Pengaruh Ukuran Partikel dan Kadar Perekat Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel dari Limbah Batang Kelapa Sawit dengan Perekat Urea Formaldehida
TINJAUAN PUSTAKA
Sifat-sifat Batang Kelapa Sawit
Kelapa sawit pertama kali diperkenalkan di Indonesia oleh pemerintah
kolonial Belanda pada tahun 1848. Ketika itu ada empat batang bibit kelapa sawit
yang dibawa dari Mauritius dan Amsterdam dan ditanam di Kebun Raya Bogor.
Tanaman kelapa sawit mulai diusahakan dan dibudidayakan secara komersial
pada tahun 1911. Perkebunan kelapa sawit pertama berlokasi di Pantai Timur
Sumatera (Deli) dan Aceh. Luas areal perkebunannya mencapai 5.123 ha (Fauzi
dkk., 2002).
Klasifikasi botani kelapa sawit diuraikan sebagai berikut (Hadi, 2004):
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Magnoliophyta
Kelas
: Liliopsida
Ordo
: Arecales
Famili
: Arecaceae
Genus
: Elaeis
Spesies
: Elaeis guineensis Jacq
Kerapatan batang kelapa sawit sangatlah bervariasi pada setiap bagiannya.
Semakin tinggi dan dalam bagian batang maka semakin menurun kerapatannya.
Kerapatan batang kelapa sawit berkisar antara 200-600 kg/m3 dengan rata-rata
370 kg/m3 (Bakar, 2003). Beberapa sifat lainnya dapat dilihat pada Tabel 1.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1. Sifat-sifat dasar batang kelapa sawit
Sifat-sifat penting
Berat jenis
Kadar air (%)
Keteguhan lentur (kg/cm2)
Keteguhan patah (kg/cm2)
Susut volume
Kelas awet
Kelas kuat
Sumber : Bakar (2003).
Tepi
0,35
156
29996
295
26
V
III-IV
Bagian dalam batang
Tengah
0,28
257
11421
129
39
V
V
Pusat
0,20
365
6980
67
48
V
V
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Iswanto dkk. (2010) bahwa nilai
kadar air batang berkisar 219,9-379,4% dengan rata-rata sebesar 311,0% dan nilai
berat jenis batang sawit berkisar antara 0,26-0,45 dengan rata-rata sebesar 0,34.
Berdasarkan posisi batang arah longitudinal, nilai kadar air semakin menurun dari
pangkal ke ujung. Hal ini disebabkan karena jumlah biomassa (berat bahan kayu
kering) pada bagian pangkal lebih besar dari bagian tengah dan ujung. Pada posisi
batang secara horizontal, kadar air semakin meningkat dari bagian tepi (luar)
batang menuju bagian pusat (dalam) batang.
Lebih lanjut Iswanto dkk., (2010) mengemukakan bahwa sifat mekanis
batang kelapa sawit memiliki nilai modulus of elasticity (MOE) berkisar antara
19.273,7-45.957,1 kg/cm2, sifat modulus of rupture (MOR) memiliki nilai antara
159,7-401,9 kg/cm2 dan keteguhan tekan sejajar serat memiliki nilai antara 38,8141,8 kg/cm2. Nilai MOE, MOR dan keteguhan tekan sejajar serat tertinggi
berada pada posisi pangkal bagian luar dan terendah pada posisi ujung bagian
dalam. Sedangkan nilai keteguhan tarik sejajar serat batang berkisar antara 104,8344,6 kg/cm2 dan nilai kekerasan batang antara 64,3-137,3 kg/cm2. Nilai
keteguhan tarik sejajar serat dan kekerasan batang tertinggi berada pada posisi
pangkal bagian luar dan terendah pada posisi tengah bagian dalam.
Perekat Urea Formaldehida
Universitas Sumatera Utara
Urea formaldehida ini larut dalam air dan proses pengerasannya akan
terbentuk pola ikatan jaringan (cross-link). Urea formaldehida akan cepat
mengeras dengan naiknya temperatur atau turunnya pH. Kelebihan urea
formaldehida yaitu warnanya putih sehingga tidak memberikan warna gelap pada
waktu penggunaannya, dapat dicampur perekat melamin formaldehida agar
kualitas perekatnya lebih baik, harganya relatif lebih murah dibandingkan perekat
sintetis lainnya serta tahan terhadap biodeteriorasi dan air dingin. Kekurangan
urea formaldehida yaitu kurang tahan terhadap pengaruh asam dan basa serta
penggunaannya terbatas untuk interior saja (Ruhendi dkk., 2007).
