Modulus Elastisitas (Modulus of Elasticity/MOE)
Gambar 16 memperlihatkan nilai rata-rata modulus elastisitas papan partikel limbah inti kenaf, berkisar antara 0,68 x 104 - 1,66 x 104 kgf/cm2. Perlakuan komposisi perekat pMDI-UF 1 : 1, parafin 4% menghasilkan MOE tertinggi sebesar 1,66 x 104 kgf/cm2, dan perlakuan komposisi perekat pMDI-UF 0 : 1 , parafin 0% menghasilkan MOE terendah sebesar 0,68 x 104 kgf/cm2. Namun keseluruhan nilai rata-rata MOE yang dihasilkan belum memenuhi standar JIS A 5908 : 2003 minimum sebesar 2,04 x 104 kgf/cm2 base particleboard tipe 8.
1, 12 1, 4 3 1,46 1,3 8 0, 97 1,01 1, 40 1, 40 0, 97 1, 3 9 1, 27 1, 20 0, 98 1, 42 1,16 1, 2 2 1,44 1, 1 7 1, 6 0 0, 69 0,76 0, 7 5 0, 90 0, 8 8 1, 66 0 1 2 3 4 5 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 1 : 1 (A1) 1 : 2 (A2) 1 : 3 (A3) 1 :4 (A4) 0 : 1 (A5)
PERLAKUAN M O DUL U S EL AS TI SI T A S ( x 1 0 4 kg f/ cm 2)
Gambar 16 Histogram modulus elastisitas papan partikel limbah inti kenaf Rendahnya nilai MOE papan partikel limbah inti kenaf kemungkinan disebabkan rendahnya slenderness ratio partikel limbah inti kenaf sebesar 5.03. Nilai ini jauh berbeda dengan nilai slenderness ratio yang ideal sebesar 150 seperti yang tercantum dalam Maloney (1993). Dari segi kekuatan, dapat dijelaskan bahwa partikel limbah inti kenaf material yang ringan dan lunak (Voulgaridis et al. 2000), dan merupakan limbah setelah serat yang merupakan hasil utama kenaf ini sudah dimanfaatkan, sehingga kekuatan papan partikel limbah inti kenaf tergolong rendah.
Tipe 8 Tipe 13
Gambar 17 merupakan bentuk partikel limbah inti kenaf yang digunakan dalam penelitian ini yang diukur dalam satuan μm dengan perbesaran 10x. Bentuk partikel limbah inti kenaf yang membulat akan sulit terjalin ikatan antar partikel. Geometri partikel sangat mempengaruhi kualitas papan partikel yang dihasilkan, terutama sifat kekuatan bending papan (Maloney 1993).
Gambar 17. Bentuk partikel limbah inti kenaf yang digunakan
Analisis sidik ragam menunjukkan perlakuan perekat berpengaruh sangat nyata terhadap nilai MOE papan partikel limbah inti kenaf, sedangkan perlakuan parafin dan interaksi kedua perlakuan tidak berpengaruh nyata terhadap nilai MOE papan partikel limbah inti kenaf. Uji beda lanjut Duncan menunjukkan perlakuan komposisi perekat pMDI-UF berbeda nyata dengan komposisi perekat pMDI-UF 0 : 1 (UF 100%).
Modulus Patah (Modulus of Rupture/MOR)
Gambar 18 memperlihatkan nilai rata-rata modulus patah papan partikel limbah inti kenaf yang dihasilkan, berkisar antara 47,98 – 125,88 kgf/cm2.
95, 2 102, 0 113, 7 97, 8 100, 2 87, 1 91 ,8 108, 3 1 04, 1 81, 7 107, 8 101, 5 103, 4 91, 1 99,1 99,0 91 ,6 120, 0 87, 8 62, 8 64, 7 59, 2 65, 5 48 ,0 125, 9 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 1 : 1 (A1) 1 : 2 (A2) 1 : 3 (A3) 1 :4 (A4) 0 : 1 (A5)
PERLAKUAN M O D U LU S P A TA H ( k gf /c m 2 )
Gambar 18 Histogram modulus patah papan partikel limbah inti kenaf Nilai rata-rata modulus patah papan partikel limbah inti kenaf yang terendah
dihasilkan dari perlakuan perekat pMDI-UF 0 : 1, parafin 8% sebesar 48,0 kgf/cm2, dan nilai tertinggi dihasilkan perlakuan komposisi perekat
pMDI-UF 1 : 4, parafin 8% sebesar 125,9 kgf/cm2. Histogram 18 menunjukkan hampir seluruh perlakuan komposisi perekat pMDI-UF yang diaplikasikan memberikan nilai MOR papan partikel limbah inti kenaf memenuhi standar JIS A 5908 : 2003 base particleboard tipe 8, sebesar 82 kgf/cm2 sedangkan komposisi perekat pMDI-UF 0 : 1 yang diaplikasikan tidak memenuhi standar JIS A 5908 : 2003.
