Variasi Ukuran Partikel dan Perbandingan Kadar Perekat Urea Formaldehida dan Phenol Formaldehida Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Limbah Batang Kelapa Sawit

  Batang Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq)

  Batang kelapa sawit (BKS) berbentuk silinder dengan diameter sekitar 20- 75 cm. Tinggi batang bertambah sekitar 25-45 cm per tahun. Dalam kondisi lingkungan yang sesuai pertambahan tinggi dapat mencapai 100 cm per tahun. Batang tanaman diselimuti bekas pelepah hingga umur 12 tahun. Setelah umur 12 tahun pelapah yang mengering akan terlepas sehingga penampilan menjadi mirip dengan kelapa. Tinggi kelapa sawit dapat mencapai 30 m, namun di perkebunan tingginya hanya mencapai 15 m dengan diameter 40-80 m. Tanaman kelapa sawit yang mencapai umur 30 tahun dianggap tidak produktif karena produktifitas buahnya menurun dan sulitnya dalam pemanenan (Prayitno, 1995)

  Tomlinson (1961) mengklasifikasikan tanaman sawit sebagai barikut :

  Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Sub-divisi : Angiospermae Kelas : Monocotiledone Famili : Arecaceae (palmae) Sub-famili : Cocoideae Genus : Elaeis Spesies : Elaeis guineensis Jacq

  Gambar 1. Tanaman kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq) Kelapa sawit merupakan bahan berlignoselulosa yang memiliki sejumlah kekurangan. Kekurangan tersebut menurut Bakar (2003) antara lain terletak pada stabilitas dimensi, kekuatan, keawetan

  dan kadar air yang tinggi .

  Beberapa sifat penting dari setiap bagian tepi, tengah, dan pusat batang kelapa sawit pada Tabel 1.

  Tabel 1. Sifat-sifat dasar batang kelapa sawit Bagian Dalam Batang Sifat-sifat Penting Tepi Tengah Pusat

  Berat Jenis 0,35 0,28 0,20 Kadar Air, (%) 156 257 365 Kekuatan Lentur, (Kg/cm ^{2 ) 3 x10}

⁴

1 x 10 ⁴ 0,7 x 10 ⁴ Keteguhan Lentur, (Kg/cm ² ) 295 129

  67 Susut Volume (%)

  26

  39

  48 Kelas Awet

  V V

  V Kelas Kuat

  III-V

  V V Sumber : Bakar (2003)

  Lebih lanjut Bakar (2003) mengemukakan kadar air batang kelapa sawit bervariasi antara 100–500%. Bentang variasi kadar air pada BKS diindikasikan terhadap ketinggian dan kedalaman posisi batang. Bagian terendah dan luar batang memiliki nilai kadar air yang rendah dibandingkan bagian dalam dan ujung batang. Kecenderungan kenaikan kadar air ini disebabkan distribusi jaringan parenkim yang berfungsi menyimpan atau menahan lebih banyak air dari pada jaringan pembuluh. Ketersediaan jaringan parenkim ini akan semakin berlimpah dari bagian luar batang ke bagian dalam batang.

  Hasil penelitian Hartono, dkk (2011) mengemukakan kerapatan BKS

  3

  berkisar antara 0,23-0,74 g/cm . 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 bawah tepi luar sedikit lebih tinggi, kemudian menurun pada bagian tengah hingga pada bagian atas BKS. Perbedaan nilai kerapatan ini berkaitan dengan jumlah distribudi

  

vascular bundles pada BKS. Sebaran vascular bundles pada bagian tepi BKS

lebih rapat dan berangsur-angsur berkurang ke arah pusat.

  Perekat Urea Formaldehida dan Phenol Formaldehida

  Perekat adalah suatu zat atau bahan yang memiliki kemampuan untuk mengikat dua benda melalui ikatan permukaan. Faktor yang mempengaruhi perekatan antara lain penetrasi perekat ke dalam kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya, tingkat kekasaran permukaan, serta komposisi multi polimer dan keragaman jenis bahan yang direkatkan (Blomquist dalam Ruhendi, 2007).

  Umumnya perekat yang digunakan dalam pembuatan papan partikel merupakan jenis perekat thermosetting antara lain perekat Urea formaldehida (UF) atau phenol formaldehida (PF). Perekat UF umumnya diperuntukan untuk kayu lapis dan papan partikel pengunaan interior dan perekat PF lebih kepengunaan eksterior. Perekat UF dan PF memiliki kekurangan dan kelebihan masing-masing. Untuk UF memiliki harga yang lebih murah, tidak mudah terbakar, tingkat pematangan cepat dan berwarna terang serta memiliki kelemahan ikatannya tidak tahan terhadap cuaca dan kelembaban. Sedangkan perekat PF memiliki kelebihan tahan cuaca dan air, jamur, bahan kimia. Namun perekat PF memliki harga lebih tinggi dari perekat UF, memiliki warna gelap (Iskandar, 2009).