Sekitar 8% produksi resin UF digunakan dalam perekatan kayu.
Rendahnya harga resin, cepatnya pengerasan disbanding resin PF pada suhu yang
sama dan pembentukan garis rekat (glue line) yang tak berwarna menyebabkan
resin ini menguntungkan dalam industri kayu lapis dan papan partikel.
Kerugiannya ialah karena resin UF tidak tahan cuaca. Rendahnya keawetan ini
disebabkan oleh adanya gugus amida,-C(O)-N- yang mudah terhidrolisis. Karena
itu, perekat resin UF lebih sesuai untuk mebel dan kegunaan lain di dalam
ruang,dimana keawetan resin PF tidak diperlukan (Achmadi, 1990).
Perekat urea formaldehida dibuat dengan cara mereaksikan urea dengan
gas formaldehida. Selama proses reaksi terjadi polimerisasi. Molar rasio antara
urea dan formaldehida adalah 1 : 1,3 dan 1 : 2. Urea terdiri dari 47% nitrogen
biasanya digunakan sebagai pupuk tanaman dan tidak beracun. Formaldehida
adalah hasil dari reaksi oksidasi metanol, gas formaldehida apabila dilarutkan
dalam air murni disebut formalin dengan konsentrasi 37%. Formalin bisa
membuat iritasi mata dan pernafasan/sesak nafas, disebut beracun bila
Universitas Sumatera Utara
konsentrasinya di atas 5%. Pada perekat urea formaldehida ada formaldehida yang
masih bebas sebanyak 0,3 sampai 1% tergantung jenis perekatnya (Kliwon dan
Iskandar, 2004).
Kadar Perekat
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Santoso dan Iskandar
(2009) bahwa kadar perekat yang semakin banyak akan menghasilkan papan
partikel yang lebih kompak dengan tingkat kerapatan yang makin tinggi, sehingga
mengurangi absorpsivitas partikel kayu terhadap air dan mempersulit masuknya
air dari lingkungan. Penelitian yang dilakukan terhadap limbah jagung dengan
menggunakan kadar perekat yang berbeda-beda menunjukkan bahwa kadar air
papan partikel yang menggunakan perekat sebanyak 14% tidak berbeda nyata
dengan 16%.
Kemungkinan dalam proses perekatan, masalah dapat terjadi mulai tahap
pengeringan atau pengkondisian kayu untuk persiapan direkat. Cairan yang
meninggalkan kayu akan membawa sejumlah kecil ekstraktif. Ketika panas telah
digunakan untuk mempercepat pengeringan, banyak ekstraktif yang dapat terlarut,
menguap dan lebih banyak lagi yang berpindah. Ekstraktif akan menjadi masalah
yang serius dalam perekatan bila terdapat jumlah yang berlebihan. Pada beberapa
jenis kayu, kandungan ekstraktif berkisar antara 10-30% membuat kayu tersebut
sulit untuk direkat (Ruhendi dkk., 2007).
Jumlah perekat pada partikel memegang peranan terhadap sifat akhir
papan partikel. Semakin banyak perekat yang digunakan dalam pembuatan papan
partikel maka semakin kuat dan stabil dimensi papan. Namun demikian dari segi
ekonomi penggunaan perekat yang terlalu banyak tidak diinginkan (Haygreen dan
Universitas Sumatera Utara
Bowyer, 1996). Kenaikan jumlah perekat menyebabkan menurunnya nilai
penyerapan air dan pengembangan tebal papan serta menaikkan nilai modulus
elastisitas, modulus patah, keteguhan tekan sejajar permukaan dan internal
bonding papan partikel.
Dalam proses pembuatan papan partikel, faktor yang mempengaruhi
adalah perekat, waktu kempa dan suhu kempa. Semakin tinggi suhu kempa yang
digunakan, maka pengembangan tebal dan daya serap air semakin rendah,
keteguhan lentur dan kekuatan tarik sejajar permukaan semakin tinggi. 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 % (Massijaya, 1997).
