Sifat Fisis Dan Mekanis Oriented Strand Board Dari Kayu Akasia, Ekaliptus Dan Gmelina Berdiameter Kecil

(1)

BERDIAMETER KECIL

ARIF NURYAWAN

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2007


(2)

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Sifat Fisis dan Mekanis Oriented Strand Board dari Kayu Akasia, Ekaliptus dan Gmelina Berdiameter Kecil adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Bogor, November 2007 Arif Nuryawan NIM E051050081


(3)

ARIF NURYAWAN. Sifat Fisis dan Mekanis Oriented Strand Board dari Kayu Akasia, Ekaliptus dan Gmelina Berdiameter Kecil. Dibimbing oleh MUH.YUSRAM MASSIJAYA dan YUSUF SUDO HADI.

Penelitian ini menggunakan kayu akasia (Acacia mangium Willd.), ekaliptus (Eucalyptus sp.), dan gmelina (Gmelina arborea Roxb.) sebagai bahan baku pembuatan Oriented Strand Board (OSB). Pada penelitian pendahuluan, diteliti sifat dasar ketiga jenis kayu tersebut sebagai bahan baku strand, teknik pembentukan lembaran dalam proses produksi OSB skala laboratorium yang efisien, dan optimasi kadar perekat. Penelitian ini memproduksi lima model OSB, yaitu yang direkat dengan Phenol Formaldehyda (PF) bentuk bubuk, PF cair, isocyanat (IC), bagian permukaannya direkat dengan PF bubuk dan bagian intinya IC, serta bagian permukaannya direkat dengan PF cair dan bagian intinya IC. Untuk mengetahui kualitas dan kelayakan teknis, pada akhirnya OSB yang diproduksi dibandingkan dengan papan partikel dan papan serat yang telah dikenal di pasaran.

Hasil penelitian pendahuluan menunjukkan bahwa sifat dasar ketiga jenis kayu dapat digunakan dan memadai untuk bahan baku pembuatan OSB. Penelitian teknik pembentukan lembaran yang efisien menghasilkan rekomendasi penggunaan former device yang disempurnakan terbuat dari papan dan kawat terbukti dapat mempersingkat waktu kerja dan dapat menghasilkan OSB yang lebih baik daripada jika ditata manual dan menggunakan former device yang terbuat dari tripleks. Penelitian optimasi kadar perekat merekomendasikan penggunaan perekat sebanyak 7% berdasarkan berat kering oven strand.

Dalam penelitian ini OSB dibuat berukuran 30 cm x 30 cm, konstruksi tiga lapis dengan ketebalan sasaran 9 mm, dan perbandingan berat strand lapisan permukaan : inti : belakang yaitu 1:1:1. Metode penyusunan strand pada lapisan permukaan sejajar dengan arah memanjang papan (lengthwise) dan pada lapisan inti arah strand tegak lurus terhadap arah memanjang papan (sejajar lebar papan/ widthwise). Pengempaan panas menggunakan tekanan 25 kg/ cm2 selama 15 menit pada suhu 1600C.

OSB yang dihasilkan kemudian dikondisikan selama 2 minggu, untuk kemudian digergaji menjadi contoh uji-contoh uji pengujian sifat fisis dan mekanis. Sebelum dilakukan pengujian, semua contoh uji diukur dimensinya dan ditimbang untuk diketahui kerapatannya sehingga di akhir pengujian nilai yang diperoleh dapat dikoreksi untuk meniadakan variasi kerapatan. Standar yang digunakan adalah Japanese Industrial Standard (JIS) A 5908-2003 untuk papan

partikel tipe 24-10.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa sifat fisis yang meliputi kerapatan, kadar air, dan pengembangan tebal memenuhi standar JIS A 5908-2003. Demikian

juga sifat mekanis keteguhan rekat, modulus patah (MOR) dan modulus elastisitas (MOE) yang diuji pada kondisi kering baik sejajar arah panjang papan maupun sejajar arah lebar papan pada umumnya telah memenuhi standar JIS A 5908-2003.

Namun demikian ada nilai-nilai MOR dan MOE yang diuji pada kondisi basah baik sejajar arah panjang papan maupun sejajar arah lebar tidak memenuhi standar JIS A 5908-2003.


(4)

belakang OSB serta IC pada bagian inti meningkatkan sifat fisis (stabilitas dimensi) tetapi menurunkan sifat mekanis OSB jika dibandingkan dengan OSB yang hanya direkat dengan perekat PF cair saja atau PF bubuk saja. Prototipe OSB terbaik hasil penelitian jika dibandingkan dengan papan partikel dan papan serat yang ada di pasaran, memiliki kualitas yang lebih unggul. Prototipe OSB kualitas terendah hasil penelitian adalah OSB yang terbuat dari kayu ekaliptus dan direkat dengan perekat PF bubuk saja. Prototipe OSB kualitas terendah mampu menyaingi kualitas papan serat komersial dan memiliki kualitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan papan partikel komersial.

Dengan demikian prototipe OSB terbaik (dari kayu gmelina yang direkat IC) dapat digunakan untuk bahan bangunan/ keperluan konstruksi (menahan beban) eksterior namun tidak untuk kondisi ekstrim seperti dinding, pelapis, dan penyekat. Prototipe OSB kualitas terendah hasil penelitian (dari kayu ekaliptus direkat dengan PF bubuk saja) dapat menyaingi penggunaan papan serat dan mampu mensubtitusi papan partikel. Secara umum OSB kualitas terendah hasil penelitian dapat digunakan sebagai bahan baku furniture, seperti meja, almari, dan kursi.


(5)

ARIF NURYAWAN. Physical and Mechanical Properties of Oriented Strand Board Made from Small Diameter Akasia (Acacia mangium Willd.), Ekaliptus (Eucalyptus sp.) and Gmelina (Gmelina arborea Roxb.). Under the direction of MUH.YUSRAM MASSIJAYA and YUSUF SUDO HADI.

Strands made from Akasia (Acacia mangium Willd.), Ekaliptus (Eucalyptus sp.) and Gmelina (Gmelina arborea Roxb.) were used as raw materials of Oriented Strand Board (OSB) in this research. There were 5 models of OSB produced, bonded by several types of resin, namely Phenol Formaldehyde (PF) powder type, liquid PF, isocyanate (IC), the face and back layers bonded by powder or liquid PF and the core layer bonded by IC. OSB was made of three plies, with 9 mm target thickness and ratio of strand weight in face:core:back was 1:1:1. Mat forming methods in face was lengthwise and the core was widthwise. OSB was pressed at 25 kg/ cm2 for 15 minutes at 1600C. Level of adhesive 7% based on oven dry strands weight. OSB were conditioned for 2 weeks, and then be sawed to be samples for physical and mechanical testing. Before evaluated, all of the samples be measured their dimension and be weight for density. Thus, in the final testing, the values must be corrected for disappear of density variation. Japanese Industrial Standard (JIS) A 5908-2003 for particle board 24-10 type

was used as standard. Results of this research showed generally physical properties consist of density, moisture content, and thickness swelling fulfill JIS A 5908-2003 standard. So did mechanical properties, which consist of internal

bonding, modulus of rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOE) were tested in dry condition both lengthwise and widthwise generally fulfill JIS A 5908-2003

standard. However, there were values of MOR and MOE were tested in wet condition both of lengthwise and widthwise did not fulfill JIS A 5908-2003

standard. The best performance of OSB was which bonded by IC for all the wood species. OSB which bonded by PF powder or liquid PF at the face and back layers and IC in the core, has better physical properties (dimensional stability) than OSB which bonded by PF powder or liquid PF. unfortunately, the mechanical properties were worse ones. In fact, if they be compared with particleboard and medium density fiberboard (MDF) in the market showed higher value for all physical and mechanical properties. This means, this OSB is feasible for construction material and furniture application such as particleboard and MDF. Keywords : Oriented Strand Board (OSB), physical properties, mechanical

properties, construction material and furniture application


(6)

© Hak cipta milik IPB, tahun 2007

Hak cipta dilindungi Undang-undang

1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber

a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah

b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau


(7)

BERDIAMETER KECIL

ARIF NURYAWAN

Tesis

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada

Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2007


(8)

(9)

Nama : Arif Nuryawan NIM : E051050081

Disetujui, Komisi Pembimbing

Dr.Ir. Muh.Yusram Massijaya, M.S. Prof.Dr.Ir. Yusuf Sudo Hadi, M.Agr.

Ketua Anggota

Diketahui,

Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Ilmu Pengetahuan Kehutanan

Dr.Ir. Rinekso Soekmadi, M.Sc.F. Prof.Dr.Ir.Khairil Anwar Notodiputro, M.S.


(10)

viii Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Desember 2006 ini adalah salah satu produk panel kayu, yaitu Oriented Strand Board dengan judul Sifat Fisis dan Mekanis Oriented Strand Board dari Kayu Akasia, Ekaliptus dan Gmelina Berdiameter Kecil.

Bagian tesis yang membahas kadar perekat optimum telah dipresentasikan di Seminar Nasional Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia (Mapeki) X di Universitas Tanjungpura, Pontianak, Kalimantan Barat dengan judul Sifat Fisis dan Mekanis Oriented Strand Board dari Tiga Jenis Kayu Cepat Tumbuh. Bagian tesis yang membahas kualitas OSB yang direkat Phenol Formaldehyda bentuk bubuk dan isocyanat sedang diajukan pada Jurnal Teknologi Hasil Hutan dengan judul Sifat Fisis dan Mekanis Oriented Strand Board dari Akasia, Ekaliptus dan Gmelina Berdiameter Kecil (II) : Pengaruh Jenis Resin

Terima kasih disampaikan kepada Bapak Dr.Ir. Muh.Yusram Massijaya, M.S.dan Bapak Prof.Dr.Ir. Yusuf Sudo Hadi, M.Agr. selaku pembimbing, Bapak Dr.Ir.Naresworo Nugroho, M.S. selaku penguji luar komisi dan Bapak Dr.Ir. Imam Wahyudi, M.S. selaku pimpinan sidang ujian. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Ir.Bedyaman Tambunan yang telah banyak memberi saran, Bapak Abdullah di Lab.Biokomposit, Bapak Amin Suroso, S.T. di Lab.Keteknikan Kayu, dan Ibu Esti Prihantini, S.Si. di Lab. Kayu Solid Fakultas Kehutanan IPB. Kepada Surya Sukma Kusumah, S.Hut. penulis sampaikan terima kasih atas data sifat fisis dan mekanis papan partikel dan papan serat sebagai pembanding dalam penelitian ini. Kepada Bapak Rudi dari PT. Duta Pertiwi Nusantara, penulis sampaikan terima kasih atas bantuan perekat Phenol Formaldehyda cair sebagai salah satu bahan baku dalam penelitian ini.

Penulis sampaikan terima kasih kepada Departemen Pendidikan Nasional Republik Indonesia yang memberi Beasiswa Program Pasca Sarjana (BPPS) dari bulan Agustus 2005 sampai September 2007. Kepada Bapak Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Chairuddin P.Lubis, DTM&H, Sp.A (K), disampaikan terima kasih atas bantuan biaya hidup selama menempuh studi. Kepada Yayasan DAMANDIRI disampaikan terima kasih atas biaya bantuan penyelesaian tesis.

