Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Bambu Ampel dengan Perlakuan Perendaman Asam Asetat

(1)

SIFAT FISIS DAN MEKANIS PAPAN PARTIKEL

BAMBU AMPEL DENGAN PERLAKUAN PERENDAMAN

ASAM ASETAT

SUSLENI MURTIANAH

DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

(3)

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Bambu Ampel dengan Perlakuan Perendaman Asam Asetat adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

(4)

ABSTRAK

SUSLENI MURTIANAH. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Bambu Ampel dengan Perlakuan Perendaman Asam Asetat. Dibimbing oleh FAUZI FEBRIANTO dan DEDED SARIP NAWAWI.

Pembuatan produk papan partikel interior banyak menggunakan perekat urea formaldehida (UF). Kematangan perekat UF sangat baik dan lebih cepat pada kondisi asam. Perlakuan rendaman asam asetat diharapkan dapat membuat kondisi bahan bersifat asam, sehingga dapat mempercepat tingkat kematangan perekat UF tanpa penambahan hardener dan mampu meningkatkan sifat fisis dan mekanis. Metode yang dilakukan pada penelitian ini yaitu dengan perlakuan perendaman partikel bambu ampel ke dalam larutan asam asetat dengan konsentrasi 1 dan 3%, dan perlakuan pencampuran hardener dengan perekat, yang hasilnya dapat dibandingkan dengan kontrol. Tujuan penelitian ini adalah untuk menguji sifat fisis dan mekanis papan partikel yang terbuat dari bambu ampel menggunakan perlakuan perendaman partikel bambu dengan asam asetat, serta perlakuan pencampuran hardener dengan perekat. Nilai kerapatan, Kadar Air (KA), Modulus of Rupture (MOR), Internal Bond (IB), dan Kuat Pegang Sekrup (KPS) pada papan partikel perlakuan perendaman asam asetat dan pencampuran hardener telah memenuhi standar JIS A 5908:2003 dengan nilai kerapatan lebih dari 0.4 g cm-3_{, KA dibawah 13%, MOR lebih dari 8.36 N mm}-2_{, IB lebih dari} 0.15 N mm-2_{, dan KPS lebih dari 304 N.}

Kata kunci : asam asetat, hardener, papan partikel, perekat Urea Formaldehida (UF).

ABSTRACT

SUSLENI MURTIANAH. Physical and Mechanical properties of Ampel Bamboo Particle Board with Acetic Acid Immersion treatment. Supervised by FAUZI FEBRIANTO and DEDED SARIP NAWAWI.

Manufacturing of interior particle boards commonly use urea formaldehyde (UF). The adhesion process of UF is optimum in acidic pH condition. Acetic acid immersion aims to raise the level of acidity of ampel bamboo particles to accelerate the adhesion level of the UF adhesive and to increase physical and mechanical properties of board. Method that used in this research was carried out dipping of ampel particle in 1 and 3% acetid acid and hardener with adhesive treatment. The results of this research will be compared to control. The purpose of this study was to determine the physical and mechanical properties of particle boards made from Ampel bamboo after acetic acid pretreatment, and it compares to particle board with hardener and control. The results showed that the Density, Moisture Content (MC), Modulus of Rupture (MOR), Internal Bond (IB), Strong Hold Screws (SHS) in the particle board acetic acid soaking treatment and mixing hardener has met to JIS A 5908: 2003 standard with a density value more than 0.4 g cm-3_{, MC below 13%, MOR more than 8.36 N mm}-2_{, IB more than 0.15 N mm}-2_, and the SHS more than 304 N.

(5)

(6)

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan

pada

Departemen Hasil Hutan

SIFAT FISIS DAN MEKANIS PAPAN PARTIKEL

BAMBU AMPEL DENGAN PERLAKUAN PERENDAMAN

ASAM ASETAT

DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR 2014

(7)

(8)

Judul Skripsi : Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Bambu Ampel dengan Perlakuan Perendaman Asam Asetat

Nama : Susleni Murtianah NIM : E24100083

Disetujui oleh

Prof Dr Ir Fauzi Febrianto, MS Pembimbing I

Ir Deded Sarip Nawawi, M.Sc Pembimbing II

Diketahui oleh

Prof Dr Ir Fauzi Febrianto, MS Ketua Departemen

(9)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 ini ialah Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Bambu Ampel dengan Perlakuan Perendaman Asam Asetat.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof Dr Ir Fauzi Febrianto, MS dan Bapak Ir Deded Sarip Nawawi, M.Sc selaku pembimbing yang telah banyak memberi saran. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Pak Mahdi, Pak Suhada, Pak Kadiman, Pak Atin, Mas Gun, dan Mas Irfan selaku Laboran di Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB yang sangat sabar dalam membantu penulis melakukan penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, Dwi Rizky Endriadilla, Qisthya Octa, Windi Ayu, Rahmazudi, Syaiful Bahri, Arif Rakhmatullah, seluruh keluarga dan kawan-kawan DHH 47, atas doa dan kasih sayangnya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, 2014

(10)

DAFTAR ISI

DAFTAR LAMPIRAN vi

DAFTAR GAMBAR

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 1

Tujuan Penelitian 2

Manfaat Penelitian 2

METODE 2

Waktu dan Tempat Penelitian 2

Bahan 2

Alat 2

Prosedur Penelitian 3

Prosedur Analisis Data 7

HASIL DAN PEMBAHASAN 8

Sifat fisis papan partikel bambu ampel 8

Kerapatan 8

Kadar Air 9

Daya serap air 10

Pengembangan tebal 11

Sifat mekanis papan partikel bambu ampel 12

Modulus of Rupture 12

Modulus of Elasticity 13

Internal Bond 14

Kuat Pegang Sekrup 15

SIMPULAN DAN SARAN 16

Simpulan 16

Saran 16

DAFTAR PUSTAKA 16

(11)

