Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Kulit Buah Markisa (Passiflora edulis Deg) dengan Menggunakan Perekat Isosianat Chapter III V
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian di laksanakan bulan September - November 2016. Penelitian ini
akan dilakukan di Work Shop (WS) dan Laboratorium Teknonologi Hasil Hutan
(THH) Program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah mouistermeter,
waterbath, compressor, spray gun, plat besi, mesin kempa panas, timbangan
digital, caliper dan Universal Testting mechine (UTM). Bahan yang digunakan
dalam penelitian ini adalah limbah kulit buah markisa (Passiflora edulis) yang di
ambil dari industri sirup PT. Dewi Markisa. Perekat yang digunakan yaitu
isosianat.
Prosedur Penelitian
1. Persiapan Bahan Baku
Limbah kulit buah markisa diperoleh dari industri sirup PT. Dewi Markisa
di Berastagi, Kabupaten Karo, Sumatera Utara. Selanjutnya dilakukan
pembersihan kulit buah markisa dari daging buah yang masih bersisa. Setelah
dilakukan pembersihan, kulit buah markisa dijemur hingga kering udara. Bahan
yang sudah mencapai kadar air kering udara dilanjutkan dengan proses
pengeringan di dalam oven hingga kadar air ±5%. Setelah kadar air sudah
mencapai target, bahan tersebut dihancurkan menjadi bentuk partikel kecil secara
manual dengan ukuran 10 mesh.
Universitas Sumatera Utara
Dilakukan perhitungan bahan baku limbah kulit buah markisa dan
kebutuhan perekat yang akan digunakan dalam pembuatan papan partikel.
Perhitungan bahan baku berdasarkan ukuran papan, target kerapatan, kadar
perekat dan kadar air bahan baku. Sedangkan kebutuhan perekat ditentukan
berdasarkan ukuran papan, target kerapatan, kadar perekat dan solid content.
Kebutuhan bahan baku disajikan pada Tabel 2 berikut:
Tabel 2. Kebutuhan Bahan Baku dan Perekat Papan Partikel
Bahan Baku
Kulit Buah Markisa (gr)
Perekat (gr)
Kebutuhan bahan baku berdasarkan kadar perekat /papan
5%
7%
9%
11%
499
489
478
473
25,5
36
46
56
2. Pengukuran pH dan Kandungan Ekstraktif
2.1 pH
Berdasarkan metode yang dilakukan Johns dan Niazi (1980) pengukuran
pH dengan cara serbuk kulit buah markisa ditambahkan aquades dengan
perbandingan 1:10 (5 gram serbuk : 50 ml aquades). Setelah itu, bahan tersebut
dipanaskan selama 1 jam dengan suhu 80oC, selanjutnya larutan tersebut disaring
menggunakan kertas saring. Larutan tersebut yang siap untuk diukur disimpan
dalam botol.Lalu diukur menggunakan pHmeter.
2.2 Larutan ekstraktif dalam air panas
Berdasarkan standar ASTM D 1110 – 84, pengujian larutan ekstraktif dalam
air panas dilakukan penimbangan serbuk sebanyak 2 gram. Setelah itu serbuk
tersebut dicampurkan dengan 100 ml air panas dan dipanaskan selama 3 jam
menggunakan waterbath. Larutan tersebut disaring dengan menggunakan kertas
saring. Selanjutnya, bahan yang telah disaring dikeringkan dalam oven pada suhu
100 – 1050C selama 4 jam. Sampel didinginkan lalu ditimbang beratnya.
Universitas Sumatera Utara
Exh = [(W1 – W2)/ W1] x 100 %
Keterangan:
Exh
= Persentase ekstraktif larutan panas (%)
W1
= Berat awal (gr)
W2
= Berat kering oven (gr)
2.3 Larutan ekstraktif dalam air dingin
Berdasarkan standar ASTM D 1110 – 84, pengujian larutan ekstraktif dalam
air dingin dilakukan dengan penimbangan serbuk sebanyak 2 gram. Setelah itu,
dicampur dengan 100 ml aquades. Larutan tersebut diaduk secara merata,
didiamkan selama 48 jam. Selanjutnya, larutan tersebut disaring dan dikeringkan
dalam oven dengan pada suhu 100 - 1050C selama 4 jam. Sampel didinginkan lalu
ditimbang beratnya.
Exc = [(W1 – W2)/ W1] x 100 %
Keterangan:
Exc
= Persentase ekstraktif larutan dingin (%)
W1
= Berat awal (gr)
W2
= Berat kering oven (gr)
3. Proses Pembuatan Papan
3.1 Pencampuran bahan
Kulit buah markisa yang telah mencapai KA ± 5% dicampur dengan
perekat isosianat. Kadar perekat yang akan digunakan 5%, 7%, 9% dan 11%.
Pencampuran bahan dilakukan dengan menggunakan bantuan sprayer gun untuk
membantu meratakan perekat keseluruh bahan baku.
3.2 Pembuatan lembaran
Selanjutnya, dilakukan proses pembuatan lembaran bahan baku yang telah
dicampur, dimasukkan ke dalam cetakan dengan ukuran 25 cm x 25 cm. Setelah
Universitas Sumatera Utara
itu, ditekan campuran bahan tersebut agar saat proses pengempaan hasilnya akan
baik.
3.3 Pengempaan
Lembaran yang sudah dicetak selanjutnya dikempa dengan menggunakan
kempa panas pada suhu 160oC selama 6 menit berdasarkan penelitian yang telah
dilakukan Amelia (2009) suhu kempa yang digunakan dalam pembuatan papan
partikel adalah 160oC dengan hasil yang menunjukan telah memenuhi standar dan
tekanan 30 kg/cm2 hal ini sesuai dengan pernyataan FAO (1997) besar tekanan
pengempaan antara 15 kg/cm2 – 35 kg/cm2dengan kerapatan target 0,8 g/cm3.
Papan dibuat sebanyak 12 papan berdasarkan perlakuan 4 macam kadar perekat
masing-masing sebanyak 3 ulangan. Kebutuhan bahan baku pembuatan papan
untuk setiap kadar perekatnya berbeda-beda, begitu juga kebutuhan perekatnya.
4. Pengkondisian
Papan yang telah siap dicetak dengan menggunakan kempa panas (hot
press) selanjutnya dilakukan pengkondisian selama ±1 minggu. Dilakukannya
pengkondisian
ini
untuk
melepaskan
sisa-sisa
tegangan
akibat
proses
pengempaan.
5. Pemotongan Contoh Uji
Setelah melalui tahap pengkondisian selama ±1 minggu, dilakukan
pemotongan contoh uji. Pemotongan uji ini dilakukan untuk mengetahui sifat fisis
dan mekanis dari papan partikel ini. Contoh uji ini memiliki berbagai ukuran
sesuai dengan standar JIS A 5908 (2003). Pola pemotongan contoh uji papan
partikel dari kulit buah markisa diilustrasikan seperti Gambar 1.
Universitas Sumatera Utara
A
B
C
D
Gambar 1. Pola pemotongan contoh uji
Keterangan:
A
= contoh uji 20 cm x 5 cm untuk pengujian MOE dan MOR
B
= contoh uji 10 cm x 10 cm untuk pengujian kadar air dan kerapatan
C
= contoh uji 5 cm x 5 cm untuk daya serap air dan pengembangan tebal
D
= contoh uji 5 cm x 5 cm untuk pengujian internal bond
6. Pengujian Papan Partikel
Dalam pengujian papan partikel terdiri dari kerapatan, kadar air (KA),
daya serap air (DSA), pengembangan tebal (PT), internal bond (IB), modulus of
elasticity (MOE) dan modulus of rupture (MOR). Pengujian sifat fisis dan
mekanis papan partikel berdasarkan standar JIS A 5908 : 2003.