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan Handaya dan Prayitno (2004)
bahwa faktor jumlah perekat berpengaruh sangat nyata terhadap kerapatan,
penyerapan air, modulus patah, modulus elastisitas, keteguhan tekan sejajar
permukaan
dan
internal
bonding,
serta
berpengaruh
nyata
terhadap
pengembangan tebal papan partikel limbah pasahan kayu sengon. Semakin tinggi
jumlah perekat maka sifat-sifat tersebut semakin meningkat. Pada penelitian
tersebut kadar perekat yang digunakan yaitu 5%, 8%, dan 11%. Kadar perekat
11% mendapatkan hasil yang terbaik dibandingkan kadar perekat lain. Nilai rata3
rata kerapatan sebesar 0,50 g/cm , nilai rata-rata pengembangan tebal sebesar
12,85 %, nilai rata-rata penyerapan air sebesar 93,55 %, nilai rata-rata modulus
2
patah sebesar 82,16 kg/cm , nilai rata-rata modulus elastisitas sebesar 6739,98
2
2
kg/cm , nilai rata-rata keteguhan tekan sejajar permukaan sebesar 55,66 kg/cm
2
dan nilai rata-rata internal bonding sebesar 3,55 kg/cm .
Universitas Sumatera Utara
Papan Partikel
Papan partikel adalah suatu papan yang terbuat dari potongan kayu kecil
(partikel) atau bahan berlignoselulosa lainnya, yang diikat dengan perekat organik
dan dibantu oleh faktor panas, tekanan, waktu, dan lain-lain. Menurut Haygreen
dan Bowyer (1996) bahwa bahan baku papan partikel seperti serpih (flake), biskit
(wafer), serbuk gergaji (saw dust), pasahan (saving), tatal (chips), untaian
(strand), kerat (sliver), wool kayu (exelsior).
Menurut Maloney (1993) dalam Puspita (2008), berdasarkan morfologinya
partikel yang digunakan sebagai bahan baku dapat dibedakan menjadi :
a) Flakes, dimensinya bervariasi dengan ketebalan antara 0,2-0,5 mm, panjang
antara 10-50 mm dan lebar antara 2-2,5 mm. Rasio antara panjang partikel
dengan ketebalannya adalah 60-120:1 atau lebih tinggi.
b) Wafers yaitu partikel berukuran besar dan persegi dengan ukuran panjang dan
lebar berturut-turut 5 x 5 cm2-7 x 7 cm2 dan tebal antara 0,6-0,8 mm.
c) Strands merupakan partikel yang mirip dengan wafers tapi lebih tipis dan
kadang-kadang sedikit lebih panjang.
b) Silvers, berbentuk serpihan dengan tebal sampai 5 mm dan panjang sampai 1,5
cm.
c) Fines, berupa serbuk gergaji atau serbuk hasil pengamplasan.
Mutu papan partikel menurut Sutigno (2000), meliputi beberapa hal antara
lain cacat, ukuran, sifat fisis, sifat mekanis, dan sifat kimia. Dalam standar papan
partikel yang dikeluarkan oleh beberapa negara masih mungkin terjadi perbedaan
dalam hal kriteria, cara pengujian, dan persyaratannya. Walaupun demikian,
secara garis besarnya sama.
Universitas Sumatera Utara
Menurut Badan Standardisasi Nasional (1996), berdasarkan tujuan
penggunaannya papan partikel dibedakan atas tipe I dan tipe II. Tipe I adalah
papan partikel untuk penggunaan di luar ruangan yang tahan terhadap cuaca
dalam waktu relatif lama. Tipe II adalah papan partikel untuk penggunaan di
dalam ruangan. Berdasarkan kuat lenturnya, dibedakan atas tipe 100, 150, dan
200. Tipe 100 adalah papan partikel dengan kuat lentur minimum 80 kg/cm2, tipe
150 dengan kuat lenturnya minimum 130 kg/cm2 dan tipe 200 dengan kuat
lenturnya minimum 180 kg/cm2.
Maloney (1993) membagi kerapatan papan partikel ke dalam 3 (tiga)
golongan yaitu:
1. Papan partikel kerapatan rendah (low density particleboard), memiliki
kerapatan kurang dari 0,4 g/cm3.
2. Papan partikel kerapatan sedang (medium density particleboard), memiliki
kerapatan antara 0,4-0,8 g/cm3.
3. Papan partikel kerapatan tinggi (hight density particleboard), memiliki
kerapatan lebih dari 0,8 g/cm3.
