Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan November 2008 sampai dengan bulan Agustus 2009. Pembuatan papan komposit polimer dan pengujian sifat fisis dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan, Departemen Kehutanan, Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Kimia Polimer FMIPA Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Pengelolaan SDA dan Lingkungan Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Biokomposit Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. Lokasi Pengujian papan komposit polimer dengan penggerek kayu di laut dilakukan di Perairan atau Areal PT (Persero) Pelabuhan Indonesia I Cabang Belawan, Medan Sumatera Utara.
Alat dan Bahan Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah chainsaw untuk memotong batang sawit, mesin serut untuk penyerutan batang sawit menjadi partikel, extruder sebagai tempat pengadonan bahan baku, kaliper untuk pengukuran dimensi, oven untuk pengeringan bahan baku dan pengujian sifat fisis, aluminium foil untuk alas plat kempa, bingkai papan dan plat besi ukuran 30 cm x 15 cm x 2,5 cm untuk mencetak lembaran papan, mesin bandsaw untuk pemotongan contoh uji, mesin cold and hot press untuk pengempaan, dan alat dokumentasi, tali tambang, pelampung, timbangan, pipa paralon, termometer, dan pemberat.
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah partikel batang kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq) yang didapatkan dari Kebun Pagar Merbau-Galang PTPN II Tanjung Morawa, polipropilena murni dan daur ulang dari CV Akmal Medan, Maleated Polipropilena (MAPP) dan alkohol 70 % dari Toko Bahan Kimia Rudang Jaya Medan.
Prosedur Penelitian
Persiapan Bahan Baku
Batang kelapa sawit yang telah dibersihkan dari kotoran kemudian dilakukan pembuangan kulit. Dari masing-masing potongan kayu langsung dipisahkan antara bagian dalam dan potongan bagian luar. Potongan kayu diserut dengan mesin serut sehingga diperoleh partikel. Kemudian partikel tersebut direndam selama 24 jam dengan tiga kali ulangan untuk menghilangkan kandungan patinya. Setelah itu partikel yang dihasilkan kemudian dikeringkan dengan oven sampai kadar air sekitar 5-10%. Partikel tersebut diayak dengan ayakan ukuran 2 mm untuk memisahkan bagian yang halus.
Matriks yang digunakan adalah jenis plastik polipropilena (PP) murni dan daur ulang dalam bentuk potongan-potongan kecil (pellet). Bahan aditif yang digunakan adalah Maleated Polypropylena (MAPP) sebanyak 5 % dari berat polipropilena yang digunakan (Karina at al, 2007).
Kebutuhan partikel, polipropilena, dan MAPP yang digunakan untuk membuat papan komposit polimer tergantung pada perlakuan yang dilakukan dan kerapatan sasaran yang dipakai yaitu sebesar 0,8 gr/cm3.
Tabel 5. Komposisi Kebutuhan Bahan Baku Papan Komposit Polimer Perlakuan
Letak Batang Aditif
Kadar Partikel (30%) g Kadar Plastik (PP Murni/Daur ulang) (70%) g Dalam Penambahan aditif
MAPP 5 %
270 630
Luar Penambahan aditif MAPP 5 %
270 630
Dalam + luar Penambahan aditif MAPP 5 %
270 630
Proses Pembuatan Papan Komposit Polimer Pengadonan (Blending)
Extruder terlebih dahulu dipanaskan pada suhu 170ºC dan diputar dengan
kecepatan 37 rpm. Sejumlah plastik daur ulang yang telah dicampur dengan serbuk batang sawit dan MAPP dimasukkan ke dalam extruder dan diputar selama beberapa menit. Pengadukan dilakukan secara terus-menerus sehingga campuran antara plastik daur ulang dengan serbuk batang sawit dan MAPP menjadi homogen. Selanjutnya dari campuran tersebut dibentuk menjadi pellet.
Pembuatan Lembaran
Campuran filler dengan matriks dimasukkan kedalam alat pencetak lembaran berukuran 30 cm x 15 cm x 2,5 cm dan ditekan supaya adonan menjadi padat.
Pengempaan
Setelah pellet tersusun secara padat pada alat pencetak, maka dilakukan pengempaan panas dengan suhu 170°C dan tekanan sebesar 30 kg/cm2 selama sekitar 10 menit.