Penulis sampaikan terima kasih juga kepada Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Prof.Ir. Zulkifli Nasution, M.Sc., Ph.D, dan Ketua Jurusan Kehutanan, Ibu Rahmawaty, S.Hut. M.Si, dan Prof.Dr.Ir. Zachrial Coto, M.Sc. atas izin dan rekomendasi melanjutkan studi di IPB.

Akhirnya terima kasih penulis sampaikan kepada istri tercinta Drh. Rita Rosmala Dewi atas perhatian, doa, pengorbanan, dan kasih sayangnya. Juga anakku tersayang Airlangga Rafi Nurilmi yang membuat penulis bersemangat dalam menyelesaikan studi. Kepada ayahanda H.Suhartono, ibunda Hj.Faridah, Mbak Ati, Mas Bagus, dan Nofar, Bapak mertua Drs. Sutarman, ibunda Dra. Sri Murwani, Endah, dan Bambang, penulis sampaikan terima kasih, semoga Allah SWT berkenan memberikan pahala yang akan terus mengalir.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, November 2007 Arif Nuryawan (arifnury@yahoo.com)


(11)

ix Penulis dilahirkan di Tegal pada tanggal 16 April 1978 sebagai anak kedua dari pasangan yang berbahagia ayahanda H.Suhartono dan ibunda Hj.Faridah. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, IPB, lulus pada tahun 2001.

Tahun 2001-2002, penulis bekerja sebagai management trainee di PT. Sica Internasional Utama, salah satu manufaktur produk kayu di Jakarta. Tahun 2002-2003, penulis bekerja sebagai marketingexecutive di PT.Indovisual Presentatama, salah satu distributor produk elektronik di Jakarta. Dan sejak tahun 2003 hingga sekarang, penulis bekerja sebagai staf pengajar di Jurusan Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Kesempatan untuk melanjutkan ke program magister sains pada Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan, Sekolah Pascasarjana, IPB diperoleh pada tahun 2005 melalui Beasiswa Program Pasca Sarjana (BPPS) Depdiknas RI.

Pada tahun yang sama, penulis menikah dengan Drh. Rita Rosmala Dewi dan pada tahun 2006 penulis dikaruniai seorang putra yang diberi nama Airlangga Rafi Nurilmi.

Selama menempuh studi S2, beberapa artikel ilmiah telah diterbitkan, dua buah buku telah dibuat, satu makalah telah dipresentasikan, dan dua artikel sedang dalam proses penelaahan, yaitu :

1. Nuryawan A dan Massijaya MY. 2005. Development on Exterior Composite Plywood (Comply) Product Made of Meranti Veneer and Ekaliptus (Eucalyptus delupta Blume) Thinning Volume. Peronema Forestry Science Journal Vol.1 (2).

2. Massijaya MY, Nuryawan A, dan Assyh N. 2005. Fundamental Properties of Comply Made of Small Diameter Fast Growing Species and Mersawa Veneer. Proceeding of Scientific Session 90, XXII IUFRO World Congress.

3. Nuryawan A. 2005. Sistem Pakar untuk Kayu sebagai Bahan Konstruksi. Jurnal Komunikasi Penelitian LP USU Edisi Rekayasa Vol.17 (3).

4. Nuryawan A, Sucipto T, dan Azhar I. 2006. Biokomposit Masa Depan Industri Perkayuan. ISBN 979-97409-7-5

5. Nuryawan A dan Massijaya MY. 2006. Mengenal Oriented Strand Board. ISBN 979-25-5471-8

6. Nuryawan A, Massijaya MY, dan Hadi YS. 2007. Sifat Fisis dan Mekanis Oriented Strand Board dari Tiga Jenis Kayu Cepat Tumbuh. Makalah dipresentasikan pada Seminar Nasional Masyarakat Peneliti Kayu (Mapeki) X. Pontianak.

7. Nuryawan A, Rachman O, Santoso A. 2007. Prospek Papan Untai sebagai Panel Struktural di Indonesia. Info Hasil Hutan Puslitbang Hasil Hutan. Bogor. (submitted)

8. Nuryawan A, Massijaya MY, dan Hadi YS. 2007. Sifat Fisis dan Mekanis Oriented Strand Board dari Akasia, Ekaliptus dan Gmelina Berdiameter Kecil (II) : Pengaruh Jenis Resin. Jurnal Teknologi Hasil Hutan. Bogor. (submitted)


(12)

x

DAFTAR TABEL --- xi

DAFTAR GAMBAR --- xii

DAFTAR LAMPIRAN --- xiii

PENDAHULUAN --- 1

Latar Belakang --- 1

Tujuan Penelitian --- 2

Hipotesis Penelitian --- 2

Manfaat Penelitian --- 2

Kerangka Pemikiran --- 3

TINJAUAN PUSTAKA --- 4

Oriented Strand Board (OSB) --- 4

Bahan Baku Kayu --- 5

Kayu Berdiameter Kecil --- 6

Sifat Pengerjaan Kayu --- 7

Bahan Baku Perekat --- 9

Teknik Pembentukan Lembaran OSB --- 12

Gambaran Umum Pembuatan OSB --- 13

Kualitas dan Hal-Hal yang Perlu Diperhatikan dalam Produksi OSB --- 16

BAHAN DAN METODE --- 18

Waktu dan Tempat Penelitian --- 18

Bahan dan Alat --- 18

Metodologi Penelitian --- 21

Prosedur Pengujian Kualitas --- 24

Rancangan Percobaan --- 29

Analisis Kelayakan Teknis --- 30

HASIL DAN PEMBAHASAN --- 31

Sifat Fisis Oriented Strand Board (OSB) --- 31

Sifat Mekanis Oriented Strand Board (OSB) --- 41

Prototipe OSB Terbaik --- 55

Analisis Kelayakan Teknis --- 55

Sifat Fisis --- 56

Sifat Mekanis --- 59

Kualitas OSB Dibandingkan Papan Komersial --- 62

SIMPULAN DAN SARAN --- 64

Simpulan --- 64

Saran --- 64

DAFTAR PUSTAKA --- 65


(13)

xi

1 Perkembangan produksi kayu bulat hutan alam dan tanaman (x1000m3) --- 5

2 Dimensi strand (hasil pengukuran 100 strand) penelitian Nishimura et al. (2004) --- 14

3 Spesifikasi bahan baku kayu penelitian --- 18

4 Keterangan pola pemotongan contoh uji OSB --- 23


(14)

xii

1 Kerangka pemikiran penelitian --- 3

2 Teknik pembuatan strand dengan disc flaker (Nuryawan & Massijaya 2006) --- 8

3 Alat sederhana (former device) untuk mengorientasikan strand pada pembuatan OSB skala laboratorium (Nishimura et al. 2004) --- 12

4 Bentuk geometri strands pada penelitian Nishimura et al. (2004) --- 13

5 Hubungan MOE dan OSB yang terbuat dari masing-masing type strand hasil penelitian Nishimura et al. (2004) --- 14

6 Hubungan MOR dan OSB yang terbuat dari masing-masing type strand hasil penelitian Nishimura et al. (2004) --- 15

7 Performa strands ketiga jenis kayu bahan baku OSB --- 19

8 Hasil pemotretan fotomikroskop permukaan strands (bidang tangensial) --- 20

9 Hasil pembentukan lembaran dengan former device --- 21

10 Pola pemotongan contoh uji OSB --- 23

11 Skema pembuatan OSB --- 24

12 Pengujian keteguhan rekat (internal bond) --- 26

13 Pengujian keteguhan patah (MOR) dan keteguhan lentur (MOE) --- 27

14 Histogram model OSB dan nilai kerapatan yang dihasilkan --- 31

15 Histogram model OSB dan nilai kadar air yang dihasilkan --- 33

16 Histogram model OSB dan nilai pengembangan tebal --- 36

17 Pengembangan tebal yang terjadi pada OSB hybrid --- 38

18 Histogram model OSB dengan daya serap air --- 40

19 Histogram model OSB dan nilai keteguhan rekatnya --- 41

20 Formula struktur dasar isocyanat--- 42

21 Histogram model OSB dan nilai MOR kering sejajar arah panjang --- 43

22 Histogram model OSB dan nilai MOR kering sejajar arah lebar --- 43

23 Histogram model OSB dan nilai MOR basah sejajar arah panjang --- 46

24 Histogram model OSB dan nilai MOR basah sejajar arah lebar --- 46

25 Histogram model OSB dan nilai MOE kering sejajar arah panjang --- 48

26 Histogram model OSB dan nilai MOE kering sejajar arah lebar --- 49

27 Histogram model OSB dan nilai MOE basah sejajar arah panjang --- 51

28 Histogram model OSB dan nilai MOE basah sejajar arah lebar --- 51

29 Histogram model OSB & retensi kekuatan MOR sejajar arah panjang --- 53

30 Histogram model OSB & retensi kekuatan MOR sejajar arah lebar --- 53

31 Histogram model OSB & retensi kekuatan MOE sejajar arah panjang --- 54

32 Histogram model OSB & retensi kekuatan MOE sejajar arah lebar --- 54

33 Histogram nilai kerapatan papan --- 56

34 Histogram nilai kadar air --- 57

35 Histogram nilai pengembangan tebal --- 58

36 Histogram daya serap air --- 59

37 Histogram nilai keteguhan rekat --- 60

38 Histogram nilai MOR --- 61

39 Histogram nilai MOE --- 61


(15)

xiii

1 Pengukuran kadar air (KA) kayu --- 71

2 Pengukuran dimensi, berat jenis (BJ) strand, aspect ratio dan slenderness ratio 73

3 Pengukuran kadar resin padat --- 80

4 Pengukuran keterbasahan kayu --- 81

5 Contoh perhitungan komposisi bahan pembuatan OSB --- 83

6 Data sifat fisis OSB hasil penelitian --- 84

7 Data sifat mekanis OSB hasil penelitian --- 87

8 Hasil analisis sidik ragam --- 93

9 Data hasil pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel dan papan serat yang dijual di pasaran yang telah dikoreksi kerapatan (Kusumah 2005) --- 108


(16)

Latar Belakang

Produksi kayu bulat meningkat hampir 100% pada tahun 2005 dibandingkan tahun sebelumnya. Namun demikian ternyata peningkatan produksi ini didominasi dari hasil Hutan Tanaman Industri (HTI). Departemen Kehutanan (2006) melaporkan data produksi kayu bulat pada tahun 2005 yang besarnya 24 juta m3 ternyata separuhnya (12 juta m3) berasal dari HTI.

Kayu dari HTI dipandang kalangan industri perkayuan bermutu rendah. Kayu ini memiliki sifat kerapatan rendah dan kandungan kayu muda yang tinggi (juvenil) bila dibandingkan dengan kayu hutan alam (Rachman et al. 2005).

Kecenderungan di masa depan menurut Rowell (1998) salah satu diantaranya adalah dapat memanfaatkan kayu dari pohon berdiameter kecil. Didefinisikan Wolfe & Moseley (2000), pohon berdiameter kecil memiliki diameter setinggi dada di bawah 9 inchi atau kurang dari 23 cm. Kayu berdiameter kecil ini bisa diperoleh dari hasil penjarangan dan pemangkasan hutan tanaman dan dapat dimanfaatkan untuk memproduksi produk panel kayu, seperti papan serat, papan partikel, oriented strand board (OSB) dan com-ply.

