Peningkatan kualitas papan komposit sisal (Agave sisalana Perr.) dengan perlakuan mekanis
PENINGKATAN KUALITAS PAPAN
KOMPOSIT SISAL (Agave sisalana Perr.)
DENGAN PERLAKUAN MEKANIS
FIRDA AULYA SYAMANI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
PERNYATAAN MENGENAI
TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Peningkatan Kualitas Papan
Komposit Sisal (Agave sisalana Perr.) dengan Perlakuan Mekanis adalah karya
saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber 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, Agustus 2009
Firda Aulya Syamani
NIM. E051060311
ABSTRACT
FIRDA AULYA SYAMANI. Improving Quality of Sisal (Agave sisalana Perr.)
Composite Board by Mechanical Treatment. Under the direction of MUH.
YUSRAM MASSIJAYA dan BAMBANG SUBIYANTO.
Mechanical treatment is one of techniques to improve board properties. In
this research mechanical treatment such as repetition of ring flaker processing on
sisal fibers is expected to separate bundle of fibers into individual fiber, for resin
can easily wetting the fibers. Then, overlaying board was conducted to improve
board’s properties. The objectives of this study were to find out effect of
mechanical treatment on sisal fibers and type of board-overlays on quality of sisal
(Agave sisalana Perr.) composite boards. Board target density was 0.60 g/cm3.
Sisal fibers were processed by ring flaker for 1, 2 or 4 cycles prior to board
manufacturing. Composite boards were bonded by isocyanate. Resins content
used was 10% based on raw material oven dry weight. Boards were made as
single layer board and three layers board. On three layers boards, 25% of total
resin was used on board-overlays. Types of board-overlays were rubber wood
veneer, betung bamboo plait and formica. Board’s properties were tested based on
JIS A 5908-2003. The research results show that mechanical treatment such as
ring flaker processing of sisal fibers sicnificantly improve thickness swelling
properties of sisal board significantly. Sisal fibers through once cycle ring flaker
processing produced board with higher internal bond, modulus of rupture and
screw holding power properties compared to those of sisal fibers through two or
four cycles ring flaker processing. Overlaid board using rubber wood veneer
showed highest mechanical and physical properties compared to those of other
overlaid materials.
Keywords : sisal fiber, isocyanate, ring flaker processing, board-overlays
RINGKASAN
FIRDA AULYA SYAMANI. Peningkatan Kualitas Papan Komposit Sisal
(Agave sisalana Perr.) dengan Perlakuan Mekanis. Dibimbing oleh MUH.
YUSRAM MASSIJAYA dan BAMBANG SUBIYANTO.
Serat alam adalah bahan berlignoselulosa yang mempunyai potensi untuk
dimanfaatkan sebagai bahan baku papan komposit. Serat yang berasal dari daun
tanaman Agave sisalana Perr. (serat sisal) telah dimanfaatkan sebagai penguat
dalam matriks papan memiliki kelebihan, karena dapat menghasilkan papan yang
biodegradable dengan sifat kekuatan spesifik yang tinggi dan konsumsi energi
yang rendah (Mishra et al. 2004). Dengan sifat mekanis yang baik, serat sisal
mempunyai potensi untuk dikembangkan sebagai bahan baku papan komposit.
Penelitian mengenai papan sisal menggunakan perekat fenol formaldehida,
urea formaldehida dan melamin urea formaldehida menghasilkan papan dengan
sebagian sifat mekanis papan telah memenuhi persyaratan JIS A5908-1994 untuk
papan partikel, namun tidak demikian dengan sifat fisis papan, terutama sifat
pengembangan tebal papan (Syamani et al. 2006, Syamani et al. 2008b). Serat
sisal merupakan bundles of fiber, yang terdiri dari banyak sel individu yang
masing-masing memiliki lumen sel. Dalam proses pembuatan papan, diperlukan
kontak yang intensif antara perekat dan komponen penyusun papan. Dengan
banyaknya jumlah lumen dalam bundel serat sisal, perekat sulit mengalir ke dalam
seluruh lumen serat sisal. Proses pengempaan saat pembuatan papan
menyebabkan lumen memipih. Papan yang dihasilkan berpotensi untuk
mengembang ketika direndam dalam air, karena lumen yang tidak dapat dimasuki
perekat berpotensi untuk dimasuki air ketika papan direndam dalam air. Perlakuan
mekanis menggunakan ring flaker diharapkan dapat memecah bundel serat sisal
menjadi sel individu agar terjadi kontak yang lebih intensif antara perekat dan
sisal. Selain perlakuan mekanis menggunakan ring flaker, peningkatan kualitas
papan sisal juga diupayakan dengan cara memberikan pelapis pada bagian muka
dan belakang papan, menggunakan vinir kayu karet (Hevea brasiliensis), anyaman
bambu betung (Dendrocalamus asper) dan formika.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan mekanis
menggunakan ring flaker pada serat sisal terhadap sifat fisis dan mekanis papan
sisal, menguji kemampuan pelapisan dalam meningkatkan sifat fisis dan mekanis
papan sisal yang direkat dengan isosianat, serta mengetahui ketahanan papan sisal
yang direkat isosianat dan dilapis terhadap serangan rayap tanah.
Papan yang dibuat dalam penelitian ini berukuran 25cm x 25 cm x 1 cm
dengan target kerapatan 0,6 g/cm3. Serat sisal yang digunakan adalah serat sisal
sepanjang 2 cm untuk sisal kontrol. Sedangkan sisal yang diproses dengan ring
flaker dipotong sepanjang 10 cm kemudian diproses dengan ring flaker sebanyak
1 putaran, 2 putaran atau 4 putaran dalam keadaan lembab. Serat dikeringkan
hingga mencapai kadar air 7%. Bahan pelapis yang digunakan adalah vinir kayu
karet, anyaman bambu betung dan formika, yang dikeringkan hingga mencapai
kadar air 7%. Papan dibuat membentuk single layer board untuk papan sisal tanpa
pelapis dan three layers board untuk papan sisal dengan pelapis. Perekat yang
digunakan adalah isosianat dengan kadar perekat 10% berdasarkan berat kering
bahan baku. Perekat yang digunakan untuk melabur pelapis adalah sebanyak 25%
dari total perekat yang digunakan. Pengempaan panas menggunakan suhu 140°C
dengan tekanan efektif 0,8 N/mm² selama 10 menit. Papan dikondisikan selama 2
minggu, kemudian dipotong untuk pengujian sifat fisis dan mekanis berdasarkan
standar JIS A 5908-2003 untuk papan partikel. Data yang terkumpul untuk setiap
parameter pada masing-masing jenis papan dirata-ratakan dan dibandingkan satu
sama lain. Selain itu dilakukan pula analisis statistik dengan menggunakan
rancangan acak lengkap percobaan faktorial.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara umum perlakuan mekanis
terhadap serat sisal menggunakan ring flaker dapat memperbaiki sifat penyerapan
air dan pengembangan papan dibandingkan dengan sisal kontrol. Pengolahan 1
putaran ring flaker menghasilkan geometri sisal yang dapat memperbaiki sifat
daya serap air, keteguhan rekat internal, keteguhan patah dan kuat pegang sekrup
papan dibandingkan dengan perlakuan mekanis dengan 2 putaran atau 4 putaran
ring flaker dan telah memenuhi standar JIS A 5908-2003 untuk base
particleboard tipe 8 dalam hal sifat keteguhan rekat internal. Pelapisan papan sisal
menggunakan vinir kayu karet dapat memperbaiki sifat daya serap air,
pengembangan tebal, keteguhan rekat internal, keteguhan patah dan modulus
elastisitas papan dibandingkan dengan papan sisal tanpa pelapis dan telah
memenuhi standar JIS A 5908-2003 untuk veneered particleboard. Pelapisan
papan sisal menggunakan vinir kayu karet menghasilkan papan dengan nilai
keteguhan rekat internal, keteguhan patah dan modulus elastisitas yang lebih baik
dibandingkan dengan papan sisal yang menggunakan anyaman bambu betung atau
formika sebagai pelapis. Papan sisal dengan pelapis formika memiliki ketahanan
terhadap serangan rayap yang lebih baik dibandingkan dengan papan dengan
pelapis vinir kayu karet atau anyaman bambu betung.
Kata kunci : serat sisal, isosianat, perlakuan mekanis dengan ring flaker, pelapis
© Hak cipta milik IPB, tahun 2009
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, penelitian, penulisan
karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu
masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya
tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
PENINGKATAN KUALITAS PAPAN KOMPOSIT SISAL
(Agave Sisalana Perr.) DENGAN PERLAKUAN MEKANIS
FIRDA AULYA SYAMANI
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Prof. Dr. Ir. Yusuf Sudo Hadi, M.Agr.
Judul Thesis
Nama
NIM
: PENINGKATAN KUALITAS PAPAN
KOMPOSIT SISAL (Agave sisalana Perr.)
DENGAN PERLAKUAN MEKANIS
: FIRDA AULYA SYAMANI
: E051060311
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Muh. Yusram Massijaya, MS.
Ketua
Prof (r). Dr. Ir. Bambang Subiyanto, M.Agr.
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi
Ilmu Pengetahuan Kehutanan
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Prof. Dr. Ir. Imam Wahyudi, MS.
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro,MS.
Tanggal Ujian : 27 Agustus 2009
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala
limpahan rahmat dan anugerah-Nya sehingga penelitian dan penulisan tesis ini
dapat diselesaikan. Tesis ini berjudul “Peningkatan Kualitas Papan Komposit
Sisal (Agave sisalana Perr.) dengan Perlakuan Mekanis” dapat diselesaikan berkat
bantuan dan sumbangan pemikiran dari berbagai pihak. Untuk itu penulis
menyampaikan terima kasih dan penghargaan kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Muh. Yusram Massijaya, MS dan Bapak Prof(r). Dr. Ir.
Bambang Subiyanto, M.Agr sebagai ketua dan anggota komisi pembimbing
yang telah banyak membimbing dan memberikan masukan dan saran yang
terkait dengan penelitian ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Yusuf Sudo Hadi, M.Agr. sebagai penguji luar komisi pada
ujian thesis atas masukan dan sarannya demi kesempurnaan thesis ini.
3. Para Kepala Laboratorium Bio-komposit, Laboratorium Pengawetan Kayu,
Laboratorium Konversi Biomassa dan Laboratorium Peningkatan Mutu Kayu
UPT BPP Biomaterial LIPI, Dr. Subyakto, Dr. Sulaeman Yusuf, Ir. Euis
Hermiati, MSc. dan Dr. Wahyu Dwianto.
4. Staf di Workshop, Laboratorium Bio-komposit dan Laboratorium Pengawetan
Kayu UPT BPP Biomaterial yang telah banyak memberikan bantuan selama
penulis melaksanakan penelitian, Sudarmanto, Fazhar, Jayadi, Pak Saeful,
Teguh, Ismadi, Tyo, Ismail, Ruchin, Wida, Lilik, Didi, Himmi.
5. Teman-teman Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan angkatan 2006 dan
2007, terima kasih atas kebersamaan, dorongan dan bantuannya selama
perkuliahan, penelitian dan penyelesaian tesis ini.
6. Ibu Yetvi dan Sukma, teman satu bimbingan dan satu kantor, terima kasih atas
kebersamaan dan bantuannya.
7. Bapak Prof (r). Dr. Ir. Bambang Subiyanto, M.Agr. sebagai Ka. UPT
Biomaterial LIPI periode 2005-2008 yang telah memberikan izin dan
dukungan untuk melanjutkan studi di IPB.
8. Bapak Dr. Suprapedi, M.Eng. sebagai Ka. UPT Biomaterial LIPI saat ini yang
telah memberikan izin dan dukungan untuk melanjutkan studi di IPB
9. Biro Organisasi dan Kepegawaian LIPI, yang telah memberikan beasiswa
selama 1 tahun.
10. Ayahanda H. Syahruddin Husein, Ibunda Hj. Titin Sumarni, terima kasih
setulus hati penulis ucapkan atas doa yang tiada putusnya. Saudara-saudaraku
atas segala doa dan kasih sayangnya.
11. Suami tercinta Zaenal Arifin, S.Tp, MM dan anakku tersayang Farras Zahid
Zaenal dan Faiha Shalihah Zaenal, yang keduanya dilahirkan ketika penulis
menjalani studi di Program Pascasarjana IPK ini, terima kasih atas doa, kasih
sayang, pengorbanan dan dukungannya selama penulis menjalani studi selama
2 tahun dan melaksanakan penelitian. Keberadaan mereka adalah anugerah
terindah dalam hidup penulis.
Dengan segala kerendahan hati, penulis mohon maaf atas segala
kekurangan yang terdapat dalam tesis ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2009
Firda Aulya Syamani
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 20 Agustus 1976 dari pasangan
yang berbahagia ayahanda H. Syahruddin Husein, SE dan Ibunda Hj. Titin
Sumarni. Penulis adalah anak pertama dari lima bersaudara.