6.1 Pengujian Sifat Fisis Papan Partikel
a) Kerapatan
Kerapatan dihitung berdasarkan berat dan volume kering udara dengan
ukuran contoh uji 10 cm x 10 cm. Berat ditimbang (M), lalu menghitung volume
(V) dengan menghitung panjang, lebar dan tebal dari contoh uji. Nilai kerapatan
papan partikel dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
ρ=
�
�
Keterangan:
ρ = kerapatan (gram/cm3)
M = berat contoh uji kering udara (gram)
V = volume contoh uji kering udara (cm3)
b)
Kadar Air
Kadar air papan partikel dihitung dari berat awal dan berat akhir setelah
pengovenan selama 24 jam pada suhu 103 ± 2oC sampai beratnya konstan. Contoh
uji ini dihitung dengan menggunakan rumus:
��−���
100%
KA =
���
Keterangan:
KA
= kadar air 100%
BA
= berat awal (gram)
BKO = berat kering oven (gram)
c) Pengembangan Tebal
Penetapan pengembangan tebal didasarkan atas tebal sebelum dan sesudah
perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam dengan ukuran 5 cm x 5 cm. Nilai
pengembangan tebal dihitung dengan rumus:
PT =
T 2 − T1
× 100%
T1
Keterangan:
PT = pengembangan tebal (%)
T1 = tebal contoh uji sebelum perendaman (mm)
T2 = tebal contoh uji setelah perendaman 2 jam / 24 jam (mm)
Universitas Sumatera Utara
d) Daya Serap Air
Daya serap air papan komposit dihitung berdasarkan berat sebelum dan
sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam dengan ukuran 5 cm x 5 cm.
Besarnya daya serap air papan dihitung berdasarkan rumus:
DSA =
B 2 − B1
× 100%
B1
Keterangan:
DSA = daya serap air (%)
B1
= berat contoh uji sebelum perendaman (gram)
B2
= berat contoh uji setelah perendaman 2 jam / 24 jam (gram)
6.2 Pengujian Sifat Mekanis Papan Partikel
a) Modulus of Rupture (MOR)
Pengujian modulus patah ini menggunakan mesin uji Universal Testing
Machine. Contoh uji ini berukuran 20 cm x 5 cm dengan lebar bentang 15 kali
dari tebalnya, tetapi tidak kurang dari 15 cm. Nilai MOR dihitung dengan rumus:
3��
MOR =
2�ℎ 2
Keterangan:
MOR = modulus patah (kgf/cm2)
P
= beban maksimum (kgf)
L
= jarak sanggah (15 cm)
b
= lebar contoh uji (cm)
h
= tebal contoh uji (cm)
b) Modulus of Elasticity (MOE)
Dalam pengujian modulus lentur menggunakan contoh uji yang sama
dengan contoh uji modulus patah (MOR). Mesin uji yang digunakan Universal
Testing Machine. Saat pengujian dilakukan dicatat defleksi yang terjadi setiap
selang beban tertentu. Nilai MOE dapat ditentukan menggunakan rumus:
Universitas Sumatera Utara
MOE =
PL3
4Ybh 3
Keterangan:
MOE = modulus lentur (kgf/cm2)
P
= beban maksimum (kgf)
L
= jarak sanggah (15 cm)
b
= lebar contoh uji (cm)
h
= tebal contoh uji (cm)
c) Internal Bond
Pengujian keteguhan rekat internal (internal bond) menggunakan contoh
uji berukuran 5 cm x 5 cm. Dalam pengujian ini contoh uji dilekatkan pada dua
buah blok besi dengan perekat epoksi dan dibiarkan mengering selama 24 jam.
Setelah itu kedua blok besi tersebut ditarik tegak lurus permukaan sampai beban
maksimum. Nilai IB dapat ditentukan dengan rumus:
IB =
P
A
Keterangan:
IB= keteguhan rekat ( kg/cm2 )
P = beban maksimum (kg)
A= luas penampang (cm2)
Universitas Sumatera Utara
Prosedur pembuatan papan partikel dari kulit buah markisa disajikan
dalam bagan pada Gambar berikut:
Kulit buah markisa
Perhitungan kebutuhan bahan baku
(partikel dan perekat)
Pengeringan partikel sampai dengan KA ± 5%
Pengadonan (Blending) dengan perekat isosianat 5%, 7%, 9% dan 11%
Pembentukan lembaran pada cetakanberukuran (25 x 25 x 1) cm
Pengempaan panas dengan suhu 160oC dan tekanan 30 kg/cm3
selama 6 menit
Pengkondisian lembaran pada suhu ruangan selama
1 minggu
Pemotongan contoh uji
Pengujian contoh uji Berdasarkan JIS A 5908 :
2003
Pengujian sifat fisis:
- Kerapatan
- Kadar air
- Pengembangan tebal
- Daya serap air
Pengujian sifat mekanis:
- Modulus of Rupture
- Modulus of Elasticity
- Internal bond
Gambar 2. Bagan alur prosedur pembuatan papan partikel
Universitas Sumatera Utara
7. Analisis Data
Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah
rancangan non faktorial dengan pola acak lengkap (RAL non faktorial). Model
yang digunakan tersusunatas1 perlakuan yaitu kadar perekat isosianat yang terdiri
atas 4 taraf (5%, 7%, 9% dan 11%) dengan ulangan sebanyak 3 kali.
Perlakuan ini menggunakan 4 kadar perekat isosianat yakni 5%, 7%, 9%
dan 11%. Model umum perancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai
berikut:
Yij = μ + Ti + εij
Keterangan:
Yij = pengamatan kadar perekat isoisanat terhadap sifat fisis mekanis papan
partikel kulit buah markisa ke–i ulangan ke–j
μ
= nilai rata-rata sebenarnya
Ti = pengaruh perbedaan kadar perekat isosianat ke-i
εij = nilai galat (kesalahan)dari percobaan kadar perekat ke–i ulangan ke–j
Untuk melihat adanya pengaruh perlakuan terhadap respon maka dilakukan
analisis keragaman dengan menggunakan uji F pada tingkat kepercayaan 95%
(nyata). Seperti disajikan pada Tabel 3 berikut:
Tabel 3. Analisis keragaman (ANOVA)
Sumber
Keragaman
Perlakuan
Galat
Total
Db
Mean square
F- hitung
F-tabel
(t - 1)
t(r - 1)
tr -1
Adapun hipotesis yang diuji adalah sebagai berikut:
Ho : Ti =……..= Ti= 0 (tidak berpengaruh)
H1 :paling sedikit ada satu i, Ti ≠ 0
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan kriteria ujinya yang digunakan adalah jika F-hitung lebih
kecilatau sama dengan 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 tingkat kepercayaan tertentu. Untuk
mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh nyata dan sangat nyata dilakukan uji
lanjut dengan menggunakan uji beda Duncan Multiple Range Test (DMRT).
Universitas Sumatera Utara
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran pH dan Kelarutan Ekstraktif
Hasil nilai pengukuran pH dan kelarutan ekstraktif disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Nilai pH dan kandungan ekstraktif papan partikel
Bahan
pH
Kulit Buah
Markisa
5,9
Parameter
Kelarutan ekstraktif
dalam air dingin (%)
33,66
Kelarutan ekstraktif
dalam air panas (%)
37,16
Berdasarkan tingkat keasamannya kulit buah markisa masuk dalam
kategori asam. Dennifa (2007) menyatakan bahwa asam memiliki nilai pH yang
lebih kecil dari 7, semakin mendekati angka 0 maka tingkat keasamannya semakin
kuat sedangkan basa memiliki nilai pH yang lebih besar dari 7. Keasaman bahan
baku sangat menentukan performa dari perekat yang dipergunakan. Beberapa
jenis perekat sangat sensitif terhadap keasaman dari bahan lignoselulosa. Xing et
al. (2004) menyatakan bahwa pH kayu memiliki pengaruh yang kuat terhadap
waktu gelatinasi pada konsentrasi katalis yang lebih rendah, pengaruh ini akan
berkurang ketika konsentrasi katalis yang dipergunakan dinaikkan. Laju
polimerisasi perekat akan mengalami peningkatan atau penurunan tergantung
pada bahan baku (kayu dan perekat) yang dipergunakan, hal ini secara langsung
akan berpengaruh pada suhu dan waktu kempa dalam pembuatan papan partikel
(Paridah et al. 2001).
Berdasarkan Tabel 4, kelarutan ekstraktif dalam air dingin kulit buah
markisa lebih kecil dari kelarutan ekstraktif dalam air panas. Pari et al. (2006)
menyatakan bahwa komponen yang terlarut dalam air dingin meliputi tanin, gum,
gula dan pigmen, sedangkan yang terlarut dalam air panas adalah sama dengan
Universitas Sumatera Utara
yang terlarut dalam air dingin ditambah dengan komponen pati. Komponen yang
terlarut dalam ethanol benzena meliputi lemak, resin, bahan-bahan yang larut
dalam pelarut organik non polar atau sedikit memiliki polaritas. Zat ekstraktif
bahan lignoselulosa yang cukup tinggi mengganggu proses perekatan papan
partikel. Menurut Maloney (1993), ekstraktif berpengaruh pada konsumsi perekat
dan laju pematangannya, menghalangi pembasahan dan mengakibatkan terjadinya
blowing pada saat pengempaan.