Ukuran Partikel
Haygreen dan Bowyer (1996), menyatakan bahwa sifat bahan baku kayu
sangat berpengaruh terhadap sifat papan partikelnya. Sifat kayu tersebut antara
lain jenis dan kerapatan kayu, bentuk dan ukuran bahan baku kayu, penggunaan
kulit kayu, tipe, ukuran dan geometri partikel kayu, kadar air kayu, dan
kandungan ekstraktifnya. Bentuk dan ukuran partikel akan berpengaruh terhadap
kekuatan dan stabilitas dimensi papan partikel. Aspek terpenting dari geometri
partikel adalah panjang partikel dan nisbah tebal ke panjang.
Universitas Sumatera Utara
Ukuran partikel merupakan salah satu faktor yang berpengaruh terhadap
sifat fisik dan mekanik papan partikel. Geometri partikel ini mempengaruhi
karakteristik permukaan papan, reaksinya terhadap kelembaban dan sifat-sifat
pengerjaanya seperti pemotongan, pengetaman, dan penghalusan. Penerapan
ukuran partikel yang pernah dilakukan sebelumnya oleh Okuda dan Sato (2004)
dalam Widyorini (2009), pembuatan papan tanpa perekat dengan menggunakan
bahan kenaf inti dan metode pengempaan panas, dengan ukuran partikel 53 μm
dan pencampuran dengan ukuran partikel 3,3 mm. Hasil dari penelitian tersebut
menunjukkan bahwa semakin kecil ukuran partikel maka akan semakin besar
kekuatan rekat internal.
Semakin mengecilnya ukuran partikel penyusun maka nilai sifat fisis
khususnya kadar air dan pengembangan tebal semakin rendah. Hasil pengujian
sifat mekanis, semakin baik pada tingkat kerapatan yang tinggi dengan ukuran
partikel yang lebih besar. Hal ini terjadi karena kekompakan partikel penyusun
lebih baik selain itu pelaburan perekat lebih merata pada partikel besar
dibandingkan partikel kecil (Sumardi dkk., 2004).
Pada dasarnya sifat papan partikel dipengaruhi oleh bahan baku kayu
pembentuknya, jenis perekat, dan formulasi yang digunakan. Selain itu proses
pembuatan papan partikel tersebut mulai dari persiapan bahan baku, pembentukan
partikel, pengeringan partikel, pencampuran perekat dengan partikel, proses
kempa dan finishingnya (Haygreen dan Bowyer, 1996).
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Jamilah (2009), papan komposit
dari limbah batang kelapa sawit dengan penambahan aditif menghasilkan kualitas
papan yang baik dengan kerapatan yang tinggi, kadar air, dan perubahan dimensi
Universitas Sumatera Utara
yang rendah. Namun, pada pengujian sifat mekanisnya belum memenuhi standar
yang digunakan. Penambahan aditif tersebut mampu meningkatkan sifat fisis
papan komposit dari limbah batang sawit.
Menurut Widarmana (1977) dalam Roza (2009) bahwa sifat-sifat papan
partikel dapat dipengaruhi oleh beberapa sifat yakni:
a. Kadar air papan partikel
Kadar air papan partikel adalah jumlah air yang masih tinggal di dalam
rongga intraseluler dan antar partikel selama proses pengerasan perekat dengan
kempa panas. 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
b. Kerapatan papan partikel
Kerapatan adalah suatu ukuran kekompakan suatu partikel dalam lembaran
dan sangat tergantung kerapatan kayu asal yang digunakan dan besarnya tekanan
kempa yang diberikan selama proses pembuatan lembaran. Makin tinggi
kerapatan papan partikel yang akan dibuat, semakin besar tekanan yang digunakan
pada saat pengempaan.
c. Pengembangan tebal
Salah
satu
kelemahan
papan
partikel
adalah
besarnya
tingkat
pengembangan dimensi tebal. Pengembangan tebal ini akan menurun dengan
semakin banyaknya parafin yang ditambahkan dalam proses pembuatannya
sehingga kedap airnya akan lebih sempurna.
Universitas Sumatera Utara
d. Penyerapan air
Faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan air papan partikel adalah
adanya saluran kapiler yang menghubungkan antar ruang kosong, volume ruang
kosong diantara partikel, luas permukaan partikel yang tidak ditutupi perekat.
e. Perekat
Penggunaan perekat urea formaldehida yang kadar formaldehidanya tinggi
akan menghasilkan papan partikel yang keteguhan lentur dan keteguhan rekat
internalnya lebih baik tetapi emisi formaldehidanya lebih jelek.
