Variasi Ukuran Partikel dan Komposisi Perekat Phenol Formaldehida – Styrofoam terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit
VARIASI UKURAN PARTIKEL DAN KOMPOSISI PEREKAT PHENOL FORMALDEHIDA – STYROFOAM TERHADAP KUALITAS PAPAN PARTIKEL DARI LIMBAH BATANG KELAPA SAWIT SKRIPSI
Oleh: Hadyan Tamam Ahta Daulay
091201148
PROGRAM STUDI KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Peneletian
Nama NIM Program Studi
: Variasi Ukuran Partikel dan Komposisi Perekat Phenol Formaldehida – Styrofoam terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit
: Hadyan Tamam Ahta Daulay : 091201148 : Kehutanan
Disetujui oleh, Komisi Pembimbing :
Tito Sucipto, S.Hut., M.Si Ketua
Dr. Rudi Hartono, S.Hut., M.Si Anggota
Mengetahui,
Siti Latifah, S.Hut., M.Si, Ph. D Ketua Program Studi Kehutanan
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
HADYAN TAMAM AHTA DAULAY: Effect of Particle Size and Composition of Phenol Formaldehyde Adhesives-Styrofoam on Particle Board Quality Made from Waste Oil Palm Trunks. Under Supervised by TITO SUCIPTO and RUDI HARTONO.
Oil palm trunk can be used as raw material for particle board. Similiarly, the styrofoam that had only become unused waste. The purpose of these study were to evaluated the physical, mechanical properties, also durabilty to termite attack on particle board made from waste of oil palm trunk. Physical and mechanical properties would be compared by SNI 03-2105-2006, then the durabilty to termite attack compared by SNI 01-7207-2006. The variation of treatment were particle size (20, 35 and 50 mesh) and composition ratio between phenol formaldehyde and styrofoam (60 : 40; 70 : 30; 80 : 20; and 90 : 10). Board were made with size 25 cm x 25 cm x 1 cm with a target density of 0,7 g/cm2 and press 25 kgf/cm2 for 10 minute. The results showed that density, moisture content, water absorption, thickness swelling, internal bond, modulus of elasticity, modulus of rupture, were respectively 0,46-0,58 g/cm3, 10,97-13,05%, 108,4-173%, 9,7-18,6%, 0,4-3 kg/cm2, 1653–5791 kg/cm2, 10–46 kg/cm2. All of density and moisture content fullfilled the standard SNI 03-2105-2006. Otherwise, all the value of MOE and MOR properties didn’t fullfilled the standard. The other hand, all of thickness swelling and internal bond is not all fullfilled the standard. Based on SNI 01-7207-2006, resistance of particle board it was classified as very low durability with value 13,9-67,6%. While based on the degree of termite attack relatively level ground terrific and destroyed. Optimal condition was attained by combination of particle size is 20 mesh and composition ratio between phenol formaldehyde and styrofoam is 90 : 10. Keywords: oil palm trunk, particleboard, particle size, phenol formaldehyde,
styrofoam
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
HADYAN TAMAM AHTA DAULAY: Pengaruh Ukuran Partikel dan Komposisi Perekat Phenol Formaldehida – Styrofoam terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Di bawah bimbingan TITO SUCIPTO dan RUDI HARTONO.
Batang kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk papan partikel. Demikian pula dengan styrofoam yang selama ini hanya menjadi limbah yang tidak terpakai. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi sifat fisis, sifat mekanis dan sifat ketahanan terhadap rayap tanah pada papan partikel dari limbah batang kelapa sawit. Sifat fisis dan mekanis akan dibandingkan dengan SNI 03-2105-2006, sedangkan sifat ketahanan terhadap rayap tanah dibandingkan dengan SNI 01-7207-2006. Variasi perlakuan adalah ukuran partikel (20, 35 dan 50 mesh) dan perbandingan komposisi antara phenol formaldehida dan styrofoam (60 : 40, 70 : 30, 80 : 20, dan 90 : 10). Papan dibuat berukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm dengan target kerapatan 0,7 g/cm2 dan tekanan 25 kgf/cm2 selama 10 menit. Hasil menunjukan bahwa nilai kerapatan, kadar air, daya serapan air, pengembangan tebal, keteguhan rekat internal, modulus elastis, dan modulus patah ialah berturut – turut 0,46-0,58 g/cm3, 10,97-13,05%, 108,4173%, 9,7-18,6%, 0,4-3 kg/cm2, 1653–5791 kg/cm2, 10–46 kg/cm2. Seluruh nilai kerapatan dan kadar air telah memenuhi standar SNI 03-2105-2006. Sebaliknya semua nilai MOE dan MOR tidak memenuhi standar. Di lain sisi, nilai pengembangan tebal dan keteguhan rekat internal tidak semuanya memenuhi standar. Berdasarkan SNI 01-7207-2006, ketahanan papan partikel yang dihasilkan tergolong sangat buruk dengan nilai 13,9-67,6%. Sedangkan berdasarkan derajat serangan rayap tanah tergolong tingkat serangan hebat dan hancur. Kombinasi terbaik antara ukuran partikel adalah 20 mesh dan perbandingan komposisi perekat dengan styrofoam adalah 90: 10. Kata kunci: batang kelapa sawit, papan partikel, ukuran partikel, phenol
formaldehida, styrofoam
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Medan pada tanggal 8 Agustus 1993, merupakan anak kedua dari dua bersaudara pasangan Ayah (Alm) Ahmad Syafruddin Daulay dan Ibu tercinta Dra. Rita Anggraini. Jenjang pendidikan formal yang dilalui penulis adalah di SD Akselerasi Al- Azhar tahun 1999-2004, SMP Akselerasi AlAzhar tahun 2004-2006 dan SMA Negeri 2 Medan tahun 2006-2009.
Pada tahun 2009, penulis diterima sebagai mahasiswa Program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara (USU) melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN). Pada tahun 2012 penulis mengambil Program Studi Teknologi Hasil Hutan.
Dalam bidang akademik, penulis telah mengikuti beberapa praktek lapangan, antara lain adalah Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan (P2EH) dan Praktek Kerja Lapang (PKL). Kegiatan P2EH dilaksanakan pada tahun 2011 di Taman Hutan Raya Bukit Barisan, Tongkoh, Kabupaten Karo. Sedangkan kegiatan PKL dilaksanakan pada tahun 2013 di PT. ITCI Hutani Manunggal, Kalimantan Timur.
Selama masa perkuliahan di USU, penulis aktif di beberapa organisasi kemahasiswaan diantaranya sebagai anggota Himpunan Mahasiswa Sylva (HIMAS) tahun 2009-2013. Penulis juga menjadi anggota pengurus Badan Kenaziran Musholla Baitul Al- Asyjar dari 2010-2012.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan anugerahNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan hasil penelitian ini. Hasil penelitian ini berjudul “Variasi Ukuran Partikel dan Komposisi Perekat Phenol Formaldehida – Styrofoam terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit” yang merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan perkuliahan di program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Tito Sucipto, S.Hut, M.Si selaku Ketua Komisi Pembimbing dan Bapak
Dr. Rudi Hartono, S.Hut, M.Si selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah banyak memberikan masukan, arahan, bimbingan dan dukungan dalam proses penulisan dan penelitian ini. 2. Bapak Apri Heri Iswanto, S.Hut., M.Si sebagai dosen yang telah membantu penulis dalam pengujian sifat mekanis papan partikel di Laboratorium Keteknikan Kayu, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. 3. Ibu Siti Latifah, S.Hut, M.Si, P.hD dan Bapak Luthfi Hakim S.Hut, M.Si, selaku Ketua dan Sekretaris Program Studi Kehutanan FP USU. 4. Ayah (Alm) Ahmad Syafruddin Daulay, Ibuku tercinta Rita Anggraini, dan abangda Ikhwan Syukria Ahta Daulay yang telah banyak memberikan kasih sayang, semangat dan doa serta pengorbanan baik moral maupun material kepada penulis. 5. Teman-teman satu perjuangan penelitian Christine Anastasia Tarigan, Kak Lateranita Sembiring, Kak Friska Simatupang, Bang Janner William Ginting,
Universitas Sumatera Utara
dan Bang Zainal Abidin Syah Polem atas semangat, bantuan, kerjasama dan sikap optimistisnya sampai penelitian ini selesai. 6. Teman-teman satu PKL dan teman di kala susah dan senang, yaitu Kanvel Prit Singh, Khairani Rezeki, dan M. Ali Umar Siregar yang telah banyak memberi kesan selama masa perkuliahan. 7. Teman-teman Kehutanan stambuk 2009, yaitu Indra, Ade, Syahroni, Icut, Ario, Heldi, Yuni, Winda, Rudi, Ayu, Ardi, Wilna, Kaya, Novha, Dian, Iqbal, Medi, BM, Elvira, Maidita, Fitriani, Oftapia, Rehulina, Gojali, Martha, Rionaldo, Lia, Citra, Vicky, Joy, Mikael, Riris, Lasma, Felix, Bastanta, Rahmat, dan David yang banyak memberi kenangan, kerjasama dan pelajaran tentang kehidupan serta pertemanan yang ku ambil dari kalian. 8. Umi Nadrah Ritonga atas kesabaran, masukan, motivasi, bantuan dan doa selama penulis melakukan penelitian ini. 9. Teman-teman Kehutanan angkatan 2009 yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu.
Penulis mengharapkan semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan khususnya ilmu kehutanan. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.
Medan, Februari 2014
Penulis
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Hal
ABSTRACT .................................................................................................... i
ABSTRAK ..................................................................................................... ii
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................ iii
KATA PENGANTAR.................................................................................... iv
DAFTAR ISI................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL .......................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR...................................................................................... ix
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. x
PENDAHULUAN Latar Belakang ......................................................................................... 1 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 4 Manfaaat Penelitian.................................................................................. 4
TINJAUAN PUSTAKA Batang Kelapa Sawit ................................................................................ 5 Papan Partikel........................................................................................... 7 Ukuran Partikel ........................................................................................ 11 Perekat Phenol Formaldehida .................................................................. 13 Styrofoam (Polistirena) ............................................................................ 15
METODOLOGI Waktu dan Lokasi Penelitian ................................................................... 17 Bahan dan Alat......................................................................................... 17 Prosedur Penelitian................................................................................... 17 Pengujian Sifat Fisis Kerapatan ........................................................................................... 22 Kadar Air ........................................................................................... 22 Daya Serap Air................................................................................... 23 Pengembangan Tebal ......................................................................... 23 Pengujian Sifat Mekanis Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) ....................................... 24 Modulus Lentur (Modulus of Elasticity)........................................... 25 Modulus Patah (Modulus of Rupture) ............................................... 26 Pengujian Ketahanan Papan Partikel terhadap Rayap Tanah ........... 26
Universitas Sumatera Utara
HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Fisis Papan Partikel Kerapatan ............................................................................................29 Kadar Air ............................................................................................31 Daya Serap Air....................................................................................34 Pengembangan Tebal ..........................................................................36 Sifat Mekanis Papan Partikel Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) .........................................39 Modulus Lentur (MOE) ......................................................................41 Modulus Patah (MOR)........................................................................43 Pengujian Ketahanan Papan Partikel Terhadap Rayap Tanah.................45 Kualitas Papan Partikel............................................................................50
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ..............................................................................................52 Saran ........................................................................................................52
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Hal 1. Sifat-Sifat Dasar Batang Kelapa Sawit ....................................................... 6 2. Komposisi Kebutuhan untuk Membuat Suatu Papan Partikel .................... 18 3. Standar Mutu Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Berdasarkan
SNI 03-2105-2006 ....................................................................................... 26 4. Klasifikasi Ketahanan Kayu terhadap Rayap Tanah Berdasarkan
Penurunan Berat .......................................................................................... 27 5. Penilaian Visual Terhadap Kerusakan Contoh Uji pada Rayap Tanah....... 28 6. Hasil Tingkat Ketahanan Papan Partikel dan Derajat Serangan
Rayap Tanah................................................................................................ 47 7. Rekapitulasi Kualitas Papan Partikel BKS Berdasarkan
SNI 03-2105-2006....................................................................................... 50
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Hal 1. Pola Pemotongan Contoh Uji untuk Pengujian ......................................... 20 2. Bagan Alir Penelitian ................................................................................ 21 3. Pengujian Keteguhan Rekat Internal ......................................................... 24 4. Pengujian MOE dan MOR ........................................................................ 25 5. Nilai Rata-rata Kerapatan Papan Partikel BKS .........................................29 6. Nilai Rata-rata Kadar Air Papan Partikel BKS ..........................................32 7. Nilai Rata-rata DSA Papan Partikel BKS pada perendaman 2 jam ...........34 8. Nilai Rata-rata DSA Papan Partikel BKS pada perendaman 24 jam .........34 9. Nilai Rata-rata PT Papan Partikel BKS pada perendaman 2 jam...............36 10. Nilai Rata-rata PT Papan Partikel BKS pada perendaman 24 jam ............37 11. Nilai Rata-rata IB Papan Partikel BKS ......................................................39 12. Nilai Rata-rata MOE Papan Partikel BKS .................................................42 13. Nilai Rata-rata MOR Papan Partikel BKS.................................................44 14. Nilai Rata-rata Penurunan Berat Papan Partikel BKS ...............................46 15. Contoh Uji Papan Partikel yang diserang Rayap .......................................48 16. (a) Contoh Uji Papan Partikel Sebelum Diuji Kubur.................................49
(b) Contoh Uji Papan Partikel Setelah Diuji Kubur ...................................49
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Hal 1. Data Perhitungan Bahan Baku dan Perekat ...............................................57 2. Data Hasil Pengujian Kerapatan dan KA Papan Partikel BKS...................58 3. Data Hasil Pengujian DSA dan PT Papan Partikel BKS ............................59 4. Data Hasil Pengujian Sifat Mekanis Papan Partikel BKS ..........................60 5. Data Nilai Penurunan Berat Papan Partikel BKS .......................................61 6. Contoh Uji Papan Partikel Setelah Diuji Kubur .........................................62 7. Contoh Uji Papan Partikel yang Selesai Dikempa......................................62 8. Pengkondisian Papan Partikel .....................................................................63 9. Pemotongan Contoh Uji Papan Partikel......................................................63
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
HADYAN TAMAM AHTA DAULAY: Effect of Particle Size and Composition of Phenol Formaldehyde Adhesives-Styrofoam on Particle Board Quality Made from Waste Oil Palm Trunks. Under Supervised by TITO SUCIPTO and RUDI HARTONO.
