Pengaruh Perendaman Serutan Kayu pada Beberapa Konsentrasi Larutan Asam Asetat terhadap Kualitas Papan Partikel
TINJAUAN PUSTAKA
Papan Partikel
Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit atau panel
kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan-bahan berlignoselulosa
lainnya yang diikat dengan perekat atau bahan pengikat lain kemudian dikempa
panas. Dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa
kelebihan diantaranya yaitu papan partikel bebas mata kayu, ukuran dan
kerapatannya dapat disesuaikan dengan kebutuhan, tebal dan kerapatannya
seragam serta mudah dikerjakan, mempunyai sifat isotropis, kemudian sifat dan
kualitasnya dapat diatur (Maloney, 1993). Menurut Dumanauw (1990)
menyatakan bahwa papan partikel adalah papan buatan yang terbuat dari serpihan
kayu dengan bantuan perekat sintetis kemudian mengalami kempa panas sehingga
memiliki sifat seperti kayu, tahan api dan merupakan bahan isolasi serta bahan
akustik yang baik.
Berdasarkan Haygreen dan Bowyer (1996), salah tipe partikel yang
digunakan untuk bahan baku pembuatan papan partikel adalah pasahan (shaving)
yang merupakan partikel kayu kecil berdimensi tidak menentu yang dihasilkan
apabila mengetam lebar atau mengetam sisi ketebalan kayu. Dalam penelitian ini
jenis partikel yang digunakan adalah pasahan (shaving) campuran yang diambil
dari industri penggergajian untuk penggunaan mebel.
Menurut Maloney (1993) menyatakan bahwa berdasarkan kerapatannya
papan partikel dibagi menjadi beberapa golongan, yaitu:
Universitas Sumatera Utara
4
a. Papan partikel berkerapatan rendah (low density particleboard), yaitu papan
3
yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4 gr/cm .
b. Papan partikel berkeraptan sedang (medium density particleboard), yaitu papan
3
yang mempunyai kerapatan antara 0,4-0,8 gr/cm .
c. Papan partikel berkerapatan tinggi (high density particleboard), yaitu papan
3
yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 gr/cm .
Selanjutnya dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai
beberapa kelebihan seperti:
1. Papan partikel bebas mata kayu, pecah, dan retak.
2. Ukuran dan kerapatan papan partikel dapat disesuaikan dengan kebutuhan.
3. Tebal dan kerapatannya seragam serta mudah untuk dikerjakan.
4. Mempunyai sifat isotropis.
5. Sifat dan kualitasnya dapat diatur
Perekat Urea Formaldehida (UF)
Dalam pembuatan papan partikel, perekat merupakan salah satu bagian
yang terpenting. Perekat yang digunakan disesuaikan dengan kegunaan papan
partikel. Perekat penol formaldehida digunakan untuk bagian eskterior sedangkan
urea formaldehida digunakan untuk bagian interior. Menurut Pizzi (1994) dalam
Iswanto (2008), perekat urea formaldehida (UF) merupakan hasil reaksi polimer
kondensasi dari formaldehid dengan urea. Keuntungan dari perekat UF antara lain
larut air, keras, tidak mudah terbakar, sifat panasnya baik, tidak berwarna ketika
mengeras serta harganya murah. Dalam penelitian ini menggunakan perekat UF
dengan kadar perekat 12% untuk pembuatan papan partikel. Penggunaan perekat
Universitas Sumatera Utara
UF disesuaikan dengan perlakuan perendaman asam asetat yang dapat menaikkan
pH partikel serutan kayu sehingga berkolerasi terhadap perekatan partikel dengan
perekat.
Urea formaldehida larut dalam air dan proses pengerasannya akan
terbentuk pola ikatan jaringan (cross-link). Urea formaldehida akan cepat
mengeras dengan naiknya temperatur dan atau turunnya pH. Perekat ini dalam
penggunaanya menggunakan kempa panas (hot press) untuk mematangkan
perakat hingga merekat dengan partikel yang digunakan. Kelebihan perekat urea
formaldehida yaitu warnanya putih sehingga tidak memberikan warna gelap pada
waktu penggunaannya. Perekat urea formaldehida ini juga dapat dicampur dengan
perekat melamin formaldehida agar kualitas perekatnya lebih baik. Harga perekat
urea formaldehida relatif lebih murah dibandingkan dengan perekat sintetis
lainnya serta tahan terhadap biodeteriorasi dan air dingin. Kekurangan perekat
urea formaldehida yaitu kurang tahan terhadap pengaruh asam dan basa serta
pengunaannya terbatas untuk interior saja (Ruhendi et al. 2007).