OSB sebagai bahan material struktural dan salah satu produk panel dirancang untuk menggantikan kayu lapis (Nishimura et al. 2004). Di Canada dan Amerika, OSB sudah digunakan secara luas untuk atap, dinding, dan pelapis lantai pada perumahan dan bangunan komersial (Lowood 1997), furniture, loteng dan lantainya pada bangunan industri (APA 2000), penyekat ruang, papan, tangga dan balok kayu rakitan I-joist (CWC 2006), bahkan di Cina, OSB sudah mulai dikembangkan untuk bahan bangunan perumahan (Wolcott et al. 1997).

OSB merupakan produk panel kayu struktural yang diproduksi dari partikel kayu yang berbentuk strand dan perekat thermosetting tahan air (waterproof). Dalam pembentukan lembaran (mats), arah serat masing-masing strand diatur sedemikian rupa sehingga arah serat lapisan permukaan tegak lurus terhadap arah serat lapisan inti sehingga memiliki kekuatan dan karakteristik seperti kayu lapis (APA 2006).


(17)

Pada penelitian ini OSB dibuat tiga lapis, dengan metode penyusunan strand pada lapisan permukaan sejajar dengan arah memanjang papan (lengthwise) dan pada lapisan inti arah strand tegak lurus terhadap arah memanjang papan (sejajar lebar papan/ widthwise). Selengkapnya akan diproduksi dan diteliti OSB yang direkat dengan beberapa jenis resin, yaitu Phenol Formaldehyda (PF) bentuk bubuk, PF cair, isocyanat (IC), lapisan permukaan dan belakang direkat PF bubuk atau cair dan bagian inti (core) direkat IC.

Untuk dapat diketahui kelayakan teknisnya sebagai bahan baku material konstruksi atau furniture, OSB yang telah diproduksi akan dibandingkan kualitasnya (dilihat dari sifat fisis dan mekanisnya) dengan papan partikel dan papan serat yang ada di pasaran.

Berdasarkan uraian di atas, maka penelitian ini dilakukan guna mengkaji lebih lanjut penggunaan kayu dari pohon berdiameter kecil (<23 cm) yang bebas kulit dan mata kayu untuk menghasilkan produk papan yang berkualitas tinggi, sehingga dapat menjadi salah satu alternatif pengganti papan dari kayu solid.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi sifat fisis dan mekanis OSB yang dihasilkan dari jenis kayu cepat tumbuh dan kayunya masih berdiameter kecil (<23 cm), terdiri atas akasia (Acacia mangium Willd.), ekaliptus (Eucalyptus sp), dan gmelina (Gmelina arborea Roxb.) yang direkat menggunakan beberapa jenis resin, yaitu PF bentuk bubuk, PF cair, IC, lapisan permukaan dan belakang direkat PF bubuk atau cair dan bagian inti (core) direkat IC.

Hipotesis Penelitian

Hipotesis penelitian ini adalah :

1. Jenis kayu mempengaruhi sifat fisis dan mekanis OSB yang dihasilkan. 2. Jenis perekat mempengaruhi sifat fisis dan mekanis OSB yang dihasilkan.

Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat sebagai informasi dalam upaya pengembangan industri OSB di Indonesia dan kemungkinan pengembangannya sebagai bahan baku material konstruksi atau furniture.


(18)

Kerangka Pemikiran

Alur berpikir dalam penelitian ini disajikan pada Gambar 1 yang menjelaskan kerangka pemikiran penelitian.

Gambar 1 Kerangka pemikiran penelitian. Kayu cepat

tumbuhdari pohon yang masih berdiameter kecil

di HTI

Kerapatan rendah

Kandungan kayu muda tinggi

Produk panel kayu untuk bahan struktural

Substitusi kayu gergajian & kayu lapis

Dapat dibuat dari kayu berdiameter kecil dengan rekayasa tertentu

1. Kayu dikonversi menjadi strands

2. Strands dikeringkan sampai kadar air tertentu 3. Penggunaan perekat tahan air (waterproof)

Evaluasi sifat fisis dan mekanis OSB yang memenuhi standar JIS A 5908 : 2003

Oriented Strand Board (OSB)


(19)

Oriented Strand Board

(OSB)

Oriented Strand Board

(OSB) merupakan perkembangan papan wafer

(

waferboard

) terbuat dari limbah kayu yang ditemukan ilmuwan Amerika pada tahun

1954 (Lowood 1997). Namun demikian, OSB baru dipatenkan pada tahun 1965 (ANU

2006). Saat ini papan wafer sudah dieleminasi dan digantikan oleh OSB yang termasuk

golongan panel kayu struktural bersama kayu lapis (Bowyer

et al

. 2003).

OSB merupakan panel untuk penggunaan struktural terbuat dari

strands

kayu tipis

yang diikat bersama menggunakan perekat resin tahan air (

waterproof

) dan dikempa

panas (Lowood 1997; Youngquist 1999). Tsoumis (1991) melengkapi bahwa OSB

merupakan panel tiga lapis, terbuat dari

strands

, dengan lapisan permukaan ditempatkan

sejajar searah produksi panel sementara bagian intinya (

core

) tegak lurus. Konstruksi

OSB mirip dengan kayu lapis, karena itu sifat-sifat kekuatan lengkung (

bending

),

kekakuan (MOE), dan stabilitas dimensinya juga hampir sama dengan kayu lapis. OSB

berbeda dengan papan wafer karena bentuk geometri partikel-partikel penyusunnya dan

papan wafer dibuat tanpa pengorientasian arah. Baik OSB maupun papan wafer dapat

direkat menggunakan resin phenol, dengan phenol berbentuk bubuk pada papan wafer,

dan phenol bubuk atau cair pada OSB.

OSB didesain sebagai panel struktural yang menggantikan bahan pelapis seperti

kayu lapis (Nishimura

et al.

2004). Di masa depan aplikasi OSB akan menjadi global

karena dapat memiliki bentang yang lebar, tebal dan kestabilan dimensi yang tinggi pula

(Nishimura & Ansell 2002). Dengan demikian OSB dapat digunakan secara luas untuk

konstruksi perumahan dan bangunan komersial (APA 2006). OSB memiliki tujuan untuk

kekuatan, keawetan dan merupakan pilihan ekonomis yang ramah lingkungan, karena itu

variasi aplikasi penggunaan bisa sangat luas seperti untuk dinding, panel atap, sub-lantai,

pelapis lantai, lantai, panel penyekat, lantai

I-joist,

dan sisi-sisi papan (SBA 2005).

Di Canada dan Amerika, OSB sudah dikembangkan dan diaplikasikan

penggunaannya pada konstruksi perumahan (SBA 2005) dan bangunan komersial/

industri (McElroy 1992). Di Eropa kapasitas produksi OSB meningkat secara cepat

(Nishimura

et al.

2004). Di China sudah dikembangkan perumahan

“Western-style”

yang


(20)

dibangun dengan bahan baku kayu dan OSB karena permintaan bahan bangunan yang

meningkat dan keinginan untuk memanfaatkan jenis kayu cepat tumbuh yang ada di

China (Wolcott

et al.

1997).

Bahan Baku Kayu

Pada umumnya bahan berlignoselulosa dapat digunakan sebagai bahan baku

pembuatan OSB. Namun demikian, kayu, terutama yang memiliki berat jenis (BJ)

0.35-0.65 lebih disukai dan disarankan (Tambunan 2000). Dapat diperkirakan prospek

pengembangan OSB di Indonesia cukup baik mengingat ketersediaan kayu gergajian dan

kayu lapis di pasaran yang semakin langka sebagai akibat industrinya kekurangan bahan

baku. Perkembangan Hutan Tanaman Industri (HTI) dengan

fast growing species

-nya

merupakan sumber bahan baku potensial untuk produksi OSB di masa depan. Demikian

juga perkembangan pasar mendukung dan dapat menjawab perubahan selera masyarakat.

Sebagai ilustrasi kapasitas produksi OSB di Eropa meningkat tajam. Pada akhir tahun

2000 saja, kapasitas industrinya mencapai 2.005.000 m

3

/ tahun (Nishimura

et al.

2004).

Didukung ketersediaan kayu hutan tanaman industri yang akan terus meningkat

(Tabel 1), sudah saatnya OSB diteliti dan dikembangkan di Indonesia.

Tabel 1 Perkembangan produksi kayu bulat hutan alam dan tanaman (x1000m

3

)

Tahun Hutan

Alam

IPK (Konversi)

Izin Lain yang Sah

Perhutani Hutan Tanaman

Jumlah

2001 1809 2323

-

1455 5567 10051

2002 3019 182

-

1559 4242 8659

2003 4104 956 59 976 5325 11423 2004 3510 1631 153 923 7329 13548 2005 5690 3614 1311 757 12818 24192

Sumber : Departemen Kehutanan (2006)

Maloney (1993) mengungkapkan bahwa hampir sebagian besar OSB dewasa ini

dibuat dengan

strands

kayu berukuran 3 inchi (75 mm) atau lebih pada bagian

permukaan. Sementara pada bagian intinya (

core

) bisa tersusun atas

strands

yang lebih

kecil atau bisa juga tidak diorientasikan (acak).

Industri OSB dapat memanfaatkan kayu berdiameter kecil dan berbentuk tidak

beraturan (bengkok dan sebagainya) sebagai bahan baku OSB. Namun demikian kayu


(21)

dengan bentuk lurus dan memiliki diameter sekitar 14 inchi (35 cm) yang lebih disukai

dengan alasan kemudahan dalam proses pengulitan (

debarking

) yang biasanya

menggunakan

ring-type debarker

. Ditambahkan juga bahwa saat ini industri OSB

menggunakan

hardwood

berkerapatan rendah, masih dalam kondisi segar (

green logs

),

dan berukuran panjang sekitar 36 inchi (90 cm) dengan alasan kemudahan untuk diproses

dengan menggunakan

new knife-ring flaker

dan mesin

disc

untuk mendapatkan

flakes

berkualitas tinggi (Maloney 1993).

Ukuran geometri pembuatan

strand

bisa mengikuti saran Marra (1992) dengan

dimensi panjang 0.5-3 inchi (1.27-7.62 cm), lebar 0.25-1 inchi (0.64-2.54 cm), dan tebal

0.010-0.025 inchi (0.02-0.06 cm).

Kayu yang digunakan sebagai bahan baku adalah yang memiliki berat jenis (BJ)

0.37-0.81 berdasarkan bahan baku yang digunakan pada industri-industri produsen OSB

di berbagai negara. Di Canada digunakan campuran kayu eastern white pine (BJ 0.37)

dan spruce (BJ 0.37-0.43), campuran kayu aspen (BJ 0.40-0.41) dan jackpine (BJ 0.45),

dan campuran kayu balsam poplar (BJ 0.37) dan white birch (BJ 0.71) (Lowood 1997;

Simpson & TenWolde 1999). Di Chili digunakan jenis kayu radiata pine (BJ 0.48)

(Lowood 1997; Miller 1999) dan di Australia serta Asia digunakan kayu karet (BJ

0.55-0.70) dan ekaliptus (BJ 0.39-0.81) (Lowood 1997; Mandang & Pandit 2002).

