Sifat Fisis
Kerapatan dan Kadar Air
Kerapatan merupakan perbandingan antara berat contoh uji papan dengan volumenya. Pengujiannya dilakukan pada kondisi kering udara dan volume kering udara. Nilai kerapatan papan partikel hasil penelitian ditunjukan pada Gambar 2.
Gambar 2. Pengaruh komposisi batang jagung dan serat sabut kelapa terhadap kerapatan dan kadar air papan partikel
Nilai rata-rata kerapatan papan partikel yang dihasilkan berkisar antara 0.47 g/cm3 - 0.61 g/cm3. Hasil pengujian tersebut menunjukkan bahwa papan partikel dengan komposisi 20/80 memiliki nilai kerapatan terendah dan komposisi 80/20 memiliki nilai kerapatan tertinggi. Nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan lebih rendah dari kerapatan target. Hal ini diduga karena adanya partikel yang terbuang saat proses pengempaan. Sejalan dengan pernyataaan Buffanilo et al. (2012) rendahnya nilai kerapatan papan partikel dikarenakan adanya sejumlah partikel yang terbuang selama proses pembuatan papan. Kelly (1977) menyatakan bahwa faktor penting yang mempengaruhi nilai kerapatan
6.47 6.4 7.02 6.91 7.15
Rasio Batang Jagung/Sabut Kelapa (w/w)
KA Kerapatan
akhir papan partikel adalah kerapatan bahan baku, proses pengempaan, pengeringan bahan baku, kadar perekat, dan bahan tambahan lainnya.
Hasil analisis sidik ragam pada lampiran 2a, menunjukkan bahwa pencampuran batang jagung dan serat sabut kelapa terhadap kerapatan papan partikel tidak berpengaruh nyata. Nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan telah memenuhi standar JIS A 5908 (2003), namun belum memenuhi kerapatan target yaitu 0.70 g/cm3. Hal ini disebabkan karena adanya kenaikan spring back atau usaha pembebasan dari tekanan yang dialami pada waktu pengempaan selama proses pengkondisian. Rata-rata spring back dalam penelitian ini secara berturut-turut adalah 0.11, 0.22, 0.24, 0.30, dan 0.32 cm. Iswanto (2016) menyatakan papan memiliki kerapatan rendah dikarenakan oleh adanya bulk density dan spring back dari papan partikel. Papan partikel yang dihasilkan pada
penelitian ini menurut Maloney (1993), merupakan papan partikel berkerapatan rendah dan sedang.
Kadar air menunjukkan besarnya kandungan air yang terdapat pada papan partikel ketika berada dalam keadaan kesetimbangan dengan lingkungan sekitarnya. Nilai rata-rata kadar air papan partikel yang dihasilkan berkisar antara 6.4% - 7.15%. Secara keseluruhan nilai kadar air papan partikel hasil penelitian telah memenuhi standar JIS A 5908 (2003), yang mensyaratkan kadar air papan partikel 5-13%. Hal ini dapat terjadi karena bahan yang digunakan baik itu batang jagung dan serat sabut kelapa bersifat higroskopis, artinya dapat menyerap atau melepaskan air dari lingkungannya. Sesuai dengan pernyataan Nuryawan et al.
(2009) yang menyatakan bahwa pada saat pengkondisian, papan partikel yang tersusun atas partikel-partikel kayu serbuk gergajian masih memiliki sifat
16
higroskopis. Diduga saat pengkondisian, kelembaban udara di ruang pengkondisian cukup tinggi sehingga papan partikel menyerap uap air dari lingkungannya.
Nilai kadar air tertinggi terdapat pada komposisi 20/80 dan terendah pada komposisi 80/20. Hal ini dikarenakan papan partikel komposisi 80/20 memiliki kerapatan yang tinggi sehingga rongga pada papan partikel yang dihasilkan sedikit sehingga kemungkinan adanya air yang masuk kedalam rongga papan partikel tersebut akan berkurang. Mahdi dan Julianto (2006) menyatakan bahwa perbedaan kadar air pada papan partikel yang dihasilkan mungkin disebabkan oleh perbedaan rongga dan ruang antar partikel serta sifat higroskopis dari papan partikel tersebut.
Serat sabut kelapa yang digunakan bersifat volumenous, kaku dan berukuran acak, sehingga papan yang dihasilkan mempunyai volume rongga kosong yang tinggi.
Hasil analisis sidik ragam pada lampiran 2b, menunjukkan bahwa pencampuran batang jagung dan serat sabut kelapa terhadap kadar air papan partikel tidak berpengaruh nyata. Nilai kadar air papan partikel yang dihasilkan telah memenuhi standar JIS A 5908 (2003).
