Papan Partikel
Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit atau panel kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan-bahan berlignoselulosa lainnya yang diikat dengan perekat atau bahan pengikat lain kemudian dikempa panas. Dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa kelebihan diantaranya yaitu papan partikel bebas mata kayu, ukuran dan kerapatannya dapat disesuaikan dengan kebutuhan, tebal dan kerapatannya seragam serta mudah dikerjakan, mempunyai sifat isotropis, kemudian sifat dan kualitasnya dapat diatur (Maloney, 1993). Menurut Dumanauw (1990) menyatakan bahwa papan partikel adalah papan buatan yang terbuat dari serpihan kayu dengan bantuan perekat sintetis kemudian mengalami kempa panas sehingga memiliki sifat seperti kayu, tahan api dan merupakan bahan isolasi serta bahan akustik yang baik.
Berdasarkan Haygreen dan Bowyer (1996), salah tipe partikel yang digunakan untuk bahan baku pembuatan papan partikel adalah pasahan (shaving) yang merupakan partikel kayu kecil berdimensi tidak menentu yang dihasilkan apabila mengetam lebar atau mengetam sisi ketebalan kayu. Dalam penelitian ini jenis partikel yang digunakan adalah pasahan (shaving) campuran yang diambil dari industri penggergajian untuk penggunaan mebel.
Menurut Maloney (1993) menyatakan bahwa berdasarkan kerapatannya papan partikel dibagi menjadi beberapa golongan, yaitu:
a. Papan partikel berkerapatan rendah (low density particleboard), yaitu papan yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4 gr/cm
3
.
b. Papan partikel berkeraptan sedang (medium density particleboard), yaitu papan yang mempunyai kerapatan antara 0,4-0,8 gr/cm
3
.
c. Papan partikel berkerapatan tinggi (high density particleboard), yaitu papan yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 gr/cm3.
Selanjutnya dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa kelebihan seperti:
1. Papan partikel bebas mata kayu, pecah, dan retak.
2. Ukuran dan kerapatan papan partikel dapat disesuaikan dengan kebutuhan. 3. Tebal dan kerapatannya seragam serta mudah untuk dikerjakan.
4. Mempunyai sifat isotropis. 5. Sifat dan kualitasnya dapat diatur
Perekat Urea Formaldehida (UF)
Dalam pembuatan papan partikel, perekat merupakan salah satu bagian yang terpenting. Perekat yang digunakan disesuaikan dengan kegunaan papan partikel. Perekat penol formaldehidadigunakan untuk bagian eskterior sedangkan urea formaldehida digunakan untuk bagian interior. Menurut Pizzi (1994) dalam
Iswanto (2008), perekat urea formaldehida (UF) merupakan hasil reaksi polimer kondensasi dari formaldehid dengan urea. Keuntungan dari perekat UF antara lain larut air, keras, tidak mudah terbakar, sifat panasnya baik, tidak berwarna ketika mengeras serta harganya murah. Dalam penelitian ini menggunakan perekat UF dengan kadar perekat 12% untuk pembuatan papan partikel. Penggunaan perekat
UF disesuaikan dengan perlakuan perendaman asam asetat yang dapat menaikkan pH partikel serutan kayu sehingga berkolerasi terhadap perekatan partikel dengan perekat.
Urea formaldehida larut dalam air dan proses pengerasannya akan terbentuk pola ikatan jaringan (cross-link). Urea formaldehida akan cepat mengeras dengan naiknya temperatur dan atau turunnya pH. Perekat ini dalam penggunaanya menggunakan kempa panas (hot press) untuk mematangkan perakat hingga merekat dengan partikel yang digunakan. Kelebihan perekat urea formaldehida yaitu warnanya putih sehingga tidak memberikan warna gelap pada waktu penggunaannya. Perekat urea formaldehida ini juga dapat dicampur dengan perekat melamin formaldehida agar kualitas perekatnya lebih baik. Harga perekat urea formaldehida relatif lebih murah dibandingkan dengan perekat sintetis lainnya serta tahan terhadap biodeteriorasi dan air dingin. Kekurangan perekat urea formaldehida yaitu kurang tahan terhadap pengaruh asam dan basa serta pengunaannya terbatas untuk interior saja (Ruhendi et al. 2007).
