mengetahui pengaruh dari perlakuan yang diberikan, maka dilakukan sidik ragam dengan kriteria pengujian yaitu jika F hitu≤ngF tabel, maka H0 yang diterima dan jika F hitung ≥ F tabel, maka H 1 yang diterima. Untuk mengetahui taraf perlakuan kadar akrilik yang berpengaruh nyata terhadap sifat
fisis dan mekanis papan partikel, maka dilanjutkan dengan menggunakan uji
wilayah berganda Duncan (Duncan multi range test) dengan tingkat kepercayaan 95%.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisis Papan Partikel Sifat fisis papan komposit adalah s
Oleh: Merry Cristin Natalia Simaremare
101201080
PROGRAM STUDI KEHUTANAN FAKULTAS KEHUTANAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Penelitian
Nama NIM Program Studi
: Pengaruh Pelapisan Akrilik terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit
: Merry Cristin Natalia Simaremare
: 101201080
: Kehutanan
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Tito Sucipto, S. Hut., M. Si
Luthfi Hakim, S. Hut., M. Si
Ketua
Anggota
Mengetahui,
Siti Latifah, S. Hut., M. Si., Ph. D Ketua Program Studi Kehutanan
ABSTRACT
MERRY CRISTIN NATALIA SIMAREMARE: The Effect of Acrylic Coating on Oil Palm Trunk Waste Particle Board. Under academic supervision by TITO SUCIPTO and LUTHFI HAKIM.
To reduce the waste of oil palm trunks can be done by changing oil palm trunks into particle board. One way to improve the quality of particle board is by doing coating treatment of acrylic. This study evaluated the best acrylic level in improving the quality of oil palm trunk particle board with isocyanate as the adhesive. Boards were made with size 25 cm x 25 cm x 1 cm with a target density of 0.7 g/cm3, felts temperature 160º and pressure 25 kg/cm2 for 3 minutes. Physical and mechanical properties were compared with SNI 03-2105-2006. The treatment variations were acrylic levels (0%, 5%, 10%, and 15%) with 3 repetitions. Results showed that the values of the density, moisture content, water absorption, thickness swelling, modulus of rupture, modulus of elasticity and internal bond were respectively 0,46-0,60 g/cm3, 10,52-11,01%, 5,32-55.35%, 2,37-6,40%, 26,45-60,87 kg/cm2, 2619,15-5092,82 kg/cm2 and 2,28-4,61 kg/cm2. All result values of physical properties testing except value of the moisture content achieved the standards of SNI 03-2105-2006. Instead, all result values of mechanical properties testing did not achieve the standards of SNI 03-2105-2006. The results showed that the particle boards with acrylic coating treatment has better quality than the particle boards without the acrylic coating treatment for the entire physical properties testing in addition to moisture content. Best acrylic level for the coating treatment of oil palm trunk particle board is 15%.
Keywords : Papan Partikel, Limbah Batang Kelapa Sawit, Pelapisan, Akrilik, Isosianat
ABSTRAK
MERRY CRISTIN NATALIA SIMAREMARE: Pengaruh Pelapisan Akrilik terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Di bawah bimbingan TITO SUCIPTO dan LUTHFI HAKIM.
Untuk mengurangi limbah batang kelapa sawit (BKS) dapat dilakukan dengan mengubah BKS menjadi papan partikel. Salah satu cara meningkatkan kualitas papan partikel adalah dengan perlakuan pelapisan akrilik. Penelitian ini mengevaluasi kadar akrilik terbaik dalam peningkatan kualitas papan partikel limbah batang kelapa sawit dengan isosianat sebagai perekat. Papan dibuat berukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm dengan kerapatan target 0,7 g/cm3, suhu kempa 160º dan tekanan 25 kgf/cm2 selama 3 menit. Sifat fisis dan mekanis dibandingkan dengan SNI 03-2105-2006. Variasi perlakuan adalah kadar akrilik (0%, 5%, 10%, dan 15%) dengan 3 kali ulangan. Hasil menunjukkan bahwa nilai kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal, keteguhan patah, keteguhan elastisitas, dan keteguhan rekat internal ialah berturut-turut 0,46-0,60 g/cm3, 10,52-11,01%, 5,32-55,35%, 2,37-6,40%, 26,45-60,87 kg/cm2, 2619,15-5092,82 kg/cm2 dan 2,28-4,61 kg/cm2. Seluruh nilai hasil pengujian sifat fisis selain nilai kadar air telah memenuhi standar SNI 03-2105-2006. Sebaliknya seluruh nilai hasil pengujian sifat mekanis tidak ada yang memenuhi standar SNI 03-2105-2006. Hasil pengujian menunjukkan papan partikel dengan perlakuan pelapisan akrilik memiliki kualitas lebih baik dibanding dengan papan partikel tanpa perlakuan pelapisan akrilik untuk seluruh pengujian sifat fisis selain kadar air. Kadar akrilik terbaik untuk pelapisan papan partikel BKS adalah 15%.
Kata kunci: Papan Partikel, Limbah Batang Kelapa Sawit, Pelapisan, Akrilik, Isosianat
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasihNya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Program Studi Kehutanan, Fakultas Kehutanan, Universitas Sumatera Utara.
Judul skripsi ini adalah Pengaruh Pelapisan Akrilik terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Skripsi ini berisi prosedur eksperimen secara ilmiah serta pembahasan dari hasil penelitian peningkatan kualitas papan partikel dengan proses pelapisan akrilik. Pelapisan akrilik dilakukan dengan menggunakan kadar akrilik yang berbeda untuk mendapatkan kadar terbaik dan mengevaluasi pengaruh kadar akrilik terhadap peningkatan kualitas papan partikel.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada orang tua penulis yang tidak berhenti memberikan doa, dukungan, dan kasih sayang. Kepada Bapak Tito Sucipto, S.Hut., M.Si dan Bapak Luthfi Hakim, S.Hut., M.Si selaku dosen pembimbing yang telah membantu penyusunan dan membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Penulis juga ingin berterimakasih kepada semua rekan-rekan mahasiswa di Program Studi Kehutanan Fakultas Kehutanan USU yang tak dapat disebutkan satupersatu disini. Para sahabat yang selalu memberikan doa, semangat, dorongan, dan pelajaran hidup kepada penulis.
Semoga hasil penelitian ini member manfaat dan kemajuan bagi ilmu pengetahuan khususnya bidang kehutanan. Terima kasih.
Penulis
DAFTAR ISI
Hal.