Oil palm trunk can be used as raw material for particle board. Similiarly, the styrofoam that had only become unused waste. The purpose of these study were to evaluated the physical, mechanical properties, also durabilty to termite attack on particle board made from waste of oil palm trunk. Physical and mechanical properties would be compared by SNI 03-2105-2006, then the durabilty to termite attack compared by SNI 01-7207-2006. The variation of treatment were particle size (20, 35 and 50 mesh) and composition ratio between phenol formaldehyde and styrofoam (60 : 40; 70 : 30; 80 : 20; and 90 : 10). Board were made with size 25 cm x 25 cm x 1 cm with a target density of 0,7 g/cm2 and press 25 kgf/cm2 for 10 minute. The results showed that density, moisture content, water absorption, thickness swelling, internal bond, modulus of elasticity, modulus of rupture, were respectively 0,46-0,58 g/cm3, 10,97-13,05%, 108,4-173%, 9,7-18,6%, 0,4-3 kg/cm2, 1653–5791 kg/cm2, 10–46 kg/cm2. All of density and moisture content fullfilled the standard SNI 03-2105-2006. Otherwise, all the value of MOE and MOR properties didn’t fullfilled the standard. The other hand, all of thickness swelling and internal bond is not all fullfilled the standard. Based on SNI 01-7207-2006, resistance of particle board it was classified as very low durability with value 13,9-67,6%. While based on the degree of termite attack relatively level ground terrific and destroyed. Optimal condition was attained by combination of particle size is 20 mesh and composition ratio between phenol formaldehyde and styrofoam is 90 : 10. Keywords: oil palm trunk, particleboard, particle size, phenol formaldehyde,
styrofoam
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
HADYAN TAMAM AHTA DAULAY: Pengaruh Ukuran Partikel dan Komposisi Perekat Phenol Formaldehida – Styrofoam terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Di bawah bimbingan TITO SUCIPTO dan RUDI HARTONO.
Batang kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk papan partikel. Demikian pula dengan styrofoam yang selama ini hanya menjadi limbah yang tidak terpakai. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi sifat fisis, sifat mekanis dan sifat ketahanan terhadap rayap tanah pada papan partikel dari limbah batang kelapa sawit. Sifat fisis dan mekanis akan dibandingkan dengan SNI 03-2105-2006, sedangkan sifat ketahanan terhadap rayap tanah dibandingkan dengan SNI 01-7207-2006. Variasi perlakuan adalah ukuran partikel (20, 35 dan 50 mesh) dan perbandingan komposisi antara phenol formaldehida dan styrofoam (60 : 40, 70 : 30, 80 : 20, dan 90 : 10). Papan dibuat berukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm dengan target kerapatan 0,7 g/cm2 dan tekanan 25 kgf/cm2 selama 10 menit. Hasil menunjukan bahwa nilai kerapatan, kadar air, daya serapan air, pengembangan tebal, keteguhan rekat internal, modulus elastis, dan modulus patah ialah berturut – turut 0,46-0,58 g/cm3, 10,97-13,05%, 108,4173%, 9,7-18,6%, 0,4-3 kg/cm2, 1653–5791 kg/cm2, 10–46 kg/cm2. Seluruh nilai kerapatan dan kadar air telah memenuhi standar SNI 03-2105-2006. Sebaliknya semua nilai MOE dan MOR tidak memenuhi standar. Di lain sisi, nilai pengembangan tebal dan keteguhan rekat internal tidak semuanya memenuhi standar. Berdasarkan SNI 01-7207-2006, ketahanan papan partikel yang dihasilkan tergolong sangat buruk dengan nilai 13,9-67,6%. Sedangkan berdasarkan derajat serangan rayap tanah tergolong tingkat serangan hebat dan hancur. Kombinasi terbaik antara ukuran partikel adalah 20 mesh dan perbandingan komposisi perekat dengan styrofoam adalah 90: 10. Kata kunci: batang kelapa sawit, papan partikel, ukuran partikel, phenol
formaldehida, styrofoam
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
Latar Belakang Seiring dengan meningkatnya kebutuhan manusia akan kayu dan semakin
berkurangnya bahan baku kayu dari pohon-pohonan yang berasal dari hutan, perlu diusahakan untuk mencari bahan baku alternatif lain yang mempunyai potensi sebagai bahan baku industri produk panel kayu. Salah satu sumber bahan baku berlignoselulosa yang dapat dimanfaatkan adalah limbah batang kelapa sawit (BKS) yang potensinya sangat banyak di Indonesia.
Potensi BKS terus meningkat seiring dengan meningkatnya areal perkebunan sawit. 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 9,27 ha. Pada umumnya kelapa sawit akan ditebang pada saat peremajaan. Peremajaan biasanya dilakukan pada umur 25 tahun. Mengingat luas areal perkebunan kelapa sawit terus meningkat, maka luas areal peremajaan juga akan terus meningkat.
Batang kelapa sawit 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 dapat dimanfaatkan dan memiliki nilai jual yang lebih tinggi (Balfas, 2003).
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
Universitas Sumatera Utara
perkayuan lainnya. Papan partikel lebih mensyaratkan pada bahan baku yang memiliki kandungan lignoselulosa.
Papan partikel adalah papan tiruan yang berasal dari kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya yang dicampur dengan perekat dan memiliki kerapatan tertentu yang dikempa dengan mesin kempa dengan suhu dan waktu tertentu. Keunggulannya antara lain bahan baku melimpah, fleksibel dalam proses pembuatan, kerapatan yang dapat dibuat tinggi, kadar air yang rendah dan stabilitas dimensi yang baik.
Dalam penelitian Sucipto dkk (2012), sifat mekanis papan partikel dari limbah batang kelapa sawit (MOE, daya serap air, dan pengembangan tebal) belum memenuhi persyaratan. Hal ini diduga terjadi karena ukuran partikel yang tidak homogen. Pada ukuran partikel yang tidak homogen akan terdapat celah di antara partikel dan dapat meningkatkan daya serap air. Diharapkan homogenitas ini dapat meningkatkan sifat fisis dan mekanis dari papan partikel.
Pembuatan produk papan partikel tidak terlepas dari keberadaan perekat. Perekat sebagai komponen utama dalam pembuatan papan partikel akan menentukan kualitas teknis yang dihasilkan. Perekat yang sering digunakan untuk pembuatan papan partikel adalah perekat buatan dan perekat alami. Menurut Haygreen dan Bowyer (1996), contoh perekat buatan yang sering digunakan adalah perekat isosianat (MDI), phenol formaldehida (PF) dan urea formaldehida (UF).
Pada penelitian ini perekat yang digunakan adalah perekat phenol formaldehida. Perekat PF dipilih karena memiliki kelebihan yaitu tahan terhadap perlakuan air, tahan terhadap kelembaban dan temperatur tinggi serta tahan
Universitas Sumatera Utara
terhadap bakteri, jamur, dan rayap. Sedangkan kelemahannya yaitu akan memberikan warna gelap dan dapat pula menimbulkan emisi formaldehida (Ruhendi dkk, 2007).
Perekat phenol formaldehida memiliki ciri-ciri warna merah tua, encer, pH 10,0-13,0 serta untuk pengerasan membutuhkan temperatur antara 130˚C-150˚C. Waktu pengerasan dengan menggunakan kempa panas (hot press) yaitu selama ±10 menit. Sedangkan kadar perekat yang terbaik untuk phenol formaldehida adalah 8% (Maloney, 1977).
Dalam pembuatan papan partikel, bahan plastik juga bisa digunakan sebagai perekat. Menurut Jamilah (2009), penggunaan polietilena pada pembuatan papan partikel menunjukkan bahwa sifat fisis papan partikel memenuhi standar, sedangkan sifat mekanisnya belum memenuhi standar. Oleh karena itu pada penelitian ini dicoba menggunakan bahan plastik lain yaitu berupa styrofoam (polistirena).
Styrofoam memiliki sifat tidak mudah terurai oleh alam. Oleh karena itu, lebih baik memanfaatkannya agar limbah styrofoam di alam berkurang. Selain itu, styrofoam lebih dipilih karena mempunyai tingkat titik leleh pada suhu 100oC, yang tidak berbeda jauh dengan suhu pengempaan papan partikel.
Berdasarkan hal tersebut di atas, maka dilakukan penelitian dengan judul Variasi Ukuran Partikel dan Komposisi Perekat Phenol Formaldehida-Styrofoam terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Diharapkan penelitian ini dapat memanfaatkan limbah BKS dan limbah styrofoam dengan sebaik-baiknya dan mengurangi jumlah limbah-limbah tersebut di sekitar kita.
Universitas Sumatera Utara
Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengevaluasi pengaruh ukuran partikel dan komposisi perekat PF dengan styrofoam terhadap sifat fisis papan partikel dari limbah BKS.
2. Mengevaluasi pengaruh ukuran partikel dan komposisi perekat PF dengan styrofoam terhadap sifat mekanis papan partikel dari limbah BKS.
3. Mengevaluasi ketahanan papan partikel terhadap serangan rayap tanah. 4. Menentukan ukuran partikel dan komposisi perekat PF-styrofoam terbaik
sebagai bahan baku papan partikel. Manfaat Penelitian 1. Memberikan alternatif penggunaan bahan baku pengganti kayu yang semakin
berkurang ketersediaannya. 2. Memberikan nilai tambah pemanfaatan batang kelapa sawit dalam industri
kayu di Indonesia. 3. Mengoptimalkan penggunaan styrofoam menjadi bahan pengisi papan
partikel dan berdaya guna.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Batang Kelapa Sawit Potensi limbah BKS di Indonesia sangatlah besar. Pada umumnya kelapa
sawit akan ditebang pada saat peremajaan. 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.
Sawit merupakan tanaman monokotil, yaitu batangnya tidak mempunyai kambium dan umumnya tidak bercabang. Batang sawit berbentuk silinder dengan diameter 20-75 cm. Tinggi maksimum yang ditanam di perkebunan antara 15-18 m, sedangkan yang di alam mencapai 30 m (Fauzi dkk, 2002).