DAFTAR GAMBAR

1. Pola pemotongan contoh uji 4

2. Pengujian MOE dan MOR 6

3. Pengujian IB 7

4. Nilai kerapatan 8

5. Nilai KA 9

6. Nilai DSA 10

7. Nilai PT 11

8. Nilai MOR 12

9. Nilai MOE 13

10.Nilai IB 14

(12)

(13)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Bambu cukup potensial untuk dijadikan sebagai pengganti kayu. Bambu dengan mutu yang baik dapat diperoleh pada umur 3-5 tahun. Bambu memiliki kesesuaian sebagai bahan baku pembuatan papan partikel karena merupakan bahan berlignoselulosa dengan komposisi kimia terbesar adalah selulosa berkisar 54-66% (Subyakto et al. 2009). Bambu dapat digunakan sebagai alternatif bahan baku industri kayu karena memiliki beberapa kelebihan seperti cepat tumbuh, produktivitas tinggi, kematangan sangat cepat, dan sifat mekanik yang tidak kalah dibanding spesies kayu.

Pembuatan produk papan partikel interior banyak menggunakan perekat UF. Jenis perekat UF sensitif terhadap nilai pH untuk pengerasannya, sehingga salah satu sifat bahan baku sebagai variabel keberhasilan proses perekatannya adalah keasaman bahan baku. Pengkondisian asam bahan pada perekatan dengan UF selama ini dilakukan dengan penambahan hardener berupa NH4Cl, akan tetapi pada pembuatan papan partikel berbahan baku bambu dengan perekat UF masih dihasilkan papan dengan sifat fisis dan mekanis belum memuaskan. Hal ini diduga karena terdapat karakteristik dasar bambu yang berbeda dibandingkan dengan kayu, misalnya kadar pati yang tinggi. Oleh sebab itu diperlukan upaya untuk mengatasi hal tersebut. Salah satunya dengan cara perendaman partikel bambu kedalam larutan asam asetat.

Hasil penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa perlakuan perendaman partikel dalam larutan asam asetat 1% selama 24 jam telah berhasil memperbaiki beberapa sifat fisis dan mekanis papan partikel kulit buah jarak (Iswanto et al. 2011). Perlakuan tersebut berpeluang diterapkan untuk meningkatkan sifat fisis mekanis papan partikel bambu dengan perekat UF. Perendaman asam diharapkan dapat melarutkan sebagian zat ekstraktif dan menghasilkan kondisi optimal untuk pengerasan perekat UF.

Perlakuan asam dapat menaikkan tingkat keasaman bahan baku sehingga dapat mempercepat pengerasan perekat UF. Ruhendi dan Hadi (1977) mengemukakan bahwa sifat dari resin urea formaldehida akan cepat mengeras dengan meningkatnya keasaman. Selanjutnya Marra (1992) juga mengatakan bahwa pengerasan perekat dengan menggunakan katalis seperti urea akan mengakibatkan terlalu cepat proses pematangan perekat pada kayu yang berkadar asam tinggi.

Perumusan Masalah

(14)

2

perendaman asam asetat untuk meningkatkan sifat fisis dan mekanis papan partikel bambu ampel dengan perekat UF. Mutu papan partikel tersebut akan dibandingkan dengan papan partikel tanpa perlakuan dan dengan penambahan hardener.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk menguji sifat fisis dan mekanis papan partikel bambu ampel dengan perlakuan perendaman partikel bambu dengan asam asetat 1 dan 3%, serta perlakuan pencampuran hardener dengan perekat.

Manfaat Penelitian

Informasi mengenai sifat fisis dan mekanis papan partikel bambu ampel bermanfaat sebagai data pendukung untuk pengembangan papan partikel bambu sebagai bahan konstruksi struktur substitusi kayu solid di Indonesia.

METODE

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini berlangsung mulai bulan Maret hingga Agustus 2014. Persiapan bahan baku dan pembuatan papan partikel dilaksanakan di Laboratorium Pengerjaan Kayu dan Laboratorium Biokomposit. Pengujian sifat fisis contoh uji dilakukan di Laboratorium Teknologi Peningkatan Mutu Kayu dan pengujian sifat mekanis contoh uji di Laboratorium Rekayasa dan Kontruksi Design Bangunan Kayu yang bertempat di Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.

Bahan

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah bambu ampel (Bambusa vulgaris Schrader ex Wendland) yang berumur ± 3 tahun dalam bentuk partikel. Perekat yang digunakan yaitu UF dan hardener (NH4Cl). Perendaman partikel dilakukan dengan menggunakan larutan asam asetat konsentrasi 1 dan 3%. Pengukuran kapasitas penyangga dilakukan dengan menggunakan NaOH 0.01N.

Alat

(15)

3 kapasitas penyanggayaitu pH meter, water bath, dan buret. Alat pengujian papan partikel berupa alat uji Universal Testing Machine (UTM) merk Instron.

Prosedur Penelitian Tahapan Pembuatan Papan Partikel

Papan partikel yang dibuat adalah papan partikel dengan target kerapatan 0.7 g cm-3 _{berdimensi (30x30x1) cm}3_{. Papan partikel dibuat dengan empat} perlakuan yaitu sebagai kontrol, pencampuran perekat dengan hardener, perendaman partikel dengan larutan asam asetat konsentrasi 1 dan 3%. Setiap perlakuan dibuat papan sebanyak empat kali ulangan.