Pengembangan Tebal
Pengembangan tebal papan partikel merupakan sifat fisis untuk mengukur kemampuan papan menjaga stabilitas dimensinya selama direndam dalam air pada selang waktu 2 jam dan 24 jam. Semakin tinggi nilai pengembangan tebal maka semakin rendah kestabilan dimensinya, demikian pula sebaliknya.
Pengembangan tebal 2 jam telah memenuhi standard JIS A 5908 (2003), namun tidak dengan pengembangan tebal 24 jam. Nilai pengembangan tebal papan partikel disajikan pada Gambar 3.
Gambar 3. Pengaruh komposisi batang jagung dan serat sabut kelapa terhadap pengembangan tebal papan partikel
Nilai rata-rata pengembangan tebal 2 jam berkisar antara 4,15%-8.30%
dan 24 jam berkisar antara 12.68%-15.12%. Pengembangan tebal tertinggi terdapat pada komposisi 60/40 dan terendah pada komposisi 20/80. Hal ini disebabkan karena batang jagung dan serat sabut kelapa merupakan bahan yang mempunyai sifat mudah menyerap air. Nilai pengembangan tebal berkaitan dengan penyerapan air, semakin banyak air yang diserap dan memasuki struktur papan partikel maka akan semakin melemahkan ikatan antar partikelnya yang mengakibatkan tingginya pengembangan tebal papan. Guler (2016) dalam penelitiannya tentang potensi penggunaan batang jagung dengan serpihan kayu industri sebagai bahan baku papan partikel dimana didapat hasil bahwa penambahan batang jagung menaikkan nilai kadar air dan pengembangan tebal, hal ini disebabkan karena batang jagung merupakan bahan yang bersifat higroskopis.
Hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa pencampuran batang jagung dan serat sabut kelapa terhadap pengembangan tebal 2 jam dan 24 jam papan
Rasio Batang Jagung/Sabut Kelapa (w/w)
PT 2 Jam PT 24 Jam
18
partikel tidak berpengaruh nyata. Menurut Abdurahcman (2011) papan partikel dengan kerapatan rendah cenderung lebih banyak memiliki rongga rongga kosong dibandingkan papan partikel berkerapatan lebih tinggi, maka lebih banyak air yang akan memasuki struktur papan, dengan demikian mengakibatkan pengembangan tebal lebih besar.
Daya Serap Air
Daya serap air merupakan sifat fisis yang mencerminkan kemampuan papan partikel untuk menyerap air setelah direndam di dalam air selama 2 jam dan 24 jam. Nilai daya serap air berbanding lurus dengan nilai pengembangan tebal.
Nilai daya serap air hasil penelitian dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Pengaruh komposisi batang jagung dan serat sabut kelapa terhadap daya serap air papan partikel
Nilai rata-rata daya serap air berkisar antara 24.44% - 82.19%. Dari hasil pengujian dapat dilihat bahwa nilai daya serap air meningkat seiring dengan lamanya waktu perendaman papan partikel. Hasil pengujian (Gambar 4), menunjukkan bahwa nilai daya serap air terendah pada perendaman 2 jam terdapat
30.06 35.19
Rasio Batang Jagung/Sabuk Kelapa (w/w)
DSA 2 jam DSA 24 jam
pada komposisi 60/40 dengan nilai 24.44% sedangkan daya serap air tertinggi pada perendaman 2 jam terdapat pada komposisi 80/20 dengan nilai 35.19%.
Untuk nilai daya serap air terendah pada perendaman 24 jam terdapat pada komposisi 60/40 dengan nilai 65,05% sedangkan daya serap air tertinggi pada perendaman 24 jam terdapat pada komposisi 80/20 dengan nilai sebesar 82.19%.
Tingginya nilai daya serap air diduga disebabkan oleh bahan yang digunakan, dimana batang jagung memiliki pith atau gabus serta sabut kelapa yang bersifat mudah menyerap air. Muhdi (2013) menyatakan bahwa faktor jenis bahan baku dan variasi jenis perekat mempengaruhi daya serap air papan partikel yang dihasilkan.
Rowell (1998) mengemukakan bahwa hemiselulosa yang paling berpengaruh terhadap penyerapan air, tetapi selulosa, lignin, dan permukaan dari selulosa kristal juga berpengaruh. Medic (2012) menganalisis biomassa batang jagung dimana batang jagung mengandung pith dengan kandungan selulosa (57.6%), hemiselulosa (21.3%), lignin (6.1%). Tyas (2000) menyatakan bahwa tingginya nilai daya serap air dikarenakan adanya ikatan hydrogen yang terdapat dalam selulosa (43.44%), hemiselulosa (0.25%) dan lignin (45.84%) serat sabut kelapa, sehingga air yang masuk kedalam papan semakin banyak . Sejalan dengan penelitian Maulana (2015) yang menggunakan bahan baku batang pandan mengkuang sebagai bahan penelitiannya yang menghasilkan nilai daya serap air yang tinggi dikarenakan sifat dari bahan baku yang dapat dengan mudah menyerap dan menyimpan air karena tingginya nilai kadar hemiselulosanya.