  Menurut Ruhendi dan Hadi (1997), urea formaldehida merupakan hasil kondensasi dari urea dan formaldehida dengan perbandingan molar 1: 1,5-2. Urea formaldehida ini larut dalam air dan proses pegerasannya akan terbentuk pola ikatan jaringan. Urea formaldehida akan cepat mengeras dengan naiknya temperatur dan atau turunnya pH. Dengan adanya dua faktor yang sangat berperan dalam proses pengerasan urea formaldehida ini, maka perekat ini dapat dikempa panas maupun dikempa dingin, yaitu dengan cara mengatur keasaman perekatnya.

  Phenol formaldehida merupakan hasil kondensasi formaldehida dengan monorik phenol, termasuk phenol itu sendiri, creosol dan xylenol. Phenol formaldehida dibagi menjadi dua kelas yaitu resol yang bersifat thrmoseting dan novolak yang bersifat thrmoplastik. Perbedaan kedua ini disebabkan oleh perbnadingan molar phenol dan formaldehida, serta katalis atau kondisi yang terjadi selama berlangsungnya reaksi (Ruhendi dan Hadi, 1997)

  Papan Partikel

  Maloney (1993) mengatakan bahwa papan partikel adalah salah satu jenis produk komposit/panel kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan- bahan berlignoselulosa lainya, yang diikat dengan perekat atau bahan pengikat lain kemudian dikempa panas. Menurut Haygreen dan Bowyer (1996) papan partikel merupakan gabungan antara partikel kayu dengan penambahan matriks sebagai perekatnya dan dikempa secara hot press. Tsoumis (1991) juga mendefinisikan pengertian yang hampir sama dengan Maloney (1993) yakni 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.

  Pengolongan produk papan partikel sangatlah beragam. Pembagian tersebut dapat ditinjau dari beberapa aspek, yaitu tujuan penggunaannya apakah untuk konstruksi/pembebanan atau struktural dan non struktural. Papan partikel dapat pula dikelompokkan berdasarkan lokasi penggunaannya. Papan partikel yang tahan air dan kelembaban tinggi digolongkan sebagai papan partikel eksterior, sedangkan papan partikel yang tidak tahan terhadap kelembaban tinggi digolongkan sebagai papan partikel interior. Penentuan tipe eksterior dan interior biasanya didasarkan pada sifat perekat yang digunakan. Papan partikel yang menggunakan perekat phenol formaldehida atau isosianat dapat digolongkan sebagai papan partikel eksterior karena sifat perekatnya yang tahan terhadap kelembaban tinggi, sementara papapn partikel yang menggunakan perekat urea formaldehida digolongkan sebagai papan partikel interior karena perekatnya tidak tahan kelembaban tinggi (Suhasman, 2008).

  Maloney (1993) membagi kerapatan papan partikel ke dalam 3 (tiga) golongan yaitu:

  1. Papan partikel kerapatan rendah (low density particleboard), memiliki

  3 kerapatan kurang dari 0,4 g/cm .

  2. Papan partikel kerapatan sedang (medium density particleboard), memiliki

  3 kerapatan antara 0,4-0,8 g/cm .

  3. Papan partikel kerapatan tinggi (hight density particleboard), memiliki

  3 kerapatan lebih dari 0,8 g/cm .

  Iswanto (2002) mengemukakan beberapa faktor yang mempengaruhi sifat papan partikel antara lain jenis kayu, tipe bahan baku, tipe partikel, perekat, jumlah dan distribusi lapisan, aditif (parafin untuk menghasilkan papan yang tahan terhadap penyerapan air), kadar air dan kerapatan. Pernyataan hampir sama juga di kemukakan oleh Sutigno (1994) yaitu 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.

  6. Kulit kayu Semakin banyak kulit kayu dalam partikel kayu, maka sifat papan partikel akan semakin kurang baik karena kulit kayu akan mengganggu proses perekatan antar partikel. Banyaknya kulit kayu maksimum sekitar 10%.

  7. Perekat Penggunaan perekat urea formaldehida yang kadar formaldehidanya tinggi akan menghasilkan papan partikel yang keteguhan lentur dan keteguhan rekat internalnya lebih baik tetapi emisi formaldehidanya lebih jelek.

  8. Pengolahan Kadar air hamparan (campuran partikel dengan perekat) yang optimum adalah 10-14%, bila terlalu tinggi keteguhan lentur dan keteguhan rekat internal papan partikel akan menurun.

  Menurut papan partikel terdiri dari beberapa

   Marra (1992) pembuatan

  tahapan, tahapan tersebut diuraikan sebagai berikut : a.