Menurut Prayitno dan Darnoko (1994) terdapat beberapa hal yang kurang menguntungkan dari kayu sawit seperti variasi kadar air (KA) relatif besar seperti halnya variasi KA kayu daun lebar (hardwood) yang mempunyai berat jenis (BJ) rendah, kualitas pengolahan kayu setelah pengolahan relatif rendah. Bakar (2003) mengemukakan bahwa KA tertinggi berkisar antara 345-500%, variasi ini cenderung turun dari bagian atas batang ke bawah dan dari bagian empulur ke tepi. Sifat-sifat tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1. Sifat-sifat Dasar BKS
Sifat-Sifat Penting
Berat Jenis Kadar Air (%) Kekuatan Lentur (kg/cm2) Keteguhan Lentur (kg/cm2) Susut Volume Kelas Awet Kelas Kuat Sumber : Bakar (2003)
Bagian Dalam Batang
Tepi Tengah
0,35 156 29996 295 26 V III-V
0,28 257 11421 129 39 V V
Pusat
0,20 365 6980 67 48 V V
Sifat kimia dari BKS yaitu air, lignin dan selulosa menurun dari bagian
tepi batang ke bagian pusat dengan laju penurunan yang berbeda,di mana salah
satunya kadar selulosa sebesar 41,11%. Sebaliknya kadar pati semakin meningkat
dari bagian tepi ke pusat batang sebanyak 5,90% (Rahayu, 2001). Kadar pati yang
terdapat pada BKS sangat menggangu dalam proses perekatan. Hasil analisis
kimia juga menunjukkan kadar lignin dan kadar ekstraktif yang tinggi pada semua
kedalaman batang (Bakar dkk, 1998).
Hasil penelitian Hartono dkk (2011) mengemukakan kerapatan BKS berkisar antara 0,23-0,74 g/cm3. Secara horizontal, kerapatan tertinggi BKS
berada pada bagian tepi, kemudian menurun pada bagian tengah dan terakhir
terdapat pada bagian pusat. Secara vertikal, kerapatan BKS pada bagian pangkal
tepi luar sedikit lebih tinggi, kemudian menurun pada bagian tengah hingga pada
bagian atas BKS. Perbedaan nilai kerapatan ini berkaitan dengan jumlah distribusi
vascular bundles pada BKS. Sebaran vascular bundles pada bagian tepi BKS
lebih rapat dan berangsur-angsur berkurang ke arah pusat.
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 kesediaannya berlimpah sepanjang
Universitas Sumatera Utara
tahun. Sifat-sifat yang dimiliki BKS tidak berbeda jauh dengan kayu-kayu yang digunakan untuk perabot rumah sehingga berpeluang dimanfaatkan secara luas. Papan Partikel
Menurut Haygreen dan Bowyer (1996) papan partikel merupakan gabungan antara partikel kayu dengan penambahan matriks sebagai perekatnya dan dikempa secara hot press. Sedangkan menurut Tsoumis (1991) papan partikel adalah suatu produk panel yang dibuat dengan menggabungkan antara perekat dengan partikel kayu ataupun bahan lain yang berlignoselulosa dengan memberikan tekanan. Namun pada umumnya kelemahan papan partikel sebagai bahan bangunan adalah stabilitas dimensi yang rendah sehingga kebanyakan produk papan partikel ini hanya dipakai untuk interior.
Maloney (1993) menyatakan bahwa dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa kelebihan diantaranya yaitu papan partikel bebas mata kayu, ukuran dan kerapatannya dapat disesuaikan dengan kebutuhan, tebal dan kerapatannya seragam serta mudah dikerjakan, mempunyai sifat isotropis, kemudian sifat dan kualitasnya dapat diatur.
Menurut Japanese Industrial Standard (2003) papan partikel diklasifikasikan berdasarkan variabel-variabel tertentu seperti: kondisi permukaan, keteguhan lentur, jenis perekat yang digunakan, jumlah formaldehida yang dilepaskan dan ketahanan bakar. FAO (1996) mengklasifikasikan papan partikel berdasarkan kerapatannya menjadi tiga golongan, yaitu : 1. Papan partikel berkerapatan rendah (Low Density Particleboard), yaitu papan
yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4 g/cm3. 2. Papan partikel berkerapatan sedang (Medium Density Particleboard), yaitu
papan yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4-0,8 g/cm3.
Universitas Sumatera Utara
3. Papan partikel berkerapatan tinggi (High Density Particleboard), yaitu papan yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 g/cm3. Menurut Sutigno (1994) faktor-faktor yang mempengaruhi mutu papan
partikel antara lain : 1. Berat jenis kayu Perbandingan antara kerapatan atau berat jenis papan partikel dengan berat jenis kayu harus lebih dari 1, yaitu sekitar 1,3 agar mutu papan partikelnya baik. 2. Zat ekstraktif kayu Zat ekstraktif akan mengganggu proses perekatan. 3. Jenis kayu Beberapa jenis kayu (meranti kuning) yang dibuat papan partikel emisi formaldehidanya lebih tinggi dari jenis lain (meranti merah). Masih diperdebatkan apakah karena pengaruh warna atau pengaruh zat ekstraktif atau pengaruh keduanya. 4. Campuran jenis kayu Jika ingin menghasilkan papan partikel struktural lebih baik terbuat dari satu jenis kayu daripada dari campuran jenis kayu (kehomogenan antar partikel) 5. Ukuran partikel Papan partikel yang dibuat dari tatal akan lebih baik daripada yang dibuat dari serbuk karena ukuran tatal lebih besar daripada serbuk. Karena itu, papan partikel struktural dibuat dari partikel yang relatif panjang dan relatif lebar.
Universitas Sumatera Utara
6. Perekat Penggunaan perekat phenol formaldehida yang kadar formaldehidanya tinggi akan menghasilkan papan partikel yang keteguhan lentur dan keteguhan rekat internalnya lebih baik tetapi emisi formaldehidanya lebih jelek. Selain itu kadar perekat juga berpengaruh terhadap pengembangan tebal papan partikel. Menurut Yusuf (2000) suhu kempa optimum sangat penting mengingat
proses pengempaan panas dalam produksi papan komposit merupakan salah satu kunci kualitas papan komposit yang dihasilkan. Pengempaan papan komposit pada suhu diatas suhu optimum akan menyebabkan papan komposit yang dihasilkan over matured sehingga bersifat getas dan menyebabkan ikatan antar partikel menjadi tidak normal, demikian sebaliknya. Pengempaan pada suhu dibawah suhu optimum menyebabkan perekat tidak matang serta kemungkinan partikel plastik yang digunakan belum meleleh. Pengempaan pada suhu optimum diharapkan menghasilkan kualitas rekatan yang baik antara partikel plastik dan partikel kayu. Pada umumnya semakin besar tekanan kempa semakin padat lembaran papan yang dihasilkan.
Haygreen dan Bowyer (1986) mengemukakan bahwa meningkatnya kadar air papan partikel mengakibatkan timbulnya pengembangan partikel kayu dan melemahnya ikatan antar partikel. Hal itu menyebabkan partikel-partikel kayu dapat membebaskan diri dari tekanan yang dialami pada waktu pengempaan. Semakin tinggi penyerapan air, maka akan meningkatkan pengembangan tebal papan partikel.
Universitas Sumatera Utara
Menurut Roza (2009) bahwa sifat-sifat papan partikel dapat dipengaruhi oleh beberapa sifat yakni:
1. Kerapatan papan partikel Kerapatan adalah suatu ukuran kekompakan suatu partikel dalam lembaran dan sangat tergantung pada besarnya tekanan kempa yang diberikan selama proses pembuatan lembaran. Makin tinggi kerapatan papan partikel yang akan dibuat semakin besar tekanan yang digunakan pada saat pengempaan.
2. Kadar air papan partikel Kadar air papan partikel sangat tergantung pada kondisi udara disekelilingnya, karena terdiri atas bahan-bahan yang mengandung lignoselulosa sehingga bersifat higroskopis. Kadar air papan partikel akan semakin rendah dengan semakin banyaknya perekat yang digunakan, karena kontak antara partikel akan semakin rapat sehingga air akan sulit masuk di antara partikel kayu.
3. Penyerapan Air Papan partikel sangat mudah menyerap air pada arah tebal terutama pada keadaan basah dan suhu udara yang lembab. Faktor yang mempengaruhi papan partikel terhadap penyerapan air adalah volume ruang kosong yang dapat menampung air di antara partikel, adanya saluran kapiler dan luas permukaan partikel yang tidak dapat ditutupi oleh perekat.
4. Pengembangan Tebal Salah satu kelemahan papan partikel adalah besarnya tingkat pengembangan dimensi tebal. Pengembangan tebal ini akan menurun
Universitas Sumatera Utara
dengan banyak parafin yang ditambahkan dalam proses pembuatannya sehingga sifat kedap airnya akan lebih sempurna. Menurut Ruhendi dkk (2007), kadar air papan komposit dipengaruhi oleh kerapatannya. Papan dengan kerapatan tinggi memiliki ikatan antar molekul partikel dengan molekul perekat terbentuk sangat kuat. Ikatan inilah yang menyebabkan molekul air sulit mengisi rongga yang terdapat dalam papan komposit karena terisi dengan molekul perekat. Karena ikatan antar partikel sangat kuat, sehingga tidak ada rongga-rongga yang memungkinkan air masuk ke dalam papan partikel. Kurangnya tekanan mesin kempa mengakibatkan target ketebalan yang direncanakan tidak tercapai, sehingga nilai kerapatan semakin kecil. Berdasarkan pernyataan Suharman dkk (2007), papan partikel harus mempunyai tingkat kerapatan yang tinggi, karena cenderung lebih keras sehingga bisa digunakan untuk eksterior dan secara tidak langsung menjadi penghambat aktifitas makan rayap secara fisik. Ukuran Partikel Bentuk dan ukuran partikel juga termasuk salah satu faktor penting yang mempengaruhi proses pembuatan dan sifat akhir dari papan partikel. Sifat akhir yang dipengaruhi oleh ukuran partikel antara lain sifat fisis, sifat mekanis, stabilitas dimensi, karakteristik permukaan papan dan sifat pengerjaan mesin. Demikian juga ukuran partikel akan memberi pengaruh terhadap proses pembuatan papan partikel seperti pengeringan partikel, pencampuran dengan perekat, pembentukan lembaran dan pengempaan (Maloney, 1993).
Universitas Sumatera Utara
Karakteristik permukaan yang disebabkan pada saat pencampuran antara partikel dan perekat pada papan partikel akan mempengaruhi baik tidaknya keteguhan rekat internal suatu papan tersebut. Menurut pernyataan Haygreen dan Bowyer (1996), keteguhan rekat internal adalah suatu uji pengendalian kualitas yang penting karena menunjukan kesempurnaan pencampuran partikel dan perekatnya, pembentukan papan partikel dan proses pengempaan papan partikel tersebut.
Ukuran partikel yang semakin kecil membuat bidang rekat partikel tersebut akan semakin luas dibandingkan dengan partikel lain yang lebih besar. Bidang rekat partikel yang luas membutuhkan perekat yang lebih banyak. Sehingga kurangnya komposisi perekat pada papan partikel membuat ikatan antar partikel maupun antara partikel dengan perekat tidak solid dan akan berakibat terhadap rendahnya nilai sifat mekanis papan partikel yang akan dihasilkan (Sumardi dkk, 2004).
Perbedaan ukuran partikel (dalam ukuran mesh) berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanis dari komposit. Ukuran mesh yang besar menghasilkan permukaan kasar dan ikatan antar partikel lemah sehingga ada pori di antara partikel serta tidak semua partikel berikatan baik dengan matrik. Ukuran partikel yang kecil menghasilkan permukaan yang halus dan ikatan antar partikel yang baik karena matrik berikatan baik dengan partikel (Zhongli dkk, 2007).
Muharam (1995) menyatakan keberhasilan kualitas akhir papan partikel dipengaruhi oleh ukuran partikel dan faktor pembuatannya. Salah satu faktor pembuatan yang mempengaruhinya adalah proses pengempaan. Proses pengempaan tergantung pada jenis perekat yang digunakan, suhu pengempaan,
Universitas Sumatera Utara
lamanya pengempaan dan besarnya tekanan kempa. Akan tetapi yang paling penting adalah ukuran partikelnya. Semakin kecil ukuran partikel, maka akan mengurangi kepadatan papan yang dihasilkan. Karena apabila target ketebalan tidak memenuhi maka akan menyebabkan penurunan volume papan partikel tersebut.
