BAMBU KOMPOSIT SEBAGAI MATERIAL ALTERNATIF PENSUBSTITUSI
A. Kadar Air Bambu Komposit
Kadar air berbagai macam bambu komposit yang dibuat dengan variasi bahan penyusun, komposisi lapisan, jenis perekat, dan waktu kempa berkisar antara 9,2% hingga 13,6% (Tabel 1). Kadar air bambu komposit ini memenuhi persyaratan kadar air untuk produk panel kayu pada umumnya karena nilainya kurang dari kadar air maksimum yang diperkenankan untuk produk panel kayu di Indonesia, yaitu 14%.
Tabel 1. Kualitas bambu komposit
No.
Macam bambu komposit (jenis perekat;
berat labur; waktu kempa yang diterapkan)
Sifat fisis dan mekanis bambu komposit (bambu lamina) KA, % KRP, g/ cm3 PT, % KL, kg/ cm2 KT, kg/ cm2 KR, kg/ cm2 Kelas kuat kayu*) 1 Papan bambu lamina
andong 3 lapis (TRF; 170 g/m2; 20 jam)
11,7 0,80 1,03 1.241 - 242,2 II - I
2 Papan bambu lamina andong 3 lapis, lapisan tengah mangium (TRF; 170 g/m2; 20 jam)
12,2 0,70 1,82 1.130 - 86,8 II - I
3 Papan bambu lamina andong 3 lapis, lapisan tengah tusam (TRF; 170 g/m2; 20 jam)
12 0,64 3,32 962 - 51 II
4 Papan bambu lamina mayan 3 lapis (TRF; 20% ekstender; 170 g/m2; 20 jam)
12,8 0,71 4,08 895 572 55,8 II
5 Papan bambu lamina andong 3 lapis (TRF; 2,5% ekstender; 180 g/m2; 4 jam)
Prosiding Ekspose Hasil Penelitian
Pusat Litbang Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan
65
Tema: “Teknologi Peningkatan Nilai Tambah Hasil Hutan”
No.
Macam bambu komposit (jenis perekat;
berat labur; waktu kempa yang diterapkan)
Sifat fisis dan mekanis bambu komposit (bambu lamina) KA, % KRP, g/ cm3 PT, % KL, kg/ cm2 KT, kg/ cm2 KR, kg/ cm2 Kelas kuat kayu*) 6 Papan bambu lamina
andong 3 lapis (bilah diputihkan; TRF; 2,5% ekstender; 180 g/m2; 4 jam)
9,32 0,77 6,74 1.098 - 42 II
7 Papan bambu lamina andong 3 lapis (UF; 10% ekstender; 180 g/m2; 4 jam)
10,5 0,78 4,71 1.220 578 64,8 II - I
8 Papan bambu lamina andong 3 lapis (UF; 10% ekstender; 180 g/m2; 5 jam)
10,3 0,77 3,64 1.224 580 70,7 II - I
9 Papan bambu lamina andong 3 lapis (UF; 15% ekstender; 170 g/m2; 3 jam)
12 0,77 3,31 1.237 701 86,2 II - I
10 Papan bambu lamina mayan 3 lapis (UF; 15% ekstender; 170 g/m2; 3 jam)
11,8 0,60 4,57 1.107 595 67 II - I
11 Papan bambu lamina andong 3 lapis (UF; 10% ekstender; 180 g/m2; 4 jam)
10,3 0,78 4,71 1.220 578 65 II - I
12 Papan bambu lamina andong 3 lapis (bilah diputihkan; UF; 10% ekstender; 180 g/m2; 4 jam)
9,6 0,78 3,67 1.192 540 76 II - I
13 Papan bambu lamina andong 3 lapis (IS; 250 g/m2; 1 jam)
9,7 0,78 5 1.169 558 75 II - I
14 Papan bambu lamina andong 3 lapis (bilah diputihkan; IS; 250 g/m2; 1 jam)
No.
