2.5 Parameter Penentu Sifat-Sifat Papan Partikel
Berikut parameter penentu sifat papan partikel menurut Maloney 1993. a.
Jenis Kayu Dari semua variabel yang berpengaruh dalam proses pembuatan papan
komposit, jenis kayu adalah yang paling berpengaruh. Jenis kayu berinteraksi dengan setiap variabel dalam proses ini. Jenis kayu menentukan berat jenis akhir
papan yang akan dibuat. Jenis kayu menentukan tipe bahan baku yang dapat dibuat. Formulasi resin yang akan digunakan dalam pembuatan papan partikel
ditentukan oleh jenis kayu. 1.
Kerapatan kayu Kerapatan atau berat jenis adalah faktor penting dalam menentukan jenis
kayu yang akan digunakan dalam pembuatan papan komposit. Kayu dengan kerapatan lebih rendah akan menghasilkan panel dengan berat jenis yang lebih
beragam, namun kayu dengan berat jenis lebih tinggi menghasilkan papan dengan sifat kekuatan yang lebih baik.
Tujuan penggunaan jenis yang relatif ringan adalah dapat dikempa menjadi papan partikel berkerapatan sedang dengan jaminan bahwa daerah kontak
antar partikel dapat diperluas selama proses pengempaan untuk mendapatkan ikatan yang baik. Jenis yang lebih berat jika dikempa tidak dapat dikempa
menjadi papan partikel berkerapatan rendah. Besaran tekanan tertentu diperlukan selama penggabungan lapik menjadi papan akhir untuk mendapatkan papan
dengan ikatan yang optimum. Tekanan yang digunakan berdasarkan rasio dari berat jenis papan dan berat jenis kayu. Rasio 1,3:1,0 adalah pedoman penentu jika
suatu jenis kayu akan dibuat papan berkerapatan sedang. Partikel dari jenis dengan berat jenis tinggi dikempa menjadi papan dengan kerapatan tinggi akan
menghasilkan papan yang lebih bermanfaat dalam penggunaan sehari-hari berdasarkan CR 1,3:1,0. Papan berkerapatan lebih tinggi tentu saja akan
memiliki keteguhan lentur dan patah yang lebih baik. Namun massa yang besar dan kesulitan dalam permesinan menghalangi pemasaran yang lebih luas lagi.
Solusinya yaitu dengan menggabungkan jenis kayu dengan berat jenis tinggi dan jenis kayu dengan berat jenis rendah untuk menghasilkan campuran jenis kayu
yang berberat jenis sedang. Industri papan partikel saat ini sedang terkonsentrasi pada hardwood dan
softwood berkerapatan rendah. Jenis berkerapatan rendah lebih menguntungkan untuk menghasilkan sifat fisis yang diinginkan pada papan berkerapatan rendah.
Kerapatan yang beragam pada bahan baku menimbulkan masalah operasional pabrik yang cukup berat. Masalah tersebut antara lain proses penggilingan dalam
menghasilkan partikel dengan ukuran yang diinginkan, proses pengeringan, proses pengempaan dan sifat fisis dari produk akhir.
2. Keasaman kayu
Variabel jenis lain yang penting adalah keasaman, yang diukur dari pH dan kapasitas penyangga. Untuk penggunaan resin secara ekonomis dan sesuai
dengan proses yang digunakan oleh pabrik, kondisi kimia yang baik harus dipertahankan pada lapik agar terjadi proses pematangan resin yang baik. Kondisi
ini tergantung pada rentang keasaman. Industri perekat telah mengembangkan binder yang bereaksi baik pada rentang keasaman yang normal untuk jenis kayu
tertentu. Dalam beberapa kasus pematangan yang baik dapat dicapai hanya dengan resin saja, namun kadang-kadang perlu ditambahkan katalis dalam resin
sebelum atau setelah pembentukan lapik. Penambahan katalis ini diperlukan pada resin urea untuk penggunaan pada kayu yang tidak asam untuk menghindari
waktu penyimpanan yang sangat singkat dari resin yang berkatalis tinggi. Jenis dengan rentang karakteristik kimia yang luas akan menimbulkan kesulitan dalam
menentukan resin yang sesuai pada suatu pabrik. Jenis yang memiliki pH antara 4,0-4,5 dapat membuat kondisi kimia
dimana resin urea matang dengan baik. Jenis dengan pH yang lebih tinggi memerlukan penambahan katalisator ke dalam resin agar resin matang selama
pengempaan panas. Kebanyakan resin fenol tidak memerlukan kondisi asam untuk proses pematangan.