Resin UF merupakan salah satu dari kelas resin thermosetting yang paling banyak digunakan, resin ini biasa disebut sebagai resin amino. Penggunaan UF sebagai perekat untuk industri papan partikel (61%), papan serat (27%), kayu lapis (5%), dan sebagai perekat dalam laminasi sebesar (7%) dimana peruntukan penggunaannya adalah untuk perabot rumah tangga, lapisan panel, dan pintu -pintu interior (Conner, 1996).
Kelebihan dari perekat UF adalah harganya lebih murah, waktu untuk perekat UF bereaksi saat dikempa dengan kempa panas lebih cepat, dan perekat UF mudah digunakan dalam penggunaannya. Sedangkan kelemahan dari perekat
UF adalah tidak cocok digunakan untuk keperluan kepentingan eksterior (Maloney, 1993).
Semakin tinggi kadar UF pada papan partikel maka nilai kadar air, daya serap air, dan pengembangan tebal semakin menurun. Sedangkan nilai modulus of elasticity (MOE), modulus of rupture (MOR), internal bond (IB), dan kuat pegang sekrup semakin meningkat. Khusus untuk kerapatan, nilainya tidak dipengaruhi oleh peningkatan kadar resin UF (Alghiffari, 2008).
Stabilitas Dimensi Papan Partikel
Perlakuan asetilasi merupakan mekanisme stabilitas dimensi yang dihasilkan dari proses mengeliminasi gugus hidroksil dan menambahkan gugus asetil pada dinding sel kayu, dimana semakin banyak gugus asetil pada kayu akan membuat kemampuan kayu dalam menyerap air berkurang sehingga kayu akan lebih stabil dimensinya dan kayu akan lebih tahan terhadap serangan organisme perusak kayu (Rowell, 2006).
Kayu yang telah mengalami proses asetilasi akan menyerap uap air lebih sedikit dibandingkan dengan kayu yang tidak diasetilasi. Perilaku penyerapan uap air pada kayu yang diasetilasi juga tergantung pada jenis kayu yang digunakan dalam pembuatan papan (Krisdianto, 2012). Dalam hal ini dilakukan penggunaan asam asetat sebagai pelapis partikel limbah serutan kayu sebagai pengganti gugus asetil yang memiliki karakteristik yang sama sebagai pelapis untuk meningkatkan stabilitas dimensi papan partikel.
Parameter yang dapat dijadikan untuk mengukur stabilitas dimensi papan partikel yaitu pengembangan tebal (PT) dan daya serap air (DSA). Hal ini sesuai dengan pernyataan Massijaya et al. (2000) dalam Wulandari et al. (2012) yang
menyatakan bahwa pengujian pengembangan tebal dilakukan untuk mengetahui perubahan dimensi papan dengan bertambahnya ketebalan dari papan tersebut. Pengembangan tebal ini menentukan suatu papan dapat digunakan untuk eksterior atau interior. Pengembangan tebal yang tinggi pada papan partikel tidak dapat digunakan untuk keperluan eksterior karena memiliki stabilitas dimensi produk.
Perlakuan Pendahuluan Partikel
Perlakuan pendahuluan merupakan suatu usaha untuk memperbaiki sifat papan partikel melalui pemberian perlakuan tertentu terhadap selumbar sebelum diberi perlakuan lebih lanjut. Perlakuan pendahuluan menyebabkan sifat papan partikel kayunya berubah, misalnya keasamannya berubah, zat ekstraktifnya berkurang, atau partikel kayunya lebih stabil terhadap pengaruh air. Dengan adanya perubahan sifat partikel kayu tersebut, maka papan partikel yang dihasilkan memiliki sifat-sifat tertentu yang lebih baik (Hadi, 1991).
Berdasarkan penelitian Amelia (2009) tentang pengaruh perendaman panas dingin sabut kelapa terhadap kualitas papan partikel yang dihasilkan menyimpulkan bahwa perlakuan pendahuluan mempengaruhi sifat fisis papan partikel sabut kelapa yaitu kadar air dan pengembangan tebal. Dalam hal ini nilai kadar air papan partikel dengan tanpa perendaman atau kontrol lebih rendah dari perlakuan perendaman dan untuk pengembangan tebalnya juga lebih rendah dibandingkan dengan perlakuan. Sedangkan untuk sifat mekanisnya sendiri pada penggunaan perekat UF nilai MOE dan MOR papan kontrol lebih baik dibandingkan dengan papan pada perlakuan pendahuluan namun nilai internal bond papan tersebut pada perendaman dengan air panas menunjukkan nilai yang lebih tinggi.