Tingginya nilai MOR papan yang direkat menggunakan perekat yang dicampur pMDI disebabkan oleh adanya ikatan antara partikel dengan perekat pMDI, terjadi perekatan mekanis dan ikatan kimia. Perekatan mekanis mekanismenya sebagai berikut : gugus reaktif (–N=C=O) dari perekat pMDI bereaksi dengan air yang terdapat dalam partikel membentuk poliurea. Pembentukan poliurea selama berikatan dengan kayu memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi berat molekul perekat, sifat penutupan celah lebih baik (Wittman diacu dalam Pizzi 1983). Secara kimia gugus reaktif (-N=C=O) dari perekat pMDI bereaksi dengan gugus hidroksil yang terdapat dalam partikel limbah inti kenaf menyebabkan kekuatan ikatan perekat relatif kuat (Pizzi 1983). Parafin merupakan bahan aditif yang berfungsi meningkatkan sifat tolak air papan
Tipe 18
Tipe 13
partikel, hanya berpengaruh terhadap stabilitas dimensi papan dan tidak mempengaruhi sifat-sifat kekuatan papan partikel.
Analisis sidik ragam menunjukkan perlakuan perekat berpengaruh sangat nyata terhadap MOR papan partikel, sedangkan perlakuan parafin dan interaksinya tidak berpengaruh nyata terhadap MOR papan partikel. Uji beda lanjut Duncan menunjukkan komposisi perekat pMDI-UF 1 : 1; 1 : 2; 1 : 3; dan 1 : 4 berbeda tidak nyata terhadap MOR papan partikel. Komposisi perekat pMDI-UF berbeda nyata dengan perekat UF 100%.
Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond/IB)
Bowyer et al. (2003) menyatakan keteguhan rekat internal adalah kekuatan tarik tegak lurus permukaan panel, merupakan ukuran tunggal terbaik terhadap kualitas dari produksi sebab mengindikasikan kekuatan ikatan antar partikel
Gambar 19 menunjukkan nilai rata-rata keteguhan rekat internal papan partikel limbah inti kenaf.
Gambar 19 Histogram keteguhan rekat internal papan partikel limbah inti kenaf Nilai rata-rata keteguhan rekat internal terkecil dihasilkan dari perlakuan komposisi perekat pMDI-UF 0 : 1, parafin 8% sebesar 2,62 kgf/cm2, dan nilai tertinggi dihasilkan dari perlakuan komposisi perekat pMDI-UF 1 : 1, parafin 4% sebesar 8,23 kgf/cm2. Keseluruhan nilai rata-rata keteguhan rekat internal papan
Tipe 8 Tipe 13 Tipe 18
partikel limbah inti kenaf yang dihasil memenuhi standar JIS A 5908 : 2003 base particleboard tipe 8 minimal 1,5 kgf/cm2.
Mekanisme pengikatan perekat pMDI-UF yaitu gugus methylol dari perekat UF bereaksi dengan gugus reaktif (-N==C=O) dari perekat pMDI membentuk jembatan urethan menghilangkan potensi dekomposisi ikatan (Pizzi 1993 diacu dalam Wang dan Lu 2004).
Histogram 19 menunjukkan bahwa perekat pMDI-UF memberikan nilai keteguhan rekat yang lebih baik dibandingkan perekat UF 100%. Hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa perekat berpengaruh sangat nyata terhadap keteguhan rekat, kadar parafin tidak berpengaruh nyata terhadap keteguhan rekat, dan interaksi kedua perlakuan yang diberikan berpengaruh nyata terhadap keteguhan rekat internal papan partikel yang dihasilkan. Komposisi perekat pMDI-UF berbeda nyata dengan perekat UF 100%. Komposisi perekat pMDI-UF 1 : 1; 1 : 2; 1 : 3; dan 1 : 4 berbeda tidak nyata terhadap keteguhan rekat internal papan partikel.
Emisi Formaldehida
Berdasarkan hasil pengujian sifat fisis dan mekanis diketahui perlakuan komposisi perekat pMDI-UF 1 : 4 , parafin 8%, komposisi perekat pMDI-UF 1 : 1 , parafin 4%, dan komposisi perekat pMDI-UF 1 : 4, parafin 4% adalah perlakuan terbaik dari 22 kombinasi perlakuan lainnya. Hasil ini dijadikan sebagai acuan untuk pemilihan uji emisi formaldehida, dan sebagai kontrol dipilih komposisi perekat pMDI-UF 0 : 1, parafin 8%. Hasil uji emisi formaldehida dapat dilihat pada Tabel 8 berikut ini.