Faktor lain adalah penyangga. pH kayu mengukur tingkat keasaman pada kondisi tertentu, kapasitas penyangga mengukur resistensi kayu untuk berubah
pada suatu tingkat pH. Kayu dengan kapasitas penyangga yang tinggi memerlukan penambahan banyak katalisator asam untuk mengurangi pH sampai
pada tingkat yang optimum untuk pematangan resin. 3.
Kadar air kayu Kadar air bahan baku penting dalam merencanakan suatu pabrik untuk
menentukan kapasitas pengeringan yang dibutuhkan. Rentang kadar air yang luas juga mengakibatkan masalah produksi dalam suatu pabrik. Kayu dengan kadar air
yang sangat tinggi sulit digiling karena membuat peralatan macet, pengeringannya membutuhkan biaya lebih karena lebih banyak energi yang dibutuhkan dan
menghasilkan partikel berserabut yang lebih sulit dilem. Akibatnya lebih banyak resin yang dibutuhkan. Kayu dengan kadar air tinggi menghasilkan partikel yang
diinginkan karena lebih sedikit partikel halus yang dihasilkan dan lebih sedikit kerusakan partikel yang terjadi. Kayu dengan kadar air yang rendah memiliki
karakteristik yang sebaliknya. Faktor-faktor di bawah ini harus diperhatikan: pemilihan jenis kayu yang digunakan, pemilihan lokasi pabrik, desain proses dan
proses produksinya. Perubahan kadar air bahan baku dapat menimbulkan masalah di setiap unit
produksi, termasuk pematangan resin saat pengempaan. Kadar air dapat beragam karena bahan baku berasal dari sumber yang berbeda, perubahan rasio kayu gubal
dan kayu teras, jenis kayu yang berbeda, perubahan rasio percampuran jenis dan perubahan pada saat penyimpanan dan penumpukan kayu dalam pemanfaatan
limbah kayu. 4.
Zat ekstraktif Zat ekstraktif bukan bagian dari struktur kayu. Zat ekstraktif antara lain
tanin, dan fenolik lain, zat pewarna, minyak jenuh, lemak, resin, zat lilin, getah, pati dan bahan metabolik sederhana. Jumlah zat ekstraktif dalam kayu antara 5-
30. Zat ekstraktif dapat dihilangkan dengan pelarut tertentu. Masalah yang
timbul akibat zat ekstraktif antara lain konsumsi resin dan pematangannya, sifat tahan air yang rendah dan penggembungan saat pengempaan.
5. Bahan tambahan yang tidak diinginkan
Bahan-bahan ini berasosiasi dengan kayu, antara lain kulit kayu yang tidak diinginkan dan bahan mineral yang terkandung dalam kayu. Bahan yang lain
adalah partikel logam yang masuk ke dalam kayu selama pertumbuhan lingkar tahun atau ketika proses produksi sebelumnya. Bahan ini dapat menyebabkan
pewarnaan pada papan, mempengaruhi konsumsi resin, meningkatkan daya serap air atau menyebabkan pengaruh merusak pada finishing produk dengan coating
atau overlay. Bahan mineral dan logam menimbulkan aus dan merusak peralatan produksi, menyebabkan kebakaran dalam penggilingan dan pengeringan serta
merusak pisau pemotong akhir baik di pabrik produksi maupun kemudian pada pengolahan selanjutnya.
6. Lokasi pertumbuhan
Lokasi pohon tumbuh mempengaruhi tingkat pertumbuhannya, unsur kimia pada struktur kayu, struktur sel, rasio kayu gubal dan kayu teras dan faktor-
faktor lain yang mempengaruhi pertumbuhan pohon. Perbedaan ini terlihat pada daerah dengan banyak punggung bukit dan lembah rendah, daerah yang
mengandung banyak atau sedikit nutrisi dalam tanah, daerah banyak semak belukar, daerah dengan tanah berbatu, jumlah hujan yang turun dan lain-lain.
Pabrik hanya sedikit mengontrol lokasi penanaman bahan baku ini. Faktor yang melekat pada kayu ini tidak seharusnya diabaikan. Faktor penting yang terkait
dengan hal ini antara lain sebaik apa bahan baku dapat digiling, masalah dalam pengeringan, dan mungkin yang paling penting perbedaan keasaman yang
mempengaruhi proses pematangan urea resin selama pengempaan panas. b.