Pendidikan dasar penulis awali di Sekolah Dasar Negeri Mangkura Ujung
Pandang pada tahun 1982 dan menyelesaikan di Sekolah Dasar Negeri 01 Grogol
Selatan Jakarta tahun 1988. Pendidikan lanjutan diawali di Sekolah Menengah
Tingkat Pertama Negeri 48 Jakarta tahun 1988, dan diselesaikan di Sekolah
Menengah Tingkat Pertama Negeri 2 Tanjungkarang Lampung tahun 1991.
Kemudian penulis melanjutkan ke Sekolah Menengah Atas Negeri 8 Jakarta dan
lulus tahun 1994. Penulis melanjutkan pendidikan di Jurusan Teknologi Industri
Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor sejak September
1994, lulus pada Desember 2001 dan memperoleh gelar Sarjana Teknologi
Pertanian. Penulis juga menempuh pendidikan di Program Studi Manajemen
Fakultas Ekonomi Universitas Terbuka mulai tahun 1998 dan memperoleh gelar
Sarjana Ekonomi pada tahun 2004.
Setelah menyelesaikan pendidikan sarjana, penulis menjadi guru Ekonomi
dan Akuntansi di Madrasah Aliyah Al Falah Kebun Jeruk Jakarta Barat. Sejak
tahun 1 Februari 2005, penulis bertugas di Laboratorium Bio-komposit UPT BPP
Biomaterial LIPI sampai saat ini. Penulis adalah anggota organisasi Masyarakat
Peneliti Kayu Indonesia (MAPEKI). Kemudian penulis melanjutkan pendidikan
di Sekolah Pascasarjana IPB pada Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan
(IPK) dengan Minat Teknologi Hasil Hutan pada tahun 2006.
Pada 21 September 2003 penulis menikah dengan Zaeal Arifin, S.Tpt, M.M
dan sekarang dikaruniai 2 anak Farras Zahid Zaenal dan Faiha Shaliha Zaenal.
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan penulis menyusun tesis dengan judul
“Peningkatan Kualitas Papan Komposit Sisal (Agave sisalana Perr.) dengan
Perlakuan Mekanis” dibawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Muh. Yusram Massijaya,
MS sebagai ketua Komisi Pembimbing dan Prof(r). Dr. Ir. Bambang Subiyanto,
M.Agr. sebagai anggota Komisi Pembimbing.
Selama mengikuti program S2, penulis membuat buku “Analisis Perekatan
Kayu” bersama tim (Prof. Dr.Ir.Surdiding Ruhendi, M.Sc., Desy Natalia Koroh,
Sahriyanti Saad, Hikma Yanti, Nurhaida, Tito Sucipto) yang telah diterbitkan
tahun 2007.
DAFTAR ISI
Halaman
PENDAHULUAN
Latar Belakang ....................................................................................
Perumusan Masalah ............................................................................
Tujuan Penelitian ................................................................................
Manfaat Penelitian ..............................................................................
Hipotesis Penelitian .............................................................................
1
3
3
3
4
TINJAUAN PUSTAKA
Papan Komposit ..................................................................................
Perekat dan Teori Perekatan ................................................................
Isosianat ..............................................................................................
Risalah Serat Sisal (Agave sisalana Perr.) ..........................................
Risalah Bambu Betung (Dendrocalamus asper Backer) .....................
Risalah Kayu Karet (Hevea brasiliensis Muell. Arg.) ........................
Vinir ....................................................................................................
Lembaran Formika ..............................................................................
Uji Ketahanan Komposit terhadap Serangan Rayap Tanah ................
5
7
9
12
13
15
16
16
16
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat Penelitian .............................................................
Bahan dan Alat Penelitian ...................................................................
Desain Penelitian .................................................................................
Karakterisasi Serat Sisal ......................................................................
Karakterisasi Bahan Pelapis ................................................................
Persiapan Serat Sisal ...........................................................................
Pembuatan Papan Komposit Sisal .......................................................
Pengujian Kualitas Papan Komposit Sisal ..........................................
Rancangan Percobaan dan Analisis Data ............................................
18
18
21
22
22
23
24
26
31
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Bahan .............................................................................
Sifat Fisis Papan Komposit Sisal ........................................................
Sifat Mekanis Papan Komposit Sisal ..................................................
Perbandingan Sifat Fisis dan Mekanis Papan .....................................
Ketahanan Papan terhadap Serangan Rayap Coptotermes gestroi ......
33
40
51
65
68
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ............................................................................................. 72
Saran .................................................................................................... 72
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 73
LAMPIRAN .................................................................................................... 79
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Sifat kimia dan mekanis serat sisal ........................................................... 12
2. Sifat fisis dan mekanis bambu betung ...................................................... 14
3. Kondisi pengujian bahan pelapis .............................................................. 22
4. Spesifikasi bahan pelapis .......................................................................... 37
5. Perbandingan sifat fisis dan mekanis papan komposit sisal
dengan pelapis berdasarkan JIS A 5908-2003 .......................................... 67
6. Mortalitas rayap (%) pada pengamatan minggu I-III ............................... 70
DAFTAR GAMBAR
1.
Reaksi pembentukan poliuretan ............................................................. 10
2.
Struktur molekul diphenylmethane diisocyanate (MDI) ........................ 10
3.
Tanaman dan serat sisal (Agave sisalana Perr.) ..................................... 18
4.
Anyaman bambu betung, formika dan vinir kayu karet ........................ 19
5.
Pola anyaman bambu ............................................................................. 19
6.
Perekat isosianat .................................................................................... 20
7.
Drum mixer, kempa panas dan universal testing machine .................... 20
8.
Rayap Captotermes gestroi .................................................................... 21
9.
Sketsa konstruksi papan komposit ......................................................... 22
10.
Ring flaker dan serat sisal setelah diolah ring flaker ............................. 23
11.
Pengeringan sisal setelah diolah ring flaker .......................................... 23
12.
Skema proses pembuatan papan komposit ............................................. 25
13.
Pola pemotongan contoh uji pada papan ulangan 1 dan 2 ..................... 26
14.
Pengujian bending papan ...................................................................... 28
15.
Pengujian keteguhan rekat internal (internal bond) .............................. 29
16.
Pengujian ketahanan terhadap serangan rayap (JWPA-test) ................. 31
17.
Fotografi SEM penampang melintang bundel serat sisal dengan
pembesaran 1000x ................................................................................. 33
18.
Anatomi sel serat sisal sebelum dan setelah diproses dalam
ring flaker (pembesaran 400 kali) .......................................................... 34
19.
Serat sisal sebelum dan setelah diproses dengan ring flaker ................. 34
20.
Histogram frekuensi panjang serat sisal ................................................ 35
21.
Histogram frekuensi slenderness ratio serat sisal ................................. 36
22.
Histogram MOR dan MOE bahan pelapis ............................................. 38
23.
Sudut kontak antara isosianat dengan vinir kayu karet(A),
formika(B), anyaman bambu betung (C) ............................................... 40
24.
Histogram kerapatan papan komposit sisal ........................................... 41
25.
Histogram kadar air papan komposit sisal ............................................. 43
26.
Histogram daya serap air papan sisal setelah perendaman 24 jam ........ 45
27.
Pengembangan tebal papan sisal setelah perendaman selama 24 jam ... 48
28.
Pengembangan tebal papan tanpa pelapis .............................................. 49
Halaman
29.
Pengembangan tebal papan sisal R4 berlapis vinir ................................ 50
30.
Histogram keteguhan rekat internal papan sisal .................................... 52
31.
Histogram keteguhan patah papan sisal ................................................. 55
32.
Grafik deformasi vinir, formika dan bambu saat pengujian bending .... 58
33.
Histogram modulus elastisitas papan sisal ............................................ 60
34.
Histogram kuat pegang sekrup papan sisal ............................................ 63
35.
Histogram presentase kehilangan berat contoh uji akibat serangan
rayap Coptotermes gestroi ..................................................................... 68
36.
Serangan rayap pada papan sisal dengan pelapis ................................... 70
37.
Grafik tingkat mortalitas rayap (%) pada setiap minggu pengamatan .. 71
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1.
Analisis ragam panjang serat sisal ......................................................... 79
2..
Analisis ragam slenderness ratio serat sisal ........................................... 79
3.
Analisis ragam keteguhan patah bahan pelapis ..................................... 79
4.
Uji lanjut keteguhan patah bahan pelapis .............................................. 80
5.
Analisis ragam modulus elastisitas bahan pelapis ................................. 80
6.
Uji lanjut MOE bahan pelapis ............................................................... 80
7.
Analisis ragam kerapatan papan sisal ..................................................... 80
8.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada kerapatan papan .............. 81
9.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada kerapatan papan ........................ 81
10.
Analisis ragam kadar air papan sisal ...................................................... 81
11.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada kadar air papan ................ 81
12.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada kadar air papan ......................... 81
13.
Analisis ragam daya serap air (DSA) 2 jam papan sisal ........................ 82
14.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada DSA 2 jam papan ........... 82
15.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada DSA 2 jam papan ..................... 82
16.
Analisis ragam daya serap air (DSA) 24 jam papan sisal ...................... 82
17.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada DSA 24 jam papan ......... 83
18.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada DSA 24 jam papan ................... 83
19.
Analisis ragam pengembangan tebal (TS) 2 jam papan sisal ................. 83
20.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada TS 2 jam papan ............. 83
21.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada TS 2 jam papan ......................... 83
22.
Analisis ragam pengembangan tebal (TS) 24 jam papan sisal ............... 84
23.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada TS 24 jam papan ............. 84
24.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada TS 24 jam papan ....................... 84
25.
Analisis ragam keteguhan rekat papan sisal .......................................... 84
26.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada keteguhan rekat papan ... 85
27.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada keteguhan rekat papan ............. 85
28.
Analisis ragam keteguhan patah (MOR) papan sisal ........................... 85
29.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada MOR papan .................... 85
30.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada MOR papan .............................. 85
Halaman
31.
Analisis ragam modulus elastisitas (MOE) papan sisal ........................
86
32.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada MOE papan.....................
86
33.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada MOE papan ..............................
86
34.
Analisis ragam kuat pegang sekrup papan sisal ....................................
86
35.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada KPS papan .....................
87
36.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada KPS papan lapis .......................
87
37.
Analisis ragam presentase kehilangan berat akibat serangan rayap ......
87
38.
Analisis ragam presentase mortalitas rayap pada papan .......................
87
39.
Uji lanjut pengaruh bahan pelapis pada presentasi mortalitas rayap .....
87
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Bahan baku pembuatan papan umumnya berupa kayu gergajian. Namun
dengan menurunnya pasokan bahan baku kayu, pembuatan papan tidak lagi
bertumpu pada kayu berkualitas tinggi namun beralih ke pemanfaatan partikel
kayu sehingga berkembanglah produk papan partikel. Saat ini produk papan
semakin bervariasi dengan pemanfaatan bahan baku yang berasal dari bahan
berlignoselulosa selain kayu dan penggunaan berbagai jenis matrik dan perekat,
yang kemudian produk tersebut dikenal dengan istilah papan komposit.
Serat alam adalah bahan berlignoselulosa yang mempunyai potensi untuk
dimanfaatkan sebagai bahan baku papan komposit. Serat alam diklasifikasikan
menjadi serat kayu (wood fiber) dan serat alam non kayu (nonwood natural fiber)
(Mohanty et al. 2002). Pemanfaatan serat alam sebagai penguat dalam matriks
papan memiliki kelebihan, karena dapat menghasilkan papan yang biodegradable
dengan sifat kekuatan spesifik yang tinggi dan konsumsi energi yang rendah
(Mishra et al. 2004). Salah satu serat alam non kayu adalah serat yang berasal dari
daun tanaman Agave sisalana Perr. atau sering disebut dengan serat sisal. Selama
ini serat sisal banyak dimanfaatkan untuk dijadikan tali pengikat tembakau,
sebagai bahan baku industri kuas, pembungkus kabel, kerajinan rumah tangga
(keset, sapu, sulak, sikat dan pecut), pulp, campuran karpet, karung, geotekstil dan
jala ikan (Santoso 2007). Dengan sifat mekanis yang baik, serat sisal mempunyai
potensi untuk dikembangkan sebagai bahan baku papan komposit.
Berbagai penelitian telah dilakukan dalam memanfaatkan sisal sebagai
penguat dalam matriks termoset (poliester, epoksi, fenol formaldehida), matriks
termoplastis (polietilen, polipropilen, polistiren dan polivinilklorida), matriks
karet, matriks semen dan gipsum (Li et al. 2000). Di Indonesia, penelitian
mengenai
papan
sisal
menggunakan
perekat
fenol
formaldehida,
urea
formaldehida dan melamin urea formaldehida sudah dilakukan. Sebagian sifat
mekanis papan yang dihasilkan telah memenuhi persyaratan JIS A5908-1994
untuk papan partikel, namun tidak demikian dengan sifat fisis papan, terutama
sifat pengembangan tebal papan (Syamani et al. 2006, Syamani et al. 2008b).