Penelitian mengenai bahan baku kayu ini sebenarnya masih terus berkembang

karena masih ada kemungkinan-kemungkinan bahan berlignoselulosa lainnya dapat

digunakan untuk bahan baku OSB. Seperti yang dilaporkan Hon & Bangi (1996), mereka

menggunakan kayu juvenil yang diberi perlakuan anhidrida asetat, bambu oleh Lee

et al.

(1997),

lesser known species

(kayu terap dan weru) oleh Ridwan (1997),

fast growing

species

di Cina (kayu metasequoia) oleh Juwan & Yukun (1998), di Jepang (kayu sugi)

oleh Suzuki (2005), dan limbah kayu bekas bangunan oleh Shibusawa

et al.

(2005).

Kayu Berdiameter Kecil

Pada penelitian ini digunakan tiga jenis kayu cepat tumbuh (

fast growing species

)

yang berasal dari pohon berdiameter kecil terdiri atas akasia, ekaliptus dan gmelina.

Didefinisikan Wolfe & Moseley (2000), pohon berdiameter kecil memiliki diameter

setinggi dada di bawah 9 inchi atau kurang dari 23 cm. Digunakannya ketiga jenis kayu


(22)

tersebut dengan harapan dapat mewakili kayu

-

kayu dari hutan tanaman di Indonesia.

Akasia (

Acacia mangium

Willd.) mewakili jenis kayu yang sudah dikomersilkan di hutan

tanaman industri. Ekaliptus (

Eucalyptus sp

.) mewakili jenis kayu yang dibudidayakan

Perum Perhutani, dan gmelina (

Gmelina arborea

Roxb.) dapat mewakili kayu yang

tumbuh di hutan rakyat. Berikut diberikan gambaran singkat karakteristik ketiga jenis

kayu tersebut.

Akasia (

Acacia

mangium

Willd.)

Ciri umum kayu ini terasnya berwarna coklat pucat sampai coklat tua,

kadang-kadang coklat zaitun sampai coklat kelabu, batasnya tegas dengan gubal yang berwarna

kuning pucat sampai kuning jerami. Corak polos atau berjalur-jalur berwarna gelap dan

terang bergantian pada bidang radial. Tekstur halus sampai agak kasar dan merata,

dengan arah serat biasanya lurus kadang-kadang berpadu. Kekerasannya agak keras

sampai keras dengan berat jenis (BJ) rata-rata 0.61 (0.43-0.66), kelas awet III dan kelas

kuat (II-III) (Mandang & Pandit 2002).

Ekaliptus (

Eucalyptus

sp.

)

Ciri umum kayu ini terasnya berwarna merah muda atau coklat merah, gubal

merah muda pucat. Corak polos, tekstur agak kasar sampai kasar, dengan arah serat

berpadu sampai sangat berpadu, adakalanya bergelombang. Kekerasannya agak keras

sampai keras dengan berat jenis (BJ) rata-rata 0.57 (0.39-0.81), kelas awet IV (V-II) dan

kelas kuat (II-IV) (Mandang & Pandit 2002).

Gmelina (

Gmelina

arborea

Roxb.)

Ciri umum kayu ini terasnya berwarna putih atau putih kekuning-kuningan, gubal

putih, kadang-kadang kehijauan, tidak tegas batas teras dan gubal. Corak polos, tekstur

agak kasar sampai kasar, dengan arah serat lurus sampai berpadu. Kekerasannya agak

lunak dengan berat jenis (BJ) rata-rata terendah 0.42 dan tertinggi 0.61 dari lima jenis,

kelas awet IV -V dan kelas kuat III (II-IV) (Mandang & Pandit 2002).

Sifat Pengerjaan Kayu

Sifat pengerjaan yang dimaksud di sini adalah mudah/ tidaknya kayu dikerjakan

disc flaker

untuk dikonversi menjadi

strands

. Pembuatan

strand

secara ideal dengan

menggunakan

strander.

Namun demikian

disc flaker

-pun dapat dimanfaatkan untuk


(23)

membuat

strand

dengan rekayasa, di antaranya bahan baku kayu bulat harus dikonversi

terlebih dahulu menjadi kayu gergajian.

Disc flaker

memiliki beberapa set pisau pada permukaan piringannya (Tsoumis

1991; Marra 1992). Kayu yang diumpankan berbentuk balok dengan lebar tidak

melampaui panjang pisau. Saat piringannya berputar, masing

-

masing pisau menyapu

melintang balok sehingga mengambil permukaan balok. (Marra 1992)

Pada penelitian ini kayu bulat dikuliti (

debarking

), dan dikonversi menjadi papan

tangensial dengan tebal 2 cm. Selanjutnya papan ini dipotong menjadi balok-balok

dengan jarak 7 cm sesuai ukuran maksimum mesin

disc flaker

. Balok-balok inilah yang

akhirnya dikonversi menjadi

strand

dengan memasukkannya ke dalam

disc flaker.

Diharapkan dihasilkan

strands

dengan dimensi panjang sekitar 70 mm, lebar 20 mm, dan

tebal 0.5 mm. Pada Gambar 2 dijelaskan teknik pembuatan

strand

dengan

disc flaker.

Gambar 2 Teknik pembuatan

strand

dengan

disc flaker

(Nuryawan & Massijaya 2006).

Dari

strands

yang dihasilkan diambil sampel dari masing-masing jenis kayu untuk

diukur dan diketahui dimensinya secara pasti, kemudian dihitung :

70 mm

70 mm

70 mm

Disc

flaker

log

Papan

Tangensial

Balok-balok yang siap dimasukkan ke

disc flaker

Dihasilkan

strands

dengan

dimensi

panjang +

70 mm

dipotong


(24)

p

=

panjang

strand

l =

lebar

strand

Aspect ratio

= rasio panjang dan lebar

strand

Slenderness ratio

= rasio panjang dan tebal

strand

Bahan Baku Perekat

Penggunaan perekat dalam pembuatan produk panel-panel kayu sangat penting.

Demikian juga dalam pembuatan OSB, peranan perekat tidak bisa diabaikan. Tipe dan

jumlah resin perekat yang dipakai berpengaruh terhadap kualitas OSB yang diproduksi.

Penelitian pembuatan OSB skala laboratorium di Indonesia beberapa kali telah

dilakukan dengan menggunakan beraneka ragam bahan baku kayu namun penggunaan

perekat masih terbatas pada phenol formaldehyda (PF) berbentuk liquid/ cair. Di

antaranya yang bisa dicatat adalah yang dilakukan Puspariani (1996), Yusfiandrita

(1998), Sutrisno (1999), dan Tasdiq (2000) menggunakan PF cair (

resin content

40

-

44%) dengan jumlah 6% dari berat kering oven

strand.

Sementara Ridwan (1997)

memvariasikan level PF cair dari 4%, 5%, 6%, 7%, sampai 8%.

Marra (1992) menjelaskan resin phenol merupakan hasil reaksi phenol dengan

formaldehyda. Resin phenol untuk aplikasi kayu utamanya menggunakan pelarut air atau

dispersi yang mungkin merupakan pelarut terbaik dan termurah. Resin PF cair pada

umumnya mengandung 40% resin solid, lebih disukai karena siap pakai tanpa

pencampuran dan telah digunakan secara luas untuk beberapa aplikasi. Kelemahan resin

phenol cair ini adalah ketika ingin ditambahkan kandungan resin pada garis rekat maka

akan meningkatkan resiko terjadinya

blister

selama pengempaan temperatur tinggi.

Kelemahan yang lain adalah masa simpannya yang pendek, hanya 1 hingga 3 bulan saja.

Pizzi (1994) menambahkan PF memiliki warna yang gelap biasanya coklat sampai hitam,

harga lebih mahal dibanding perekat tipe interior karena teknologi pembuatannya lebih

kompleks. Waktu kempa juga lebih lama dibandingkan resin yang bersifat termoplastik.

Pada penelitian ini digunakan juga resin PF berbentuk bubuk (

powder

) dengan

resin solid content 98.28%. Dijelaskan Marra (1992) bahwa resin PF bubuk sebenarnya

merupakan resin cair yang airnya dipindahkan. Resin bubuk lebih mahal per berat solid,

namun lebih murah untuk diangkut karena tidak ada berat air di dalamnya. Karena airnya


(25)

tidak ada maka resin bubuk memiliki masa simpan yang lebih lama hingga setahun atau

bahkan lebih jika disimpan di tempat sejuk dan dalam kondisi kering.

Diungkapkan bahwa resin PF berbentuk bubuk lebih efisien dibandingkan yang

berbentuk cair karena pertimbangan sifat fisik bubuk dan distribusi zat lilin. Hal ini

karena fungsi lilin sebagai pembawa bubuk di samping PF bubuk sendiri lebih toleran

terhadap kadar air dan lebih cepat memadat (

curing

) (Davis 1992).

Pengaplikasian resin bubuk dapat menggunakan dua cara. Pertama, dengan

mencampurkan PF bubuk dengan air sehingga sifat-sifatnya sama dengan PF cair. Kedua,

dengan menggunakan PF bubuk langsung pada permukaan kayu yang akan direkat

dengan memanfaatkan kandungan air alami yang ada pada kayu yang akan diaplikasikan.

Karena itu dapat diaplikasikan pada kayu dengan kadar air tinggi (Marra 1992).

Ditambahkan Hse (1975a)

dalam

Koch (1985), bahwa resin bubuk mudah

diaplikasikan pada

flake

species tertentu (misal kayu aspen), dengan peralatan yang

sederhana. Distribusinya merata karena resin cenderung melekat pada seluruh permukaan

flakes

dan meminimalisasi aplikasi yang berlebihan.

Maloney (1993) menyatakan perekat PF bubuk dapat diaplikasikan pada kadar

1.5-5%, sementara Walter (1993)

dalam

Tasdiq (2000) menyatakan bahwa perekat PF

bubuk diberikan sebanyak 2.5-3%. Diperkuat Bowyer

et al

. (2003) bahwa jumlah resin

solid yang diaplikasikan untuk OSB berkisar 2-5% berdasarkan berat kering

strand.

Penelitian ini menggunakan tiga jenis perekat (resin), meliputi

PF cair, PF bubuk,

dan IC. Pengaplikasian ketiga perekat ini ada yang dilakukan secara konvensional seperti

penelitian-penelitian terdahulu, yaitu satu jenis papan untuk satu jenis perekat (seperti

yang dilakukan oleh McElrath 1992 dan SBA 2005) namun tidak menggunakan

campuran (

alloy

) dua jenis resin (Hse 1981

dalam

Koch 1985).

Pada penelitian ini diproduksi juga OSB

hybrid

, yaitu bagian permukaan dan

belakangnya direkat dengan PF bubuk atau PF cair, sementara pada bagian intinya

(

core

) menggunakan IC. Dasar pemikiran dilaksanakannya penelitian ini adalah perekat

IC dibandingkan resin dapat matang (

curing

) pada suhu yang lebih rendah (Marra 1992;

Lowood 1997; Bowyer

et al

. 2003) sehingga memungkinkan aplikasi perekat IC ada pada

bagian inti, sedangkan pada bagian permukaan atau belakang panel OSB diaplikasikan

resin PF (cair atau bubuk).


