8 B.4. Sifat kimia
Menurut Pari et al. 2006 kayu ki bawang Melia excelsa memiliki kandungan holoselulosa sebesar 69,88, lignin 27,31, pentosan 16,44;
kelarutan ekstraktif 6,94 air dingin, 4,23 air panas, 2,6 alkohol benzena, 15,18 NaOH 1, kadar abu 0,47, dan kadar silika 0,14.
Berdasarkan hasil penelitian Tamizi 2003, kadar abu dari kayu sentang tidak dipengaruhi oleh perbedaan umur pohon. Nilai kadar abu berkisar antara 1,87-
2,33. Ditemukan tiga unsur anorganik utama yaitu potasium, kalsium dan magnesium. Selain itu juga terdapat unsur lain seperti natrium, tembaga, seng,
mangan, besi dan nikel.
B.5. Keawetan alami kayu
Hasil pengujian keawetan menunjukkan bahwa kayu sentang baik teras maupun gubal tidak tahan terhadap serangan jamur pelapuk. Ketahanan kayu
teras lebih besar dibandingkan kayu gubalnya. Tingkat keparahan serangan jamur soft rot lebih besar dari brown rot dan white rot. Kayu sentang yang
telah diawetkan dengan bahan pengawet Chrom Cupprum Arsenic CCA termasuk kedalam kelas IV Ching 2003. Keawetan alami kayu teras
termasuk sedang dan mudah terserang oleh rayap; kayu gubal sangat mudah diserang lyctus.
C. Oriented Strand Board OSB
C.1. Sejarah perkembangan
Menurut Structural Board Association 2004, OSB dan pendahulunya waferboard telah dikembangkan sejak tahun 1960-an. Pada awalnya OSB
dan waferboard diaplikasikan sebagai pelapis struktural pada bagian permukaan luar rangka sebelum ditempel dinding, atap ataupun lantai
sheating pada bangunan rumah. Selanjutnya diaplikasikan sebagai elemen bangunan yang memberikan kekuatan geser terhadap beban angin dan gempa
shearwall. Menurut Structural Board Association 2005, keberadaan OSB ini pada
awalnya merujuk pada waferboard yang telah ada sejak tahun 1962, baru kemudian pada tahun 1981 secara komersial muncul OSB dan sekarang ini
9
keberadaannya telah menggantikan waferboard. Menurut Bowyer et al. 2003, antara tahun 1985-1999 produksi OSB di USA meningkat hingga
300 dari 2,7 menjadi 10,3 juta m
3
per tahun. Pada tahun 2004 di Amerika Utara terdapat 64 industri OSB 40 di
Amerika dan 24 di Kanada dengan kapasitas produksi 27 milyar feet
2
. Kapasitas produksi OSB di Eropa pada akhir tahun 2000 mencapai
2.005.000 m
3
per tahun dan tahun 2001 bertambah sebesar 1.085.000 m
3
per tahun Bowyer et al. 2003; Nishimura et al. 2004. Di Kanada dan Amerika,
OSB sudah dikembangkan dan diaplikasikan pada konstruksi bangunan rumah dan bangunan komersial industri. Menurut Nishimura et al. 2004, di China
sudah dikembangkan perumahan Western Style yang dibangun dengan bahan baku kayu dan OSB.
C.2. Definisi
Menurut APA 1997, OSB adalah panil kayu struktural yang dibuat dari strand kayu yang diikat dengan perekat menggunakan kempa panas. Orientasi
strand dibuat sebagai pusat lapisan komposit atau disusun bersilangan antar lapisan panil.
Menurut Structural Board Association 2004, OSB adalah panel struktural yang cocok untuk konstruksi. Lembaran panilnya terbuat dari
sayatan strand dari kayu berdiameter kecil atau kayu jenis cepat tumbuh dan diikat dengan perekat tipe eksterior melalui proses pengempaan panas.
Kekuatan OSB berasal dari strand yang diorientasikan pada lembaran. Pada bagian permukaan lapisan, strand diorientasikan pada arah memanjang panil.
Lapisan inti disusun secara acak atau bersilangan tegak lurus dengan lapisan permukaan sebagaimana yang disajikan pada Gambar 2.
10 Gambar 2 Arah orientasi
strand Structural Board Association 2004.
Gambar A Strand pada lapisan permukaan diorientasikan sedangkan bagian inti disusun secara acak; B Strand pada lapisan permukaan dan lapisan
inti diorientasikan, dimana arah orientasi lapisan inti tegak lurus dengan lapisan permukaan.