2
Menurut Munawar (2008) serat sisal merupakan bundles of fiber, yang
terdiri dari banyak sel serat individu. Tebal dinding sel serat individu sisal antara
3.0 – 4.0 μm dengan diameter lumen antara 4.0 – 17.0 μm. Dalam proses
pembuatan papan, diperlukan kontak yang intensif antara perekat dan komponen
penyusun papan. Dengan banyaknya jumlah lumen dalam bundel serat sisal,
perekat sulit mengalir ke dalam seluruh lumen serat sisal. Proses pengempaan saat
pembuatan papan menyebabkan lumen memipih. Papan yang dihasilkan
berpotensi untuk mengembang ketika direndam dalam air, karena lumen yang
tidak dapat dimasuki perekat berpotensi untuk dimasuki air ketika papan direndam
dalam air. Dengan demikian diperlukan suatu perlakuan yang dapat memecah
bundel serat sisal agar perekat dapat berinteraksi secara lebih intensif dengan serat
sisal. Perlakuan mekanis menggunakan ring flaker merupakan salah satu alternatif
yang dapat dilakukan untuk menjawab permasalahan tersebut.
Selain perlakuan mekanis menggunakan ring flaker, peningkatan kualitas
papan sisal juga diupayakan dengan cara memberikan pelapis pada bagian muka
dan belakang papan, menggunakan vinir kayu karet, anyaman bambu betung dan
formika. Menurut Haygreen dan Bowyer (1996), penggunaan lapisan vinir pada
bagian permukaan papan partikel memperbaiki sifat papan, sehingga kebanyakan
parameter sifat fisis dan mekanisnya mirip dengan kayu lapis. Kayu yang umum
diolah menjadi vinir adalah kayu karet, selain karena dapat dihasilkan permukaan
yang halus, ketersediaannya cukup besar sejalan dengan peremajaan perkebunan
karet rakyat (Boerhendhy dan Agustina 2006). Massijaya et al. (2006)
menyatakan bahwa papan komposit dengan perekat MF 8% menggunakan
anyaman bambu betung dengan kulit sebagai lapisan muka dan belakang,
memiliki mekanis yang lebih unggul dibandingkan dengan papan komposit
dengan pelapis anyaman bambu tali maupun bambu andong. Bahan pelapis lain
yang umum digunakan dalam berbagai furnitur adalah formika, karena
permukaannya licin, mudah dibersihkan dan tahan panas.
Pembuatan papan komposit memerlukan perekat sebagai pengikat antara
komponen pembentuk papan. Umumnya perekat yang digunakan adalah perekat
berbasis formaldehida. Permasalahan yang ditimbulkan dari penggunaan perekat
berbasis formaldehida adalah senyawa formaldehida yang terkandung dalam
3
perekat tersebut mudah lepas ke udara, yang terjadi selama masa pemakaiannya.
Emisi formaldehida ini dapat menimbulkan masalah kesehatan bagi konsumen.
Untuk mengurangi dampak negatif emisi formaldehida, maka dalam penelitian ini
digunakan perekat berbasis non formaldehida, berupa perekat isosianat.
Perumusan Masalah
Penelitian terdahulu menunjukkan bahwa sebagian sifat mekanis papan sisal
telah memenuhi persyaratan JIS A5908-1994 untuk papan partikel, namun tidak
demikian dengan sifat fisis papan, terutama sifat pengembangan tebal papan
(Syamani et al. 2006 dan Syamani et al. 2008b). Dampak negatif emisi
formaldehida dari produk papan perlu dieliminasi dengan tetap menghasilkan
papan yang berkualitas tinggi. Karena itu permasalahan yang ingin dijawab dalam
penelitian ini adalah : Bagaimana pengaruh perlakuan mekanis menggunakan ring
flaker pada serat sisal terhadap sifat fisis dan mekanis papan sisal? Bagaimana
pengaruh jenis pelapis (anyaman bambu betung, vinir kayu karet dan formika)
terhadap sifat fisis dan mekanis papan sisal? Bagaimana ketahanan papan sisal
yang direkat dengan isosianat terhadap serangan rayap tanah?.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan mekanis
menggunakan ring flaker pada serat sisal terhadap sifat fisis dan mekanis papan
sisal, menguji kemampuan pelapisan dalam meningkatkan sifat fisis dan mekanis
papan sisal yang direkat dengan isosianat, serta mengetahui ketahanan papan sisal
yang direkat isosianat terhadap serangan rayap tanah.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi alternatif
sumber bahan baku pembuatan papan bagi upaya menjaga kelangsungan produksi
papan di Indonesia. Kemudian diharapkan juga agar dapat menghasilkan papan
sisal dengan kualitas yang memenuhi standar penggunaan dan aman bagi
konsumen.
4
Hipotesis Penelitian
Hipotesis penelitian ini adalah :
1.
Banyaknya putaran perlakuan mekanis dengan ring flaker pada serat
sisal mempengaruhi sifat papan sisal yang dihasilkan.
2.
Jenis pelapis yang digunakan untuk melapisi permukaan papan sisal
mempengaruhi sifat papan sisal yang dihasilkan.
3.
Papan sisal yang direkat dengan isosianat dan dilapis dengan berbagai
jenis pelapis mampu bertahan dari serangan rayap tanah.
TINJAUAN PUSTAKA
Papan Komposit
Komposit dapat didefinisikan sebagai dua atau lebih elemen yang
dipersatukan dengan suatu matriks (Bergland dan Rowell 2005). Pengembangan
produk komposit dimaksudkan untuk mencapai salah satu atau beberapa tujuan,
yaitu : 1) mengurangi biaya bahan baku dengan menggabungkan bahan baku
murah dan mahal; 2) mengembangkan produk dari pemanfaatan bahan daur ulang
dan produknya sendiri dapat didaur ulang; 3) menghasilkan produk dengan sifat
spesifik yaitu bersifat superior dibandingkan dengan bahan penyusunnya masingmasing (seperti meningkatkan nisbah kekuatan terhadap berat) (Youngquist
1995).
Istilah komposit lignoselulosik menggambarkan dua keadaan. Pertama
ketika bahan berlignoselulosa berperan sebagai bahan utama dalam komposit, dan
keadaan kedua adalah ketika bahan berlignoselulosa berperan sebagai agregat
pengisi atau penguat dalam suatu matriks. Apapun skenario yang digunakan,
tujuan dari pengembangan komposit lignoselulosik adalah untuk menghasilkan
suatu produk dengan sifat yang merupakan gabungan sifat terbaik dari setiap
komponen penyusunnya Bahan baku komposit lignoselulosik berbasis pertanian
dibedakan berdasarkan sumbernya, yaitu yang bersumber dari limbah pertanian,
dan tanaman yang menghasilkan serat (English et al. 1997).
Papan komposit merupakan istilah umum untuk panel yang dibuat dari
partikel atau bahan berlignoselulosa lainnya yang diikat dengan perekat melalui
proses pengempaan panas pada tekanan tertentu (Pease 1994). Salah satu jenis
papan komposit yang banyak digunakan adalah papan partikel. Papan partikel
adalah istilah umum untuk panel yang dibuat dari bahan berlignoselulosa
(biasanya kayu), dalam bentuk tertentu (partikel) yang dikombinasikan dengan
resin sintetik atau perekat lainnya, direkat bersama melalui proses pengempaan
panas pada suhu dan tekanan tertentu, sehingga tercipta ikatan antar partikel, dan
selama proses pembuatannya, dapat ditambahkan bahan lain yang dimaksudkan
untuk meningkatkan sifat tertentu (Maloney 1993).
6
Menurut Maloney (1993) terdapat sejumlah faktor yang mempengaruhi sifat
akhir papan yaitu : jenis kayu, jenis bahan baku, jenis partikel, jenis perekat,
jumlah dan distribusi perekat, penggunaan aditif, kadar air dan distribusi !apik,
pelapisan berdasarkan ukuran partikel, pelapisan berdasarkan kerapatan, serta
orientasi partikel. Berbagai macam partikel digunakan dalam pembuatan papan
partikel. Mulai dari partikel berbentuk strand, flake, sampai fiber bundles. Partikel
yang ideal untuk kekuatan dan stabilitas dimensi adalah flake yang tipis dengan
ketebalan yang seragam dan nisbah panjang-tebal (slenderness ratio) yang tinggi
(Bowyer et al. 2003).
Papan partikel seringkali dikombinasikan dengan lembaran vinir pada
bagian permukaannya untuk memperbaiki sifat mekanis. Menurut Haygreen dan
Bowyer (1996), penggunaan lapisan vinir pada bagian permukaan papan partikel
memperbaiki sifat panel dan kebanyakan parameter sifat fisis dan mekanisnya
mirip dengan kayu lapis. Kombinasi papan partikel yang dilapisi dengan vinir ini
disebut comply. Comply terbuat dari vinir dan partikel atau flake. Panel tersusun
dari 3 lapis dimana vinir berfungsi sebagai lapisan muka dan belakang, sementara
partikel sebagai lapisan tengah (Maloney 1993).
Dengan pertimbangan bahwa pada masa yang akan datang bahan baku
untuk pembuatan vinir akan semakin terbatas, maka sebagai lapisan muka dan
belakang papan partikel digunakan anyaman bambu. Hasil penelitian Sudijono
dan Subyakto (2002) menunjukkan bahwa papan komposit dengan kerapatan ratarata 0,6 g/cm3 berlapis bilah bambu setebal 2 mm, memiliki nilai MOR 246,2
kgf/cm2, lebih tinggi dibandingkan papan tanpa lapisan dengan MOR sebesar 83,9
kgf/cm2.
Massijaya et al. (2006) menyatakan bahwa papan komposit dengan perekat
MF 8% menggunakan anyaman bambu betung dengan kulit sebagai lapisan muka
dan belakang, memiliki mekanis yang lebih unggul dibandingkan dengan papan
komposit dengan anyaman bambu tali maupun bambu andong, yaitu MOE sebesar
3330,15 N/mm2 dan MOR sebesar 14,77 N/mm2. Kemudian Massijaya et al
(2006) melakukan penelitian lanjutan yang menyimpulkan bahwa papan komposit
dengan perekat UF 8% menggunakan anyaman bambu betung tanpa kulit sebagai
lapisan muka dan belakang, memiliki mekanis yang lebih unggul dibandingkan
7
dengan papan komposit dengan perekat UF 8% menggunakan anyaman bambu
betung dengan kulit atau papan komposit dengan perekat MF 8% menggunakan
anyaman bambu betung dengan dan tanpa kulit. Sifat mekanis papan komposit
dengan perekat UF 8% menggunakan anyaman bambu betung tanpa kulit adalah
nilai MOE sebesar 4403,41 N/mm2, nilai MOR sebesar 28,63 N/mm2 dan nilai
keteguhan rekat sebesar 0,64 N/mm2.
Perekat dan Teori Perekatan
Perekat (adhesives) adalah suatu substansi yang memiliki kemampuan
untuk mempersatukan bahan sejenis atau tidak sejenis melalui ikatan permukaan
(Blomquist 1983; Ruhendi dan Hadi 1997; ASTM di dalam Vick 1999). Dilihat
dari reaksi perekat terhadap panas, maka perekat dapat dibedakan atas perekat
termoset (thermosetting) dan termoplastis (thermoplastic). Perekat termoset
merupakan perekat yang dapat mengeras bila terkena panas dan reaksinya bersifat
tidak dapat balik (irreversible). Perekat jenis ini jika sudah mengeras, tidak dapat
lagi menjadi lunak. Contoh perekat yang termasuk jenis ini adalah fenol
formaldehida, urea formaldehida, melamin formaldehida, isosianat, dan resorsinol
formaldehida Perekat termoplatis adalah perekat yang dapat melunak jika terkena
panas dan menjadi mengeras kembali jika suhunya telah turun. Contoh perekat
yang termasuk jenis ini adalah polyvinil adhesive, cellulose adhesive, acrylic resin
adhesive (Ruhendi dan Hadi 1997).
Perekatan mengaju pada interaksi antara permukaan perekat dan permukaan
substrat. Faktor utama yang mempengaruhi perekatan adalah proses pembentukan
ikatan (Frihart 2005). Menurut Pizzi (1994) ada 4 teori dasar untuk menerangkan
fenomena perekatan, yaitu : 1) teori perekatan mekanikal; 2) teori difusi; 3) teori
elektronik dan 4) teori perekatan spesifik (teori adsorpsi). Untuk bidang perekatan
kayu, terdapat teori tambahan berupa teori ikatan kimia secara kovalen.
Mekanisme perekatan mekanikal adalah terjadinya aksi bersikunci perekat
pada permukaan, ketika perekat mengalir ke dalam permukaan substrat yang
berpori, kemudian mengeras dan berperan sebagai jangkar perekatan (Gent dan
Hamed 1983). Namun kemampuan perekat untuk memasuki permukaan substrat
8
dan kekuatan perekatan akan berkurang pada saat porositas permukaan substrat
tidak cukup dalam (Packham 2003).