(26)

Dalam penelitian ini ketebalan sasaran OSB sebesar 9 mm, dibuat tiga lapis yang

saling bersilangan tegak lurus dengan perbandingan berat yang sama. Suhu pengempaan

panas sebesar 160

0

C dengan pertimbangan resin phenol akan

thermoset

(mengeras) pada

suhu 150

0

C (Hickson 1981

dalam

Koch 1985). Namun agar optimum alirannya,

dibutuhkan 10

-

20

0

C suhu yang lebih tinggi (Hse 1981

dalam

Koch 1985). Dan suhu pada

bagian

core

/ inti dari suatu panel harus mencapai 121

-

149

0

C (Maloney 1993).

Marra (1992) menjelaskan mengenai perekat IC yang berdasar reaktivitas tinggi

dari radikal isocyanat –N=C=O. Dilengkapi bahwa reaksi terpenting dari grup isocyanat

adalah reaksi adisi alkohol, air, atau amina, yaitu : (Wikimedia Foundation Inc. 2006)

Formasi Urethan:

R-NCO + R’-OH

R-NHC (O) O-R

Formasi Urea:

R-NCO + R’-NH

2

R-NHC (O) NH-R’

Reaksi dengan air:

R-NCO + H

2

O

[

R-NHCOOH

]

[

R-NHCOOH

]

R-NH

2

+ CO

2

Marra (1992) menjelaskan bahwa keuntungan menggunakan perekat IC

dibandingkan resin adalah 1) dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit saja untuk

memproduksi papan dengan kekuatan yang sama, 2) dapat menggunakan suhu yang lebih

rendah, 3) memungkinkan penggunaan kempa yang lebih cepat, 4) lebih toleran pada

partikel berkadar air tinggi, 5) energi untuk pengeringan lebih sedikit dibutuhkan, 6)

stabilitas dimensi papan yang dihasilkan lebih stabil, dan 7) tidak ada emisi

formaldehyda. Kelemahan IC ini hanyalah harganya yang relatif mahal dibandingkan

perekat sintetis lainnya.

Ketiga jenis perekat ini berikatan dengan

strands

penyusun OSB secara umum

dapat digambarkan seperti empat teori fenomena perekatan yang dikemukakan Pizzi

(1994), yaitu : (a) teori

interlocking

/ aksi bersikunci, (b) teori difusi, (c) teori

electronic

(d) teori adhesi spesifik/adsorpsi dan ditambahkan pula satu teori lagi yaitu teori ikatan

kimia kovalen.


(27)

Teknik Pembentukan Lembaran OSB

Ada dua tipe penyusunan

strands

pada lembaran, yaitu

mechanical ali

g

nment

dan

electrical ali

g

nment.

Orientasi mekanis dapat dilakukan dengan menjatuhkan

strands

di

antara plat-plat tipis sejajar atau dengan membawanya ke dalam kantong-kantong sempit

untuk kemudian dijatuhkan pada plat. Pada orientasi

strands

secara elektrik,

strands

dijatuhkan di antara plat bermuatan listrik, dan

strands

karena polar mengatur dirinya

dengan medan listrik (Koch 1985; Bowyer

et al

. 2003)

Pengorientasian arah ini bisa dilakukan secara manual atau bantuan alat sederhana

seperti yang dilakukan Nishimura

et al.

(2004) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3

berikut.

Gambar 3 Alat sederhana (

former device

) untuk mengorientasikan

strand

pada

pembuatan OSB skala laboratorium (Nishimura

et al.

2004).

Pengorientasian arah ini bisa jadi merupakan faktor kunci dalam pembuatan OSB

karena akan menentukan kualitas OSB yang dihasilkan. Puspariani (1996) membuat 3

model OSB berdasarkan orientasi arah

strands

-nya, yaitu model 1 : arah seluruh

strands

acak, model 2 : arah

strands

pada lapisan inti acak, dan model 3 : arah

strands

pada

lapisan inti tegak lurus terhadap arah

strands

pada lapisan muka. Salah satu kesimpulan

hasil penelitiannya adalah arah

strands

pada lapisan muka dan lapisan inti berpengaruh

terhadap nilai keteguhan patah (MOR) dan keteguhan lentur (MOE) tetapi tidak

berpengaruh terhadap kadar air, pengembangan tebal, dan keteguhan rekat internalnya.

Pengorientasian arah yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan alat bantu

former device

model Nishimura

et al.

(2004) yang telah disempurnakan, terbuat dari

papan dan kawat dengan tujuan efisiensi waktu. Selama ini pengorientasian arah


(28)

dilakukan manual yaitu sebagaimana penyusunan batu bata dalam konstruksi bangunan

(Puspariani 1996; Ridwan 1997; Yusfiandrita 1998; Sutrisno 1999; Tasdiq 2000).

Gambaran Umum Pembuatan OSB

Proses pembuatan OSB pada dasarnya hampir sama dengan tahapan pada

produksi papan partikel, hanya saja ada pengorientasian arah saat pembentukan lembaran

dan pelapisan bahan anti air (plinkut) pada sisi-sisi tebalnya. Selengkapnya seperti yang

dipaparkan Lowood (1997), Youngquist (1999) dan CWC (2006) sebagai berikut :

Pengupasan kulit kayu (

debarker

) dan pembuatan

strand

Telah diketahui bahwa kulit kayu akan menghambat proses perekatan. Karena itu

tahapan

debarker

mutlak dilakukan. Untuk pembuatan

strand

ukuran geometrinya bisa

mengikuti seperti OSB yang diproduksi di

Edson OSB Division of Pelican Sawmills Ltd.

Canada, yang memiliki lebar 0.5 inchi (1.2 cm), panjang 4.5-6 inchi (11–15 cm), dan

tebal 0.027 inchi (0.07 cm) (Lowood 1997). Namun demikian hal tersebut tidak mutlak

tergantung kualitas OSB yang akan dihasilkan. Youngquist (1999) menyarankan agar

dapat menghasilkan OSB dengan kekuatan lengkung (

bending

) dan kekakuan yang lebih

besar, maka

strands

kayu yang dibuat harus memiliki

aspect ratio

(perbandingan panjang

dan lebar

strand

) paling sedikit tiga.

Nishimura,

et al.

(2004) dalam penelitiannya menyelidiki lima macam

strand

(Gambar 4) dengan menyelidiki dimensi

strand

-nya (Tabel 2).


(29)

Tabel 2 Dimensi

strand

(hasil pengukuran 100

strand

) penelitian Nishimura

et al.

(2004)

Bentuk geometri strand Panjang (mm) Lebar (mm) Tebal (mm) Aspect Ratio Slenderness Ratio Type 1 Rata-rata Standar dev. 109.93 16.53 65.51 15.84 0.67 0.16 1.77 0.49 173.00 50.95 Type 2 Rata-rata Standar dev. 99.60 7.87 38.75 10.76 0.61 0.17 2.75 0.70 177.11 50.96 Type 3 Rata-rata Standar dev. 99.68 7.79 23.56 8.60 0.61 0.17 4.70 1.46 175.42 52.30 Type 4 Rata-rata Standar dev. 83.23 13.90 34.67 12.35 0.63 0.17 2.68 0.93 141.47 45.45 Type 5 Rata-rata Standar dev. 71.10 15.79 12.54 4.01 0.62 0.23 6.25 2.45 129.40 52.27

Hubungan bentuk geometri

strand

dan kekuatan

bending

penelitian Nishimura

et

al.

(2004) disajikan pada Gambar 5 dan Gambar 6 berikut :

Gambar 5 Hubungan MOE dan OSB yang terbuat dari masing-masing

type strand


(30)

Gambar 6 Hubungan MOR dan OSB yang terbuat dari masing-masing

type strand

hasil penelitian Nishimura

et al.

(2004).

Pengeringan

Teal (1996) melaporkan penggunaan

conveyor

dalam pengeringan

strands

OSB

terbukti menguntungkan dalam hal mengurangi emisi, memperbaiki pengawasan proses,

serta memperbaiki kualitas

strands

dan produk akhir. Ayrilmis

et al.

(2005)

merekomendasikan pengeringan

strands

hingga kadar airnya 2-3%.

Blending

Blending

merupakan proses pencampuran

strands

dengan

binder

(perekat dan

lilin). Davis (1992) mengungkapkan resin PF yang berbentuk

powder

lebih efisien

dibandingkan yang berbentuk cair karena pertimbangan sifat fisik bubuk dan distribusi

zat lilin. Sementara McElrath (1992) melaporkan bahwa binder IC berpotensi

memaksimalkan sifat fisik penampilan panel OSB, mengefisienkan proses, dan

menguntungkan dalam hal lebih cepat padat (

curing

) dan terikat (

bonding

) yang

kemudian berimplikasi biaya produksi (energi) lebih rendah. Selain itu penampilan fisik

papan bersih dan tidak ada emisi formaldehyde.

SBA (2005) merekomendasikan penambahan

wax

(lilin) kurang dari 1.5% berat

untuk memperbaiki ketahanan OSB.


(31)

Pembentukan lembaran

Pembentukan lembaran merupakan proses yang kritis dalam produksi OSB karena

ada pengorientasian arah

strand

. Dilengkapi bahwa orientasi

strand

lapisan inti yang

tegak lurus terhadap lapisan permukaan menghasilkan kekuatan lebih baik dibanding

yang sejajar atau acak (Mc Natt

et al.

1992

dalam

Yusfiandrita 1998).

Pengempaan panas

Ayrilmis

et al.

(2005) menggunakan tekanan 3.5 - 4 MPa dan suhu 210-215

0

C

untuk target ketebalan 10 mm menghabiskan total waktu pengempaan 295 detik, yang

dirinci sebagai berikut : posisi kontrol 5 detik hingga mencapai ketebalan 20 mm, 20

detik untuk menekan hingga ketebalan 10 mm, dan 255 detik pengempaan dipertahankan

pada ketebalan 10 mm, dan 15 detik terakhir untuk membuka kempa hingga 14 mm.

Finishing,

pengepakan, dan pengangkutan

OSB dikondisikan, dipotong menjadi ukuran pakai yang berbeda-beda tergantung

tujuannya, dan diberi lapisan plinkut (dilapisi bahan kedap air pada sisi-sisi tebalnya).

Setelah disertifikasi, OSB siap dipak dan dipasarkan (SBA 2006)

Kualitas dan Hal-Hal yang Perlu Diperhatikan dalam Produksi OSB

Bowyer

et al.

(2003) menyatakan ada lima hal primer yang perlu diperhatikan

ketika memilih panel struktural untuk penggunaan yang spesifik, yaitu :

Keawetan garis rekat diperlukan untuk menghindari delaminasi.

Standar Asosiasi Kayu Lapis Amerika (APA) mensyaratkan keawetan garis rekat

khusus eksterior atau

exposure 1.

Ini berarti tidak hanya garis rekatnya saja yang harus

awet tetapi vinir yang digunakan harus memenuhi kualitas tertentu. Karena OSB tidak

menggunakan vinir, maka sifat-sifat papanlah yang dipersyaratkan dan ditentukan oleh

pengguna akhir (Bowyer

et al.

2003).

Syarat kekuatan untuk panel penggunaan struktural

Karena OSB tersusun atas lapisan-lapisan, dimungkinkan untuk dapat

memanipulasi proporsi dan jenis resin, kadar air, parameter proses, dan geometri

strand

untuk menghasilkan OSB yang memiliki kekuatan superior. Sementara yang tegak lurus

bisa mencapai di atas 29 MPa (4200 psi). Kerapatan OSB yang digunakan sebagai pelapis


(32)

biasanya 640 - 670 kg/ m

3

dengan menggunakan bahan baku kayu yang biasanya

memiliki kerapatan 370 - 480 kg/ m

3

(Bowyer

et al.