Bahan Pengikat Resin utama sebagai bahan pengikat dalam industri papan partikel adalah
Urea Formaldehida dan fenol formaldehida. Resin urea lebih banyak digunakan dalam industri papan partikel. Resin fenolik lebih disukai untuk produk tipe
eksterior untuk ruangan terbuka. Resin urea tidak digunakan untuk penggunaan luar yang tidak terlindung dari cuaca. Urea lebih disukai karena harganya yang
rendah, mudah ditangani dan cepat matang dalam pengempaan. Urea juga tidak berwarna dan tidak menimbulkan warna yang tidak diinginkan pada papan
partikel yang dihasilkan. Resin fenolik banyak digunakan untuk produk yang digunakan di ruangan terbuka tanpa perlindungan dari cuaca. Resin melamin atau
kombinasi resin melamin dan urea dapat dibuat produk yang tahan terhadap cuaca, dan kombinasi urea-melamin-fenol digunakan sebagai papan eksterior di
Eropa. Harga minyak yang semakin tinggi memicu kenaikan harga resin sintetik
yang sangat tinggi. Resin sintetik ini merupakan produk industri petrokimia. Resin ini juga dapat diproduksi dari batu bara namun peralatannya belum tersedia saat
ini dan mungkin sampai beberapa tahun ke depan. Karena kenaikan harga ini, sedang dikembangkan pembuatan perekat dari bahan alami yaitu tanin.
Jumlah resin sangat mempengaruhi sifat papan. Untuk meminimumkan biaya digunakan jumlah resin minimum kecuali pada produk-produk khusus.
Jumlah resin urea yang digunakan di Amerika Serikat antara 6-10, sedangkan penggunaan fenolik cair antara 5-7. Fenolik berbentuk tepung digunakan
antara 1,5-5. c.
Bahan Tambahan Bahan tambahan yang banyak digunakan adalah zat lilin untuk
meningkatkan daya tahan papan terhadap air. Zat lilin yang banyak digunakan berupa emulsi sebanyak 0,5-1. Perlu ditekankan bahwa zat lilin menahan
penyerapan air, bukan penyerapan uap air. Terutama pada produk eksterior karena penggunaannya tidak terlindung dari cuaca seperti hujan. Pada hardboard, bahan
tambahan lain dapat digunakan dalam pengerasan yang akan mengeraskan papan sebaik penambahan penahan penyerapan air dan perubahan dimensi yang
menyertainya. Pengeras ini adalah minyak yang dibuat dari bahan sintetik walau minyak alami pun dapat digunakan. Minyak ditambahkan ke dalam papan setelah
papan dikempa. Bahan tambahan lain yang saat ini digunakan adalah bahan penahan api dan perlakuan pengawetan.
d. Kadar Air dan Distribusinya
Jumlah air dan distribusinya pada arah tebal dalam lapik sangat mempengaruhi sifat akhir papan partikel. Jika terdapat kadar air yang tinggi pada
permukaan lapik dan kadar air rendah pada bagian tengah lapik maka kerapatan akan lebih tinggi di permukaan daripada bagian tengah, sifat keteguhan lentur dan
patah akan lebih baik dibandingkan dengan papan yang sama dengan kadar air seragam di seluruh lapik dan memiliki kerapatan yang sama di setiap bagian
papan. Papan partikel dengan kerapatan lebih tinggi di permukaan akan memiliki sifat keteguhan lentur dan patah yang lebih baik namun internal bond yang lebih
rendah. Jumlah kadar air dapat dimanipulasi untuk memperoleh sifat papan yang diinginkan.
e. Pelapisan Berdasarkan Ukuran Partikel
Pelapisan berdasarkan ukuran partikel adalah cara yang biasa dilakukan untu membentuk lapik yang kemudian dikempa sehingga menjadi papan akhir.
Langkah-langkahnya adalah dengan menempatkan partikel halus di permukaan untuk menghasilkan permukaan papan yang halus. Permukaan papan yang halus
ini dibutuhkan untuk industri pengolahan lanjutan yaitu laminasi dengan film tipis dari vinyl, melamin atau polyester dan lapisan hasil prin dengan gambar serat
kayu. Menempatkan partikel berkualitas tinggi pada permukaan papan menghasilkan papan dengan sifat keteguhan lentur dan patah yang unggul.
Partikel yang berbentuk seperti balok di bagian tengah papan akan menghasilkan papan dengan sifat internal bond yang tinggi.
f. Profil Kerapatan
Kerapatan lapisan yang menyusun papan dapat diatur. Distribusi air sangat berpengaruh pada proses ini. Adalah normal jika papan yang dihasilkan memiliki
kerapatan tinggi di permukaan papan dan kerapatan lebih rendah di bagian tengah
papan, dengan beberapa pengecualian pada papan yang sangat tipis dapat terjadi hal yang sebaliknya.