Pengkondisian
Selanjutnya cetakan lembaran dikeluarkan dari alat kempa. Lembaran yang masih dalam keadaan sangat panas dan sangat lunak dibiarkan selama 10 menit agar terjadi pengerasan perekat sebelum dikeluarkan dari cetakan. Lalu dilakukan pengkondisian selama 1 minggu untuk mencapai distribusi kadar air yang seragam dan melepaskan tegangan sisa dalam papan akibat pengempaan lalu dibuat pola pemotongan sebelum dilakukan pengujian. Papan yang dihasilkan disimpan dalam plastik pengkondisian sebelum dilakukan pengujian.
Pengujian Papan Komposit Polimer
Pengujian sifat-sifat papan komposit polimer menggunakan Standar
Japanese Industrial Standard (JIS) A 5908-2003, Decorative Particleboard dan Based Particleboard, Tipe 8 (Tabel 5). Berdasarkan sifat mekanisnya, papan
partikel dikelompokkan menjadi 3 golongan yaitu : a. Decorative Particleboard
b. Based Particleboard
Tabel 6. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit Polimer dengan Standar JIS A 5908 2003
No. Sifat Fisis Mekanis JIS A 5908-2003
1. Kerapatan (g/cm3) 0,4-0,9
2. Kadar Air (%) 5-13
3. Daya Serap Air (%) -
4. Pengembangan Tebal (%) Maks 12
5. MOR (kg/cm2) Min 80
6. MOE (kg/cm2) Min 2,0 x 104
7. Internal Bond (kg/cm2) Min 1,5
8. Kuat Pegang Sekrup (kg) Min 30
9. Linear Expanssion (%) -
10. Hardness (N) -
11. Emisi Formaldehyda (ppm) Min 0,3
Pengujian Sifat Fisis Papan Komposit Polimer a. Kerapatan
Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume kering udara. Contoh uji berukuran 10 cm x 5 cm x 2,5 cm ditimbang beratnya, lalu diukur rata-rata panjang, lebar, dan tebalnya untuk menentukan volume contoh uji. Nilai kerapatan papan komposit polimer dihitung dengan rumus :
Kerapatan (g/cm3) = ) ( ) ( 3 cm Volume gram Berat
b. Kadar Air (KA)
Contoh uji berukuran 10 cm x 5 cm x 2,5 cm yang digunakan adalah bekas contoh uji kerapatan. Kadar air papan komposit polimer dihitung berdasarkan berat awal (BA) dan berat kering tanur (BKT) selama 24 jam pada suhu 103±2 °C. Nilai kadar air papan komposit polimer dihitung berdasarkan rumus :
Kadar Air (%) = x100%
BKT BKT
c. Daya Serap Air
Contoh uji berukuran 30 cm x 5 cm x 2,5 cm ditimbang berat awalnya (B1). Kemudian direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam, setelah itu ditimbang beratnya (B2). Nilai daya serap air papan komposit polimer dihitung berdasarkan rumus :
Daya Serap Air (%) = 100%
1 1 2 x B B B − d. Pengembangan Tebal
Contoh uji berukuran 30 cm x 5 cm x 2,5 cm sama dengan contoh uji daya serap air. Pengembangan tebal didasarkan pada tebal sebelum (T1) yang diukur pada keempat sudut dan dirata-ratakan dalam kondisi kering udara dan tebal setelah perendaman (T2) dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Nilai pengembangan tebal papan komposit polimer dihitung berdasarkan rumus :
Pengembangan Tebal (%) = 100% 1 1 2 x T T T −
Pengujian Ketahanan WPC Terhadap Penggerek Kayu di Laut
-Ukuran papan komposit polimer yang digunakan sebagai contoh uji dan kontrol berukuran 30 cm x 5 cm x 2,5 cm, Untuk kontrol dalam pengujian ini menggunakan kayu sengon (Paraserianthes falcataria) yang memiliki kelas keawetan dan kekuatan V yang sama dengan pohon sawit, kayu damar laut (Hopea dryobalanoides Miq) yang memiliki kelas keawetan/kekuatan II dan sering digunakan sebagai bahan kontruksi bangunan di daerah pelabuhan serta papan plastik daur ulang yang digunakan sebagai matriks pada papan WPC. .