Persiapan Bahan Baku

Batang bambu terlebih dahulu dipotong sepanjang 1 m tanpa menyertakan kulitnya, kemudian dibelah menjadi empat bagian dan diserut dengan mesin serut menjadi partikel. Partikel bambu ampel hasil serutan selanjutnya dilakukan empat perlakuan yang berbeda, yang pertama partikel dioven pada suhu 60-80 ºC hingga kadar air mencapai 5-10% sebagai kontrol dan perlakuan pencampuran perekat dengan hardener. Papan ber-hardener menggunakan NH4Cl sebanyak 0.2%. Perlakuan rendaman asam dilakukan dengan cara merendam partikel bambu ampel dalam larutan asam asetat berkonsentrasi 1 dan 3% selama 24 jam. Setelah proses perendaman, partikel di keringudarakan dalam kondisi ruangan, kemudian partikel dioven pada suhu 60-80 ºC hingga kadar air mencapai 5-10%.

Pencampuran Bahan

Pencampuran bahan antara partikel bambu ampel dengan perekat menggunakan rotary blender dan spray gun. Partikel dimasukkan kedalam rotary blender, sedangakan perekat dan parafin dimasukkan kedalam spray gun secara bergantian. Saat mesin rotary blender berputar, perekat dan parafin disemprotkan kedalamnya secara bergantian sehingga perekat dan parafin akan bercampur rata dengan partikel bambu ampel.

Pembuatan Lembaran

Pembentukan lembaran dilakukan setelah partikel dan perekat tercampur secara merata. Campuran tersebut dimasukkan kedalam pencetak lembaran. Selama proses pembentukan lembaran pendistribusian partikel pada alat pencetak diusahakan tersebar merata sehingga produk papan komposit yang dihasilkan memiliki profil kerapatan yang seragam.

Pengempaan

(16)

4

Pengkondisian

Pengkondisian dilakukan untuk menyeragamkan kadar air dan menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk selama proses pengempaan panas selama 14 hari pada suhu kamar. Selain itu pengkondisian dimaksudkan agar kadar air papan komposit mencapai kesetimbangan.

Pengujian Papan Partikel

Pemotongan Contoh Uji

Papan partikel yang telah mengalami conditioning kemudian dipotong sesuai dengan tujuan pengujian yang dilakukan. Pemotongan contoh uji mengacu pada Japanes Industrial Standard JIS A 5908:2003 (JSA 2003). Pengujian terdiri dari pengujian sifat fisis antara lain kerapatan, Kadar Air (KA), Daya Serap Air (DSA), Pengembangan Tebal (PT) dan pengujian sifat mekanis antara lain Modulus of Rupture (MOR), Modulus of Elasticity (MOE), Internal Bond (IB), dan Kuat Pegang Sekrup (KPS).

Gambar 1 Pola Pemotongan Contoh Uji. Keterangan:

A = contoh uji untuk pengujian MOR dan MOE B = contoh uji untuk KA dan kerapatan

C = contoh uji untuk DSA dan PT D = contoh uji untuk IB

E = contoh uji untuk KPS

F = cadangan untuk contoh uji MOR dan MOE Pengujian Sifat Fisis

Pengujian sifat fisis terdiri dari kerapatan, KA, DSA, dan PT. Pengujian mengacu pada standar JIS A (JSA 2003).

Kerapatan

(17)

5

Keterangan:

= kerapatan (g cm-3)

M = berat contoh uji kering udara (g) V = volume contoh uji kering udara (cm3 ₎ Kadar Air

KA papan partikel dihitung dari berat awal dan berat akhir setelah mengalami pengeringan dalam oven selama 24 jam pada suhu 103 ± 2 °C. Contoh uji berukuran (10x10x1) cm3_{. KA papan dihitung dengan menggunakan} rumus:

Keterangan:

KA = kadar air (%)

BB = berat awal contoh uji (g) BKT = berat kering tanur (g) Daya Serap Air

DSA papan partikel dihitung berdasarkan berat sebelum dan sesudah perendaman dalam air selama 24 jam dengan ukuran sampel (5x5x1) cm3_{. DSA} papan dihitung berdasarkan rumus:

Keterangan:

DSA = daya serap air (%)

B1 = berat contoh uji sebelum perendaman (g) B2 = berat contoh uji setelah perendaman 24 jam (g) Pengembangan Tebal

Contoh uji PT berukuran (5x5x1) cm3_{sama dengan contoh uji DSA. PT} didasarkan pada tebal sebelum dan sesudah perendaman dalam air selama 24 jam yang diukur pada keempat sisi dan dirata-ratakan. Nilai PT dihitung dengan rumus:

Keterangan:

PT = pengembangan tebal (%)

(18)

6

Pengujian Sifat Mekanis

Pengujian sifat mekanis terdiri dari MOE, MOR, IB, dan KPS. Pengujian mengacu pada standar JIS A (JSA 2003).

Modulus of Elasticity

Pengujian MOE menggunakan metode pengujian destruktif dengan alat UTM merk Instron. Pengujian menggunakan lebar bentang (jarak penyangga) 15 kali tebal nominal, tetapi tidak kurang dari 15 cm. Contoh uji berukuran (5x20x1) cm3_{. Pembebanan diberikan dengan kecepatan 10 mm menit}-1_{. Nilai MOE} dihitung dengan persamaan:

Keterangan:

MOE = modulus of elasticity (N mm-2) ΔP = beban di bawah batas proporsi (kgf) L = jarak sangga (cm)

ΔY = defleksi pada beban P (cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm) Modulus of Rupture

Pengujian MOR dilakukan bersama dengan pengujian MOE dengan menggunakan contoh uji yang sama. Pada pengujian ini, pembebanan pada pengujian MOR dilanjutkan sampai contoh uji mengalami kerusakan (patah). Nilai MOR dihitung dengan persamaan:

Keterangan:

MOR = modulus of rupture (N mm-2) P = beban maksimum (kgf) L = jarak sangga (cm) b = lebar contoh uji (cm)

h = tebal contoh uji (cm)

Gambar 2 Pengujian MOE dan MOR. Internal Bond

(19)

7 besi ditarik tegak lurus permukaan contoh uji dengan kecepatan 2 mm menit-1 sampai beban maksimum. Nilai IB dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Keterangan:

IB = internal bond (N mm-2) P = beban maksimum (kgf) b = lebar contoh uji (cm) L = panjang contoh uji (cm)

Gambar 3. Pengujian IB. Kuat Pegang Sekrup

Contoh uji berukuran (5×10x1) cm3_{. Sekrup berdiameter 2.7 mm, panjang} 16 mm dimasukkan ke dalam sampel hingga mencapai kedalaman 8 mm. Nilai KPS dinyatakan oleh besarnya beban maksimum.