Dalam teori difusi, makromolekul pada perekat maupun substrat
mempunyai kemampuan yang cukup untuk bergerak dan terlarut satu sama lain,
dengan syarat baik polimer perekat maupun substrat memiliki nilai kelarutan yang
sama. Untuk itu polimer substrat harus dalam bentuk amorf. Teori elektronik
(ikatan
ionik)
mensyaratkan
adanya
perbedaan
elektronegatifitas
antara
permukaan perekat dan permukaan substrat agar terjadi gaya elektrostatis di
antara keduanya yang akan menyebabkan terjadinya perekatan. Sedangkan teori
perekatan spesifik menyatakan bahwa perekatan adalah hasil dari kontak
intermolekuler dan interatomik antara permukaan dua material, yang dapat berupa
ikatan van der Waals, ikatan hidrogen maupun gaya elektrostatis (Pizzi 1994).
Teori ikatan kovelen, khusus menjelaskan perekatan yang terjadi pada
perekatan kayu, dengan syarat perekat dan substrat harus mampu saling bereaksi
secara kimia. Ikatan kovalen terjadi antara resin urea formaldehida, melamin
formaldehida dan fenol formaldehida dan kayu, melalui gugus methylol yang
reaktif dalam resin dengan gugus hidroksil dari karbohidrat atau lignin (Troughton
1967 di dalam Pizzi 1994).
Dalam proses perekatan, perekat melalui lima tahapan untuk membentuk
ikatan yaitu : pengaliran (flowing), transfer (transferring), penetrasi (penetrating),
pembasahan (wetting), pengerasan (solidifying). Pembentukan ikatan dimulai
dengan proses pengaliran dimana perekat mengalir pada bidang rekat. Pada tahap
transfer, sebagian perekat berpindah ke bidang rekat pasangannya, kemudian pada
tahap penetrasi perekat memasuki dan mengisi permukaan kayu yang bersifat
porous. Pada tahapan selanjutnya terjadi proses pembasahan yang menunjukkan
bahwa pembentukan ikatan telah terjadi antara permukaan kayu dengan perekat,
sedangkan pada tahap pengerasan, perekat mengeras membentuk ikatan yang kuat
(Marra l992).
Untuk mendapatkan kualitas rekatan yang baik, perlu diperhatikan faktorfaktor yang mempengaruhi kualitas rekatan. Menurut Ruhendi dan Hadi (1997)
terdapat empat faktor utama yang mempengaruhi kualitas perekatan yaitu :
9
kualitas sirekat, kualitas perekat, proses perekatan, dan kondisi penggunaan
produk.
Selanjutnya dikemukakan pula oleh Tsoumis (1991), bahwa di samping
jenis perekat, kualitas rekatan juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti kondisi
permukaan kayu, keterbasahan dengan perekat, kadar air, dan faktor-faktor
lainnya. Kondisi permukaan kayu yang dimaksud terutama berkaitan dengan
kehalusan dan kebersihan permukaan kayu. Keterbasahan kayu terutama
dipengaruhi oleh dua faktor yaitu : perekat (temperatur, viskositas, tegangan
permukaan), dan kayu (kerapatan dan ekstraktif). Kandungan air yang tinggi
mengurangi gaya tarik (attractive forces) dan meningkatkan sifat pengaliran
perekat yang menyebabkan absorpsi berlebihan dan melemahkan ikatan.
Perubahan kadar air juga menyebabkan penyusutan dan pengembangan yang
dapat menyebabkan kerusakan ikatan perekat. Sebaliknya kadar air yang terlalu
rendah dapat menyebabkan masalah pada keterbasahan, menghambat penetrasi
perekat, dan menyebabkan pengerasan perekat yang terlalu cepat. Disamping
faktor-faktor tersebut, faktor lain yang juga mempengaruhi kualitas rekatan adalah
kualitas perekat, penyimpanan dan penyiapan yang sesuai, keseragaman dan
pengendalian pelaburan, pengendalian waktu pelaburan dan perakitan (assembly),
kecukupan dan keseragaman tekanan.
Isosianat
Berbagai jenis perekat yang dikenal dan digunakan secara luas untuk
berbagai produk adalah urea formaldehida, melamin formaldehida, fenol
formaldehida, dan resorsinol formaldehida. Kesemua jenis perekat tersebut
mengandung senyawa formaldehida yang mudah lepas ke udara baik selama
proses pengerjaan maupun dalam penggunaannya. Pelepasan senyawa ini disebut
emisi formaldehida yang dapat mengganggu kesehatan manusia (Vick 1999).
Salah satu upaya untuk menanggulangi bahaya emisi tersebut adalah dengan
menggunakan perekat non formaldehida seperti isosianat, epoksi, maupun
polivinil asetat. Dari beberapa jenis perekat tersebut, yang umum digunakan
dalam pembuatan papan komposit adalah perekat isosianat.
10
Perekat isosianat telah menarik perhatian yang luas dalam pembuatan kayu
komposit. Hal tersebut disebabkan oleh reaktifitas yang tinggi, kekuatan ikatan
yang tinggi, daya tahan yang tinggi, serta merupakan perekat yang tidak berbasis
formaldehida (Kawai et al. 1998). Selain tidak berbasis formaldehida, isosianat
juga memiliki beberapa kelebihan seperti: pematangan (curing) perekat yang lebih
cepat, memiliki sifat toleransi yang tinggi terhadap air/kelembaban, suhu
pengempaan yang lebih rendah, sifat fisis dan mekanis serta daya tahan panel
yang lebih baik (Galbraith dan Newman 1992, Petrie 2004). Lebih lanjut
dikemukakan oleh Maloney (1993) dan Marra (1992), gugus isosianat pada
perekat dan gugus hidroksil pada kayu berikatan secara kimia, menghasilkan
ikatan kovalen yang sangat baik berupa ikatan uretan (Gambar 1). Jika senyawa
diisosianat beraksi dengan senyawa yang mengandung dua atau lebih gugus
hidroksil (poliol), maka akan memberntuk polimer rantai panjang yang disebut
dengan poliuretan (Wikipedia 2009a).
Gambar 1. Reaksi pembentukan poliuretan
Perekat isosianat yang paling umum digunakan karena volatilitasnya rendah
adalah diphenylmethane diisocyanate (MDI) (Marra 1992). Rumus molekul dari
MDI adalah C15H10O2N2, berat molekul 250,25 g/mol, titik leleh 40ºC, titik didih
314ºC, sedangkan struktur molekul MDI dapat dilihat pada Gambar 2 (Wikipedia
2009b).
Gambar 2. Struktur molekul diphenylmethane diisocyanate (MDI)
Ikatan kayu dengan isosianat tidak sama dengan resin fenol formaldehida
dan urea formaldehida. Kebanyakan resin kayu konvensional mengalir pada
permukaan kayu yang kasar dan mengeras. Segera setelah mengeras, dia akan
melekat secara mekanis dan mengeras untuk menarik permukaan kayu yang lebih
luas. Pada isosianat, disamping terjadi ikatan mekanik, juga terjadi ikatan kimia.
11
Secara kimia isosianat bereaksi dengan gugus hidroksil yang terdapat dalam kayu
membentuk ikatan poliuretan diantara partikel kayu. Secara fisik, isosianat
bereaksi dengan air yang terdapat dalam kayu membentuk poliurea yang
membentuk ikatan fisik dengan partikel kayu (Galbraith dan Newman 1992).
Ketika MDI diaplikasikan pada permukaan kayu (dalam bentuk fibers,
chips, strands, veneers atau lumbers), MDI membasahi, menyebar dan memasuki
permukaan kayu. Kedalaman penetrasi MDI sampai 1 mm, di mana untuk
mendapatkan kekuatan perekatan kayu yang baik dibutuhkan penetrasi minimum
0,3 mm. Kemampuan MDI ber-penetrasi ke dalam permukaan kayu memperbaiki
sifat pengembangan tebal (Anonim 2009).
Selanjutnya dikemukakan oleh Umemura (1998) bahwa ketika isosianat
digunakan sebagai perekat kayu, maka resin diyakini bereaksi dengan komponen
kayu dan air. Akan tetapi jika air terdapat dalam kayu, isosianat lebih cenderung
bereaksi dengan air. Isosianat yang matang pada kayu yang mengandung air
cenderung membentuk ikatan yang rapuh.
Meskipun kinerja perekat isosianat telah diketahui sangat baik, tetapi
perekat ini memainkan peran yang relatif kecil dari jumlah total perekat yang
digunakan di dunia, meskipun merupakan perekat serbaguna karena dapat
diaplikasikan pada kempa panas maupun kempa dingin (Weaver dan Owen 1992).
Hal tersebut terutama disebabkan oleh harga perekat yang relatif mahal. Untuk
mengurangi biaya perekat dalam pembuatan papan komposit, maka kadar perekat
yang digunakan harus lebih rendah dari yang biasa digunakan pada perekat
konvensional. Massijaya (1997, 1998) menyatakan bahwa kadar perekat isosianat
yang umum digunakan untuk pembuatan papan komposit sekitar 4%, namun
demikian berdasarkan hasil penelitian yang dilakukannya pada pembuatan papan
partikel limbah kertas koran, kadar perekat 2% menghasilkan keteguhan lentur
yang lebih besar dari perekat urea formaldehida dan fenol formaldehida dengan
kadar 10%. Fenomena ini disebabkan oleh perbedaan mekanisme ikatan antara
fenol formaldehida dan urea formaldehida dengan isosianat. Fenol dan urea
formaldehida berikatan secara mekanik dengan partikel kertas koran sementara
pada perekat isosianat, disamping terjadi ikatan secara mekanis juga terjadi ikatan
secara kimia.
12
Risalah Serat Sisal (Agave sisalana Perr.)
Serat sisal berasal dari daun tanaman Agave sisalana Perr. Tanaman sisal
dapat mencapai ketinggian 1,5 sampai 2 meter, merupakan tanaman daerah tropis
dan subtropis, sehingga produksi optimal terjadi pada suhu 25°C dengan adanya
sinar matahari. Pemanenan daun sisal dapat dilakukan setelah tanaman berumur
40-48 bulan, sebanyak dua kali setahun, mendapatkan 50-60 daun untuk tiap
tanamannya. Tanaman sisal dapat terus dipanen sampai berumur 7-12 tahun.
Rendemen serat sebanyak 4% dari berat seluruh tanaman, yang dihasilkan melalui
proses dekortikasi. Dalam proses dekortikasi, daun dicabik dan dipukul dengan
roda berputar yang dilengkapi dengan pisau, sehingga diperoleh hasil berupa
serat. Serat hasil dekortikator dicuci dengan air untuk menghilangkan bagian daun
lainnya, kemudian dikeringkan di bawah sinar matahari (Hurter 1997).
Daerah sumber penghasil serat, kondisi iklim tempat tumbuh, umur tanaman
dan teknik pemisahan serat dari tanaman mempengaruhi struktur dan komposisi
kimia serat sisal (Munawar 2008). Berbagai penelitian telah dilakukan untuk
mengetahui sifat fisis, mekanis dan kimia serat sisal, terangkum dalam Tabel 1
berikut .
Tabel 1. Sifat kimia dan mekanis serat sisal
Karakteristik serat
Sifat kimiaa
Selulosa (%)
Hemiselulosa (%)
Lignin (%)
Pektin (%)
Wax (%)
Sifat fisis dan morfologib
Diameter bundel serat (μm)
Diameter lumen serat (μm)
Ketebalan dinding sel (μm)
Densitas (g/cm3)
Sifat mekanisb
Tensile strength (MPa)
Young’s Modulus (GPA)
67-78
10-14,2
8-12
10
2
128.6 ± 6.4
4.0 - 17.0
3.0 - 4.0
0.76
375 ± 038
9.1 ± 0.8
Sumber : (a) Mohanty et al. (2000) dalam Mishra et al. (2004)
(b) Munawar (2008)
13
Risalah Bambu Betung (Dendrocalamus asper (Schultes f) Backer ex. Heyne)
Bambu pada umumnya hidup berkelompok membentuk suatu rumpun
yang rapat. Batang terdiri atas ruas-ruas berongga yang menyerupai tabung
dengan diameter 2-30 cm dan panjangnya mencapai 3-15 m. Batang ini umumnya
berongga dan terbagi atas internode yang dibatasi oleh buku (node) dan rongga
antara buku yang dipisahkan oleh diafragma. Panjang, garis tengah dan ketebalan
dinding bambu tergantung dari umur bambu (Sastrapradja et al. 1980).
Menurut Janssen (1980), bambu memiliki beberapa kelebihan dan
kelemahan jika digunakan sebagai bahan bangunan. Kelebihan bambu antara lain :
1) pertumbuhannya sangat cepat, dapat diolah dan ditanam dengan cepat sehingga
dapat memberikan keuntungan secara kontinyu, 2) memiliki sifat mekanis yang
baik, 3) hanya memerlukan alat yang sederhana, 4) kulit luar mengandung silika
yang dapat melindungi bambu. Sedangkan kelemahannya antara lain 1) keawetan
bambu relatif rendah sehingga memerlukan upaya pengawetan, 2) bentuk bambu
yang tidak benar-benar silinder melainkan taper, 3) sangat rentan terhadap risiko
api, 4) bentuknya silinder sehingga menyulitkan penyambungan.