Penggunaan partikel halus sebanyak 5-20% akan bermanfaat untuk mengurangi ruang kosong antar partikel yang dapat memperlambat penyerapan air dan memperbaiki karakteristik permukaan papan partikel. Pemakaian partikel halus akan memberikan ikatan yang kompak dalam membentuk lapisan partikel dan mengurangi adanya ruang kosong antara partikel serta mencegah timbulnya celah di permukaan papan partikel. Akan tetapi pengunaan partikel yang terlalu halus akan mengurangi kekuatan papan partikel itu sendiri karena konsentrasi perekat pada permukaan partikel akan menjadi rendah sekali (Maloney, 1993).
Semakin mengecilnya ukuran partikel penyusun maka nilai sifat fisis khususnya kadar air dan pengembangan tebal semakin tinggi. Nilai kerapatan papan partikel akan mempengaruhi nilai keteguhan rekat internal papan partikel. Kerapatan yang tinggi dengan ukuran partikel yang lebih besar akan menghasilkan keteguhan rekat internal yang lebih baik. Hal ini terjadi karena kekompakan partikel penyusun lebih baik selain itu pelaburan perekat lebih merata pada partikel besar dibandingkan partikel kecil (Sumardi dkk, 2004). Perekat Phenol Formaldehida
Phenol formaldehida merupakan resin sintetis yang pertama kali digunakan secara komersial baik dalam industri plastik maupun cat (surface coating). Phenol formaldehida dihasilkan dari reaksi polimerisasi antara phenol
Universitas Sumatera Utara
dan formaldehida. Reaksi terjadi antara phenol pada posisi ortho maupun para dengan formaldehida untuk membentuk rantai yang crosslinking dan pada akhirnya akan membentuk jaringan tiga dimensi (Hesse, 1991).
Menurut Achmadi (1990), perekat phenol formaldehida (PF) dapat berekasi secara kimia dengan struktur fenolik pada lignin. Viskositas perekat PF cukup rendah sehingga memungkinkan untuk berpenetrasi ke dalam pori-pori kayu dan berfungsi sebagai jangkar mekanis dalam perekatan. Akhirnya, kekuatan kohesif dari resin melebihi kekuatan kohesif kayu. Semua faktor ini memberikan sumbangan bagi kekuatan rekat pada kayu.
Perekat phenol formaldehida memiliki kelebihan yaitu sifat perekatan yang baik, tahan terhadap air dingin dan air mendidih. Perekat PF juga memberikan pengikatan yang tahan terhadap iklim dan uap panas. Sedangkan kelemahannya yaitu sumber bahan baku yang semakin berkurang serta menimbulkan emisi formaldehida terhadap lingkungan. Perekat PF mengeras lebih lambat dari perekat urea formaldehida, dan membutuhkan temperatur yang lebih tinggi, yaitu antara 130˚C-150˚C. Waktu pengerasan dengan menggunakan kempa panas (hot press) yaitu selama ±10 menit. Sedangkan kadar perekat yang terbaik untuk phenol formaldehida adalah 8% (Maloney, 1977).
Kualitas rekat dari PF sangat baik. Perekatan yang tepat memberikan kekuatan yang tinggi dan daya tahan di bawah kondisi yang sulit saat pemakaian. Bidang rekat tahan terhadap air dingin dan air mendidih, tidak diserang oleh jamur, serangga, dan tahan terhadap bahan kimia, juga tahan terhadap suhu tinggi yang menyebabkan karbonisasi kayu. Kekurangan perekat phenol formaldehida adalah garis rekatnya gelap, venir berwarna terang akan mengalami perubahan
Universitas Sumatera Utara
warna, dan memerlukan perhatian yang lebih jika dibandingkan dengan perekat sintesis lainnya. Di samping itu, pekerja dapat mengalami iritasi kulit jika tidak menggunakan perlengkapan keamanan, dan formulasi perekat akan mengeluarkan bau yang tidak sedap bahkan setelah pengerasan (Tsoumis, 1991).
Pada penelitian Sembiring (2013), pengembangan tebal dengan kadar perekat 6% cenderung lebih tinggi daripada papan partikel yang menggunakan kadar perekat 8% dan 10%. Nilai pengembangan tebal semakin menurun seiring dengan meningkatnya kadar perekat PF. Hal ini terjadi karena dengan semakin banyak jumlah perekat membuat ruang lembaran papan menjadi lebih rapat sehingga air yang masuk ke dalam papan partikel menjadi lebih sedikit dan pengembangan tebalnya semakin menurun. Semakin tinggi kadar perekat, pengembangan papan partikel cenderung menurun. Styrofoam (Polistirena)
Styrofoam berasal dari kata styrene (zat kimia bahan dasar), dan foam (busa/buih). Bentuknya sangat ringan, karena kandungan di dalamnya 95% udara dan 5% styrene. Sifat styrene dapat larut dalam panas, lemak, alkohol/aseton, vitamin A (Toluene), dan susu. Itulah sebabnya jangan gunakan styrofoam untuk wadah makanan atau minuman yang dapat melarutkan styrene. Styrene merupakan zat kimia yang bersifat neurotoxic (menyerang syaraf). Seiring dengan waktu terjadi akumulasi styrene dalam tubuh, dan hal ini mengakibatkan kerusakan saraf pada otak manusia (Environment Loves Community, 2008).
Pangan yang beredar saat ini praktis tidak lepas dari penggunaan kemasan plastik, untuk melindungi kualitas pangan juga dimaksudkan untuk promosi. Diantara kemasan plastik tersebut, salah satu jenis yang cukup populer di
Universitas Sumatera Utara
kalangan masyarakat adalah styrofoam. Styrofoam adalah nama dagang yang telah dipatenkan dan dimaksudkan untuk digunakan sebagai insulator pada bahan konstruksi bangunan, bukan sebagai kemasan pangan (Badan POM RI, 2008).
Beberapa sifat umum dari styrofoam menurut Syarief (1989) antara lain : a. Memiliki kekuatan dan tidak mudah sobek (elastis). b. Tahan terhadap air, bahan kimia non-organik, dan alkohol c. Titik leburnya rendah (88 0C) dan lunak pada suhu 90°C sampai 95°C). d. Tahan terhadap asam dan basa kecuali asam pengoksidasi. e. Permeabilitas uap air dan gas sangat tinggi, baik untuk kemasan bahan segar. f. Mudah dicetak, permukaannya licin, jernih, dan mengkilap. g. Mempunyai daya ikat yang tinggi terhadap debu dan kotoran.
Polistirena atau polifinil etana dapat dipolimerkan dengan panas atau sinar matahari. Polistirena merupakan termoplastis yang bening kecuali ditambahkan pewarna dan pengisi dan dapat dilunakkan pada suhu + 100 0C. Tahan terhadap asam, basa dan zat pengarat (korosif), tetapi mudah larut dalam mempengaruhi kekuatan polimer terhadap panas. Akan tetapi, styrofoam memiliki sifat tidak mudah terurai oleh alam. Styrofoam banyak digunakan untuk membuat berbagai jenis lembaran, penutup dan barang pencetak (Ruhendi dkk, 2007).
Menurut Mawardi (2010), penggunaan styrofoam memberikan pengaruh pada papan partikel yang akan dihasilkan. Semakin banyak kandungan styrofoam, maka akan meningkatkan nilai-nilai papan partikel. Salah satunya adalah kerapatan papan partikel yang akan semakin meningkat dengan semakin banyaknya kandungan styrofoam pada papan.
Universitas Sumatera Utara
METODOLOGI
Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Agustus 2012 sampai November
2013. Persiapan bahan baku dan pembuatan papan partikel dilakukan di Workshop Kehutanan, Fakultas Pertanian (FP), Universitas Sumatera Utara (USU). Pengeringan partikel BKS dilakukan di Laboratorium Hama Penyakit Tanaman, FP USU. Pengujian sifat fisis dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan, FP USU. Pengujian sifat mekanis dilaksanakan di Laboratorium Biokomposit dan Keteknikan Kayu, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Pengujian ketahanan terhadap rayap tanah dilakukan di Hutan Tri Dharma USU.
Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah partikel BKS,
styrofoam (polistirena), perekat phenol formaldehida (PF) dan parafin cair. Alat yang digunakan adalah chainsaw, mesin serut, terpal, plastik, saringan partikel, timbangan, oven, cetakan kayu 25 x 25 x 10 cm, cetakan besi 25 x 25 x 1 cm, kempa panas, sprayer gun, mesin blending, kamera digital, alat tulis, kalkulator, dan UTM (Universal Testing Machine).
Prosedur Penelitian 1. Penyiapan 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 di serut menjadi bentuk partikel.
Universitas Sumatera Utara
Partikel yang telah diserut kemudian dikeringkan lalu dihaluskan dengan cara
digiling dengan mesin penggiling. Setelah itu partikel disaring dengan variasi
saringan ukuran 20 mesh, 35 mesh, dan 50 mesh. Kemudian partikel
dikeringkan dalam oven sampai kadar airnya ± 5%.
2. Pencampuran (blending)
Partikel dicampurkan dengan perekat PF dengan kadar perekatnya adalah 8%.
Pencampuran dilakukan dengan variasi perbandingan perekat PF dan styrofoam
yaitu 60:40, 70:30, 80:20 dan 90:10. Perekat PF dicampur dengan cara
dimasukkan ke dalam mesin pengaduk (blender), kemudian disemprotkan
dengan menggunakan sprayer gun sesuai dengan kebutuhan setiap papan.
Setelah itu styrofoam dimasukkan ke dalam mesin blender. Papan partikel yang dibuat adalah berkerapatan 0,7 g/cm3 dengan ukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm.
Komposisinya bisa dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Komposisi kebutuhan untuk membuat suatu papan partikel
Ukuran
Berat
Perbandingan Berat Perekat
Partikel
Partikel (g) PF : Styrofoam
PF (g)
(mesh)
(g)
20
406
60 : 40
45,78
406
70 : 30
53,41
406
80 : 20
61,04
406
90 : 10
68,67
35
406
60 : 40
45,78
406
70 : 30
53,41
406
80 : 20
61,04
406
90 : 10
68,67
50
406
60 : 40
45,78
406
70 : 30
53,41
406
80 : 20
61,04
406
90 : 10
68,67
Berat Styrofoam (g)
30,52 22,89 15,26 7,63 30,52 22,89 15,26 7,63 30,52 22,89 15,26 7,63
3. Pembentukan lembaran (mat forming)
Partikel yang telah dicampur dengan perekat dan bahan pengisi styrofoam
dimasukkan ke dalam cetakan lembaran. Pembentukan lembaran dilakukan
Universitas Sumatera Utara
dengan menggunakan alat pencetak lembaran ukuran 25 cm x 25 cm x 10 cm. Tujuan dari pembentukan lembaran untuk memberikan bentuk lembaran yang seragam sehingga dapat dihasilkan papan partikel yang lebih baik. 4. Pengempaan panas (hot pressing) Pengempaan papan yang dilakukan adalah kempa panas pada suhu 150°C selama 10 menit dan tekanan kempanya adalah 25 kgf/cm2. 5. Pengkondisian (conditioning) Papan yang baru dibentuk didinginkan terlebih dahulu sebelum dilakukan penumpukan. Penumpukan papan partikel pada kondisi panas akan menghambat proses pendinginannya dan memberikan efek negatif terhadap papan itu sendiri, seperti pewarnaan, terlepasnya partikel-pertikel lapisan permukaan pada saat pengemplasan dan menurunkan kekuatan. Pengkondisian papan dilakukan dengan cara penumpukan untuk menyeragamkan kadar air dan menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk selama proses pengempaan panas selama 14 hari pada suhu kamar. Selain itu pengkondisian dimaksudkan agar kadar air papan komposit mencapai kesetimbangan. 6. Pemotongan Contoh Uji Papan partikel yang telah mengalami conditioning kemudian dipotong sesuai dengan tujuan pengujian yang dilakukan. Ukuran contoh uji disesuaikan dengan standar pengujian SNI tentang papan partikel. Pola pemotongan untuk pengujian disajikan pada Gambar 1.