Macam bambu komposit (jenis perekat;
berat labur; waktu kempa yang diterapkan)
Sifat fisis dan mekanis bambu komposit (bambu lamina) KA, % KRP, g/ cm3 PT, % KL, kg/ cm2 KT, kg/ cm2 KR, kg/ cm2 Kelas kuat kayu*) 15 Papan bambu lamina
mayan 3 lapis (IS; 250 g/m2; 1 jam)
10 0,74 3,2 1.176 543 56 II - I
16 Papan bambu lamina mayan 3 lapis (bilah diputihkan; IS; 250 g/m2; 1 jam)
10 0,69 6,8 1.061 460 62 II
17 Papan bambu lamina andong susun tegak (IS; 250 g/m2; 2 jam)
11,8 0,76 2,4 1.280 671 - II - I
18 Papan bambu lamina andong susun tegak (bilah diputihkan; IS; 250 g/m2; 2 jam)
10,4 0,71 2 1.166 653 - II - I
19 Papan bambu lamina mayan susun tegak (IS; 250 g/m2; 2 jam)
11 0,72 2,3 1.172 687 - II - I
20 Papan bambu lamina mayan susun tegak (bilah diputihkan; IS; 250 g/m2; 2 jam)
11,2 0,66 2,5 858 494 - II
21 Balok kayu lamina manii dengan permukaan luar 1 lps bambu andong (TRF; 170 g/m2; 20 jam)
13,6 0,50 - 597 335 - III
22 Balok kayu lamina manii dengan permukaan luar 2 lps bambu andong (TRF; 170 g/m2; 20 jam)
13,6 0,66 - 744 427 - II
23 Balok bambu lamina andong (IS; 250 g/m2; 1 jam)
10,3 0,77 - 566 527 58 III - II
24 Balok bambu lamina mayan (IS; 250 g/m2; 1 jam)
Prosiding Ekspose Hasil Penelitian
Pusat Litbang Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan
67
Tema: “Teknologi Peningkatan Nilai Tambah Hasil Hutan”
No.
Macam bambu komposit (jenis perekat;
berat labur; waktu kempa yang diterapkan)
Sifat fisis dan mekanis bambu komposit (bambu lamina) KA, % KRP, g/ cm3 PT, % KL, kg/ cm2 KT, kg/ cm2 KR, kg/ cm2 Kelas kuat kayu*) 25 Balok kayu jabon
dengan permukaan luar 1 lapis bambu andong (IS; 250 g/m2; 1 jam)
11,3 0,46 - 559 285 63 III
26 Balok kayu jabon dengan permukaan luar 2 lapis bambu andong (IS; 250 g/m2; 1 jam)
10,8 0,51 - 708 335 62 III
27 Balok kayu jabon dengan permukaan luar 1 lapis bambu mayan (IS; 250 g/m2; 1 jam)
12,1 0,41 - 518 278 64 III
28 Balok kayu jabon dengan permukaan luar 2 lapis bambu mayan (IS; 250 g/m2; 1 jam)
11 0,48 - 513 357 60 III
Keterangan:
KA = Kadar air (%); KRP = Kerapatan (g/cm3);
PT = Pengembangan tebal (%); KL = Keteguhan lentur (kg/cm2); KT = Keteguhan tekan (kg/cm2); KR = Keteguhan rekat (kg/cm2); - = Data tidak tersedia
*) = Klasifikasi kelas kuat kayu menurut Oey Djoen Seng (1964) berdasarkan nilai berat jenis (kerapatan), keteguhan lentur dan keteguhan tekan
TRF = Tanin Resorsinol Formaldehida UF = Urea Formaldehida
IS = Perekat Isosianat (Water Based Polymer-Isocyanate Adhesive)
B. Kerapatan Bambu Komposit
Pada umumnya, sifat mekanis suatu bahan berhubungan erat dengan berat jenis atau kerapatannya. Hal tersebut telah dikemukakan oleh Oey Djoen Seng (1964) bahwa semakin tinggi berat jenis suatu jenis kayu, semakin tinggi pula kekuatannya. Pada Tabel 1 dapat diketahui bahwa papan bambu lamina 3 lapis dari bambu andong yang dibuat menggunakan beberapa macam perekat dan penerapan waktu kempa yang berbeda, memiliki kerapatan bervariasi antara 0,73–0,80 g/cm3,sedangkan yang dibuat dari bambu mayan memiliki
kerapatan bervariasi antara 0,66–0,74 g/cm3. Papan bambu lamina 3 lapis dari bambu andong dengan lapisan tengah kayu mangium memiliki kerapatan 0,70 g/cm3, sedangkan yang lapisan tengahnya kayu tusam memiliki kerapatan 0,64 g/cm3. Dibandingkan dengan klasifikasi kelas kuat kayu Indonesia dan berdasarkan nilai kerapatannya, maka papan bambu lamina 3 lapis dari bambu andong dan bambu mayan tersebut setara dengan kayu kelas kuat II.
Balok bambu lamina (10 lapis) dari bambu andong dan bambu mayan memiliki kerapatan berturut-turut 0,77 g/cm3 dan 0,72 g/cm3. Balok bambu komposit dengan lapisan tengah kayu jabon dan lapisan luar bambu andong berturut-turut 1 lapis dan 2 lapis memiliki kerapatan berturut-turut 0,46 g/ cm3 dan 0,51 g/cm3. Sementara balok bambu komposit yang lapisan luarnya dari bambu mayan memiliki kerapatan berturut-turut 0,46 g/cm3 dan 0,51 g/cm3.