KATA PENGANTAR........................................................................................................... i DAFTAR ISI....................................................................................................................... ii DAFTAR TABEL ................................................................................................................ iii DAFTAR GAMBAR............................................................................................................ iv
PENDAHULUAN Latar Belakang................................................................................................................. 1 Tujuan Penelitian ............................................................................................................ 3 Manfaat Penelitian.......................................................................................................... 3 Hipotesis Penelitian ........................................................................................................ 3
TINJAUAN PUSTAKA Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.)............................................................................. 4 Potensi Batang Kelapa Sawit........................................................................................... 5 Sifat Fisis dan Mekanis Batang Kelapa Sawit .................................................................. 6 Papan Partikel ................................................................................................................. 7 Perekat ............................................................................................................................ 8 Perekat Isosianat............................................................................................................. 10 Akrilik .............................................................................................................................. 11
METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................................................ 14 Alat dan Bahan Penelitian............................................................................................... 14 Prosedur Penelitian......................................................................................................... 14 Pengujian Sifat Fisis Papan Partikel. .............................................................................. 20
Kerapatan.......................................................................................................... 20 Kadar air............................................................................................................ 21 Daya serap air ................................................................................................... 21 Pengembangan tebal ........................................................................................ 22 Pengujian Sifat Mekanis Papan Partikel......................................................................... 22 Modulus of rupture (MOR)................................................................................ 23 Modulus of elasticity (MOE).............................................................................. 23 Internal bond (IB) .............................................................................................. 24 Analisis Data................................................................................................................... 26
HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Fisis Papan Partikel ................................................................................................ 28
Kerapatan.......................................................................................................... 28 Kadar air ............................................................................................................ 32 Daya serap air.................................................................................................... 35 Pengembangan tebal ........................................................................................ 39 Sifat Mekanis Papan Partikel ......................................................................................... 44 Modulus of rupture (MOR)................................................................................ 44 Modulus of elasticity (MOE).............................................................................. 46
Internal bond (IB) .............................................................................................. 48 Rekapitulasi Data Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel.............................................. 51 KESIMPULAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
No. Hal. 1. Perbandingan sifat Elaeis guineensis dengan beberapa jenis kayu............................ 8
2. Kebutuhan akrilik pada setiap variasi kadar ............................................................... 17 3. Sifat fisis dan mekanis papan partikel berdasarkan SNI 03-2105-2006...................... 25 4. Rekapitulasi data sifat fisis dan mekanis papan partikel BKS ..................................... 51
DAFTAR GAMBAR
No. Hal. 1. Pola pemotongan permukaan contoh uji untuk pengujian .......................................... 18 2. Bagan alir penelitian ................................................................................................... 19 3. Pengukuran dimensi contoh uji papan partikel menggunakan kaliper........................ 20 4. Pengujian MOR dan MOE.......................................................................................... 23 5. Pengujian MOR dan MOE menggunakan universal testing machine .................... 24 6. Pengujian keteguhan rekat internal (internal bond)................................................... 25 7. Kerapatan papan partikel BKS.................................................................................. 29 8. Kadar air papan partikel BKS ................................................................................... 33 9. Daya serap air papan partikel BKS ........................................................................... 35 10. Pengembangan tebal papan partikel BKS ................................................................. 40 11. Contoh uji pengembangan tebal setelah dilakukan perendaman .............................. 43 12. Keteguhan patah papan partikel BKS ....................................................................... 44 13. Keteguhan lentur papan partikel BKS....................................................................... 46 14. Pengujian MOR dan MOE menggunakan universal testing machine....................... 48 15. Keteguhan rekat internal papan partikel BKS........................................................... 49 16. Pengujian IB menggunakan universal testing machine ............................................ 51
ABSTRACT
MERRY CRISTIN NATALIA SIMAREMARE: The Effect of Acrylic Coating on Oil Palm Trunk Waste Particle Board. Under academic supervision by TITO SUCIPTO and LUTHFI HAKIM.
To reduce the waste of oil palm trunks can be done by changing oil palm trunks into particle board. One way to improve the quality of particle board is by doing coating treatment of acrylic. This study evaluated the best acrylic level in improving the quality of oil palm trunk particle board with isocyanate as the adhesive. Boards were made with size 25 cm x 25 cm x 1 cm with a target density of 0.7 g/cm3, felts temperature 160º and pressure 25 kg/cm2 for 3 minutes. Physical and mechanical properties were compared with SNI 03-2105-2006. The treatment variations were acrylic levels (0%, 5%, 10%, and 15%) with 3 repetitions. Results showed that the values of the density, moisture content, water absorption, thickness swelling, modulus of rupture, modulus of elasticity and internal bond were respectively 0,46-0,60 g/cm3, 10,52-11,01%, 5,32-55.35%, 2,37-6,40%, 26,45-60,87 kg/cm2, 2619,15-5092,82 kg/cm2 and 2,28-4,61 kg/cm2. All result values of physical properties testing except value of the moisture content achieved the standards of SNI 03-2105-2006. Instead, all result values of mechanical properties testing did not achieve the standards of SNI 03-2105-2006. The results showed that the particle boards with acrylic coating treatment has better quality than the particle boards without the acrylic coating treatment for the entire physical properties testing in addition to moisture content. Best acrylic level for the coating treatment of oil palm trunk particle board is 15%.
Keywords : Papan Partikel, Limbah Batang Kelapa Sawit, Pelapisan, Akrilik, Isosianat
ABSTRAK
MERRY CRISTIN NATALIA SIMAREMARE: Pengaruh Pelapisan Akrilik terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Di bawah bimbingan TITO SUCIPTO dan LUTHFI HAKIM.
Untuk mengurangi limbah batang kelapa sawit (BKS) dapat dilakukan dengan mengubah BKS menjadi papan partikel. Salah satu cara meningkatkan kualitas papan partikel adalah dengan perlakuan pelapisan akrilik. Penelitian ini mengevaluasi kadar akrilik terbaik dalam peningkatan kualitas papan partikel limbah batang kelapa sawit dengan isosianat sebagai perekat. Papan dibuat berukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm dengan kerapatan target 0,7 g/cm3, suhu kempa 160º dan tekanan 25 kgf/cm2 selama 3 menit. Sifat fisis dan mekanis dibandingkan dengan SNI 03-2105-2006. Variasi perlakuan adalah kadar akrilik (0%, 5%, 10%, dan 15%) dengan 3 kali ulangan. Hasil menunjukkan bahwa nilai kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal, keteguhan patah, keteguhan elastisitas, dan keteguhan rekat internal ialah berturut-turut 0,46-0,60 g/cm3, 10,52-11,01%, 5,32-55,35%, 2,37-6,40%, 26,45-60,87 kg/cm2, 2619,15-5092,82 kg/cm2 dan 2,28-4,61 kg/cm2. Seluruh nilai hasil pengujian sifat fisis selain nilai kadar air telah memenuhi standar SNI 03-2105-2006. Sebaliknya seluruh nilai hasil pengujian sifat mekanis tidak ada yang memenuhi standar SNI 03-2105-2006. Hasil pengujian menunjukkan papan partikel dengan perlakuan pelapisan akrilik memiliki kualitas lebih baik dibanding dengan papan partikel tanpa perlakuan pelapisan akrilik untuk seluruh pengujian sifat fisis selain kadar air. Kadar akrilik terbaik untuk pelapisan papan partikel BKS adalah 15%.