Asam asetat
Asam asetat adalah pemberi r empiris C2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3-COOH, CH3COOH, atau CH3CO2H. Asam asetat murni (disebut adal
Asam asetat merupakan salah sat setelah
+ dan CH3COO-. Asam
asetat merupaka asetat digunakan dalam
Atom −COOH) dalam
+
memberikan sifat asam. Asam asetat adalah asam lem pKa=4.8. Basa konjugasinya adala3COO−). Sebuah larutan 1.0 asam asetat (kira-kira sama dengan konsentrasi pada cuka rumah) memiliki nilai
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dewasa ini permintaan konsumen akan produk-produk berbahan baku kayu terus mengalami peningkatan, sementara suplai bahan baku untuk industri baik dari hutan alam, hutan tanaman, hutan tanaman rakyat tidak mampu untuk memenuhi permintaan kebutuhan industri perkayuan. Berdasarkan data Kementerian Kehutanan (2015) bahwa antara tahun 2007-2014 target pasokan kayu Kementerian Kehutanan ialah sebanyak 630 juta m3. Namun, sektor kehutanan hanya mampu memenuhi setengah dari target Kemenhut yaitu sekitar 308 juta m3 (49%). Hal ini juga diakibatkan oleh suplai kayu tanaman atau juga kayu alternatif dari kebun tidak mampu mencapai target 192 juta m3
Solusi alternatif dalam rangka memenuhi kebutuhan bahan baku kayu tersebut sangat diperlukan untuk saat ini. Salah satu solusi yang ditawarkan adalah melalui pemanfaatan limbah industri penggergajian sebagai bahan baku pembuatan papan partikel. Serutan kayu sebagai salah satu limbah dari industri penggergajian merupakan material yang berpotensi menghasilkan papan partikel dengan kualitas yang cukup baik. Menurut Haygreen dan Bowyer (1993) serutan (shaving) adalah partikel yang memiliki ukuran yang tidak menentu yang dihasilkan dari proses pengetaman sisi tebal atau lebar kayu.
. Oleh karena itu, perlu dicari bahan substitusi berupa bahan alternatif yang dapat menggantikan fungsi kayu bulat sebagai pemenuhan kebutuhan masyarakat akan bahan baku kayu.
Secara umum, produk papan partikel terutama yang menggunakan perekat urea formaldehida (UF) memiliki kelemahan dalam hal stabilitas dimensinya yang rendah, sebagaimana dikemukakan oleh Haygreen dan Bowyer (1993) yang menyatakan bahwa papan partikel mempunyai kelemahan stabilitas dimensi yang rendah yaitu pengembangan tebal papan partikel sekitar 10-25% dari kondisi kering ke basah melebihi pengembangan kayu utuh, serta pengembangan liniernya sampai 0,35%. Pengembangan panjang dan tebal pada papan partikel ini sangat besar pengaruhnya pada setiap pemakaiannya.
Fokus penelitian ini adalah memperbaiki stabilitas dimensi papan partikel yang rendah melalui perlakuan pendahuluan terhadap partikel serutan kayu dengan teknik perendaman menggunakan larutan asam asetat pada beberapa konsentrasi. Beberapa riset yang telah dilakukan sebelumnya dalam rangka peningkatan stabilitas dimensi melalui perlakuan pendahuluan perendaman partikel diantaranya adalah Amelia (2009) yang melaporkan bahwa perlakuan perendaman panas pada serat sabut kelapa dapat menurunkan pengembangan tebal papan partikel sekitar 2,62% dari kontrol pada kadar perekat UF 12%. Selanjutnya Endriadilla (2014) dan Murtinah (2014), melaporkan bahwa perlakuan pendahuluan perendaman partikel bambu betung dan ampel pada konsentrasi asam asetat 1-3% mampu memperbaiki nilai pengembangan tebal dan daya serap air papan partikel yang dihasilkan. Berdasarkan uraian tersebut, dalam rangka peningkatan stabilisasi dimensi papan partikel dari serutan kayu dengan menggunakan perekat urea formaldehida (UF) maka penelitian ini dilakukan.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh perlakuan pendahuluan perendamanlimbah serutan kayu dalam beberapa konsentrasi larutan asam asetat terhadap stabilitas dimensi papan partikel yang dihasilkan dan membandingkan dengan standar JIS A 5908 (2003).
