Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan April 2008 sampai dengan September
2008. Pembuatan papan komposit dilaksanakan di Laboratorium Kimia Polimer,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam dan di Laboratorium Teknologi
Hasil Hutan, Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera
Utara, pengujian sifat fisis dilaksanakan di Laboratorium Biologi Tanah, Fakultas
Pertanian, Universitas Sumatera Utara dan pengujian sifat mekanis di
Laboratorium Biokomposit, Departemen Teknologi Hasil Hutan, Fakultas
Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain, mesin grinder
sebagai alat penghancur cangkang sawit menjadi partikel, ember, wadah plastik
dan kantung plastik sebagai tempat pengumpulan partikel, extruder sebagai alat
untuk mencampur atau alat pengadon plastik dengan partikel cangkang sawit agar
hasil lebih merata dan seragam, kaliper untuk pengukuran dimensi, oven untuk
pengeringan bahan baku dan pengujian sifat fisis, neraca untuk mengukur berat
bahan baku dan sampel, frame besi ukuran 25cm x 25cm x 0,5cmdan lembaran
besi tipis atau seng dengan ukuran ≥ 30cm x 30 cm untuk mencetak lembaran papan, mesin circular saw untuk pemotongan contoh uji, mesin cold dan hot press
untuk pengempaan, alat Universal Testing Machine merk Instron untuk pengujian
sifat mekanis, alat tulis, penggaris dan kertas label, gunting dan cutter, kipas angin
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah partikel
cangkang sawit (Elaeis guineensis) sebagai filler (bahan pengisi), polipropilena
daur ulang atau recycled polypropylene (RPP) berbentuk pellet sebagai matriks
dan maleated polypropylen (MAPP) sebagai bahan aditif.
Persiapan Bahan Baku
Limbah cangkang kelapa sawit diperoleh dari pabrik kelapa sawit dipilih
dan dibersihkan dari kotoran lain seperti serat buah dan inti buah yang masih
bercampur dengan cangkang sawit. Lalu cangkang sawit dibersihkan dari kotoran
tanah atau debu yang terikut dengan cara dibersihkan dengan air, kemudian
dijemur hingga kering. Setelah kering cangkang sawit ditumbuk hingga berbentuk
partikel. Partikel tersebut dikeringkan hingga kadar air 4 – 6%.
RPP yang digunakan dalam penelitian ini adalah RPP yang berasal
dari gelas air mineral (thermoforming) yang telah didaur ulang dengan mesin
boker hingga menjadi berbentuk pellet.
Proses Pembuatan Papan Komposit
Proses pembuatan papan komposit dapat dilihat dari diagram pada Gambar
6 berikut :
Gambar 5. Diagram Proses Pembuatan Papan Komposit Limbah Cangkang Kelapa Sawit
Dicuci hingga bersih dan lalu dikeringkan
Ditumbuk dan dihancurkan hingga menjadi partikel
Pembentukan Papan WPC
Dikempa panas 1750C
Produk WPC dari Limbah Cangkang Kelapa Sawit dan RPP
Pengkondisian 10 hari
Pembuatan contoh uji
Pengujian sifat fisis dan mekanis
Kualitas Papan Komposit
Dikeringkan hingga kadar air 4– 6% Pengadonan (Blending) Ditambah MAPP Ditambah RPP Pellet
Pembuatan Adonan (Blending)
Serbuk atau partikel cangkang kelapa sawit yang telah dikeringkan dan PP
daur ulang (RPP) dimasukkan dalam bak pencampur kemudian dilakukan
pengadonan. Pengadonan dilakukan dengan alat extruder bertujuan agar hasil
campuran lebih merata dan seragam. Extruder terlebih dahulu dipanaskan pada
suhu 1750 C. Kemudian masukkan campuran bahan ke dalam extruder. Hasil adonan selanjutnya dibentuk kembali menjadi pellet dengan cara digunting.
Kebutuhan partikel cangkang dan PP daur ulang yang digunakan untuk
pembuatan sebuah papan komposit tergantung pada perlakuan yang dilakukan dan
kerapatan sasaran. Kerapatan sasaran yang dipakai yaitu sebesar 1,00 g/cm3. Komposisi perbandingan dan banyaknya bahan baku disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Komposisi Kebutuhan Bahan Baku Papan Polimer.