Kata kunci: Papan Partikel, Limbah Batang Kelapa Sawit, Pelapisan, Akrilik, Isosianat
PENDAHULUAN
Latar Belakang Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit atau panil
kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya yang diikat menggunakan perekat sintetis atau bahan pengikat lain dan dikempa panas (Maloney, 1993). Papan partikel pada penelitian ini dibuat dari partikel batang kelapa sawit, sebab luas areal perkebunan kelapa sawit yang bertumbuh pesat sementara limbah kelapa sawit belum dapat dimanfaatkan secara optimal. Menurut Komisi Pengawas Persaingan Usaha (2012), luas perkebunan kelapa sawit setiap tahun meningkat yaitu tahun 2010 sebesar 8,39 juta ha, tahun 2011 sebesar 8,91 juta ha, dan meningkat pada tahun 2012 dengan luas sebesar 9,72 juta ha.
Seperti dikemukakan oleh Balfas (2003), batang kelapa sawit (BKS) sebagai salah satu limbah padat dari perkebunan kelapa sawit merupakan bahan berlignoselulosa. Seringkali limbah BKS tersebut dibuang atau dibakar tanpa pengolahan lebih lanjut menjadi sesuatu yang dimanfaatkan dan memiliki nilai jual yang lebih tinggi.
Upaya untuk mengurangi limbah BKS dapat dilakukan dengan mengubah BKS menjadi suatu produk yang bermanfaat, salah satunya adalah papan partikel. Limbah BKS tersebut dapat dimanfaatkan sebagai papan partikel karena papan partikel tidak mensyaratkan kualitas bahan baku yang tinggi seperti industri perkayuan lainnya. Papan partikel lebih mensyaratkan pada bahan baku yang memiliki kandungan lignoselulosa.
Penelitian tentang pembuatan papan partikel dari limbah sawit dengan isosianat sebagai perekat sudah pernah dilakukan, seperti penelitian Sucipto et al., (2010) yang memperoleh hasil pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel menggunakan perekat isosianat 10% sebagai berikut: nilai daya serap air sebesar 9,27%, nilai pengembangan tebal sebesar 18,54%, nilai modulus elastisitas (MOE) sebesar 17.983 kg/cm2, nilai modulus patah (MOR) sebesar 219,28 kg/cm2, nilai keteguhan rekat internal sebesar 5,06 kg/cm2 dan nilai kuat pegang sekrup sebesar 90,25 kg. Sesuai hasil rekapitulasi sifat fisis dan mekanis, nilainilai tersebut sebagian besar memenuhi standar JIS A 5908-2003 dan SNI 032105-1996.
Namun dari penelitian tersebut, daya serap air dan pengembangan tebal yang dimiliki papan partikel lebih tinggi daripada papan komposit lainnya. Padahal sifat pengembangan tebal papan partikel merupakan salah satu sifat fisis yang akan menentukan suatu papan komposit yang digunakan untuk keperluan interior dan eksterior. Iswanto (2005) menyatakan apabila pengembangan tebal suatu papan komposit tinggi berarti stabilitas dimensi produk tersebut rendah, sehingga produk tersebut tidak dapat digunakan untuk keperluan eksterior dan sifat mekanisnya akan menurun dalam jangka waktu yang tidak lama.
Akrilik sebagai bahan yang berkemampuan mengisi pori-pori dan ruang antar serat atau partikel sehingga dapat menahan air yang memasuki ruang kosong. Akrilik banyak digunakan sebagai bahan utama cat yang menentukan kualitas cat tersebut karena kemampuan akrilik sebagai penahan air (waterrepellent). Kemampuan akrilik tersebut dicoba diaplikasikan pada papan partikel berbahan baku limbah batang kelapa sawit.
Berdasarkan pertimbangan tersebut, maka dilakukan penelitian berjudul Pengaruh Pelapisan Akrilik terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Penelitian ini akan mengevaluasi pengaruh proses pelapisan (coating) akrilik pada papan terhadap kualitas papan partikel limbah batang kelapa sawit. Pelapisan akrilik diharapkan dapat mengurangi daya serap air dan pengembangan tebal papan partikel sehingga meningkatkan kualitasnya.
Tujuan Penelitian 1. Membandingkan kualitas papan partikel tanpa perlakuan pelapisan akrilik
dengan papan partikel yang diberi perlakuan pelapisan akrilik. 2. Mengevaluasi pengaruh pelapisan akrilik terhadap kualitas papan partikel
dari limbah batang kelapa sawit dengan kadar akrilik yang berbeda. 3. Menentukan kadar akrilik terbaik pada kualitas papan partikel dari limbah
batang kelapa sawit.
Manfaat Penelitian 1. Meningkatkan kualitas produk papan komposit dengan menurunkan daya
serap air dan pengembangan tebalnya melalui pengaplikasian akrilik. 2. Sebagai alternatif untuk menjadi subtitusi pengganti bahan baku kayu
sehingga membantu menurunkan tingkat kerusakan hutan.
Hipotesis Penelitian Pelapisan (coating) akrilik pada papan partikel dari limbah batang kelapa
sawit mempengaruhi kualitas papan partikel tersebut.
TINJAUAN PUSTAKA
Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.)
Menurut Choon et al., (1991) kelapa sawit adalah tumbuhan jenis
monokotil yang tidak memiliki kambium, pertumbuhan sekunder, lingkaran tahun,
kayu muda dan kayu dewasa, cabang, dan mata kayu. Pertumbuhan dan
pertambahan diameter batang berasal dari pembelahan sel secara keseluruhan dan
pembesaran sel pada jaringan dasar parenkim, juga berasal dari pembesaran serat
dari berkas pembuluh. Secara taksonomi kelapa sawit diklasifikasikan sebagai
berikut:
Ordo
: Palmales
Family
: Palmaceae
Sub family : Palminae
Genus
: Elaeis
Spesies
: Elaeis guineensis Jacq.