Pengukuran pH dan Kapasitas Penyangga

Pengukuran pH dan kapasitas penyangga ini mengacu pada metode yang dilakukan oleh Johns dan Niazi (1980). Pengukuran pH dan kapasitas penyangga dilakukan dengan empat perlakuan yang berbeda yaitu pada kondisi bambu kering, basah, dan perendaman partikel dalam larutan asam asetat dengan konsentrasi 1 dan 3%. Partikel pada perlakuan kondisi bambu kering, terlebih dahulu dikeringkan di dalam oven pada suhu 60-80 ºC hingga mencapai kadar air 5-10%. Partikel pada kondisi bambu basah dan perendaman asam asetat sebanyak 2 g partikel dilarutkan dalam 50 ml larutan asam asetat dengan konsentrasi 1 dan 3% selama 24 jam, selanjutnya sampel disaring dengan menggunakan kertas saring. Tahap berikutnya sebanyak 2 g partikel dari masing-masing perlakuan dilarutkan kedalam 50 ml aquades dan dipanaskan dalam waterbath dengan suhu 80 ºC selama 1 jam. Sampel didinginkan pada suhu ruang dan diukur nilai pHnya dengan pH meter yang telah dikalibrasi sebelumnya. Larutan sampel dititrasi hingga pH 7 menggunakan 0,01N NaOH untuk menghitung kapasitas penyangga basa. Nilai pH dicatat setiap penambahan 1 ml NaOH pada larutan. Kapasitas penyangga dihitung sebagai banyaknya alkali yang diperlukan untuk menetralkan asam.

Prosedur Analisis Data

(20)

8

menggunakan Microsoft Excel 2007 dan software Statistical Analysis System (SAS) versi 9.1.3. Analisis keragaman dilakukan terhadap pengujian kerapatan, KA, DSA, PT, MOR, MOE, IB, dan KPS. Jika uji F-hitung pada taraf 1% menunjukkan hasil yang berpengaruh sangat nyata dan taraf 5% berpengaruh nyata, maka dilakukan uji lanjut Duncan. Model matematisnya adalah sebagai berikut :

Yij = µ + αi + εij Keterangan:

Yij = nilai pengamatan pada perlakuan α ke- i dan ulangan ke- j μ = nilai rata-rata ulangan

αi = pengaruh perlakuan α ke- i dan ulangan ke- j

εij = kesalahan percobaan α pada perlakuan ke- i dan ulangan ke- j

HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Fisis Papan Partikel Bambu Ampel Kerapatan

Kerapatan papan partikel bambu ampel yang dihasilkan berkisar 0.61– 0.72 g cm-3_{. Nilai kerapatan rata-rata tertinggi terdapat pada papan partikel} dengan perlakuan pencampuaran hardener, sedangkan terendah terdapat pada papan partikel dengan perlakuan perendaman asam asetat 3%.

Gambar 4 Nilai kerapatan papan partikel. Keterangan :

PC = papan perlakuan kontrol

PH = papan perlakuan pencampuran hardener PAS 1% = papan perendaman asam asetat 1% PAS 3% = papan perendaman asam asetat 3%

Berdasarkan analisis keragaman (anova), perlakuan mempengaruhi kerapatan sangat nyata (α 1%). Uji Duncan menunjukkan perlakuan hardener dan asam asetat 1% tidak mempengaruhi kerapatan, tetapi asam asetat 3% mempengaruhi kerapatan sangat nyata (α 1%). Hal ini disebabkan bervariasinya

(21)

9 nilai kerapatan dan terdapat perlakuan yang menghasilkan papan dengan kerapatan yang tidak sesuai target 0.7 g cm-3_{. Perlakuan tersebut yaitu kontrol} dan perendaman dalam asetat 1 dan 3%. Nilai kerapatan yang belum mencapai target diduga akibat kondisi spring back sehingga tebal panil yang dihasilkan tidak sesuai dengan target (Iswanto et al. 2007), tetapi sacara keseluruhan nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan telah memenuhi standar JIS A yang mensyaratkan kerapatan papan partikel antara 0.4 - 0.9 g cm-3_{(JSA 2003).}

Darmawan (1994) dalam Iswanto et al. (2007) menjelaskan dalam kaitannya dengan kerapatan, zat ekstraktif sangat berpengaruh terhadap kematangan perekat. Penurunan jumlah zat ekstraktif akibat perendaman akan meningkatkan daya ikat antara partikel dan perekat sehingga papan yang dihasilkan berkerapatan tinggi, tetapi hasil pengujian menunjukkan terjadi penurunan kerapatan pada papan dengan perlakuan perendaman asam asetat. Hal ini diduga dengan perendaman asam asetat mengakibatkan terhidrolisisnya sebagian komponen kimia dinding sel seperti hemiselulosa.

Selain itu, nilai kerapatan yang bervariasi diduga karena penggunaan kondisi kempa yang kurang optimal, tidak meratanya penyebaran partikel pada saat proses penaburan partikel dalam cetakan. Sutigno (1994) menyatakan bahwa jumlah dan keadaan bahan pada hamparan bersama-sama dengan teknik pengempaan mempengaruhi kerapatan papan partikel.