Dalam penggu
KOMPOSIT SISAL (Agave sisalana Perr.)
DENGAN PERLAKUAN MEKANIS
FIRDA AULYA SYAMANI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
PERNYATAAN MENGENAI
TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Peningkatan Kualitas Papan
Komposit Sisal (Agave sisalana Perr.) dengan Perlakuan Mekanis adalah karya
saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber 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, Agustus 2009
Firda Aulya Syamani
NIM. E051060311
ABSTRACT
FIRDA AULYA SYAMANI. Improving Quality of Sisal (Agave sisalana Perr.)
Composite Board by Mechanical Treatment. Under the direction of MUH.
YUSRAM MASSIJAYA dan BAMBANG SUBIYANTO.
Mechanical treatment is one of techniques to improve board properties. In
this research mechanical treatment such as repetition of ring flaker processing on
sisal fibers is expected to separate bundle of fibers into individual fiber, for resin
can easily wetting the fibers. Then, overlaying board was conducted to improve
board’s properties. The objectives of this study were to find out effect of
mechanical treatment on sisal fibers and type of board-overlays on quality of sisal
(Agave sisalana Perr.) composite boards. Board target density was 0.60 g/cm3.
Sisal fibers were processed by ring flaker for 1, 2 or 4 cycles prior to board
manufacturing. Composite boards were bonded by isocyanate. Resins content
used was 10% based on raw material oven dry weight. Boards were made as
single layer board and three layers board. On three layers boards, 25% of total
resin was used on board-overlays. Types of board-overlays were rubber wood
veneer, betung bamboo plait and formica. Board’s properties were tested based on
JIS A 5908-2003. The research results show that mechanical treatment such as
ring flaker processing of sisal fibers sicnificantly improve thickness swelling
properties of sisal board significantly. Sisal fibers through once cycle ring flaker
processing produced board with higher internal bond, modulus of rupture and
screw holding power properties compared to those of sisal fibers through two or
four cycles ring flaker processing. Overlaid board using rubber wood veneer
showed highest mechanical and physical properties compared to those of other
overlaid materials.
Keywords : sisal fiber, isocyanate, ring flaker processing, board-overlays
RINGKASAN
FIRDA AULYA SYAMANI. Peningkatan Kualitas Papan Komposit Sisal
(Agave sisalana Perr.) dengan Perlakuan Mekanis. Dibimbing oleh MUH.
YUSRAM MASSIJAYA dan BAMBANG SUBIYANTO.
Serat alam adalah bahan berlignoselulosa yang mempunyai potensi untuk
dimanfaatkan sebagai bahan baku papan komposit. Serat yang berasal dari daun
tanaman Agave sisalana Perr. (serat sisal) telah dimanfaatkan sebagai penguat
dalam matriks papan memiliki kelebihan, karena dapat menghasilkan papan yang
biodegradable dengan sifat kekuatan spesifik yang tinggi dan konsumsi energi
yang rendah (Mishra et al. 2004). Dengan sifat mekanis yang baik, serat sisal
mempunyai potensi untuk dikembangkan sebagai bahan baku papan komposit.
Penelitian mengenai papan sisal menggunakan perekat fenol formaldehida,
urea formaldehida dan melamin urea formaldehida menghasilkan papan dengan
sebagian sifat mekanis papan telah memenuhi persyaratan JIS A5908-1994 untuk
papan partikel, namun tidak demikian dengan sifat fisis papan, terutama sifat
pengembangan tebal papan (Syamani et al. 2006, Syamani et al. 2008b). Serat
sisal merupakan bundles of fiber, yang terdiri dari banyak sel individu yang
masing-masing memiliki lumen sel. Dalam proses pembuatan papan, diperlukan
kontak yang intensif antara perekat dan komponen penyusun papan. Dengan
banyaknya jumlah lumen dalam bundel serat sisal, perekat sulit mengalir ke dalam
seluruh lumen serat sisal. Proses pengempaan saat pembuatan papan
menyebabkan lumen memipih. Papan yang dihasilkan berpotensi untuk
mengembang ketika direndam dalam air, karena lumen yang tidak dapat dimasuki
perekat berpotensi untuk dimasuki air ketika papan direndam dalam air. Perlakuan
mekanis menggunakan ring flaker diharapkan dapat memecah bundel serat sisal
menjadi sel individu agar terjadi kontak yang lebih intensif antara perekat dan
sisal. Selain perlakuan mekanis menggunakan ring flaker, peningkatan kualitas
papan sisal juga diupayakan dengan cara memberikan pelapis pada bagian muka
dan belakang papan, menggunakan vinir kayu karet (Hevea brasiliensis), anyaman
bambu betung (Dendrocalamus asper) dan formika.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan mekanis
menggunakan ring flaker pada serat sisal terhadap sifat fisis dan mekanis papan
sisal, menguji kemampuan pelapisan dalam meningkatkan sifat fisis dan mekanis
papan sisal yang direkat dengan isosianat, serta mengetahui ketahanan papan sisal
yang direkat isosianat dan dilapis terhadap serangan rayap tanah.
Papan yang dibuat dalam penelitian ini berukuran 25cm x 25 cm x 1 cm
dengan target kerapatan 0,6 g/cm3. Serat sisal yang digunakan adalah serat sisal
sepanjang 2 cm untuk sisal kontrol. Sedangkan sisal yang diproses dengan ring
flaker dipotong sepanjang 10 cm kemudian diproses dengan ring flaker sebanyak
1 putaran, 2 putaran atau 4 putaran dalam keadaan lembab. Serat dikeringkan
hingga mencapai kadar air 7%. Bahan pelapis yang digunakan adalah vinir kayu
karet, anyaman bambu betung dan formika, yang dikeringkan hingga mencapai
kadar air 7%. Papan dibuat membentuk single layer board untuk papan sisal tanpa
pelapis dan three layers board untuk papan sisal dengan pelapis. Perekat yang
digunakan adalah isosianat dengan kadar perekat 10% berdasarkan berat kering
bahan baku. Perekat yang digunakan untuk melabur pelapis adalah sebanyak 25%
dari total perekat yang digunakan. Pengempaan panas menggunakan suhu 140°C
dengan tekanan efektif 0,8 N/mm² selama 10 menit. Papan dikondisikan selama 2
minggu, kemudian dipotong untuk pengujian sifat fisis dan mekanis berdasarkan
standar JIS A 5908-2003 untuk papan partikel. Data yang terkumpul untuk setiap
parameter pada masing-masing jenis papan dirata-ratakan dan dibandingkan satu
sama lain. Selain itu dilakukan pula analisis statistik dengan menggunakan
rancangan acak lengkap percobaan faktorial.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara umum perlakuan mekanis
terhadap serat sisal menggunakan ring flaker dapat memperbaiki sifat penyerapan
air dan pengembangan papan dibandingkan dengan sisal kontrol. Pengolahan 1
putaran ring flaker menghasilkan geometri sisal yang dapat memperbaiki sifat
daya serap air, keteguhan rekat internal, keteguhan patah dan kuat pegang sekrup
papan dibandingkan dengan perlakuan mekanis dengan 2 putaran atau 4 putaran
ring flaker dan telah memenuhi standar JIS A 5908-2003 untuk base
particleboard tipe 8 dalam hal sifat keteguhan rekat internal. Pelapisan papan sisal
menggunakan vinir kayu karet dapat memperbaiki sifat daya serap air,
pengembangan tebal, keteguhan rekat internal, keteguhan patah dan modulus
elastisitas papan dibandingkan dengan papan sisal tanpa pelapis dan telah
memenuhi standar JIS A 5908-2003 untuk veneered particleboard. Pelapisan
papan sisal menggunakan vinir kayu karet menghasilkan papan dengan nilai
keteguhan rekat internal, keteguhan patah dan modulus elastisitas yang lebih baik
dibandingkan dengan papan sisal yang menggunakan anyaman bambu betung atau
formika sebagai pelapis. Papan sisal dengan pelapis formika memiliki ketahanan
terhadap serangan rayap yang lebih baik dibandingkan dengan papan dengan
pelapis vinir kayu karet atau anyaman bambu betung.
Kata kunci : serat sisal, isosianat, perlakuan mekanis dengan ring flaker, pelapis
© Hak cipta milik IPB, tahun 2009
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, penelitian, penulisan
karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu
masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya
tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
PENINGKATAN KUALITAS PAPAN KOMPOSIT SISAL
(Agave Sisalana Perr.) DENGAN PERLAKUAN MEKANIS
FIRDA AULYA SYAMANI
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Prof. Dr. Ir. Yusuf Sudo Hadi, M.Agr.
Judul Thesis
Nama
NIM
: PENINGKATAN KUALITAS PAPAN
KOMPOSIT SISAL (Agave sisalana Perr.)
DENGAN PERLAKUAN MEKANIS
: FIRDA AULYA SYAMANI
: E051060311
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Muh. Yusram Massijaya, MS.
Ketua
Prof (r). Dr. Ir. Bambang Subiyanto, M.Agr.
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi
Ilmu Pengetahuan Kehutanan
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Prof. Dr. Ir. Imam Wahyudi, MS.
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro,MS.
Tanggal Ujian : 27 Agustus 2009
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala
limpahan rahmat dan anugerah-Nya sehingga penelitian dan penulisan tesis ini
dapat diselesaikan. Tesis ini berjudul “Peningkatan Kualitas Papan Komposit
Sisal (Agave sisalana Perr.) dengan Perlakuan Mekanis” dapat diselesaikan berkat
bantuan dan sumbangan pemikiran dari berbagai pihak. Untuk itu penulis
menyampaikan terima kasih dan penghargaan kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Muh. Yusram Massijaya, MS dan Bapak Prof(r). Dr. Ir.
Bambang Subiyanto, M.Agr sebagai ketua dan anggota komisi pembimbing
yang telah banyak membimbing dan memberikan masukan dan saran yang
terkait dengan penelitian ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Yusuf Sudo Hadi, M.Agr. sebagai penguji luar komisi pada
ujian thesis atas masukan dan sarannya demi kesempurnaan thesis ini.
3. Para Kepala Laboratorium Bio-komposit, Laboratorium Pengawetan Kayu,
Laboratorium Konversi Biomassa dan Laboratorium Peningkatan Mutu Kayu
UPT BPP Biomaterial LIPI, Dr. Subyakto, Dr. Sulaeman Yusuf, Ir. Euis
Hermiati, MSc. dan Dr. Wahyu Dwianto.
4. Staf di Workshop, Laboratorium Bio-komposit dan Laboratorium Pengawetan
Kayu UPT BPP Biomaterial yang telah banyak memberikan bantuan selama
penulis melaksanakan penelitian, Sudarmanto, Fazhar, Jayadi, Pak Saeful,
Teguh, Ismadi, Tyo, Ismail, Ruchin, Wida, Lilik, Didi, Himmi.
5. Teman-teman Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan angkatan 2006 dan
2007, terima kasih atas kebersamaan, dorongan dan bantuannya selama
perkuliahan, penelitian dan penyelesaian tesis ini.
6. Ibu Yetvi dan Sukma, teman satu bimbingan dan satu kantor, terima kasih atas
kebersamaan dan bantuannya.
7. Bapak Prof (r). Dr. Ir. Bambang Subiyanto, M.Agr. sebagai Ka. UPT
Biomaterial LIPI periode 2005-2008 yang telah memberikan izin dan
dukungan untuk melanjutkan studi di IPB.
8. Bapak Dr. Suprapedi, M.Eng. sebagai Ka. UPT Biomaterial LIPI saat ini yang
telah memberikan izin dan dukungan untuk melanjutkan studi di IPB
9. Biro Organisasi dan Kepegawaian LIPI, yang telah memberikan beasiswa
selama 1 tahun.
10. Ayahanda H. Syahruddin Husein, Ibunda Hj. Titin Sumarni, terima kasih
setulus hati penulis ucapkan atas doa yang tiada putusnya. Saudara-saudaraku
atas segala doa dan kasih sayangnya.
11. Suami tercinta Zaenal Arifin, S.Tp, MM dan anakku tersayang Farras Zahid
Zaenal dan Faiha Shalihah Zaenal, yang keduanya dilahirkan ketika penulis
menjalani studi di Program Pascasarjana IPK ini, terima kasih atas doa, kasih
sayang, pengorbanan dan dukungannya selama penulis menjalani studi selama
2 tahun dan melaksanakan penelitian. Keberadaan mereka adalah anugerah
terindah dalam hidup penulis.
Dengan segala kerendahan hati, penulis mohon maaf atas segala
kekurangan yang terdapat dalam tesis ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2009
Firda Aulya Syamani
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 20 Agustus 1976 dari pasangan
yang berbahagia ayahanda H. Syahruddin Husein, SE dan Ibunda Hj. Titin
Sumarni. Penulis adalah anak pertama dari lima bersaudara.