Standar JIS A 5908-2003 tidak mensyaratkan nilai daya serap air, akan tetapi uji daya serap air ini perlu dilakukan karena uji ini dapat digunakan sebagai
20
pertimbangan untuk menentukan penggunaan dari papan partikel, apakah layak digunakan pada eksterior atau interior berdasarkan ketahanan papan partikel tersebut terhadap air. Hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa pencampuran batang jagung dan serat sabut kelapa terhadap daya serap air 2 jam dan 24 jam papan partikel tidak berpengaruh nyata.
Sifat Mekanis
Modulus of Elasticity (MOE) dan Modulus of Rupture (MOR)
Kekuatan lentur atau modulus elastisitas (MOE) menunjukkan ukuran ketahanan papan dalam menahan beban dalam batas proporsi (sebelum patah).
Modulus patah (MOR) adalah suatu sifat mekanis papan yang menunjukkan kekuatan dalam menahan beban. Nilai MOE dan MOR papan partikel batang jagung dan serat sabut kelapa dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Pengaruh komposisi batang jagung dan serat sabut kelapa terhadap MOE dan MOR papan partikel
Nilai rata-rata MOE papan partikel batang jagung dan serat sabut kelapa yang dihasilkan berkisar antara 14860.29- 1989.39 kgf/cm2. Nilai MOE tertinggi
14860.29
Rasio Batang Jagung/Sabut Kelapa (w/w)
MOE MOR
terdapat pada komposisi 100/0 dan terendah pada komposisi 20/80. Rendahnya nilai MOE dikarenakan partikel batang jagung mengandung pith (gabus). Sesuai dengan penelitian Ulfah (2015), belum terpenuhi syarat SNI papan partikel dari serat tandan kosong sawit (TKS) dan serutan kayu disebabkan karena serat TKS mengandung pith yang menyebabkan kurang baiknya kekuatan papan partikel.
Massijaya et al. (1999) dalam Nuryawan et al. (2009) menyatakan dengan rendahnya nilai kerapatan papan, nilai MOE cenderung menjadi lebih rendah. Hal ini diduga disebabkan karena pada papan dengan kerapatan yang lebih tinggi mempunyai jumlah ikatan antar partikel yang lebih banyak sehingga mempunyai kemampuan yang lebih tinggi dalam menahan beban yang mengenai papan dibandingkan dengan papan yang berkerapatan rendah.
Hasil sidik ragam lampiran 2h menunjukkan bahwa pencampuran batang jagung dan serat sabut kelapa terhadap MOE papan partikel berpengaruh nyata.
Hasil uji Duncan menunjukkan bahwa komposisi 20/80 berbeda nyata terhadap komposisi 60/40, 80/20, 100/0. Semua nilai MOE papan yang dihasilkan dalam penelitian ini belum memenuhi standar JIS A 5908 (2003). Penambahan serat sabut kelapa menghasilkan nilai MOE yang semakin menurun. Sejalalan dengan penelitian Fiorelli (2012) tentang papan partikel dari serat sabut kelapa dengan perekat poliuretan minyak jarak dan perekat UF didapat hasil bahwa nilai MOE papan yang dihasilkan berada dibawah standar yang telah ditentukan, hal ini disebabkan oleh hubungan antara dimensi serat sabut kelapa dan susunan papan.
Pengujian MOR dilakukan bersamaan dengan pengujian MOE. Hasil pengujian MOR dapat dilihat dalam Gambar 5, dimana nilai rata-rata berkisar antara 42.94-146.65 kgf/cm2. Nilai MOR tertinggi terdapat pada komposisi 100/0
22
dan terndah pada komposisi 20/80. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah serat sabut kelapa yang dicampurkan dengan papan partikel maka nilai MOR semakin menurun. Sabut kelapa merupakan bahan yang bersifat kaku dan kasar sehingga ketika dicampurkan dengan partikel batang jagung maka penyebarannya tidak merata. Nilai MOR berkorelasi positif dengan nilai kerapatan, dimana apabila nilai kerapatan tinggi maka nilai MOR juga tinggi begitu juga sebaliknya. Menurut Nuryawan (2007) partikel yang tidak saling mengisi dan tidak saling mengikat antara satu bahan dengan bahan lainnya menyebabkan nilai kerapatan rendah, sehingga kekuatan papan juga rendah.