Menurut Ruhendi et al. (2007), ekstraktif
berpengaruh terhadap perekatan kayu dalam hal ini mempengaruhi pH,
kontaminasi dan penetrasi. Menurut Sernek (2002) ekstraktif dapat mempengaruhi
keterbasahan kayu dan penyebaran perekat. Sebagian besar ekstraktif memiliki
karakter hidrofobik yang menolak air.
Kerapatan dan Kadar Air
Nilai kerapatan papan partikel disajikan pada Gambar 3.
Kerapatan (g/cm3)
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0.64b
0.69c
0.63ab
0.57a
5
7
9
Kadar Perekat (%)
11
0,00
Gambar 3. Histogram kerapatan papan partikel
Nilai kerapatan papan partikel berkisar antara 0,57 - 0,69 g/cm3. Nilai
kerapatan tertinggi dihasilkan olehpapan partikel dengan kadar perekat 7%.
Sementara nilai kerapatan terendah dihasilkan olehpapan partikel dengan kadar
perekat 11%. Nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan pada penelitian ini
Universitas Sumatera Utara
belum mencapai target. Target kerapatan papan partikel pada penelitian ini adalah
0,8 g/cm3. Nilai kerapatan yang tidak mencapai target diduga tidak meratanya
penyebaran partikel pada saat pencetakan lembaran Ruhendi dan Putra (2011)
menyatakan bahwa nilai kerapatan papan partikel batang dan cabang kayu Jabon
tidak sesuai target dikarenakan tidak meratanya penyebaran partikel pada saat
penaburan dalam cetakan.Selain itu dugaan kemungkinan terjadinya spring back
papan menjadi salah satu penyebab belum tercapainya target kerapatan. Kelly
(1977) mengemukakan bahwa terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi
kerapatan papan partikel yaitu jenis kayu, tekanan kempa, jumlah partikel, jumlah
perekat dan aditif.Secara keseluruhannilai kerapatan papan partikel telah
memenuhi standar yang dipersyaratkan oleh JIS A 5908 – 2003
yang
mensyaratkan nilai kerapatan papan berkisar antara 0,4 – 0,9 g/cm3).
Tabel 5. Sidik ragam (anova) kerapatan papan partikel
Sumber keragaman
Derajat bebas
Mean square
Kadar perekat
3
0,007
Galat
8
0,001
Total
12
Keterangan: *) Berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
F-hitung
6,17*
F-tabel
4,07
Hasil sidik ragam sebagaimana disajikan pada Tabel 5 menunjukan bahwa
perlakuan kadar perekat memberikan pengaruh yang nyata terhadap parameter
kerapatan. Hasil uji lanjut DMRT menunjukkan bahwa papan partikel dengan
kadar perekat 7% berbeda nyata dengan perlakuan lain.
Universitas Sumatera Utara
14
Kadar Air (%)
12
10
8
6
4
2
10.35c
8.35bc
7.17b
5.98a
0
5
7
9
Kadar Perekat (%)
11
Gambar 4. Histogram kadar air papan partikel
Nilai kadar air yang dihasilkan berkisar antara 5,98 - 10,35% (Gambar 4).
Kadar air tertinggi dihasilkan oleh papan partikel dengan kadar perekat 5%,
sedangkan nilai terendah dihasilkan oleh papan partikel dengan kadar perekat
11%. Secara keseluruhan nilai kadar air papan partikel yang dihasilkan telah
memenuhi standar JIS A 5908 (2003) yang mensyaratkan nilai kadar air berkisar
antara 5 – 13%.
Kadar air papan partikel pada umumnya lebih rendah daripada bahan
bakunya (Massijaya et al. 1999). Akan tetapi, penelitian ini menghasilkan kadar
air papan partikel yang lebih tinggi dari kadar air bahan bakunya. Hal ini
disebabkan karena karakter kulit buah markisa sebagai bahan baku bersifat porus.
Simanjuntak (2016) menyatakan bahwa laju penyerapan air partikel julit buah
markisa sebesar 10 gram perdetik. Hal ini berdampak terhadap papan pada saat
pengkondisian dimana saat kelembaban di udara cukup papan akan mudah untuk
menyerap air atau uap air. Nuryawan (2009) bahwa pada saat pengkondisian,
papan partikel yang tersusun atas partikel-partikel kayu serbuk gergajian masih
memiliki sifat higroskopis, artinya dapat menyerap atau melepaskan air dari
lingkungannya.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 6. Sidik ragam (anova) kadar air papan partikel
Sumber keragaman
Derajat bebas
Mean square
Kadar perekat
3
10,40
Galat
8
1,57
Total
12
Keterangan: *) Berbeda nyata selang kepercayaan 95%.
F-hitung
6,60*
F-tabel
4,07
Hasil sidik ragam sebagaimana disajikan pada Tabel 6 menunjukan bahwa
perlakuan kadar perekat memberikan pengaruh yang nyata terhadap parameter
kadar air. Hasil uji lanjut DMRT menunjukkan bahwa papan partikel dengan
kadar perekat 11 % berbeda nyata dengan perlakuan lain kecuali kadar perekat
9%.
Pengembangan Tebal
Nilai pengembangan tebal papan partikel disajikan pada Gambar 5.
Pengembangan Tebal (%)
30
25
22.26c
18.46bc
20
16.88b
13.41a
15
10
5
0
5
7
9
11
Kadar Perekat Isosianat (%)
Gambar 5. Histogram pengembangan tebal papan partikel
Nilai rata-rata pengembangan tebal berkisar antara 13,41-22,26%.
Berdasarkan Gambar 5 terlihat bahwa terjadi penurunan nilai pengembangan tebal
seiring dengan peningkatan kadar perekat yang dipergunakan dalam pembuatan
papan. Sulastiningsih (2011) meyatakan bahwa jumlah perekat yang banyak akan
meningkatkan ikatan antar partikel sehingga papan partikel yang dihasilkan lebih
Universitas Sumatera Utara
tahan terhadap air dan lebih stabil. Bila dibandingkan dengan penelitian
sebelumnya yang dilakukan oleh Simanjuntak (2016) dan Robinsar (2017), papan
partikel yang terbuat dari kulit buah markisa dengan menggunakan perekat UF
dan PF, respon perekat Isosianat ini terhadap partikel kulit buah markisa jauh
lebih baik
Marra (1992) MDI tidak membentuk ikatan mekanis dengan kayu, namun
ikatan yang terjadi adalah ikatan kimia dimana ikatan kimia ini lebih kuat
danlebih stabil dibandingkan dengan ikatan mekanis sehingga membuat kinerja
MDI lebih baik dibandingkan PF. Walaupun penggunaan MDI dalam jumlah
sedikit namun dapat memberikan hasil yang lebih baik dari PF. Kayu memiliki
gugus fungsi kimia yang dikenal dengan gugus hidroksil. MDI dalam gugus
isocyanat (–N=C=O) bereaksi dengan gugus hidroksil pada kayu membentuk
rantai urethane. Kombinasi faktor seperti non-polar, komponen aromatik dari
MDI tahan terhadap hidrolisis.
Lebih lanjut Ruhendi dan Hadi (1997)
menyatakan bahwa isosianat merupakan perekat yang dapat digunakan pada
variasi suhu yang luas, tahan air, panas, cepat kering dengan pH netral dan kedap
terhadap pelarut.
Hasil sidik ragam yang disajikan pada Tabel 7 menunjukkan bahwa perlakuan
pada penelitian ini memberikan pengaruh yang nyata pada selang kepercayaan
95% terhadap parameter pengembangan tebal papan yang dihasilkan.
Tabel 7. Sidik ragam (anova) pengembangan tebal papan partikel
Sumber keragaman
Derajat bebas
Mean square
Kadar perekat
3
40,43
Galat
8
5,27
Total
12
Keterangan : *) Berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%.
F-hitung
7,66*
F-tabel
4,07
Universitas Sumatera Utara
Hasil uji lanjut DMRT menunjukkan bahwa papan partikel dengan kadar
perekat 11% berbeda nyata dengan perlakuan yang lain. Meskipun terjadi
perbaikan dalam hal nilai pengembangan tebal, namun nilai tersebut belum
memenuhi standar JIS A 5908 (2003) yang mensyaratkan nilai pengembangan
tebal maksimum sebesar 12%.