Kelapa sawit merupakan tumbuhan yang berasal dari Nigeria. Kelapa
sawit termasuk tumbuhan pohon, tingginya dapat mencapai 24 m. Bunga buahnya
berupa tandan, bercabang banyak. Buahnya kecil, bila masak berwarna merah
kehitaman. Daging buahnya padat. Daging dan kulit buahnya mengandung
minyak yang dapat digunakan sebagai bahan minyak goreng, sabun dan lilin,
sedangkan ampasnya dimanfaatkan untuk makanan ternak. Tempurungnya
digunakan sebagai bahan bakar dan arang. Kelapa sawit berkembang biak dengan
biji, biasanya tumbuh di daerah tropis, pada ketinggian 0-500 mdpl. Kelapa sawit
menyukai tanah subur, di tempat terbuka dengan kelembaban tinggi serta curah
hujan yang berkisar 2.000–2.500 mm/tahun (Hadi, 2004).
Potensi Batang Kelapa Sawit Dewasa ini, kawasan hutan banyak dikonversikan menjadi perkebunan
kelapa sawit yang mempunyai nilai ekonomi yang tinggi dan dapat berproduksi dalam waktu yang singkat. Lonjakan pembangunan perkebunan terutama perkebunan kelapa sawit merupakan penyebab lain terjadinya deforestasi. Sejak tahun 1967 telah ditanam kelapa sawit seluas 105.808 ha dan hingga tahun 2000 tercatat 3.174.726 ha areal perkebunan kelapa sawit dengan laju pertambahan areal 8,5% per tahun sejak 1998-1999 areal perkebunan kelapa sawit di Indonesia mulai mengalami penurunan. Namun, permintaan kelapa sawit dunia diramalkan meningkat 40,5 juta ton, sebelum tahun 2020. Jika produksi dunia meningkat 20 juta ton sebelum tahun 2020, maka 300.000 ha perkebunan kelapa sawit baru akan perlu dibangun setiap tahunnya sepanjang 20 tahun mendatang (Santoso, 2005).
Potensi limbah BKS di Indonesia sangatlah besar. Pada umumnya, kelapa sawit akan ditebang pada saat peremajaan (replanting). Peremajaan biasanya dilakukan pada umur 25 tahun. Mengingat luas areal perkebunan kelapa sawit terus meningkat, maka luas areal peremajaan juga akan terus meningkat. Berdasarkan penelitian Febrianto dan Bakar (2004) pada umur peremajaan, tinggi batang sawit dapat mencapai 12 m, sehingga bila 1,5 m batang dari pangkal dan 1 m batang dari ujung dikeluarkan, maka dari setiap batang dihasilkan 9,5 m log sawit dengan diameter rata-rata 40 cm. Dengan demikian dari setiap batang peremajaan akan dihasilkan sebanyak 1,193 m3 log sawit. Bila dalam 1 ha ada 140 batang, maka dari setiap ha peremajaan akan dihasilkan 167 m3 log sawit.
Penanaman kelapa sawit di lapangan biasanya dilakukan dengan kerapatan 130 sampai 143 pohon/ha. Setelah 25 tahun diperkirakan ada sekitar 10% pohon
yang mati, sehingga pada saat peremajaan terdapat sekitar 117 pohon tua/ha (Prayitno dan Darnoko, 1994).
Lubis (2008) menjelaskan BKS yang sudah tua dan tidak produktif lagi dapat dimanfaatkan menjadi produk bernilai tinggi. BKS tersebut dapat dibuat sebagai bahan baku pengganti untuk industri kayu dan serat, seperti industri pulp, furniture dan papan partikel karena tingkat ketersediaannya berlimpah sepanjang tahun. Sifat-sifat yang dimiliki BKS tidak berbeda jauh dengan kayu-kayu yang digunakan untuk perabot rumah sehingga berpeluang dimanfaatkan secara luas.
Sifat Fisis dan Mekanis Batang Kelapa Sawit Kadar air (KA) batang kelapa sawit bervariasi antara 100-500%. Kenaikan
KA yang bertahap ini diindikasikan terhadap ketinggian dan kedalaman posisi batang. Kecenderungan kenaikan KA ini dapat dijelaskan dengan mempertimbangkan distribusi jaringan parenkim. Ketersediaan jaringan parenkim ini akan semakin berlimpah pada bagian puncak batang, bagian luar batang dan pusat batang. Kerapatan batang kelapa sawit berkisar antara 200-600 kg/m3 dan dengan rata-rata 370 kg/m3 (Choon et al., 1991).
Sifat mekanik kayu menggambarkan variasi kerapatan batang baik pada arah radial maupun vertikal. Tabel 1 membandingkan beberapa sifat mekanik batang kelapa sawit dengan beberapa spesies kayu dan dua jenis monokotil.
Tabel 1. Perbandingan sifat Elaeis guineensis dengan beberapa jenis kayu
Spesies
Kerapatan MOE (MPA)
(Kering Oven) kg/m2
MOR Tekanan Kekerasan (N) (MPA) Serat
(MPA)
Kelapa sawit Kelapa Cengal Kapur Kayu karet
220-550 250-850
820 690 530
800-8.000 3.100-11.400
19.600 13.200 8.800
8-45 26-105
149 73 58
5-25 19-49
75 39 26
3.250-2.450 520-4.400
9.480 5.560 4.320
Sumber: Killmann dan Lim (1985) dalam Choon et al., (1991).
Papan Partikel Maloney (1993), berpendapat bahwa papan partikel adalah salah satu jenis
produk komposit/ panel kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahanbahan berligniselulosa lainnya, yang diikat dengan perekat sintetis atau bahan pengikat lain kemudian dikempa panas. Dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa kelebihan yaitu :
1. Papan partikel bebas mata kayu, pecah dan retak 2. Ukuran dan kerapatan papan partikel dapat disesuaikan dengan
kebutuhan 3. Tebal dan kerapatannya seragam serta mudah dikerjakan 4. Mempunyai sifat isotropis 5. Sifat dan kualitasnya dapat diatur Istilah komposit diartikan sebagai penggabungan dua material atau lebih secara makrokopis. Makrokopis sendiri menunjukkan bahwa material pembentuk dalam komposit masih terlihat seperti aslinya, suatu hal yang berbeda dengan penggabungan dalam alloy (paduan), yang material pembetuknya sudah tidak terlihat lagi. Salah satu keuntungan material komposit adalah kemampuan material tersebut untuk diarahkan sehingga kekuatannya dapat diatur hanya pada
arah tertentu yang kita kehendaki. Hal ini dinamakan talloring properties dan ini adalah salah satu sifat istimewa komposit dibandingkan dengan material konvensional lainnya (Judawisastra, 2003).