Universitas Sumatera Utara
Sifat-sifat Batang Kelapa Sawit
Kelapa sawit pertama kali diperkenalkan di Indonesia oleh pemerintah
kolonial Belanda pada tahun 1848. Ketika itu ada empat batang bibit kelapa sawit
yang dibawa dari Mauritius dan Amsterdam dan ditanam di Kebun Raya Bogor.
Tanaman kelapa sawit mulai diusahakan dan dibudidayakan secara komersial
pada tahun 1911. Perkebunan kelapa sawit pertama berlokasi di Pantai Timur
Sumatera (Deli) dan Aceh. Luas areal perkebunannya mencapai 5.123 ha (Fauzi
dkk., 2002).
Klasifikasi botani kelapa sawit diuraikan sebagai berikut (Hadi, 2004):
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Magnoliophyta
Kelas
: Liliopsida
Ordo
: Arecales
Famili
: Arecaceae
Genus
: Elaeis
Spesies
: Elaeis guineensis Jacq
Kerapatan batang kelapa sawit sangatlah bervariasi pada setiap bagiannya.
Semakin tinggi dan dalam bagian batang maka semakin menurun kerapatannya.
Kerapatan batang kelapa sawit berkisar antara 200-600 kg/m3 dengan rata-rata
370 kg/m3 (Bakar, 2003). Beberapa sifat lainnya dapat dilihat pada Tabel 1.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1. Sifat-sifat dasar batang kelapa sawit
Sifat-sifat penting
Berat jenis
Kadar air (%)
Keteguhan lentur (kg/cm2)
Keteguhan patah (kg/cm2)
Susut volume
Kelas awet
Kelas kuat
Sumber : Bakar (2003).
Tepi
0,35
156
29996
295
26
V
III-IV
Bagian dalam batang
Tengah
0,28
257
11421
129
39
V
V
Pusat
0,20
365
6980
67
48
V
V
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Iswanto dkk. (2010) bahwa nilai
kadar air batang berkisar 219,9-379,4% dengan rata-rata sebesar 311,0% dan nilai
berat jenis batang sawit berkisar antara 0,26-0,45 dengan rata-rata sebesar 0,34.
Berdasarkan posisi batang arah longitudinal, nilai kadar air semakin menurun dari
pangkal ke ujung. Hal ini disebabkan karena jumlah biomassa (berat bahan kayu
kering) pada bagian pangkal lebih besar dari bagian tengah dan ujung. Pada posisi
batang secara horizontal, kadar air semakin meningkat dari bagian tepi (luar)
batang menuju bagian pusat (dalam) batang.
Lebih lanjut Iswanto dkk., (2010) mengemukakan bahwa sifat mekanis
batang kelapa sawit memiliki nilai modulus of elasticity (MOE) berkisar antara
19.273,7-45.957,1 kg/cm2, sifat modulus of rupture (MOR) memiliki nilai antara
159,7-401,9 kg/cm2 dan keteguhan tekan sejajar serat memiliki nilai antara 38,8141,8 kg/cm2. Nilai MOE, MOR dan keteguhan tekan sejajar serat tertinggi
berada pada posisi pangkal bagian luar dan terendah pada posisi ujung bagian
dalam. Sedangkan nilai keteguhan tarik sejajar serat batang berkisar antara 104,8344,6 kg/cm2 dan nilai kekerasan batang antara 64,3-137,3 kg/cm2. Nilai
keteguhan tarik sejajar serat dan kekerasan batang tertinggi berada pada posisi
pangkal bagian luar dan terendah pada posisi tengah bagian dalam.
Perekat Urea Formaldehida
Universitas Sumatera Utara
Urea formaldehida ini larut dalam air dan proses pengerasannya akan
terbentuk pola ikatan jaringan (cross-link). Urea formaldehida akan cepat
mengeras dengan naiknya temperatur atau turunnya pH. Kelebihan urea
formaldehida yaitu warnanya putih sehingga tidak memberikan warna gelap pada
waktu penggunaannya, dapat dicampur perekat melamin formaldehida agar
kualitas perekatnya lebih baik, harganya relatif lebih murah dibandingkan perekat
sintetis lainnya serta tahan terhadap biodeteriorasi dan air dingin. Kekurangan
urea formaldehida yaitu kurang tahan terhadap pengaruh asam dan basa serta
penggunaannya terbatas untuk interior saja (Ruhendi dkk., 2007).