Pendidikan dasar penulis awali di Sekolah Dasar Negeri Mangkura Ujung
Pandang pada tahun 1982 dan menyelesaikan di Sekolah Dasar Negeri 01 Grogol
Selatan Jakarta tahun 1988. Pendidikan lanjutan diawali di Sekolah Menengah
Tingkat Pertama Negeri 48 Jakarta tahun 1988, dan diselesaikan di Sekolah
Menengah Tingkat Pertama Negeri 2 Tanjungkarang Lampung tahun 1991.
Kemudian penulis melanjutkan ke Sekolah Menengah Atas Negeri 8 Jakarta dan
lulus tahun 1994. Penulis melanjutkan pendidikan di Jurusan Teknologi Industri
Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor sejak September
1994, lulus pada Desember 2001 dan memperoleh gelar Sarjana Teknologi
Pertanian. Penulis juga menempuh pendidikan di Program Studi Manajemen
Fakultas Ekonomi Universitas Terbuka mulai tahun 1998 dan memperoleh gelar
Sarjana Ekonomi pada tahun 2004.
Setelah menyelesaikan pendidikan sarjana, penulis menjadi guru Ekonomi
dan Akuntansi di Madrasah Aliyah Al Falah Kebun Jeruk Jakarta Barat. Sejak
tahun 1 Februari 2005, penulis bertugas di Laboratorium Bio-komposit UPT BPP
Biomaterial LIPI sampai saat ini. Penulis adalah anggota organisasi Masyarakat
Peneliti Kayu Indonesia (MAPEKI). Kemudian penulis melanjutkan pendidikan
di Sekolah Pascasarjana IPB pada Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan
(IPK) dengan Minat Teknologi Hasil Hutan pada tahun 2006.
Pada 21 September 2003 penulis menikah dengan Zaeal Arifin, S.Tpt, M.M
dan sekarang dikaruniai 2 anak Farras Zahid Zaenal dan Faiha Shaliha Zaenal.
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan penulis menyusun tesis dengan judul
“Peningkatan Kualitas Papan Komposit Sisal (Agave sisalana Perr.) dengan
Perlakuan Mekanis” dibawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Muh. Yusram Massijaya,
MS sebagai ketua Komisi Pembimbing dan Prof(r). Dr. Ir. Bambang Subiyanto,
M.Agr. sebagai anggota Komisi Pembimbing.
Selama mengikuti program S2, penulis membuat buku “Analisis Perekatan
Kayu” bersama tim (Prof. Dr.Ir.Surdiding Ruhendi, M.Sc., Desy Natalia Koroh,
Sahriyanti Saad, Hikma Yanti, Nurhaida, Tito Sucipto) yang telah diterbitkan
tahun 2007.
DAFTAR ISI
Halaman
PENDAHULUAN
Latar Belakang ....................................................................................
Perumusan Masalah ............................................................................
Tujuan Penelitian ................................................................................
Manfaat Penelitian ..............................................................................
Hipotesis Penelitian .............................................................................
1
3
3
3
4
TINJAUAN PUSTAKA
Papan Komposit ..................................................................................
Perekat dan Teori Perekatan ................................................................
Isosianat ..............................................................................................
Risalah Serat Sisal (Agave sisalana Perr.) ..........................................
Risalah Bambu Betung (Dendrocalamus asper Backer) .....................
Risalah Kayu Karet (Hevea brasiliensis Muell. Arg.) ........................
Vinir ....................................................................................................
Lembaran Formika ..............................................................................
Uji Ketahanan Komposit terhadap Serangan Rayap Tanah ................
5
7
9
12
13
15
16
16
16
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat Penelitian .............................................................
Bahan dan Alat Penelitian ...................................................................
Desain Penelitian .................................................................................
Karakterisasi Serat Sisal ......................................................................
Karakterisasi Bahan Pelapis ................................................................
Persiapan Serat Sisal ...........................................................................
Pembuatan Papan Komposit Sisal .......................................................
Pengujian Kualitas Papan Komposit Sisal ..........................................
Rancangan Percobaan dan Analisis Data ............................................
18
18
21
22
22
23
24
26
31
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Bahan .............................................................................
Sifat Fisis Papan Komposit Sisal ........................................................
Sifat Mekanis Papan Komposit Sisal ..................................................
Perbandingan Sifat Fisis dan Mekanis Papan .....................................
Ketahanan Papan terhadap Serangan Rayap Coptotermes gestroi ......
33
40
51
65
68
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ............................................................................................. 72
Saran .................................................................................................... 72
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 73
LAMPIRAN .................................................................................................... 79
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Sifat kimia dan mekanis serat sisal ........................................................... 12
2. Sifat fisis dan mekanis bambu betung ...................................................... 14
3. Kondisi pengujian bahan pelapis .............................................................. 22
4. Spesifikasi bahan pelapis .......................................................................... 37
5. Perbandingan sifat fisis dan mekanis papan komposit sisal
dengan pelapis berdasarkan JIS A 5908-2003 .......................................... 67
6. Mortalitas rayap (%) pada pengamatan minggu I-III ............................... 70
DAFTAR GAMBAR
1.
Reaksi pembentukan poliuretan ............................................................. 10
2.
Struktur molekul diphenylmethane diisocyanate (MDI) ........................ 10
3.
Tanaman dan serat sisal (Agave sisalana Perr.) ..................................... 18
4.
Anyaman bambu betung, formika dan vinir kayu karet ........................ 19
5.
Pola anyaman bambu ............................................................................. 19
6.
Perekat isosianat .................................................................................... 20
7.
Drum mixer, kempa panas dan universal testing machine .................... 20
8.
Rayap Captotermes gestroi .................................................................... 21
9.
Sketsa konstruksi papan komposit ......................................................... 22
10.
Ring flaker dan serat sisal setelah diolah ring flaker ............................. 23
11.
Pengeringan sisal setelah diolah ring flaker .......................................... 23
12.
Skema proses pembuatan papan komposit ............................................. 25
13.
Pola pemotongan contoh uji pada papan ulangan 1 dan 2 ..................... 26
14.
Pengujian bending papan ...................................................................... 28
15.
Pengujian keteguhan rekat internal (internal bond) .............................. 29
16.
Pengujian ketahanan terhadap serangan rayap (JWPA-test) ................. 31
17.
Fotografi SEM penampang melintang bundel serat sisal dengan
pembesaran 1000x ................................................................................. 33
18.
Anatomi sel serat sisal sebelum dan setelah diproses dalam
ring flaker (pembesaran 400 kali) .......................................................... 34
19.
Serat sisal sebelum dan setelah diproses dengan ring flaker ................. 34
20.
Histogram frekuensi panjang serat sisal ................................................ 35
21.
Histogram frekuensi slenderness ratio serat sisal ................................. 36
22.
Histogram MOR dan MOE bahan pelapis ............................................. 38
23.
Sudut kontak antara isosianat dengan vinir kayu karet(A),
formika(B), anyaman bambu betung (C) ............................................... 40
24.
Histogram kerapatan papan komposit sisal ........................................... 41
25.
Histogram kadar air papan komposit sisal ............................................. 43
26.
Histogram daya serap air papan sisal setelah perendaman 24 jam ........ 45
27.
Pengembangan tebal papan sisal setelah perendaman selama 24 jam ... 48
28.
Pengembangan tebal papan tanpa pelapis .............................................. 49
Halaman
29.
Pengembangan tebal papan sisal R4 berlapis vinir ................................ 50
30.
Histogram keteguhan rekat internal papan sisal .................................... 52
31.
Histogram keteguhan patah papan sisal ................................................. 55
32.
Grafik deformasi vinir, formika dan bambu saat pengujian bending .... 58
33.
Histogram modulus elastisitas papan sisal ............................................ 60
34.
Histogram kuat pegang sekrup papan sisal ............................................ 63
35.
Histogram presentase kehilangan berat contoh uji akibat serangan
rayap Coptotermes gestroi ..................................................................... 68
36.
Serangan rayap pada papan sisal dengan pelapis ................................... 70
37.
Grafik tingkat mortalitas rayap (%) pada setiap minggu pengamatan .. 71
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1.
Analisis ragam panjang serat sisal ......................................................... 79
2..
Analisis ragam slenderness ratio serat sisal ........................................... 79
3.
Analisis ragam keteguhan patah bahan pelapis ..................................... 79
4.
Uji lanjut keteguhan patah bahan pelapis .............................................. 80
5.
Analisis ragam modulus elastisitas bahan pelapis ................................. 80
6.
Uji lanjut MOE bahan pelapis ............................................................... 80
7.
Analisis ragam kerapatan papan sisal ..................................................... 80
8.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada kerapatan papan .............. 81
9.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada kerapatan papan ........................ 81
10.
Analisis ragam kadar air papan sisal ...................................................... 81
11.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada kadar air papan ................ 81
12.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada kadar air papan ......................... 81
13.
Analisis ragam daya serap air (DSA) 2 jam papan sisal ........................ 82
14.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada DSA 2 jam papan ........... 82
15.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada DSA 2 jam papan ..................... 82
16.
Analisis ragam daya serap air (DSA) 24 jam papan sisal ...................... 82
17.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada DSA 24 jam papan ......... 83
18.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada DSA 24 jam papan ................... 83
19.
Analisis ragam pengembangan tebal (TS) 2 jam papan sisal ................. 83
20.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada TS 2 jam papan ............. 83
21.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada TS 2 jam papan ......................... 83
22.
Analisis ragam pengembangan tebal (TS) 24 jam papan sisal ............... 84
23.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada TS 24 jam papan ............. 84
24.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada TS 24 jam papan ....................... 84
25.
Analisis ragam keteguhan rekat papan sisal .......................................... 84
26.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada keteguhan rekat papan ... 85
27.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada keteguhan rekat papan ............. 85
28.
Analisis ragam keteguhan patah (MOR) papan sisal ........................... 85
29.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada MOR papan .................... 85
30.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada MOR papan .............................. 85
Halaman
31.
Analisis ragam modulus elastisitas (MOE) papan sisal ........................
86
32.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada MOE papan.....................
86
33.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada MOE papan ..............................
86
34.
Analisis ragam kuat pegang sekrup papan sisal ....................................
86
35.
Uji lanjut pengaruh perlakuan mekanis pada KPS papan .....................
87
36.
Uji lanjut pengaruh jenis pelapis pada KPS papan lapis .......................
87
37.
Analisis ragam presentase kehilangan berat akibat serangan rayap ......
87
38.
Analisis ragam presentase mortalitas rayap pada papan .......................
87
39.
Uji lanjut pengaruh bahan pelapis pada presentasi mortalitas rayap .....
87
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Bahan baku pembuatan papan umumnya berupa kayu gergajian. Namun
dengan menurunnya pasokan bahan baku kayu, pembuatan papan tidak lagi
bertumpu pada kayu berkualitas tinggi namun beralih ke pemanfaatan partikel
kayu sehingga berkembanglah produk papan partikel. Saat ini produk papan
semakin bervariasi dengan pemanfaatan bahan baku yang berasal dari bahan
berlignoselulosa selain kayu dan penggunaan berbagai jenis matrik dan perekat,
yang kemudian produk tersebut dikenal dengan istilah papan komposit.
Serat alam adalah bahan berlignoselulosa yang mempunyai potensi untuk
dimanfaatkan sebagai bahan baku papan komposit. Serat alam diklasifikasikan
menjadi serat kayu (wood fiber) dan serat alam non kayu (nonwood natural fiber)
(Mohanty et al. 2002). Pemanfaatan serat alam sebagai penguat dalam matriks
papan memiliki kelebihan, karena dapat menghasilkan papan yang biodegradable
dengan sifat kekuatan spesifik yang tinggi dan konsumsi energi yang rendah
(Mishra et al. 2004). Salah satu serat alam non kayu adalah serat yang berasal dari
daun tanaman Agave sisalana Perr. atau sering disebut dengan serat sisal. Selama
ini serat sisal banyak dimanfaatkan untuk dijadikan tali pengikat tembakau,
sebagai bahan baku industri kuas, pembungkus kabel, kerajinan rumah tangga
(keset, sapu, sulak, sikat dan pecut), pulp, campuran karpet, karung, geotekstil dan
jala ikan (Santoso 2007). Dengan sifat mekanis yang baik, serat sisal mempunyai
potensi untuk dikembangkan sebagai bahan baku papan komposit.
Berbagai penelitian telah dilakukan dalam memanfaatkan sisal sebagai
penguat dalam matriks termoset (poliester, epoksi, fenol formaldehida), matriks
termoplastis (polietilen, polipropilen, polistiren dan polivinilklorida), matriks
karet, matriks semen dan gipsum (Li et al. 2000). Di Indonesia, penelitian
mengenai
papan
sisal
menggunakan
perekat
fenol
formaldehida,
urea
formaldehida dan melamin urea formaldehida sudah dilakukan. Sebagian sifat
mekanis papan yang dihasilkan telah memenuhi persyaratan JIS A5908-1994
untuk papan partikel, namun tidak demikian dengan sifat fisis papan, terutama
sifat pengembangan tebal papan (Syamani et al. 2006, Syamani et al. 2008b).