Menurut Forest Product Laboratory 1999; Rahim et al. 2006; Pressnail Stritesky 2005, OSB merupakan panel untuk penggunaan
struktural yang terbuat dari strand-strand kayu tipis yang diikat bersama menggunakan perekat resin tahan air waterproof atau tipe eksterior dan
dikempa panas. OSB adalah panel bukan vinir yang terbuat dari strand yang
diorientasikan, diikat dengan perekat penolik kemudian dikempa. Strand disusun pada arah tegak lurus pada masing-masing lapis biasanya 3 atau 5
lapis yang selanjutnya akan saling berikatan silang seperti pada kayu lapis Rahman et al. 2006; Tsoumis 1991. OSB didesain sebagai struktural untuk
menggantikan bahan pelapis seperti kayu lapis Nishimura et al. 2004. Menurut Pressnail Stritesky 2005, OSB berbentuk lembaran yang
umumnya berukuran 4 ft 1220 mm x 8 ft 2440 mm dan tebalnya antara 0,25 inch 6,5 mm sampai 1,5 inch 38 mm dan biasanya penggunaan utamanya
adalah sebagai konstruksi perumahan dan konstruksi ringan.
C.3. Penggunaan
Menurut Structural Board Association 2004 dan Forest Product
Laboratory 1999, OSB merupakan panil kayu untuk penggunaan struktural. OSB dipergunakan untuk konstruksi rumah, pallet, display, furniture, I-joist
web. OSB digunakan untuk pelapis atap, dinding, lantai perumahan dan
11
konstruksi komersial. Menurut Structural Board Association 2005, OSB dapat dipergunakan untuk dinding, panel atap, sub lantai, pelapis lantai, lantai,
panil penyekat dan I- Joist. OSB didesain sebagai panil struktural untuk menggantikan kayu lapis yang diaplikasikan sebagai dinding, sub pelapis
lantai, balok web, dan pelapis lantai tunggal Rahman et al. 2006.
C.4. Tahapan pembuatan OSB
Menurut Forest Product Laboratory 1999 tahapan pembuatan OSB
adalah sebagai berikut
1.
Bahan baku
Menurut Caesar 1997 dalam Misran 2005, OSB dapat dibuat dengan menggunakan kayu yang memiliki kerapatan 350-700 kgm
3
. Bahan baku yang akan dipergunakan sebagai strand harus bersih dari kulit karena kulit
kayu akan menghambat proses perekatan. 2.
Pembuatan strand Secara umum penggunaan strand berukuran kecil sebagai bahan baku dapat
memperbaiki keseragaman dan stabilitas. Pada kasus OSB, ukuran strand yang besar akan berpengaruh pada sifat keseragaman dan stabilitas Steiner
1995 dalam Nishimura et al. 2004. Ukuran strand dan orientasinya harus dikontrol selama proses produksi.
Pengelompokan strand menurut Nishimura et al. 2004 sebagaimana disajikan pada Gambar 2 adalah sebagai berikut:
a. Strand Tipe 1, bentuk panjang dan sangat lebar.
b. Strand Tipe 2, bentuk panjang namun tidak selebar tipe 1.
c. Strand Tipe 3, bentuk panjang dan sempit.
d. Strand Tipe 4, bentuknya pendek dan sempit.
e. Strand Tipe 5, bentuknya kecil-kecil.
12 Gambar 3 Tipe s
trand Nishimura et al. 2004.
Berbagai tipe strand selanjutnya diambil sampel sejumlah 100 strand untuk diukur aspect ratio, rasio kelangsingannya slenderness ratio, lebar dan
tebal seperti yang disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4 Cara pengukuran panjang dan lebar strand
Nishimura et al. 2004.
Keterangan: L panjang, b1+b2 lebar strand,
Berdasarkan hasil penelitian Nishimura et al. 2004 dilaporkan bahwa dimensi strand dari hasil pengukuran 100 strand pada 5 tipe strand
disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Dimensi strand hasil pengukuran terhadap 100 strand
Bentuk Geometri
Strand Panjang
mm Lebar
mm Tebal
mm Aspect
Ratio Slenderness
Ratio Tipe I
Rata-rata 109,93 65,51
0,67 1,77 173
Tipe II
Rata-rata 99,6 38,75
0,61 2,75
177,11
Tipe III
Rata-rata 99,68 23,56
0,61 4,70
175,42
Tipe IV
Rata-rata 83,23 34,67
0,63 2,68
141,47
Tipe V
Rata-rata 71,10 12,54
0,62 6,25
129,40
13
3. Pengeringan
Ayrilmis et al. 2005 merekomendasikan pengeringan strand hingga mencapai kadar air 2-3. Menurut Structural Board Association 2004,
strand untuk OSB dikeringkan sampai kadar airnya 3 untuk perekat PF atau seperti panil sebesar 8 dengan perekat cair.