Resin UF merupakan salah satu dari kelas resin thermosetting yang paling
banyak digunakan, resin ini biasa disebut sebagai resin amino. Penggunaan UF
sebagai perekat untuk industri papan partikel (61%), papan serat (27%), kayu lapis
(5%), dan sebagai perekat dalam laminasi sebesar (7%) dimana peruntukan
penggunaannya adalah untuk perabot rumah tangga, lapisan panel, dan pintu pintu interior (Conner, 1996).
Kelebihan dari perekat UF adalah harganya lebih murah, waktu untuk
perekat UF bereaksi saat dikempa dengan kempa panas lebih cepat, dan perekat
UF mudah digunakan dalam penggunaannya. Sedangkan kelemahan dari perekat
Universitas Sumatera Utara
UF adalah tidak cocok digunakan untuk keperluan kepentingan eksterior
(Maloney, 1993).
Semakin tinggi kadar UF pada papan partikel maka nilai kadar air, daya
serap air, dan pengembangan tebal semakin menurun. Sedangkan nilai modulus of
elasticity (MOE), modulus of rupture (MOR), internal bond (IB), dan kuat pegang
sekrup semakin meningkat. Khusus untuk kerapatan, nilainya tidak dipengaruhi
oleh peningkatan kadar resin UF (Alghiffari, 2008).
Stabilitas Dimensi Papan Partikel
Perlakuan asetilasi merupakan mekanisme stabilitas dimensi yang
dihasilkan dari proses mengeliminasi gugus hidroksil dan menambahkan gugus
asetil pada dinding sel kayu, dimana semakin banyak gugus asetil pada kayu akan
membuat kemampuan kayu dalam menyerap air berkurang sehingga kayu akan
lebih stabil dimensinya dan kayu akan lebih tahan terhadap serangan organisme
perusak kayu (Rowell, 2006).
Kayu yang telah mengalami proses asetilasi akan menyerap uap air lebih
sedikit dibandingkan dengan kayu yang tidak diasetilasi. Perilaku penyerapan uap
air pada kayu yang diasetilasi juga tergantung pada jenis kayu yang digunakan
dalam pembuatan papan (Krisdianto, 2012). Dalam hal ini dilakukan penggunaan
asam asetat sebagai pelapis partikel limbah serutan kayu sebagai pengganti gugus
asetil yang memiliki karakteristik yang sama sebagai pelapis untuk meningkatkan
stabilitas dimensi papan partikel.
Parameter yang dapat dijadikan untuk mengukur stabilitas dimensi papan
partikel yaitu pengembangan tebal (PT) dan daya serap air (DSA). Hal ini sesuai
dengan pernyataan Massijaya et al. (2000) dalam Wulandari et al. (2012) yang
Universitas Sumatera Utara
menyatakan bahwa pengujian pengembangan tebal dilakukan untuk mengetahui
perubahan dimensi papan dengan bertambahnya ketebalan dari papan tersebut.
Pengembangan tebal ini menentukan suatu papan dapat digunakan untuk eksterior
atau interior. Pengembangan tebal yang tinggi pada papan partikel tidak dapat
digunakan untuk keperluan eksterior karena memiliki stabilitas dimensi produk.
Perlakuan Pendahuluan Partikel
Perlakuan pendahuluan merupakan suatu usaha untuk memperbaiki sifat
papan partikel melalui pemberian perlakuan tertentu terhadap selumbar sebelum
diberi perlakuan lebih lanjut. Perlakuan pendahuluan menyebabkan sifat papan
partikel kayunya berubah, misalnya keasamannya berubah, zat ekstraktifnya
berkurang, atau partikel kayunya lebih stabil terhadap pengaruh air. Dengan
adanya perubahan sifat partikel kayu tersebut, maka papan partikel yang
dihasilkan memiliki sifat-sifat tertentu yang lebih baik (Hadi, 1991).