Kadar Air

KA merupakan sifat papan komposit yang mencerminkan kandungan air papan komposit dalam keadaan kesetimbangan dengan lingkungan sekitarnya (Setyawati et al. 2008). KA papan partikel hasil pengujian berkisar 10.29-11.37%. KA tertinggi terdapat pada papan partikel dengan perlakuan pencampuran hardener dan terendah pada papan dengan perlakuan perendaman asam asetat 1% (Gambar 5). KA papan pada semua perlakuan telah memenuhi standar JIS A yang mensyaratkan KA papan 5-13% (JAS 2003).

Gambar 5 Nilai KA papan partikel.

Berdasarkan analisis keragaman (anova), perlakuan mempengaruhi KA papan secara nyata (α < 0.05). Uji Duncan menunjukkan pemberian hardener meningkatkan KA secara nyata, tetapi perlakuan asam asetat sampai dengan 3% tidak mempengaruhi KA papan partikel. Hal ini disebabkan Perendaman partikel

(22)

10

dalam asam asetat menyebabkan sebagian zat ekstraktif terlarut. Berkurangnya kandungan zat ekstraktif tersebut maka dimungkinkan terbentuknya garis perekatan yang lebih baik atau kontak antar partikel dengan perekatnya lebih sempurna karena zat ekstraktif yang dapat menghambat proses perekatan jumlahnya berkurang (Hadi 1991). Dengan demikian kontak antar partikel semakin rapat sehingga uap air akan menjadi sulit masuk ke dalam papan partikel, oleh sebab itu KA papan partikel dengan perlakuan perendaman asam asetat lebih rendah dari perlakuan pencampuran hardener.

KA papan sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan dan bahan baku papan partikel. Ukuran partikel yang semakin besar dan tidak seragam menyebabkan penyerapan air papan semakin tinggi. Selain itu, bambu merupakan bahan berlignoselulosa bersifat higroskopis sehingga mampu menyerap dan mengikat air.

Daya Serap Air

DSA merupakan kemampuan papan untuk menyerap air setelah direndam di dalam air selama 24 jam (Muhdi et al. 2013). DSA papan hasil pengujian setelah direndam 24 jam berkisar 76.28-114.70%. Standar JIS A tidak mensyaratkan nilai untuk DSA (JSA 2003).

Gambar 6 Nilai DSA papan partikel.

(23)

11 asam yang digunakan. Gambar 6 juga menunjukkan adanya indikasi peningkatan DSA papan dengan semakin tingginya konsentrasi asam asetat yang digunakan untuk perlakuan awal. Polisakarida penyusun dinding sel kayu, hemiselulosa dan selulosa, dapat terhidrolisis oleh asam bergantung pada konsentrasi asam. Semakin tinggi konsentrasi asam akan menyebabkan semakin tinggi tingkat degradasi polisakarida.

Perlakuan asam juga dapat memfasilitasi terjadinya proses pematangan perekat UF yang membutuhkan kondisi asam. Curing time perekat dan kekuatan rekatnya meningkat dengan menurunnya pH bambu dan kapasitas penyangga. Nilai pH bambu ampel awal 7.07 dan setelah perendaman dalam larutan asam asetat, pH bambu menjadi 3.65 dan 3.25 masing-masing untuk perendaman asam asetat 1 dan 3%. Perendaman asam asetat meningkatkan keasaman partikel sehingga pengerasan perekat UF akan lebih baik. Ruhendi dan Hadi (1977) menyatakan sifat dari resin UF akan cepat mengeras dengan meningkatnya keasaman. Hal ini menyebabkan ikatan rekat antar partikel semakin kuat sehingga mengurangi akses air ke dalam papan. Muharam (1995) mengemukakan bahwa kontak antar partikel semakin rapat, maka uap air akan sulit masuk ke dalam papan partikel.

Pengembangan Tebal

PT merupakan sifat fisis untuk mengetahui perubahan dimensi tebal papan akibat perendaman dalam air. Berdasarkan hasil pengujian, nilai PT papan partikel bambu ampel berkisar 18.08-27.59%. Nilai PT tertinggi terdapat pada papan kontrol dan terendah pada perlakuan perendaman asam asetat 3% (Gambar 7). Berdasarkan standar JIS A yang mensyaratkan untuk PT papan partikel maksimum 12% (JSA 2003), sehingga tidak ada papan yang memenuhi syarat tersebut.

Gambar 7 Nilai PT papan partikel.

Berdasarkan analisis keragaman (anova) perlakuan mempengaruhi PT papan sangat nyata (α 1%). Uji Duncan menunjukkan perlakuan pencampuran hardener mempengaruhi PT (α 1%), tetapi perlakuan asam asetat 1 dan 3% tidak mempengaruhi PT. Sama halnya dengan DSA, nilai PT papan dengan perlakuan asam lebih rendah dibandingkan dengan kontrol. Hal ini disebabkan kemampuan

(24)

12

asam asetat yang dapat mendegradasi hemiselulosa pada bambu. Hemiselulosa merupakan polimer pendek dengan percabangan memiliki sifat yang lebih mudah terdegradasi dan terlarut (Sjostrom 1991). Dengan demikian terjadi penurunan gugus OH yang menyebabkan berkurangnya kapasitas pengikatan air, oleh sebab itu PT pada papan perlakuan perendaman asam asetat lebih rendah dari perlakuan lain.

Perendaman asam asetat melarutkan zat ekstraktif dalam bambu terutama pati yang bersifat polihidroksi atau bersifat higroskopis. Akibat kehilangan zat ekstraktif tersebut maka sifat higroskopis papan rendah, sehingga PT juga menjadi rendah. Selain itu, kelarutan zat ekstraktif menyebabakan perekat lebih mudah masuk kedalam rongga partikel sehingga papan yang dihasilkan lebih padat. Pasaribu (1987) menyatakan struktur papan yang lebih padat akan menyerap air dari lingkungan lebih sedikit dibanding struktur lembaran yang kurang padat, sehingga PT papan partikel, semen akan lebih rendah.