  Kayu dengan dimensi yang lebih besar dikonversi menjadi bentuk partikel kemudian disaring dan dikeringkan untuk menyeragamkan ukurannya.

  b.

  Partikel tersebut kemudian dicampurkan dengan perekat dengan kadar padatan perekat (resin solid content) berkisar antara 6 – 10% berdasarkan berat kering tanur partikel. c.

  Campuran partikel dan perekat kemudian dibentuk menjadi lembaran dengan menggunakan cetakan.

  d.

  Melakukan pengempaan panas selama jangka waktu tertentu (biasanya antara 5 – 15 menit).

  e.

Melakukan pengkondisian sebelum papan tersebut siap digunakan atau diproses lebih lanjut pada pengolahan sekunder. Setiap tahapan dalam

  proses pembuatan partikel tersebut memiliki aspek kritisnya masing- masing, sehingga memerlukan kecermatan untuk membuat papan partikel yang berkualitas baik. Proses pengempaan tergantung dari tipe atau jenis perekat yang dipergunakan. Prinsip yang dipakai untuk menentukan lama waktu pengempaan adalah jenis perekat dan kondisi adonan perekat yang dipakai sewaktu pengempaan. Waktu kempa juga dipengaruhi oleh ketebalan bahan yang direkatkan dan suhu kempa tersebut. Peroses pengempaan dalam pembuatan papan komposit dibagi ke dalam dua tipe yaitu pengempaan dingin (repressing atau cold pressing) dan pengempaan panas (hot pressing) dengan suhu dan tekanan tertentu. Pengempaan dingin sebagai proses pematangan perekat memerlukan waktu yang lama tetapi biaya pengempaan murah dan umumnya proses pengempaan jenis ini dipakai untuk pembuatan papan serat, sedangkan pada kempa panas diperuntukan pada pembuatan papan partikel dengan waktu pengempaan pendek sehingga dapat menaikkan kapasitas pengempaan sekaligus menaikkan produksi. Namum pengempaan panas memerlukan biaya yang tinggi untuk menaikkan suhunya (Bakar, 2003).

  Menurut Yusuf (2000) suhu kempa optimum sangat penting mengingat proses pengempaan panas dalam produksi papan partikel merupakan salah satu kunci kualitas papan partikel yang dihasilkan. Pengempaan papan partikel di atas suhu optimum akan menyebabkan papan partikel yang dihasilkan over matured sehingga bersifat getas dan menyebabkan ikatan antar partikel menjadi tidak normal. Sebaliknya apabila pengempaan pada suhu dibawah suhu optimum menyebabkan perekat tidak matang serta kemungkinan partikel yang digunakan belum melekat satu sama lain. Pengempaan pada suhu optimum diharapkan menghasilkan kualitas rekatan yang baik antara partikel-partikel kayu. Pada umumnya semakin besar tekanan kempa semakin padat lembaran papan yang dihasilkan.

  Kadar Perekat dan Ukuran Partikel

  Kualitas papan partikel dipengaruhi oleh perekat. Hal ini dikemukakan oleh Sulastiningsih dkk (2008) penelitiannya yang berjudul Pengaruh kadar

  , menunjukkan bahwa sifat fisis dan

  perekat terhadap sifat Papan partikel bamboo

  

mekanis papan partikel bambu sangat dipengaruhi oleh kadar perekat yang

digunakan. Semakin tinggi kadar perekat sampai titik tertentu maka semakin baik

sifat papan partikel bambu yang dihasilkan. Penggunaan kadar perekat minimum 11% dari berat kering partikel bambu menghasilkan papan partikel bambo yang cukup kuat dan stabil serta memenuhi persyaratan Standar Nasional Indonesia.

  Secara keseluruhan dapat diketahui bahwa dengan meningkatnya kadar

perekat dalam pembuatan papan partikel bambu, terjadi peningkatan nilai keteguhan

rekat internal, modulus patah dan modulus elastisitas. Sebaliknya nilai pengembangan

tebal dan penyerapan air papan partikel bambu menurun dengan meningkatnya kadar

  

perekat. Hal ini berarti semakin tinggi kadar perekat yang digunakan dalam

pembuatan papan partikel bamboo semakin baik sifat papan partikel bambu yang dihasilkan ( Sulastiningsih, 2008) .

  Perbedaan ukuran partikel (dalam ukuran mesh) berpengaruh terhadap sifat fisik dan mekanik 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, 2007).

  Bentuk dan ukuran partikel 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 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).

  Pengunaan 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 terlalau halus akan mengurangi kekuatan papan partikel itu sendiri karena konsentrasi perekat pada permukaan partikel akan menjadi rendah sekali (Maloney, 1993).