Manfaat Penelitian
Diharapkan penelitian ini dapat meningkatkan nilai ekonomis limbah serutan kayu dan perlakuan pendahuluan perendaman dalam beberapa konsentrasi larutan asam asetat sebagai informasi teknis dalam rangka upaya perbaikan stabilitas dimensi papan partikel.
Hipotesis
Hipotesis penelitian ini adalah terdapat pengaruh perbedaan perlakuan perendaman limbah serutan kayu dalam beberapa konsentrasi larutan asam asetat terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel.
ABSTRACT
SAMUEL HERMANTO SIRAIT : Effect of Immersing Wood Shavings in Varied Acetic Acid Concentration on the Particleboard Quality. Under supervised APRI HERI ISWANTO and TITO SUCIPTO.
In generaly, the particleboard using urea formaldehyde (UF) resin for binding had low dimensional stability. The objective of this research was to evaluate the effect of particle immersing treatments in varied consentration of acetic acid solution to improve dimensional stability particleboard. The methods in this research included of particle immersing in varied consentration namely 0, 1, 2, 3, 4% acetic acid solution for 24 hours. After that, particles were oven dried reach of 5% moisture content. Amount of 12% UF resin content used for binding in particleboard manufacturing. Board size, thickness and density target in this experiment were 25 x 25 cm2, 1 cm, and 0,75 g/cm3 respectively. After mat forming, board was pressed by hot press machine at 1300C temperatuer for 10 minutes, and 30 kg/cm2 pressure. Furthermore, boards were conditioned for 7 days at room temperature. The results showed that immersing treatment of particles in acetic acid solution caused of improvement of thickness swelling (TS) and water absorption (WA) of particleboard, 1% acetic acid solution was the best treatment to improve of dimensional stability. Overall the physical properties had fulfill JIS A 5908 (2003). For mechanical properties, internal bond (IB) parameter showed that 1% acetic acid solution resulted the best internal bond value. However, the excess of 1% concentration acetic acid resulted of decreasing IB value. Similar trend also occured in Modulus of rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOE). Overall, the mechanical properties parameter had fulfill JIS A 5908 (2003).
ABSTRAK
SAMUEL HERMANTO SIRAIT : Pengaruh Perendaman Serutan Kayu Pada Beberapa Konsentrasi Larutan Asam Asetat Terhadap Kualitas Papan Partikel. Di bawah bimbingan APRI HERI ISWANTO dan TITO SUCIPTO.
Pada umumnya kelemahan dari papan partikel yang menggunakan perekat urea formaldehida (UF) terletak pada stabilitas dimensinya yang rendah. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh perendaman limbah serutan kayu dalam beberapa konsentrasi asam asetat terhadap stabilitas dimensi papan partikel yang dihasilkan. Metode penelitian ini menggunakan sistem perendaman partikel selama 24 jam untuk tiap jenis konsentrasi asam asetat yang dibuat. Konsentrasi asam asetat yang dibuat untuk merendam limbah serutan yaitu 0% (kontrol), 1%, 2%, 3%, dan 4%. Partikel yang telah direndam selanjutnya dikeringkan dengan menggunakan oven hingga KA 5%. Kadar perekat UF yang digunakan dalam penelitian yaitu 12%. Papan partikel dibuat dengan kerapatan target sebesar 0,75 g/cm3 menggunakan kempa panas dengan suhu 1300C dan tekanan 30 kg/cm2 selama 10 menit. Pengujian terhadap contoh uji papan partikel mengacu pada standar JIS A 5908 (2003) untuk pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel. Hasil pengujian menunjukkan bahwa perlakuan perendaman partikel dalam beberapa konsentrasi asam asetat dapat menurunkan pengembangan tebal (PT) dan daya serap air (DSA) papan partikel. Peningkatan stabilitas dimensi yang terbaik ditunjukkan oleh konsentrasi asam asetat 1%. Hasil pengujian sifat mekanis menunjukkan peningkatan nilai internal bond (IB) dengan perlakuan perandaman asam asetat dan hampir secara keseluruhan memenuhi standar JIS A 5908 (2003). Pengujian terhadap modulus of elasticity (MOE) dan
modulus of rupture (MOR) menunjukkan nilai yang terbaik pada perendaman konsentrasi asam asetat 1%, namun secara keseluruhan nilai MOE dan MOR papan partikel belum memenuhi standar JIS A 5908 (2003).
Kata kunci : stabilitas dimensi, perlakuan pendahuluan, perendaman asam asetat, limbah serutan kayu.
