Pembuatan Dan Karakterisasi Papan Partikel Dari Serbuk Batang Kelapa Sawit(Elaeis Guineensis Jacq) Dengan Perekat Berbasis Polipropilena Dan Polipropilena Grafting Maleat Anhidrat
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan akan bahan baku kayu dari tahun ke tahun semakin meningkat seiring
dengan meningkatnya pembangunan masyarakat, sedangkan areal hutan semakin
menyusut, kebutuhan dunia atas bahan baku kayu pada tahun 2015 diperkirakan
setidaknya mencapai 350 juta meter kubik per tahun. Untuk mengatasi hal tersebut
perlu dicari solusi untuk memanfaatkan bahan-bahan lain sebagai bahan baku
pengganti kayu, salah satunya dengan memanfaatkan limbah dari perkebunan sawit
untuk dijadikan papan sebagai pengganti papan dari kayu. Hal ini memungkinkan
dilakukan karena kelapa sawit merupakan pohon yang mengandung serat
lignoselulosa yang sifatnya mirip dengan kayu. Oleh karena itu dapat dimanfaatkan
sebagai produk panel seperti papan partikel dan papan serat (Rudianda,2005).
Perkebunanan kelapa sawit merupakan salah satu sumber daya alam penting
di Indonesia yang memberikan manfaat langsung
berupa minyak sawit. Usia
produktif pohon kelapa sawit berkisar antara 20-25 tahun dan setelah itu pohonnya
tidak produktif lagi dan ditebang serta diganti dengan tanaman baru. Biasanya pohon
yang sudah ditebang ini dibiarkan membusuk atau dibakar dan kurang dimanfaatkan
sebagai suatu sumber kayu alternatif, walaupun usaha untuk menggunakannya sudah
dilakukan akan tetapi hasilnya belum memuaskan. Dalam satu hektar perkebunan
kelapa sawit akan menghasilkan biomassa sekitar 21,63 ton yang terdiri dari 20,43%
tandan buah kosong, 5,09 % cangkang kelapa sawit, 11,65% batang kelapa sawit,
50,30% pelepah kelapa sawit dan 12,53% serat yang diproduksi pertahun sebagai
limbah tetap (Ofori, 2013).
Universitas Sumatera Utara
Hasil penelitian Lusita (2011), Pemanfaatan limbah batang kelapa sawit dan
plastik daur ulang sebagai bahan baku papan plastik komposit. Faktor ukuran
partikel, penambahan modifier (maleic anhydride) dan inisiator benzoil peroksida
pada suhu kempa 180⁰C dan 190⁰C berpengaruh terhadap sifat fisik dan mekanik
papan komposit partikel batang sawit dan tandan kosong sawit yang dihasilkan.
Papan komposit yang memenuhi standar JIS A 5908-2003 yaitu pada pengujian fisik
sedangkan pengujian mekanis, hanya MoR papan komposit dari partikel batang sawit
yang memenuhi standar (Japanis Industrial Standart).
Indra (2009) dalam penelitianya yaitu mutu papan partikel dari kayu kelapa
sawit (KKS) berbasis perekat polystyrene (KKS-PS), hasil pengujian sifat fisis dan
mekanis cenderung meningkat seiring bertambahnya kadar perekat. Papan partikel
KKS-PS memiliki nilaikekuatan tarik optimum sebesar 55,15 kgf/cm2 dan kekuatan
lentur optimum sebesar 92,27 kgf/cm2. Secara umum papan partikel KKS-PS telah
memenuhi persyaratan standar (SNI 03-2105-2006).
Rudianda (2005), melakukan penelitian tentang pemanfaatan pelepah kelapa
sawit sebagai bahan baku papan partikel hasil penelitian memberikan kesimpulan
bahwa penambahan perekat telah meningkatkan ketahan papan partikel terhadap air.
Penggunaan perekat sebesar 20% memiliki nilai kadar air; pengembangan tebal, daya
serap terhadap air, dan kerapatan papan partikel terbaik yaitu 7,99 %; 2,19 %; 9,12 %
dan 1,28 kg/cm2. Nilai sifat fisik yang diujikan pada papa partikel dengan
penggunaan perekat sebesar 20%, telah memenuhi standar (Japanis Industrial
Standart).
Salah satu cara memanfaatkan kayu kelapa sawit yang sudah dilakukan
beberapa peneliti adalah membuatnya menjadi papan komposit dengan bahan penguat
atau perekat berbasis formaldehid, termoplastik, bahan alam atau bahan organik.