-Bagian tengah contoh uji dilubangi dengan diameter sebesar 1,5 cm dan diberi pipa plastik sebagai pembatas papan.
-Contoh uji yang telah dilubangi dioven selama 24 jam dengan suhu 103±2 0C dan ditimbang untuk mendapatkan berat awal kering oven (BA KO).
- Kemudian dirangkai contoh uji dengan tali tambang yang dimasukkan pada lubang yang ada pada contoh uji seperti pada Gambar 4.
-Contoh uji disusun sedemikian rupa dengan posisi papan diletakkan secara horizontal serta diberi pemberat.
Gambar 4 . Contoh uji ketahanan terhadap penggerek kayu di laut
-Contoh uji yang telah disusun dipasang di perairan pantai yang bebas pencemaran,dan air pasang surut maksimal 1,5 – 2 meter seperti pada Gambar 5. -Setelah 3 (tiga) bulan contoh uji diangkat, dibersihkan permukaannya kemudian ditimbang dan dioven pada suhu 103±2 0C untuk mendapatkan berat konstan kering oven.
-Selanjutkan dilakukan penimbangan (didapat berat akhir) dan diukur kembali volumenya.
-Pengamatan secara visual terhadap kerusakan yang terjadi. Tambang plastik Contoh uji Pipa plastik 5 cm 2.5 cm 2.5 cm 30 cm 5 cm
-Identifikasi organisme/ penggerek kayu di laut yang menyerang contoh uji -Data intensitas serangan penggerek kayu di laut dianalisis dengan menggunakan
standar SNI 01-7207-2006 sebagai berikut :
Tabel 7. Klasifikasi Ketahanan Kayu terhadap Penggerek Kayu di Laut kelas Intesitas serangan
(persen)
Salang intensitas serangan
I < 7,3 Sangat tahan
II 7,3 - 27,1 Tahan
III 27,1-54,8 Sedang
IV 54,8-79,1 Buruk
V >79,1 Sangat buruk
- Tingkat serangan dinilai berdasarkan perbandingan bagian yang rusak dengan luas permukaan yang diukur.
Analisis Data
Untuk mengetahui pengaruh letak batang sawit (luar dan dalam), kadar plastik dan aditif serta interaksi ketiganya terhadap sejumlah pengujian maka dilakukan analisis menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial dengan dua faktor perlakuan yaitu :
1. Letak batang
a. A1 : Bagian dalam batang kelapa sawit b. A2 : Bagian luar batang kelapa sawit
c. A3 : Campuran bagian dalam dan bagian luar
2. plastik
a. B1 : Polipropilena Murni b. B2 : Polipropilena Daur Ulang
Dengan demikian akan diperoleh 18 sampel perlakuan, yaitu : A1B1,A1B2 ,A2B1,A2B2, A3B1, A3B2
Jumlah ulangan : 3 Jumlah papan yang dibuat : 18
Model statistik dari rancangan percobaan ini adalah : Yijk = µ + Ai+ Bj + (AB)ij + ∑ijk
Yijk = Nilai pengamatan letak batang ke-i, plastik ke-j serta ulangan ke-k
µ = Nilai rata-rata umum Ai = Pengaruh letak batang ke-i Bj = Pengaruh plastik ke-j
(AB)i = Pengaruh interaksi antara letak batang ke-i dengan plastik ke-j
∑ijk = Kesalahan percobaan pada perlakuan letak batang ke-i,jenis
plastik ke-j serta ulangan Hipotesis yang digunakan adalah :
H0 : Letak batang, jenis plastik tidak berpengaruh terhadap sifat fisis papan komposit polimer.
H1 : Letak batang, jenis plastik berpengaruh terhadap sifat fisis papan komposit polimer.
Untuk mengetahui pengaruh dari perlakuan-perlakuan yang dicoba, dilakukan analisis keragaman dengan kriteria uji jika F hitung ≤ F tabel maka H 0 diterima dan jika F hitung > F tabel maka H0 ditolak. Untuk mengetahui taraf perlakuan mana yang berpengaruh di antara faktor perlakuan maka pengujian
dilanjutkan dengan menggunakan Uji Wilayah Berganda Duncan (Duncan
Multiple Range Test).
Gambar 5 . Skema rangkaian contoh uji dalam proses pengumpanan Pelampung Contoh uji Paralon Tambang plastik Pemberat Pipa plastik