Sifat Mekanis Papan Partikel Bambu Ampel Modulus of Rupture

MOR merupakan kemampuan papan untuk menahan beban hingga batas

maksimum (Wulandari 2012). Nilai MOR hasil pengujian berkisar 8.70–10.61 N mm-2._{. Nilai MOR tertinggi terdapat pada papan dengan perlakuan}

pencampuran hardener dan terendah pada kontrol (Gambar 8).

Gambar 8 Nilai MOR papan partikel.

Berdasarkan analisis keragaman (anova) perlakuan mempengaruhi MOR papan secara nyata (α 5%). Uji Duncan menunjukkan perlakuan hardener dan perendaman asam asetat 1-3% mempengaruhi MOR secara nyata. Namun nilai MOR ketiga perlakuan tersebut tidak berbeda nyata satu dengan lainnya (α 5%). Hal ini disebabkan keberadaan hardener dapat mempercepat pematangan perekat sehingga daya rekat antara partikel dengan perekat terjadi optimal. Dengan demikian nilai MOR yang dihasilkan pada papan perlakuan hardener besar. Wahyuningsih (1987) menyatakan semakin banyak hardener yang ditambahkan maka perekat semakin asam dan semakin cepat matang.

(25)

13 Secara keseluruhan, perendaman partikel dalam larutan asam asetat menghasilkan papan partikel dengan nilai MOR lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol, walaupun masih sedikit lebih rendah dibandingkan dengan perekatan dengan penambahan hardener. Perendaman partikel dalam larutan asam asetat dapat melarutkan sebagian zat ekstraktif sehingga meningkatkan penetrasi perekat kedalam bambu dan menghasilkan kekuatan rekat yang baik. Selain itu, perendaman partikel dalam asam asetat menyebabkan partikel berkondisi asam (pH 3.25-3.65) sehingga memfasilitasi pengerasan perekat UF yang mengeras pada kondisi asam. Haygreen dan Bowyer (1982) menyatakan bahwa resin urea sensitif terhadap pH bahan dan mengeras dengan baik pada bahan yang memiliki pH 4-5. Mengacu pada standar JIS A, yang mensyaratkan MOR papan partikel minimal yaitu 8.36 N mm-2 _{(JSA 2003), semua papan yang} dihasilkan memenuhi standar yang ditetapkan.

Rendahnya nilai MOR pada papan kontrol menunjukkan bahwa papan yang hanya menggunakan perekat UF, tanpa disertai perlakuan pendahuluan memiliki kekuatan yang rendah. Pizzi (1983) menjelaskan bahwa perekat UF dapat mengeras dengan baik pada kondisi asam, oleh sebab itu perekatan pada papan partikel kontrol diduga tidak optimal karena selain tanpa penambahan hardener juga pH partikel bambu yang cukup tinggi (7.07). Selain itu, kandungan bahan penghambat seperti pati, gula, dan ekstraktif lainnya masih terdapat pada partikel bambu sehingga penetrasi perekat dan pengikatan antara partikel dan perekat tidak terjadi secara optimal. Semakin tinggi kandungan zat ekstraktif semakin lemah ikatan yang terjadi, sehingga kekuatan papan rendah. Kandungan zat ekstraktif dalam kayu dapat menghambat proses perekatan (Pizzi 1983). Modulus of Elasticity

MOE merupakan ukuran ketahanan papan untuk mempertahankan bentuk yang berhubungan dengan kekakuan papan (Wulandari 2012). Nilai MOE papan partikel yang dihasilkan berkisar 1275.81–1945.59 N mm-2._{. Nilai MOE tertinggi} pada papan dengan perlakuan pencampuran hardenerdan terendah pada kontrol (Gambar 9).

Gambar 9 Nilai MOE papan partikel.

(26)

14

Berdasarkan analisis keragaman (anova), perlakuan mempengaruhi MOE papan secara nyata (α 5%). Uji Duncan menunjukkan perlakuan hardener mempengaruhi MOE secara nyata, sedangkan perlakuan asam asetat 1-3% tidak mempengaruhi MOE. Namun nilai MOE ketiga perlakuan tersebut tidak berbeda nyata satu dengan lainnya (α 5%).

Nilai MOE papan partikel sejalan dengan nilai MOR. Papan partikel berbahan baku partikel setelah perendaman asam asetat memiliki nilai MOE lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol. Perendaman asam asetat meyebabkan terlarutnya zat ekstraktif dan membuat partikel berkondisi asam sehingga memfasilitasi terjadinya pematangan perekat UF. Dengan demikian ikatan antara partikel dengan perekat semakin efektif sehingga papan dengan perlakuan asam memiliki kekuatan lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol. Menurut Haygreen dan Bowyer (1982) resin urea lebih peka terhadap pH kayu dari pada fenol dan mengeras dengan baik pada kayu yang memiliki pH 4-5. Mengacu pada standar JIS A, yang mensyaratkan MOE papan partikel minimal 2080.22 N mm-2 _(JSA 2003), semua papan tidak memenuhi standar yang ditetapkan.

Internal Bond

IB merupakan kekuatan ikatan antar partikel dalam setiap lembaran papan partikel. Nilai IB hasil pengujian berkisar 0.16–0.34 N mm-2_{. Nilai IB tertinggi} pada papan perlakuan pencampuran hardener dan terendah pada kontrol (Gambar 10).

Gambar 10 Nilai IB papan partikel.