Daya Serap Air
Daya Serap Air (%)
Nilai daya serap air papan partikel disajikan pada Gambar 6.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
62,57
68,58
59,05
51,33
5
7
9
11
Kadar Perekat (%)
Gambar 6. Histogram daya serap air papan partikel
Berdasarkan Gambar 6, nilai daya serap air papan partikel berkisar antara
51,33 - 68,58%. Nilai terendah dan tertinggi masing-masing terdapat pada
perlakuankadar perekat 11% dan 7%. Secara umum terjadi penurunan nilai daya
serap air seiring dengan peningkatan kadar perekat yang dipergunakan dalam
pembuatan papan.
Menurut Ruhendi et al. (2007) bahwa dengan semakin
bertambahnya jumlah perekat maka daya serap air semakin menurun, hal tersebut
disebabkan karena semakin banyak jumlah perekat yang mengisi rongga-rongga yang
terdapat dalam papan partikel sehingga air yang masuk ke dalam papan partikel semakin
berkurang.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 8. Sidik ragam (anova) daya serap air papan partikel
Sumber keragaman
Derajat bebas
Mean square
F-hitung
Kadar perekat
3
155,72
1,09ns
Galat
8
142,89
Total
12
Keterangan: ns) Tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
F-tabel
4,07
Hasil sidik ragam yang disajikan pada Tabel 8 menunjukkan bahwa
perlakuan pada penelitian ini tidak memberikan pengaruh yang nyata pada selang
kepercayaan 95% terhadap parameter daya serap air papan yang dihasilkan.
Papan partikel dikelompokkan berdasarkan penggunaanya, sehingga jenis
dan kadar perekat sangat berpengaruh dalam penentuan penggunaan papan
partikel tersebut apakah untuk keperluan interior ataupun eksterior. Meskipun
daya serap air tidak dipersyaratkan didalam standar JIS A 5908 (2003), namun
parameter daya serap air menjadi salah satu bahan pertimbangan dalam penentuan
penggunaan tersebut.
Modulus of Elasticity dan Modulus of Rupture
Nilai rata-rata MOE papan partikel disajikan pada Gambar 7.
6000
MOE (kgf/cm3)
5000
4000
3000
2000
1000
2189,46
2809,58
3862,16
4077,12
0
5
7
9
Kadar Perekat (%)
11
Gambar 7. Histogram MOE papan partikel
Nilai MOE papan partikel berkisar antara 2189,46 - 4077,12 kgf/cm2. Nilai
MOE tertinggi dihasilkan oleh papan dengan perlakuan kadar perekat 11%,
Universitas Sumatera Utara
sementara itu nilai MOE terendah dihasilkan oleh papan dengan perlakuan kadar
perekat 5%. Secara keseluruhan peningkatan kadar perekat menyebabkan
terjadinya peningkatan nilai MOE. Maloney (1993) mengatakan bahwa nilai MOE
dipengaruhi oleh kandungan dan jenis bahan perekat yang digunakan, daya ikat
perekat, dan ukuran partikel.
Rendahnya nilai MOE pada penelitian ini juga didugakarena geometri
partikel yang mendekati bentuk serbuk serta rendahnya homogenitas ukuran
partikelnya. Haygreen dan Bowyer (1996) menyatakan bahwa partikel ideal untuk
mengembangkan kekuatan dan stabilitas dimensi adalah partikel serpih tipis
dengan ketebalan seragam dengan perbandingan tebal ke panjang yang tinggi.
Dugaan selanjutnya adalah komponen kimia dari kulit buah markisa yang jauh
lebih rendah bila dibandingkan dengan kayu menyebabkan bahan ini tidak
memiliki kekuatan.
Tabel 9. Sidik ragam (anova) MOE papan partikel
Sumber keragaman
Derajat bebas
Mean square
F-hitung
Kadar perekat
3
2376640,68
1,53ns
Galat
8
1554157,16
Total
12
Keterangan: ns) Tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
F-tabel
4,07
Hasil sidik ragam yang disajikan pada Tabel 9 menunjukkan bahwa
perlakuan pada penelitian ini tidak memberikan pengaruh yang nyata pada selang
kepercayaan 95% terhadap parameter MOE papan yang dihasilkan.
Secara
keseluruhan nilai MOE papan partikel pada penelitian ini belum memenuhi
standar JIS A 5908 (2003) yang mensyaratkan nilai MOE minimum sebesar
20.400 kgf/cm2.
Universitas Sumatera Utara
100
MOR (kgf/cm2)
80
60
40
20
21,73
27,11
22,29
30,61
0
5
7
9
Kadar Perekat (%)
11
Gambar 8. Hiatogram MOR papan partikel
Nilai MOR papan partikel berkisar antara 21,73 - 30,61 kgf/cm3. Nilai
MOE tertinggi dihasilkan oleh papan dengan perlakuan kadar perekat 11%,
sementara nilai MOR terendah dihasilkan oleh papan dengan perlakuan kadar
perekat 5%. Peningkatan kadar perekat memberikan respon positif terhadap
peningkatan nilai MOR papan. Ikatan partikel dan penutupan luas permukaan
partikel oleh perekat yang lebih besar dengan adanya peningkatan kadar perekat
menyebabkan terjadinya peningkatan kekuatan papan.
Tabel 10. Sidik ragam (anova) MOR papan partikel
Sumber keragaman
Derajat bebas
Mean square
F-hitung
Kadar perekat
3
53,21
0,52ns
Galat
8
101,22
Total
12
Keterangan: ns) Tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
F-tabel
4,07
Hasil sidik ragam yang disajikan pada Tabel 10 menunjukkan bahwa
perlakuan pada penelitian ini tidak memberikan pengaruh yang nyata pada selang
kepercayaan 95% terhadap parameter MOR papan yang dihasilkan.
Secara
keseluruhan nilai MOR papan partikel pada penelitian ini belum memenuhi
standar JIS A 5908 (2003) yang mensyaratkan nilai MOR minimum sebesar 82
kgf/cm2.
Universitas Sumatera Utara
Internal Bond
Nilai IB papan partikel disajikan pada Gambar 7.
6
IB (kg/cm2)
5
4
3
2
1
2,19
2,27
2,92
4,27
5
7
9
11
0
Kadar Perekat (%)
Gambar 9. Histogram internal bond papan partikel
Nilai IB papan partikel berkisar antara 2,19 - 4,27 kg/cm2. Nilai IB
tertinggi dihasilkan oleh papan dengan perlakuan kadar perekat 11%, sementara
nilai IB terendah dihasilkan oleh papan dengan kadar perekat 5%.
Peningkatan
kadar perekat menyebabkan terjadinya peningkatan nilai IB papan partikel yang
dihasilkan. Widiyanto (2011) bahwa keteguhan rekat papan partikel oleh jenis
perekat dan kadar perekat, nilai keteguhan rekat juga naik seiring dengan
peningkatan kadar perekat. Peningkatan nilai IB seiring dengan pertambahan
jumlah perekat dapat dilihat juga dalam penelitian Iskandar et al. (2015) semakin
tinggi kadar perekat maka keteguhan rekat internal papan partikel ampas tebu.
Pertambahan jumlah perekat akan meningkatkan ikatan adhesi partikel.
Tabel 11. Sidik ragam IB papan partikel
Sumber keragaman
Kadar perekat
Galat
Total
Derajat bebas
3
8
12
Mean square
2,769
0,763
F- hitung
3,62ns
F- tabel
4,07
Keterangan: ns) Tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
Universitas Sumatera Utara
Hasil sidik ragam yang disajikan pada Tabel 11 menunjukkan bahwa
perlakuan pada penelitian ini tidak memberikan pengaruh yang nyata pada selang
kepercayaan 95% terhadap parameter IB papan yang dihasilkan.
Secara
keseluruhan nilai IB papan partikel pada penelitian ini sudah memenuhi standar
JIS A 5908 (2003) yang mensyaratkan nilai IB minimum sebesar 1,5 kgf/cm2.
Universitas Sumatera Utara
KESIMPULAN
Peningkatan kadar perekat secara keseluruhan memperbaiki sifat fisis dan
mekanis papan partikel yang dihasilkan. Nilai kerapatan, kadar air, dan internal
bond papan telah memenuhi standar. Namun untuk parameter pengembangan
tebal, MOE dan MOR belum memenuhi persyaratan standar JIS A 5908 (2003).
Pengaruh bahan baku dalam hal ini kulit buah markisa sebagai salah satu faktor
penentu kualitas papan partikel yang dihasilkan.
Nilai kerapatan, kadar air dan pengembangan tebal berpengaruh terhadap
papan partikel kulit buah markisa. Namun untuk parameter daya serap air, MOE,
MOR dan internal bond belum berpengaruh nyata terhadap papan partikel.