Sifat komposit dipelajari dan dianalisa berdasarkan sifat masing-masing komponen. Pada komposit dikenal dua istilah, yaitu matriks (sebagai media) dan pengisi atau komponen penguat (yang ada dan menyatu dengan matriks). Karena hal tersebut, karateristik dari komposit sangat tergantung dari jenis campuran dan sifat-sifat yang dimunculkan. Kedua bahan setelah digabungkan ternyata menunjukkan hasil yang sangat signifikan dan berbeda dengan sifat awalnya. Yang menjadi perhatian pada komposit adalah media yang memperkuat harus mempunyai modulus yang relatif lebih tinggi daripada bahan dasar yang digunakan (Jayanto dan Simanjuntak, 2011).
Menurut Rowell (1998), penggunaan bahan baku produk komposit tidak harus berasal dari bahan baku yang berkualitas tinggi tetapi bahan baku yang digunakan dapat diperoleh dari limbah seiring dengan timbulnya isu lingkungan, kelangkaan sumber bahan baku, penggunaan teknologi dan berbagai faktor lainnya. Bahan baku dengan kualitas yang tinggi maupun rendah tidak menjadi suatu masalah karena papan partikel dapat dibuat sesuai dengan kerapatan yang diinginkan.
Perekat ASTM (American Society for Testing and Materials) mendefinisikan
bahwa perekat adalah suatu bahan yang mampu mengikat material secara bersama-sama melalui ikatan permukaan. Perekatan adalah suatu keadaan pada saat dua permukaan diikat bersama-sama melalui kekuatan interfasial, seperti
gaya valensi, aksi bersikunci, atau keduanya. Gaya valensi adalah gaya tarikmenarik yang dihasilkan dari interaksi atom, ion-ion, dan molekul-molekul yang ada pada perekat dan sirekat. Aksi bersikunci disebut juga sebagai ikatan mekanik, yang berarti permukaan diikat bersama-sama dengan perekat. Perekat menjangkarkan diri pada sirekat selama proses pematangan (solidification) (Vick, 1999).
Perekat merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi keberhasilan dalam pembuatan papan partikel. Pemilihan jenis dan banyaknya perekat yang dibutuhkan sangat penting untuk diperhatikan. Menurut Dumanaw (1993), jenis perekat tergantung dari jenis papan partikel yang akan dibuat.
Secara kimiawi, polimer sintetik dirancang dan dirumuskan dalam perekat untuk menunjukkan variasi yang besar dari fungsi ikatannya. Apakah itu berbahan dasar thermoplastic atau thermosetting yang berpengaruh besar pada kemampuan perekat dalam aplikasinya. Thermoplastic adalah polimer rantai panjang yang mencair pada saat dipanaskan, kemudian mengeras kembali saat pendinginan. Contohnya adalah PVAc (polivinil asetat), elastomer, dan lain-lain. Polimer thermosetting memiliki reaksi kimia yang bersifat irreversible, artinya pada saat pemanasan kembali, perekat tidak bisa mencair lagi. Polimer ini mempunyai kekuatan yang tinggi, ketahanan terhadap kelembaban, cukup kaku, dan memiliki kemampuan jangka pembebanan yang lama tanpa mengalami perubahan bentuk. Jenis perekat yang tergolong kategori polimer ini adalah phenol formaldehida, resorsinol formaldehida, melamin formaldehida, isosianat, urea formaldehida, dan epoksi (Vick, 1999).
Perekat Isosianat Isosianat dikenal sebagai diphenylmethane di-isocyanate (MDI) biasanya
digunakan dalam pembuatan produk papan komposit. MDI secara utama digunakan dalam pembuatan oriented strands board (OSB). Perekat ini dipilih berdasarkan pada kesesuaiannya untuk produk khusus dengan pertimbangan bahan-bahan yang direkatkan, kadar air saat perekatan, sifat mekanis, dan ketahanannya, serta biayanya (Vick, 1999).
Menurut Taki et al., (1994), perekat isosianat dapat digunakan, baik untuk proses kempa panas maupun kempa dingin. Perekat API (aqueous polymer isocyanate) pada dasarnya terdiri atas polimer larut air dan emulsi, yaitu poli vinil alkohol (PVOH) dan emulsi lateks seperti SBR (styrene butadiene rubber), dan lain-lain, dengan senyawa isosianat sebagai crosslinking agent. Perekat polisosianat ini mempunyai sifat daya rekat yang baik pada suhu ruang dan sangat tahan terhadap air panas atau air mendidih serta bersifat ramah lingkungan.
Kelebihan dari perekat isosianat adalah dapat mengeras tanpa bantuan panas dan curing pada suhu tinggi. Keunikan perekat ini adalah dapat digunakan pada variasi suhu yang luas, tahan air, dan panas. Perekat ini juga memiliki daya guna yang luas untuk merekatkan berbagai macam kayu ke kayu, kayu ke logam dan kayu ke plastik. Perekat isosianat tidak mengandung formaldehida, sehingga proses pengeringannya relatif cepat dengan pH netral (Ph ±7) dan kering pada variasi suhu yang luas. Perekat yang ekonomis dan sangat kuat ini tahan terhadap air, panas, dan pelarut (Ruhendi dan Hadi, 1997).
Akrilik Akrilik termasuk salah satu resin atau binder yang menggunakan air
sebagai pelarutnya. Wisno (2012) menyatakan bahwa resin atau binder merupakan komponen utama dalam cat. Resin berfungsi merekatkan komponenkomponen yang ada dan melekatkan keseluruhan bahan pada permukaan suatu bahan (membentuk film). Resin pada dasarnya adalah polimer yang berbentuk cair, bersifat lengket dan kental pada temperatur ruang (atau temperatur aplikasi). Ada banyak jenis resin, seperti: minyak alami, selulosa nitro, poliester, melamin, akrilik, epoksi, poliuretan, silikon, fluorokarbon, vinil, selulosa, dan lain-lain.
Menurut Wisno (2012), setiap jenis resin mempunyai banyak sekali tipe dan turunannya bahkan kombinasi antara satu resin dengan resin yang lain juga menambah pembendaharaan jenis resin baru. Daya tahan, kekuatan dan karakter cat secara keseluruhan sangat dipengaruhi oleh jenis resin yang dipakai. Pemilihan resin yang dipakai sangat dipengaruhi oleh banyak pertimbangan diantaranya sebagai berikut:
1. Pemakaian Jika akan digunakan dengan kuas maka sebaiknya dipakai resin yang secara alami encer dan agak lambat keringnya. Resin yang cocok adalah alkyd dengan kadar oil yang cukup banyak (alkyd long oil). Resin dengan kekentalan tinggi dan cepat kering sangat tidak cocok dipakai untuk pemakaian dengan spray pada permukaan vertikal.