Perekat yang digunakan digunakan
pada papan partikel antara lain
fenol-
formaldehid dan urea-formaldehid, polistirena, gambir, dan campuran urea
formaldehid dengan polietilena. Dilaporkan bahwa papan partikel dengan berbasis
Universitas Sumatera Utara
formaldehid berbahaya terhadap kesehatan karena emisi formaldehid dan karsinogen
dan mutu papan partikel yang dihasilkan belum baik karena sifat fisik dan sifat
mekaniknya belum memenuhi standar yang ditentukan.
Untuk meningkatkan kualitas papan partikel, cara yang dilakukan adalah
mengganti bahan perekat berbasis formaldehid dengan bahan perekat berbasis
polipropilena termoplastik. Pada dasarnya penggunaan urea formaldehid sebagai
perekat papan komposit juga memiliki kekurangan antara lain, (1) antara partikel
kayu dan bahan perekat hanya terjadi interaksi fisik (gaya-gaya antar molekul seperti
ikatan hidrogen, ikatan Van der Waals, gaya-gaya dispersi ataupun gaya-gaya dipol)
dan tidak mampu berikatan secara kimia sehingga mempengaruhi kekuatan kayu
(Rusphiandri, 2001); (2) terjadinya emisi formaldehida dari papan partikel (Ponessa,
1999). Adanya emisi formaldehida sebesar 0,3 ppm dari papan partikel akan
menimbulkan efek negatif terhadap kesehatan seperti timbulnya penyakit saluran
pernafasan, asma, sakit kepala, mata berair, dan bahkan diduga formaldehida bersifat
karsinogen (Cockcrop, 2006) dan (3) urea formadehida tidak mampu mengisi seluruh
celah-celah pada papan partikel sehingga masih terdapat rongga-rongga atau
kekosongan dalam papan partikel (Dias, 2005 dan Prayitno, 1994).
Berdasarkan uraian di atas maka dianggap perlu melakukan penelitian tentang
pembuatan papan partikel tanpa menggunakan perekat berbasis formaldehyde pada
penelitian ini dilakukan pembuatan dan karakterisasi papan partikel dari serbuk
batang kelapa sawit (Elaeis Guineensis Jacq.) dengan bahan perekat berbasis
polipropilena dan polipropilena grafting maleat anhidrat. Diharapkan bahan perekat
membentuk ikatan kimia dengan selulosa sehingga dihasilkan papan partikel kualitas
lebih baik yang memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI 03-2105-2006).
Universitas Sumatera Utara
1.2. Permasalahan
Adapun permasalahan pada penelitian ini adalah :
1. bagaimana karakteristik papan partikel dari serbuk kayu kelapa sawit (Elaeis
Guineensis Jacq) dengan bahan perekat berbasis polipropilena dan
polipropilena grafting maleat anhidrat.
2. Apakah kualitasnya memenuhi Setandar Nasional Indonesia (SNI 03-21052006).
1.3. Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:
1. Polipropilena yang digunakan adalah polipropilena komersial yang dijual dipasaran.
2. Pembuatan komposit dilakukan dengan metode kempa tekan (hot press).
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi kualitas papan partikel
dari serbuk kayu kelapa sawit (Elaeis Guineensis Jacq) dengan bahan perekat
berbasis polipropilena dan polipropilena grafting maleat anhidrat berdasarkan
Setandar Nasional Indonesia (SNI 03-2105-2006)
1.5. Manfaat penelitian
Dengan diperolehnya gambaran yang jelas tentang pembuatan papan partikel
dari serbuk kayu kelapa sawit (Elaeis Guineensis Jacq) dengan bahanperekat
berbasis polipropilena dan polipropilena grafting maleat anhidrat dan divinil
benzena sebagai agen pengikat silang diharapkan dapat memberikan informasi
mengenai analisa sifat papan partikel dari serbuk batang kelapa sawit sehingga
mampu meningkatkan sifat mekanik sesuai Setandar Nasional Indonesia (SNI
03-2105-2006).
Universitas Sumatera Utara
1.6. Metodelogi Penelitian
Penelitian ini adalah merupakan penelitian yang dilakukan di laboratorium
(Experiment Laboratory) dan termasuk kedalam kategori field research.
