Pengaruh Ukuran Partikel dan Kadar Perekat Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit dengan Perekat Urea Formaldehida Chapter III IV
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Juni 2012 sampai dengan Juni 2013.
Persiapan bahan baku dan pengujian sifat fisis papan partikel dilakukan di
Workshop dan Laboratorium Teknologi Hasil Hutan, Program Studi Kehutanan,
Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara. Sedangkan pengujian sifat
mekanis papan partikel dilakukan di Laboratorium Keteknikan Kayu Fakultas
Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan alat
Bahan yang digunakan yaitu partikel batang kelapa sawit, perekat urea
formaldehida dan parafin. Alat yang digunakan dalam penelitian yaitu
parang/golok, chainsaw, mesin serut, alat pencampur (blender), oven, kempa
panas, drum, saringan berukuran 20, 35 dan 50 mesh, mesin penggiling, pencetak,
kalifer, spray gun, plat besi, kertas teflon, penyangga (sticker), mikrometer
sekrup, timbangan digital, gergaji pita (bandsaw), alat tulis, mesin uji universal
(UTM) merk Instron dan kamera digital.
Prosedur Penelitian
1. Persiapan bahan baku
Tanaman kelapa sawit yang tidak produktif lagi ditebang dengan chainsaw
dan dipotong menjadi beberapa bagian batang. Batang tersebut dibelah untuk
diserut dengan menggunakan mesin serut hingga menjadi partikel. Lalu partikel
tersebut digiling untuk mendapatkan ukuran partikel yang sesuai dengan
Universitas Sumatera Utara
kebutuhan yaitu 20, 35 dan 50 mesh. Kemudian partikel tersebut dikeringkan
hingga kadar air 5%.
2. Pencampuran (blending) partikel dengan perekat
Partikel dicampur dengan perekat urea formaldehida (UF) dan parafin
sebanyak 1% dari kadar perekat. Pencampuran dilakukan di dalam alat pencampur
(blender) menggunakan spray gun dengan kadar perekat UF sebanyak 8, 10 dan
12%.
3. Pembentukan lembaran papan (mat forming)
Partikel yang telah dicampur dengan perekat urea formaldehida (UF)
dimasukkan ke dalam frame besi yang dial. Lembaran papan yang dibuat
berukuran 25 x 25 x1cm3 dengan target kerapatan 0,7 g/cm3.
4. Pengempaan panas (hot pressing)
Setelah lembaran terbentuk, kemudian diletakkan di atas kempa panas
pada suhu 130°C, tekanan 25 kgf/cm2 selama 10 menit sampai ketebalan yang
diinginkan yaitu ketebalan 1 cm.
5. Pengkondisian (conditioning)
Papan yang baru dibentuk dengan mesin kempa panas masih lunak dan
rentan terhadap kerusakan. Maka dari itu perlu dilakukan pengkondisian selama
14 hari pada suhu kamar untuk menyeragamkan kadar air lembaran papan partikel
dengan menggunakan penyangga (sticker) antar papan partikel.
6. Pemotongan contoh uji
Papan partikel yang telah dikondisikan selama 14 hari kemudian
dipotong sesuai ukuran tertentu pada tiap contoh uji. Pembagian contoh uji papan
partikel dapat dilihat dari Gambar 1.
Universitas Sumatera Utara
25 cm
1
25 cm
3
4
2
Gambar 1. Pembagian contoh uji papan partikel
Keterangan:
1 = contoh uji modulus lentur dan modulus patah (5 cm x 20 cm x 1 cm)
2 = contoh uji kerapatan dan kadar air (10 cm x10 cm x 1cm)
3 = contoh uji pengembangan tebal dan daya serap air (5 cm x 5cm x 1cm)
4 = contoh uji keteguhan rekat internal (5 cm x 5cm x 1cm)
7. Pengujian Papan Partikel
Papan partikel diuji sifat fisis dan mekanisnya berdasarkan standar SNI
03-2105-2006. Sifat fisis yang diuji adalah kerapatan, kadar air, daya serap air dan
pengembangan tebal (thickness swelling). Pengujian sifat mekanisnya yaitu
keteguhan rekat internal (internal bond), keteguhan patah (modulus of rupture)
dan keteguhan lentur (modulus of elasticity).
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2 menunjukkan bagan alir prosedur penelitian papan partikel dari
batang sawit.
Batang sawit
Dipotong menjadi balok dengan
ukuran 50 cm x 10 cm x 5cm
Penyerutan menjadi partikel
Penggilingan dan penyaringan dengan
saringan 20, 35 dan 50 mesh
Pengeringan hingga kadar air 5%
Pencampuran partikel dengan perekat UF (kadar perekat
8%, 10%, dan 12%) dan parafin 1% dari kadar perekat
Pembentukan lembaran papan dengan ukuran dimensi 25
cm x 25 cm x 1 cm3 dan kerapatan 0,7 g/cm3
Pengempaan dengan suhu 130 0C dengan
tekanan 25 kgf/cm2 selama 10
Pengkondisian selama 14 hari menit dan
dilakukan pemotongan contoh uji
Pengujian kualitas berdasarkan standar SNI 032105-2006
Pengujian sifat fisis yaitu kerapatan,
kadar air, daya serap air, dan
pengembangan tebal
Pengujian sifat mekanis yaitu keteguhan rekat
internal, keteguhan patah (MOR) dan
keteguhan lentur (MOE)
Gambar 2. Bagan alir penelitian
Universitas Sumatera Utara
Sifat fisis dan mekanis papan partikel berdasarkan SNI 03-2105-200 dapat
dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Sifat fisis dan mekanis papan partikel berdasarkan SNI 03-2105-2006
No.
1
2
3
4
5
6
7
Sifat fisis dan mekanis
Kerapatan (g/cm3)
Kadar air (%)
Daya serap air (%)
Pengembangan tebal (%)
MOR (kg/cm2)
MOE (kg/cm2)
Internal bond (kg/cm2)
SNI 03-2105-2006
0,4-0,9
≤ 14
≤12
≥82
≥20.400
≥1,5
Pengujian Sifat Fisis
1. Kerapatan
Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume
kering udara. Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1cm ditimbang beratnya (M),
lalu diukur rata-rata panjang, lebar, dan tebalnya untuk menentukan volume
contoh ujinya (V). Pengukuran ini dilakukan pada dimensi panjang dan lebar
sebanyak 2 titik pengukuran serta dimensi tebal sebanyak 4 titik pengukuran.
Nilai kerapatan dihitung dengan rumus:
Kerapatan (gr/cm3) = M/V
2. Kadar air (KA)
Contoh uji kadar air berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm yang digunakan
adalah bekas contoh uji kerapatan. Contoh uji ditimbang (BA), selanjutnya contoh
uji dikeringkan dalam oven pada suhu 103±2°C selama 24 jam. Contoh uji
didinginkan dalam desikator sampai mencapai suhu kamar, kemudian ditimbang.
Pengeringan dan penimbangan dilakukan sampai diperoleh berat kering oven
(BKO).
Universitas Sumatera Utara
Nilai kadar air dihitung dengan rumus:
KA (%) = BA – BKO x 100
BKO
3. Daya serap air (DSA)
Contoh uji daya serap air berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm ditimbang berat
awal (B1). Selanjutnya contoh uji direndam dalam air dingin selama 2, 6, 12 dan
24 jam, selanjutnya ditiriskan dan ditimbang berat akhir (B2). Nilai daya serap air
dihitung dengan rumus:
DSA (%) = B2 – B1 x 100
B1
4. Pengembangan tebal (PT)
Contoh uji pengembangan tebal berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm sama
dengan contoh uji daya serap air. Contoh uji dalam kondisi kering udara diukur
rata-rata dimensi tebal awal pada 4 titik pengukuran (T1). Selanjutnya contoh uji
direndam dalam air dingin selama 2, 6, 12 dan 24 jam, lalu diukur kembali ratarata dimensi tebal akhir pada 4 titik pengukuran (T2). Nilai pengembangan tebal
dihitung dengan rumus:
PT (%) = T2 - T1 x 100
T1
Pengujian Sifat Mekanis
1. Keteguhan rekat internal (internal bond)
Contoh uji diukur dimensi panjang dan lebar untuk mendapatkan luas
permukaan. Contoh uji keteguhan rekat internal berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm
dilekatkan pada dua blok besi dengan perekat epoksi dan dibiarkan mengering
Universitas Sumatera Utara
selama 24 jam dan. Kedua blok besi ditarik tegak lurus permukaan contoh uji
sampai beban maksimum menggunakan UTM merk Instron. Cara pengujian
keteguhan rekat internal dapat dilihat pada Gambar 3.