Universitas Sumatera Utara
25 cm
D C
E
B
25 cm
A
Gambar 1. Pola Pemotongan Contoh Uji Untuk Pengujian
Keterangan A. Contoh uji MOE dan MOR (20 cm x 5 cm x 1 cm) B. Contoh uji ketahanan terhadap rayap tanah (20 cm x 5 cm x 1 cm) C. Contoh uji kerapatan dan kadar air (10 cm x 10 cm x 1 cm) D. Contoh uji internal bond
Oleh: Hadyan Tamam Ahta Daulay
091201148
PROGRAM STUDI KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Peneletian
Nama NIM Program Studi
: Variasi Ukuran Partikel dan Komposisi Perekat Phenol Formaldehida – Styrofoam terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit
: Hadyan Tamam Ahta Daulay : 091201148 : Kehutanan
Disetujui oleh, Komisi Pembimbing :
Tito Sucipto, S.Hut., M.Si Ketua
Dr. Rudi Hartono, S.Hut., M.Si Anggota
Mengetahui,
Siti Latifah, S.Hut., M.Si, Ph. D Ketua Program Studi Kehutanan
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
HADYAN TAMAM AHTA DAULAY: Effect of Particle Size and Composition of Phenol Formaldehyde Adhesives-Styrofoam on Particle Board Quality Made from Waste Oil Palm Trunks. Under Supervised by TITO SUCIPTO and RUDI HARTONO.
Oil palm trunk can be used as raw material for particle board. Similiarly, the styrofoam that had only become unused waste. The purpose of these study were to evaluated the physical, mechanical properties, also durabilty to termite attack on particle board made from waste of oil palm trunk. Physical and mechanical properties would be compared by SNI 03-2105-2006, then the durabilty to termite attack compared by SNI 01-7207-2006. The variation of treatment were particle size (20, 35 and 50 mesh) and composition ratio between phenol formaldehyde and styrofoam (60 : 40; 70 : 30; 80 : 20; and 90 : 10). Board were made with size 25 cm x 25 cm x 1 cm with a target density of 0,7 g/cm2 and press 25 kgf/cm2 for 10 minute. The results showed that density, moisture content, water absorption, thickness swelling, internal bond, modulus of elasticity, modulus of rupture, were respectively 0,46-0,58 g/cm3, 10,97-13,05%, 108,4-173%, 9,7-18,6%, 0,4-3 kg/cm2, 1653–5791 kg/cm2, 10–46 kg/cm2. All of density and moisture content fullfilled the standard SNI 03-2105-2006. Otherwise, all the value of MOE and MOR properties didn’t fullfilled the standard. The other hand, all of thickness swelling and internal bond is not all fullfilled the standard. Based on SNI 01-7207-2006, resistance of particle board it was classified as very low durability with value 13,9-67,6%. While based on the degree of termite attack relatively level ground terrific and destroyed. Optimal condition was attained by combination of particle size is 20 mesh and composition ratio between phenol formaldehyde and styrofoam is 90 : 10. Keywords: oil palm trunk, particleboard, particle size, phenol formaldehyde,
styrofoam
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
HADYAN TAMAM AHTA DAULAY: Pengaruh Ukuran Partikel dan Komposisi Perekat Phenol Formaldehida – Styrofoam terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Di bawah bimbingan TITO SUCIPTO dan RUDI HARTONO.
Batang kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk papan partikel. Demikian pula dengan styrofoam yang selama ini hanya menjadi limbah yang tidak terpakai. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi sifat fisis, sifat mekanis dan sifat ketahanan terhadap rayap tanah pada papan partikel dari limbah batang kelapa sawit. Sifat fisis dan mekanis akan dibandingkan dengan SNI 03-2105-2006, sedangkan sifat ketahanan terhadap rayap tanah dibandingkan dengan SNI 01-7207-2006. Variasi perlakuan adalah ukuran partikel (20, 35 dan 50 mesh) dan perbandingan komposisi antara phenol formaldehida dan styrofoam (60 : 40, 70 : 30, 80 : 20, dan 90 : 10). Papan dibuat berukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm dengan target kerapatan 0,7 g/cm2 dan tekanan 25 kgf/cm2 selama 10 menit. Hasil menunjukan bahwa nilai kerapatan, kadar air, daya serapan air, pengembangan tebal, keteguhan rekat internal, modulus elastis, dan modulus patah ialah berturut – turut 0,46-0,58 g/cm3, 10,97-13,05%, 108,4173%, 9,7-18,6%, 0,4-3 kg/cm2, 1653–5791 kg/cm2, 10–46 kg/cm2. Seluruh nilai kerapatan dan kadar air telah memenuhi standar SNI 03-2105-2006. Sebaliknya semua nilai MOE dan MOR tidak memenuhi standar. Di lain sisi, nilai pengembangan tebal dan keteguhan rekat internal tidak semuanya memenuhi standar. Berdasarkan SNI 01-7207-2006, ketahanan papan partikel yang dihasilkan tergolong sangat buruk dengan nilai 13,9-67,6%. Sedangkan berdasarkan derajat serangan rayap tanah tergolong tingkat serangan hebat dan hancur. Kombinasi terbaik antara ukuran partikel adalah 20 mesh dan perbandingan komposisi perekat dengan styrofoam adalah 90: 10. Kata kunci: batang kelapa sawit, papan partikel, ukuran partikel, phenol
formaldehida, styrofoam
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Medan pada tanggal 8 Agustus 1993, merupakan anak kedua dari dua bersaudara pasangan Ayah (Alm) Ahmad Syafruddin Daulay dan Ibu tercinta Dra. Rita Anggraini. Jenjang pendidikan formal yang dilalui penulis adalah di SD Akselerasi Al- Azhar tahun 1999-2004, SMP Akselerasi AlAzhar tahun 2004-2006 dan SMA Negeri 2 Medan tahun 2006-2009.
Pada tahun 2009, penulis diterima sebagai mahasiswa Program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara (USU) melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN). Pada tahun 2012 penulis mengambil Program Studi Teknologi Hasil Hutan.
Dalam bidang akademik, penulis telah mengikuti beberapa praktek lapangan, antara lain adalah Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan (P2EH) dan Praktek Kerja Lapang (PKL). Kegiatan P2EH dilaksanakan pada tahun 2011 di Taman Hutan Raya Bukit Barisan, Tongkoh, Kabupaten Karo. Sedangkan kegiatan PKL dilaksanakan pada tahun 2013 di PT. ITCI Hutani Manunggal, Kalimantan Timur.
Selama masa perkuliahan di USU, penulis aktif di beberapa organisasi kemahasiswaan diantaranya sebagai anggota Himpunan Mahasiswa Sylva (HIMAS) tahun 2009-2013. Penulis juga menjadi anggota pengurus Badan Kenaziran Musholla Baitul Al- Asyjar dari 2010-2012.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan anugerahNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan hasil penelitian ini. Hasil penelitian ini berjudul “Variasi Ukuran Partikel dan Komposisi Perekat Phenol Formaldehida – Styrofoam terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit” yang merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan perkuliahan di program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Tito Sucipto, S.Hut, M.Si selaku Ketua Komisi Pembimbing dan Bapak
Dr. Rudi Hartono, S.Hut, M.Si selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah banyak memberikan masukan, arahan, bimbingan dan dukungan dalam proses penulisan dan penelitian ini. 2. Bapak Apri Heri Iswanto, S.Hut., M.Si sebagai dosen yang telah membantu penulis dalam pengujian sifat mekanis papan partikel di Laboratorium Keteknikan Kayu, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. 3. Ibu Siti Latifah, S.Hut, M.Si, P.hD dan Bapak Luthfi Hakim S.Hut, M.Si, selaku Ketua dan Sekretaris Program Studi Kehutanan FP USU. 4. Ayah (Alm) Ahmad Syafruddin Daulay, Ibuku tercinta Rita Anggraini, dan abangda Ikhwan Syukria Ahta Daulay yang telah banyak memberikan kasih sayang, semangat dan doa serta pengorbanan baik moral maupun material kepada penulis. 5. Teman-teman satu perjuangan penelitian Christine Anastasia Tarigan, Kak Lateranita Sembiring, Kak Friska Simatupang, Bang Janner William Ginting,
Universitas Sumatera Utara
dan Bang Zainal Abidin Syah Polem atas semangat, bantuan, kerjasama dan sikap optimistisnya sampai penelitian ini selesai. 6. Teman-teman satu PKL dan teman di kala susah dan senang, yaitu Kanvel Prit Singh, Khairani Rezeki, dan M. Ali Umar Siregar yang telah banyak memberi kesan selama masa perkuliahan. 7. Teman-teman Kehutanan stambuk 2009, yaitu Indra, Ade, Syahroni, Icut, Ario, Heldi, Yuni, Winda, Rudi, Ayu, Ardi, Wilna, Kaya, Novha, Dian, Iqbal, Medi, BM, Elvira, Maidita, Fitriani, Oftapia, Rehulina, Gojali, Martha, Rionaldo, Lia, Citra, Vicky, Joy, Mikael, Riris, Lasma, Felix, Bastanta, Rahmat, dan David yang banyak memberi kenangan, kerjasama dan pelajaran tentang kehidupan serta pertemanan yang ku ambil dari kalian. 8. Umi Nadrah Ritonga atas kesabaran, masukan, motivasi, bantuan dan doa selama penulis melakukan penelitian ini. 9. Teman-teman Kehutanan angkatan 2009 yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu.
Penulis mengharapkan semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan khususnya ilmu kehutanan. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.
Medan, Februari 2014
Penulis
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Hal
ABSTRACT .................................................................................................... i
ABSTRAK ..................................................................................................... ii
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................ iii
KATA PENGANTAR.................................................................................... iv
DAFTAR ISI................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL .......................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR...................................................................................... ix
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. x
PENDAHULUAN Latar Belakang ......................................................................................... 1 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 4 Manfaaat Penelitian.................................................................................. 4
TINJAUAN PUSTAKA Batang Kelapa Sawit ................................................................................ 5 Papan Partikel........................................................................................... 7 Ukuran Partikel ........................................................................................ 11 Perekat Phenol Formaldehida .................................................................. 13 Styrofoam (Polistirena) ............................................................................ 15
METODOLOGI Waktu dan Lokasi Penelitian ................................................................... 17 Bahan dan Alat......................................................................................... 17 Prosedur Penelitian................................................................................... 17 Pengujian Sifat Fisis Kerapatan ........................................................................................... 22 Kadar Air ........................................................................................... 22 Daya Serap Air................................................................................... 23 Pengembangan Tebal ......................................................................... 23 Pengujian Sifat Mekanis Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) ....................................... 24 Modulus Lentur (Modulus of Elasticity)........................................... 25 Modulus Patah (Modulus of Rupture) ............................................... 26 Pengujian Ketahanan Papan Partikel terhadap Rayap Tanah ........... 26
Universitas Sumatera Utara
HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Fisis Papan Partikel Kerapatan ............................................................................................29 Kadar Air ............................................................................................31 Daya Serap Air....................................................................................34 Pengembangan Tebal ..........................................................................36 Sifat Mekanis Papan Partikel Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) .........................................39 Modulus Lentur (MOE) ......................................................................41 Modulus Patah (MOR)........................................................................43 Pengujian Ketahanan Papan Partikel Terhadap Rayap Tanah.................45 Kualitas Papan Partikel............................................................................50
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ..............................................................................................52 Saran ........................................................................................................52
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Hal 1. Sifat-Sifat Dasar Batang Kelapa Sawit ....................................................... 6 2. Komposisi Kebutuhan untuk Membuat Suatu Papan Partikel .................... 18 3. Standar Mutu Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Berdasarkan
SNI 03-2105-2006 ....................................................................................... 26 4. Klasifikasi Ketahanan Kayu terhadap Rayap Tanah Berdasarkan
Penurunan Berat .......................................................................................... 27 5. Penilaian Visual Terhadap Kerusakan Contoh Uji pada Rayap Tanah....... 28 6. Hasil Tingkat Ketahanan Papan Partikel dan Derajat Serangan
Rayap Tanah................................................................................................ 47 7. Rekapitulasi Kualitas Papan Partikel BKS Berdasarkan
SNI 03-2105-2006....................................................................................... 50
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Hal 1. Pola Pemotongan Contoh Uji untuk Pengujian ......................................... 20 2. Bagan Alir Penelitian ................................................................................ 21 3. Pengujian Keteguhan Rekat Internal ......................................................... 24 4. Pengujian MOE dan MOR ........................................................................ 25 5. Nilai Rata-rata Kerapatan Papan Partikel BKS .........................................29 6. Nilai Rata-rata Kadar Air Papan Partikel BKS ..........................................32 7. Nilai Rata-rata DSA Papan Partikel BKS pada perendaman 2 jam ...........34 8. Nilai Rata-rata DSA Papan Partikel BKS pada perendaman 24 jam .........34 9. Nilai Rata-rata PT Papan Partikel BKS pada perendaman 2 jam...............36 10. Nilai Rata-rata PT Papan Partikel BKS pada perendaman 24 jam ............37 11. Nilai Rata-rata IB Papan Partikel BKS ......................................................39 12. Nilai Rata-rata MOE Papan Partikel BKS .................................................42 13. Nilai Rata-rata MOR Papan Partikel BKS.................................................44 14. Nilai Rata-rata Penurunan Berat Papan Partikel BKS ...............................46 15. Contoh Uji Papan Partikel yang diserang Rayap .......................................48 16. (a) Contoh Uji Papan Partikel Sebelum Diuji Kubur.................................49
(b) Contoh Uji Papan Partikel Setelah Diuji Kubur ...................................49
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Hal 1. Data Perhitungan Bahan Baku dan Perekat ...............................................57 2. Data Hasil Pengujian Kerapatan dan KA Papan Partikel BKS...................58 3. Data Hasil Pengujian DSA dan PT Papan Partikel BKS ............................59 4. Data Hasil Pengujian Sifat Mekanis Papan Partikel BKS ..........................60 5. Data Nilai Penurunan Berat Papan Partikel BKS .......................................61 6. Contoh Uji Papan Partikel Setelah Diuji Kubur .........................................62 7. Contoh Uji Papan Partikel yang Selesai Dikempa......................................62 8. Pengkondisian Papan Partikel .....................................................................63 9. Pemotongan Contoh Uji Papan Partikel......................................................63
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
HADYAN TAMAM AHTA DAULAY: Effect of Particle Size and Composition of Phenol Formaldehyde Adhesives-Styrofoam on Particle Board Quality Made from Waste Oil Palm Trunks. Under Supervised by TITO SUCIPTO and RUDI HARTONO.