2003).

Diperlukan kualitas permukaan yang baik jika untuk ditampakkan

Sekunder produk merupakan pengembangan nilai tambah (

value added

) OSB.

Salah satunya OSB dapat digunakan sebagai bagian dalam furnitur (

furniture core

stock

).

Jika diperlukan untuk ditampakkan, Lowood (1997) menambahkan bahwa salah satu

karakteristik OSB adalah tidak mengandung rongga kosong, mata kayu, dan delaminasi.

Syarat khusus seperti ketahanan terhadap lapuk ataupun api

Lapuk biasanya berhubungan dengan cuaca dan air. Berhubungan dengan

ketahanan terhadap api, Lowood (1997) menyatakan bahwa OSB memiliki penyebaran

nyala api dan daya tahan bakar yang sama atau bahkan lebih sempurna dibandingkan

kayu lapis pada ukuran ketebalan yang sama, dan sepadan dengan kayu biasa pada

tingkat kerapatan yang sama.

Perbedaan harga pasar

Lowood (1997) menyatakan salah satu karakteristik OSB adalah memiliki harga

nilai tinggi, yang berarti memiliki nilai perbandingan yang tinggi antara kekuatan

terhadap berat, mudah penanganan, dan pemasangannya dapat menggunakan peralatan

pertukangan sederhana, serta biaya/ ongkos yang lebih rendah dan bersaing dengan jenis

panel yang struktural lain.


(33)

BAHAN DAN METODE

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan sejak Desember 2006 sampai dengan Juli 2007 di Laboratorium Biokomposit, Laboratorium Keteknikan Kayu, dan Laboratorium Kayu Solid-Departemen Hasil Hutan-Fakultas Kehutanan-IPB.

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu 3 jenis kayu cepat tumbuh yang berasal dari pohon yang masih berdiameter kecil, terdapat di sekitar kampus IPB Darmaga. Spesifikasi ketiga jenis kayu tersebut, yang meliputi jumlah, kadar air (KA) segar dan kering udara, serta berat jenis (BJ) ditunjukkan pada Tabel 3 berikut :

Tabel 3 Spesifikasi bahan baku kayu penelitian Jumlah &

Nama Kayu

Rata-rata Diameter

(cm)

KA basah (segar)

(%)

KA kering udara

(%)

BJ

2 batang akasia

(Acacia mangium Willd.)

2 batang ekaliptus (Eucalyptus sp.)

2 batang gmelina (Gmelina arborea Roxb.)

18.35

16.60

17.45

90.74

86.10

81.10

15.03

16.14

14.58

0.41+ 0.09

0.57 + 0.14

0.45 + 0.06

Setelah dikonversi menjadi strands, performanya sebagai bahan baku OSB ditunjukkan pada Gambar 7. Hasil pemotretan fotomikroskop untuk mengetaui gambaran permukaan strands disajikan pada Gambar 8.


(34)

Gambar 7 Performa strands ketiga jenis kayu bahan baku OSB. (i) Strands kayu akasia (skala dalam cm)

(ii) Strands kayu ekaliptus (skala dalam cm)

(ii) Strands kayu gmelina (skala dalam cm)


(35)

Bahan baku perekat yang digunakan, terdiri atas :

- Phenol Formaldehyda (PF) cair dari PT. Duta Pertiwi Nusantara-Pontianak, dengan resin solid content (RSC) 44.54%

- Perekat isocyanat (IC) dari PT. Polychemi Asia Pasifik-Jakarta, RSC 99.36% - PF bubuk dari PT. Indopherin Jaya-Jakarta, RSC 98.28%

Bahan untuk analisis kelayakan teknis adalah data sekunder hasil pengujian papan partikel dan papan serat yang ada di pasaran. Papan partikel terbuat dari kayu karet dan papan serat terbuat dari kayu gmelina, keduanya direkat dengan perekat Urea Formaldehyda (UF). Data hasil pengujian sifat fisis dan mekanis kedua papan tersebut selengkapnya disajikan pada Lampiran 10.

Alat utama yang digunakan meliputi gergaji, disc flaker, saringan, oven, timbangan, kaliper, mikrometer sekrup, fotomikroskop, former device, hot press, dan UTM (Universal Testing Machine) merk Instron dengan kapasitas 5 ton.

Metodologi Penelitian

Target OSB yang dibuat mengikuti ukuran komersial dan telah sesuai standar Jepang (JIS A 5908 : 2003), yaitu memiliki kerapatan target 0.75 g/cm3 dengan ketebalan 9 mm. Sedangkan dimensi panjang dan lebar dibuat 30 cm x 30 cm mengikuti kemampuan kempa panas yang tersedia di laboratorium.

OSB dibuat tiga lapis, dengan model lapisan permukaan dan belakangnya tegak lurus dengan lapisan tengah. Teknik pembentukan lembaran dengan menyusun strands menggunakan alat bantu former device yang disempurnakan, terbuat dari papan dan kawat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9.


(36)

Penjelasan mengenai skema pembuatan OSB, diterangkan sebagai berikut: 1. Persiapan bahan baku

Strands yang sudah dihasilkan dan dipilih dikeringkan di bawah sinar matahari untuk kemudian dioven atau dimasukkan ke dalam kiln drying hingga kadar airnya 2-3% untuk aplikasi perekat PF cair, dan 8-9% untuk aplikasi perekat PF bubuk dan isocyanat. Diharapkan dengan kadar air strands seperti tersebut dapat terjadi kadar air mat (furnish) yang sama sekitar 10-11%, sesuai dengan yang dinyatakan Maloney (1993).

2. Blending

Karena variabel penelitian ini adalah jenis kayu dan perekat, maka penambahan wax (lilin) dibuat sama untuk semua papan, yaitu 1 % berdasarkan berat kering oven strands. Perekat yang digunakan sebanyak 7% berat kering oven strands (Nuryawan et al. 2007). Blending dilaksanakan dalam rotary blender dengan bantuan spray gun untuk menyemprotkan perekat PF cair dan isocyanat. Sementara Perekat PF bubuk diaplikasikan dalam kantong plastik.

3. Pembentukan lembaran

Pembentukan lembaran dilakukan dengan menggunakan bantuan alat former device untuk pengorientasian strands secara sederhana. Jarak former device dengan lembaran dibuat 20 mm. Perbandingan berat strands lapisan muka : inti : belakang adalah 1 : 1 : 1.

4. Pengempaan panas

Pengempaan panas menggunakan tekanan 25 kg/cm2 dan suhu 1600 C dengan total waktu pengempaan 15 menit, yang dirinci : 5 menit untuk posisi kontrol hingga mencapai ketebalan 20 mm dan 10 menit untuk mengempa, dipertahankan pada ketebalan 9 mm.

5. Finishing dan persiapan pengujian

OSB yang sudah jadi dikondisikan selama 2 minggu pada suhu kamar. Kemudian dipotong menjadi contoh uji-contoh uji berdasarkan JIS A 5908 : 2003, dengan pola skema diagram seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10 dengan keterangan gambar disajikan pada Tabel 4.


(37)

(i) akasia perbesaran 10x

(iii) ekaliptus perbesaran 10x

(v) gmelina perbesaran 10x

(ii) akasia perbesaran 30x

(iv) ekaliptus perbesaran 10x

(vi) gmelina perbesaran 30x


(38)

arah memanjang OSB dan arah orientasi strand lapisan permukaan

arah lebar OSB dan arah strand lapisan tengah

Gambar 10 Pola pemotongan contoh uji OSB

Tabel 4 Keterangan pola pemotongan contoh uji OSB

Kode Contoh Uji Ukuran (cm3) Jumlah (buah)

1 MOE dan MOR kering sejajar lebar 18.5 x 5 x 0.9 1

2 MOE dan MOR basah sejajarlebar 18.5 x 5 x 0.9 1

3 MOE dan MOR kering sejajar panjang 18.5 x 5 x 0.9 1

4 MOE dan MOR basah sejajar panjang 18.5 x 5 x 0.9 1

5 Internal bond (kuat teguh rekat) 5 x 5 x 0.9 1

6 Pengembangan tebal 5 x 5 x 0.9 1

7 Kerapatan dan kadar air 10 x 10 x 0.9 1

8 Cadangan 5 x 5 x 0.9 2

Berikut diberikan bagan produksi OSB seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11 :

30 cm

30 cm

1

2

3

4

5 6

7

8


(39)

Gambar 11 Skema pembuatan OSB.

Prosedur Pengujian Kualitas

Pengujian sifat fisis dan mekanis dilaksanakan berdasarkan standar JIS A 5908 : 2003. Hasil pengujian dikoreksi dengan kerapatan masing-masing contoh uji dan dicocokkan dengan standar JIS A 5908 : 2003, memenuhi standar ataukah tidak. Parameter kualitas papan yang diuji adalah kerapatan, kadar air, pengembangan tebal, dan daya serap air (untuk sifat fisis). Sedangkan untuk sifat mekanis diuji keteguhan rekat (internal bond), modulus patah (MOR), dan modulus elastisitas (MOE). Berikut dijelaskan teknis pengujian sifat fisis dan mekanis OSB :

Mat forming dan pengorientasian strands Strands

akasia, ekaliptus, dan gmelina KA 2-3%

Proses blending

PF cair 7%

Wax 1%

Pemotongan dan pengujian JIS A 5908-2003

Hot pressing

160oC; 15 menit; 25kgf/ cm2

Pengkondisian 14 hari Target dimensi

30 cm x 30 cm x 0.9 cm Target kerapatan

0.75 g/ cm3

Strands

akasia, ekaliptus, dan gmelina KA 8-9%

PF bubuk atau isocyanat 7%


(40)

Kerapatan

Kerapatan OSB dihitung berdasarkan berat dan volume kering udara contoh uji dengan menggunakan rumus :

Keterangan:

ρ : kerapatan (g/cm3)

B : berat contoh uji kering udara (g) V : volume contoh uji kering udara (cm3)

Penetapan Kadar Air

Penentuan kadar air papan dilakukan dengan menghitung selisih berat awal contoh uji dengan berat setelah dikeringkan dalam oven selama 24 jam pada suhu (103 ± 2)oC. Kadar air papan dihitung dengan rumus :

Keterangan:

KA : kadar air (%)

B0 : berat awal contoh uji setelah pengkondisian (g) B1 : berat kering oven contoh uji (g)

Pengembangan Tebal

Perhitungan pengembangan tebal didasarkan pada selisih tebal sebelum dan setelah perendaman dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Pengembangan tebal dihitung dengan rumus:

Keterangan

TS : pengembangan tebal (%)

T1 : tebal contoh uji sebelum perendaman (g) T2 : tebal contoh uji setelah perendaman (g)

V B =

ρ

% 100

1 1

2 x

T T T TS = −

% 100

1 1

0 x

B B B KA= −


(41)

Daya Serap Air

Daya serap air papan dilakukan dengan mengukur selisih berat sebelum dan setelah perendaman dalam air dingin selama 2 dan 24 jam. 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)

Keteguhan Rekat

Keteguhan rekat (internal bond) diperoleh dengan cara merekatkan kedua permukaan contoh uji OSB pada balok besi kemudian balok besi tersebut ditarik secara berlawanan. Cara pengujian internal bond seperti pada Gambar 12 berikut:

Gambar 12 Pengujian keteguhan rekat (internal bond).