Arah beban
Balok besi
Contoh uji
Arah beban
Gambar 3. Pengujian keteguhan rekat internal
Nilai keteguhan rekat dihitung dengan rumus:
IB = P
A
Keterangan:
IB = keteguhan rekat internal (kg/cm2)
P = beban maksimum (kg)
A = luas permukaan contoh uji (cm)
2. Keteguhan patah (MOR)
Pengujian modulus patah (MOR) dilakukan dengan menggunakan mesin
uji universal (universal testing machine) merk Instron. Contoh uji yang digunakan
berukuran 5 cm x 20 cm x 1 cm pada kondisi kering udara. Lebar bentang (jarak
penyangga) 15 kali tebal nominal, tetapi tidak kurang dari 15 cm. Cara pengujian
MOR dan MOE dapat dilihat pada Gambar 4.
Universitas Sumatera Utara
P
L
Gambar 4. Cara pengujian MOR dan MOE
Nilai MOR dihitung dengan rumus:
MOR = 3 P L
2bh2
Keterangan:
MOR
P
L
b
h
= modulus patah (kg/cm2)
= beban maksimum (kgf)
= jarak sangga (cm)
= lebar contoh uji (cm)
= tebal contoh uji (cm)
4. Modulus lentur (MOE)
Pengujian modulus lentur dilakukan bersama-sama dengan pengujian
modulus patah, sehingga contoh ujinya sama. Pada saat pengujian MOE dicatat
besarnya defleksi yang terjadi pada setiap perubahan beban tertentu. Nilai MOE
dihitung dengan rumus:
MOE = ∆ P x L3
4 x ∆Υbh3
Keterangan:
MOE
∆P
L
∆Υ
b
h
= modulus lentur (kg/cm2)
= perubahan beban yang digunakan (kgf)
= jarak sangga (cm)
= perubahan defleksi pada setiap perubahan beban (cm)
= lebar contoh uji (cm)
= tebal contoh (cm)
Universitas Sumatera Utara
Analisis Data
Analisis data diperlukan untuk mengetahui pengaruh ukuran partikel,
kadar perekat, dan interaksi antara ukuran partikel dengan kadar perekat pada
papan partikel dari BKS. Pada penelitian ini digunakan rancangan acak lengkap
(RAL) faktorial dengan 2 faktor yaitu: ukuran partikel (20, 35 dan 50 mesh) dan
kadar perekat (8, 10, dan 12%) dengan ulangan yang dipakai sebanyak 3 kali
sehingga papan partikel yang dibuat sebanyak 27 buah.
Model linier dari rancangan tersebut adalah sebagai berikut:
Υijk = µ + αi+ βj + (αβ)ij + Σijk
Keterangan:
Υijk
µ
αi
βj
(αβ)ij
Σijk
= pengamatan ukuran partikel ke-i, kadar perekat ke-j dan ulangan ke-k
= rataan umum/nilai tengah
= pengaruh ukuran partikel ke-i
= pengaruh kadar perekat ke-j
= pengaruh interaksi antara ukuran partikel ke-i dengan kadar perekat
ke-j
= pengaruh acak (galat) percobaan ke-i dengan kadar perekat ke-j pada
ulangan ke-k
Analisis keragaman dilakukan untuk mengetahui pengaruh dari faktor
perlakuan yakni ukuran partikel dan kadar perekat. Apabila interaksi antara
ukuran partikel dan kadar perekat berpengaruh nyata maka dilakukan uji wilayah
berganda (Duncan Multi Range) dengan tingkat kepercayaan 95%.
Universitas Sumatera Utara
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisis
a. Kerapatan
Kerapatan papan partikel yang dihasilkan berkisar 0,52 - 0,59 gr/cm3.
Rekapitulasi nilai rata-rata kerapatan dapat dilihat pada Gambar 5 dan data
selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 2.
SNI 0321052006
0,4 - 0,9
gr/cm3
0,9
Kerapatan (gr/cm3)
0,8
0,7
0,6
0,59
0,56 0,54
0,52
0,56
0,57
0,57
0,57
0,57
0,5
0,4
20
mesh
0,3
0,2
35
mesh
0,1
0
8%
10%
Kadar perekat
12%
Gambar 5. Grafik rata-rata kerapatan papan partikel
Nilai kerapatan yang paling tinggi terdapat pada ukuran partikel 20 mesh
dengan kadar perekat 10% yaitu 0,59 gr/cm3 sedangkan yang terendah pada papan
partikel dengan ukuran partikel 50 mesh dengan kadar perekat 8% yaitu 0,52
gr/cm3. Meskipun nilai kerapatan yang dihasilkan rendah namun memenuhi
standar di mana nilai kerapatan berdasarkan SNI 03-2105-2006 berkisar 0,4 – 0,9
gr/cm3.
Gambar 5 menunjukkan ukuran partikel dan kadar perekat mempengaruhi
kerapatan suatu papan partikel. Semakin besar ukuran partikel maka kerapatannya
semakin tinggi dan kadar perekat yang tinggi menghasilkan ikatan rekat yang
Universitas Sumatera Utara
kuat. Berdasarkan pernyataan Sumardi, dkk (2004) bahwa kerapatan yang tinggi
dihasilkan dari ukuran partikel yang besar. Hal ini terjadi karena kekompakan
partikel penyusun lebih baik selain itu pelaburan partikel lebih merata pada
partikel lebih besar dibandingkan partikel kecil.
Nilai rata-rata kerapatan yang dihasilkan masih belum memenuhi
kerapatan yang ditargetkan yaitu 0,7 gr/cm3. Meskipun belum mencapai target,
papan yang dihasilkan sudah termasuk papan partikel dengan kerapatan sedang.
Maloney (1993) membagi kerapatan papan partikel menjadi 3 golongan yaitu
kerapatan rendah dengan nilai kerapatan < 0,4 gr/cm3, kerapatan sedang dengan
nilai kerapatan 0,4 – 0,8 gr/cm3 dan kerapatan tinggi dengan nilai kerapatan > 0,8
gr/cm3.
Bila dibandingkan dengan penelitian Nababan (2013), nilai kerapatan yang
dihasilkan berkisar 0,74 – 0,78 gr/cm3 dengan perlakuan waktu dan suhu kempa
yang sama. Maka nilai kerapatan yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan
penelitian ini. Hal ini dapat dipengaruhi oleh kondisi mesin kempa yang belum
stabil sehingga proses pematangan papan partikel belum tercapai.
Analisis ragam pada Lampiran 4 menunjukkan bahwa nilai kerapatan yang
dihasilkan tidak signifikan terhadap interaksi antara ukuran partikel dan kadar
perekat. Demikian juga dengan ukuran partikel dan kadar perekat tidak
berpengaruh nyata terhadap nilai kerapatan yang ditargetkan.
b. Kadar air
Kadar air yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 6 bahwa rata-rata
kadar air yang dihasilkan sekitar 9,33-10,60%. Rekapitulasi nilai rata-rata kadar
air dapat dilihat pada Gambar 6.
Universitas Sumatera Utara
14
12
Kadar air (%)
10 9,47
10,6010,43
10,17 10,12 10,27
9,63
9,33 9,46
SNI 0321052006
< 14%
8
20 mesh
6
35 mesh
50 mesh
4
2
0
8%
10%
Kadar perekat
12%
Gambar 6. Grafik rata-rata kadar air papan partikel
Nilai kadar air tertinggi terdapat pada ukuran partikel 35 mesh dengan
kadar perekat 10% sebesar 10,6% dan terendah terdapat pada ukuran partikel 20
mesh dan kadar perekat 12% yakni 9,33%. Nilai kadar air yang dihasilkan
memenuhi standar SNI 03-2105-2006 yaitu < 14%.