Sekitar 8% produksi resin UF digunakan dalam perekatan kayu.
Rendahnya harga resin, cepatnya pengerasan disbanding resin PF pada suhu yang
sama dan pembentukan garis rekat (glue line) yang tak berwarna menyebabkan
resin ini menguntungkan dalam industri kayu lapis dan papan partikel.
Kerugiannya ialah karena resin UF tidak tahan cuaca. Rendahnya keawetan ini
disebabkan oleh adanya gugus amida,-C(O)-N- yang mudah terhidrolisis. Karena
itu, perekat resin UF lebih sesuai untuk mebel dan kegunaan lain di dalam
ruang,dimana keawetan resin PF tidak diperlukan (Achmadi, 1990).
Perekat urea formaldehida dibuat dengan cara mereaksikan urea dengan
gas formaldehida. Selama proses reaksi terjadi polimerisasi. Molar rasio antara
urea dan formaldehida adalah 1 : 1,3 dan 1 : 2. Urea terdiri dari 47% nitrogen
biasanya digunakan sebagai pupuk tanaman dan tidak beracun. Formaldehida
adalah hasil dari reaksi oksidasi metanol, gas formaldehida apabila dilarutkan
dalam air murni disebut formalin dengan konsentrasi 37%. Formalin bisa
membuat iritasi mata dan pernafasan/sesak nafas, disebut beracun bila
Universitas Sumatera Utara
konsentrasinya di atas 5%. Pada perekat urea formaldehida ada formaldehida yang
masih bebas sebanyak 0,3 sampai 1% tergantung jenis perekatnya (Kliwon dan
Iskandar, 2004).
Kadar Perekat
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Santoso dan Iskandar
(2009) bahwa kadar perekat yang semakin banyak akan menghasilkan papan
partikel yang lebih kompak dengan tingkat kerapatan yang makin tinggi, sehingga
mengurangi absorpsivitas partikel kayu terhadap air dan mempersulit masuknya
air dari lingkungan. Penelitian yang dilakukan terhadap limbah jagung dengan
menggunakan kadar perekat yang berbeda-beda menunjukkan bahwa kadar air
papan partikel yang menggunakan perekat sebanyak 14% tidak berbeda nyata
dengan 16%.
Kemungkinan dalam proses perekatan, masalah dapat terjadi mulai tahap
pengeringan atau pengkondisian kayu untuk persiapan direkat. Cairan yang
meninggalkan kayu akan membawa sejumlah kecil ekstraktif. Ketika panas telah
digunakan untuk mempercepat pengeringan, banyak ekstraktif yang dapat terlarut,
menguap dan lebih banyak lagi yang berpindah. Ekstraktif akan menjadi masalah
yang serius dalam perekatan bila terdapat jumlah yang berlebihan. Pada beberapa
jenis kayu, kandungan ekstraktif berkisar antara 10-30% membuat kayu tersebut
sulit untuk direkat (Ruhendi dkk., 2007).
Jumlah perekat pada partikel memegang peranan terhadap sifat akhir
papan partikel. Semakin banyak perekat yang digunakan dalam pembuatan papan
partikel maka semakin kuat dan stabil dimensi papan. Namun demikian dari segi
ekonomi penggunaan perekat yang terlalu banyak tidak diinginkan (Haygreen dan
Universitas Sumatera Utara
Bowyer, 1996). Kenaikan jumlah perekat menyebabkan menurunnya nilai
penyerapan air dan pengembangan tebal papan serta menaikkan nilai modulus
elastisitas, modulus patah, keteguhan tekan sejajar permukaan dan internal
bonding papan partikel.
Dalam proses pembuatan papan partikel, faktor yang mempengaruhi
adalah perekat, waktu kempa dan suhu kempa. Semakin tinggi suhu kempa yang
digunakan, maka pengembangan tebal dan daya serap air semakin rendah,
keteguhan lentur dan kekuatan tarik sejajar permukaan semakin tinggi. 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 % (Massijaya, 1997).