Hasil analisis sidik ragam pada lampiran 2g menunjukkan bahwa pencampuran batang jagung dan serat sabut kelapa terhadap MOR papan partikel tidak berpengaruh nyata. Hampir semua nilai MOR papan yang dihasilkan dalam penelitian ini telah memenuhi standar JIS A 5908 (2003) kecuali papan dengan perlakuan 20/80. Akinyemi (2016) menyatakan bahwa rendahnya nilai MOR papan partikel (tongkol jagung dan serbuk gergaji) bisa jadi karena hubungan antara banyaknya ikatan, susunan partikel dan berat jenis yang rendah dari bahan sisa pertanian yang digunakan.
Internal Bond (IB)
Kekuatan rekat internal (IB) diperoleh dengan cara merekatkan kedua permukaan contoh uji papan dengan menggunakan perekat epoxy pada balok kayu kemudian balok kayu tersebut ditarik secara berlawanan. Khedari et al. (2003) menyatakan bahwa kerapatan papan merupakan faktor yang paling mempegaruhi IB. Peningkatan kerapatan papan akan menghasilkan ikatan antar partikel yang
lebih rapat pada saat pengempaan. Naiknya nilai kerapatan maka nilai IB juga akan meningkat. Hasil pengujian IB dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Pengaruh komposisi batang jagung dan serat sabut kelapa terhadap IB papan partikel
Berdasarkan hasil pengujian (Gambar 6), nilai rata rata IB yaitu berkisar antara 0.6-2.38 kgf/cm2. Nilai tertinggi terdapat pada komposisi 100/0 dan terendah pada komposisi 20/80. Hampir semua papan yang dihasilkan telah memenuhi standar JIS A 5809 (2003), kecuali pada perlakuan 20/80. Hal ini diduga karena rendahnya ikatan antar perekat dengan bahan yang direkatkan.
Serat sabut kelapa yang kering dan kaku serta adanya kulit batang jagung yang tersisa menyebabkan perekat tidak mengalami penetrasi yang baik sehingga ikatan antar partikel menjadi tidak kuat. Sesuai dengan pernyataan Nuryawan et al.
(2009) yang menyatakan bahwa nilai IB rendah terjadi akibat ikatan rekat yang rendah, diduga karena pada saat pencampuran perekat distribusinya kurang merata, sehingga kadar perekat dan pencampuran perekat yang baik dengan partikel sangat mempengaruhi nilai IB papan partikel. Iswanto (2014) menyatakan
2.38 2.28 1.91 1.64 0.6
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
100/0 80/20 60/40 40/60 20/80
Internal Bond (kgf/cm2)
Rasio Batang jagung/Sabut Kelapa (w/w)
24
bahwa korelasi antara PT dan internal bond (IB) adalah negatif dimana semakin rendah PT akan menyebabkan nilai IB semakin tinggi, begitu juga sebaliknya.
Hasil analisis sidik ragam pada lampiran 2i menunjukkan bahwa pencampuran batang jagung dan serat sabut kelapa terhadap nilai IB papan partikel tidak berpengaruh nyata. Artinya faktor perlakuan yang diberikan belum menghasilkan nilai internal bond (IB) papan partikel yang berbeda secara signifikan. Hampir semua nilai IB papan yang dihasilkan dalam penelitian ini telah memenuhi standar JIS, kecuali papan dengan perlakuan 20/80.
Rekapitulasi Skor Penilaian
Hasil dari penilaian terhadap papan partikel disajikan dalam Tabel 4.
Tabel 4. Scoring papan partikel Sifat Fisis dan Mekanis papan
partikel
Standar JIS A 5903 (2003): Memenuhi=1 Tidak memenuhi=0 Nilai Rata-rata 1-6
100/0 = Jagung 100%:Sabut kelapa 0% 1= Sangat buruk
80/20 = Jagung 80%:Sabut kelapa 20% 2= Buruk
60/40 = Jagung 60%:Sabut kelapa 40% 3= Sedang
40/60 = Jagung 40%:Sabut kelapa 60% 4= Baik
20/80 = Jagung 20%:Sabut kelapa 80% 5= Sangat baik
Berdasarkan Tabel 4, hasil total scoring yang ditinjau dari nilai rata-rata yang dihasilkan dan pencapaian standar JIS A 5908 (2003) dari sifat fisis dan mekanis papan partikel memperlihatkan bahwa papan partikel dengan komposisi 100/0 adalah papan dengan kualitas terbaik.
26