2. Kekuatan Jika dibutuhkan daya tahan tinggi terhadap sinar matahari, maka resin yang tepat adalah akrilik dan poliuretan, namun jika dibutuhkan dengan
kekuatan tinggi terhadap kimia, gesekan, benturan, dan untuk pemakaian dalam ruangan atau interior, maka resin epoksi adalah jawabannya. 3. Pertimbangan-pertimbangan lain Seperti ongkos atau harga, substrat atau permukaan bahan yang akan dicat, lingkungan (berair, kering, korosif), dan lain-lain. Akrilik merupakan salah satu bahan wood filler (pengisi). Menurut Allen (2006), wood filler dibuat dari bahan utama berupa bulking agent, resin, dan pelarut. Bulking agent adalah bahan yang mempunyai penyusutan yang sangat kecil, yang banyak dipakai adalah sejenis ground silica yang digiling sangat halus. Bahan ini berfungsi untuk mengisi pori-pori dan serat kayu. Resin adalah bahan yang berfungsi sebagai binder (pengikat) supaya wood filler tersebut dapat bersatu dan membentuk padatan yang solid. Jenis resin yang digunakan untuk binder ini akan menentukan sifat-sifat utama dari wood filler seperti waktu pengeringan, thinner (pelarut) yang bisa digunakan, aplikasi yang bisa dilakukan, dll. Beberapa resin yang banyak dipakai adalah: minyak, pernis, akrilik, dan uretan. Akrilik juga termasuk dalam waterbased finishing material. Menurut Wisno (2012), waterbased finishing material adalah bahan finishing yang menggunakan air sebagai pelarut utama. Berbeda dengan solvent base finishing material, waterbased finishing ini hanya sedikit mengeluarkan emisi gas pada saat proses pengeringannya sehingga tidak akan mengotori udara lingkungan. Teknologi waterbased coating ini sebenarnya sudah lama dikenalkan pada industri finishing, mulai dari sekitar tahun 1970an. Dewasa ini pengembanganpengembangan baru telah dibuat untuk mengatasi masalah-masalah dari waterbased coating yang dulu merupakan penghambat penggunaan bahan ini.
Karena itu maka produk-produk waterbased saat ini mempunyai performa yang lebih baik.
Akrilik tampil lebih cerah dan berkilau dibandingkan lateks, lebih sulit kering, dan lebih tahan lama. Waterbased acrylics adalah pilihan yang baik ketika digunakan untuk melakukan finishing terhadap objek yang penuh warna, seperti furniture dan mainan untuk anak-anak. Adanya isu yang sangat kuat mengenai keselamatan lingkungan dan harga solvent yang semakin mahal, telah membuat produk-produk yang berbasiskan air menjadi pilihan yang sangat menarik. Tingginya dorongan untuk menggunakan waterbased material ini juga telah mendorong industri finishing material untuk mengembangkan produk-produk waterbased menjadi semakin sempurna (Charron, 1998).
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian Persiapan bahan baku dan pembuatan papan partikel dilaksanakan di
Workshop Teknologi Hasil Hutan, Program Studi Kehutanan, Fakultas Kehutanan, Universitas Sumatera Utara. Pengujian sifat fisis dan mekanis contoh uji papan partikel dilakukan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan, Universitas Sumatera Utara. Penelitian ini berlangsung mulai bulan Agustus 2014 hingga bulan Desember 2014.
Alat dan Bahan Penelitian Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah chainsaw, oven,
timbangan, kertas saring, mesin hot press, mesin serut, mesin penggiling, caliper, saringan partikel ukuran 20 mesh, teflon sheet, kalkulator, wadah plastik, penggaris, spidol, label, plat seng, cutter, plat besi, gergaji, cetakan, rotary blender, sprayer gun, kape, terpal, kamera digital, dan UTM (Universal Testing Machine). Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah partikel batang kelapa sawit (BKS), aquades, perekat isosianat, dan akrilik.
Prosedur Penelitian 1. Persiapan Bahan Baku
Persiapan bahan yang dilakukan adalah dengan memilih BKS yang tidak produktif dan ditebang dengan chainsaw. BKS dipotong menjadi beberapa bagian membentuk log/batang dan dibersihkan bagian kulitnya serta dibentuk menjadi balok. Balok dari kelapa sawit diserut hingga berbentuk partikel. Partikel yang telah diserut kemudian dikeringkan lalu dihaluskan dengan cara
digiling dengan menggunakan mesin penggiling. Setelah itu partikel disaring dengan ukuran 20 mesh. Ukuran tersebut merupakan ukuran partikel terbaik untuk dijadikan sebagai bahan baku papan partikel mengacu kepada penelitian Tarigan (2014) yang menyimpulkan bahwa ukuran partikel 20 mesh memberikan nilai yang lebih baik dalam rekapitulasi kualitas papan partikel BKS dibandingkan dengan ukuran partikel 35 mesh atau 50 mesh. Kemudian partikel dikeringkan dalam oven hingga mencapai KA ±5%. KA dapat diketahui dengan alat pengukur moisture-meter atau gravimetri. 2. Pengadonan (blending) Partikel dicampurkan dengan perekat isosianat. Kadar perekat isosianat yang digunakan adalah 10% berdasarkan berat kering oven partikel. Penelitian Sucipto et al., (2010) menyimpulkan pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel menggunakan perekat isosianat dengan kadar 10% sebagian besar memenuhi standar JIS A 5908-2003 dan SNI 03-2105-1996 yaitu pengembangan tebal, MOR, keteguhan rekat internal, kuat pegang sekrup. Kebutuhan partikel kayu dan perekat yang digunakan untuk pembuatan sebuah papan partikel tergantung pada perlakuan yang dilakukan dan kerapatan sasaran. Kerapatan yang dipakai yaitu sebesar 0,7 g/cm3 dan ukuran papan adalah 25 cm x 25 cm x 1 cm. Adapun perhitungan komposisi bahan baku dapat dilihat pada lampiran . Bahan baku yang telah dikeringkan dalam oven dimasukkan ke dalam rotary blender. Perekat dimasukkan ke dalam sprayer gun dan disemprotkan ke dalam rotary blender yang berisi partikel kayu hingga partikel dan perekat tercampur dengan merata.
3. Pembentukan lembaran (mat forming) Adonan selanjutnya dimasukkan ke dalam alat pencetak lembaran. Pembentukan lembaran dilakukan dengan menggunakan alat pencetak lembaran 25 cm x 25 cm x 15 cm. Pembentukan lembaran bertujuan untuk memberikan bentuk lembaran yang seragam sehingga dapat diperoleh lembaran yang homogen pada arah melintang luas papan.