Dalam kondisi normal, strand dikeringkan hingga mencapai kadar air 3-5 sebelum dicampur dengan PF cair. Penggunaan PF bubuk memerlukan
pengeringan hingga mencapai kadar air 6. Pengeringan strand dari kayu Aspen hingga mencapai kadar air 4 untuk perekat dengan kandungan 3
isocyanat. Kadar air strand 5-6 apabila menggunakan perekat UF Misran 2005.
4. Pencampuran strand, perekat dan bahan aditif
Menurut Structural Board Association 2004, Liquid polymeric diphenyl methane diisocyanate MDI binder merupakan alternatif binder yang
dipergunakan oleh 35 industri OSB baik MDI sendiri ataupun dicampur dengan fenol. Berdasarkan hasil penelitian MDI binder bereaksi dengan
molekul yang mengandung hidrogen aktif untuk menghasilkan molekul dasar polyurethane dan polyurea. Sumber hidogen aktif dapat berikatan
dengan gugus hidroksil didalam kayu, ekstraktif kayu, dan atau resin kayu sebagaimana halnya kadar air dalam kayu. Serbuk gergaji yang berasal dari
papan yang dibuat dengan MDI aman dan tidak berbahaya bagi kesehatan. Menurut Teco 2005; Marra 1993 Polydiphenylmethane diisocyanate,
pMDI atau MDI dipakai sebagai resin pada pembuatan OSB, namun harganya lebih mahal dari PF. Seperti halnya PF, MDI merupakan perekat
tipe eksterior. Tidak seperti PF, MDI tidak membentuk ikatan mekanis dengan kayu, namun ikatan yang terjadi adalah ikatan kimia dimana ikatan
kimia ini lebih kuat dan lebih stabil dibandingkan dengan ikatan mekanis sehingga membuat kinerja MDI lebih baik dibandingkan PF. Walaupun
penggunaan MDI dalam jumlah sedikit namun dapat memberikan hasil yang lebih baik dari PF. Kayu memiliki gugus fungsi kimia yang dikenal dengan
gugus hidroksil. MDI dalam gugus isocyanat –N=C=O bereaksi dengan gugus hidroksil pada kayu membentuk rantai urethane. Kombinasi faktor
14
seperti nonpolar, komponen aromatik dari MDI tahan terhadap hidrolisis. Beberapa keuntungan menggunakan perekat MDI:
a. Lebih toleran terhadap partikel dengan kadar air yang tinggi.
b. Suhu kempa yang lebih rendah dan siklus kempa dapat lebih cepat
sehingga konsumsi energinya lebih rendah. c.
Tidak ada emisi formaldehida. d.
Pemakaian dalam jumlah sedikit dapat memberikan hasil yang maksimal.
e. Stabilitas dimensi papan yang dihasilkan tinggi.
Bahan aditif yang biasanya ditambahkan pada saat pembuatan OSB adalah lilinparafin. Biasanya lilin parafin ini ditambahkan dalam jumlah yang
sedikit besarnya kurang dari 1,5 berdasarkan berat. 5.
Pembentukan lembaran Menurut Misran 2005, pengorientasian arah strand dapat dilakukan
dengan menggunakan mechanical orienter dimana alat ini terdiri atas dua bagian yaitu disk type orienter mengarahkan strand kearah panjang panil
dan star type orienter mengorientasikan strand tegak lurus arah panjang. Namun menurut Nishimura et al. 2004, pengorientasian strand dalam
pembentukan lembaran panil dapat dilakukan secara manual ataupun dengan bantuan alat sederhana former device.
6. Pengempaan panas
Tujuan pengempaan panas adalah untuk mendapatkan kerapatan dan ketebalan sesuai yang diinginkan serta mematangkan perekat khususnya
perekat termoseting. Menurut Forest Product Laboratory 1999, pengempaan panas pada OSB dilakukan pada suhu 177-204
C selama 3-5 menit. Ayrilmis et al. 2005 menggunakan tekanan 3,5-4 Mpa dan suhu
210-215 C menggunakan resin PF cair untuk target ketebalan 10 mm
membutuhkan waktu kempa selama 295 detik dengan rincian posisi kontrol 5 detik hingga mencapai ketebalan 20 mm, 20 detik untuk menekan hingga
ketebalan 10 mm dan 255 detik pengempaan dipertahankan pada ketebalan 10 mm, serta 15 detik terakhir untuk membuka kempa hingga 14 mm.