Berdasarkan analisis keragaman (anova) perlakuan mempengaruhi IB secara nyata (α 5%). Uji Duncan menunjukkan perlakuan hardener dan asam asetat 1-3% mempengaruhi IB secara nyata. Namun nilai IB ketiga perlakuan tersebut tidak berbeda nyata satu dengan lainnya (α 5%). Hal ini disebabkan perlakuan hardener dan asam asetat memfasilitasi terjadinya proses perekatan yang lebih baik.

Gambar 10 menunjukkan papan perlakuan hardener menghasilkan nilai IB lebih tinggi. Hal ini diduga karena pengaruh hardener yang diberikan pada perekat, sehingga pengerasan perekat menjadi optimal. Hal ini menyebabkan terbentuk ikatan yang baik antara perekat dengan partikel sehingga menghasilkan kekuatan rekat yang tinggi.

(27)

15 Perendaman asam asetat menghasilkan papan partikel dengan nilai IB yang lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol. Hal ini disebabkan perekat UF mengeras dengan baik pada kondisi asam yang akan berpengaruh pada keteguhan rekat papan partikel. Nilai pH partikel bambu setelah perendaman asam asetat 1 dan 3% masing-masing 3.65 dan 3.25, sehingga dapat mendukung terjadinya pematangan yang baik untuk perekat UF. Dengan demikian kekuatan ikatan antar partikel lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol. Hasil penelitian Nawawi et al. (2005) menunjukkan bahwa nilai keteguhan rekat kayu lapis dengan perekat UF untuk kayu punak dengan pH 6.03 lebih rendah dibandingkan dengan kayu gerunggang yang memiliki pH 4.68. Hal ini menunjukkan bahwa kematangan perekat UF sangat baik dan lebih cepat pada kondisi pH yang asam.

Perendaman asam asetat juga dapat melarutkan sebagian zat ekstraktif dari dalam partikel bambu. Hal tersebut dapat membuka pori atau ruang antar sel dalam bambu sehingga penetrasi bahan perekat ke dalam partikel menjadi lebih baik. Kondisi tersebut akan menyebabkan terjadinya mekanisme perekatan mekanis dan kimia. Perekat yang berpenetrasi lebih banyak dan lebih dalam, ketika mengeras akan berperan seperti pasak dan mendukung kekuatan secara mekanis, sedangkan secara kimia akan meningkatkan kontak antara perekat dengan permukaan partikel untuk memfasilitasi terjadinya interaksi kimia antara perekat dengan komponen kimia bambu lebih banyak. Hadi (1991) menyatakan dengan berkurangnya kandungan zat ekstraktif maka dimungkinkan terbentuknya garis perekatan yang lebih baik atau kontak antar partikel dengan perekatnya lebih sempurna karena zat ekstraktif yang dapat menghambat proses perekatan jumlahnya berkurang.

Mengacu pada standar JIS A yang mensyaratkan nilai IB minimal 0.15 N mm-2 _{(JSA 2003), sehingga semua perlakuan telah memenuhi standar}

tersebut.

Kuat Pegang Sekrup

KPS merupakan kemampuan papan partikel untuk menahan sekrup yang ditanamkan pada papan partikel. Nilai KPS hasil pengujian berkisar 305.78– 785.94 N. Nilai KPS terendah terdapat pada papan kontrol dan tertinggi pada perendaman asam asetat 3% (Gambar 11).

Gambar 11 Nilai KPS papan partikel.

(28)

16

Berdasarkan analisis keragaman (anova), perlakuan mempengaruhi KPS sangat nyata (α 1%). Uji Duncan menunjukkan perlakuan asam asetat 1 dan 3% mempengaruhi KPS sangat nyata (α 1%), tetapi perlakuan hardener tidak mempengaruhi KPS. Mengacu pada standar JIS A yang mensyaratkan nilai KPS minimal 304 N (JSA 2003), sehingga semua papan partikel memenuhi syarat.

Seperti halnya MOE, MOR, dan IB, KPS papan partikel juga merupakan parameter yang menunjukkan kekuatan papan. Terlarutnya zat ekstraktif dan terbentuknya kondisi asam akibat perendaman partikel dalam larutan asam asetat menyebabkan perekat lebih mudah masuk ke dalam partikel dan terjadinya pematangan perekat yang baik sehingga ikatan partikel dengan perekat lebih kuat. Dengan demikian sifat mekanis papan meningkat dan salah satunya kemampuan papan partikel untuk menahan sekrup menjadi lebih tinggi.

Chow et al. (1971) menyatakan pH kayu erat kaitannya dengan polimerisasi dan proses pengerasan bahan perekat, terutama yang menggunakan bahan perekat UF. Perendaman asam asetat menaikkan tingkat keasaman bahan sehingga pH bambu berada pada kondisi asam. Hal ini membuat perekat UF dapat bekerja secara optimal dalam hal optimalisasi pematangan perekatnya

SIMPULAN DAN SARAN Simpulan

Kualitas papan partikel bambu ampel dengan perlakuan perendaman asam asetat 1 dan 3% serta pencampuran hardener sebagian besar memiliki sifat fisis dan mekanis lebih baik dibandingkan dengan papan kontrol, dan telah memenuhi standar JIS A . Sifat fisis dan mekanis papan pada perlakuan asam asetat 1 dan 3% tidak berbeda nyata, sehingga lebih efisien pada penggunaan asam asetat 1%. Kerapatan, KA, PT, MOR, IB, dan KPS papan partikel perlakuan perendaman asam asetat dan pencampuran hardener telah memenuhi standar JIS A.

Saran

Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk penggunaan jenis bambu lain atau bahan berlignoselulosa lainnya. Diharapkan ukuran partikel sebagai bahan baku papan lebih seragam.

DAFTAR PUSTAKA

Choon KK, Roffael E. 1990. The acidity of five hardwood species. Holzforschung 44(1):53–58.

Chow P, Walters CS, Gusher JK. 1971. pH measurement for pressure-refined plant-fiber residues. Holzforschung (50): 50-53.