4. Pengempaan panas (hot pressing) Mengacu pada penelitian yang telah dilakukan Sucipto et al., (2012) yang menyimpulkan bahwa kondisi terbaik dalam pengempaan papan partikel berbasis limbah batang kelapa sawit dengan perekat isosianat dicapai pada suhu 160º C selama 3 menit. Pengempaan dilakukan dengan menggunakan kempa panas (hot press) dengan tekanan 25 kgf/cm2 hingga mencapai ketebalan 1 cm.
5. Pengkondisian (conditioning) Papan yang baru dibentuk didinginkan terlebih dahulu sebelum ditumpuk. Penumpukan papan partikel dalam keadaan panas akan menghambat proses pendinginannya dan memberikan efek negatif terhadap papan itu sendiri, seperti pewarnaan, terlepasnya partikel-partikel lapisan permukaan pada saat pengamplasan dan menurunkan kekuatan. Pengkondisian dilakukan untuk menyeragamkan kadar air dan menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk selama proses pengempaan panas selama 7 hari pada suhu kamar. Selain itu pengkondisian dimaksudkan agar kadar air mencapai kesetimbangan.
6. Pelapisan akrilik Papan partikel yang telah jadi dan telah melalui tahap pengkondisian selama 7 hari, kemudian dilapisi dengan bahan akrilik dengan kadar akrilik yang
divariasikan berdasarkan berat partikel. Perbedaan kadar akrilik yang diberikan
adalah 0%, 5%, 10%, dan 15% dari berat partikel. Untuk setiap kadar akrilik,
kebutuhan akrilik dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Kebutuhan akrilik pada setiap variasi kadar
No. Kadar Akrilik (%)
Berat Partikel (g)
Kebutuhan Akrilik (g)
10
461
0
2 5 461 23,05
3 10 4 15
461 461
46,10 69,15
Pelapisan dilakukan dengan menggunakan kape hingga lapisan akrilik menutupi seluruh bagian dan pori-pori papan partikel. Papan partikel yang telah dilapisi dengan akrilik secara merata kemudian dikondisikan kembali hingga akrilik mongering selama 7 hari. 7. Pemotongan contoh uji Setelah dilakukan pengkondisian, papan partikel kemudian dipotong sesuai dengan tujuan pengujian yang dilakukan. Ukuran pemotongan contoh uji disesuaikan berdasarkan standar pengujian SNI 03-2105-2006 tentang papan partikel seperti disajikan pada Gambar 1.
A
B D
C
Gambar 1. Pola pemotongan permukaan contoh uji untuk pengujian Keterangan: A = Contoh uji untuk pengujian MOR dan MOE (5 cm x 20 cm) B = Contoh uji untuk pengujian daya serap air dan pengembangan tebal
(5 cm x 5 cm) C = Contoh uji untuk pengujian keteguhan rekat internal (5 cm x 5 cm) D = Contoh uji untuk pengujian kadar air dan kerapatan (10 cm x 10 cm)
Proses penelitian secara singkat disajikan pada Gambar 2. Batang Kelapa Sawit (BKS)
BKS ditebang dan dibentuk menjadi balok
Balok BKS diserut menjadi ukuran partikel dengan mesin planer
Partikel dihaluskan dengan menggunakan mesin penggiling
Partikel disaring menjadi ukuran 20 mesh
Partikel dikeringkan dalam oven (KA ± 5%)
Partikel dicampur dengan perekat isosianat 10% di dalam rotary blender
Adonan dicetak membentuk papan berukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm (ρ = 0,7 g/cm3)
Papan dikempa dengan mesin hot press selama 3 menit dengan suhu 160° C dan tekanan 25 kgf/cm2
Papan yang telah jadi dikondisikan selama 7 hari
Papan partikel dilapisi dengan akrilik menggunakan kuas, dengan kadar akrilik masing-masing 0%, 5%, 10% dan 15%
Papan partikel dengan pelapisan akrilik dikondisikan kembali hingga 7 hari
Papan partikel atau contoh uji dipotong dan diuji kualitasnya
Pengujian sifat fisis (kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal) berdasarkan SNI-03-2105-2006
Pengujian sifat mekanis (internal bond, MOE, MOR) berdasarkan SNI-03-2105-2006
Gambar 2. Bagan alir penelitian
Pengujian sifat fisis 1. Kerapatan
Kerapatan papan komposit berdasarkan berat dan volume kering udara dengan ukuran contoh uji 10 cm x 10 cm. Prosedur pengujian kerapatan contoh uji dilakukan dengan terlebih dahulu mengukur dimensi contoh uji untuk memperoleh nilai volume contoh uji kering udara. Dimensi yang diukur meliputi panjang, lebar dan tebal contoh uji. Contoh uji diukur panjangnya pada kedua sisi lebarnya, 25 mm dari tepi dengan ketelitian 0,1 mm. Kemudian contoh uji diukur lebarnya pada kedua sisi panjangnya, 25 mm dari tepi dengan ketelitian 0,1 mm. Pengukuran tebal dilakukan pada keempat sudutnya, 25 mm dari sudutnya (pada titik persilangan pengukuran panjang dan lebar) dengan ketelitian 0,05 mm.