Kadar air akan semakin rendah apabila perekat yang digunakan semakin
banyak karena terjadinya ikatan antara partikel dengan perekat sehingga ruang
masuk dan keluar air pada papan partikel semakin rendah. Menurut Haygreen dan
Bowyer (1996), kadar air papan partikel bergantung pada kondisi udara di
sekelilingnya karena papan partikel terdiri dari bahan berlignoselulosa yang
bersifat higroskopis sehingga akan menyerap dan mengeluarkan uap air dari atau
ke udara sekelilingnya.
Nilai kadar air dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain
kerapatan, kadar perekat dan ukuran partikel. Kerapatan yang tinggi akan
menyebabkan kadar air yang rendah dan nilai kerapatan yang rendah maka kadar
air yang dihasilkan tinggi. Kadar perekat yang semakin banyak akan
menyebabkan kadar air semakin rendah. Hal ini didukung dengan pernyataan
Universitas Sumatera Utara
Widarmana (1977) dalam Roza (2009) bahwa kadar air papan partikel akan
semakin rendah dengan semakin banyaknya perekat yang digunakan karena
kontak antara partikel akan semakin rapat sehingga air akan sulit untuk masuk
diantara partikel kayu. Selain itu, ukuran partikel yang semakin besar maka nilai
kadar air semakin rendah.
Berdasarkan hasil analisis ragam menunjukkan bahwa faktor kadar perekat
berpengaruh nyata sedangkan ukuran partikel dan interaksi antara keduanya tidak
berpengaruh nyata terhadap kadar air (Lampiran 5). Hal ini berarti hanya kadar
perekat yang berpengaruh nyata. Berdasarkan Gambar 6 maka kadar perekat
optimal yakni 8% karena hasil yang ditunjukkan tidak berbeda jauh dengan kadar
perekat 10% dan 12% sehingga untuk menghemat biaya produksi maka kadar
perekat terendah yang digunakan. Hal ini sesuai dengan pernyataan Massijaya
(1997) bahwa semakin tinggi kadar perekat yang digunakan maka kualitas papan
partikel semakin baik, namun karena pertimbangan biaya produksi, biasanya
kadar perekat yang digunakan untuk produk papan partikel tidak lebih dari 12 %.
c. Daya serap air
Nilai daya serap air yang dihasilkan berkisar 0,9 – 1,2%. Rekapitulasi nilai
rata-rata daya serap air dapat dilihat pada Gambar 7.
Universitas Sumatera Utara
1,4
Daya serap air (%)
1,2
1
0,8
2 jam
0,6
6 jam
0,4
12 jam
0,2
24 jam
0
8% 10% 12% 8% 10% 12% 8% 10% 12%
20 mesh
35 mesh
50 mesh
Kadar perekat dan ukuran partikel
Gambar 7. Grafik rata-rata daya serap air papan partikel
Gambar 7 menunjukkan grafik daya serap air yang semakin meningkat
seiring dengan semakin lama papan direndam maka kondisi papan semakin
kembang. Hal ini terjadi karena sifat papan yang higroskopis sehingga
mempermudah keluar dan masuknya air ke dalam papan.
Nilai daya serap air pada SNI 03-2105-2006 tidak disyaratkan akan tetapi
perlu dilakukan pengujian daya serap air untuk menentukan kelayakan
penggunaan papan partikel. Daya serap air yang rendah maka pengembangan
tebal juga rendah. Ukuran partikel yang besar akan menyebabkan daya serap air
rendah karena semakin besar ukuran partikel maka permukaan papan partikel
akan semakin sempit dan padat sehingga rongga partikel untuk keluar dan masuk
air akan menjadi sulit.
Selain itu kadar perekat juga mempengaruhi daya serap air, apabila kadar
perekat banyak maka daya serap air akan mengalami penurunan. Hal ini
disebabkan rongga partikel yang telah diselubungi perekat dan adanya ikatan
antara partikel dan perekat sehingga air sulit untuk masuk ke rongga tersebut.
Universitas Sumatera Utara
Menurut Sumardi dkk (2004) bahwa pelaburan perekat lebih merata pada partikel
besar dibandingkan partikel kecil.
Hasil analisis ragam pada Lampiran 6 menunjukkan bahwa interaksi tidak
berpengaruh nyata. Demikian juga dengan ukuran partikel dan kadar perekat yang
dihasilkan tidak berpengaruh nyata.
d. Pengembangan tebal
Sifat pengembangan tebal papan partikel merupakan salah satu sifat fisis
yang akan menentukan penggunaan suatu papan untuk keperluan interior atau
eksterior. Nilai pengembangan tebal selama perendaman 2, 6, 12 dan 24 jam dapat
dilihat pada Gambar 8. Nilai pengembangan tebal yang dihasilkan pada setiap jam
Pengembangan tebal (%)
sekitar 7,09 – 18,69%.
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
SNI 032105-2006
< 12%
2 jam
6 jam
12 jam
24 jam
8% 10% 12% 8% 10% 12% 8% 10% 12%
35 mesh
20 mesh
50 mesh
Kadar perekat dan ukuran partikel
Gambar 8. Grafik rata-rata pengembangan tebal papan partikel
Bila dilihat pada Gambar 8 semakin lama dilakukan perendaman maka
dimensi tebal papan partikel semakin besar dan dapat menyebabkan papan
menjadi hancur. Papan partikel ini tidak cocok untuk penggunaan ekterior akan
tetapi cocok untuk penggunaan interior.
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan SNI 03-2105-2006 bahwa nilai pengembangan tebal yang
dipersyaratkan yakni < 12%, pada Gambar 8 menunjukkan ukuran mesh yang
memenuhi standar yakni 35 mesh dengan nilai pengembangan tebal berkisar 7,09
– 11,93%. Hal ini menunjukkan ukuran partikel yang semakin besar menghasilkan
nilai pengembangan tebal yang semakin kecil.
Gambar 8 menunjukkan adanya perbedaan nilai pengembangan tebal yang
dapat dipengaruhi kadar perekat, bila dilihat dari grafik tersebut bahwa kadar
perekat 12% memiliki pengembangan tebal yang lebih rendah dibandingkan 10%
dan 8%. Hal ini menunjukan bahwa dengan semakin tinggi kadar perekat maka
pengembangan tebal semakin rendah.
Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa interaksi antara ukuran partikel
dan kadar perekat tidak berpengaruh nyata sehingga tidak dilakukan uji lanjutan
(Duncan Multi Range). Namun ukuran partikel dan kadar perekat berpengaruh
nyata terhadap nilai pengembangan tebal (Lampiran 7). Maka ukuran partikel dan
kadar perekat optimal yakni 35 mesh dan 12%.
Sifat Mekanis
a. Keteguhan Rekat Internal (Internal bond)
Nilai keteguhan rekat internal yang dihasilkan berkisar antara 0,87 - 3,22
kg/cm2. Rekapitulasi nilai keteguhan rekat internal dapat dilihat pada Gambar 9.
Universitas Sumatera Utara
5
SNI 0321052006
> 1,5
kg/cm2
IB (kg/cm2)
4
3,22
2,75
3
2,62
2,31
2,02
2,38
2
1,20
1,52
20 mesh
0,87
1
35 mesh
50 mesh
0
8%
10%
Kadar perekat
12%
Gambar 9. Grafik rata-rata keteguhan rekat internal (IB) papan partikel
Nilai keteguhan rekat internal terendah yakni 0,87 kg/cm2 pada ukuran
partikel 50 mesh dengan kadar perekat 10%. Nilai keteguhan rekat internal
tertinggi yakni 3,22 kg/cm2 pada ukuran partikel 20 mesh dengan kadar perekat
12%.
Gambar 9 menunjukkan nilai keteguhan rekat internal dapat dipengaruhi
oleh ukuran partikel dan kadar perekat. Nilai keteguhan rekat internal semakin
tinggi seiring dengan semakin besarnya ukuran partikel dan kadar perekat yang
semakin banyak.
Berdasarkan SNI 03-2105-2006 bahwa nilai keteguhan rekat internal yang
tidak memenuhi standar terletak pada ukuran partikel 50 mesh. Hal ini
menunjukkan adanya pengaruh kadar perekat terhadap nilai keteguhan rekat
internal. Hal ini didukung dengan pernyataan Handaya dan Prayitno (2004) bahwa
kadar perekat yang semakin banyak maka keteguhan rekat internal semakin tinggi.
Demikian juga dengan ukuran partikel yang semakin kecil maka keteguhan rekat
internal semakin rendah.
Universitas Sumatera Utara
Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa interaksi antara ukuran partikel
dan kadar perekat tidak berpengaruh nyata sehingga tidak dilakukan uji wilayah
berganda (Duncan Multi Range). Demikian juga dengan ukuran partikel dan kadar
perekat tidak berpengaruh nyata terhadap nilai keteguhan rekat internal (Lampiran
8).
b. Keteguhan Patah (MOR)
Modulus patah (MOR) merupakan salah satu sifat mekanis yang
menunjukkan kekuatan kayu dalam menahan beban. Nilai keteguhan patah yang
dihasilkan berkisar antara 23,83 – 81,86 kg/cm2. Rekapitulasi nilai keteguhan
MOR (kg/cm2)
patah dapat dilihat pada Gambar 10.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
81,86
59,95
42,75
47,31
46,97
27,60
46,20
48,14
SNI 0321052006
> 82
kg/cm2
20 mesh
23,84
35 mesh
50 mesh
8%
10%
Kadar perekat
12%
Gambar 10. Grafik rata-rata keteguhan patah (MOR) papan partikel
Nilai keteguhan patah yang terkecil yakni 23,84 kg/cm2 pada ukuran
partikel 50 mesh dengan kadar perekat 10%. Sedangkan terbesar yakni 81,86
kg/cm2 pada ukuran partikel 20 mesh dengan kadar perekat 12%. Hal
ini
menunjukkan ukuran partikel dan kadar perekat yang tinggi akan menghasilkan
nilai keteguhan patah yang tinggi dan sebaliknya. Menurut Handaya dan Prayitno
Universitas Sumatera Utara
(2004) bahwa semakin tinggi jumlah perekat maka maka keteguhan patah akan
semakin meningkat.
Hasil analisis ragam menunjukkan interaksi antara ukuran partikel dan
kadar perekat tidak berpengaruh nyata sehingga tidak dilakukan uji wilayah
berganda (Duncan Multi Range). Namun ukuran partikel dan kadar perekat
berpengaruh terhadap nilai keteguhan patah sehingga ukuran partikel dan kadar
perekat optimal yakni 20 mesh dan 8% (Lampiran 9).
c. Modulus elastisitas (MOE)
Keteguhan lentur (MOE) adalah ukuran ketahanan papan partikel menahan
beban dalam batas proporsi (sebelum patah). Sifat ini sangat penting jika papan
partkel digunakan sebagai bahan konstruksi. Nilai keteguhan lentur yang
dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 11.
10000
9221,32
MOE (kg/cm2)
8000
6000
4951,37
4934,21
4831,83
4654,44
4000
2882,25
SNI 032105-2006
6770,58 > 20.400
kg/cm2
5804,51
3369,14
20
mesh
35
mesh
2000
0
8%
10%
Kadar perekat
12%
Gambar 11. Grafik rata-rata keteguhan lentur (MOE) papan partikel
Gambar 11 menunjukkan bahwa nilai rata-rata keteguhan lentur berkisar
antara 2882,2 – 9221,3 kg/cm2. Nilai keteguhan lentur yang terkecil yakni 2882,2
kg/cm2 pada ukuran partikel 50 mesh dengan kadar perekat 8%. Sedangkan nilai
keteguhan lentur terbesar yakni 9221,3 kg/cm2 pada ukuran partikel 20 mesh
Universitas Sumatera Utara
dengan kadar perekat 12%. Haygreen dan Bowyer (1996) menyatakan kenaikan
jumlah perekat menyebabkan nilai modulus patah, modulus elastisitas dan
internal bond meningkat.
Hasil sidik ragam pada Lampiran 10 menunjukkan interaksi antara ukuran
partikel dan kadar perekat tidak berpengaruh nyata terhadap nilai keteguhan lentur
sehingga tidak dilakukan uji wilayah berganda (Duncan Multi Range). Sedangkan
ukuran partikel dan kadar perekat berpengaruh nyata terhadap nilai keteguhan
lentur sehingga direkomendasikan ukuran partikel 20 mesh dengan perekat 8%.
Rekapitulasi Kualitas Papan Partikel
Berdasarkan hasil pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel
diperoleh peringkat kualitas papan partikel berdasarkan SNI 03-2105-2006 yang
disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Rekapitulasi kualitas papan partikel dari limbah BKS dengan perekat UF
berdasarkan SNI 03-2105-2006
Ukuran
partikel
Kadar
perekat
Kerapatan
20
mesh
8%
35
mesh
50
mesh
KA
(%)
DSA
(ts)
PT
(%)
IB
(kg/cm2)
MOR
(kg/cm2)
MOE
(kg/cm2)
0,56*
9,47*
-
14,67#
2,02*
42,75#
4654,44#
10%
0,59*
10,27*
-
16,49#
2,31*
46,97#
4951,37#
12%
0,57*
9,33*
-
11,62*
3,22*
81,86#
9221,32#
8%
0,54*
10,17*
-
11,93*
2,75*
47,31#
4831,83#
10%
0,56*
10,60*
-
10,67*
2,62*
46,20#
4934,21#
12%
0,57*
9,46*
-
11,23*
2,38*
59,52#
6770,58#
8%
0,52*
10,12*
-
16,59#
1,20#
27,60#
2882,25#
10%
0,57*
10,43*
-
18,93#
0,87#
23,84#
3369,14#
12%
0,57*
9,63*
-
14,05#
1,52*
48,14#
5804,51#
0,4 – 0,9
82
>20.400
SNI 03-21052006
(gr/cm3)
Universitas Sumatera Utara
Keterangan:
*
= memenuhi standar
#
=tidak memenuhi standar
ts
=tidak disyaratkan
KA
=Kadar Air
DSA =Daya Serap Air
PT
= Pengembangan Tebal
IB
= Internal Bond
MOR = Modulus of Repture
MOE = Modulus of Elasticity
Berdasarkan Tabel 3 menunjukkan sifat mekanis papan partikel yakni
MOR dan MOE tidak memenuhi standar, begitu juga dengan internal bond
sebagian perlakuan masih tidak memenuhi standar sehingga kekuatan mekanis
papan partikel masih rendah . Sifat fisis papan partikel yakni kerapatan dan kadar
air memenuhi standar. Beberapa papan partikel memiliki pengembangan tebal
yang tinggi sehingga stabilitas dimensi papan menjadi rendah.
Papan partikel optimal diperoleh pada perlakuan ukuran partikel 20 mesh
dengan kadar perekat 12%, ukuran partikel 35 mesh dengan kadar perekat 8%,
10% dan 12%, dan ukuran partikel 50 mesh dengan kadar perekat 12%. Maka
papan partikel yang direkomendasikan yakni ukuran partikel 35 mesh dengan
kadar perekat 10% karena nilai rata-rata daya serap air dan pengembangan tebal
lebih rendah dari kadar perekat 8% dan internal bond lebih tinggi dibandingkan
kadar perekat 12%.
Universitas Sumatera Utara
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Sifat fisis yang memenuhi standar SNI 03-2105-2006 yakni kerapatan,
kadar air dan daya serap air sedangkan pengembangan tebal belum
memenuhi standar
2. Sifat mekanis yang memenuhi standar SNI 03-2105-2006 yakni keteguhan
patah (MOR) dan keteguhan rekat internal (IB) sedangkan keteguhan
lentur (MOE) belum memenuhi standar.
3. Ukuran partikel dan kadar perekat terbaik terdapat pada ukuran partikel 35
mesh dengan kadar perekat 8%.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk meningkatkan sifat mekanis
papan partikel dan stabilitas dimensi papan partikel dengan homogenitas
partikel yang lebih besar dan penggunaan kadar perekat yang lebih
banyak.
Universitas Sumatera Utara
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Juni 2012 sampai dengan Juni 2013.
Persiapan bahan baku dan pengujian sifat fisis papan partikel dilakukan di
Workshop dan Laboratorium Teknologi Hasil Hutan, Program Studi Kehutanan,
Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara. Sedangkan pengujian sifat
mekanis papan partikel dilakukan di Laboratorium Keteknikan Kayu Fakultas
Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan alat
Bahan yang digunakan yaitu partikel batang kelapa sawit, perekat urea
formaldehida dan parafin. Alat yang digunakan dalam penelitian yaitu
parang/golok, chainsaw, mesin serut, alat pencampur (blender), oven, kempa
panas, drum, saringan berukuran 20, 35 dan 50 mesh, mesin penggiling, pencetak,
kalifer, spray gun, plat besi, kertas teflon, penyangga (sticker), mikrometer
sekrup, timbangan digital, gergaji pita (bandsaw), alat tulis, mesin uji universal
(UTM) merk Instron dan kamera digital.
Prosedur Penelitian
1. Persiapan bahan baku
Tanaman kelapa sawit yang tidak produktif lagi ditebang dengan chainsaw
dan dipotong menjadi beberapa bagian batang. Batang tersebut dibelah untuk
diserut dengan menggunakan mesin serut hingga menjadi partikel. Lalu partikel
tersebut digiling untuk mendapatkan ukuran partikel yang sesuai dengan
Universitas Sumatera Utara
kebutuhan yaitu 20, 35 dan 50 mesh. Kemudian partikel tersebut dikeringkan
hingga kadar air 5%.
2. Pencampuran (blending) partikel dengan perekat
Partikel dicampur dengan perekat urea formaldehida (UF) dan parafin
sebanyak 1% dari kadar perekat. Pencampuran dilakukan di dalam alat pencampur
(blender) menggunakan spray gun dengan kadar perekat UF sebanyak 8, 10 dan
12%.
3. Pembentukan lembaran papan (mat forming)
Partikel yang telah dicampur dengan perekat urea formaldehida (UF)
dimasukkan ke dalam frame besi yang dial. Lembaran papan yang dibuat
berukuran 25 x 25 x1cm3 dengan target kerapatan 0,7 g/cm3.
4. Pengempaan panas (hot pressing)
Setelah lembaran terbentuk, kemudian diletakkan di atas kempa panas
pada suhu 130°C, tekanan 25 kgf/cm2 selama 10 menit sampai ketebalan yang
diinginkan yaitu ketebalan 1 cm.
5. Pengkondisian (conditioning)
Papan yang baru dibentuk dengan mesin kempa panas masih lunak dan
rentan terhadap kerusakan. Maka dari itu perlu dilakukan pengkondisian selama
14 hari pada suhu kamar untuk menyeragamkan kadar air lembaran papan partikel
dengan menggunakan penyangga (sticker) antar papan partikel.
6. Pemotongan contoh uji
Papan partikel yang telah dikondisikan selama 14 hari kemudian
dipotong sesuai ukuran tertentu pada tiap contoh uji. Pembagian contoh uji papan
partikel dapat dilihat dari Gambar 1.
Universitas Sumatera Utara
25 cm
1
25 cm
3
4
2
Gambar 1. Pembagian contoh uji papan partikel
Keterangan:
1 = contoh uji modulus lentur dan modulus patah (5 cm x 20 cm x 1 cm)
2 = contoh uji kerapatan dan kadar air (10 cm x10 cm x 1cm)
3 = contoh uji pengembangan tebal dan daya serap air (5 cm x 5cm x 1cm)
4 = contoh uji keteguhan rekat internal (5 cm x 5cm x 1cm)
7. Pengujian Papan Partikel
Papan partikel diuji sifat fisis dan mekanisnya berdasarkan standar SNI
03-2105-2006. Sifat fisis yang diuji adalah kerapatan, kadar air, daya serap air dan
pengembangan tebal (thickness swelling). Pengujian sifat mekanisnya yaitu
keteguhan rekat internal (internal bond), keteguhan patah (modulus of rupture)
dan keteguhan lentur (modulus of elasticity).
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2 menunjukkan bagan alir prosedur penelitian papan partikel dari
batang sawit.
Batang sawit
Dipotong menjadi balok dengan
ukuran 50 cm x 10 cm x 5cm
Penyerutan menjadi partikel
Penggilingan dan penyaringan dengan
saringan 20, 35 dan 50 mesh
Pengeringan hingga kadar air 5%
Pencampuran partikel dengan perekat UF (kadar perekat
8%, 10%, dan 12%) dan parafin 1% dari kadar perekat
Pembentukan lembaran papan dengan ukuran dimensi 25
cm x 25 cm x 1 cm3 dan kerapatan 0,7 g/cm3
Pengempaan dengan suhu 130 0C dengan
tekanan 25 kgf/cm2 selama 10
Pengkondisian selama 14 hari menit dan
dilakukan pemotongan contoh uji
Pengujian kualitas berdasarkan standar SNI 032105-2006
Pengujian sifat fisis yaitu kerapatan,
kadar air, daya serap air, dan
pengembangan tebal
Pengujian sifat mekanis yaitu keteguhan rekat
internal, keteguhan patah (MOR) dan
keteguhan lentur (MOE)
Gambar 2. Bagan alir penelitian
Universitas Sumatera Utara
Sifat fisis dan mekanis papan partikel berdasarkan SNI 03-2105-200 dapat
dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Sifat fisis dan mekanis papan partikel berdasarkan SNI 03-2105-2006
No.
1
2
3
4
5
6
7
Sifat fisis dan mekanis
Kerapatan (g/cm3)
Kadar air (%)
Daya serap air (%)
Pengembangan tebal (%)
MOR (kg/cm2)
MOE (kg/cm2)
Internal bond (kg/cm2)
SNI 03-2105-2006
0,4-0,9
≤ 14
≤12
≥82
≥20.400
≥1,5
Pengujian Sifat Fisis
1. Kerapatan
Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume
kering udara. Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1cm ditimbang beratnya (M),
lalu diukur rata-rata panjang, lebar, dan tebalnya untuk menentukan volume
contoh ujinya (V). Pengukuran ini dilakukan pada dimensi panjang dan lebar
sebanyak 2 titik pengukuran serta dimensi tebal sebanyak 4 titik pengukuran.
Nilai kerapatan dihitung dengan rumus:
Kerapatan (gr/cm3) = M/V
2. Kadar air (KA)
Contoh uji kadar air berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm yang digunakan
adalah bekas contoh uji kerapatan. Contoh uji ditimbang (BA), selanjutnya contoh
uji dikeringkan dalam oven pada suhu 103±2°C selama 24 jam. Contoh uji
didinginkan dalam desikator sampai mencapai suhu kamar, kemudian ditimbang.
Pengeringan dan penimbangan dilakukan sampai diperoleh berat kering oven
(BKO).
Universitas Sumatera Utara
Nilai kadar air dihitung dengan rumus:
KA (%) = BA – BKO x 100
BKO
3. Daya serap air (DSA)
Contoh uji daya serap air berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm ditimbang berat
awal (B1). Selanjutnya contoh uji direndam dalam air dingin selama 2, 6, 12 dan
24 jam, selanjutnya ditiriskan dan ditimbang berat akhir (B2). Nilai daya serap air
dihitung dengan rumus:
DSA (%) = B2 – B1 x 100
B1
4. Pengembangan tebal (PT)
Contoh uji pengembangan tebal berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm sama
dengan contoh uji daya serap air. Contoh uji dalam kondisi kering udara diukur
rata-rata dimensi tebal awal pada 4 titik pengukuran (T1). Selanjutnya contoh uji
direndam dalam air dingin selama 2, 6, 12 dan 24 jam, lalu diukur kembali ratarata dimensi tebal akhir pada 4 titik pengukuran (T2). Nilai pengembangan tebal
dihitung dengan rumus:
PT (%) = T2 - T1 x 100
T1
Pengujian Sifat Mekanis
1. Keteguhan rekat internal (internal bond)
Contoh uji diukur dimensi panjang dan lebar untuk mendapatkan luas
permukaan. Contoh uji keteguhan rekat internal berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm
dilekatkan pada dua blok besi dengan perekat epoksi dan dibiarkan mengering
Universitas Sumatera Utara
selama 24 jam dan. Kedua blok besi ditarik tegak lurus permukaan contoh uji
sampai beban maksimum menggunakan UTM merk Instron. Cara pengujian
keteguhan rekat internal dapat dilihat pada Gambar 3.
Arah beban
Balok besi
Contoh uji
Arah beban
Gambar 3. Pengujian keteguhan rekat internal
Nilai keteguhan rekat dihitung dengan rumus:
IB = P
A
Keterangan:
IB = keteguhan rekat internal (kg/cm2)
P = beban maksimum (kg)
A = luas permukaan contoh uji (cm)
2. Keteguhan patah (MOR)
Pengujian modulus patah (MOR) dilakukan dengan menggunakan mesin
uji universal (universal testing machine) merk Instron. Contoh uji yang digunakan
berukuran 5 cm x 20 cm x 1 cm pada kondisi kering udara. Lebar bentang (jarak
penyangga) 15 kali tebal nominal, tetapi tidak kurang dari 15 cm. Cara pengujian
MOR dan MOE dapat dilihat pada Gambar 4.
Universitas Sumatera Utara
P
L
Gambar 4. Cara pengujian MOR dan MOE
Nilai MOR dihitung dengan rumus:
MOR = 3 P L
2bh2
Keterangan:
MOR
P
L
b
h
= modulus patah (kg/cm2)
= beban maksimum (kgf)
= jarak sangga (cm)
= lebar contoh uji (cm)
= tebal contoh uji (cm)
4. Modulus lentur (MOE)
Pengujian modulus lentur dilakukan bersama-sama dengan pengujian
modulus patah, sehingga contoh ujinya sama. Pada saat pengujian MOE dicatat
besarnya defleksi yang terjadi pada setiap perubahan beban tertentu. Nilai MOE
dihitung dengan rumus:
MOE = ∆ P x L3
4 x ∆Υbh3
Keterangan:
MOE
∆P
L
∆Υ
b
h
= modulus lentur (kg/cm2)
= perubahan beban yang digunakan (kgf)
= jarak sangga (cm)
= perubahan defleksi pada setiap perubahan beban (cm)
= lebar contoh uji (cm)
= tebal contoh (cm)
Universitas Sumatera Utara
Analisis Data
Analisis data diperlukan untuk mengetahui pengaruh ukuran partikel,
kadar perekat, dan interaksi antara ukuran partikel dengan kadar perekat pada
papan partikel dari BKS. Pada penelitian ini digunakan rancangan acak lengkap
(RAL) faktorial dengan 2 faktor yaitu: ukuran partikel (20, 35 dan 50 mesh) dan
kadar perekat (8, 10, dan 12%) dengan ulangan yang dipakai sebanyak 3 kali
sehingga papan partikel yang dibuat sebanyak 27 buah.
Model linier dari rancangan tersebut adalah sebagai berikut:
Υijk = µ + αi+ βj + (αβ)ij + Σijk
Keterangan:
Υijk
µ
αi
βj
(αβ)ij
Σijk
= pengamatan ukuran partikel ke-i, kadar perekat ke-j dan ulangan ke-k
= rataan umum/nilai tengah
= pengaruh ukuran partikel ke-i
= pengaruh kadar perekat ke-j
= pengaruh interaksi antara ukuran partikel ke-i dengan kadar perekat
ke-j
= pengaruh acak (galat) percobaan ke-i dengan kadar perekat ke-j pada
ulangan ke-k
Analisis keragaman dilakukan untuk mengetahui pengaruh dari faktor
perlakuan yakni ukuran partikel dan kadar perekat. Apabila interaksi antara
ukuran partikel dan kadar perekat berpengaruh nyata maka dilakukan uji wilayah
berganda (Duncan Multi Range) dengan tingkat kepercayaan 95%.
Universitas Sumatera Utara
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisis
a. Kerapatan
Kerapatan papan partikel yang dihasilkan berkisar 0,52 - 0,59 gr/cm3.
Rekapitulasi nilai rata-rata kerapatan dapat dilihat pada Gambar 5 dan data
selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 2.
SNI 0321052006
0,4 - 0,9
gr/cm3
0,9
Kerapatan (gr/cm3)
0,8
0,7
0,6
0,59
0,56 0,54
0,52
0,56
0,57
0,57
0,57
0,57
0,5
0,4
20
mesh
0,3
0,2
35
mesh
0,1
0
8%
10%
Kadar perekat
12%
Gambar 5. Grafik rata-rata kerapatan papan partikel
Nilai kerapatan yang paling tinggi terdapat pada ukuran partikel 20 mesh
dengan kadar perekat 10% yaitu 0,59 gr/cm3 sedangkan yang terendah pada papan
partikel dengan ukuran partikel 50 mesh dengan kadar perekat 8% yaitu 0,52
gr/cm3. Meskipun nilai kerapatan yang dihasilkan rendah namun memenuhi
standar di mana nilai kerapatan berdasarkan SNI 03-2105-2006 berkisar 0,4 – 0,9
gr/cm3.
Gambar 5 menunjukkan ukuran partikel dan kadar perekat mempengaruhi
kerapatan suatu papan partikel. Semakin besar ukuran partikel maka kerapatannya
semakin tinggi dan kadar perekat yang tinggi menghasilkan ikatan rekat yang
Universitas Sumatera Utara
kuat. Berdasarkan pernyataan Sumardi, dkk (2004) bahwa kerapatan yang tinggi
dihasilkan dari ukuran partikel yang besar. Hal ini terjadi karena kekompakan
partikel penyusun lebih baik selain itu pelaburan partikel lebih merata pada
partikel lebih besar dibandingkan partikel kecil.
Nilai rata-rata kerapatan yang dihasilkan masih belum memenuhi
kerapatan yang ditargetkan yaitu 0,7 gr/cm3. Meskipun belum mencapai target,
papan yang dihasilkan sudah termasuk papan partikel dengan kerapatan sedang.
Maloney (1993) membagi kerapatan papan partikel menjadi 3 golongan yaitu
kerapatan rendah dengan nilai kerapatan < 0,4 gr/cm3, kerapatan sedang dengan
nilai kerapatan 0,4 – 0,8 gr/cm3 dan kerapatan tinggi dengan nilai kerapatan > 0,8
gr/cm3.
Bila dibandingkan dengan penelitian Nababan (2013), nilai kerapatan yang
dihasilkan berkisar 0,74 – 0,78 gr/cm3 dengan perlakuan waktu dan suhu kempa
yang sama. Maka nilai kerapatan yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan
penelitian ini. Hal ini dapat dipengaruhi oleh kondisi mesin kempa yang belum
stabil sehingga proses pematangan papan partikel belum tercapai.
Analisis ragam pada Lampiran 4 menunjukkan bahwa nilai kerapatan yang
dihasilkan tidak signifikan terhadap interaksi antara ukuran partikel dan kadar
perekat. Demikian juga dengan ukuran partikel dan kadar perekat tidak
berpengaruh nyata terhadap nilai kerapatan yang ditargetkan.
b. Kadar air
Kadar air yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 6 bahwa rata-rata
kadar air yang dihasilkan sekitar 9,33-10,60%. Rekapitulasi nilai rata-rata kadar
air dapat dilihat pada Gambar 6.
Universitas Sumatera Utara
14
12
Kadar air (%)
10 9,47
10,6010,43
10,17 10,12 10,27
9,63
9,33 9,46
SNI 0321052006
< 14%
8
20 mesh
6
35 mesh
50 mesh
4
2
0
8%
10%
Kadar perekat
12%
Gambar 6. Grafik rata-rata kadar air papan partikel
Nilai kadar air tertinggi terdapat pada ukuran partikel 35 mesh dengan
kadar perekat 10% sebesar 10,6% dan terendah terdapat pada ukuran partikel 20
mesh dan kadar perekat 12% yakni 9,33%. Nilai kadar air yang dihasilkan
memenuhi standar SNI 03-2105-2006 yaitu < 14%.
Kadar air akan semakin rendah apabila perekat yang digunakan semakin
banyak karena terjadinya ikatan antara partikel dengan perekat sehingga ruang
masuk dan keluar air pada papan partikel semakin rendah. Menurut Haygreen dan
Bowyer (1996), kadar air papan partikel bergantung pada kondisi udara di
sekelilingnya karena papan partikel terdiri dari bahan berlignoselulosa yang
bersifat higroskopis sehingga akan menyerap dan mengeluarkan uap air dari atau
ke udara sekelilingnya.
Nilai kadar air dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain
kerapatan, kadar perekat dan ukuran partikel. Kerapatan yang tinggi akan
menyebabkan kadar air yang rendah dan nilai kerapatan yang rendah maka kadar
air yang dihasilkan tinggi. Kadar perekat yang semakin banyak akan
menyebabkan kadar air semakin rendah. Hal ini didukung dengan pernyataan
Universitas Sumatera Utara
Widarmana (1977) dalam Roza (2009) bahwa kadar air papan partikel akan
semakin rendah dengan semakin banyaknya perekat yang digunakan karena
kontak antara partikel akan semakin rapat sehingga air akan sulit untuk masuk
diantara partikel kayu. Selain itu, ukuran partikel yang semakin besar maka nilai
kadar air semakin rendah.
Berdasarkan hasil analisis ragam menunjukkan bahwa faktor kadar perekat
berpengaruh nyata sedangkan ukuran partikel dan interaksi antara keduanya tidak
berpengaruh nyata terhadap kadar air (Lampiran 5). Hal ini berarti hanya kadar
perekat yang berpengaruh nyata. Berdasarkan Gambar 6 maka kadar perekat
optimal yakni 8% karena hasil yang ditunjukkan tidak berbeda jauh dengan kadar
perekat 10% dan 12% sehingga untuk menghemat biaya produksi maka kadar
perekat terendah yang digunakan. Hal ini sesuai dengan pernyataan Massijaya
(1997) bahwa semakin tinggi kadar perekat yang digunakan maka kualitas papan
partikel semakin baik, namun karena pertimbangan biaya produksi, biasanya
kadar perekat yang digunakan untuk produk papan partikel tidak lebih dari 12 %.
c. Daya serap air
Nilai daya serap air yang dihasilkan berkisar 0,9 – 1,2%. Rekapitulasi nilai
rata-rata daya serap air dapat dilihat pada Gambar 7.
Universitas Sumatera Utara
1,4
Daya serap air (%)
1,2
1
0,8
2 jam
0,6
6 jam
0,4
12 jam
0,2
24 jam
0
8% 10% 12% 8% 10% 12% 8% 10% 12%
20 mesh
35 mesh
50 mesh
Kadar perekat dan ukuran partikel
Gambar 7. Grafik rata-rata daya serap air papan partikel
Gambar 7 menunjukkan grafik daya serap air yang semakin meningkat
seiring dengan semakin lama papan direndam maka kondisi papan semakin
kembang. Hal ini terjadi karena sifat papan yang higroskopis sehingga
mempermudah keluar dan masuknya air ke dalam papan.
Nilai daya serap air pada SNI 03-2105-2006 tidak disyaratkan akan tetapi
perlu dilakukan pengujian daya serap air untuk menentukan kelayakan
penggunaan papan partikel. Daya serap air yang rendah maka pengembangan
tebal juga rendah. Ukuran partikel yang besar akan menyebabkan daya serap air
rendah karena semakin besar ukuran partikel maka permukaan papan partikel
akan semakin sempit dan padat sehingga rongga partikel untuk keluar dan masuk
air akan menjadi sulit.
Selain itu kadar perekat juga mempengaruhi daya serap air, apabila kadar
perekat banyak maka daya serap air akan mengalami penurunan. Hal ini
disebabkan rongga partikel yang telah diselubungi perekat dan adanya ikatan
antara partikel dan perekat sehingga air sulit untuk masuk ke rongga tersebut.
Universitas Sumatera Utara
Menurut Sumardi dkk (2004) bahwa pelaburan perekat lebih merata pada partikel
besar dibandingkan partikel kecil.
Hasil analisis ragam pada Lampiran 6 menunjukkan bahwa interaksi tidak
berpengaruh nyata. Demikian juga dengan ukuran partikel dan kadar perekat yang
dihasilkan tidak berpengaruh nyata.
d. Pengembangan tebal
Sifat pengembangan tebal papan partikel merupakan salah satu sifat fisis
yang akan menentukan penggunaan suatu papan untuk keperluan interior atau
eksterior. Nilai pengembangan tebal selama perendaman 2, 6, 12 dan 24 jam dapat
dilihat pada Gambar 8. Nilai pengembangan tebal yang dihasilkan pada setiap jam
Pengembangan tebal (%)
sekitar 7,09 – 18,69%.
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
SNI 032105-2006
< 12%
2 jam
6 jam
12 jam
24 jam
8% 10% 12% 8% 10% 12% 8% 10% 12%
35 mesh
20 mesh
50 mesh
Kadar perekat dan ukuran partikel
Gambar 8. Grafik rata-rata pengembangan tebal papan partikel
Bila dilihat pada Gambar 8 semakin lama dilakukan perendaman maka
dimensi tebal papan partikel semakin besar dan dapat menyebabkan papan
menjadi hancur. Papan partikel ini tidak cocok untuk penggunaan ekterior akan
tetapi cocok untuk penggunaan interior.
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan SNI 03-2105-2006 bahwa nilai pengembangan tebal yang
dipersyaratkan yakni < 12%, pada Gambar 8 menunjukkan ukuran mesh yang
memenuhi standar yakni 35 mesh dengan nilai pengembangan tebal berkisar 7,09
– 11,93%. Hal ini menunjukkan ukuran partikel yang semakin besar menghasilkan
nilai pengembangan tebal yang semakin kecil.
Gambar 8 menunjukkan adanya perbedaan nilai pengembangan tebal yang
dapat dipengaruhi kadar perekat, bila dilihat dari grafik tersebut bahwa kadar
perekat 12% memiliki pengembangan tebal yang lebih rendah dibandingkan 10%
dan 8%. Hal ini menunjukan bahwa dengan semakin tinggi kadar perekat maka
pengembangan tebal semakin rendah.
Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa interaksi antara ukuran partikel
dan kadar perekat tidak berpengaruh nyata sehingga tidak dilakukan uji lanjutan
(Duncan Multi Range). Namun ukuran partikel dan kadar perekat berpengaruh
nyata terhadap nilai pengembangan tebal (Lampiran 7). Maka ukuran partikel dan
kadar perekat optimal yakni 35 mesh dan 12%.
Sifat Mekanis
a. Keteguhan Rekat Internal (Internal bond)
Nilai keteguhan rekat internal yang dihasilkan berkisar antara 0,87 - 3,22
kg/cm2. Rekapitulasi nilai keteguhan rekat internal dapat dilihat pada Gambar 9.
Universitas Sumatera Utara
5
SNI 0321052006
> 1,5
kg/cm2
IB (kg/cm2)
4
3,22
2,75
3
2,62
2,31
2,02
2,38
2
1,20
1,52
20 mesh
0,87
1
35 mesh
50 mesh
0
8%
10%
Kadar perekat
12%
Gambar 9. Grafik rata-rata keteguhan rekat internal (IB) papan partikel
Nilai keteguhan rekat internal terendah yakni 0,87 kg/cm2 pada ukuran
partikel 50 mesh dengan kadar perekat 10%. Nilai keteguhan rekat internal
tertinggi yakni 3,22 kg/cm2 pada ukuran partikel 20 mesh dengan kadar perekat
12%.
Gambar 9 menunjukkan nilai keteguhan rekat internal dapat dipengaruhi
oleh ukuran partikel dan kadar perekat. Nilai keteguhan rekat internal semakin
tinggi seiring dengan semakin besarnya ukuran partikel dan kadar perekat yang
semakin banyak.