(29)

17 University. Press. Terjemahan dari: Wood, chemistry, ultrastructure, reactions.

Haygreen JG, Bowyer JL. 1982. An Introduction. Forest Products and Wood Science. Ames (US): The IOWA State University Press.

Iswanto AH, Coto Z, Effendi K. 2007. Pengaruh perendaman partikel terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel dari ampas tebu (Saccharum officinarum).J Perennial 4(1):6-9.

Iswanto AH, Sucipto T, Febrianto F. 2011. Acidity and buffering capacity of some tropical woods. J Ilmu Teknologi Hasil Hutan 4(1):21-24.

Johns WE, Niazi KA. 1980. Effect of pH and buffering capacity of wood or the gelation of urea formaldehyde resin. Wood and Fiber 12(4):256-263.

[JSA] Japanese Standard Association. 2003. JIS A 5908:2003. Particle Boards. Tokyo (JP): Japanese Standard Association.

Marra AA. 1992. Technology of Wood Bonding: Principle in Practise. New York (US): Van Nostrand Reinhold.

Muhdi, Risnasari I, Putri LAP. 2013. Studi pembuatan papan partikel dari limbah pemanenan kayu akasia (Acacia mangium L). J Ilmu Hayati dan Fisika 15(1):14-19.

Nawawi DS, Rusman D, Febrianto F, Syafii W. 2005. Bonding properties of some tropical woods in relation to woods acidity. J Teknologi Hasil Hutan. 18(2):47-52.

Pasaribu RA. 1987. Pengaruh campuran pulp dan semen terhadap sifat-sifat papan semen pulp dari tiga jenis kayu [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Pizzi A. 1983. Wood Adhesives, Chemistry of Technology. Pretoria (tZA): National Timber.

Ruhendi S, Hadi YS. 1977. Perekat dan Perekatan. Bogor (ID): IPB Pr.

Setyawati D, Hadi YS, Massijaya MY, Nugroho N. 2008. Karakteristik papan komposit dan serat sabut kelapa dan plastik polipropilena daur ulang berlapis anyaman bambu. J Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan 1(1):18-26.

Sjostrom E. 1991. Wood Chemistry, Fundamental and Applications. New York (US): Academic Press.

Subyakto, Hermiati E, Yanto DHY, Fitria, Budiman I, Ismadi, Masruchin N, Subiyanto B. 2009. Proses pembuatan serat selulosa berukuran nano dari sisal (Agave sisalana) dan bambu betung (Dendrocalamus asper). Berita Selulosa 2(44):57-65.

Sutigno P. 1994. Teknologi Papan Partikel Datar. Bogor (ID): Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan dan Sosial Ekonomi Kehutanan.

Wahyuningsih E. 1987. Pengaruh campuran sagu dan tangkil biji karet sebagai ekstender perekat urea formaldehida terhadap keteguhan rekat kayu lapis meranti merah [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

(30)

18

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tegal pada tanggal 26 Desember 1991 dari ayah Sahroni dan Ibu Latifah. Penulis adalah putri kedua dari dua bersaudara. Tahun 2010 penulis lulus dari SMA 02 SLAWI dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB dan diterima di Jurusan Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan.

(31)

19

LAMPIRAN

Lampiran 1 Analisis Keragaman dan Uji Duncan Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel

1.Kerapatan

Tabel analisis keragaman

Source DF _SquaresSum of _SquareMean F Value Pr > F

Model 3 0.0231 0.0077 6.74 0.014*

Error 8 0.0091 0.0011

Corrected

Total 11 0.0322

*sangat nyata

Tabel uji Duncan Means with the same letter are not significantly different.

Duncan Grouping Mean N A

A 0.7167 3 A2

A

B A 0.69 3 A1

B

B C 0.64 3 A3

C

C 0.6033 3 A4

2.Kadar Air

Model 3 2.1875 0.7292 60.64 0.0163*

Error 2 0.0241 0.012

Corrected

(32)

20 *nyata

A 11.88 1 A2

B 10.36 1 A4

B

B 10.28 2 A1

B

B 10.205 2 A3

3.Daya Serap Air

Model 3 2373 791 11.28 0.003*

Error 8 560.95 70.118

Corrected

Total 11 2933.9

*sangat nyata

A 76.277 3 A3

A

B A 103.6 3 A1

B

B 94.707 3 A4

(33)

21

4.Pengembangan Tebal

Model 3 151.5 50.5 16.14 0.0009*

Error 8 25.032 3.129

Corrected

Total 11 176.53

*sangat nyata

A 27.587 3 A1

A

B A 21.377 3 A3

B

B A 18.083 3 A4

C

C 24.637 3 A2

5. Modulus of Rupture

Model 3 28.906 9.6353 4.66 0.0364*

Error 8 16.551 2.0689

Corrected

Total 11 45.457

(34)

22

A 12.607 3 A2

A

A 12.277 3 A4

A

A 10.62 3 A3

B 8.7 3 A1

6. Modulus of Elasticity

Model 3 690871 230290 4.2 0.0464*

Error 8 438407 54801

Corrected

Total 11 1E+06

*nyata

A 1945.6 3 A2

A

B A 1653.2 3 A4

B A

B A 1545 3 A3

B

(35)

23

7. Internal Bond

Model 3 0.0524 0.0175 4.35 0.0429*

Error 8 0.0321 0.004

Corrected

Total 11 0.0845

*nyata

A 0.34 3 A2

A

A 0.2933 3 A4

A

A 0.2667 3 A3

B 0.16 3 A1

8. Kuat Pegang Sekrup

Model 3 425326 141775 83.05 <.0001*

Error 8 13658 1707.2

Corrected

Total 11 438983

(36)

24

A 785.94 3 A4

B 419.2 3 A3

B

C B 358.48 3 A2

C