Balok bambu komposit dengan lapisan luar bambu andong 1 lapis dan lapisan tengah kayu jabon memiliki kerapatan 0,46 g/cm3, sedangkan yang lapisan luarnya bambu andong 2 lapis memiliki kerapatan 0,51 g/cm3. Balok bambu komposit dengan lapisan luar bambu mayan 1 lapis dan lapisan tengah kayu jabon, memiliki kerapatan 0,41 g/cm3, sedangkan yang lapisan luarnya bambu mayan 2 lapis memiliki kerapatan 0,48 g/cm3. Berdasarkan uraian di atas, dapat diketahui bahwa bambu komposit dari bambu mayan memiliki kerapatan lebih rendah dibanding bambu komposit dari bambu andong. Hal ini disebabkan berat jenis bambu andong lebih tinggi daripada bambu mayan (Sulastiningsih dan Santoso 2010). Seperti diketahui bahwa kerapatan produk komposit dipengaruhi oleh kerapatan atau berat jenis bahan baku penyusunnya di samping oleh adanya perekat dan proses pengempaan. Dibandingkan dengan klasifikasi kelas kuat kayu Indonesia dan berdasarkan nilai kerapatannya, maka balok bambu komposit dengan lapisan luar bambu andong atau bambu mayan dan lapisan tengah kayu jabon tersebut setara dengan kayu kelas kuat III.
Kerapatan kayu jabon yang sudah diawetkan adalah 0,34 g/cm3 dan termasuk kayu kelas kuat IV. Dengan demikian penggunaan bambu sebagai lapisan luar balok kayu jabon meningkatkan kerapatan balok bambu komposit yang dihasilkan. Besarnya peningkatan nilai kerapatan tersebut pada balok bambu komposit dengan lapisan tengah kayu jabon dan lapisan luar bambu andong berturut-turut adalah 35,3% (1 lapis) dan 50% (2 lapis), sedangkan kalau lapisan luar bambu mayan peningkatan nilai kerapatan tersebut
berturut-Prosiding Ekspose Hasil Penelitian
Pusat Litbang Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan
69
Tema: “Teknologi Peningkatan Nilai Tambah Hasil Hutan”
turut 20,6% (1 lapis) dan 41,2% (2 lapis).
C. Kesetabilan Dimensi Bambu Komposit
Salah satu indikator untuk menilai kesetabilan dimensi bambu komposit adalah sifat pengembangan tebal. Pada Tabel 1 dapat dilihat bahwa pengembangan tebal bambu komposit yang dibuat dengan berbagai macam bahan penyusun, komposisi lapisan, jenis perekat yang digunakan dan waktu kempa yang diterapkan berkisar 1,03–6,80%. Dari data tersebut, dapat diketahui bahwa bambu komposit yang paling stabil adalah papan bambu lamina andong 3 lapis yang dibuat dengan perekat tanin resorsinol formaldehida (TRF), berat labur 170 g/m2, dan waktu kempa 20 jam. Bambu komposit yang memiliki kestabilan dimensi paling rendah adalah papan bambu lamina mayan 3 lapis yang bilahnya diputihkan dan dibuat menggunakan perekat isosianat, berat labur 250 g/m2, dan waktu kempa 1 jam.
Pengembangan tebal bambu lamina 4 lapis yang dibuat dari pelupuh bambu moso dan direkat dengan perekat berbahan dasar resorsinol bervariasi antara 11,9–12,4% (Nugroho dan Ando 2001). Pengembangan tebal lantai bambu yang diperdagangkan di pasaran Amerika Serikat dan bambu lamina 3 lapis yang dibuat di laboratorium menggunakan bambu moso berturut-turut adalah 0,69% dan 0,96% (Lee dan Liu 2003). Dari data tersebut dapat diketahui bahwa lantai bambu yang ada di pasaran Amerika Serikat memiliki pengembangan tebal yang sangat kecil. Hal ini terjadi karena produk lantai bambu tersebut sudah dilapisi bahan finishing, sehingga air yang masuk ke dalam produk tersebut hanya dapat melalui bagian atau permukaan yang tidak di-finishing. Berdasarkan uraian di atas, dapat diketahui bahwa bambu komposit yang elemen penyusunnya berupa bilah bambu dan dibuat dengan berbagai komposisi lapisan, jenis perekat yang digunakan, dan waktu kempa yang diterapkan mempunyai sifat kesetabilan dimensi yang cukup baik.