Perlakuan Perbandingan Bahan (%) Partikel Cangkang (g) RPP (g) MAPP (g) Tanpa Aditif (tanpa MAPP) Serbuk + RPP 40 : 60 50 : 50 60 : 40 70 : 30 125 156,25 187,5 218,75 187,5 156,25 125 93,75 - - - - Penambahan Aditif (MAPP) Serbuk + RPP 40 : 60 50 : 50 60 : 40 70 : 30 125 156,25 187,5 218,75 187,5 156,25 125 93,75 9,375 7,81 6,25 4,69 Keterangan : Berat maleated polypropylene (MAPP) adalah 5% dari berat RPP.
Pengempaan
Setelah diadon, adonan diletakkan di antara dua plat alumunium dan
dilakukan pengempaan panas dengan suhu sebesar 1750C hingga mencapai ketebalan 0,5 cm selama 10 menit + 2 menit. Sepuluh menit pertama adalah waktu
pelunakan (melting time) dan dua menit terakhir adalah waktu pengepresan
(pressing time).
Pengkondisian
Selanjutnya cetakan lembaran dikeluarkan dari alat kempa. Lembaran
yang masih dalam keadaan sangat lunak dibiarkan ± 10 menit agar terjadi pengerasan plastik (matriks) sebelum dikeluarkan dari cetakan. Kemudian
dilakukan pengkondisian selama sepuluh hari untuk mencapai distribusi kadar air
yang seragam dan melepaskan tegangan sisa dalam papan akibat pengempaan.
Setelah itu, papan yang dihasilkan disimpan dalam plastik pengkondisian sebelum
diuji.
Pembuatan Contoh Uji
Pola dan ukuran contoh uji dapat dilihat pada Gambar 7 berikut ini:
Keterangan :
A : Contoh Uji untuk Kadar Air dan Kerapatan (5 cm x 5 cm)
B : Contoh Uji untuk MOR dan MOE (15 cm x 5 cm)
C : Contoh Uji untuk Daya Serap Air dan Pengembangan Tebal (5 cm x 5 cm)
D :Contoh Uji untuk InternalBond (5 cm x 5 cm) E : Contoh Uji untuk Kuat Pegang sekrup (10 cm x 5 cm)
Pengujian
Pengujian sifat-sifat papan komposit menggunakan standar Japanesse
Industrial Standart (JIS) A 5908-2003, Based Particleboard dan Decorative
Particleboard, Type 8. Berdasarkan sifat mekanisnya, papan partikel
dikelompokkan menjadi 3 golongan yaitu :
a. Based Particleboard and Decorative Particleboard
b.Based Particleboard
c. Veneered Particleboard
Tabel 4. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel dengan Standar JIS, Based Particleboard dan Decorative Particleboard, Type 8.
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 (kgf/cm2) Min 80
6. MOE (kgf/cm2) Min 2,0 x 104
7. Internal Bond (kgf/cm2) Min 1,5
Pengujian Sifat Fisis Papan Komposit
a. Kerapatan
Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume
kering udara. Contoh uji berukuran 5cm x 5cm x 0,5 cm ditimbang beratnya, lalu
diukur rata-rata panjang, lebar, dan tebalnya untuk menentukan volume contoh
uji. Titik pengukuran dimensi disajikan pada Gambar 8. Nilai kerapatan papan
komposit dihitung dengan rumus :
Kerapatan (g/cm3) = ) ( ) ( 3 cm Volume gram Berat
Gambar 7. Titik Pengukuran Dimensi Contoh Uji b.Kadar Air (KA)
Contoh uji berukuran 5cm x 5cm x 0,5cm yang digunakan adalah bekas
contoh uji kerapatan. Kadar air papan komposit dihitung berdasarkan berat awal
(BA) dan berat kering tanur (BKT) pada suhu 103 ± 2 0C hingga berat stabil. Nilai kadar air papan komposit dihitung berdasarkan rumus :
Kadar Air (%) =
BKT BKT
c. Daya Serap Air
Contoh uji berukuran 5cm x 5cm x 0,5cm ditimbang berat awalnya (B1). Kemudian direndam dalam air pada suhu kamar selama 2 dan 24 jam, setelah itu
ditimbang beratnya (B2). Nilai daya serap air papan komposit dihitung berdasarkan rumus :
Daya Serap air (%) =
1 1 2 B B B − x 100% d. Pengembangan Tebal
Contoh uji berukuran 5cm x 5cm x 0,5cm 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 pada suhu kamar selama 2 dan 24 jam. Nilai pengembangan tebal papan komposit dihitung berdasarkan rumus :
Pengembangan Tebal (%) = 1 1 2 T T T − x 100%
Pengujian Sifat Mekanis Papan Komposit
a. MOR (Modulus of Rupture)
Pengujian keteguhan patah dilakukan dengan menggunakan alat Universal
Testing Machine dengan lebar bentang (jarak penyangga) 15 kali tebal nominal.