Berdasarkan penelitian Amelia (2009) tentang pengaruh perendaman panas
dingin sabut kelapa terhadap kualitas papan partikel yang dihasilkan
menyimpulkan bahwa perlakuan pendahuluan mempengaruhi sifat fisis papan
partikel sabut kelapa yaitu kadar air dan pengembangan tebal. Dalam hal ini nilai
kadar air papan partikel dengan tanpa perendaman atau kontrol lebih rendah dari
perlakuan perendaman dan untuk pengembangan tebalnya juga lebih rendah
dibandingkan dengan perlakuan. Sedangkan untuk sifat mekanisnya sendiri pada
penggunaan perekat UF nilai MOE dan MOR papan kontrol lebih baik
dibandingkan dengan papan pada perlakuan pendahuluan namun nilai internal
bond papan tersebut pada perendaman dengan air panas menunjukkan nilai yang
lebih tinggi.
Universitas Sumatera Utara
Asam asetat
Asam asetat adalah senyawa kimia asam organik yang dikenal sebagai
pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka memiliki rumus
empiris C2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3-COOH,
CH3COOH, atau CH3CO2H. Asam asetat murni (disebut asam asetat glasial)
adalah cairan higroskopis tak berwarna, dan memiliki titik beku 16.7°C.
Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana,
setelah asam format. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam
lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H+ dan CH3COO-. Asam
asetat merupakan pereaksi kimia dan bahan baku industri yang penting. Asam
asetat digunakan dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa
asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam serat dan kain.
Atom hidrogen (H) pada gugus karboksil (−COOH) dalam asam
karboksilat seperti asam asetat dapat dilepaskan sebagai ion H+ (proton), sehingga
memberikan sifat asam. Asam asetat adalah asam lemah monoprotik dengan nilai
pKa=4.8. Basa konjugasinya adalah asetat (CH3COO−). Sebuah larutan 1.0 M
asam asetat (kira-kira sama dengan konsentrasi pada cuka rumah) memiliki nilai
pH sekitar 2,4.
Universitas Sumatera Utara
Papan Partikel
Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit atau panel
kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan-bahan berlignoselulosa
lainnya yang diikat dengan perekat atau bahan pengikat lain kemudian dikempa
panas. Dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa
kelebihan diantaranya yaitu papan partikel bebas mata kayu, ukuran dan
kerapatannya dapat disesuaikan dengan kebutuhan, tebal dan kerapatannya
seragam serta mudah dikerjakan, mempunyai sifat isotropis, kemudian sifat dan
kualitasnya dapat diatur (Maloney, 1993). Menurut Dumanauw (1990)
menyatakan bahwa papan partikel adalah papan buatan yang terbuat dari serpihan
kayu dengan bantuan perekat sintetis kemudian mengalami kempa panas sehingga
memiliki sifat seperti kayu, tahan api dan merupakan bahan isolasi serta bahan
akustik yang baik.
Berdasarkan Haygreen dan Bowyer (1996), salah tipe partikel yang
digunakan untuk bahan baku pembuatan papan partikel adalah pasahan (shaving)
yang merupakan partikel kayu kecil berdimensi tidak menentu yang dihasilkan
apabila mengetam lebar atau mengetam sisi ketebalan kayu. Dalam penelitian ini
jenis partikel yang digunakan adalah pasahan (shaving) campuran yang diambil
dari industri penggergajian untuk penggunaan mebel.
Menurut Maloney (1993) menyatakan bahwa berdasarkan kerapatannya
papan partikel dibagi menjadi beberapa golongan, yaitu:
Universitas Sumatera Utara
4
a. Papan partikel berkerapatan rendah (low density particleboard), yaitu papan
3
yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4 gr/cm .
b. Papan partikel berkeraptan sedang (medium density particleboard), yaitu papan
3
yang mempunyai kerapatan antara 0,4-0,8 gr/cm .
c. Papan partikel berkerapatan tinggi (high density particleboard), yaitu papan
3
yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 gr/cm .