Sementara sifat fisika dan kimia yang diukur adalah kadar air, kerapatan,
pengembangan tebal, keteguhan lentur kering, modulus elastisitas papan kayu
kelapa sawit, SEM, TGA dan FT-IR.Pengidentifikasian terhadap sumber-sumber
ketidakpastian ditentukan dengan cara dan metode yang valid. Hal ini bertujuan
untuk mengurangi atau meniadakan kesalahan sistematik kemudian dihitung
besarnya. Pengambilan sampel dan data tersebut meliputi:
1. Tahap I
Pengambilan sampel batang kelapa sawit dengan memilih batang kelapa sawit
yang berusia 20 – 25 tahun sehingg masa produktif untuk berbuah telah habis.
Setelah itu ditebang dan dijadikan serbuk. Serbuk tersebut dilakukan
perlakuan sebagai berikut:
Sampel I
: sampel tanpa perlakuan sebagai perbandingan
Sampel II
: direndam dengan air pada suhu 60oC selama 24 jam.
Sampel III
: direndam dengan NaOH pada suhu 30oC selama 24 jam.
Sampel IV
: direndam dengan monokloro aseta pada suhu 30oC selama 24.
2. Tahap II
Tahapan Keduareaksi polipropilena terdegradsi dengan anhidrida maleat
dalam internal mixer dengan inisiator BPO menghasilkan (PPd-g-AM) dengan
Perbandingan PP : BPO : AM (25.50 g : 4.50 g : 0.90 g)
Universitas Sumatera Utara
3. Tahap III
Tahap ketiga pembuatan papan kayu kelapa sawit yaitu campuran serbuk
batang kayu kelapa sawit PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena
yang digunakan sebagai pengkompatibel papan kayu kelapa sawit
Variabel-variabel yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Tahap I.
Variabel tetap:
-
Suhu 60OC
-
Waktu 24 Jam
2. Tahap II.
Variabel bebas:
Perbandingan yang digunakan (berat/berat) PPd : AM : BPO (25.50 g :
4.50g : 0.90g)
Variabel terikat:
-
Analisa gugus fungsi dengan uji FTIR.
-
Drajat grafting PPd-g-AM
-
Titik leleh
Variabel tetap:
-
suhu 170oC
-
waktu 15 menit
1.7. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer dan Kimia Fisika,
Laboratorium Penelitian, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara, Uji DTA Lab Terpadu FMIPA USU, Uji SEM
Kepala Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju (PSTBM) BATAN – Tangerang
Selatan Serpong dan Uji FT-IR Lab Kimia Organik UGM Yogyakarta.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan akan bahan baku kayu dari tahun ke tahun semakin meningkat seiring
dengan meningkatnya pembangunan masyarakat, sedangkan areal hutan semakin
menyusut, kebutuhan dunia atas bahan baku kayu pada tahun 2015 diperkirakan
setidaknya mencapai 350 juta meter kubik per tahun. Untuk mengatasi hal tersebut
perlu dicari solusi untuk memanfaatkan bahan-bahan lain sebagai bahan baku
pengganti kayu, salah satunya dengan memanfaatkan limbah dari perkebunan sawit
untuk dijadikan papan sebagai pengganti papan dari kayu. Hal ini memungkinkan
dilakukan karena kelapa sawit merupakan pohon yang mengandung serat
lignoselulosa yang sifatnya mirip dengan kayu. Oleh karena itu dapat dimanfaatkan
sebagai produk panel seperti papan partikel dan papan serat (Rudianda,2005).
Perkebunanan kelapa sawit merupakan salah satu sumber daya alam penting
di Indonesia yang memberikan manfaat langsung
berupa minyak sawit. Usia
produktif pohon kelapa sawit berkisar antara 20-25 tahun dan setelah itu pohonnya
tidak produktif lagi dan ditebang serta diganti dengan tanaman baru. Biasanya pohon
yang sudah ditebang ini dibiarkan membusuk atau dibakar dan kurang dimanfaatkan
sebagai suatu sumber kayu alternatif, walaupun usaha untuk menggunakannya sudah
dilakukan akan tetapi hasilnya belum memuaskan. Dalam satu hektar perkebunan
kelapa sawit akan menghasilkan biomassa sekitar 21,63 ton yang terdiri dari 20,43%
tandan buah kosong, 5,09 % cangkang kelapa sawit, 11,65% batang kelapa sawit,
50,30% pelepah kelapa sawit dan 12,53% serat yang diproduksi pertahun sebagai
limbah tetap (Ofori, 2013).