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan Handaya dan Prayitno (2004)
bahwa faktor jumlah perekat berpengaruh sangat nyata terhadap kerapatan,
penyerapan air, modulus patah, modulus elastisitas, keteguhan tekan sejajar
permukaan
dan
internal
bonding,
serta
berpengaruh
nyata
terhadap
pengembangan tebal papan partikel limbah pasahan kayu sengon. Semakin tinggi
jumlah perekat maka sifat-sifat tersebut semakin meningkat. Pada penelitian
tersebut kadar perekat yang digunakan yaitu 5%, 8%, dan 11%. Kadar perekat
11% mendapatkan hasil yang terbaik dibandingkan kadar perekat lain. Nilai rata3
rata kerapatan sebesar 0,50 g/cm , nilai rata-rata pengembangan tebal sebesar
12,85 %, nilai rata-rata penyerapan air sebesar 93,55 %, nilai rata-rata modulus
2
patah sebesar 82,16 kg/cm , nilai rata-rata modulus elastisitas sebesar 6739,98
2
2
kg/cm , nilai rata-rata keteguhan tekan sejajar permukaan sebesar 55,66 kg/cm
2
dan nilai rata-rata internal bonding sebesar 3,55 kg/cm .
Universitas Sumatera Utara
Papan Partikel
Papan partikel adalah suatu papan yang terbuat dari potongan kayu kecil
(partikel) atau bahan berlignoselulosa lainnya, yang diikat dengan perekat organik
dan dibantu oleh faktor panas, tekanan, waktu, dan lain-lain. Menurut Haygreen
dan Bowyer (1996) bahwa bahan baku papan partikel seperti serpih (flake), biskit
(wafer), serbuk gergaji (saw dust), pasahan (saving), tatal (chips), untaian
(strand), kerat (sliver), wool kayu (exelsior).
Menurut Maloney (1993) dalam Puspita (2008), berdasarkan morfologinya
partikel yang digunakan sebagai bahan baku dapat dibedakan menjadi :
a) Flakes, dimensinya bervariasi dengan ketebalan antara 0,2-0,5 mm, panjang
antara 10-50 mm dan lebar antara 2-2,5 mm. Rasio antara panjang partikel
dengan ketebalannya adalah 60-120:1 atau lebih tinggi.
b) Wafers yaitu partikel berukuran besar dan persegi dengan ukuran panjang dan
lebar berturut-turut 5 x 5 cm2-7 x 7 cm2 dan tebal antara 0,6-0,8 mm.
c) Strands merupakan partikel yang mirip dengan wafers tapi lebih tipis dan
kadang-kadang sedikit lebih panjang.
b) Silvers, berbentuk serpihan dengan tebal sampai 5 mm dan panjang sampai 1,5
cm.
c) Fines, berupa serbuk gergaji atau serbuk hasil pengamplasan.
Mutu papan partikel menurut Sutigno (2000), meliputi beberapa hal antara
lain cacat, ukuran, sifat fisis, sifat mekanis, dan sifat kimia. Dalam standar papan
partikel yang dikeluarkan oleh beberapa negara masih mungkin terjadi perbedaan
dalam hal kriteria, cara pengujian, dan persyaratannya. Walaupun demikian,
secara garis besarnya sama.
Universitas Sumatera Utara
Menurut Badan Standardisasi Nasional (1996), berdasarkan tujuan
penggunaannya papan partikel dibedakan atas tipe I dan tipe II. Tipe I adalah
papan partikel untuk penggunaan di luar ruangan yang tahan terhadap cuaca
dalam waktu relatif lama. Tipe II adalah papan partikel untuk penggunaan di
dalam ruangan. Berdasarkan kuat lenturnya, dibedakan atas tipe 100, 150, dan
200. Tipe 100 adalah papan partikel dengan kuat lentur minimum 80 kg/cm2, tipe
150 dengan kuat lenturnya minimum 130 kg/cm2 dan tipe 200 dengan kuat
lenturnya minimum 180 kg/cm2.
Maloney (1993) membagi kerapatan papan partikel ke dalam 3 (tiga)
golongan yaitu:
1. Papan partikel kerapatan rendah (low density particleboard), memiliki
kerapatan kurang dari 0,4 g/cm3.
2. Papan partikel kerapatan sedang (medium density particleboard), memiliki
kerapatan antara 0,4-0,8 g/cm3.
3. Papan partikel kerapatan tinggi (hight density particleboard), memiliki
kerapatan lebih dari 0,8 g/cm3.