Selanjutnya dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai
beberapa kelebihan seperti:
1. Papan partikel bebas mata kayu, pecah, dan retak.
2. Ukuran dan kerapatan papan partikel dapat disesuaikan dengan kebutuhan.
3. Tebal dan kerapatannya seragam serta mudah untuk dikerjakan.
4. Mempunyai sifat isotropis.
5. Sifat dan kualitasnya dapat diatur
Perekat Urea Formaldehida (UF)
Dalam pembuatan papan partikel, perekat merupakan salah satu bagian
yang terpenting. Perekat yang digunakan disesuaikan dengan kegunaan papan
partikel. Perekat penol formaldehida digunakan untuk bagian eskterior sedangkan
urea formaldehida digunakan untuk bagian interior. Menurut Pizzi (1994) dalam
Iswanto (2008), perekat urea formaldehida (UF) merupakan hasil reaksi polimer
kondensasi dari formaldehid dengan urea. Keuntungan dari perekat UF antara lain
larut air, keras, tidak mudah terbakar, sifat panasnya baik, tidak berwarna ketika
mengeras serta harganya murah. Dalam penelitian ini menggunakan perekat UF
dengan kadar perekat 12% untuk pembuatan papan partikel. Penggunaan perekat
Universitas Sumatera Utara
UF disesuaikan dengan perlakuan perendaman asam asetat yang dapat menaikkan
pH partikel serutan kayu sehingga berkolerasi terhadap perekatan partikel dengan
perekat.
Urea formaldehida larut dalam air dan proses pengerasannya akan
terbentuk pola ikatan jaringan (cross-link). Urea formaldehida akan cepat
mengeras dengan naiknya temperatur dan atau turunnya pH. Perekat ini dalam
penggunaanya menggunakan kempa panas (hot press) untuk mematangkan
perakat hingga merekat dengan partikel yang digunakan. Kelebihan perekat urea
formaldehida yaitu warnanya putih sehingga tidak memberikan warna gelap pada
waktu penggunaannya. Perekat urea formaldehida ini juga dapat dicampur dengan
perekat melamin formaldehida agar kualitas perekatnya lebih baik. Harga perekat
urea formaldehida relatif lebih murah dibandingkan dengan perekat sintetis
lainnya serta tahan terhadap biodeteriorasi dan air dingin. Kekurangan perekat
urea formaldehida yaitu kurang tahan terhadap pengaruh asam dan basa serta
pengunaannya terbatas untuk interior saja (Ruhendi et al. 2007).
Resin UF merupakan salah satu dari kelas resin thermosetting yang paling
banyak digunakan, resin ini biasa disebut sebagai resin amino. Penggunaan UF
sebagai perekat untuk industri papan partikel (61%), papan serat (27%), kayu lapis
(5%), dan sebagai perekat dalam laminasi sebesar (7%) dimana peruntukan
penggunaannya adalah untuk perabot rumah tangga, lapisan panel, dan pintu pintu interior (Conner, 1996).
Kelebihan dari perekat UF adalah harganya lebih murah, waktu untuk
perekat UF bereaksi saat dikempa dengan kempa panas lebih cepat, dan perekat
UF mudah digunakan dalam penggunaannya. Sedangkan kelemahan dari perekat
Universitas Sumatera Utara
UF adalah tidak cocok digunakan untuk keperluan kepentingan eksterior
(Maloney, 1993).
Semakin tinggi kadar UF pada papan partikel maka nilai kadar air, daya
serap air, dan pengembangan tebal semakin menurun. Sedangkan nilai modulus of
elasticity (MOE), modulus of rupture (MOR), internal bond (IB), dan kuat pegang
sekrup semakin meningkat. Khusus untuk kerapatan, nilainya tidak dipengaruhi
oleh peningkatan kadar resin UF (Alghiffari, 2008).
Stabilitas Dimensi Papan Partikel
Perlakuan asetilasi merupakan mekanisme stabilitas dimensi yang
dihasilkan dari proses mengeliminasi gugus hidroksil dan menambahkan gugus
asetil pada dinding sel kayu, dimana semakin banyak gugus asetil pada kayu akan
membuat kemampuan kayu dalam menyerap air berkurang sehingga kayu akan
lebih stabil dimensinya dan kayu akan lebih tahan terhadap serangan organisme
perusak kayu (Rowell, 2006).