15 D.
Perlakuan Pendahuluan D.1. Perendaman dalam air dingin dan panas
Menurut Hadi 1991, 1998, perlakuan pendahuluan menyebabkan perubahan sifat partikel kayu seperti keasamannya berubah, zat ekstraktifnya
berkurang atau partikel lebih stabil terhadap pengaruh air. Dengan adanya perubahan sifat partikel tersebut, maka papan partikel yang dihasilkan akan
memiliki sifat-sifat tertentu yang lebih baik. Perendaman selumbar dengan air panas selama 2 jam merupakan perlakuan yang optimal karena tidak berbeda
nyata dengan perendaman 3 dan 4 jam untuk meningkatkan stabilitas dimensi papan partikelnya.
Komponen yang terlarut dalam air dingin meliputi tanin, gum, gula dan pigmen, sedangkan yang terlarut dalam air panas adalah sama dengan yang
terlarut dalam air dingin ditambah dengan komponen pati Anonim 1995 dalam Pari et al. 2006.
D.2. Bahan pengawet
Menurut Kamdem et al. 2004, telah terjadi peningkatan sifat kekuatan dan sifat anti fotodegradasi pada papan partikel yang terbuat dari limbah kayu
yang telah diawetkan dengan chromated copper arsenate CCA. Peningkatan kekuatan disebabkan oleh peningkatan difusi panas dengan kehadiran copper
chromium dan arsenic kompleks pada kayu yang diawetkan dengan CCA. Selain itu papan yang dihasilkan tahan terhadap organisme perusak, hal ini
dikarenakan partikel mengandung racun dari bahan pengawet CCA.
D.3. Autoklaf pengukusan
Menurut Boonstra et al. 2006, perlakuan pemanasan dibagi kedalam 3 kelompok: 1 Perlakuan pendahuluan kayu sebelum dikempa, 2 Steam
injection pressing dimana perlakuan steam tidak hanya pada kayu namun juga berpengaruh pada pematangan perekat, 3 Perlakuan steam setelah menjadi
papan. Perlakuan pemanasan seperti steam dapat memperbaiki stabilitas dimensi produk panel Heebink and Hefty 1969, Shen 1973, Tomimura and
Matsuda 1986, Hsu et al. 1988, Subyanto et al. 1991, Sekino et al. 1997,
16
Goroyias Hale 2002, Ohlmeyer Lukowsky 2004 dalam Boonstra et al. 2006.
Menurut Paul et al. 2005, perlakuan panas pada kayu solid dapat meningkatkan stabilitas dimensi dan keawetan. Penerapan perlakuan ini pada
panil-panil kayu terutama untuk penggunaan eksterior dapat memperbaiki sifat kadar air dan daya tahan terhadap serangan jamur. Berdasarkan hasil
penelitian Paul et al. 2007, perlakuan panas terhadap strand Scots pine memberikan pengaruh pada sifat mekanis dan penggunaan perekat. Selain itu
pengembangan tebal berkurang sehingga stabilitas dimensinya meningkat, namun keteguhan rekat tidak terpengaruh dengan perlakuan. Menurut Highley
1987 dalam Paul et al. 2007, karbohidrat lebih mudah didekomposisi oleh jamur.
Kadar zat ekstraktif menurun dengan semakin meningkatnya waktu pengukusan. Perlakuan pengukusan menyebabkan terjadinya pengembangan
pada saluran pembuluh. Zat ekstraktif yang terdapat didalam kayu akan berkurang sehingga memudahkan bagi aliran perekat untuk diserap kayu
Kubunsky Itju 1972 dalam Yusfiandrita 1998. Pengaruh pengukusan selama 3 dan 6 jam pada partikel meranti merah yang berukuran panjang, lebar
dan tebal masing-masing 10-50 mm, 2-25 mm, dan 0,2-0,5 mm menghasilkan peningkatan sifat fisis dan mekanis papan partikel yang dihasilkan Priyatna
1988 dalam Yusfiandrita 1998. Menurut Hunt Garratt 1986, akibat dari pengukusan strand adalah
terbentuknya ikatan yang lemah antara mulut noktah dengan torus, adanya ikatan yang lemah pada saluran noktah akan meningkatkan penetrasi perekat
terhadap kayu dan menyebabkan terisinya ruang-ruang kosong yang ada dalam strand. Dengan terisinya ruang-ruang kosong tersebut dapat menghambat air
dan uap air untuk menembus dinding sel sehingga kadar air papan yang dihasilkan lebih rendah dibanding papan tanpa perlakuan.
METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian