Kualitas Papan Partikel Dari Kayu Gmelina (Gmelina Arborea Roxb.) Dengan Perekat Urea Formaldehida (Uf) Yang Rendah Emisi
TINJAUAN PUSTAKA
Papan Partikel
Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit atau panel
kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan-bahan berlignoselulosa
lainnya, yang diikat dengan perekat atau bahan pengikat lain kemudian dikempa
panas. Dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa
kelebihan diantaranya yaitu 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
(Maloney, 1993). Menurut Dumanauw (1990) papan partikel adalah papan buatan
yang terbuat dari serpihan kayu dengan bantuan perekat sintetis kemudian di
kempa panas sehingga memiliki sifat seperti kayu, tahan api dan merupakan
bahan isolasi serta bahan akustik yang baik.
Berdasarkan Haygreen dan Bowyer (1996), tipe – tipe utama partikel yang
digunakan untuk papan partikel ialah;
1. Pasahan yaitu partikel kayu kecil berdimensi tidak menentu yang dihasilkan
apabila mengetam lebar atau mengetam sisi ketebabalan kayu. Bervariasi dalam
ketebalannya dan sering tergulung.
2. Serpih yaitu partikel kecil dengan dimensi yang telah ditentukan sebelumnya
yang dihasilkan dalam peralatan yang telah dikhususkan. Seragam ketebalan,
dengan orientasi serat sejajar permukaannya
3. Bentuk biskit yaitu serupa serpihan dalam bentuknya lebih besar. Biasanya
lebih dari 0,025 inci tebalnya dan lebih dari 1 inci panjangnya.Mungkin
meruncing ujung-ujungnya.
Universitas Sumatera Utara
4. Tatal yaitu sekeping kayu yang dipotong dari suatu balok dengan pisau yang
besar atau pemukul, seperti dengan mesin pembuat tatal kayu pulp.
5. Serbuk gergaji yaitu partikel yang dihasilkan oleh pemotongan gergaji.
6. Untaian yaitu pasahan panjang, tetapi pipih dengan permukaan yang sejajar.
7. Kerat yaitu hampir persegi potongan melintangnya, dengan panjang paling
sedikit 4 kali ketebalannya.
8. Wol kayu (ekselsior) yaitu kerataan yang panjang, berombak, ramping. Juga
digunakan sebagai kasuran pada pengepakan.
Dalam penelitian ini jenis partikel yang digunakan adalah pasahan (shaving) dari
kayu gmelina (Gmelina arborea Roxb.) yang diambil dari ranting dan
percabangan pohon gmelina.
Maloney (1993) menyatakan bahwa berdasarkan kerapatannya papan
partikel dibagi menjadi beberapa golongan, yaitu:
a. Papan partikel berkerapatan rendah (low density particleboard), yaitu papan
3
yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4g/cm
b. Papan partikel berkerapatan sedang (medium density particleboard), yaitu
3
papan yang mempunyai kerapatan antara 0,4-0,8 g/cm
c. Papan partikel berkerapatan tinggi (high density particleboard), yaitu papan
3
yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 g/cm
Selanjutnya dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai
beberapa kelebihan seperti:
1. Papan partikel bebas mata kayu, pecah, dan retak.
2. Ukuran dan kerapatan papan partikel dapat disesuaikan dengan kebutuhan.
3. Tebal dan kerapatannya seragam serta mudah untuk dikerjakan.
Universitas Sumatera Utara
4. Mempunyai sifat isotropis.
5. Sifat dan kualitasnya dapat diatur
Beberapa faktor yang mempengaruhi sifat papan komposit 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 (Iswanto, 2008).
Nuryawan et al.(2005) menyatakan bahwa papan partikel adalah suatu
lembaran papan tiruan yang terbuat dari potongan-potongan kecil kayu atau bahan
berlignoselulosa lainnya yang digabungkan dengan perekat sintesis disertai
penambahan perlakuan seperti panas, katalisator, dan sebagainya. Selain itu,
menurut Walker (1993) terdapat 3 kategori utama dari bahan baku untuk
pembuatan papan partikel yaitu :
1. Kayu di sekitar seperti sisa penebangan, penjarangan, dan kayu non-komersil.
2. Kayu sisa industri seperti serbuk gergaji, tatal, dan potongan kayu sisa.
3. Bahan serat non-kayu seperti jerami, bagase, dan bambu.
Kollman et al (1975) menyatakan bahwa papan partikel adalah
papantiruan yang dibuat dari partikel kayu atau lignoselulosa lain, dengan
memanfaatkan ikatan antar partikelyang ditekan menggunakankempa plat/rol.
Bahan perekat atau bahanlain dapat ditambahkan untuk meningkatkan sifat papan
seperti sifat mekanis, ketahanan kelembaban, ketahanan terhadap apimaupun
serangga. Jenis papan partikel dibedakan sesuai dengan ukuran dan bentuk
partikel, jumlah perekat yang digunakan, dan kerapatan papan (Bowyer et al.,
2003).
Universitas Sumatera Utara
Perekat Urea Formaldehida (UF)
Dalam pembuatan papan partikel, perekat merupakan salah satu bagian
penting.Perekat
yang
digunakan
disesuaikan
dengan
kegunaan
papan
partikel.Perekat UFdigunakan untuk bagian interior. Menurut Iswanto (2008),
perekat UF merupakan hasil reaksi polimer kondensasi dari formaldehida dengan
urea. Keuntungan dari perekat UF antara lain keras, tidak mudah terbakar, sifat
panasnya baik, tidak berwarna ketika mengeras serta harganya murah.
UF dalam proses pengerasannya akan terbentuk pola ikatan jaringan
(cross-link). UFakan cepat mengeras dengan naiknya temperatur dan atau
turunnya pH.Perekat ini juga dalam penggunaannya dapat menggunakan kempa
panas atau kempa dingin dengan syarat pengaturan keasaman.Kelebihan perekat
UF yaitu warnanya putih sehingga tidak memberikan warna gelap pada waktu
penggunaannya.Perekat UF ini juga dapat dicampur dengan perekat MF agar
kualitas perekatnya lebih baik. Harga perekat UF relatif lebih murah dibandingkan
dengan perekat sintetis lainnya serta tahan terhadap biodeteriorasi dan air dingin.
Kekurangan UF yaitu kurang tahan terhadap pengaruh asam dan basa serta
pengunaannya terbatas untuk interior saja (Ruhendi et al., 2007).
Resin UF merupakan salah satu dari kelas resin thermosetting yang paling
banyak digunakan, resin ini biasa disebut sebagai resin amino. Penggunaan UF
sebagai perekat untuk industri papan partikel (61%), papan serat (27%), kayu
lapis (5%), dan sebagai perekat dalam laminasi (7%) dimana peruntukan
penggunaannya adalah untuk perabot rumah tangga, lapisan panel, dan pintu pintu interior (Conner,1996).
Universitas Sumatera Utara
Kelebihan dari perekat UF adalah harganya lebih murah, waktu untuk
perekat UF bereaksi saat dikempa dengan kempa panas lebih cepat, dan perekat
UF mudah digunakan dalam penggunaannya.Sedangkan kelemahan dari UF
adalah tidak cocok digunakan untuk keperluan kepentingan eksterior (Maloney,
1993).
Semakin tinggi kadar UF pada papan partikel maka nilai kadar air, daya
serap air, dan pengembangan tebal semakin menurun. Sedangkan nilai modulus of
elasticity (MOE), modulus of rupture (MOR), internal bond (IB), dan kuat pegang
sekrup semakin meningkat. Khusus untuk kerapatan, nilainya tidak dipengaruhi
oleh peningkatan kadar resin UF (Alghiffari, 2008).
Emisi Formaldehida
Perekat merupakan salah satu bahan utama yang penting dalam industri
pengolahan kayu khususnya panel atau komposit kayu. Jenis perekat yang umum
digunakan adalah perekat sintetis berbasis formaldehida seperti UF, MF dan PF.
Bahan baku perekat ini bukan berasal dari sumber daya alam yang dapat
diperbaharui (renewable), melainkan dari minyak bumi yang keberadaannya
semakin terbatas dan dapat habis. Penggunaan perekat sintetis juga berdampak
negatif bagi lingkungan karena tidak terurai di alam (non-biodegradable).Perekat
berbasis formaldehida jugadapat mengeluarkan emisi formaldehida pada saat
produk digunakan (Kementerian Perdagangan, 2011).
Apabila kadar formaldehida di udara melebihi batas yang dibenarkan yaitu
0.1 ppm (parts per million), setengah individu yang ada beresiko mengalami
gejala seperti sensasi terbakar di mata, hidung dan di daerah tenggorokan. Selain
itu ada juga individu yang merasa mual, pusing serta mengalami iritasi pada kulit
Universitas Sumatera Utara
apabila terpapar oleh zat ini. Hal ini hanya terjadi pada individu – individu yang
sensitif terhadap zat kimia formaldehida ( World Health Organization, 2002).
Telah banyak penelitian mengenai efek formaldehida terhadap kesehatan.
Formaldehida dapat menimbulkan beberapa reaksi pada bagian tubuh yang
terpapar, antara lain:
a. Mata
Pada kebanyakan orang, mata adalah salah satu organ yang paling sensitif
terhadap formaldehida di udara. Mata akan mulai terasa pedih bila terpapar
formaldehidadengan konsentrasi 0,3 mg/L hingga 1,1 mg/L, sedangkan
formaldehida pada konsentrasi 1,2 mg/L hingga 2,4 mg/L akan menyebabkan
iritasi pada mata. Pada konsentrasi yang lebih tinggi dapat menyebabkan mata
yang terus berair, korosi pada mata, penglihatan ganda dan konjungtivitis (WHO
Environmental Health Criteria, 1989).
b. Saluran pernapasan bagian atas atau bawah
Formaldehida dilaporkan dapat menyebabkan iritasi saluran pernapasan
terutama saluran pernapasan bagian atas dengan gejala hidung dan tenggorokan
kering. Pada konsentrasi 0,13-0,45 mg/L mulai dapat menyebabkan iritasi hidung
dan tenggorokan, sedangkan iritasi saluran napas bawah ditandai dengan batuk,
rasa berat pada dada dan suara serak bernafas (wheezing). Inhalasi pada
konsentrasi 0,3 mg/L dapat menimbulkan sesak nafas dan asma pada orang sehat
(IARC, 2006). Pada kasus akut, efeknya dapat berkembang menjadi edema paru,
dan depresi saluran pernapasan.Inhalasi dengan konsentrasi 50 mg/L dapat
mengakibatkan pneumonia hingga kematian (WHO Environmental Health
Criteria, 1989).
Universitas Sumatera Utara
c. Kulit
Kontak langsung formaldehida pada kulit akan mengakibatkan iritasi kulit,
dermatitis, dan hipersensivitas. Pada kisaran konsentrasi berapa formaldehida
mulai menyebabkan iritasi masih belum diketahui, namun pada aplikasi 1 %
larutan formaldehida dalam air mengakibatkan iritasi pada kulit (WHO
Environmental Health Criteria, 1989).
d. Saluran Pencernaan
Formaldehida dapat merusak saluran pencernaan terutama terjadi pada
esofagus dan lambung.Dalam kasus akut, konsumsi oral formaldehida dapat
menyebabkan luka pada lambung, mual, muntah, dan pendarahan. Batas
konsentrasi maksimum formaldehida yang tidak menimbulkan efek pada
konsumsi oral formaldehida adalah 0,02 % (EFSA, 2006). Kematian dapat terjadi
pada konsumsi 30 ml formalin (WHO Environmental Health Criteria, 1989).
e. Sistem Saraf Pusat
Formaldehida menimbulkan gejala nonspesifik yang berkaitan dengan
sistem saraf pusat, yaitu menimbulkan rasa haus, sakit kepala, pusing, apatis, tidak
mampu berkonsentrasi, sulit tidur dan lemah (WHO Environmental Health
Criteria, 1989).
Gmelina (Gmelina arborea Roxb.)
Gmelina arborea adalah salah satu jenis pohon cepat tumbuh yang
diintroduksi ke Indonesia yang secara umum dikenal dengan nama jati putih, jenis
ini merupakan salah satu anggota dari family verbenaceae. Diklasifikasikan
sebagai berikut (Kemenhut, 2013):
Universitas Sumatera Utara
Super Divisi : Spermatophyta
Divisi
: Magnoliophyta
Kelas
: Magnoliopsida
Sub Kelas
: Asteridae
Ordo
: Lamiales
Famili
: Verbenaceae
Genus
: Gmelina
Spesies
: Gmelina arborea
Gmelina atau jati putih merupakan salah satu kayu yang digolongkan
sebagai kayu hutan tanaman.Kayu gmelina berwarna pucat, kuning jerami sampai
putih krem dan tidak ada perbedaan warna atas kayu teras dan kayu
gubal.Teksturnya agak kasar dengan arah serat agak berpadu, bervariasi dari lurus
sampai ikal.
Berat jenis berkisar 0,46-0,63 dan merupakan kelas kuat III
(P3HH, 2008).
Pohon gmelina berukuran kecil hingga sedang atau perdu, tingginya
hingga 30 - 40 m. Batang utama berbentuk silinder dengan diameter hingga 100 –
250 cm, batang bebas cabang 9-20 m kadang 25 m, tidak berbanir tetapi kadang kadang berusuk. Tajuk luar licin atau bersisik, coklat muda hingga kelabu.Tajuk
berbentuk payung dengan percabangan melebar (Sutisna et al, 1998).
Jenis pohon ini tumbuh di dataran rendah sampai dataran tinggi dengan
ketinggian 0 – 1000 mdpl dan yang terbaik pada ketinggian tempat 0 – 800 mdpl.
Rata – rata curah hujan hujan tahunan yang dibutuhkan minimal 1000 mdpl
dengan jumlah bulan kering minimal 6 – 7 bulan/ tahun dan yang terbaik berkisar
diantara 1.778 – 2.286 mm dengan musim kering 2 – 4 bulan. Rata – rata suhu
Universitas Sumatera Utara
tahunan yang dikehendaki berkisar antara 21o – 28oC. sedang suhu maksimum dan
minimumnya masing – masing berkisar 24o – 35oC dan 18o – 26oC. Jenis ini
termasuk
intoleran
dan
membutuhkan
banyak
cahaya
untuk
pertumbuhannya.Untuk menghasilkan pertumbuhan yang baik, jenis ini
membutuhkan tanah yang subur sarang, drainase baik, tidak tergenang air dengan
reaksi tanah masam sampai netral dengan solum tanahnya dalam (Departemen
Kehutanan dan Perkebunan, 1999).
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analisis, Program Studi
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara untuk pembuatan
papan partikel dan Laboratorium Teknologi Hasil Hutan (THH) Progran Studi
Kehutanan, Fakultas Kehutanan, Universitas Sumatera Utara untuk pengujian sifat
fisis dan mekanis papan partikel. Penelitian ini dilakukan pada bulan Agustus
2015 sampai dengan bulan Oktober 2016.
Bahan dan Alat Penelitian
Bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah pasahan kayu
gmelina, ammonium clorida (NH4Cl), perekat Urea Formaldehida (UF) komersil
dan UF yang telah disintesis di Laboratorium Polimer, Program Studi Kimia,
Fakultas Matematika dan IPA, Universitas Sumatera Utara. Alat yang digunakan
adalah oven, compressor, spray gun, plat besi, ketam, mesin kempa panas, alat
tulis, timbangan digital, caliper dan Universal Testing Mechine (UTM).
Prosedur Penelitian
1. Persiapan Bahan Baku
Ranting dan percabangan kayu gmelina diambil dari hutan rakyat sekitar
kota Medan. Percabangan kayu tersebut kemudian dibebaskulitkan, diketam
menggunakan mesin ketam makita tipe 2012 NB untuk mendapatkan partikel
kayu berupa pasahan (shaving) yang selanjutnya dilakukan pengeringan terhadap
partikel tersebut hingga kering udara. Setelah didapatkan partikel berupa pasahan
(shaving) dalam jumlah yang ditentukan, selanjutnyadilakukan perhitungan bahan
Universitas Sumatera Utara
baku berupa pasahan kayu dan kebutuhan perekat yang digunakan untuk
pembuatanpapan
partikel.
Perhitungan
bahan
bakupasahankayu
dibuat
berdasarkan pada ukuran papan, jumlah papan, kerapatan target,dan kadar perekat.
Untuk perhitungan perekat yang digunakan ditentukan berdasarkan pada
kebutuhan pasahan kayu, kadarair pasahan dan kadar perekatnya.
2. Percampuran Pasahan (Blending)
Pasahan dimasukkan ke dalam mesin pengaduk atau blending sesuai
kebutuhan. Perekat UF dengan kadar 8% yang dicampurkan dengan hardener
(NH4Cl) sebanyak 3% disemprotkan secara merata ke dalam mesin pengaduk
menggunakan spray gun. Penyemprotan perekat dilakukan secara perlahan saat
mesin blending berputar agar pasahan tercampur merata dengan perekat.
3. Proses Pembuatan Papan Partikel
Papan partikel yang dibuat pada penelitian ini berukuran 25 cm x 25 cm
dengan target kerapatan 0,75 g/cm3. Dalam pembuatan papan partikel seluruh
partikel harus tercampur dengan perekat urea formaldehida (UF) yang sudah
dicampur dengan NH4Cl secara merata, dan selanjutnya dilakukan pencetakan
lembaran papan partikel dalam cetakan berukuran 25 cm x 25 cm. Pengempaan
pendahuluan dilakukan dalam bak cetak atau mal. Setelah lembaran terbentuk,
selanjutnya diletakkan di kempa panas pada suhu 130ºC, tekanan 30 kgf/cm²,
untuk memaksimalkan tekanan kempa maka dilakukan pengulangan pengepressan
sebanyak 3 kali dan selanjutnya dilakukan pengempaan selama 10 menit. Papan
yang dicetak sebanyak 20 papan dengan berdasarkan pada jumlah perlakuan
sebanyak 5 perlakuan yaitu perekatUF dengan perbandingan mol formalin dan
Universitas Sumatera Utara
urea 0,95 mol; 1,05 mol; 1,15 mol; 2,0mol dan perekat UF komersil yang serta
ulangan yang dibuat sebanyak 5 ulangan.
4. Pengkondisian (Conditioning)
Papan yang telah dicetak dengan menggunakan kempa panas (hot press)
selanjutnya
memasuki
masa
pengkondisian
selama
±2
minggu
untuk
menyeimbangkan kadar air sehingga kestabilitas dimensi dapat tercapai dan tidak
mempengaruhi pemotongan contoh uji.
5. Pemotongan Contoh Uji
Setelah melalui tahap pengkondisian selama ±2 minggu, tahapan
berikutnya adalah pemotongan papan menjadi contoh uji dengan berbagai ukuran
masing-masing berdasarkan dengan standar SNI 03-2105-2006. Dimensi
pemotongan contoh uji untuk pengujian sifat fisis dan mekanis antara lain
kerapatan dan kadar air (10 cm x 10 cm), daya serap air, pengembangan tebal dan
internal bond (5 cm x 5 cm), serta MOE dan MOR (20 cm x 5 cm). Pola
pemotongan contoh uji papan partikel dari pasahan kayu diilustrasikan seperti
pada Gambar 1.
25 cm
20
5
A
25 cm
B
10
10
C
5
5
D
5
Gambar 1. Pola contoh uji papan partikel
Keterangan gambar :
A = contoh uji MOE & MOR (5 x 20)cm2
B= contoh uji kerapatan dan kadar air (10 x 10)cm2
C = contoh uji pengembangan tebal dan daya serap air (5x 5)cm2
D= contoh uji internal bond (5 x 5)cm2
Universitas Sumatera Utara
Analisis Statistik
Pengujian ini menggunakan analisis statistik Rancangan Acak Lengkap
(RAL).Rancangan acak lengkap digunakan untuk percobaan yang diasumsikan
seragam atau homogen, sehingga RAL banyak digunakan untuk percobaan
laboratorium. Karena media homogen maka media atau tempat percobaan tidak
memberikan pengaruh pada respon yang diamati dan model untuk RAL adalah
sebagai berikut:
Y ij = µ + T i + € ij
Keterangan :
Y ij = Respon atau nilai pengamatan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke-j.
µ = Nilai tengah umum.
T i = Pengaruh perlakuan ke-i.
€ ij = Pengaruh galat percobaan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke-j.
Pengujian Contoh Uji
Parameter pengujian papan partikel berdasarkan standar SNI 03-21052006, yaitu parameter sifat fisis dan mekanis. Adapun sifat fisis yang diuji terdiri
atas kerapatan, kadar air (KA), daya serap air (DSA) dan pengembangan tebal
(PT). Sifat mekanis yang diuji terdiri atasinternal bond (IB), Modulus of Elasticity
(MOE) dan Modulus of Rupture (MOR).Pengujian sifat fisis dan mekanis papan
partikel pada penelitian ini mengacu pada standar SNI 03-2105-2006.
1. Kerapatan
Pengujian kerapatan dihitung berdasarkan berat dan volume kering udara
contoh uji. Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm ditimbang beratnya (B),
lalu diukur rata-rata panjang, lebar, dan tebalnya pada 4 titik pengukuran untuk
Universitas Sumatera Utara
menentukan volume (V) contoh uji nya. Nilai kerapatan dapat dihitung dengan
rumus:
ρ = B/V
Keterangan :
ρ = kerapatan (g/cm3)
B = berat contoh uji kering udara (g)
V = volume contoh uji kering udara (cm3)
2. Kadar air (KA)
Contoh uji kadar air berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm yang digunakan
adalah sama dengan contoh uji kerapatan. Contoh uji ditimbang (B awal ),
selanjutnya contoh uji dikeringkan dalam oven pada suhu (103±2)°C selama 24
jam hingga beratnya konstan. Contoh uji didinginkan dalam desikator selama 1
jam kemudian ditimbang (BKO). Nilai kadar air papan dihitung dengan rumus:
Keterangan:
��(%) =
����� − ���
���� %
���
KA
= kadar air (%)
B awal = berat awal contoh uji (g)
BKO = berat kering oven contoh uji (g)
3. Pengembangan tebal (PT) dengan perendaman dalam air dingin
selama 2 dan 24 jam
Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm. Contoh uji dalam kondisi
kering udara diukur rata-rata dimensi tebal pada 4 titik pengukuran
(T 0 ).Selanjutnya contoh uji direndam dalam air dingin selama 2 dan 24 jam, lalu
diukur kembali rata-rata dimensi tebal pada 4 titik pengukuran (T 1 ). Nilai
pengembangan tebal dihitung dengan rumus:
�� (%) =
Keterangan:
PT
= pengembangan tebal (%)
�� − ��
���� %
��
Universitas Sumatera Utara
T0
T1
= tebal contoh uji sebelum perendaman (g)
= tebal contoh uji setelah perendaman (g)
4. Daya serap air (DSA) dengan perendaman dalam air dingin selama 2
dan 24 jam
Daya serap air papan dilakukan dengan mengukur selisih berat sebelum
(B 1 ) dan setelah perendaman (B 2 ) dalam air dingin selama2 dan 24 jam. Contoh
uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm sama dengan contoh uji pengembangan tebal.
Daya serap air tersebut dihitung dengan rumus:
��� (%) =
�� − ��
� ��� %
��
Keterangan:
DSA = daya serap air (%)
B1
= berat contoh uji sebelum perendaman (g)
B2
= berat contoh uji setelah perendaman (g)
5. Keteguhan rekat internal
Contoh uji keteguhan rekat internal (internal bond) berukuran 5 cm x 5 cm
x 1 cm. Contoh uji diukur dimensi panjang dan lebar untuk mendapatkan luas
permukaan. Kemudian contoh uji dilekatkan pada dua blok besi dengan perekat
epoksi dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Cara pengujian internal bond
seperti pada Gambar 2.
Arah beban
Balok besi
Contoh uji
Arah beban
Gambar 2. Pengujian keteguhan rekat internal
Keteguhan rekat tersebut dihitung dengan rumus:
Universitas Sumatera Utara
IB = P/A
Keterangan:
IB
= keteguhan rekat internal (kg/cm2)
P
= beban maksimum (kg)
A
= luas permukaan contoh uji (cm2)
6. Modulus of rupture (MOR)
Modulus patah (MOR) adalah sifat mekanis papan yang menunjukkan
kekuatan dalam menahan beban.Untuk memperoleh nilai MOR, maka pengujian
pembebanan dilakukan sampai contoh uji patah.Pengujian MOR dilaksanakan
bersamaan dengan pengujian MOE. Contoh uji berukuran 20 cm x 5 cm x 1 cm.
Pengujian modulus patah (MOR) dan modulus elastisitas (MOE) diilustrasikan
seperti pada Gambar 3.
P
L
Gambar 3. Pengujian modulus patah (MOR) dan modulus elastisitas (MOE)
Nilai MOR dihitung dengan rumus:
3PL
MOR =
2bh2
Keterangan:
MOR = modulus of rupture (kgf/cm2)
P
= beban maksimum (kgf)
b
= lebar contoh uji (cm)
h
= tebal contoh uji (cm)
L
= jarak sangga (15 cm)
Universitas Sumatera Utara
7. Modulus of elasticity (MOE)
Pengujian modulus elastisitas dilakukan bersama-sama dengan pengujian
modulus patah, sehingga contoh ujinya sama. Pengujian MOE dilakukan untuk
melihat kekuatan lentur contoh uji papan partikel menggunakan Universal Testing
Machinedengan jarak sangga 15 cm dan kecepatan 10 mm/menit. Untuk
menghitung nilai MOE digunakan rumus:
ΔPL3
MOE =
4bh3 ΔY
Keterangan:
MOE = modulus of elasticity (kg/cm2)
ΔP
= perubahan beban yang digunakan (kg)
L
= jarak sangga (15 cm)
ΔY
= perubahan defleksi pada setiap perubahan beban (cm)
b
= lebar contoh uji (cm)
h
= tebal contoh uji (cm)
Standar Pengujian
Standar pengujian adalah suatu acuan yang digunakan dalam penetapan
kualitas yang layak digunakan ataupun dapat dipakai dengan tingkat kerusakan
yang minimal dan dapat ditolerir keberadaannya.Standar yang digunakan sebagai
acuan dalam pengujian papan pertikel ini yaitu standar SNI 03-2105-2006 yang
disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Standar SNI 03-2105-2006 pada pengujian papan partikel
No
Parameter Sifat Fisis MekanisStandar SNI 03-2105-2006
1
Kerapatan (g/cm3)
2
Kadar air (%)
3
Daya serap air (%)
4
Pengembangan tebal (%)
5MOR (kgf/cm2)
6
MOE (kgf/cm2)
7
Internal Bond (kg/cm2)
0,4 - 0,9
20400
>1,5
Sumber :SNI 03-2105-2006
Universitas Sumatera Utara
Prosedur pembuatan papan partikel dari partikel kayu gmelina dengan
perekat Urea Formaldehida (UF) yang rendah emisi disajikan dalam bagan pada
Gambar 4.
Pasahan kayu gmelina
Perhitungan kebutuhan bahan baku
(pasahan dan perekat)
Pengeringan pasahan hingga KA 5 %
Blending (pasahankayu gmelina
+perekat UF + NH4Cl 3%)
Pembentukan lembaran pada cetakan ukuran (25 x 25 x 1) cm
Pengempaan panas dengan suhu 130ºC dan tekanan 30 kgf/cm2,
dilakukan pengepressan 3 kali dan dikempa selama 10 menit
Pengkondisian lembaran pada suhu ruangan selama ±2 minggu
Pemotongan contoh uji
Pengujian sifat fisis dan mekanis berdasarkan SNI 03-2105-2006
Papan partikel yang berbahan pasahan gmelina +
perekat UF dengan molaritas formalin 0,95 mol; 1,0
mol; 1,15 mol; 2,0 mol dan perekat UF komersil
Universitas Sumatera Utara
Papan Partikel
Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit atau panel
kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan-bahan berlignoselulosa
lainnya, yang diikat dengan perekat atau bahan pengikat lain kemudian dikempa
panas. Dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa
kelebihan diantaranya yaitu 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
(Maloney, 1993). Menurut Dumanauw (1990) papan partikel adalah papan buatan
yang terbuat dari serpihan kayu dengan bantuan perekat sintetis kemudian di
kempa panas sehingga memiliki sifat seperti kayu, tahan api dan merupakan
bahan isolasi serta bahan akustik yang baik.
Berdasarkan Haygreen dan Bowyer (1996), tipe – tipe utama partikel yang
digunakan untuk papan partikel ialah;
1. Pasahan yaitu partikel kayu kecil berdimensi tidak menentu yang dihasilkan
apabila mengetam lebar atau mengetam sisi ketebabalan kayu. Bervariasi dalam
ketebalannya dan sering tergulung.
2. Serpih yaitu partikel kecil dengan dimensi yang telah ditentukan sebelumnya
yang dihasilkan dalam peralatan yang telah dikhususkan. Seragam ketebalan,
dengan orientasi serat sejajar permukaannya
3. Bentuk biskit yaitu serupa serpihan dalam bentuknya lebih besar. Biasanya
lebih dari 0,025 inci tebalnya dan lebih dari 1 inci panjangnya.Mungkin
meruncing ujung-ujungnya.
Universitas Sumatera Utara
4. Tatal yaitu sekeping kayu yang dipotong dari suatu balok dengan pisau yang
besar atau pemukul, seperti dengan mesin pembuat tatal kayu pulp.
5. Serbuk gergaji yaitu partikel yang dihasilkan oleh pemotongan gergaji.
6. Untaian yaitu pasahan panjang, tetapi pipih dengan permukaan yang sejajar.
7. Kerat yaitu hampir persegi potongan melintangnya, dengan panjang paling
sedikit 4 kali ketebalannya.
8. Wol kayu (ekselsior) yaitu kerataan yang panjang, berombak, ramping. Juga
digunakan sebagai kasuran pada pengepakan.
Dalam penelitian ini jenis partikel yang digunakan adalah pasahan (shaving) dari
kayu gmelina (Gmelina arborea Roxb.) yang diambil dari ranting dan
percabangan pohon gmelina.
Maloney (1993) menyatakan bahwa berdasarkan kerapatannya papan
partikel dibagi menjadi beberapa golongan, yaitu:
a. Papan partikel berkerapatan rendah (low density particleboard), yaitu papan
3
yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4g/cm
b. Papan partikel berkerapatan sedang (medium density particleboard), yaitu
3
papan yang mempunyai kerapatan antara 0,4-0,8 g/cm
c. Papan partikel berkerapatan tinggi (high density particleboard), yaitu papan
3
yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 g/cm
Selanjutnya dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai
beberapa kelebihan seperti:
1. Papan partikel bebas mata kayu, pecah, dan retak.
2. Ukuran dan kerapatan papan partikel dapat disesuaikan dengan kebutuhan.
3. Tebal dan kerapatannya seragam serta mudah untuk dikerjakan.
Universitas Sumatera Utara
4. Mempunyai sifat isotropis.
5. Sifat dan kualitasnya dapat diatur
Beberapa faktor yang mempengaruhi sifat papan komposit 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 (Iswanto, 2008).
Nuryawan et al.(2005) menyatakan bahwa papan partikel adalah suatu
lembaran papan tiruan yang terbuat dari potongan-potongan kecil kayu atau bahan
berlignoselulosa lainnya yang digabungkan dengan perekat sintesis disertai
penambahan perlakuan seperti panas, katalisator, dan sebagainya. Selain itu,
menurut Walker (1993) terdapat 3 kategori utama dari bahan baku untuk
pembuatan papan partikel yaitu :
1. Kayu di sekitar seperti sisa penebangan, penjarangan, dan kayu non-komersil.
2. Kayu sisa industri seperti serbuk gergaji, tatal, dan potongan kayu sisa.
3. Bahan serat non-kayu seperti jerami, bagase, dan bambu.
Kollman et al (1975) menyatakan bahwa papan partikel adalah
papantiruan yang dibuat dari partikel kayu atau lignoselulosa lain, dengan
memanfaatkan ikatan antar partikelyang ditekan menggunakankempa plat/rol.
Bahan perekat atau bahanlain dapat ditambahkan untuk meningkatkan sifat papan
seperti sifat mekanis, ketahanan kelembaban, ketahanan terhadap apimaupun
serangga. Jenis papan partikel dibedakan sesuai dengan ukuran dan bentuk
partikel, jumlah perekat yang digunakan, dan kerapatan papan (Bowyer et al.,
2003).
Universitas Sumatera Utara
Perekat Urea Formaldehida (UF)
Dalam pembuatan papan partikel, perekat merupakan salah satu bagian
penting.Perekat
yang
digunakan
disesuaikan
dengan
kegunaan
papan
partikel.Perekat UFdigunakan untuk bagian interior. Menurut Iswanto (2008),
perekat UF merupakan hasil reaksi polimer kondensasi dari formaldehida dengan
urea. Keuntungan dari perekat UF antara lain keras, tidak mudah terbakar, sifat
panasnya baik, tidak berwarna ketika mengeras serta harganya murah.
UF dalam proses pengerasannya akan terbentuk pola ikatan jaringan
(cross-link). UFakan cepat mengeras dengan naiknya temperatur dan atau
turunnya pH.Perekat ini juga dalam penggunaannya dapat menggunakan kempa
panas atau kempa dingin dengan syarat pengaturan keasaman.Kelebihan perekat
UF yaitu warnanya putih sehingga tidak memberikan warna gelap pada waktu
penggunaannya.Perekat UF ini juga dapat dicampur dengan perekat MF agar
kualitas perekatnya lebih baik. Harga perekat UF relatif lebih murah dibandingkan
dengan perekat sintetis lainnya serta tahan terhadap biodeteriorasi dan air dingin.
Kekurangan UF yaitu kurang tahan terhadap pengaruh asam dan basa serta
pengunaannya terbatas untuk interior saja (Ruhendi et al., 2007).
Resin UF merupakan salah satu dari kelas resin thermosetting yang paling
banyak digunakan, resin ini biasa disebut sebagai resin amino. Penggunaan UF
sebagai perekat untuk industri papan partikel (61%), papan serat (27%), kayu
lapis (5%), dan sebagai perekat dalam laminasi (7%) dimana peruntukan
penggunaannya adalah untuk perabot rumah tangga, lapisan panel, dan pintu pintu interior (Conner,1996).
Universitas Sumatera Utara
Kelebihan dari perekat UF adalah harganya lebih murah, waktu untuk
perekat UF bereaksi saat dikempa dengan kempa panas lebih cepat, dan perekat
UF mudah digunakan dalam penggunaannya.Sedangkan kelemahan dari UF
adalah tidak cocok digunakan untuk keperluan kepentingan eksterior (Maloney,
1993).
Semakin tinggi kadar UF pada papan partikel maka nilai kadar air, daya
serap air, dan pengembangan tebal semakin menurun. Sedangkan nilai modulus of
elasticity (MOE), modulus of rupture (MOR), internal bond (IB), dan kuat pegang
sekrup semakin meningkat. Khusus untuk kerapatan, nilainya tidak dipengaruhi
oleh peningkatan kadar resin UF (Alghiffari, 2008).
Emisi Formaldehida
Perekat merupakan salah satu bahan utama yang penting dalam industri
pengolahan kayu khususnya panel atau komposit kayu. Jenis perekat yang umum
digunakan adalah perekat sintetis berbasis formaldehida seperti UF, MF dan PF.
Bahan baku perekat ini bukan berasal dari sumber daya alam yang dapat
diperbaharui (renewable), melainkan dari minyak bumi yang keberadaannya
semakin terbatas dan dapat habis. Penggunaan perekat sintetis juga berdampak
negatif bagi lingkungan karena tidak terurai di alam (non-biodegradable).Perekat
berbasis formaldehida jugadapat mengeluarkan emisi formaldehida pada saat
produk digunakan (Kementerian Perdagangan, 2011).
Apabila kadar formaldehida di udara melebihi batas yang dibenarkan yaitu
0.1 ppm (parts per million), setengah individu yang ada beresiko mengalami
gejala seperti sensasi terbakar di mata, hidung dan di daerah tenggorokan. Selain
itu ada juga individu yang merasa mual, pusing serta mengalami iritasi pada kulit
Universitas Sumatera Utara
apabila terpapar oleh zat ini. Hal ini hanya terjadi pada individu – individu yang
sensitif terhadap zat kimia formaldehida ( World Health Organization, 2002).
Telah banyak penelitian mengenai efek formaldehida terhadap kesehatan.
Formaldehida dapat menimbulkan beberapa reaksi pada bagian tubuh yang
terpapar, antara lain:
a. Mata
Pada kebanyakan orang, mata adalah salah satu organ yang paling sensitif
terhadap formaldehida di udara. Mata akan mulai terasa pedih bila terpapar
formaldehidadengan konsentrasi 0,3 mg/L hingga 1,1 mg/L, sedangkan
formaldehida pada konsentrasi 1,2 mg/L hingga 2,4 mg/L akan menyebabkan
iritasi pada mata. Pada konsentrasi yang lebih tinggi dapat menyebabkan mata
yang terus berair, korosi pada mata, penglihatan ganda dan konjungtivitis (WHO
Environmental Health Criteria, 1989).
b. Saluran pernapasan bagian atas atau bawah
Formaldehida dilaporkan dapat menyebabkan iritasi saluran pernapasan
terutama saluran pernapasan bagian atas dengan gejala hidung dan tenggorokan
kering. Pada konsentrasi 0,13-0,45 mg/L mulai dapat menyebabkan iritasi hidung
dan tenggorokan, sedangkan iritasi saluran napas bawah ditandai dengan batuk,
rasa berat pada dada dan suara serak bernafas (wheezing). Inhalasi pada
konsentrasi 0,3 mg/L dapat menimbulkan sesak nafas dan asma pada orang sehat
(IARC, 2006). Pada kasus akut, efeknya dapat berkembang menjadi edema paru,
dan depresi saluran pernapasan.Inhalasi dengan konsentrasi 50 mg/L dapat
mengakibatkan pneumonia hingga kematian (WHO Environmental Health
Criteria, 1989).
Universitas Sumatera Utara
c. Kulit
Kontak langsung formaldehida pada kulit akan mengakibatkan iritasi kulit,
dermatitis, dan hipersensivitas. Pada kisaran konsentrasi berapa formaldehida
mulai menyebabkan iritasi masih belum diketahui, namun pada aplikasi 1 %
larutan formaldehida dalam air mengakibatkan iritasi pada kulit (WHO
Environmental Health Criteria, 1989).
d. Saluran Pencernaan
Formaldehida dapat merusak saluran pencernaan terutama terjadi pada
esofagus dan lambung.Dalam kasus akut, konsumsi oral formaldehida dapat
menyebabkan luka pada lambung, mual, muntah, dan pendarahan. Batas
konsentrasi maksimum formaldehida yang tidak menimbulkan efek pada
konsumsi oral formaldehida adalah 0,02 % (EFSA, 2006). Kematian dapat terjadi
pada konsumsi 30 ml formalin (WHO Environmental Health Criteria, 1989).
e. Sistem Saraf Pusat
Formaldehida menimbulkan gejala nonspesifik yang berkaitan dengan
sistem saraf pusat, yaitu menimbulkan rasa haus, sakit kepala, pusing, apatis, tidak
mampu berkonsentrasi, sulit tidur dan lemah (WHO Environmental Health
Criteria, 1989).
Gmelina (Gmelina arborea Roxb.)
Gmelina arborea adalah salah satu jenis pohon cepat tumbuh yang
diintroduksi ke Indonesia yang secara umum dikenal dengan nama jati putih, jenis
ini merupakan salah satu anggota dari family verbenaceae. Diklasifikasikan
sebagai berikut (Kemenhut, 2013):
Universitas Sumatera Utara
Super Divisi : Spermatophyta
Divisi
: Magnoliophyta
Kelas
: Magnoliopsida
Sub Kelas
: Asteridae
Ordo
: Lamiales
Famili
: Verbenaceae
Genus
: Gmelina
Spesies
: Gmelina arborea
Gmelina atau jati putih merupakan salah satu kayu yang digolongkan
sebagai kayu hutan tanaman.Kayu gmelina berwarna pucat, kuning jerami sampai
putih krem dan tidak ada perbedaan warna atas kayu teras dan kayu
gubal.Teksturnya agak kasar dengan arah serat agak berpadu, bervariasi dari lurus
sampai ikal.
Berat jenis berkisar 0,46-0,63 dan merupakan kelas kuat III
(P3HH, 2008).
Pohon gmelina berukuran kecil hingga sedang atau perdu, tingginya
hingga 30 - 40 m. Batang utama berbentuk silinder dengan diameter hingga 100 –
250 cm, batang bebas cabang 9-20 m kadang 25 m, tidak berbanir tetapi kadang kadang berusuk. Tajuk luar licin atau bersisik, coklat muda hingga kelabu.Tajuk
berbentuk payung dengan percabangan melebar (Sutisna et al, 1998).
Jenis pohon ini tumbuh di dataran rendah sampai dataran tinggi dengan
ketinggian 0 – 1000 mdpl dan yang terbaik pada ketinggian tempat 0 – 800 mdpl.
Rata – rata curah hujan hujan tahunan yang dibutuhkan minimal 1000 mdpl
dengan jumlah bulan kering minimal 6 – 7 bulan/ tahun dan yang terbaik berkisar
diantara 1.778 – 2.286 mm dengan musim kering 2 – 4 bulan. Rata – rata suhu
Universitas Sumatera Utara
tahunan yang dikehendaki berkisar antara 21o – 28oC. sedang suhu maksimum dan
minimumnya masing – masing berkisar 24o – 35oC dan 18o – 26oC. Jenis ini
termasuk
intoleran
dan
membutuhkan
banyak
cahaya
untuk
pertumbuhannya.Untuk menghasilkan pertumbuhan yang baik, jenis ini
membutuhkan tanah yang subur sarang, drainase baik, tidak tergenang air dengan
reaksi tanah masam sampai netral dengan solum tanahnya dalam (Departemen
Kehutanan dan Perkebunan, 1999).
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analisis, Program Studi
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara untuk pembuatan
papan partikel dan Laboratorium Teknologi Hasil Hutan (THH) Progran Studi
Kehutanan, Fakultas Kehutanan, Universitas Sumatera Utara untuk pengujian sifat
fisis dan mekanis papan partikel. Penelitian ini dilakukan pada bulan Agustus
2015 sampai dengan bulan Oktober 2016.
Bahan dan Alat Penelitian
Bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah pasahan kayu
gmelina, ammonium clorida (NH4Cl), perekat Urea Formaldehida (UF) komersil
dan UF yang telah disintesis di Laboratorium Polimer, Program Studi Kimia,
Fakultas Matematika dan IPA, Universitas Sumatera Utara. Alat yang digunakan
adalah oven, compressor, spray gun, plat besi, ketam, mesin kempa panas, alat
tulis, timbangan digital, caliper dan Universal Testing Mechine (UTM).
Prosedur Penelitian
1. Persiapan Bahan Baku
Ranting dan percabangan kayu gmelina diambil dari hutan rakyat sekitar
kota Medan. Percabangan kayu tersebut kemudian dibebaskulitkan, diketam
menggunakan mesin ketam makita tipe 2012 NB untuk mendapatkan partikel
kayu berupa pasahan (shaving) yang selanjutnya dilakukan pengeringan terhadap
partikel tersebut hingga kering udara. Setelah didapatkan partikel berupa pasahan
(shaving) dalam jumlah yang ditentukan, selanjutnyadilakukan perhitungan bahan
Universitas Sumatera Utara
baku berupa pasahan kayu dan kebutuhan perekat yang digunakan untuk
pembuatanpapan
partikel.
Perhitungan
bahan
bakupasahankayu
dibuat
berdasarkan pada ukuran papan, jumlah papan, kerapatan target,dan kadar perekat.
Untuk perhitungan perekat yang digunakan ditentukan berdasarkan pada
kebutuhan pasahan kayu, kadarair pasahan dan kadar perekatnya.
2. Percampuran Pasahan (Blending)
Pasahan dimasukkan ke dalam mesin pengaduk atau blending sesuai
kebutuhan. Perekat UF dengan kadar 8% yang dicampurkan dengan hardener
(NH4Cl) sebanyak 3% disemprotkan secara merata ke dalam mesin pengaduk
menggunakan spray gun. Penyemprotan perekat dilakukan secara perlahan saat
mesin blending berputar agar pasahan tercampur merata dengan perekat.
3. Proses Pembuatan Papan Partikel
Papan partikel yang dibuat pada penelitian ini berukuran 25 cm x 25 cm
dengan target kerapatan 0,75 g/cm3. Dalam pembuatan papan partikel seluruh
partikel harus tercampur dengan perekat urea formaldehida (UF) yang sudah
dicampur dengan NH4Cl secara merata, dan selanjutnya dilakukan pencetakan
lembaran papan partikel dalam cetakan berukuran 25 cm x 25 cm. Pengempaan
pendahuluan dilakukan dalam bak cetak atau mal. Setelah lembaran terbentuk,
selanjutnya diletakkan di kempa panas pada suhu 130ºC, tekanan 30 kgf/cm²,
untuk memaksimalkan tekanan kempa maka dilakukan pengulangan pengepressan
sebanyak 3 kali dan selanjutnya dilakukan pengempaan selama 10 menit. Papan
yang dicetak sebanyak 20 papan dengan berdasarkan pada jumlah perlakuan
sebanyak 5 perlakuan yaitu perekatUF dengan perbandingan mol formalin dan
Universitas Sumatera Utara
urea 0,95 mol; 1,05 mol; 1,15 mol; 2,0mol dan perekat UF komersil yang serta
ulangan yang dibuat sebanyak 5 ulangan.
4. Pengkondisian (Conditioning)
Papan yang telah dicetak dengan menggunakan kempa panas (hot press)
selanjutnya
memasuki
masa
pengkondisian
selama
±2
minggu
untuk
menyeimbangkan kadar air sehingga kestabilitas dimensi dapat tercapai dan tidak
mempengaruhi pemotongan contoh uji.
5. Pemotongan Contoh Uji
Setelah melalui tahap pengkondisian selama ±2 minggu, tahapan
berikutnya adalah pemotongan papan menjadi contoh uji dengan berbagai ukuran
masing-masing berdasarkan dengan standar SNI 03-2105-2006. Dimensi
pemotongan contoh uji untuk pengujian sifat fisis dan mekanis antara lain
kerapatan dan kadar air (10 cm x 10 cm), daya serap air, pengembangan tebal dan
internal bond (5 cm x 5 cm), serta MOE dan MOR (20 cm x 5 cm). Pola
pemotongan contoh uji papan partikel dari pasahan kayu diilustrasikan seperti
pada Gambar 1.
25 cm
20
5
A
25 cm
B
10
10
C
5
5
D
5
Gambar 1. Pola contoh uji papan partikel
Keterangan gambar :
A = contoh uji MOE & MOR (5 x 20)cm2
B= contoh uji kerapatan dan kadar air (10 x 10)cm2
C = contoh uji pengembangan tebal dan daya serap air (5x 5)cm2
D= contoh uji internal bond (5 x 5)cm2
Universitas Sumatera Utara
Analisis Statistik
Pengujian ini menggunakan analisis statistik Rancangan Acak Lengkap
(RAL).Rancangan acak lengkap digunakan untuk percobaan yang diasumsikan
seragam atau homogen, sehingga RAL banyak digunakan untuk percobaan
laboratorium. Karena media homogen maka media atau tempat percobaan tidak
memberikan pengaruh pada respon yang diamati dan model untuk RAL adalah
sebagai berikut:
Y ij = µ + T i + € ij
Keterangan :
Y ij = Respon atau nilai pengamatan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke-j.
µ = Nilai tengah umum.
T i = Pengaruh perlakuan ke-i.
€ ij = Pengaruh galat percobaan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke-j.
Pengujian Contoh Uji
Parameter pengujian papan partikel berdasarkan standar SNI 03-21052006, yaitu parameter sifat fisis dan mekanis. Adapun sifat fisis yang diuji terdiri
atas kerapatan, kadar air (KA), daya serap air (DSA) dan pengembangan tebal
(PT). Sifat mekanis yang diuji terdiri atasinternal bond (IB), Modulus of Elasticity
(MOE) dan Modulus of Rupture (MOR).Pengujian sifat fisis dan mekanis papan
partikel pada penelitian ini mengacu pada standar SNI 03-2105-2006.