Universitas Sumatera Utara
Waktu dan Tempat
Penelitian di laksanakan bulan September - November 2016. Penelitian ini
akan dilakukan di Work Shop (WS) dan Laboratorium Teknonologi Hasil Hutan
(THH) Program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah mouistermeter,
waterbath, compressor, spray gun, plat besi, mesin kempa panas, timbangan
digital, caliper dan Universal Testting mechine (UTM). Bahan yang digunakan
dalam penelitian ini adalah limbah kulit buah markisa (Passiflora edulis) yang di
ambil dari industri sirup PT. Dewi Markisa. Perekat yang digunakan yaitu
isosianat.
Prosedur Penelitian
1. Persiapan Bahan Baku
Limbah kulit buah markisa diperoleh dari industri sirup PT. Dewi Markisa
di Berastagi, Kabupaten Karo, Sumatera Utara. Selanjutnya dilakukan
pembersihan kulit buah markisa dari daging buah yang masih bersisa. Setelah
dilakukan pembersihan, kulit buah markisa dijemur hingga kering udara. Bahan
yang sudah mencapai kadar air kering udara dilanjutkan dengan proses
pengeringan di dalam oven hingga kadar air ±5%. Setelah kadar air sudah
mencapai target, bahan tersebut dihancurkan menjadi bentuk partikel kecil secara
manual dengan ukuran 10 mesh.
Universitas Sumatera Utara
Dilakukan perhitungan bahan baku limbah kulit buah markisa dan
kebutuhan perekat yang akan digunakan dalam pembuatan papan partikel.
Perhitungan bahan baku berdasarkan ukuran papan, target kerapatan, kadar
perekat dan kadar air bahan baku. Sedangkan kebutuhan perekat ditentukan
berdasarkan ukuran papan, target kerapatan, kadar perekat dan solid content.
Kebutuhan bahan baku disajikan pada Tabel 2 berikut:
Tabel 2. Kebutuhan Bahan Baku dan Perekat Papan Partikel
Bahan Baku
Kulit Buah Markisa (gr)
Perekat (gr)
Kebutuhan bahan baku berdasarkan kadar perekat /papan
5%
7%
9%
11%
499
489
478
473
25,5
36
46
56
2. Pengukuran pH dan Kandungan Ekstraktif
2.1 pH
Berdasarkan metode yang dilakukan Johns dan Niazi (1980) pengukuran
pH dengan cara serbuk kulit buah markisa ditambahkan aquades dengan
perbandingan 1:10 (5 gram serbuk : 50 ml aquades). Setelah itu, bahan tersebut
dipanaskan selama 1 jam dengan suhu 80oC, selanjutnya larutan tersebut disaring
menggunakan kertas saring. Larutan tersebut yang siap untuk diukur disimpan
dalam botol.Lalu diukur menggunakan pHmeter.
2.2 Larutan ekstraktif dalam air panas
Berdasarkan standar ASTM D 1110 – 84, pengujian larutan ekstraktif dalam
air panas dilakukan penimbangan serbuk sebanyak 2 gram. Setelah itu serbuk
tersebut dicampurkan dengan 100 ml air panas dan dipanaskan selama 3 jam
menggunakan waterbath. Larutan tersebut disaring dengan menggunakan kertas
saring. Selanjutnya, bahan yang telah disaring dikeringkan dalam oven pada suhu
100 – 1050C selama 4 jam. Sampel didinginkan lalu ditimbang beratnya.
Universitas Sumatera Utara
Exh = [(W1 – W2)/ W1] x 100 %
Keterangan:
Exh
= Persentase ekstraktif larutan panas (%)
W1
= Berat awal (gr)
W2
= Berat kering oven (gr)
2.3 Larutan ekstraktif dalam air dingin
Berdasarkan standar ASTM D 1110 – 84, pengujian larutan ekstraktif dalam
air dingin dilakukan dengan penimbangan serbuk sebanyak 2 gram. Setelah itu,
dicampur dengan 100 ml aquades. Larutan tersebut diaduk secara merata,
didiamkan selama 48 jam. Selanjutnya, larutan tersebut disaring dan dikeringkan
dalam oven dengan pada suhu 100 - 1050C selama 4 jam. Sampel didinginkan lalu
ditimbang beratnya.
Exc = [(W1 – W2)/ W1] x 100 %
Keterangan:
Exc
= Persentase ekstraktif larutan dingin (%)
W1
= Berat awal (gr)
W2
= Berat kering oven (gr)
3. Proses Pembuatan Papan
3.1 Pencampuran bahan
Kulit buah markisa yang telah mencapai KA ± 5% dicampur dengan
perekat isosianat. Kadar perekat yang akan digunakan 5%, 7%, 9% dan 11%.
Pencampuran bahan dilakukan dengan menggunakan bantuan sprayer gun untuk
membantu meratakan perekat keseluruh bahan baku.
3.2 Pembuatan lembaran
Selanjutnya, dilakukan proses pembuatan lembaran bahan baku yang telah
dicampur, dimasukkan ke dalam cetakan dengan ukuran 25 cm x 25 cm. Setelah
Universitas Sumatera Utara
itu, ditekan campuran bahan tersebut agar saat proses pengempaan hasilnya akan
baik.
3.3 Pengempaan
Lembaran yang sudah dicetak selanjutnya dikempa dengan menggunakan
kempa panas pada suhu 160oC selama 6 menit berdasarkan penelitian yang telah
dilakukan Amelia (2009) suhu kempa yang digunakan dalam pembuatan papan
partikel adalah 160oC dengan hasil yang menunjukan telah memenuhi standar dan
tekanan 30 kg/cm2 hal ini sesuai dengan pernyataan FAO (1997) besar tekanan
pengempaan antara 15 kg/cm2 – 35 kg/cm2dengan kerapatan target 0,8 g/cm3.
Papan dibuat sebanyak 12 papan berdasarkan perlakuan 4 macam kadar perekat
masing-masing sebanyak 3 ulangan. Kebutuhan bahan baku pembuatan papan
untuk setiap kadar perekatnya berbeda-beda, begitu juga kebutuhan perekatnya.
4. Pengkondisian
Papan yang telah siap dicetak dengan menggunakan kempa panas (hot
press) selanjutnya dilakukan pengkondisian selama ±1 minggu. Dilakukannya
pengkondisian
ini
untuk
melepaskan
sisa-sisa
tegangan
akibat
proses
pengempaan.
5. Pemotongan Contoh Uji
Setelah melalui tahap pengkondisian selama ±1 minggu, dilakukan
pemotongan contoh uji. Pemotongan uji ini dilakukan untuk mengetahui sifat fisis
dan mekanis dari papan partikel ini. Contoh uji ini memiliki berbagai ukuran
sesuai dengan standar JIS A 5908 (2003). Pola pemotongan contoh uji papan
partikel dari kulit buah markisa diilustrasikan seperti Gambar 1.
Universitas Sumatera Utara
A
B
C
D
Gambar 1. Pola pemotongan contoh uji
Keterangan:
A
= contoh uji 20 cm x 5 cm untuk pengujian MOE dan MOR
B
= contoh uji 10 cm x 10 cm untuk pengujian kadar air dan kerapatan
C
= contoh uji 5 cm x 5 cm untuk daya serap air dan pengembangan tebal
D
= contoh uji 5 cm x 5 cm untuk pengujian internal bond
6. Pengujian Papan Partikel
Dalam pengujian papan partikel terdiri dari kerapatan, kadar air (KA),
daya serap air (DSA), pengembangan tebal (PT), internal bond (IB), modulus of
elasticity (MOE) dan modulus of rupture (MOR). Pengujian sifat fisis dan
mekanis papan partikel berdasarkan standar JIS A 5908 : 2003.