Berdasarkan SNI 03-2105-2006 bahwa nilai keteguhan rekat internal yang
tidak memenuhi standar terletak pada ukuran partikel 50 mesh. Hal ini
menunjukkan adanya pengaruh kadar perekat terhadap nilai keteguhan rekat
internal. Hal ini didukung dengan pernyataan Handaya dan Prayitno (2004) bahwa
kadar perekat yang semakin banyak maka keteguhan rekat internal semakin tinggi.
Demikian juga dengan ukuran partikel yang semakin kecil maka keteguhan rekat
internal semakin rendah.
Universitas Sumatera Utara
Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa interaksi antara ukuran partikel
dan kadar perekat tidak berpengaruh nyata sehingga tidak dilakukan uji wilayah
berganda (Duncan Multi Range). Demikian juga dengan ukuran partikel dan kadar
perekat tidak berpengaruh nyata terhadap nilai keteguhan rekat internal (Lampiran
8).
b. Keteguhan Patah (MOR)
Modulus patah (MOR) merupakan salah satu sifat mekanis yang
menunjukkan kekuatan kayu dalam menahan beban. Nilai keteguhan patah yang
dihasilkan berkisar antara 23,83 – 81,86 kg/cm2. Rekapitulasi nilai keteguhan
MOR (kg/cm2)
patah dapat dilihat pada Gambar 10.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
81,86
59,95
42,75
47,31
46,97
27,60
46,20
48,14
SNI 0321052006
> 82
kg/cm2
20 mesh
23,84
35 mesh
50 mesh
8%
10%
Kadar perekat
12%
Gambar 10. Grafik rata-rata keteguhan patah (MOR) papan partikel
Nilai keteguhan patah yang terkecil yakni 23,84 kg/cm2 pada ukuran
partikel 50 mesh dengan kadar perekat 10%. Sedangkan terbesar yakni 81,86
kg/cm2 pada ukuran partikel 20 mesh dengan kadar perekat 12%. Hal
ini
menunjukkan ukuran partikel dan kadar perekat yang tinggi akan menghasilkan
nilai keteguhan patah yang tinggi dan sebaliknya. Menurut Handaya dan Prayitno
Universitas Sumatera Utara
(2004) bahwa semakin tinggi jumlah perekat maka maka keteguhan patah akan
semakin meningkat.
Hasil analisis ragam menunjukkan interaksi antara ukuran partikel dan
kadar perekat tidak berpengaruh nyata sehingga tidak dilakukan uji wilayah
berganda (Duncan Multi Range). Namun ukuran partikel dan kadar perekat
berpengaruh terhadap nilai keteguhan patah sehingga ukuran partikel dan kadar
perekat optimal yakni 20 mesh dan 8% (Lampiran 9).
c. Modulus elastisitas (MOE)
Keteguhan lentur (MOE) adalah ukuran ketahanan papan partikel menahan
beban dalam batas proporsi (sebelum patah). Sifat ini sangat penting jika papan
partkel digunakan sebagai bahan konstruksi. Nilai keteguhan lentur yang
dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 11.
10000
9221,32
MOE (kg/cm2)
8000
6000
4951,37
4934,21
4831,83
4654,44
4000
2882,25
SNI 032105-2006
6770,58 > 20.400
kg/cm2
5804,51
3369,14
20
mesh
35
mesh
2000
0
8%
10%
Kadar perekat
12%
Gambar 11. Grafik rata-rata keteguhan lentur (MOE) papan partikel
Gambar 11 menunjukkan bahwa nilai rata-rata keteguhan lentur berkisar
antara 2882,2 – 9221,3 kg/cm2. Nilai keteguhan lentur yang terkecil yakni 2882,2
kg/cm2 pada ukuran partikel 50 mesh dengan kadar perekat 8%. Sedangkan nilai
keteguhan lentur terbesar yakni 9221,3 kg/cm2 pada ukuran partikel 20 mesh
Universitas Sumatera Utara
dengan kadar perekat 12%. Haygreen dan Bowyer (1996) menyatakan kenaikan
jumlah perekat menyebabkan nilai modulus patah, modulus elastisitas dan
internal bond meningkat.
Hasil sidik ragam pada Lampiran 10 menunjukkan interaksi antara ukuran
partikel dan kadar perekat tidak berpengaruh nyata terhadap nilai keteguhan lentur
sehingga tidak dilakukan uji wilayah berganda (Duncan Multi Range). Sedangkan
ukuran partikel dan kadar perekat berpengaruh nyata terhadap nilai keteguhan
lentur sehingga direkomendasikan ukuran partikel 20 mesh dengan perekat 8%.
Rekapitulasi Kualitas Papan Partikel
Berdasarkan hasil pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel
diperoleh peringkat kualitas papan partikel berdasarkan SNI 03-2105-2006 yang
disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Rekapitulasi kualitas papan partikel dari limbah BKS dengan perekat UF
berdasarkan SNI 03-2105-2006
Ukuran
partikel
Kadar
perekat
Kerapatan
20
mesh
8%
35
mesh
50
mesh
KA
(%)
DSA
(ts)
PT
(%)
IB
(kg/cm2)
MOR
(kg/cm2)
MOE
(kg/cm2)
0,56*
9,47*
-
14,67#
2,02*
42,75#
4654,44#
10%
0,59*
10,27*
-
16,49#
2,31*
46,97#
4951,37#
12%
0,57*
9,33*
-
11,62*
3,22*
81,86#
9221,32#
8%
0,54*
10,17*
-
11,93*
2,75*
47,31#
4831,83#
10%
0,56*
10,60*
-
10,67*
2,62*
46,20#
4934,21#
12%
0,57*
9,46*
-
11,23*
2,38*
59,52#
6770,58#
8%
0,52*
10,12*
-
16,59#
1,20#
27,60#
2882,25#
10%
0,57*
10,43*
-
18,93#
0,87#
23,84#
3369,14#
12%
0,57*
9,63*
-
14,05#
1,52*
48,14#
5804,51#
0,4 – 0,9
82
>20.400
SNI 03-21052006
(gr/cm3)
Universitas Sumatera Utara
Keterangan:
*
= memenuhi standar
#
=tidak memenuhi standar
ts
=tidak disyaratkan
KA
=Kadar Air
DSA =Daya Serap Air
PT
= Pengembangan Tebal
IB
= Internal Bond
MOR = Modulus of Repture
MOE = Modulus of Elasticity
Berdasarkan Tabel 3 menunjukkan sifat mekanis papan partikel yakni
MOR dan MOE tidak memenuhi standar, begitu juga dengan internal bond
sebagian perlakuan masih tidak memenuhi standar sehingga kekuatan mekanis
papan partikel masih rendah . Sifat fisis papan partikel yakni kerapatan dan kadar
air memenuhi standar. Beberapa papan partikel memiliki pengembangan tebal
yang tinggi sehingga stabilitas dimensi papan menjadi rendah.
Papan partikel optimal diperoleh pada perlakuan ukuran partikel 20 mesh
dengan kadar perekat 12%, ukuran partikel 35 mesh dengan kadar perekat 8%,
10% dan 12%, dan ukuran partikel 50 mesh dengan kadar perekat 12%. Maka
papan partikel yang direkomendasikan yakni ukuran partikel 35 mesh dengan
kadar perekat 10% karena nilai rata-rata daya serap air dan pengembangan tebal
lebih rendah dari kadar perekat 8% dan internal bond lebih tinggi dibandingkan
kadar perekat 12%.
Universitas Sumatera Utara
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Sifat fisis yang memenuhi standar SNI 03-2105-2006 yakni kerapatan,
kadar air dan daya serap air sedangkan pengembangan tebal belum
memenuhi standar
2. Sifat mekanis yang memenuhi standar SNI 03-2105-2006 yakni keteguhan
patah (MOR) dan keteguhan rekat internal (IB) sedangkan keteguhan
lentur (MOE) belum memenuhi standar.
3. Ukuran partikel dan kadar perekat terbaik terdapat pada ukuran partikel 35
mesh dengan kadar perekat 8%.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk meningkatkan sifat mekanis
papan partikel dan stabilitas dimensi papan partikel dengan homogenitas
partikel yang lebih besar dan penggunaan kadar perekat yang lebih
banyak.
Universitas Sumatera Utara