Universitas Sumatera Utara
Hasil penelitian Lusita (2011), Pemanfaatan limbah batang kelapa sawit dan
plastik daur ulang sebagai bahan baku papan plastik komposit. Faktor ukuran
partikel, penambahan modifier (maleic anhydride) dan inisiator benzoil peroksida
pada suhu kempa 180⁰C dan 190⁰C berpengaruh terhadap sifat fisik dan mekanik
papan komposit partikel batang sawit dan tandan kosong sawit yang dihasilkan.
Papan komposit yang memenuhi standar JIS A 5908-2003 yaitu pada pengujian fisik
sedangkan pengujian mekanis, hanya MoR papan komposit dari partikel batang sawit
yang memenuhi standar (Japanis Industrial Standart).
Indra (2009) dalam penelitianya yaitu mutu papan partikel dari kayu kelapa
sawit (KKS) berbasis perekat polystyrene (KKS-PS), hasil pengujian sifat fisis dan
mekanis cenderung meningkat seiring bertambahnya kadar perekat. Papan partikel
KKS-PS memiliki nilaikekuatan tarik optimum sebesar 55,15 kgf/cm2 dan kekuatan
lentur optimum sebesar 92,27 kgf/cm2. Secara umum papan partikel KKS-PS telah
memenuhi persyaratan standar (SNI 03-2105-2006).
Rudianda (2005), melakukan penelitian tentang pemanfaatan pelepah kelapa
sawit sebagai bahan baku papan partikel hasil penelitian memberikan kesimpulan
bahwa penambahan perekat telah meningkatkan ketahan papan partikel terhadap air.
Penggunaan perekat sebesar 20% memiliki nilai kadar air; pengembangan tebal, daya
serap terhadap air, dan kerapatan papan partikel terbaik yaitu 7,99 %; 2,19 %; 9,12 %
dan 1,28 kg/cm2. Nilai sifat fisik yang diujikan pada papa partikel dengan
penggunaan perekat sebesar 20%, telah memenuhi standar (Japanis Industrial
Standart).
Salah satu cara memanfaatkan kayu kelapa sawit yang sudah dilakukan
beberapa peneliti adalah membuatnya menjadi papan komposit dengan bahan penguat
atau perekat berbasis formaldehid, termoplastik, bahan alam atau bahan organik.
Perekat yang digunakan digunakan
pada papan partikel antara lain
fenol-
formaldehid dan urea-formaldehid, polistirena, gambir, dan campuran urea
formaldehid dengan polietilena. Dilaporkan bahwa papan partikel dengan berbasis
Universitas Sumatera Utara
formaldehid berbahaya terhadap kesehatan karena emisi formaldehid dan karsinogen
dan mutu papan partikel yang dihasilkan belum baik karena sifat fisik dan sifat
mekaniknya belum memenuhi standar yang ditentukan.
Untuk meningkatkan kualitas papan partikel, cara yang dilakukan adalah
mengganti bahan perekat berbasis formaldehid dengan bahan perekat berbasis
polipropilena termoplastik. Pada dasarnya penggunaan urea formaldehid sebagai
perekat papan komposit juga memiliki kekurangan antara lain, (1) antara partikel
kayu dan bahan perekat hanya terjadi interaksi fisik (gaya-gaya antar molekul seperti
ikatan hidrogen, ikatan Van der Waals, gaya-gaya dispersi ataupun gaya-gaya dipol)
dan tidak mampu berikatan secara kimia sehingga mempengaruhi kekuatan kayu
(Rusphiandri, 2001); (2) terjadinya emisi formaldehida dari papan partikel (Ponessa,
1999). Adanya emisi formaldehida sebesar 0,3 ppm dari papan partikel akan
menimbulkan efek negatif terhadap kesehatan seperti timbulnya penyakit saluran
pernafasan, asma, sakit kepala, mata berair, dan bahkan diduga formaldehida bersifat
karsinogen (Cockcrop, 2006) dan (3) urea formadehida tidak mampu mengisi seluruh
celah-celah pada papan partikel sehingga masih terdapat rongga-rongga atau
kekosongan dalam papan partikel (Dias, 2005 dan Prayitno, 1994).
Berdasarkan uraian di atas maka dianggap perlu melakukan penelitian tentang
pembuatan papan partikel tanpa menggunakan perekat berbasis formaldehyde pada
penelitian ini dilakukan pembuatan dan karakterisasi papan partikel dari serbuk
batang kelapa sawit (Elaeis Guineensis Jacq.) dengan bahan perekat berbasis
polipropilena dan polipropilena grafting maleat anhidrat. Diharapkan bahan perekat
membentuk ikatan kimia dengan selulosa sehingga dihasilkan papan partikel kualitas
lebih baik yang memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI 03-2105-2006).