1. Kerapatan
Pengujian kerapatan dihitung berdasarkan berat dan volume kering udara
contoh uji. Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm ditimbang beratnya (B),
lalu diukur rata-rata panjang, lebar, dan tebalnya pada 4 titik pengukuran untuk
Universitas Sumatera Utara
menentukan volume (V) contoh uji nya. Nilai kerapatan dapat dihitung dengan
rumus:
ρ = B/V
Keterangan :
ρ = kerapatan (g/cm3)
B = berat contoh uji kering udara (g)
V = volume contoh uji kering udara (cm3)
2. Kadar air (KA)
Contoh uji kadar air berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm yang digunakan
adalah sama dengan contoh uji kerapatan. Contoh uji ditimbang (B awal ),
selanjutnya contoh uji dikeringkan dalam oven pada suhu (103±2)°C selama 24
jam hingga beratnya konstan. Contoh uji didinginkan dalam desikator selama 1
jam kemudian ditimbang (BKO). Nilai kadar air papan dihitung dengan rumus:
Keterangan:
��(%) =
����� − ���
���� %
���
KA
= kadar air (%)
B awal = berat awal contoh uji (g)
BKO = berat kering oven contoh uji (g)
3. Pengembangan tebal (PT) dengan perendaman dalam air dingin
selama 2 dan 24 jam
Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm. Contoh uji dalam kondisi
kering udara diukur rata-rata dimensi tebal pada 4 titik pengukuran
(T 0 ).Selanjutnya contoh uji direndam dalam air dingin selama 2 dan 24 jam, lalu
diukur kembali rata-rata dimensi tebal pada 4 titik pengukuran (T 1 ). Nilai
pengembangan tebal dihitung dengan rumus:
�� (%) =
Keterangan:
PT
= pengembangan tebal (%)
�� − ��
���� %
��
Universitas Sumatera Utara
T0
T1
= tebal contoh uji sebelum perendaman (g)
= tebal contoh uji setelah perendaman (g)
4. Daya serap air (DSA) dengan perendaman dalam air dingin selama 2
dan 24 jam
Daya serap air papan dilakukan dengan mengukur selisih berat sebelum
(B 1 ) dan setelah perendaman (B 2 ) dalam air dingin selama2 dan 24 jam. Contoh
uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm sama dengan contoh uji pengembangan tebal.
Daya serap air tersebut dihitung dengan rumus:
��� (%) =
�� − ��
� ��� %
��
Keterangan:
DSA = daya serap air (%)
B1
= berat contoh uji sebelum perendaman (g)
B2
= berat contoh uji setelah perendaman (g)
5. Keteguhan rekat internal
Contoh uji keteguhan rekat internal (internal bond) berukuran 5 cm x 5 cm
x 1 cm. Contoh uji diukur dimensi panjang dan lebar untuk mendapatkan luas
permukaan. Kemudian contoh uji dilekatkan pada dua blok besi dengan perekat
epoksi dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Cara pengujian internal bond
seperti pada Gambar 2.
Arah beban
Balok besi
Contoh uji
Arah beban
Gambar 2. Pengujian keteguhan rekat internal
Keteguhan rekat tersebut dihitung dengan rumus:
Universitas Sumatera Utara
IB = P/A
Keterangan:
IB
= keteguhan rekat internal (kg/cm2)
P
= beban maksimum (kg)
A
= luas permukaan contoh uji (cm2)
6. Modulus of rupture (MOR)
Modulus patah (MOR) adalah sifat mekanis papan yang menunjukkan
kekuatan dalam menahan beban.Untuk memperoleh nilai MOR, maka pengujian
pembebanan dilakukan sampai contoh uji patah.Pengujian MOR dilaksanakan
bersamaan dengan pengujian MOE. Contoh uji berukuran 20 cm x 5 cm x 1 cm.
Pengujian modulus patah (MOR) dan modulus elastisitas (MOE) diilustrasikan
seperti pada Gambar 3.
P
L
Gambar 3. Pengujian modulus patah (MOR) dan modulus elastisitas (MOE)
Nilai MOR dihitung dengan rumus:
3PL
MOR =
2bh2
Keterangan:
MOR = modulus of rupture (kgf/cm2)
P
= beban maksimum (kgf)
b
= lebar contoh uji (cm)
h
= tebal contoh uji (cm)
L
= jarak sangga (15 cm)
Universitas Sumatera Utara
7. Modulus of elasticity (MOE)
Pengujian modulus elastisitas dilakukan bersama-sama dengan pengujian
modulus patah, sehingga contoh ujinya sama. Pengujian MOE dilakukan untuk
melihat kekuatan lentur contoh uji papan partikel menggunakan Universal Testing
Machinedengan jarak sangga 15 cm dan kecepatan 10 mm/menit. Untuk
menghitung nilai MOE digunakan rumus:
ΔPL3
MOE =
4bh3 ΔY
Keterangan:
MOE = modulus of elasticity (kg/cm2)
ΔP
= perubahan beban yang digunakan (kg)
L
= jarak sangga (15 cm)
ΔY
= perubahan defleksi pada setiap perubahan beban (cm)
b
= lebar contoh uji (cm)
h
= tebal contoh uji (cm)
Standar Pengujian
Standar pengujian adalah suatu acuan yang digunakan dalam penetapan
kualitas yang layak digunakan ataupun dapat dipakai dengan tingkat kerusakan
yang minimal dan dapat ditolerir keberadaannya.Standar yang digunakan sebagai
acuan dalam pengujian papan pertikel ini yaitu standar SNI 03-2105-2006 yang
disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Standar SNI 03-2105-2006 pada pengujian papan partikel
No
Parameter Sifat Fisis MekanisStandar SNI 03-2105-2006
1
Kerapatan (g/cm3)
2
Kadar air (%)
3
Daya serap air (%)
4
Pengembangan tebal (%)
5MOR (kgf/cm2)
6
MOE (kgf/cm2)
7
Internal Bond (kg/cm2)
0,4 - 0,9
20400
>1,5
Sumber :SNI 03-2105-2006
Universitas Sumatera Utara
Prosedur pembuatan papan partikel dari partikel kayu gmelina dengan
perekat Urea Formaldehida (UF) yang rendah emisi disajikan dalam bagan pada
Gambar 4.
Pasahan kayu gmelina
Perhitungan kebutuhan bahan baku
(pasahan dan perekat)
Pengeringan pasahan hingga KA 5 %
Blending (pasahankayu gmelina
+perekat UF + NH4Cl 3%)
Pembentukan lembaran pada cetakan ukuran (25 x 25 x 1) cm
Pengempaan panas dengan suhu 130ºC dan tekanan 30 kgf/cm2,
dilakukan pengepressan 3 kali dan dikempa selama 10 menit
Pengkondisian lembaran pada suhu ruangan selama ±2 minggu
Pemotongan contoh uji
Pengujian sifat fisis dan mekanis berdasarkan SNI 03-2105-2006
Papan partikel yang berbahan pasahan gmelina +
perekat UF dengan molaritas formalin 0,95 mol; 1,0
mol; 1,15 mol; 2,0 mol dan perekat UF komersil
Universitas Sumatera Utara