6.1 Pengujian Sifat Fisis Papan Partikel
a) Kerapatan
Kerapatan dihitung berdasarkan berat dan volume kering udara dengan
ukuran contoh uji 10 cm x 10 cm. Berat ditimbang (M), lalu menghitung volume
(V) dengan menghitung panjang, lebar dan tebal dari contoh uji. Nilai kerapatan
papan partikel dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
ρ=
�
�
Keterangan:
ρ = kerapatan (gram/cm3)
M = berat contoh uji kering udara (gram)
V = volume contoh uji kering udara (cm3)
b)
Kadar Air
Kadar air papan partikel dihitung dari berat awal dan berat akhir setelah
pengovenan selama 24 jam pada suhu 103 ± 2oC sampai beratnya konstan. Contoh
uji ini dihitung dengan menggunakan rumus:
��−���
100%
KA =
���
Keterangan:
KA
= kadar air 100%
BA
= berat awal (gram)
BKO = berat kering oven (gram)
c) Pengembangan Tebal
Penetapan pengembangan tebal didasarkan atas tebal sebelum dan sesudah
perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam dengan ukuran 5 cm x 5 cm. Nilai
pengembangan tebal dihitung dengan rumus:
PT =
T 2 − T1
× 100%
T1
Keterangan:
PT = pengembangan tebal (%)
T1 = tebal contoh uji sebelum perendaman (mm)
T2 = tebal contoh uji setelah perendaman 2 jam / 24 jam (mm)
Universitas Sumatera Utara
d) Daya Serap Air
Daya serap air papan komposit dihitung berdasarkan berat sebelum dan
sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam dengan ukuran 5 cm x 5 cm.
Besarnya daya serap air papan dihitung berdasarkan rumus:
DSA =
B 2 − B1
× 100%
B1
Keterangan:
DSA = daya serap air (%)
B1
= berat contoh uji sebelum perendaman (gram)
B2
= berat contoh uji setelah perendaman 2 jam / 24 jam (gram)
6.2 Pengujian Sifat Mekanis Papan Partikel
a) Modulus of Rupture (MOR)
Pengujian modulus patah ini menggunakan mesin uji Universal Testing
Machine. Contoh uji ini berukuran 20 cm x 5 cm dengan lebar bentang 15 kali
dari tebalnya, tetapi tidak kurang dari 15 cm. Nilai MOR dihitung dengan rumus:
3��
MOR =
2�ℎ 2
Keterangan:
MOR = modulus patah (kgf/cm2)
P
= beban maksimum (kgf)
L
= jarak sanggah (15 cm)
b
= lebar contoh uji (cm)
h
= tebal contoh uji (cm)
b) Modulus of Elasticity (MOE)
Dalam pengujian modulus lentur menggunakan contoh uji yang sama
dengan contoh uji modulus patah (MOR). Mesin uji yang digunakan Universal
Testing Machine. Saat pengujian dilakukan dicatat defleksi yang terjadi setiap
selang beban tertentu. Nilai MOE dapat ditentukan menggunakan rumus:
Universitas Sumatera Utara
MOE =
PL3
4Ybh 3
Keterangan:
MOE = modulus lentur (kgf/cm2)
P
= beban maksimum (kgf)
L
= jarak sanggah (15 cm)
b
= lebar contoh uji (cm)
h
= tebal contoh uji (cm)
c) Internal Bond
Pengujian keteguhan rekat internal (internal bond) menggunakan contoh
uji berukuran 5 cm x 5 cm. Dalam pengujian ini contoh uji dilekatkan pada dua
buah blok besi dengan perekat epoksi dan dibiarkan mengering selama 24 jam.
Setelah itu kedua blok besi tersebut ditarik tegak lurus permukaan sampai beban
maksimum. Nilai IB dapat ditentukan dengan rumus:
IB =
P
A
Keterangan:
IB= keteguhan rekat ( kg/cm2 )
P = beban maksimum (kg)
A= luas penampang (cm2)
Universitas Sumatera Utara
Prosedur pembuatan papan partikel dari kulit buah markisa disajikan
dalam bagan pada Gambar berikut:
Kulit buah markisa
Perhitungan kebutuhan bahan baku
(partikel dan perekat)
Pengeringan partikel sampai dengan KA ± 5%
Pengadonan (Blending) dengan perekat isosianat 5%, 7%, 9% dan 11%
Pembentukan lembaran pada cetakanberukuran (25 x 25 x 1) cm
Pengempaan panas dengan suhu 160oC dan tekanan 30 kg/cm3
selama 6 menit
Pengkondisian lembaran pada suhu ruangan selama
1 minggu
Pemotongan contoh uji
Pengujian contoh uji Berdasarkan JIS A 5908 :
2003
Pengujian sifat fisis:
- Kerapatan
- Kadar air
- Pengembangan tebal
- Daya serap air
Pengujian sifat mekanis:
- Modulus of Rupture
- Modulus of Elasticity
- Internal bond
Gambar 2. Bagan alur prosedur pembuatan papan partikel
Universitas Sumatera Utara
7. Analisis Data
Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah
rancangan non faktorial dengan pola acak lengkap (RAL non faktorial). Model
yang digunakan tersusunatas1 perlakuan yaitu kadar perekat isosianat yang terdiri
atas 4 taraf (5%, 7%, 9% dan 11%) dengan ulangan sebanyak 3 kali.
Perlakuan ini menggunakan 4 kadar perekat isosianat yakni 5%, 7%, 9%
dan 11%. Model umum perancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai
berikut:
Yij = μ + Ti + εij
Keterangan:
Yij = pengamatan kadar perekat isoisanat terhadap sifat fisis mekanis papan
partikel kulit buah markisa ke–i ulangan ke–j
μ
= nilai rata-rata sebenarnya
Ti = pengaruh perbedaan kadar perekat isosianat ke-i
εij = nilai galat (kesalahan)dari percobaan kadar perekat ke–i ulangan ke–j
Untuk melihat adanya pengaruh perlakuan terhadap respon maka dilakukan
analisis keragaman dengan menggunakan uji F pada tingkat kepercayaan 95%
(nyata). Seperti disajikan pada Tabel 3 berikut:
Tabel 3. Analisis keragaman (ANOVA)
Sumber
Keragaman
Perlakuan
Galat
Total
Db
Mean square
F- hitung
F-tabel
(t - 1)
t(r - 1)
tr -1
Adapun hipotesis yang diuji adalah sebagai berikut:
Ho : Ti =……..= Ti= 0 (tidak berpengaruh)
H1 :paling sedikit ada satu i, Ti ≠ 0
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan kriteria ujinya yang digunakan adalah jika F-hitung lebih
kecilatau sama dengan 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 tingkat kepercayaan tertentu. Untuk
mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh nyata dan sangat nyata dilakukan uji
lanjut dengan menggunakan uji beda Duncan Multiple Range Test (DMRT).
Universitas Sumatera Utara
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran pH dan Kelarutan Ekstraktif
Hasil nilai pengukuran pH dan kelarutan ekstraktif disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Nilai pH dan kandungan ekstraktif papan partikel
Bahan
pH
Kulit Buah
Markisa
5,9
Parameter
Kelarutan ekstraktif
dalam air dingin (%)
33,66
Kelarutan ekstraktif
dalam air panas (%)
37,16
Berdasarkan tingkat keasamannya kulit buah markisa masuk dalam
kategori asam. Dennifa (2007) menyatakan bahwa asam memiliki nilai pH yang
lebih kecil dari 7, semakin mendekati angka 0 maka tingkat keasamannya semakin
kuat sedangkan basa memiliki nilai pH yang lebih besar dari 7. Keasaman bahan
baku sangat menentukan performa dari perekat yang dipergunakan. Beberapa
jenis perekat sangat sensitif terhadap keasaman dari bahan lignoselulosa. Xing et
al. (2004) menyatakan bahwa pH kayu memiliki pengaruh yang kuat terhadap
waktu gelatinasi pada konsentrasi katalis yang lebih rendah, pengaruh ini akan
berkurang ketika konsentrasi katalis yang dipergunakan dinaikkan. Laju
polimerisasi perekat akan mengalami peningkatan atau penurunan tergantung
pada bahan baku (kayu dan perekat) yang dipergunakan, hal ini secara langsung
akan berpengaruh pada suhu dan waktu kempa dalam pembuatan papan partikel
(Paridah et al. 2001).
Berdasarkan Tabel 4, kelarutan ekstraktif dalam air dingin kulit buah
markisa lebih kecil dari kelarutan ekstraktif dalam air panas. Pari et al. (2006)
menyatakan bahwa komponen yang terlarut dalam air dingin meliputi tanin, gum,
gula dan pigmen, sedangkan yang terlarut dalam air panas adalah sama dengan
Universitas Sumatera Utara
yang terlarut dalam air dingin ditambah dengan komponen pati. Komponen yang
terlarut dalam ethanol benzena meliputi lemak, resin, bahan-bahan yang larut
dalam pelarut organik non polar atau sedikit memiliki polaritas. Zat ekstraktif
bahan lignoselulosa yang cukup tinggi mengganggu proses perekatan papan
partikel. Menurut Maloney (1993), ekstraktif berpengaruh pada konsumsi perekat
dan laju pematangannya, menghalangi pembasahan dan mengakibatkan terjadinya
blowing pada saat pengempaan.