Keteguhan rekat tersebut dihitung dengan menggunakan rumus:

Keterangan:

IB : keteguhan rekat (kg / cm2)

P : gaya maksimum yang bekerja (kg) A : luas permukaan contoh uji (cm2)

% 100

1 1

2 x

B B B

DSA= −

Contoh uji Balok besi

Arah beban Arah beban

IB = P maks A


(42)

Modulus Patah (MOR)

Pengujian MOR dilaksanakan bersamaan dengan pengujian MOE. Skema pengujian digambarkan pada Gambar 13 berikut.

Gambar 13 Pengujian modulus patah (MOR) dan modulus elastisitas (MOE)

Modulus patah (MOR) adalah salah satu sifat mekanis papan yang menunjukkan kekuatan dalam menahan beban. Untuk memperoleh nilai MOR, maka pengujian pembebanan dilakukan sampai contoh uji patah, dengan kecepatan 10 mm/ menit (JIS A 5908-2003). Rumus yang digunakan adalah :

Keterangan:

MOR : modulus patah (kgf / cm2) P : beban maksimum (kgf) L : jarak sangga (17.5 cm) b : lebar contoh uji (cm) h : tebal contoh uji (cm)

2

2 3

bh PL MOR=

Contoh uji Titik beban

L h

l

b

L : Panjang contoh uji l : Jarak sangga (17.5 cm) h : Tebal contoh uji b : Lebar contoh uji


(43)

Modulus Elastisitas (MOE)

Modulus elastisitas (MOE) menunjukkan ukuran ketahanan papan menahan beban dalam batas proporsi (sebelum patah). Sifat ini sangat penting jika papan digunakan sebagai bahan konstruksi. Rumus yang digunakan adalah :

Keterangan:

MOE : modulus elastisitas (kgf / cm2)

ΔP : beban sebelum proporsi (kgf) L : jarak sangga (17.5 cm)

ΔY : lenturan pada beban sebelum batas proporsi (cm) b : lebar contoh uji (cm)

h : tebal contoh uji (cm)

Retensi Kekuatan (Strength Retention)

Pengujian MOR dan MOE dilaksanaan dalam dua kondisi, yaitu kondisi kering dan basah. Kondisi basah mengikuti prosedur uji B, yaitu contoh uji direbus dalam air mendidih selama 2 jam kemudian direndam air dingin suhu kamar selama 1 jam. Pengujian dilaksanakan saat contoh uji masih dalam keadaaan basah.

Karena MOR dan MOE berkaitan erat dengan pembebanan, maka perlu diketahui sampai kapan contoh uji tersebut tahan dalam menahan beban. Ada suatu formula yang disebut retensi kekuatan (strength retention) yang dapat menggambarkan ketahanan dari contoh uji (Massijaya 1997), yaitu :

Y bh

PL MOE

Δ Δ = 3 3

4

Retensi kekuatan MOR = MOR basah x 100% MOR kering

Retensi kekuatan MOE = MOE basah x 100% MOE kering


(44)

Rancangan Percobaan

Untuk mengetahui pengaruh jenis kayu yang digunakan dan macam penggunaan perekat yang diaplikasikan, pada penelitian ini digunakan rancangan percobaan faktorial pola Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan dua faktor perlakuan yaitu faktor A adalah jenis kayu yang terdiri atas akasia, ekaliptus, dan gmelina. Sedangkan faktor B adalah macam aplikasi perekat pada OSB terdiri atas 5 macam, yaitu : 1) Keseluruhan lapisan OSB direkat menggunakan resin PF bubuk 2) Keseluruhan OSB direkat menggunakan resin PF cair, 3) Keseluruhan lapisan OSB direkat menggunakan isocyanat, 4) Lapisan permukaan OSB direkat menggunakan resin PF bubuk dan lapisan tengahnya menggunakan isocyanat, dan 5) Lapisan permukaan OSB direkat menggunakan PF cair dan lapisan tengahnya menggunakan isocyanat. Masing-masing perlakuan terdiri atas tiga jenis kayu dan lima macam aplikasi perekat sehingga disebut dengan percobaan faktorial 3 x 5. Dengan demikian jumlah OSB yang diproduksi sebanyak 3 x 5 x 5 ulangan = 75 papan. Model umum rancangan percobaannya adalah :

Y ijk = u + Ai + Bj + (AB)ij + Eijk

dimana:

Y ijk = nilai respon pada taraf ke-i faktor jenis kayu dan taraf ke-j faktor macam aplikasi perekat pada ulangan ke-k

i = taraf faktor jenis kayu j = taraf macam aplikasi perekat

k = ulangan

u = nilai rata-rata pengamatan

Ai = pengaruh sebenarnya taraf ke-i faktor jenis kayu

Bj = pengaruh sebenarnya taraf ke-j faktor macam aplikasi perekat

(AB)ij = pengaruh sebenarnya taraf ke-i faktor jenis kayu dan taraf ke-j faktor macam aplikasi perekat

Eijk = kesalahan (galat) percobaan pada taraf ke-i faktor jenis kayu dan taraf ke-j faktor macam aplikasi perekat pada ulangan ke-k


(45)

Untuk melihat adanya pengaruh perlakuan terhadap respon maka dilakukan analisis sidik ragam (ANOVA) berupa uji F pada tingkat kepercayaan 95% (nyata) dan 99% (sangat nyata). Dengan hipotesis yang diuji adalah

H0 : δ2 = 0 ; ragam dari semua perlakuan sama

H0 : δ2 > 0 ; minimum ada satu perlakuan yang ragamnya tidak sama

Jika F-hitung lebih kecil dari F-tabel, maka perlakuan tidak berpengaruh nyata pada suatu tingkat kepercayaan tertentu. Dan jika F-hitung lebih besar dari F-tabel maka perlakuan berpengaruh nyata pada suatu tingkat kepercayaan tertentu. Untuk melihat pengaruh perlakuan mana yang berbeda nyata terhadap respon yang diuji dilakukan uji wilayah berganda Duncan.

Persamaan uji Duncan yang digunakan adalah sebagai berikut : Rp = rp. Sy ⇒ Sy =√KTG/r ⇒ Rp = rp. √KTG/r Dimana :

Rp : wilayah nyata terpendek (least significant ranges)

rp : wilayah nyata student yang ditentukan berdasarkan pada derajat bebas galat dan jumlah perlakuan

r : jumlah ulangan KTG : Kuadrat Tengah Galat

Analisis Kelayakan Teknis

Dengan pendekatan analisis kelayakan, kualitas OSB hasil pengujian dibandingkan dengan kualitas papan yang telah dikenal selama ini dan telah digunakan untuk bahan baku konstruksi dan furniture (papan partikel dan papan serat). Melalui pendekatan tersebut, kelayakan OSB dapat ditentukan dilihat dari kualitasnya terhadap kualitas dua papan lainnya.


(46)

Sifat Fisis Oriented Strand Board (OSB) Kerapatan

Pada Gambar 14 terlihat bahwa secara rata-rata semua OSB yang dihasilkan memenuhi standar JIS A 5908 : 2003, yang mensyaratkan kerapatan OSB berkisar 0.40-0.90 g/cm3. Demikian juga jika dilihat satu persatu, nilai kerapatan papan berkisar 0.59-0.74 g/cm3 (Lampiran 6).

0.

6

9

0.

6

5 0.69 0.72

0. 6 9 0. 72 0.

68 0.70 0.

74 0. 71 0. 63 0. 63 0. 63 0. 6 2 0. 63 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90

I (P FB) II (P FC) III (IC) IV (P FB+IC) V (P FC+IC)

Mode l O S B

Ke r a p a ta n ( g /c m 3)

Akasia Ekaliptus Gmelina

Gambar 14 Histogram model OSB dan nilai kerapatan yang dihasilkan.

Pada penelitian ini nilai kerapatan masih di bawah kerapatan sasaran (0.75 g/cm3), hal ini karena variabilitas berat jenis (BJ) strands merupakan faktor yang menyebabkan adanya perbedaan kerapatan (Lampiran 2). Pengukuran BJ ini berguna untuk mengetahui nilai compression ratio (CR), yaitu perbandingan BJ papan yang dihasilkan dengan BJ bahan baku kayunya. Ini menjadi penting dibahas dihubungkan dengan hasil akhir kerapatan OSB, sebab untuk menghasilkan kontak antar strands yang memuaskan biasanya perlu memampatkan papan hingga nisbah kempa/ CR-nya mencapai 1.20-1.60 (Bowyer et al. 2003).

JIS A 5908 : 2003


(47)

Strand dengan BJ rendah cenderung memiliki tegangan kompresi lebih tinggi ketika diberi tekanan kempa yang sama dibandingkan dengan strand yang ber-BJ tinggi. BJ ekaliptus (0.57) lebih tinggi dibandingkan BJ akasia (0.41) dan gmelina (0.45). Hal ini berakibat nilai CR yang merupakan perbandingan kerapatan papan dan kerapatan kayu akan bervariasi. Berdasarkan data hasil perhitungan, CR ekaliptus mendekati petunjuk yang disarankan Maloney (1993) yang besarnya 1.30 untuk menghasilkan kualitas yang baik pada papan berkerapatan sedang. Besar CR ekaliptus 1.11-1.31, sementara akasia 1.46-1.79 dan gmelina 1.32-1.50.

Faktor yang menyebabkan adanya perbedaan kerapatan juga karena adanya spring back atau usaha pembebasan dari tekanan yang dialami pada waktu pengempaan dan penyesuaian kadar air papan pada saat pengkondisian sehingga terjadi kenaikan tebal OSB yang pada akhirnya menyebabkan menurunnya kerapatan OSB.

Selain itu, peranan kadar perekat yang digunakan cukup dapat berdistribusi merata pada strands penyusun OSB sehingga kontak antar strand dapat terjalin lebih kompak yang akhirnya dapat diperoleh OSB dengan kerapatan yang tinggi. Hal ini diperkuat penelitian sebelumnya yang menggunakan kadar perekat 3%, 5%, dan 7% yang menghasilkan performa terbaik adalah kadar perekat 7% (Nuryawan et al. 2007).

Namun demikian kualitas perekatan yang menunjang kerapatan akhir OSB dapat dipengaruhi oleh berbagai macam faktor, diantaranya kandungan zat ekstraktif kayu (Tsoumis 1991). Seperti terlihat pada OSB dari kayu gmelina selalu memiliki kerapatan yang lebih rendah dibandingkan OSB dari akasia dan ekaliptus. Hal ini diduga karena kandungan ekstraktif gmelina lebih tinggi dibandingkan akasia dan ekaliptus. Penelitian Kasmudjo (1990) menyatakan kandungan ekstraktif gmelina yang larut dalam air sebesar 3.27% dan yang larut dalam alkohol benzena sebesar 6.32%. Sementara untuk akasia kandungan ekstraktifnya hanya 5% (Massijaya 1992) dan ekaliptus hanya 2.2% ekstraktif yang larut dalam air dingin dan 6.3% yang larut dalam alkohol benzena (Martawijaya et al. 1989).