2
Menurut Munawar (2008) serat sisal merupakan bundles of fiber, yang
terdiri dari banyak sel serat individu. Tebal dinding sel serat individu sisal antara
3.0 – 4.0 μm dengan diameter lumen antara 4.0 – 17.0 μm. Dalam proses
pembuatan papan, diperlukan kontak yang intensif antara perekat dan komponen
penyusun papan. Dengan banyaknya jumlah lumen dalam bundel serat sisal,
perekat sulit mengalir ke dalam seluruh lumen serat sisal. Proses pengempaan saat
pembuatan papan menyebabkan lumen memipih. Papan yang dihasilkan
berpotensi untuk mengembang ketika direndam dalam air, karena lumen yang
tidak dapat dimasuki perekat berpotensi untuk dimasuki air ketika papan direndam
dalam air. Dengan demikian diperlukan suatu perlakuan yang dapat memecah
bundel serat sisal agar perekat dapat berinteraksi secara lebih intensif dengan serat
sisal. Perlakuan mekanis menggunakan ring flaker merupakan salah satu alternatif
yang dapat dilakukan untuk menjawab permasalahan tersebut.
Selain perlakuan mekanis menggunakan ring flaker, peningkatan kualitas
papan sisal juga diupayakan dengan cara memberikan pelapis pada bagian muka
dan belakang papan, menggunakan vinir kayu karet, anyaman bambu betung dan
formika. Menurut Haygreen dan Bowyer (1996), penggunaan lapisan vinir pada
bagian permukaan papan partikel memperbaiki sifat papan, sehingga kebanyakan
parameter sifat fisis dan mekanisnya mirip dengan kayu lapis. Kayu yang umum
diolah menjadi vinir adalah kayu karet, selain karena dapat dihasilkan permukaan
yang halus, ketersediaannya cukup besar sejalan dengan peremajaan perkebunan
karet rakyat (Boerhendhy dan Agustina 2006). Massijaya et al. (2006)
menyatakan bahwa papan komposit dengan perekat MF 8% menggunakan
anyaman bambu betung dengan kulit sebagai lapisan muka dan belakang,
memiliki mekanis yang lebih unggul dibandingkan dengan papan komposit
dengan pelapis anyaman bambu tali maupun bambu andong. Bahan pelapis lain
yang umum digunakan dalam berbagai furnitur adalah formika, karena
permukaannya licin, mudah dibersihkan dan tahan panas.
Pembuatan papan komposit memerlukan perekat sebagai pengikat antara
komponen pembentuk papan. Umumnya perekat yang digunakan adalah perekat
berbasis formaldehida. Permasalahan yang ditimbulkan dari penggunaan perekat
berbasis formaldehida adalah senyawa formaldehida yang terkandung dalam
3
perekat tersebut mudah lepas ke udara, yang terjadi selama masa pemakaiannya.
Emisi formaldehida ini dapat menimbulkan masalah kesehatan bagi konsumen.
Untuk mengurangi dampak negatif emisi formaldehida, maka dalam penelitian ini
digunakan perekat berbasis non formaldehida, berupa perekat isosianat.
Perumusan Masalah
Penelitian terdahulu menunjukkan bahwa sebagian sifat mekanis papan sisal
telah memenuhi persyaratan JIS A5908-1994 untuk papan partikel, namun tidak
demikian dengan sifat fisis papan, terutama sifat pengembangan tebal papan
(Syamani et al. 2006 dan Syamani et al. 2008b). Dampak negatif emisi
formaldehida dari produk papan perlu dieliminasi dengan tetap menghasilkan
papan yang berkualitas tinggi. Karena itu permasalahan yang ingin dijawab dalam
penelitian ini adalah : Bagaimana pengaruh perlakuan mekanis menggunakan ring
flaker pada serat sisal terhadap sifat fisis dan mekanis papan sisal? Bagaimana
pengaruh jenis pelapis (anyaman bambu betung, vinir kayu karet dan formika)
terhadap sifat fisis dan mekanis papan sisal? Bagaimana ketahanan papan sisal
yang direkat dengan isosianat terhadap serangan rayap tanah?.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan mekanis
menggunakan ring flaker pada serat sisal terhadap sifat fisis dan mekanis papan
sisal, menguji kemampuan pelapisan dalam meningkatkan sifat fisis dan mekanis
papan sisal yang direkat dengan isosianat, serta mengetahui ketahanan papan sisal
yang direkat isosianat terhadap serangan rayap tanah.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi alternatif
sumber bahan baku pembuatan papan bagi upaya menjaga kelangsungan produksi
papan di Indonesia. Kemudian diharapkan juga agar dapat menghasilkan papan
sisal dengan kualitas yang memenuhi standar penggunaan dan aman bagi
konsumen.
4
Hipotesis Penelitian
Hipotesis penelitian ini adalah :
1.
Banyaknya putaran perlakuan mekanis dengan ring flaker pada serat
sisal mempengaruhi sifat papan sisal yang dihasilkan.
2.
Jenis pelapis yang digunakan untuk melapisi permukaan papan sisal
mempengaruhi sifat papan sisal yang dihasilkan.
3.
Papan sisal yang direkat dengan isosianat dan dilapis dengan berbagai
jenis pelapis mampu bertahan dari serangan rayap tanah.
TINJAUAN PUSTAKA
Papan Komposit
Komposit dapat didefinisikan sebagai dua atau lebih elemen yang
dipersatukan dengan suatu matriks (Bergland dan Rowell 2005). Pengembangan
produk komposit dimaksudkan untuk mencapai salah satu atau beberapa tujuan,
yaitu : 1) mengurangi biaya bahan baku dengan menggabungkan bahan baku
murah dan mahal; 2) mengembangkan produk dari pemanfaatan bahan daur ulang
dan produknya sendiri dapat didaur ulang; 3) menghasilkan produk dengan sifat
spesifik yaitu bersifat superior dibandingkan dengan bahan penyusunnya masingmasing (seperti meningkatkan nisbah kekuatan terhadap berat) (Youngquist
1995).
Istilah komposit lignoselulosik menggambarkan dua keadaan. Pertama
ketika bahan berlignoselulosa berperan sebagai bahan utama dalam komposit, dan
keadaan kedua adalah ketika bahan berlignoselulosa berperan sebagai agregat
pengisi atau penguat dalam suatu matriks. Apapun skenario yang digunakan,
tujuan dari pengembangan komposit lignoselulosik adalah untuk menghasilkan
suatu produk dengan sifat yang merupakan gabungan sifat terbaik dari setiap
komponen penyusunnya Bahan baku komposit lignoselulosik berbasis pertanian
dibedakan berdasarkan sumbernya, yaitu yang bersumber dari limbah pertanian,
dan tanaman yang menghasilkan serat (English et al. 1997).
Papan komposit merupakan istilah umum untuk panel yang dibuat dari
partikel atau bahan berlignoselulosa lainnya yang diikat dengan perekat melalui
proses pengempaan panas pada tekanan tertentu (Pease 1994). Salah satu jenis
papan komposit yang banyak digunakan adalah papan partikel. Papan partikel
adalah istilah umum untuk panel yang dibuat dari bahan berlignoselulosa
(biasanya kayu), dalam bentuk tertentu (partikel) yang dikombinasikan dengan
resin sintetik atau perekat lainnya, direkat bersama melalui proses pengempaan
panas pada suhu dan tekanan tertentu, sehingga tercipta ikatan antar partikel, dan
selama proses pembuatannya, dapat ditambahkan bahan lain yang dimaksudkan
untuk meningkatkan sifat tertentu (Maloney 1993).
6
Menurut Maloney (1993) terdapat sejumlah faktor yang mempengaruhi sifat
akhir papan yaitu : jenis kayu, jenis bahan baku, jenis partikel, jenis perekat,
jumlah dan distribusi perekat, penggunaan aditif, kadar air dan distribusi !apik,
pelapisan berdasarkan ukuran partikel, pelapisan berdasarkan kerapatan, serta
orientasi partikel. Berbagai macam partikel digunakan dalam pembuatan papan
partikel. Mulai dari partikel berbentuk strand, flake, sampai fiber bundles. Partikel
yang ideal untuk kekuatan dan stabilitas dimensi adalah flake yang tipis dengan
ketebalan yang seragam dan nisbah panjang-tebal (slenderness ratio) yang tinggi
(Bowyer et al. 2003).
Papan partikel seringkali dikombinasikan dengan lembaran vinir pada
bagian permukaannya untuk memperbaiki sifat mekanis. Menurut Haygreen dan
Bowyer (1996), penggunaan lapisan vinir pada bagian permukaan papan partikel
memperbaiki sifat panel dan kebanyakan parameter sifat fisis dan mekanisnya
mirip dengan kayu lapis. Kombinasi papan partikel yang dilapisi dengan vinir ini
disebut comply. Comply terbuat dari vinir dan partikel atau flake. Panel tersusun
dari 3 lapis dimana vinir berfungsi sebagai lapisan muka dan belakang, sementara
partikel sebagai lapisan tengah (Maloney 1993).
Dengan pertimbangan bahwa pada masa yang akan datang bahan baku
untuk pembuatan vinir akan semakin terbatas, maka sebagai lapisan muka dan
belakang papan partikel digunakan anyaman bambu. Hasil penelitian Sudijono
dan Subyakto (2002) menunjukkan bahwa papan komposit dengan kerapatan ratarata 0,6 g/cm3 berlapis bilah bambu setebal 2 mm, memiliki nilai MOR 246,2
kgf/cm2, lebih tinggi dibandingkan papan tanpa lapisan dengan MOR sebesar 83,9
kgf/cm2.
Massijaya et al. (2006) menyatakan bahwa papan komposit dengan perekat
MF 8% menggunakan anyaman bambu betung dengan kulit sebagai lapisan muka
dan belakang, memiliki mekanis yang lebih unggul dibandingkan dengan papan
komposit dengan anyaman bambu tali maupun bambu andong, yaitu MOE sebesar
3330,15 N/mm2 dan MOR sebesar 14,77 N/mm2. Kemudian Massijaya et al
(2006) melakukan penelitian lanjutan yang menyimpulkan bahwa papan komposit
dengan perekat UF 8% menggunakan anyaman bambu betung tanpa kulit sebagai
lapisan muka dan belakang, memiliki mekanis yang lebih unggul dibandingkan
7
dengan papan komposit dengan perekat UF 8% menggunakan anyaman bambu
betung dengan kulit atau papan komposit dengan perekat MF 8% menggunakan
anyaman bambu betung dengan dan tanpa kulit. Sifat mekanis papan komposit
dengan perekat UF 8% menggunakan anyaman bambu betung tanpa kulit adalah
nilai MOE sebesar 4403,41 N/mm2, nilai MOR sebesar 28,63 N/mm2 dan nilai
keteguhan rekat sebesar 0,64 N/mm2.
Perekat dan Teori Perekatan
Perekat (adhesives) adalah suatu substansi yang memiliki kemampuan
untuk mempersatukan bahan sejenis atau tidak sejenis melalui ikatan permukaan
(Blomquist 1983; Ruhendi dan Hadi 1997; ASTM di dalam Vick 1999). Dilihat
dari reaksi perekat terhadap panas, maka perekat dapat dibedakan atas perekat
termoset (thermosetting) dan termoplastis (thermoplastic). Perekat termoset
merupakan perekat yang dapat mengeras bila terkena panas dan reaksinya bersifat
tidak dapat balik (irreversible). Perekat jenis ini jika sudah mengeras, tidak dapat
lagi menjadi lunak. Contoh perekat yang termasuk jenis ini adalah fenol
formaldehida, urea formaldehida, melamin formaldehida, isosianat, dan resorsinol
formaldehida Perekat termoplatis adalah perekat yang dapat melunak jika terkena
panas dan menjadi mengeras kembali jika suhunya telah turun. Contoh perekat
yang termasuk jenis ini adalah polyvinil adhesive, cellulose adhesive, acrylic resin
adhesive (Ruhendi dan Hadi 1997).
Perekatan mengaju pada interaksi antara permukaan perekat dan permukaan
substrat. Faktor utama yang mempengaruhi perekatan adalah proses pembentukan
ikatan (Frihart 2005). Menurut Pizzi (1994) ada 4 teori dasar untuk menerangkan
fenomena perekatan, yaitu : 1) teori perekatan mekanikal; 2) teori difusi; 3) teori
elektronik dan 4) teori perekatan spesifik (teori adsorpsi). Untuk bidang perekatan
kayu, terdapat teori tambahan berupa teori ikatan kimia secara kovalen.
Mekanisme perekatan mekanikal adalah terjadinya aksi bersikunci perekat
pada permukaan, ketika perekat mengalir ke dalam permukaan substrat yang
berpori, kemudian mengeras dan berperan sebagai jangkar perekatan (Gent dan
Hamed 1983). Namun kemampuan perekat untuk memasuki permukaan substrat
8
dan kekuatan perekatan akan berkurang pada saat porositas permukaan substrat
tidak cukup dalam (Packham 2003).