D. Keteguhan Lentur Bambu Komposit
Keteguhan lentur bambu komposit yang dibuat dengan berbagai macam bahan penyusun, komposisi lapisan, jenis perekat, dan waktu kempa yang diterapkan berkisar 513 kg/cm2 hingga 1.280 kg/cm2 (Tabel 1). Papan bambu lamina 3 lapis dari bambu andong maupun bambu mayan yang dibuat dengan variasi jenis perekat dan waktu pengempaan, memiliki keteguhan lentur
setara dengan kayu kelas kuat I karena nilainya tidak kurang dari 1.100 kg/ cm2. Kecuali papan bambu lamina mayan yang dibuat dengan perekat tanin resorsinol formaldehida dengan waktu kempa 4 jam. Papan bambu lamina andong dengan lapisan tengah kayu tusam dan papan bambu lamina yang bilahnya diputihkan, memiliki keteguhan lentur setara dengan kayu kelas kuat II karena nilainya tidak kurang dari 725 kg/cm2. Keteguhan lentur papan bambu lamina susun tegak, baik dari bambu andong maupun bambu mayan setara dengan kayu kelas kuat I, kecuali papan dari bambu mayan yang bilahnya diputihkan setara dengan kayu kelas kuat II.
Hasil penelitian Nugroho dan Ando (2001) menunjukkan bahwa keteguhan lentur (modulus patah) papan bambu lamina 4 lapis yang dibuat dari pelupuh bambu moso dan direkat dengan perekat berbahan dasar resorsinol berkisar 639–707 kg/cm2 (uji datar) dan antara 755–877 kg/cm2 (uji tegak). Berdasarkan uraian tersebut, dapat diketahui bahwa papan bambu lamina yang dibuat dari bilah bambu andong maupun bambu mayan lebih kuat dibanding bambu lamina yang dibuat dari pelupuh bambu karena nilai keteguhan lenturnya lebih besar. Di samping itu tampilan permukaan papan bambu lamina dari bilah bambu lebih baik dibanding papan bambu lamina dari pelupuh bambu karena papan yang terbuat dari bilah bambu terlihat utuh (solid). Sementara permukaan papan yang terbuat dari pelupuh masih terlihat adanya serat-serat bambu yang terpisah berupa celah.
Keteguhan lentur balok bambu komposit (10 lapis) yang direkat dengan perekat isosianat dan waktu kempa 1 jam adalah 566 kg/cm2 (andong) dan 647 kg/cm2 (mayan). Balok bambu komposit dengan lapisan tengah kayu lamina manii dengan lapisan luar bambu andong 1 lapis dan 2 lapis, memiliki keteguhan lentur berturut-turut 597 kg/cm2 dan 744 kg/cm2. Balok bambu komposit dengan lapisan tengah kayu jabon dan lapisan luar bambu andong 1 lapis dan 2 lapis memiliki keteguhan lentur berturut-turut 559 kg/cm2 dan 708 kg/cm2. Sementara balok bambu komposit dengan lapisan tengah kayu jabon dan lapisan luar bambu mayan memiliki keteguhan lentur berturut-turut 518 kg/cm2 dan 513 kg/cm2. Berdasarkan nilai keteguhan lentur tersebut makan balok bambu komposit yang dibuat dengan berbagai komposisi lapisan setara dengan kayu kelas kuat III karena nilainya tidak kurang dari 500 kg/cm2.
Kayu manii (Maesopsis eminii) termasuk kayu ringan dengan berat jenis 0,41, kelas kuat IV dan kelas awet IV. Menurut Oey Djoen Seng (1964),
Prosiding Ekspose Hasil Penelitian
Pusat Litbang Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan
71
Tema: “Teknologi Peningkatan Nilai Tambah Hasil Hutan”
keteguhan lentur kayu kelas kuat IV adalah 500–360 kg/cm2. Kayu jabon (Anthocephalus cadamba) yang sudah diawetkan memiliki keteguhan lentur sebesar 408 kg/cm2. Berdasarkan uraian di atas, penggunaan bambu pada lapisan luar balok bambu komposit dengan lapisan tengah kayu meningkatkan keteguhan lentur produk bambu komposit yang dihasilkan. Besarnya peningkatan nilai keteguhan lentur tersebut bervariasi dari 23,05– 73,6% bergantung dari jenis bahan baku yang digunakan dan variabel proses pembuatan yang diterapkan. Penggunaan bambu sebagai lapisan luar balok bambu komposit meningkatkan kelas kuat kayu manii dan kayu jabon dari kelas kuat IV menjadi kelas kuat III. Di samping itu lapisan bambu tersebut memberi tampilan permukaan yang berkesan indah dibanding corak penampilan kayu manii dan kayu jabon.