Oil palm trunk can be used as raw material for particle board. Similiarly, the styrofoam that had only become unused waste. The purpose of these study were to evaluated the physical, mechanical properties, also durabilty to termite attack on particle board made from waste of oil palm trunk. Physical and mechanical properties would be compared by SNI 03-2105-2006, then the durabilty to termite attack compared by SNI 01-7207-2006. The variation of treatment were particle size (20, 35 and 50 mesh) and composition ratio between phenol formaldehyde and styrofoam (60 : 40; 70 : 30; 80 : 20; and 90 : 10). Board were made with size 25 cm x 25 cm x 1 cm with a target density of 0,7 g/cm2 and press 25 kgf/cm2 for 10 minute. The results showed that density, moisture content, water absorption, thickness swelling, internal bond, modulus of elasticity, modulus of rupture, were respectively 0,46-0,58 g/cm3, 10,97-13,05%, 108,4-173%, 9,7-18,6%, 0,4-3 kg/cm2, 1653–5791 kg/cm2, 10–46 kg/cm2. All of density and moisture content fullfilled the standard SNI 03-2105-2006. Otherwise, all the value of MOE and MOR properties didn’t fullfilled the standard. The other hand, all of thickness swelling and internal bond is not all fullfilled the standard. Based on SNI 01-7207-2006, resistance of particle board it was classified as very low durability with value 13,9-67,6%. While based on the degree of termite attack relatively level ground terrific and destroyed. Optimal condition was attained by combination of particle size is 20 mesh and composition ratio between phenol formaldehyde and styrofoam is 90 : 10. Keywords: oil palm trunk, particleboard, particle size, phenol formaldehyde,
styrofoam
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
HADYAN TAMAM AHTA DAULAY: Pengaruh Ukuran Partikel dan Komposisi Perekat Phenol Formaldehida – Styrofoam terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Di bawah bimbingan TITO SUCIPTO dan RUDI HARTONO.
Batang kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk papan partikel. Demikian pula dengan styrofoam yang selama ini hanya menjadi limbah yang tidak terpakai. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi sifat fisis, sifat mekanis dan sifat ketahanan terhadap rayap tanah pada papan partikel dari limbah batang kelapa sawit. Sifat fisis dan mekanis akan dibandingkan dengan SNI 03-2105-2006, sedangkan sifat ketahanan terhadap rayap tanah dibandingkan dengan SNI 01-7207-2006. Variasi perlakuan adalah ukuran partikel (20, 35 dan 50 mesh) dan perbandingan komposisi antara phenol formaldehida dan styrofoam (60 : 40, 70 : 30, 80 : 20, dan 90 : 10). Papan dibuat berukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm dengan target kerapatan 0,7 g/cm2 dan tekanan 25 kgf/cm2 selama 10 menit. Hasil menunjukan bahwa nilai kerapatan, kadar air, daya serapan air, pengembangan tebal, keteguhan rekat internal, modulus elastis, dan modulus patah ialah berturut – turut 0,46-0,58 g/cm3, 10,97-13,05%, 108,4173%, 9,7-18,6%, 0,4-3 kg/cm2, 1653–5791 kg/cm2, 10–46 kg/cm2. Seluruh nilai kerapatan dan kadar air telah memenuhi standar SNI 03-2105-2006. Sebaliknya semua nilai MOE dan MOR tidak memenuhi standar. Di lain sisi, nilai pengembangan tebal dan keteguhan rekat internal tidak semuanya memenuhi standar. Berdasarkan SNI 01-7207-2006, ketahanan papan partikel yang dihasilkan tergolong sangat buruk dengan nilai 13,9-67,6%. Sedangkan berdasarkan derajat serangan rayap tanah tergolong tingkat serangan hebat dan hancur. Kombinasi terbaik antara ukuran partikel adalah 20 mesh dan perbandingan komposisi perekat dengan styrofoam adalah 90: 10. Kata kunci: batang kelapa sawit, papan partikel, ukuran partikel, phenol
formaldehida, styrofoam
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
Latar Belakang Seiring dengan meningkatnya kebutuhan manusia akan kayu dan semakin
berkurangnya bahan baku kayu dari pohon-pohonan yang berasal dari hutan, perlu diusahakan untuk mencari bahan baku alternatif lain yang mempunyai potensi sebagai bahan baku industri produk panel kayu. Salah satu sumber bahan baku berlignoselulosa yang dapat dimanfaatkan adalah limbah batang kelapa sawit (BKS) yang potensinya sangat banyak di Indonesia.
Potensi BKS terus meningkat seiring dengan meningkatnya areal perkebunan sawit. 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 9,27 ha. Pada umumnya kelapa sawit akan ditebang pada saat peremajaan. Peremajaan biasanya dilakukan pada umur 25 tahun. Mengingat luas areal perkebunan kelapa sawit terus meningkat, maka luas areal peremajaan juga akan terus meningkat.
Batang kelapa sawit 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 dapat dimanfaatkan dan memiliki nilai jual yang lebih tinggi (Balfas, 2003).
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
Universitas Sumatera Utara
perkayuan lainnya. Papan partikel lebih mensyaratkan pada bahan baku yang memiliki kandungan lignoselulosa.
Papan partikel adalah papan tiruan yang berasal dari kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya yang dicampur dengan perekat dan memiliki kerapatan tertentu yang dikempa dengan mesin kempa dengan suhu dan waktu tertentu. Keunggulannya antara lain bahan baku melimpah, fleksibel dalam proses pembuatan, kerapatan yang dapat dibuat tinggi, kadar air yang rendah dan stabilitas dimensi yang baik.
Dalam penelitian Sucipto dkk (2012), sifat mekanis papan partikel dari limbah batang kelapa sawit (MOE, daya serap air, dan pengembangan tebal) belum memenuhi persyaratan. Hal ini diduga terjadi karena ukuran partikel yang tidak homogen. Pada ukuran partikel yang tidak homogen akan terdapat celah di antara partikel dan dapat meningkatkan daya serap air. Diharapkan homogenitas ini dapat meningkatkan sifat fisis dan mekanis dari papan partikel.
Pembuatan produk papan partikel tidak terlepas dari keberadaan perekat. Perekat sebagai komponen utama dalam pembuatan papan partikel akan menentukan kualitas teknis yang dihasilkan. Perekat yang sering digunakan untuk pembuatan papan partikel adalah perekat buatan dan perekat alami. Menurut Haygreen dan Bowyer (1996), contoh perekat buatan yang sering digunakan adalah perekat isosianat (MDI), phenol formaldehida (PF) dan urea formaldehida (UF).
Pada penelitian ini perekat yang digunakan adalah perekat phenol formaldehida. Perekat PF dipilih karena memiliki kelebihan yaitu tahan terhadap perlakuan air, tahan terhadap kelembaban dan temperatur tinggi serta tahan
Universitas Sumatera Utara
terhadap bakteri, jamur, dan rayap. Sedangkan kelemahannya yaitu akan memberikan warna gelap dan dapat pula menimbulkan emisi formaldehida (Ruhendi dkk, 2007).
Perekat phenol formaldehida memiliki ciri-ciri warna merah tua, encer, pH 10,0-13,0 serta untuk pengerasan membutuhkan temperatur antara 130˚C-150˚C. Waktu pengerasan dengan menggunakan kempa panas (hot press) yaitu selama ±10 menit. Sedangkan kadar perekat yang terbaik untuk phenol formaldehida adalah 8% (Maloney, 1977).
Dalam pembuatan papan partikel, bahan plastik juga bisa digunakan sebagai perekat. Menurut Jamilah (2009), penggunaan polietilena pada pembuatan papan partikel menunjukkan bahwa sifat fisis papan partikel memenuhi standar, sedangkan sifat mekanisnya belum memenuhi standar. Oleh karena itu pada penelitian ini dicoba menggunakan bahan plastik lain yaitu berupa styrofoam (polistirena).
Styrofoam memiliki sifat tidak mudah terurai oleh alam. Oleh karena itu, lebih baik memanfaatkannya agar limbah styrofoam di alam berkurang. Selain itu, styrofoam lebih dipilih karena mempunyai tingkat titik leleh pada suhu 100oC, yang tidak berbeda jauh dengan suhu pengempaan papan partikel.
Berdasarkan hal tersebut di atas, maka dilakukan penelitian dengan judul Variasi Ukuran Partikel dan Komposisi Perekat Phenol Formaldehida-Styrofoam terhadap Kualitas Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit. Diharapkan penelitian ini dapat memanfaatkan limbah BKS dan limbah styrofoam dengan sebaik-baiknya dan mengurangi jumlah limbah-limbah tersebut di sekitar kita.
Universitas Sumatera Utara
Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengevaluasi pengaruh ukuran partikel dan komposisi perekat PF dengan styrofoam terhadap sifat fisis papan partikel dari limbah BKS.
2. Mengevaluasi pengaruh ukuran partikel dan komposisi perekat PF dengan styrofoam terhadap sifat mekanis papan partikel dari limbah BKS.
3. Mengevaluasi ketahanan papan partikel terhadap serangan rayap tanah. 4. Menentukan ukuran partikel dan komposisi perekat PF-styrofoam terbaik
sebagai bahan baku papan partikel. Manfaat Penelitian 1. Memberikan alternatif penggunaan bahan baku pengganti kayu yang semakin
berkurang ketersediaannya. 2. Memberikan nilai tambah pemanfaatan batang kelapa sawit dalam industri
kayu di Indonesia. 3. Mengoptimalkan penggunaan styrofoam menjadi bahan pengisi papan
partikel dan berdaya guna.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Batang Kelapa Sawit Potensi limbah BKS di Indonesia sangatlah besar. Pada umumnya kelapa
sawit akan ditebang pada saat peremajaan. 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.
Sawit merupakan tanaman monokotil, yaitu batangnya tidak mempunyai kambium dan umumnya tidak bercabang. Batang sawit berbentuk silinder dengan diameter 20-75 cm. Tinggi maksimum yang ditanam di perkebunan antara 15-18 m, sedangkan yang di alam mencapai 30 m (Fauzi dkk, 2002).