(48)

Uraian di atas memperkuat hasil analisis sidik ragam dan uji lanjut Duncan (Lampiran 8) bahwa jenis kayu dan macam aplikasi perekat OSB sangat berpengaruh terhadap nilai kerapatan yang dihasilkan. Namun demikian, interaksi keduanya memberikan pengaruh yang tidak nyata. Berdasarkan uji lanjut Duncan untuk ketiga jenis kayu untuk semua perlakuan penggunaan perekat menunjukkan huruf yang tidak sama, yang artinya jenis kayu dan perekat yang digunakan akan mempengaruhi nilai dari kerapatan OSB yang dihasilkan.

Kadar Air

Kadar air merupakan sifat fisis papan yang menunjukkan kandungan air papan dalam keadaan kesetimbangan dengan lingkungan sekitarnya. Namun demikian karena OSB terbuat dari bahan berlignoselulosa pasti memiliki sifat higroskopis, sehingga kadar airnya sewaktu pemakaian dapat berubah sesuai dengan keadaan kelembaban udara sekelilingnya.

Pada Gambar 15 terlihat bahwa secara rata-rata semua OSB yang dihasilkan memenuhi standar JIS A 5908 : 2003, yang mensyaratkan standar kadar air OSB berkisar 5-13 %. Hasil perhitungan kadar air menunjukkan kadar air OSB berkisar dari 5.02-11.34% (Lampiran 6).

5. 52 9. 6 4 6. 32 6. 4 8 7. 9 8 6. 1 2 9. 4 7 7. 0 7 6. 3 5 8. 6 6 6. 4 9 9. 1 6 6. 4

3 7.38 8.

1 8 0 2 4 6 8 10 12 14

I (PFB) II (PFC) III (IC) IV (PFB+IC) V (PFC+IC)

Model OSB Ka d a r A ir ( % )

Akasia Ekaliptus Gmelina

Gambar 15 Histogram model OSB dan nilai kadar air yang dihasilkan. JIS A 5908 : 2003


(1)

Lampiran 8 (lanjutan)

ANOVA: MOEb sjjr arah panj versus kayu; model

Factor Type Levels Values

kayu fixed 3 1; 2; 3 model fixed 5 1; 2; 3; 4; 5

Analysis of Variance for MOEb sjjr arah panj

Source DF SS MS F P Ket

kayu 2 1369176 684588 0,04 0,956 tidak nyata model 4 1527015119 381753780 24,91 0,000 sangat nyata kayu*model 8 363404863 45425608 2,96 0,007 sangat nyata Error 60 919555680 15325928

Total 74 2811344838

S = 3914,83 R-Sq = 67,29% R-Sq(adj) = 59,66% Hasil uji lanjut Duncan

MOEb sjjr arah panj

G3 21098.33 971.17 a A1 10082.22b E1 4656.81c G1 4642.97c E3 20127.16 971.17 a A2 10565.30b E2 5924.29c G2 11299.30b A3 16673.73 4424.60 a A3 16673.73a E3 20127.16b G3 21098.33a E5 14098.13 7000.20 b A4 6513.27c E4 8231.66b G4 9060.60b G2 11299.30 2798.83 b A5 8691.94b E5 14098.13b G5 8043.94b

A2 10565.30 3532.83 b

A1 10082.22 4015.91 b

G4 9060.60 5037.53 b

A5 8691.94 5406.19 b

E4 8231.66 5866.47 b

G5 8043.94 6054.19 c

A4 6513.27 1530.67 c

E2 5924.29 2119.65 c

E1 4656.81 3387.13 c

G1 4642.97 3400.98 c

Sy = √ KTG/r

= √ 15325928/5

= 1750.77

Rp = 1750.77 x dari tabel = 1750.77 x 3.415


(2)

106

Lampiran 8 (lanjutan)

ANOVA: MOR basah // arah lebar versus kayu; model

Factor Type Levels Values

kayu fixed 3 1; 2; 3 model fixed 5 1; 2; 3; 4; 5

Analysis of Variance for MOR basah // arah lebar Source DF SS MS F P Ket

kayu 2 782 391 0,51 0,606 tidak nyata model 4 120338 30084 38,89 0,000 sangat nyata kayu*model 8 64959 8120 10,50 0,000 sangat nyata Error 60 46416 774

Total 74 232495

S = 27,8135 R-Sq = 80,04% R-Sq(adj) = 75,38% Hasil uji lanjut Duncan

MORb sjjr arah lebar

E3 222.07 92.57 a A1 43.80d E1 30.21d G1 32.54d A2 129.51 92.57 b A2 129.51b E2 48.87c G2 86.93c G3 119.29 10.22 b A3 108.59b E3 222.07a G3 119.29b A3 108.59 20.92 b A4 49.25c E4 38.84d G4 88.75b G4 88.75 40.76 b A5 35.23d E5 65.77c G5 61.65c

G2 86.93 42.58 c

E5 65.77 21.16 c

G5 61.65 25.27 c

A4 49.25 37.68 c

E2 48.87 38.05 c

A1 43.80 43.12 d

E4 38.84 4.96 d

A5 35.23 8.57 d

G1 32.54 11.27 d

E1 30.21 13.59 d

Sy = √ KTG/r

= √ 774/5

= 12.44

Ra = 12.44 x dari tabel = 12.44 x 3.415


(3)

Lampiran 8 (lanjutan)

ANOVA: MOE basah // arah lebar versus kayu; model

Factor Type Levels Values

kayu fixed 3 1; 2; 3 model fixed 5 1; 2; 3; 4; 5

Analysis of Variance for MOE basah // arah lebar

Source DF SS MS F P Ket

kayu 2 4699345 2349673 1,20 0,307 tidak nyata model 4 106913624 26728406 13,69 0,000 sangat nyata kayu*model 8 18011129 2251391 1,15 0,342 tidak nyata Error 60 117145061 1952418

Total 74 246769159

S = 1397,29 R-Sq = 52,53% R-Sq(adj) = 41,45% Hasil uji lanjut Duncan

MOEb sjjr arah lebar

G3 6083.70 312.67 a A1 2722.67b E1 1909.92b G1 1630.49c E3 5771.03 312.67 a A2 3870.10b E2 2671.96b G2 4289.55a A3 4995.40 1088.30 a A3 4995.40a E3 5771.03a G3 6083.70a G2 4289.55 1794.16 a A4 3417.33b E4 2284.08b G4 4006.22a G4 4006.22 2077.48 a A5 2305.67b E5 3109.15b G5 2801.68b A2 3870.10 2213.60 b

A4 3417.33 452.77 b E5 3109.15 760.95 b G5 2801.68 1068.42 b A1 2722.67 1147.43 b E2 2671.96 1198.14 b A5 2305.67 1564.43 b E4 2284.08 1586.02 b E1 1909.92 1960.18 b G1 1630.49 2239.60 c

Sy = √ KTG/r

= √ 1952418/5

= 624.89

Rp = 624.89 x dari tabel = 624.89 x 3.415


(4)

108

Lampiran 9 Data hasil pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel dan papan

serat yang dijual di pasaran yang telah dikoreksi kerapatan

(Kusumah 2005)

Jenis

papan

Ulangan ρ (g/cm3)

KA (%)

DSA (%)

P.Tebal (%)

MOE (x104 kgf/cm2)

MOR (kgf/cm2)

IB (kgf/cm2) 2

jam 24 jam

2 jam

24 jam Papan

partikel

1 0.64 11.52 65.17 83.95 9.40 13.16 1.54 121 1.64 2 0.62 11.46 74.50 94.84 7.77 10.48 1.62 97 9.42 3 0.61 11.41 76.48 96.31 9.10 12.36 0.98 118 6.31 rataan 0.62 11.46 72.30 92.04 8.81 12.07 1.38 112 5.79 Papan

serat

1 0.72 9.79 15.45 45.43 9.82 19.52 1.81 268 1.69 2 0.74 8.59 14.94 43.84 9.73 19.34 1.95 256 2.53 3 0.74 8.68 12.38 42.44 9.16 18.70 1.46 251 2.05 rataan 0.73 9.02 14.31 44.10 9.61 19.27 1.74 258 2.09

Sumber : Kusumah (2005)


(5)

109

Lampiran 10 Data rangking pengujian OSB

No

Pengujian Sifat Fisis & Mekanis

Akasia Ekaliptus Gmelina

I II

III

IV V I II

III

IV V I II

III

IV V

SIFAT FISIS

1

Kerapatan

6 10

7 2 8 3 9 5 1 4 11

12

13

15

14

2 Kadar

air

15 1 13

10 6 14 2 8 12 4 9 3 11 7 5

3

a.Pengembangan tebal 2 jam

6

12

3

4

13

14

15

1

10

11

5

7

2

9

8

b.Pengembangan

tebal

24

jam

5 14 2 3 13 12 15 4 7 11 8 9 1 6 10

4 a.Daya

serap

air

2

jam

3 13 5 1 11 14 15 6 10 7 9 12 2 8 4

b.Daya

serap

air

24

jam

1 13

10 2 12 6 15 8 3 7 9 14 4 5 11

sub

total

(a)

36 63 40 22 63 63 71 32 43 44 51 57 33 50 52

SIFAT MEKANIS

5

Keteguhan

rekat

12

10

2

13

15

14 9 3 5 7 6 4 1

11 8

6

a. MOR // arah panjang

3

6

1

13

10

11

14

4

7

12

5

8

2

9

15

b. MOR // arah lebar

7

4

6

8

9

12

15

1

14

2

11

10

5

3

13

7

a. MOE // arah panjang

5

10

1

13

12

9

14

2

4

7

6

8

3

11

15

b. MOE // arah lebar

4

8

3

5

12

10

15

6

13

14

7

9

1

2

11

8 a.

MOR

basah

//

arah

panjang

9 8 3 14 6 15 12 2 11 5 13 4 1 10 7

b. MOR basah // arah lebar

11

2

4

9

13

15

10

1

12

7

14

6

3

5

8

9 a.

MOE

basah

//

arah

panjang

7 6 3 12 9 14 13 2 10 4 15 5 1 8 11

b. MOE basah // arah lebar

10

6

3

7

12

14

11

2

13

8

15

4

1

5

9

10

a. Retensi kekuatan MOR // arah panjang

13

10

9

12

6

14

7

5

11

3

15

4

2

8

1

b. Retensi kekuatan MOR // arah lebar

12

1

3

10

13

14

5

6

9

11

15

4

2

8

7

c. Retensi kekuatan MOE // arah panjang

10

6

9

12

8

14

11

4

13

2

15

5

1

7

3

d. Retensi kekuatan MOE // arah lebar

3

9

8

14

1

10

5

4

2

6

15

7

11

13

12

sub

total

(b)

106 86 55 142 125 166 141 42 124 88 152 78 34 100 120

Total

(a+b)

142 149 95 164 188 229 212 74 167 132 203 135 67 150 172


(6)

110

Lampiran 10 (lanjutan)

Keterangan rangking :

1

=

superior

2 = agak superior

3 = cukup superior

4

=

baik

5 = agak baik

6 = cukup baik

7 = rata-rata atas

8 = agak rata-rata atas

9 = cukup rata-rata atas

10 = rata-rata bawah

11 = agak rata-rata bawah

12 = cukup rata-rata bawah

13 = kurang

14 = agak kurang

15 = cukup kurang