Menurut Ruhendi et al. (2007), ekstraktif
berpengaruh terhadap perekatan kayu dalam hal ini mempengaruhi pH,
kontaminasi dan penetrasi. Menurut Sernek (2002) ekstraktif dapat mempengaruhi
keterbasahan kayu dan penyebaran perekat. Sebagian besar ekstraktif memiliki
karakter hidrofobik yang menolak air.
Kerapatan dan Kadar Air
Nilai kerapatan papan partikel disajikan pada Gambar 3.
Kerapatan (g/cm3)
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0.64b
0.69c
0.63ab
0.57a
5
7
9
Kadar Perekat (%)
11
0,00
Gambar 3. Histogram kerapatan papan partikel
Nilai kerapatan papan partikel berkisar antara 0,57 - 0,69 g/cm3. Nilai
kerapatan tertinggi dihasilkan olehpapan partikel dengan kadar perekat 7%.
Sementara nilai kerapatan terendah dihasilkan olehpapan partikel dengan kadar
perekat 11%. Nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan pada penelitian ini
Universitas Sumatera Utara
belum mencapai target. Target kerapatan papan partikel pada penelitian ini adalah
0,8 g/cm3. Nilai kerapatan yang tidak mencapai target diduga tidak meratanya
penyebaran partikel pada saat pencetakan lembaran Ruhendi dan Putra (2011)
menyatakan bahwa nilai kerapatan papan partikel batang dan cabang kayu Jabon
tidak sesuai target dikarenakan tidak meratanya penyebaran partikel pada saat
penaburan dalam cetakan.Selain itu dugaan kemungkinan terjadinya spring back
papan menjadi salah satu penyebab belum tercapainya target kerapatan. Kelly
(1977) mengemukakan bahwa terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi
kerapatan papan partikel yaitu jenis kayu, tekanan kempa, jumlah partikel, jumlah
perekat dan aditif.Secara keseluruhannilai kerapatan papan partikel telah
memenuhi standar yang dipersyaratkan oleh JIS A 5908 – 2003
yang
mensyaratkan nilai kerapatan papan berkisar antara 0,4 – 0,9 g/cm3).
Tabel 5. Sidik ragam (anova) kerapatan papan partikel
Sumber keragaman
Derajat bebas
Mean square
Kadar perekat
3
0,007
Galat
8
0,001
Total
12
Keterangan: *) Berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
F-hitung
6,17*
F-tabel
4,07
Hasil sidik ragam sebagaimana disajikan pada Tabel 5 menunjukan bahwa
perlakuan kadar perekat memberikan pengaruh yang nyata terhadap parameter
kerapatan. Hasil uji lanjut DMRT menunjukkan bahwa papan partikel dengan
kadar perekat 7% berbeda nyata dengan perlakuan lain.
Universitas Sumatera Utara
14
Kadar Air (%)
12
10
8
6
4
2
10.35c
8.35bc
7.17b
5.98a
0
5
7
9
Kadar Perekat (%)
11
Gambar 4. Histogram kadar air papan partikel
Nilai kadar air yang dihasilkan berkisar antara 5,98 - 10,35% (Gambar 4).
Kadar air tertinggi dihasilkan oleh papan partikel dengan kadar perekat 5%,
sedangkan nilai terendah dihasilkan oleh papan partikel dengan kadar perekat
11%. Secara keseluruhan nilai kadar air papan partikel yang dihasilkan telah
memenuhi standar JIS A 5908 (2003) yang mensyaratkan nilai kadar air berkisar
antara 5 – 13%.
Kadar air papan partikel pada umumnya lebih rendah daripada bahan
bakunya (Massijaya et al. 1999). Akan tetapi, penelitian ini menghasilkan kadar
air papan partikel yang lebih tinggi dari kadar air bahan bakunya. Hal ini
disebabkan karena karakter kulit buah markisa sebagai bahan baku bersifat porus.
Simanjuntak (2016) menyatakan bahwa laju penyerapan air partikel julit buah
markisa sebesar 10 gram perdetik. Hal ini berdampak terhadap papan pada saat
pengkondisian dimana saat kelembaban di udara cukup papan akan mudah untuk
menyerap air atau uap air. Nuryawan (2009) bahwa pada saat pengkondisian,
papan partikel yang tersusun atas partikel-partikel kayu serbuk gergajian masih
memiliki sifat higroskopis, artinya dapat menyerap atau melepaskan air dari
lingkungannya.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 6. Sidik ragam (anova) kadar air papan partikel
Sumber keragaman
Derajat bebas
Mean square
Kadar perekat
3
10,40
Galat
8
1,57
Total
12
Keterangan: *) Berbeda nyata selang kepercayaan 95%.
F-hitung
6,60*
F-tabel
4,07
Hasil sidik ragam sebagaimana disajikan pada Tabel 6 menunjukan bahwa
perlakuan kadar perekat memberikan pengaruh yang nyata terhadap parameter
kadar air. Hasil uji lanjut DMRT menunjukkan bahwa papan partikel dengan
kadar perekat 11 % berbeda nyata dengan perlakuan lain kecuali kadar perekat
9%.
Pengembangan Tebal
Nilai pengembangan tebal papan partikel disajikan pada Gambar 5.
Pengembangan Tebal (%)
30
25
22.26c
18.46bc
20
16.88b
13.41a
15
10
5
0
5
7
9
11
Kadar Perekat Isosianat (%)
Gambar 5. Histogram pengembangan tebal papan partikel
Nilai rata-rata pengembangan tebal berkisar antara 13,41-22,26%.
Berdasarkan Gambar 5 terlihat bahwa terjadi penurunan nilai pengembangan tebal
seiring dengan peningkatan kadar perekat yang dipergunakan dalam pembuatan
papan. Sulastiningsih (2011) meyatakan bahwa jumlah perekat yang banyak akan
meningkatkan ikatan antar partikel sehingga papan partikel yang dihasilkan lebih
Universitas Sumatera Utara
tahan terhadap air dan lebih stabil. Bila dibandingkan dengan penelitian
sebelumnya yang dilakukan oleh Simanjuntak (2016) dan Robinsar (2017), papan
partikel yang terbuat dari kulit buah markisa dengan menggunakan perekat UF
dan PF, respon perekat Isosianat ini terhadap partikel kulit buah markisa jauh
lebih baik
Marra (1992) MDI tidak membentuk ikatan mekanis dengan kayu, namun
ikatan yang terjadi adalah ikatan kimia dimana ikatan kimia ini lebih kuat
danlebih stabil dibandingkan dengan ikatan mekanis sehingga membuat kinerja
MDI lebih baik dibandingkan PF. Walaupun penggunaan MDI dalam jumlah
sedikit namun dapat memberikan hasil yang lebih baik dari PF. Kayu memiliki
gugus fungsi kimia yang dikenal dengan gugus hidroksil. MDI dalam gugus
isocyanat (–N=C=O) bereaksi dengan gugus hidroksil pada kayu membentuk
rantai urethane. Kombinasi faktor seperti non-polar, komponen aromatik dari
MDI tahan terhadap hidrolisis.
Lebih lanjut Ruhendi dan Hadi (1997)
menyatakan bahwa isosianat merupakan perekat yang dapat digunakan pada
variasi suhu yang luas, tahan air, panas, cepat kering dengan pH netral dan kedap
terhadap pelarut.
Hasil sidik ragam yang disajikan pada Tabel 7 menunjukkan bahwa perlakuan
pada penelitian ini memberikan pengaruh yang nyata pada selang kepercayaan
95% terhadap parameter pengembangan tebal papan yang dihasilkan.
Tabel 7. Sidik ragam (anova) pengembangan tebal papan partikel
Sumber keragaman
Derajat bebas
Mean square
Kadar perekat
3
40,43
Galat
8
5,27
Total
12
Keterangan : *) Berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%.
F-hitung
7,66*
F-tabel
4,07
Universitas Sumatera Utara
Hasil uji lanjut DMRT menunjukkan bahwa papan partikel dengan kadar
perekat 11% berbeda nyata dengan perlakuan yang lain. Meskipun terjadi
perbaikan dalam hal nilai pengembangan tebal, namun nilai tersebut belum
memenuhi standar JIS A 5908 (2003) yang mensyaratkan nilai pengembangan
tebal maksimum sebesar 12%.