Tabel 8. Hasil pengujian emisi formaldehida papan partikel limbah inti kenaf Emisi Formaldehida
Standar JIS A 5908 : 2003 Klasifikasi &
Simbol Rataan
Hasil Pengujian
F**** 0,3 mg/l atau lebih rendah
F*** 0,5 mg/l atau lebih rendah A1B2 = 0,4 mg/l A4B2 = 0,4 mg/l F** 1,5 mg/l atau lebih rendah A4B4 = 0,6 mg/l A5B4 = 1,2 mg/l
Hasil uji emisi formaldehida menunjukkan bahwa perlakuan komposisi perekat pMDI-UF 1 : 1 , parafin 4%, dan perlakuan komposisi perekat pMDI-UF 1 : 4, parafin 4% menghasilkan emisi formaldehida paling rendah sebesar 0,4 mg/l dan memenuhi klasifikasi F***. Perlakuan komposisi perekat pMDI-UF 1 : 4, parafin 8% menghasilkan emisi formaldehida sebesar 0,6 mg/l, dan perlakuan komposisi perekat pMDI-UF 0 : 1, parafin 8% menghasilkan emisi formaldehida sebesar 1,2 mg/l yang memenuhi klasifikasi F**.
Emisi formaldehida dihasilkan dari perekat yang berbasis formaldehida, seperti yang digunakan di sini adalah perekat urea formaldehida, sedangkan perekat pMDI tidak menghasilkan emisi formaldehida karena bukan perekat yang berbasis formaldehida. Besar kecilnya emisi yang dihasilkan diduga karena kemampuan perekat pMDI berikatan dengan perekat UF, mengurangi hidrolisis perekat UF yang pada akhirnya mengurangi emisi formaldehida. Emisi formaldehida berasal dari adanya kelebihan formaldehida yang tidak bereaksi dalam pembuatan perekat tersebut, formaldehida yang dilepaskan sewaktu kondensasi diantara kelompok methylol dan formaldehida yang dikeluarkan dari degradasi hidrolisis resin matang (Tohmura et al. 2000).
Papan Partikel Limbah Inti Kenaf Terbaik
Papan partikel terbaik ditunjukkan dari hasil pengujian sifat fisis dan mekanis yang terbaik (masuk standar yang dipersyaratkan). Kualitas papan partikel limbah inti kenaf yang dihasilkan dirangking berdasarkan hasil pengujiannya. Papan partikel limbah inti kenaf dengan jumlah skor terkecil merupakan papan partikel limbah inti kenaf yang memiliki kualitas terbaik. Hasil rangking menunjukkan bahwa papan partikel limbah inti kenaf yang dibuat menggunakan perekat pMDI-UF 1 : 4, parafin 8%, pMDI-UF 1 : 1, parafin 4%, dan pMDI-UF 1 : 4, parafin 4% adalah papan terbaik 1, 2, dan 3.
Uji emisi formaldehida dilakukan setelah selesai dilakukan pengujian sifat fisis mekanis. Komposisi perekat pMDI-UF 1 : 1, parafin 4%, komposisi perekat pMDI-UF 1 : 4, parafin 4% nilai emisi formaldehida memenuhi standar JIS A 5908 : 2003 dengan klasifikasi F***. Komposisi perekat pMDI-UF 1 : 4, parafin
8% nilai emisi formaldehida memenuhi standar JIS A 5908 : 2003 dengan klasifikasi F**.
Perbandingan Kualitas Papan
Perbandingan sifat fisis mekanis papan dilakukan untuk mengetahui apakah kualitas papan partikel limbah inti kenaf menggunakan perekat PMDI-UF dan parafin lebih rendah, sebanding atau lebih baik dibandingkan dengan kualitas papan partikel dan papan serat (MDF) contoh yang dijual di pasaran. Sebagai pembanding digunakan produk papan partikel dari kayu karet, dan papan serat (MDF) dari kayu gmelina. Keduanya direkat menggunakan perekat urea formaldehida (UF). Hasil perbandingan kekuatan tercantum dalam Tabel 9.
Tabel 9. Perbandingan sifat fisis dan mekanis tiga jenis papan
No. Jenis papan
Sifat Fisis Sifat Mekanis
ρ (g/cm3) Kadar air (%) Pengembangan tebal (%) MOE (x104 kgf/cm2) MOR (kgf/cm2) IB (kgf/cm2) 2 jam 24 jam 1. Papan partikel 0.62 11.46 8.81 12.07 1,38 112 5,79 2. Papan serat (MDF) 0.73 9.02 9.61 19.27 1,74 258 2,09 3. Papan partikel limbah inti kenaf 0.67 6.31 1.66 5.91 1,60 125,9 6,02
Berdasarkan hasil perbandingan kekuatan papan, papan partikel limbah inti kenaf terbaik hasil penelitian ini memiliki kualitas yang lebih unggul dibandingkan papan partikel dan papan serat komersial. Papan partikel limbah inti kenaf juga merupakan produk yang ramah lingkungan dengan nilai emisi formaldehida rendah sebesar 0.4 mg/l masuk standar JIS A 5908 : 2003 dengan klasifikasi F***. Papan partikel limbah inti kenaf terbaik dapat digunakan sebagai produk interior yang tidak memerlukan kekakuan tinggi, misalnya untuk penyekat ruang, pelapis dinding, furniture, dan interior pada alat-alat transportasi.