Saat ini lebih disarankan untuk membuat papan partikel atau papan serat satu lapis homogeneus. Papan homogeneus menggunakan partikel dengan
ukuran yang relatif seragam untuk keseluruhan papan. Seharusnya tidak demikian karena dampak pelapisan disebabkan oleh distribusi ukuran partikel, resin dan air
pada lapik, dan terdapat panas pada saat pengempaan. Permukaan papan akan lebih dahulu terkena panas saat kempa mengenai lapik. Saat suhu kempa yang
digunakan mencapai 300°F 149°C, maka air di permukaan lapik akan menjadi uap. Penguapan ini membuat kayu bersifat plastis, memungkinkan permukaan
papan untuk merapat dan memadat dengan cepat. Dibutuhkan beberapa menit, tergantung ketebalan papan, agar bagian tengah papan mendapatkan panas yang
cukup agar memiliki sifat plastis yang sama. Saat penetrasi panas ke bagian tengah papan berlangsung, permukaan papan telah memadat terlebih dahulu dan
biasanya resin di permukaan telah matang terlebih dahulu. g.
Penjajaran Partikel Partikel dan serat dapat dijajarkan secara lurus atau berorientasi untuk
mendapatkan produk panel dengan sifat keteguhan lentur dan patah yang lebih baik. Orientasi ini berinteraksi dengan parameter penting lain yang mempengaruhi
proses produksi papan partikel dan manipulasi penjajaran ini dapat merubah tingkat kekuatan papan.
Penjajaran partikel dalam pembuatan papan biasanya dilakukan secara acak. Hanya papan yang dibuat dari partikel dengan ukuran panjang, lebar dan
tebal yang seragam dapat dibentuk secara acak. Sebagai contoh, flake dijajarkan secara mendatar pada papan. Flake tidak akan berdiri saat pembentukan lapik.
Jadi papan partikel yang dijajarkan secara lurus artinya partikel dijajarkan lurus dalam satu arah berdasarkan panjangnya.
Dua rasio harus diperhatikan ketika membicarakan orientasi. Rasio kelangsingan adalah panjang partikel dibagi ketebalannya. Partikel dengan rasio
lebih dari satu akan lebih panjang dibanding ketebalannya, dan dapat diorientasi.
Rasio yang lebih tinggi maka partikel makin tipis. Rasio kedua adalah rasio segi yang penting ketika menyangkut partikel. Rasio ini didapat dengan membagi
panjang partikel dengan tebalnya. Jika rasionya satu maka partikel berbentuk persegi yang tidak dapat diorientasikan. Rasio lebih dari tiga baik untuk
diorientasikan. Partikel dengan rasio kelangsingan yang tinggi dapat dijajarkan untuk membuat papan yang kekuatannya dapat seperti kayu lapis.
h. Kerapatan Papan
Kerapatan papan berhubungan dengan berat jenis kayu yang digunakan. Berat jenis papan adalah faktor penting yang mempengaruhi sifat papan.
Peningkatan berat jenis papan juga meningkatkan sifat fisisnya. Cara ini adalah cara yang relatif mudah untuk meningkatkan sifat-sifat papan. Seringkali tidak
diperlukan penambahan resin karena dengan meningkatkan kerapatan papan penggunaan resin akan lebih efisien. Pada semua papan komposit, sangat terlihat
bahwa peningkatan berat jenis papan dapat meningkatkan sifat-sifat fisis kecuali stabilitas dimensi pada proses perendaman atau keterbukaan pada kelembaban
tinggi. Lebih banyak kayu pada papan berkerapatan tinggi menyebabkan pengembangan tebal dan linier akan lebih besar saat penyerapan air.
Cara paling mudah untuk meningkatkan sifat-sifat papan adalah dengan meningkatkan berat jenis papan. Peningkatan berat jenis papan merupakan hasil
dari semakin padat partikel pada lapik yang dikempa menjadi papan akhir. Peningkatan berat jenis papan tidak hanya mengefisienkan penggunaan resin tapi
juga semakin banyak volume kayu sehingga dapat menahan beban mekanik. Di daerah dimana harga kayu sangat murah, meningkatkan kerapatan
papan dapat menjadi cara paling murah untuk meningkatkan sifat-sifat papan. Kenaikan berat papan dapat menyebabkan papan menjadi lebih sulit diolah lebih
lanjut antara lain lebih sulit dipotong. Pada proses pemuatan, papan yang lebih berat akan membutuhkan biaya yang lebih tinggi untuk pengirimannya.
BAB III METODOLOGI KEGIATAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Kategori