Daya Serap Air
Daya Serap Air (%)
Nilai daya serap air papan partikel disajikan pada Gambar 6.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
62,57
68,58
59,05
51,33
5
7
9
11
Kadar Perekat (%)
Gambar 6. Histogram daya serap air papan partikel
Berdasarkan Gambar 6, nilai daya serap air papan partikel berkisar antara
51,33 - 68,58%. Nilai terendah dan tertinggi masing-masing terdapat pada
perlakuankadar perekat 11% dan 7%. Secara umum terjadi penurunan nilai daya
serap air seiring dengan peningkatan kadar perekat yang dipergunakan dalam
pembuatan papan.
Menurut Ruhendi et al. (2007) bahwa dengan semakin
bertambahnya jumlah perekat maka daya serap air semakin menurun, hal tersebut
disebabkan karena semakin banyak jumlah perekat yang mengisi rongga-rongga yang
terdapat dalam papan partikel sehingga air yang masuk ke dalam papan partikel semakin
berkurang.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 8. Sidik ragam (anova) daya serap air papan partikel
Sumber keragaman
Derajat bebas
Mean square
F-hitung
Kadar perekat
3
155,72
1,09ns
Galat
8
142,89
Total
12
Keterangan: ns) Tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
F-tabel
4,07
Hasil sidik ragam yang disajikan pada Tabel 8 menunjukkan bahwa
perlakuan pada penelitian ini tidak memberikan pengaruh yang nyata pada selang
kepercayaan 95% terhadap parameter daya serap air papan yang dihasilkan.
Papan partikel dikelompokkan berdasarkan penggunaanya, sehingga jenis
dan kadar perekat sangat berpengaruh dalam penentuan penggunaan papan
partikel tersebut apakah untuk keperluan interior ataupun eksterior. Meskipun
daya serap air tidak dipersyaratkan didalam standar JIS A 5908 (2003), namun
parameter daya serap air menjadi salah satu bahan pertimbangan dalam penentuan
penggunaan tersebut.
Modulus of Elasticity dan Modulus of Rupture
Nilai rata-rata MOE papan partikel disajikan pada Gambar 7.
6000
MOE (kgf/cm3)
5000
4000
3000
2000
1000
2189,46
2809,58
3862,16
4077,12
0
5
7
9
Kadar Perekat (%)
11
Gambar 7. Histogram MOE papan partikel
Nilai MOE papan partikel berkisar antara 2189,46 - 4077,12 kgf/cm2. Nilai
MOE tertinggi dihasilkan oleh papan dengan perlakuan kadar perekat 11%,
Universitas Sumatera Utara
sementara itu nilai MOE terendah dihasilkan oleh papan dengan perlakuan kadar
perekat 5%. Secara keseluruhan peningkatan kadar perekat menyebabkan
terjadinya peningkatan nilai MOE. Maloney (1993) mengatakan bahwa nilai MOE
dipengaruhi oleh kandungan dan jenis bahan perekat yang digunakan, daya ikat
perekat, dan ukuran partikel.
Rendahnya nilai MOE pada penelitian ini juga didugakarena geometri
partikel yang mendekati bentuk serbuk serta rendahnya homogenitas ukuran
partikelnya. Haygreen dan Bowyer (1996) menyatakan bahwa partikel ideal untuk
mengembangkan kekuatan dan stabilitas dimensi adalah partikel serpih tipis
dengan ketebalan seragam dengan perbandingan tebal ke panjang yang tinggi.
Dugaan selanjutnya adalah komponen kimia dari kulit buah markisa yang jauh
lebih rendah bila dibandingkan dengan kayu menyebabkan bahan ini tidak
memiliki kekuatan.
Tabel 9. Sidik ragam (anova) MOE papan partikel
Sumber keragaman
Derajat bebas
Mean square
F-hitung
Kadar perekat
3
2376640,68
1,53ns
Galat
8
1554157,16
Total
12
Keterangan: ns) Tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
F-tabel
4,07
Hasil sidik ragam yang disajikan pada Tabel 9 menunjukkan bahwa
perlakuan pada penelitian ini tidak memberikan pengaruh yang nyata pada selang
kepercayaan 95% terhadap parameter MOE papan yang dihasilkan.
Secara
keseluruhan nilai MOE papan partikel pada penelitian ini belum memenuhi
standar JIS A 5908 (2003) yang mensyaratkan nilai MOE minimum sebesar
20.400 kgf/cm2.
Universitas Sumatera Utara
100
MOR (kgf/cm2)
80
60
40
20
21,73
27,11
22,29
30,61
0
5
7
9
Kadar Perekat (%)
11
Gambar 8. Hiatogram MOR papan partikel
Nilai MOR papan partikel berkisar antara 21,73 - 30,61 kgf/cm3. Nilai
MOE tertinggi dihasilkan oleh papan dengan perlakuan kadar perekat 11%,
sementara nilai MOR terendah dihasilkan oleh papan dengan perlakuan kadar
perekat 5%. Peningkatan kadar perekat memberikan respon positif terhadap
peningkatan nilai MOR papan. Ikatan partikel dan penutupan luas permukaan
partikel oleh perekat yang lebih besar dengan adanya peningkatan kadar perekat
menyebabkan terjadinya peningkatan kekuatan papan.
Tabel 10. Sidik ragam (anova) MOR papan partikel
Sumber keragaman
Derajat bebas
Mean square
F-hitung
Kadar perekat
3
53,21
0,52ns
Galat
8
101,22
Total
12
Keterangan: ns) Tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
F-tabel
4,07
Hasil sidik ragam yang disajikan pada Tabel 10 menunjukkan bahwa
perlakuan pada penelitian ini tidak memberikan pengaruh yang nyata pada selang
kepercayaan 95% terhadap parameter MOR papan yang dihasilkan.
Secara
keseluruhan nilai MOR papan partikel pada penelitian ini belum memenuhi
standar JIS A 5908 (2003) yang mensyaratkan nilai MOR minimum sebesar 82
kgf/cm2.
Universitas Sumatera Utara
Internal Bond
Nilai IB papan partikel disajikan pada Gambar 7.
6
IB (kg/cm2)
5
4
3
2
1
2,19
2,27
2,92
4,27
5
7
9
11
0
Kadar Perekat (%)
Gambar 9. Histogram internal bond papan partikel
Nilai IB papan partikel berkisar antara 2,19 - 4,27 kg/cm2. Nilai IB
tertinggi dihasilkan oleh papan dengan perlakuan kadar perekat 11%, sementara
nilai IB terendah dihasilkan oleh papan dengan kadar perekat 5%.
Peningkatan
kadar perekat menyebabkan terjadinya peningkatan nilai IB papan partikel yang
dihasilkan. Widiyanto (2011) bahwa keteguhan rekat papan partikel oleh jenis
perekat dan kadar perekat, nilai keteguhan rekat juga naik seiring dengan
peningkatan kadar perekat. Peningkatan nilai IB seiring dengan pertambahan
jumlah perekat dapat dilihat juga dalam penelitian Iskandar et al. (2015) semakin
tinggi kadar perekat maka keteguhan rekat internal papan partikel ampas tebu.
Pertambahan jumlah perekat akan meningkatkan ikatan adhesi partikel.
Tabel 11. Sidik ragam IB papan partikel
Sumber keragaman
Kadar perekat
Galat
Total
Derajat bebas
3
8
12
Mean square
2,769
0,763
F- hitung
3,62ns
F- tabel
4,07
Keterangan: ns) Tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
Universitas Sumatera Utara
Hasil sidik ragam yang disajikan pada Tabel 11 menunjukkan bahwa
perlakuan pada penelitian ini tidak memberikan pengaruh yang nyata pada selang
kepercayaan 95% terhadap parameter IB papan yang dihasilkan.
Secara
keseluruhan nilai IB papan partikel pada penelitian ini sudah memenuhi standar
JIS A 5908 (2003) yang mensyaratkan nilai IB minimum sebesar 1,5 kgf/cm2.
Universitas Sumatera Utara
KESIMPULAN
Peningkatan kadar perekat secara keseluruhan memperbaiki sifat fisis dan
mekanis papan partikel yang dihasilkan. Nilai kerapatan, kadar air, dan internal
bond papan telah memenuhi standar. Namun untuk parameter pengembangan
tebal, MOE dan MOR belum memenuhi persyaratan standar JIS A 5908 (2003).
Pengaruh bahan baku dalam hal ini kulit buah markisa sebagai salah satu faktor
penentu kualitas papan partikel yang dihasilkan.
Nilai kerapatan, kadar air dan pengembangan tebal berpengaruh terhadap
papan partikel kulit buah markisa. Namun untuk parameter daya serap air, MOE,
MOR dan internal bond belum berpengaruh nyata terhadap papan partikel.
Universitas Sumatera Utara