Kayu yang telah mengalami proses asetilasi akan menyerap uap air lebih
sedikit dibandingkan dengan kayu yang tidak diasetilasi. Perilaku penyerapan uap
air pada kayu yang diasetilasi juga tergantung pada jenis kayu yang digunakan
dalam pembuatan papan (Krisdianto, 2012). Dalam hal ini dilakukan penggunaan
asam asetat sebagai pelapis partikel limbah serutan kayu sebagai pengganti gugus
asetil yang memiliki karakteristik yang sama sebagai pelapis untuk meningkatkan
stabilitas dimensi papan partikel.
Parameter yang dapat dijadikan untuk mengukur stabilitas dimensi papan
partikel yaitu pengembangan tebal (PT) dan daya serap air (DSA). Hal ini sesuai
dengan pernyataan Massijaya et al. (2000) dalam Wulandari et al. (2012) yang
Universitas Sumatera Utara
menyatakan bahwa pengujian pengembangan tebal dilakukan untuk mengetahui
perubahan dimensi papan dengan bertambahnya ketebalan dari papan tersebut.
Pengembangan tebal ini menentukan suatu papan dapat digunakan untuk eksterior
atau interior. Pengembangan tebal yang tinggi pada papan partikel tidak dapat
digunakan untuk keperluan eksterior karena memiliki stabilitas dimensi produk.
Perlakuan Pendahuluan Partikel
Perlakuan pendahuluan merupakan suatu usaha untuk memperbaiki sifat
papan partikel melalui pemberian perlakuan tertentu terhadap selumbar sebelum
diberi perlakuan lebih lanjut. Perlakuan pendahuluan menyebabkan sifat papan
partikel kayunya berubah, misalnya keasamannya berubah, zat ekstraktifnya
berkurang, atau partikel kayunya lebih stabil terhadap pengaruh air. Dengan
adanya perubahan sifat partikel kayu tersebut, maka papan partikel yang
dihasilkan memiliki sifat-sifat tertentu yang lebih baik (Hadi, 1991).
Berdasarkan penelitian Amelia (2009) tentang pengaruh perendaman panas
dingin sabut kelapa terhadap kualitas papan partikel yang dihasilkan
menyimpulkan bahwa perlakuan pendahuluan mempengaruhi sifat fisis papan
partikel sabut kelapa yaitu kadar air dan pengembangan tebal. Dalam hal ini nilai
kadar air papan partikel dengan tanpa perendaman atau kontrol lebih rendah dari
perlakuan perendaman dan untuk pengembangan tebalnya juga lebih rendah
dibandingkan dengan perlakuan. Sedangkan untuk sifat mekanisnya sendiri pada
penggunaan perekat UF nilai MOE dan MOR papan kontrol lebih baik
dibandingkan dengan papan pada perlakuan pendahuluan namun nilai internal
bond papan tersebut pada perendaman dengan air panas menunjukkan nilai yang
lebih tinggi.
Universitas Sumatera Utara
Asam asetat
Asam asetat adalah senyawa kimia asam organik yang dikenal sebagai
pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka memiliki rumus
empiris C2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3-COOH,
CH3COOH, atau CH3CO2H. Asam asetat murni (disebut asam asetat glasial)
adalah cairan higroskopis tak berwarna, dan memiliki titik beku 16.7°C.
Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana,
setelah asam format. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam
lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H+ dan CH3COO-. Asam
asetat merupakan pereaksi kimia dan bahan baku industri yang penting. Asam
asetat digunakan dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa
asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam serat dan kain.
Atom hidrogen (H) pada gugus karboksil (−COOH) dalam asam
karboksilat seperti asam asetat dapat dilepaskan sebagai ion H+ (proton), sehingga
memberikan sifat asam. Asam asetat adalah asam lemah monoprotik dengan nilai
pKa=4.8. Basa konjugasinya adalah asetat (CH3COO−). Sebuah larutan 1.0 M
asam asetat (kira-kira sama dengan konsentrasi pada cuka rumah) memiliki nilai
pH sekitar 2,4.
Universitas Sumatera Utara