Ukuran Partikel
Haygreen dan Bowyer (1996), menyatakan bahwa sifat bahan baku kayu
sangat berpengaruh terhadap sifat papan partikelnya. Sifat kayu tersebut antara
lain jenis dan kerapatan kayu, bentuk dan ukuran bahan baku kayu, penggunaan
kulit kayu, tipe, ukuran dan geometri partikel kayu, kadar air kayu, dan
kandungan ekstraktifnya. Bentuk dan ukuran partikel akan berpengaruh terhadap
kekuatan dan stabilitas dimensi papan partikel. Aspek terpenting dari geometri
partikel adalah panjang partikel dan nisbah tebal ke panjang.
Universitas Sumatera Utara
Ukuran partikel merupakan salah satu faktor yang berpengaruh terhadap
sifat fisik dan mekanik papan partikel. Geometri partikel ini mempengaruhi
karakteristik permukaan papan, reaksinya terhadap kelembaban dan sifat-sifat
pengerjaanya seperti pemotongan, pengetaman, dan penghalusan. Penerapan
ukuran partikel yang pernah dilakukan sebelumnya oleh Okuda dan Sato (2004)
dalam Widyorini (2009), pembuatan papan tanpa perekat dengan menggunakan
bahan kenaf inti dan metode pengempaan panas, dengan ukuran partikel 53 μm
dan pencampuran dengan ukuran partikel 3,3 mm. Hasil dari penelitian tersebut
menunjukkan bahwa semakin kecil ukuran partikel maka akan semakin besar
kekuatan rekat internal.
Semakin mengecilnya ukuran partikel penyusun maka nilai sifat fisis
khususnya kadar air dan pengembangan tebal semakin rendah. Hasil pengujian
sifat mekanis, semakin baik pada tingkat kerapatan yang tinggi dengan ukuran
partikel yang lebih besar. Hal ini terjadi karena kekompakan partikel penyusun
lebih baik selain itu pelaburan perekat lebih merata pada partikel besar
dibandingkan partikel kecil (Sumardi dkk., 2004).
Pada dasarnya sifat papan partikel dipengaruhi oleh bahan baku kayu
pembentuknya, jenis perekat, dan formulasi yang digunakan. Selain itu proses
pembuatan papan partikel tersebut mulai dari persiapan bahan baku, pembentukan
partikel, pengeringan partikel, pencampuran perekat dengan partikel, proses
kempa dan finishingnya (Haygreen dan Bowyer, 1996).
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Jamilah (2009), papan komposit
dari limbah batang kelapa sawit dengan penambahan aditif menghasilkan kualitas
papan yang baik dengan kerapatan yang tinggi, kadar air, dan perubahan dimensi
Universitas Sumatera Utara
yang rendah. Namun, pada pengujian sifat mekanisnya belum memenuhi standar
yang digunakan. Penambahan aditif tersebut mampu meningkatkan sifat fisis
papan komposit dari limbah batang sawit.
Menurut Widarmana (1977) dalam Roza (2009) bahwa sifat-sifat papan
partikel dapat dipengaruhi oleh beberapa sifat yakni:
a. Kadar air papan partikel
Kadar air papan partikel adalah jumlah air yang masih tinggal di dalam
rongga intraseluler dan antar partikel selama proses pengerasan perekat dengan
kempa panas. 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
b. Kerapatan papan partikel
Kerapatan adalah suatu ukuran kekompakan suatu partikel dalam lembaran
dan sangat tergantung kerapatan kayu asal yang digunakan dan besarnya tekanan
kempa yang diberikan selama proses pembuatan lembaran. Makin tinggi
kerapatan papan partikel yang akan dibuat, semakin besar tekanan yang digunakan
pada saat pengempaan.
c. Pengembangan tebal
Salah
satu
kelemahan
papan
partikel
adalah
besarnya
tingkat
pengembangan dimensi tebal. Pengembangan tebal ini akan menurun dengan
semakin banyaknya parafin yang ditambahkan dalam proses pembuatannya
sehingga kedap airnya akan lebih sempurna.
Universitas Sumatera Utara
d. Penyerapan air
Faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan air papan partikel adalah
adanya saluran kapiler yang menghubungkan antar ruang kosong, volume ruang
kosong diantara partikel, luas permukaan partikel yang tidak ditutupi perekat.
e. Perekat
Penggunaan perekat urea formaldehida yang kadar formaldehidanya tinggi
akan menghasilkan papan partikel yang keteguhan lentur dan keteguhan rekat
internalnya lebih baik tetapi emisi formaldehidanya lebih jelek.
Universitas Sumatera Utara