Menurut Prayitno dan Darnoko (1994) terdapat beberapa hal yang kurang menguntungkan dari kayu sawit seperti variasi kadar air (KA) relatif besar seperti halnya variasi KA kayu daun lebar (hardwood) yang mempunyai berat jenis (BJ) rendah, kualitas pengolahan kayu setelah pengolahan relatif rendah. Bakar (2003) mengemukakan bahwa KA tertinggi berkisar antara 345-500%, variasi ini cenderung turun dari bagian atas batang ke bawah dan dari bagian empulur ke tepi. Sifat-sifat tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1. Sifat-sifat Dasar BKS
Sifat-Sifat Penting
Berat Jenis Kadar Air (%) Kekuatan Lentur (kg/cm2) Keteguhan Lentur (kg/cm2) Susut Volume Kelas Awet Kelas Kuat Sumber : Bakar (2003)
Bagian Dalam Batang
Tepi Tengah
0,35 156 29996 295 26 V III-V
0,28 257 11421 129 39 V V
Pusat
0,20 365 6980 67 48 V V
Sifat kimia dari BKS yaitu air, lignin dan selulosa menurun dari bagian
tepi batang ke bagian pusat dengan laju penurunan yang berbeda,di mana salah
satunya kadar selulosa sebesar 41,11%. Sebaliknya kadar pati semakin meningkat
dari bagian tepi ke pusat batang sebanyak 5,90% (Rahayu, 2001). Kadar pati yang
terdapat pada BKS sangat menggangu dalam proses perekatan. Hasil analisis
kimia juga menunjukkan kadar lignin dan kadar ekstraktif yang tinggi pada semua
kedalaman batang (Bakar dkk, 1998).
Hasil penelitian Hartono dkk (2011) mengemukakan kerapatan BKS berkisar antara 0,23-0,74 g/cm3. Secara horizontal, kerapatan tertinggi BKS
berada pada bagian tepi, kemudian menurun pada bagian tengah dan terakhir
terdapat pada bagian pusat. Secara vertikal, kerapatan BKS pada bagian pangkal
tepi luar sedikit lebih tinggi, kemudian menurun pada bagian tengah hingga pada
bagian atas BKS. Perbedaan nilai kerapatan ini berkaitan dengan jumlah distribusi
vascular bundles pada BKS. Sebaran vascular bundles pada bagian tepi BKS
lebih rapat dan berangsur-angsur berkurang ke arah pusat.
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 kesediaannya berlimpah sepanjang
Universitas Sumatera Utara
tahun. Sifat-sifat yang dimiliki BKS tidak berbeda jauh dengan kayu-kayu yang digunakan untuk perabot rumah sehingga berpeluang dimanfaatkan secara luas. Papan Partikel
Menurut Haygreen dan Bowyer (1996) papan partikel merupakan gabungan antara partikel kayu dengan penambahan matriks sebagai perekatnya dan dikempa secara hot press. Sedangkan menurut Tsoumis (1991) papan partikel adalah suatu produk panel yang dibuat dengan menggabungkan antara perekat dengan partikel kayu ataupun bahan lain yang berlignoselulosa dengan memberikan tekanan. Namun pada umumnya kelemahan papan partikel sebagai bahan bangunan adalah stabilitas dimensi yang rendah sehingga kebanyakan produk papan partikel ini hanya dipakai untuk interior.
Maloney (1993) menyatakan bahwa dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa kelebihan diantaranya yaitu papan partikel bebas mata kayu, ukuran dan kerapatannya dapat disesuaikan dengan kebutuhan, tebal dan kerapatannya seragam serta mudah dikerjakan, mempunyai sifat isotropis, kemudian sifat dan kualitasnya dapat diatur.
Menurut Japanese Industrial Standard (2003) papan partikel diklasifikasikan berdasarkan variabel-variabel tertentu seperti: kondisi permukaan, keteguhan lentur, jenis perekat yang digunakan, jumlah formaldehida yang dilepaskan dan ketahanan bakar. FAO (1996) mengklasifikasikan papan partikel berdasarkan kerapatannya menjadi tiga golongan, yaitu : 1. Papan partikel berkerapatan rendah (Low Density Particleboard), yaitu papan
yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4 g/cm3. 2. Papan partikel berkerapatan sedang (Medium Density Particleboard), yaitu
papan yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4-0,8 g/cm3.
Universitas Sumatera Utara
3. Papan partikel berkerapatan tinggi (High Density Particleboard), yaitu papan yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 g/cm3. Menurut Sutigno (1994) faktor-faktor yang mempengaruhi mutu papan
partikel antara lain : 1. Berat jenis kayu Perbandingan antara kerapatan atau berat jenis papan partikel dengan berat jenis kayu harus lebih dari 1, yaitu sekitar 1,3 agar mutu papan partikelnya baik. 2. Zat ekstraktif kayu Zat ekstraktif akan mengganggu proses perekatan. 3. Jenis kayu Beberapa jenis kayu (meranti kuning) yang dibuat papan partikel emisi formaldehidanya lebih tinggi dari jenis lain (meranti merah). Masih diperdebatkan apakah karena pengaruh warna atau pengaruh zat ekstraktif atau pengaruh keduanya. 4. Campuran jenis kayu Jika ingin menghasilkan papan partikel struktural lebih baik terbuat dari satu jenis kayu daripada dari campuran jenis kayu (kehomogenan antar partikel) 5. Ukuran partikel Papan partikel yang dibuat dari tatal akan lebih baik daripada yang dibuat dari serbuk karena ukuran tatal lebih besar daripada serbuk. Karena itu, papan partikel struktural dibuat dari partikel yang relatif panjang dan relatif lebar.
Universitas Sumatera Utara
6. Perekat Penggunaan perekat phenol formaldehida yang kadar formaldehidanya tinggi akan menghasilkan papan partikel yang keteguhan lentur dan keteguhan rekat internalnya lebih baik tetapi emisi formaldehidanya lebih jelek. Selain itu kadar perekat juga berpengaruh terhadap pengembangan tebal papan partikel. Menurut Yusuf (2000) suhu kempa optimum sangat penting mengingat
proses pengempaan panas dalam produksi papan komposit merupakan salah satu kunci kualitas papan komposit yang dihasilkan. Pengempaan papan komposit pada suhu diatas suhu optimum akan menyebabkan papan komposit yang dihasilkan over matured sehingga bersifat getas dan menyebabkan ikatan antar partikel menjadi tidak normal, demikian sebaliknya. Pengempaan pada suhu dibawah suhu optimum menyebabkan perekat tidak matang serta kemungkinan partikel plastik yang digunakan belum meleleh. Pengempaan pada suhu optimum diharapkan menghasilkan kualitas rekatan yang baik antara partikel plastik dan partikel kayu. Pada umumnya semakin besar tekanan kempa semakin padat lembaran papan yang dihasilkan.
Haygreen dan Bowyer (1986) mengemukakan bahwa meningkatnya kadar air papan partikel mengakibatkan timbulnya pengembangan partikel kayu dan melemahnya ikatan antar partikel. Hal itu menyebabkan partikel-partikel kayu dapat membebaskan diri dari tekanan yang dialami pada waktu pengempaan. Semakin tinggi penyerapan air, maka akan meningkatkan pengembangan tebal papan partikel.
Universitas Sumatera Utara
Menurut Roza (2009) bahwa sifat-sifat papan partikel dapat dipengaruhi oleh beberapa sifat yakni:
1. Kerapatan papan partikel Kerapatan adalah suatu ukuran kekompakan suatu partikel dalam lembaran dan sangat tergantung pada besarnya tekanan kempa yang diberikan selama proses pembuatan lembaran. Makin tinggi kerapatan papan partikel yang akan dibuat semakin besar tekanan yang digunakan pada saat pengempaan.
2. Kadar air papan partikel Kadar air papan partikel sangat tergantung pada kondisi udara disekelilingnya, karena terdiri atas bahan-bahan yang mengandung lignoselulosa sehingga bersifat higroskopis. Kadar air papan partikel akan semakin rendah dengan semakin banyaknya perekat yang digunakan, karena kontak antara partikel akan semakin rapat sehingga air akan sulit masuk di antara partikel kayu.
3. Penyerapan Air Papan partikel sangat mudah menyerap air pada arah tebal terutama pada keadaan basah dan suhu udara yang lembab. Faktor yang mempengaruhi papan partikel terhadap penyerapan air adalah volume ruang kosong yang dapat menampung air di antara partikel, adanya saluran kapiler dan luas permukaan partikel yang tidak dapat ditutupi oleh perekat.
4. Pengembangan Tebal Salah satu kelemahan papan partikel adalah besarnya tingkat pengembangan dimensi tebal. Pengembangan tebal ini akan menurun
Universitas Sumatera Utara
dengan banyak parafin yang ditambahkan dalam proses pembuatannya sehingga sifat kedap airnya akan lebih sempurna. Menurut Ruhendi dkk (2007), kadar air papan komposit dipengaruhi oleh kerapatannya. Papan dengan kerapatan tinggi memiliki ikatan antar molekul partikel dengan molekul perekat terbentuk sangat kuat. Ikatan inilah yang menyebabkan molekul air sulit mengisi rongga yang terdapat dalam papan komposit karena terisi dengan molekul perekat. Karena ikatan antar partikel sangat kuat, sehingga tidak ada rongga-rongga yang memungkinkan air masuk ke dalam papan partikel. Kurangnya tekanan mesin kempa mengakibatkan target ketebalan yang direncanakan tidak tercapai, sehingga nilai kerapatan semakin kecil. Berdasarkan pernyataan Suharman dkk (2007), papan partikel harus mempunyai tingkat kerapatan yang tinggi, karena cenderung lebih keras sehingga bisa digunakan untuk eksterior dan secara tidak langsung menjadi penghambat aktifitas makan rayap secara fisik. Ukuran Partikel Bentuk dan ukuran partikel juga termasuk salah satu faktor penting yang mempengaruhi proses pembuatan dan sifat akhir dari papan partikel. Sifat akhir yang dipengaruhi oleh ukuran partikel antara lain sifat fisis, sifat mekanis, stabilitas dimensi, karakteristik permukaan papan dan sifat pengerjaan mesin. Demikian juga ukuran partikel akan memberi pengaruh terhadap proses pembuatan papan partikel seperti pengeringan partikel, pencampuran dengan perekat, pembentukan lembaran dan pengempaan (Maloney, 1993).
Universitas Sumatera Utara
Karakteristik permukaan yang disebabkan pada saat pencampuran antara partikel dan perekat pada papan partikel akan mempengaruhi baik tidaknya keteguhan rekat internal suatu papan tersebut. Menurut pernyataan Haygreen dan Bowyer (1996), keteguhan rekat internal adalah suatu uji pengendalian kualitas yang penting karena menunjukan kesempurnaan pencampuran partikel dan perekatnya, pembentukan papan partikel dan proses pengempaan papan partikel tersebut.
Ukuran partikel yang semakin kecil membuat bidang rekat partikel tersebut akan semakin luas dibandingkan dengan partikel lain yang lebih besar. Bidang rekat partikel yang luas membutuhkan perekat yang lebih banyak. Sehingga kurangnya komposisi perekat pada papan partikel membuat ikatan antar partikel maupun antara partikel dengan perekat tidak solid dan akan berakibat terhadap rendahnya nilai sifat mekanis papan partikel yang akan dihasilkan (Sumardi dkk, 2004).
Perbedaan ukuran partikel (dalam ukuran mesh) berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanis dari komposit. Ukuran mesh yang besar menghasilkan permukaan kasar dan ikatan antar partikel lemah sehingga ada pori di antara partikel serta tidak semua partikel berikatan baik dengan matrik. Ukuran partikel yang kecil menghasilkan permukaan yang halus dan ikatan antar partikel yang baik karena matrik berikatan baik dengan partikel (Zhongli dkk, 2007).
Muharam (1995) menyatakan keberhasilan kualitas akhir papan partikel dipengaruhi oleh ukuran partikel dan faktor pembuatannya. Salah satu faktor pembuatan yang mempengaruhinya adalah proses pengempaan. Proses pengempaan tergantung pada jenis perekat yang digunakan, suhu pengempaan,
Universitas Sumatera Utara
lamanya pengempaan dan besarnya tekanan kempa. Akan tetapi yang paling penting adalah ukuran partikelnya. Semakin kecil ukuran partikel, maka akan mengurangi kepadatan papan yang dihasilkan. Karena apabila target ketebalan tidak memenuhi maka akan menyebabkan penurunan volume papan partikel tersebut.