Universitas Sumatera Utara
1.2. Permasalahan
Adapun permasalahan pada penelitian ini adalah :
1. bagaimana karakteristik papan partikel dari serbuk kayu kelapa sawit (Elaeis
Guineensis Jacq) dengan bahan perekat berbasis polipropilena dan
polipropilena grafting maleat anhidrat.
2. Apakah kualitasnya memenuhi Setandar Nasional Indonesia (SNI 03-21052006).
1.3. Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:
1. Polipropilena yang digunakan adalah polipropilena komersial yang dijual dipasaran.
2. Pembuatan komposit dilakukan dengan metode kempa tekan (hot press).
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi kualitas papan partikel
dari serbuk kayu kelapa sawit (Elaeis Guineensis Jacq) dengan bahan perekat
berbasis polipropilena dan polipropilena grafting maleat anhidrat berdasarkan
Setandar Nasional Indonesia (SNI 03-2105-2006)
1.5. Manfaat penelitian
Dengan diperolehnya gambaran yang jelas tentang pembuatan papan partikel
dari serbuk kayu kelapa sawit (Elaeis Guineensis Jacq) dengan bahanperekat
berbasis polipropilena dan polipropilena grafting maleat anhidrat dan divinil
benzena sebagai agen pengikat silang diharapkan dapat memberikan informasi
mengenai analisa sifat papan partikel dari serbuk batang kelapa sawit sehingga
mampu meningkatkan sifat mekanik sesuai Setandar Nasional Indonesia (SNI
03-2105-2006).
Universitas Sumatera Utara
1.6. Metodelogi Penelitian
Penelitian ini adalah merupakan penelitian yang dilakukan di laboratorium
(Experiment Laboratory) dan termasuk kedalam kategori field research.
Sementara sifat fisika dan kimia yang diukur adalah kadar air, kerapatan,
pengembangan tebal, keteguhan lentur kering, modulus elastisitas papan kayu
kelapa sawit, SEM, TGA dan FT-IR.Pengidentifikasian terhadap sumber-sumber
ketidakpastian ditentukan dengan cara dan metode yang valid. Hal ini bertujuan
untuk mengurangi atau meniadakan kesalahan sistematik kemudian dihitung
besarnya. Pengambilan sampel dan data tersebut meliputi:
1. Tahap I
Pengambilan sampel batang kelapa sawit dengan memilih batang kelapa sawit
yang berusia 20 – 25 tahun sehingg masa produktif untuk berbuah telah habis.
Setelah itu ditebang dan dijadikan serbuk. Serbuk tersebut dilakukan
perlakuan sebagai berikut:
Sampel I
: sampel tanpa perlakuan sebagai perbandingan
Sampel II
: direndam dengan air pada suhu 60oC selama 24 jam.
Sampel III
: direndam dengan NaOH pada suhu 30oC selama 24 jam.
Sampel IV
: direndam dengan monokloro aseta pada suhu 30oC selama 24.
2. Tahap II
Tahapan Keduareaksi polipropilena terdegradsi dengan anhidrida maleat
dalam internal mixer dengan inisiator BPO menghasilkan (PPd-g-AM) dengan
Perbandingan PP : BPO : AM (25.50 g : 4.50 g : 0.90 g)
Universitas Sumatera Utara
3. Tahap III
Tahap ketiga pembuatan papan kayu kelapa sawit yaitu campuran serbuk
batang kayu kelapa sawit PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena
yang digunakan sebagai pengkompatibel papan kayu kelapa sawit
Variabel-variabel yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Tahap I.
Variabel tetap:
-
Suhu 60OC
-
Waktu 24 Jam
2. Tahap II.
Variabel bebas:
Perbandingan yang digunakan (berat/berat) PPd : AM : BPO (25.50 g :
4.50g : 0.90g)
Variabel terikat:
-
Analisa gugus fungsi dengan uji FTIR.
-
Drajat grafting PPd-g-AM
-
Titik leleh
Variabel tetap:
-
suhu 170oC
-
waktu 15 menit
1.7. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer dan Kimia Fisika,
Laboratorium Penelitian, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara, Uji DTA Lab Terpadu FMIPA USU, Uji SEM
Kepala Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju (PSTBM) BATAN – Tangerang
Selatan Serpong dan Uji FT-IR Lab Kimia Organik UGM Yogyakarta.
Universitas Sumatera Utara