Gambar 3. Pengukuran dimensi contoh uji papan partikel menggunakan kaliper. Setelah pengukuran dimensi contoh uji papan partikel dilakukan,
kemudian dilakukan penghitungan berat contoh uji dengan menimbang contoh uji hingga ketelitian 0,1 g. Lalu nilai kerapatan papan partikel dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:
M ρ= V
Keterangan: ρ = kerapatan (g/cm3) M = berat contoh uji kering udara (gram) V = volume contoh uji kering udara (cm3)
2. Kadar air
Kadar air papan komposit dihitung dari berat awal dan berat akhir setelah
mengalami pengeringan oven. Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm. Prosedur
pengujian kadar air dilakukan dengan terlebih dahulu menimbang contoh uji
untuk mengetahui berat awal dengan ketelitian hingga 0,1 gram. Lalu contoh uji
dikeringkan dalam oven pada suhu 103±2°C selama 24 jam. Kemudian
dimasukkan contoh uji ke dalam desikator, lalu ditimbang kembali untuk
mengetahui berat akhir contoh uji setelah pengeringan. Kegiatan ini diulang
dengan selang 6 jam sampai beratnya tetap (berat kering mutlak), yaitu bila
perbedaan beratnya maksimum 0,1%. Selanjutnya kadar air papan dihitung
dengan menggunakan rumus:
BA − BB
KA (%) =
× 100%
BB
Keterangan: KA = kadar air (%) BA = berat awal contoh uji (gram) BB = berat tetap contoh uji setelah pengeringan (gram)
3. Daya serap air
Daya serap air papan komposit dihitung berdasarkan berat sebelum dan
sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam dengan ukuran contoh uji
5 cm x 5 cm. Terlebih dahulu dilakukan perendaman selama 2 jam dan kemudian
contoh uji ditiriskan untuk menghitung daya serap airnya, lalu dilakukan perendaman untuk 24 jam dengan menggunakan contoh uji yang sama selama selama 22 jam. Besarnya daya serap air papan dihitung berdasarkan rumus:
B2 − B1
DSA (%) =
× 100%
B1
Keterangan: DSA = daya serap air (%) B1 = berat contoh uji sebelum perendaman (gram) B2 = berat contoh uji setelah perendaman 2 jam / 24 jam (gram)
4. Pengembangan Tebal
Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm. Perhitungan pengembangan
tebal didasarkan pada selisih tebal sebelum (T1) dan setelah perendaman (T2)
dengan air dingin selama 2 jam kemudian diukur pengembangan tebal contoh uji,
dan selama 24 jam kemudian diukur pengembangan tebal contoh uji. Nilai
pengembangan tebal dihitung dengan rumus:
PT (%) = T2 − T1 x 100% T1
Keterangan: TS = pengembangan tebal (%) T1 = berat sebelum perendaman (g) T2 = berat setelah perendaman (g)
Pengujian sifat mekanis 1. Modulus patah (MOR)
Pengujian modulus lentur (MOE) dilakukan bersamaan dengan pengujian modulus patah (MOR), sehingga contoh ujinya adalah sama yaitu berukuran 20 cm x 5 cm x 1 cm. Pengujian dilakukan dengan menggunakan mesin uji universal (Universal Testing Machine). Pengujian dilakukan pada kondisi kering udara
dibentangkan dengan pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga. Kecepatan pembebanan sebesar 10 mm/menit yang selanjutnya diukur besarnya beban yang dapat ditahan oleh contoh uji tersebut sampai batas proporsi. Pola pembebanan dalam pengujian disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4. Pengujian MOR dan MOE Keterangan : P = posisi dan arah pembebanan L = panjang bentangan contoh uji (cm)
Nilai MOR papan komposit dihitung dengan rumus:
3PL MOR = 2bh2 Keterangan: MOR = modulus patah (kgf/cm2) P = beban maksimum (kgf) L = jarak sangga (15 cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm) 2. Modulus lentur (MOE) Pengujian modulus lentur menggunakan contoh uji yang sama dengan contoh uji pengujian modulus patah. Contoh uji berukuran 5 cm x 20 cm pada kondisi kering udara. Pada saat pengujian dicatat besarnya defleksi yang terjadi setiap selang beban tertentu.
Gambar 5. Pengujian MOR dan MOE menggunakan universal testing machine (UTM)
Nilai modulus lentur (MOE) dihitung dengan menggunakan rumus:
PL3 MOE = 4Yℎ3
Keterangan: MOE = modulus lentur (kgf/cm2) P = beban sebelum batas proporsi (kgf) L = jarak sangga (cm) Y = lenturan pada beban P (cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm)
3. Keteguhan rekat internal
Contoh uji ukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm terlebih dahulu diukur dimensi
panjang dan lebar untuk mendapatkan luas permukaannya, kemudian contoh uji
direkatkan pada dua buah blok besi dengan perekat epoksi dan dibiarkan
mengering selama 24 jam. Kedua blok ditarik tegak lurus permukaan contoh uji
sampai beban maksimum menggunakan universal testing machine (UTM). Cara
pengujian internal bond disajikan pada Gambar 6.
Gambar 6. Pengujian keteguhan rekat internal (internal bond)
Keteguhan rekat internal tersebut dihitung dengan menggunakan rumus :
IB = A
A=PxL
Keterangan: IB = keteguhan rekat internal (kg/cm2) Pmax = beban maksimum yang bekerja (kg) A = luas permukaan contoh uji (cm2) P = panjang contoh uji (cm) L = lebar contoh uji (cm)
Hasil penelitian sifat fisis dan mekanis papan partikel dibandingkan
dengan standar SNI 03-2105-2006 dengan persyaratan yang ditetapkan. Adapun
persyaratan yang ditetapkan oleh SNI 03-2105-2006 disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Sifat fisis dan mekanis papan partikel berdasarkan SNI 03-2105-2006
No Sifat fisis dan mekanis 1 Kerapatan (g/cm3)
SNI 03-2105-2006 0,4-0,9
2 Kadar air (%)
≤ 14
3 Daya serap air (%)
-
4 Pengembangan tebal (%) 5 MOR (kg/cm2) 6 MOE (kg/cm2) 7 Internal bond (kg/cm2)
≤ 12 ≥82 ≥20.400
min 1,5
Analisis Data Untuk mengetahui pengaruh pelapisan (coating) menggunakan akrilik
dengan beberapa kadar akrilik terhadap kualitas papan partikel, maka dilakukan
analisis menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan faktor tunggal.
Kadar akrilik yang diaplikasikan dalam proses pelapisan papan partikel
menggunakan 4 taraf perlakuan yaitu kadar 0%, 5%, 10%, dan 15%. Jumlah
ulangan pada penelitian ini adalah 3 ulangan dan jumlah papan yang dibuat yaitu
12 papan contoh uji.
Model statistik dari rancangan percobaan ini adalah: Yij = μ + τi + εij
Keterangan: Yijk = nilai pengamatan pada kadar akrilik ke-i dan ulangan ke-j μ = rataan umum τi = pengaruh kadar akrilik ke-i εij = pengaruh acak (galat) pada perlakuan kadar akrilik ke-i dan ulangan ke-j Hipotesis yang digunakan adalah:
H0 = tingkat kadar akrilik tidak berpengaruh nyata terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel.
H1 = tingkat kadar akrilik memberikan pengaruh nyata terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel.
Untuk mengetahui pengaruh dari perlakuan yang diberikan, maka dilakukan sidik ragam dengan kriteria pengujian yaitu jika F hitu≤ngF tabel, maka H0 yang diterima dan jika F hitung ≥ F tabel, maka H 1 yang diterima. Untuk mengetahui taraf perlakuan kadar akrilik yang berpengaruh nyata terhadap sifat
fisis dan mekanis papan partikel, maka dilanjutkan dengan menggunakan uji
wilayah berganda Duncan (Duncan multi range test) dengan tingkat kepercayaan 95%.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisis Papan Partikel Sifat fisis papan komposit adalah s