Nilai MOR dapat dihitung dengan rumus :
MOR = 2 . . 2 . . 3 d b L P
Dimana : MOR : Modulus patah (kg/cm2) P : Beban maksimum (kg)
L : Jarak sangga (cm)
b : Lebar contoh uji (cm) d : Tebal contoh uji (cm)
Contoh uji yang digunakan berukuran 0,5cm x 5cm x 15cm pada kondisi
kering udara dengan pola pembebanan disajikan pada Gambar 9.
P (tekanan)
Contoh Uji
L/2 L/2
L
Gambar 8. Cara Pengujian Modulus of Rupture dan Modulus of Elasticity
b. MOE (Modulus of Elasticity)
Pengujian MOE dilakukan bersama-sama dengan pengujian keteguhan
patah dengan memakai contoh uji yang sama. Besarnya defleksi yang terjadi pada
saat pengujian dicatat pada setiap selang beban tertentu. Nilai MOE dapat
dihitung dengan rumus :
MOE = 3 3 . . . 4 . d b Y L P
∆∆ Dimana : MOE : Modulus lentur (kg/cm
2
)
∆P : Beban sebelum batas proporsi (kg) L : Jarak sangga (cm)
∆Y : Lenturan pada beban (cm) b : Lebar contoh uji (cm) d : Tebal contoh uji (cm)
c. Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond)
Contoh uji berukuran 5cm x 5cm x 0,5cmdirekatkan pada dua buah blok
alumunium dengan perekat epoksi dan dibiarkan mengering. Kedua blok ditarik
tegak lurus permukaan contoh uji hingga beban maksimum. Pengujian keteguhan
rekat internal disajikan pada Gambar 10. Nilai keteguhan rekat internal dapat
IB =
A Pmax
Dimana : IB : Keteguhan rekat internal (kg/cm2) Pmax : Beban maksimum (kg)
A : Luas permukaan contoh (cm2)
Gambar 9. Cara Pengujian Keteguhan Rekat d. Kuat Pegang Sekrup (Screw Holding Power)
Gambar 10. Posisi Sekrup pada Pengujian Kuat Pegang Sekrup
Contoh uji berukuran 10cm x 5cm x 0,5cm. Sekrup yang digunakan
berdiameter 2,7 mm, panjang 16 mm dimasukkan hingga mencapai kedalaman 8
mm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang
Analisis Data
Analisis data pada penelitian ini menggunakan metode analisis ragam
Rancangan Acak Lengkap (RAL) Faktorial dengan 2 faktor perlakuan yaitu
komposisi bahan (partikel cangkang sawit dan RPP) dengan perbandingan 40 : 60,
50 : 50, 60 : 40 dan 70 : 30 dan perlakuan bahan aditif (tanpa dan dengan
penambahan MAPP), dengan kadar MAPP sebesar 5% dari berat RPP.
Masing-masing dengan 3 ulangan sehingga menghasilkan jumlah sampel papan sebanyak
24 papan. Sedangkan uji lanjutannya menggunakan Duncan Multiple Range Test