Penggunaan partikel halus sebanyak 5-20% akan bermanfaat untuk mengurangi ruang kosong antar partikel yang dapat memperlambat penyerapan air dan memperbaiki karakteristik permukaan papan partikel. Pemakaian partikel halus akan memberikan ikatan yang kompak dalam membentuk lapisan partikel dan mengurangi adanya ruang kosong antara partikel serta mencegah timbulnya celah di permukaan papan partikel. Akan tetapi pengunaan partikel yang terlalu halus akan mengurangi kekuatan papan partikel itu sendiri karena konsentrasi perekat pada permukaan partikel akan menjadi rendah sekali (Maloney, 1993).
Semakin mengecilnya ukuran partikel penyusun maka nilai sifat fisis khususnya kadar air dan pengembangan tebal semakin tinggi. Nilai kerapatan papan partikel akan mempengaruhi nilai keteguhan rekat internal papan partikel. Kerapatan yang tinggi dengan ukuran partikel yang lebih besar akan menghasilkan keteguhan rekat internal yang lebih baik. Hal ini terjadi karena kekompakan partikel penyusun lebih baik selain itu pelaburan perekat lebih merata pada partikel besar dibandingkan partikel kecil (Sumardi dkk, 2004). Perekat Phenol Formaldehida
Phenol formaldehida merupakan resin sintetis yang pertama kali digunakan secara komersial baik dalam industri plastik maupun cat (surface coating). Phenol formaldehida dihasilkan dari reaksi polimerisasi antara phenol
Universitas Sumatera Utara
dan formaldehida. Reaksi terjadi antara phenol pada posisi ortho maupun para dengan formaldehida untuk membentuk rantai yang crosslinking dan pada akhirnya akan membentuk jaringan tiga dimensi (Hesse, 1991).
Menurut Achmadi (1990), perekat phenol formaldehida (PF) dapat berekasi secara kimia dengan struktur fenolik pada lignin. Viskositas perekat PF cukup rendah sehingga memungkinkan untuk berpenetrasi ke dalam pori-pori kayu dan berfungsi sebagai jangkar mekanis dalam perekatan. Akhirnya, kekuatan kohesif dari resin melebihi kekuatan kohesif kayu. Semua faktor ini memberikan sumbangan bagi kekuatan rekat pada kayu.
Perekat phenol formaldehida memiliki kelebihan yaitu sifat perekatan yang baik, tahan terhadap air dingin dan air mendidih. Perekat PF juga memberikan pengikatan yang tahan terhadap iklim dan uap panas. Sedangkan kelemahannya yaitu sumber bahan baku yang semakin berkurang serta menimbulkan emisi formaldehida terhadap lingkungan. Perekat PF mengeras lebih lambat dari perekat urea formaldehida, dan membutuhkan temperatur yang lebih tinggi, yaitu antara 130˚C-150˚C. Waktu pengerasan dengan menggunakan kempa panas (hot press) yaitu selama ±10 menit. Sedangkan kadar perekat yang terbaik untuk phenol formaldehida adalah 8% (Maloney, 1977).
Kualitas rekat dari PF sangat baik. Perekatan yang tepat memberikan kekuatan yang tinggi dan daya tahan di bawah kondisi yang sulit saat pemakaian. Bidang rekat tahan terhadap air dingin dan air mendidih, tidak diserang oleh jamur, serangga, dan tahan terhadap bahan kimia, juga tahan terhadap suhu tinggi yang menyebabkan karbonisasi kayu. Kekurangan perekat phenol formaldehida adalah garis rekatnya gelap, venir berwarna terang akan mengalami perubahan
Universitas Sumatera Utara
warna, dan memerlukan perhatian yang lebih jika dibandingkan dengan perekat sintesis lainnya. Di samping itu, pekerja dapat mengalami iritasi kulit jika tidak menggunakan perlengkapan keamanan, dan formulasi perekat akan mengeluarkan bau yang tidak sedap bahkan setelah pengerasan (Tsoumis, 1991).
Pada penelitian Sembiring (2013), pengembangan tebal dengan kadar perekat 6% cenderung lebih tinggi daripada papan partikel yang menggunakan kadar perekat 8% dan 10%. Nilai pengembangan tebal semakin menurun seiring dengan meningkatnya kadar perekat PF. Hal ini terjadi karena dengan semakin banyak jumlah perekat membuat ruang lembaran papan menjadi lebih rapat sehingga air yang masuk ke dalam papan partikel menjadi lebih sedikit dan pengembangan tebalnya semakin menurun. Semakin tinggi kadar perekat, pengembangan papan partikel cenderung menurun. Styrofoam (Polistirena)
Styrofoam berasal dari kata styrene (zat kimia bahan dasar), dan foam (busa/buih). Bentuknya sangat ringan, karena kandungan di dalamnya 95% udara dan 5% styrene. Sifat styrene dapat larut dalam panas, lemak, alkohol/aseton, vitamin A (Toluene), dan susu. Itulah sebabnya jangan gunakan styrofoam untuk wadah makanan atau minuman yang dapat melarutkan styrene. Styrene merupakan zat kimia yang bersifat neurotoxic (menyerang syaraf). Seiring dengan waktu terjadi akumulasi styrene dalam tubuh, dan hal ini mengakibatkan kerusakan saraf pada otak manusia (Environment Loves Community, 2008).
Pangan yang beredar saat ini praktis tidak lepas dari penggunaan kemasan plastik, untuk melindungi kualitas pangan juga dimaksudkan untuk promosi. Diantara kemasan plastik tersebut, salah satu jenis yang cukup populer di
Universitas Sumatera Utara
kalangan masyarakat adalah styrofoam. Styrofoam adalah nama dagang yang telah dipatenkan dan dimaksudkan untuk digunakan sebagai insulator pada bahan konstruksi bangunan, bukan sebagai kemasan pangan (Badan POM RI, 2008).
Beberapa sifat umum dari styrofoam menurut Syarief (1989) antara lain : a. Memiliki kekuatan dan tidak mudah sobek (elastis). b. Tahan terhadap air, bahan kimia non-organik, dan alkohol c. Titik leburnya rendah (88 0C) dan lunak pada suhu 90°C sampai 95°C). d. Tahan terhadap asam dan basa kecuali asam pengoksidasi. e. Permeabilitas uap air dan gas sangat tinggi, baik untuk kemasan bahan segar. f. Mudah dicetak, permukaannya licin, jernih, dan mengkilap. g. Mempunyai daya ikat yang tinggi terhadap debu dan kotoran.
Polistirena atau polifinil etana dapat dipolimerkan dengan panas atau sinar matahari. Polistirena merupakan termoplastis yang bening kecuali ditambahkan pewarna dan pengisi dan dapat dilunakkan pada suhu + 100 0C. Tahan terhadap asam, basa dan zat pengarat (korosif), tetapi mudah larut dalam mempengaruhi kekuatan polimer terhadap panas. Akan tetapi, styrofoam memiliki sifat tidak mudah terurai oleh alam. Styrofoam banyak digunakan untuk membuat berbagai jenis lembaran, penutup dan barang pencetak (Ruhendi dkk, 2007).
Menurut Mawardi (2010), penggunaan styrofoam memberikan pengaruh pada papan partikel yang akan dihasilkan. Semakin banyak kandungan styrofoam, maka akan meningkatkan nilai-nilai papan partikel. Salah satunya adalah kerapatan papan partikel yang akan semakin meningkat dengan semakin banyaknya kandungan styrofoam pada papan.
Universitas Sumatera Utara
METODOLOGI
Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Agustus 2012 sampai November
2013. Persiapan bahan baku dan pembuatan papan partikel dilakukan di Workshop Kehutanan, Fakultas Pertanian (FP), Universitas Sumatera Utara (USU). Pengeringan partikel BKS dilakukan di Laboratorium Hama Penyakit Tanaman, FP USU. Pengujian sifat fisis dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan, FP USU. Pengujian sifat mekanis dilaksanakan di Laboratorium Biokomposit dan Keteknikan Kayu, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Pengujian ketahanan terhadap rayap tanah dilakukan di Hutan Tri Dharma USU.
Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah partikel BKS,
styrofoam (polistirena), perekat phenol formaldehida (PF) dan parafin cair. Alat yang digunakan adalah chainsaw, mesin serut, terpal, plastik, saringan partikel, timbangan, oven, cetakan kayu 25 x 25 x 10 cm, cetakan besi 25 x 25 x 1 cm, kempa panas, sprayer gun, mesin blending, kamera digital, alat tulis, kalkulator, dan UTM (Universal Testing Machine).
Prosedur Penelitian 1. Penyiapan 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 di serut menjadi bentuk partikel.
Universitas Sumatera Utara
Partikel yang telah diserut kemudian dikeringkan lalu dihaluskan dengan cara
digiling dengan mesin penggiling. Setelah itu partikel disaring dengan variasi
saringan ukuran 20 mesh, 35 mesh, dan 50 mesh. Kemudian partikel
dikeringkan dalam oven sampai kadar airnya ± 5%.
2. Pencampuran (blending)
Partikel dicampurkan dengan perekat PF dengan kadar perekatnya adalah 8%.
Pencampuran dilakukan dengan variasi perbandingan perekat PF dan styrofoam
yaitu 60:40, 70:30, 80:20 dan 90:10. Perekat PF dicampur dengan cara
dimasukkan ke dalam mesin pengaduk (blender), kemudian disemprotkan
dengan menggunakan sprayer gun sesuai dengan kebutuhan setiap papan.
Setelah itu styrofoam dimasukkan ke dalam mesin blender. Papan partikel yang dibuat adalah berkerapatan 0,7 g/cm3 dengan ukuran 25 cm x 25 cm x 1 cm.
Komposisinya bisa dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Komposisi kebutuhan untuk membuat suatu papan partikel
Ukuran
Berat
Perbandingan Berat Perekat
Partikel
Partikel (g) PF : Styrofoam
PF (g)
(mesh)
(g)
20
406
60 : 40
45,78
406
70 : 30
53,41
406
80 : 20
61,04
406
90 : 10
68,67
35
406
60 : 40
45,78
406
70 : 30
53,41
406
80 : 20
61,04
406
90 : 10
68,67
50
406
60 : 40
45,78
406
70 : 30
53,41
406
80 : 20
61,04
406
90 : 10
68,67
Berat Styrofoam (g)
30,52 22,89 15,26 7,63 30,52 22,89 15,26 7,63 30,52 22,89 15,26 7,63
3. Pembentukan lembaran (mat forming)
Partikel yang telah dicampur dengan perekat dan bahan pengisi styrofoam
dimasukkan ke dalam cetakan lembaran. Pembentukan lembaran dilakukan
Universitas Sumatera Utara
dengan menggunakan alat pencetak lembaran ukuran 25 cm x 25 cm x 10 cm. Tujuan dari pembentukan lembaran untuk memberikan bentuk lembaran yang seragam sehingga dapat dihasilkan papan partikel yang lebih baik. 4. Pengempaan panas (hot pressing) Pengempaan papan yang dilakukan adalah kempa panas pada suhu 150°C selama 10 menit dan tekanan kempanya adalah 25 kgf/cm2. 5. Pengkondisian (conditioning) Papan yang baru dibentuk didinginkan terlebih dahulu sebelum dilakukan penumpukan. Penumpukan papan partikel pada kondisi panas akan menghambat proses pendinginannya dan memberikan efek negatif terhadap papan itu sendiri, seperti pewarnaan, terlepasnya partikel-pertikel lapisan permukaan pada saat pengemplasan dan menurunkan kekuatan. Pengkondisian papan dilakukan dengan cara penumpukan untuk menyeragamkan kadar air dan menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk selama proses pengempaan panas selama 14 hari pada suhu kamar. Selain itu pengkondisian dimaksudkan agar kadar air papan komposit mencapai kesetimbangan. 6. Pemotongan Contoh Uji Papan partikel yang telah mengalami conditioning kemudian dipotong sesuai dengan tujuan pengujian yang dilakukan. Ukuran contoh uji disesuaikan dengan standar pengujian SNI tentang papan partikel. Pola pemotongan untuk pengujian disajikan pada Gambar 1.
Universitas Sumatera Utara
25 cm
D C
E
B
25 cm
A
Gambar 1. Pola Pemotongan Contoh Uji Untuk Pengujian
Keterangan A. Contoh uji MOE dan MOR (20 cm x 5 cm x 1 cm) B. Contoh uji ketahanan terhadap rayap tanah (20 cm x 5 cm x 1 cm) C. Contoh uji kerapatan dan kadar air (10 cm x 10 cm x 1 cm) D. Contoh uji internal bond