Dalam teori difusi, makromolekul pada perekat maupun substrat
mempunyai kemampuan yang cukup untuk bergerak dan terlarut satu sama lain,
dengan syarat baik polimer perekat maupun substrat memiliki nilai kelarutan yang
sama. Untuk itu polimer substrat harus dalam bentuk amorf. Teori elektronik
(ikatan
ionik)
mensyaratkan
adanya
perbedaan
elektronegatifitas
antara
permukaan perekat dan permukaan substrat agar terjadi gaya elektrostatis di
antara keduanya yang akan menyebabkan terjadinya perekatan. Sedangkan teori
perekatan spesifik menyatakan bahwa perekatan adalah hasil dari kontak
intermolekuler dan interatomik antara permukaan dua material, yang dapat berupa
ikatan van der Waals, ikatan hidrogen maupun gaya elektrostatis (Pizzi 1994).
Teori ikatan kovelen, khusus menjelaskan perekatan yang terjadi pada
perekatan kayu, dengan syarat perekat dan substrat harus mampu saling bereaksi
secara kimia. Ikatan kovalen terjadi antara resin urea formaldehida, melamin
formaldehida dan fenol formaldehida dan kayu, melalui gugus methylol yang
reaktif dalam resin dengan gugus hidroksil dari karbohidrat atau lignin (Troughton
1967 di dalam Pizzi 1994).
Dalam proses perekatan, perekat melalui lima tahapan untuk membentuk
ikatan yaitu : pengaliran (flowing), transfer (transferring), penetrasi (penetrating),
pembasahan (wetting), pengerasan (solidifying). Pembentukan ikatan dimulai
dengan proses pengaliran dimana perekat mengalir pada bidang rekat. Pada tahap
transfer, sebagian perekat berpindah ke bidang rekat pasangannya, kemudian pada
tahap penetrasi perekat memasuki dan mengisi permukaan kayu yang bersifat
porous. Pada tahapan selanjutnya terjadi proses pembasahan yang menunjukkan
bahwa pembentukan ikatan telah terjadi antara permukaan kayu dengan perekat,
sedangkan pada tahap pengerasan, perekat mengeras membentuk ikatan yang kuat
(Marra l992).
Untuk mendapatkan kualitas rekatan yang baik, perlu diperhatikan faktorfaktor yang mempengaruhi kualitas rekatan. Menurut Ruhendi dan Hadi (1997)
terdapat empat faktor utama yang mempengaruhi kualitas perekatan yaitu :
9
kualitas sirekat, kualitas perekat, proses perekatan, dan kondisi penggunaan
produk.
Selanjutnya dikemukakan pula oleh Tsoumis (1991), bahwa di samping
jenis perekat, kualitas rekatan juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti kondisi
permukaan kayu, keterbasahan dengan perekat, kadar air, dan faktor-faktor
lainnya. Kondisi permukaan kayu yang dimaksud terutama berkaitan dengan
kehalusan dan kebersihan permukaan kayu. Keterbasahan kayu terutama
dipengaruhi oleh dua faktor yaitu : perekat (temperatur, viskositas, tegangan
permukaan), dan kayu (kerapatan dan ekstraktif). Kandungan air yang tinggi
mengurangi gaya tarik (attractive forces) dan meningkatkan sifat pengaliran
perekat yang menyebabkan absorpsi berlebihan dan melemahkan ikatan.
Perubahan kadar air juga menyebabkan penyusutan dan pengembangan yang
dapat menyebabkan kerusakan ikatan perekat. Sebaliknya kadar air yang terlalu
rendah dapat menyebabkan masalah pada keterbasahan, menghambat penetrasi
perekat, dan menyebabkan pengerasan perekat yang terlalu cepat. Disamping
faktor-faktor tersebut, faktor lain yang juga mempengaruhi kualitas rekatan adalah
kualitas perekat, penyimpanan dan penyiapan yang sesuai, keseragaman dan
pengendalian pelaburan, pengendalian waktu pelaburan dan perakitan (assembly),
kecukupan dan keseragaman tekanan.
Isosianat
Berbagai jenis perekat yang dikenal dan digunakan secara luas untuk
berbagai produk adalah urea formaldehida, melamin formaldehida, fenol
formaldehida, dan resorsinol formaldehida. Kesemua jenis perekat tersebut
mengandung senyawa formaldehida yang mudah lepas ke udara baik selama
proses pengerjaan maupun dalam penggunaannya. Pelepasan senyawa ini disebut
emisi formaldehida yang dapat mengganggu kesehatan manusia (Vick 1999).
Salah satu upaya untuk menanggulangi bahaya emisi tersebut adalah dengan
menggunakan perekat non formaldehida seperti isosianat, epoksi, maupun
polivinil asetat. Dari beberapa jenis perekat tersebut, yang umum digunakan
dalam pembuatan papan komposit adalah perekat isosianat.
10
Perekat isosianat telah menarik perhatian yang luas dalam pembuatan kayu
komposit. Hal tersebut disebabkan oleh reaktifitas yang tinggi, kekuatan ikatan
yang tinggi, daya tahan yang tinggi, serta merupakan perekat yang tidak berbasis
formaldehida (Kawai et al. 1998). Selain tidak berbasis formaldehida, isosianat
juga memiliki beberapa kelebihan seperti: pematangan (curing) perekat yang lebih
cepat, memiliki sifat toleransi yang tinggi terhadap air/kelembaban, suhu
pengempaan yang lebih rendah, sifat fisis dan mekanis serta daya tahan panel
yang lebih baik (Galbraith dan Newman 1992, Petrie 2004). Lebih lanjut
dikemukakan oleh Maloney (1993) dan Marra (1992), gugus isosianat pada
perekat dan gugus hidroksil pada kayu berikatan secara kimia, menghasilkan
ikatan kovalen yang sangat baik berupa ikatan uretan (Gambar 1). Jika senyawa
diisosianat beraksi dengan senyawa yang mengandung dua atau lebih gugus
hidroksil (poliol), maka akan memberntuk polimer rantai panjang yang disebut
dengan poliuretan (Wikipedia 2009a).
Gambar 1. Reaksi pembentukan poliuretan
Perekat isosianat yang paling umum digunakan karena volatilitasnya rendah
adalah diphenylmethane diisocyanate (MDI) (Marra 1992). Rumus molekul dari
MDI adalah C15H10O2N2, berat molekul 250,25 g/mol, titik leleh 40ºC, titik didih
314ºC, sedangkan struktur molekul MDI dapat dilihat pada Gambar 2 (Wikipedia
2009b).
Gambar 2. Struktur molekul diphenylmethane diisocyanate (MDI)
Ikatan kayu dengan isosianat tidak sama dengan resin fenol formaldehida
dan urea formaldehida. Kebanyakan resin kayu konvensional mengalir pada
permukaan kayu yang kasar dan mengeras. Segera setelah mengeras, dia akan
melekat secara mekanis dan mengeras untuk menarik permukaan kayu yang lebih
luas. Pada isosianat, disamping terjadi ikatan mekanik, juga terjadi ikatan kimia.
11
Secara kimia isosianat bereaksi dengan gugus hidroksil yang terdapat dalam kayu
membentuk ikatan poliuretan diantara partikel kayu. Secara fisik, isosianat
bereaksi dengan air yang terdapat dalam kayu membentuk poliurea yang
membentuk ikatan fisik dengan partikel kayu (Galbraith dan Newman 1992).
Ketika MDI diaplikasikan pada permukaan kayu (dalam bentuk fibers,
chips, strands, veneers atau lumbers), MDI membasahi, menyebar dan memasuki
permukaan kayu. Kedalaman penetrasi MDI sampai 1 mm, di mana untuk
mendapatkan kekuatan perekatan kayu yang baik dibutuhkan penetrasi minimum
0,3 mm. Kemampuan MDI ber-penetrasi ke dalam permukaan kayu memperbaiki
sifat pengembangan tebal (Anonim 2009).
Selanjutnya dikemukakan oleh Umemura (1998) bahwa ketika isosianat
digunakan sebagai perekat kayu, maka resin diyakini bereaksi dengan komponen
kayu dan air. Akan tetapi jika air terdapat dalam kayu, isosianat lebih cenderung
bereaksi dengan air. Isosianat yang matang pada kayu yang mengandung air
cenderung membentuk ikatan yang rapuh.
Meskipun kinerja perekat isosianat telah diketahui sangat baik, tetapi
perekat ini memainkan peran yang relatif kecil dari jumlah total perekat yang
digunakan di dunia, meskipun merupakan perekat serbaguna karena dapat
diaplikasikan pada kempa panas maupun kempa dingin (Weaver dan Owen 1992).
Hal tersebut terutama disebabkan oleh harga perekat yang relatif mahal. Untuk
mengurangi biaya perekat dalam pembuatan papan komposit, maka kadar perekat
yang digunakan harus lebih rendah dari yang biasa digunakan pada perekat
konvensional. Massijaya (1997, 1998) menyatakan bahwa kadar perekat isosianat
yang umum digunakan untuk pembuatan papan komposit sekitar 4%, namun
demikian berdasarkan hasil penelitian yang dilakukannya pada pembuatan papan
partikel limbah kertas koran, kadar perekat 2% menghasilkan keteguhan lentur
yang lebih besar dari perekat urea formaldehida dan fenol formaldehida dengan
kadar 10%. Fenomena ini disebabkan oleh perbedaan mekanisme ikatan antara
fenol formaldehida dan urea formaldehida dengan isosianat. Fenol dan urea
formaldehida berikatan secara mekanik dengan partikel kertas koran sementara
pada perekat isosianat, disamping terjadi ikatan secara mekanis juga terjadi ikatan
secara kimia.
12
Risalah Serat Sisal (Agave sisalana Perr.)
Serat sisal berasal dari daun tanaman Agave sisalana Perr. Tanaman sisal
dapat mencapai ketinggian 1,5 sampai 2 meter, merupakan tanaman daerah tropis
dan subtropis, sehingga produksi optimal terjadi pada suhu 25°C dengan adanya
sinar matahari. Pemanenan daun sisal dapat dilakukan setelah tanaman berumur
40-48 bulan, sebanyak dua kali setahun, mendapatkan 50-60 daun untuk tiap
tanamannya. Tanaman sisal dapat terus dipanen sampai berumur 7-12 tahun.
Rendemen serat sebanyak 4% dari berat seluruh tanaman, yang dihasilkan melalui
proses dekortikasi. Dalam proses dekortikasi, daun dicabik dan dipukul dengan
roda berputar yang dilengkapi dengan pisau, sehingga diperoleh hasil berupa
serat. Serat hasil dekortikator dicuci dengan air untuk menghilangkan bagian daun
lainnya, kemudian dikeringkan di bawah sinar matahari (Hurter 1997).
Daerah sumber penghasil serat, kondisi iklim tempat tumbuh, umur tanaman
dan teknik pemisahan serat dari tanaman mempengaruhi struktur dan komposisi
kimia serat sisal (Munawar 2008). Berbagai penelitian telah dilakukan untuk
mengetahui sifat fisis, mekanis dan kimia serat sisal, terangkum dalam Tabel 1
berikut .
Tabel 1. Sifat kimia dan mekanis serat sisal
Karakteristik serat
Sifat kimiaa
Selulosa (%)
Hemiselulosa (%)
Lignin (%)
Pektin (%)
Wax (%)
Sifat fisis dan morfologib
Diameter bundel serat (μm)
Diameter lumen serat (μm)
Ketebalan dinding sel (μm)
Densitas (g/cm3)
Sifat mekanisb
Tensile strength (MPa)
Young’s Modulus (GPA)
67-78
10-14,2
8-12
10
2
128.6 ± 6.4
4.0 - 17.0
3.0 - 4.0
0.76
375 ± 038
9.1 ± 0.8
Sumber : (a) Mohanty et al. (2000) dalam Mishra et al. (2004)
(b) Munawar (2008)
13
Risalah Bambu Betung (Dendrocalamus asper (Schultes f) Backer ex. Heyne)
Bambu pada umumnya hidup berkelompok membentuk suatu rumpun
yang rapat. Batang terdiri atas ruas-ruas berongga yang menyerupai tabung
dengan diameter 2-30 cm dan panjangnya mencapai 3-15 m. Batang ini umumnya
berongga dan terbagi atas internode yang dibatasi oleh buku (node) dan rongga
antara buku yang dipisahkan oleh diafragma. Panjang, garis tengah dan ketebalan
dinding bambu tergantung dari umur bambu (Sastrapradja et al. 1980).
Menurut Janssen (1980), bambu memiliki beberapa kelebihan dan
kelemahan jika digunakan sebagai bahan bangunan. Kelebihan bambu antara lain :
1) pertumbuhannya sangat cepat, dapat diolah dan ditanam dengan cepat sehingga
dapat memberikan keuntungan secara kontinyu, 2) memiliki sifat mekanis yang
baik, 3) hanya memerlukan alat yang sederhana, 4) kulit luar mengandung silika
yang dapat melindungi bambu. Sedangkan kelemahannya antara lain 1) keawetan
bambu relatif rendah sehingga memerlukan upaya pengawetan, 2) bentuk bambu
yang tidak benar-benar silinder melainkan taper, 3) sangat rentan terhadap risiko
api, 4) bentuknya silinder sehingga menyulitkan penyambungan.
Dalam penggu