PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN SERAT YANG
DIBUAT DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA
SAWIT-UREA FORMALDEHIDA
SKRIPSI
EVANORA TAMPUBOLON
NIM : 040801021
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN SERAT YANG
DIBUAT DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA
SAWIT-UREA FORMALDEHIDA
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
EVANORA TAMPUBOLON
040801021
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN SERAT YANG DIBUAT DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT-UREA
FORMALDEHIDA Kategori : SKRIPSI
Nama : EVANORA TAMPUBOLON Nomor Induk Mahasiswa : 040801021
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, Mei 2009
Diketahui oleh,
Pembimbing I Pembimbing II
Dra. Manis Sembiring, M.Si Ir. M. I. Iskandar, BScF, MM NIP. 131 695 906 NIP. 080 052 270
Ketua Departemen Fisika
PERNYATAAN
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN SERAT YANG DIBUAT
DARI SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT-UREA
FORMALDEHIDA
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Mei 2009
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus, karena dengan penyertaan-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dalam waktu yang ditetapkan.
Ucapan terima kasih saya sampaikan kepada Dra. Manis Sembiring selaku pembimbing I dan Ir. M. I. Iskandar, BScF, MM selaku pembimbing II pada penyelesaian skripsi ini yang telah memberikan panduan dan kepercayaan penuh pada saya untuk menyempurnakan kajian ini. Ucapan terima kasih juga diajukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU Dr. Marhaposan Situmorang dan Dra. Justinon, M.S, Dekan Dr. Eddy Marlianto dan Pembantu Dekan FMIPA USU dan kepada Drs. Kurnia Brahmana selaku Dosen Wali.
Dan tak luput juga ucapan terima kasih kepada orang tua yang saya cintai Bpk. SB. Tampubolon dan Ibu M. Hutagalung atas dukungan materi dan spiritual yang begitu besar dan berarti. Kepada saudara saya Immanuel Tampubolon, Theresia Gloria Tampubolon juga kepada Ronal Krisman Sinaga. SKM. Kepada teman-teman sefisika terkhusus angkatan 2004 dan teman-teman Berdikari 56. Akhirnya tidak terlupakan kepada bapak, ibu dan semua pihak yang selama ini memberikan bantuan dan dorongan yang sangat diperlukan. Semoga Tuhan akan membalasnya.
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan papan serat dari serat tandan kosong kelapa sawit-Urea Formaldehida dengan metode hand lay up, serat pendek. Perbandingan perekat Urea Formaldehida yaitu 6%, 8%, 10%, 12% dan 14% dari berat kering bahan baku 500 gr.
Papan serat yang diperoleh diuji sifat fisis dan mekanisnya yang meliputi kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal, MOR, MOE, internal bond dan kuat pegang sekrup.
ABSTRACT
The fiber board from empty stem of the palm oil’s fibers has been made up, through hand lay up method, short fiber. The rate of Urea Formaldehide adhesive are 6%, 8%, 10%, 12% and 14% from dry weight of basic commodity 500 gr.
Furthemore the result is being tested the physical and mechanical properties such as density, absorbtion, water concentration, developing of thick, internal bond, holding strength screw, Modulus Of Elasticity (MOE) and Modulus Of Rupture (MOR).
3.4.1.1 Kerapatan 27
3.4.1.2 Daya Serap Air (DSA) 28
3.4.1.3 Kadara Air (KA) 28
3.4.1.4 Pengembangan Tebal (PT) 29
3.4.2. Pengujian Sifat Mekanis 29
3.4.2.1 Kekuatan Rekat (Internal Bond=IB) 29
3.4.2.2 Kuat Pegang Sekrup 29
3.4.2.3 MOE dan MOR 30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 32
4.1 Sifat Fisis 32
4.1.1 Kerapatan 32
4.1.2 Kadar Air (KA) 35
4.1.3 Daya Serap Air (DSA) 36
4.1.4 Pengembangan Tebal (PT) 38
4.2 Sifat Mekanis 39
4.2.1 Modulus Patah (MOR) 40
4.2.2 Modulus Elastisitas (MOE) 42
4.2.3 Internal Bond (IB) 44
4.2.4 Kuat Pegang Sekrup 46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 49
5.1. Kesimpulan 49
5.2. Saran 50
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1 Standar Mutu FAO, JIS A 5908-2003 dan SNI 15 Tabel 2 Komposisi Kimiawi TKKS. 20 Tabel 3 Ukuran dan Jumlah Contoh Uji Papan Serat. 27 Tabel 4 Data Uji Kerapatan dan Uji Kadar Air (KA). 34 Tabel 5 Data Uji Daya Serap Air (DSA). 36 Tabel 6 Data Uji Pengembangan Tebal (PT). 38
Tabel 7 Data Uji MOR. 41
Tabel 8 Data UJi MOE. 43
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1 Bentuk Penguatan Pada Lamina Ortotropik 10
Gambar 2 Diagram Alir Proses Pembuatan Papan Serat 24
Gambar 3 Contoh Uji Papan Serat Mengacu pada JIS A 5908-2003 26
Gambar 4 Pola Pembentukan Uji MOR 30 Gambar 5 Grafik Uji Kerapatan Papan Serat Terhadap Variasi Perekat 32
Gambar 6 Grafik Uji Kadar Air Papan Serat Terhadap Variasi Perekat 35
Gambar 7 Grafik Uji Daya Serap Air Papan Serat Terhadap Variasi Perekat 37
Gambar 8 Grafik Uji Pengembangan Tebal Papan Serat Terhadap Variasi Perekat. 39
Gambar 9 Grafik Uji MOR Terhadap Variasi Perekat. 42
Gambar 10 Grafik Uji MOE Terahadap Variasi Perekat. 44
Gambar 11 Grafik Uji Internal Bond (IB) Terhadap Variasi Perekat. 45 Gambar 12 Grafik Uji Kuat Pegang Sekrup Tegak Lurus Permukaan
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan papan serat dari serat tandan kosong kelapa sawit-Urea Formaldehida dengan metode hand lay up, serat pendek. Perbandingan perekat Urea Formaldehida yaitu 6%, 8%, 10%, 12% dan 14% dari berat kering bahan baku 500 gr.
Papan serat yang diperoleh diuji sifat fisis dan mekanisnya yang meliputi kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal, MOR, MOE, internal bond dan kuat pegang sekrup.
ABSTRACT
The fiber board from empty stem of the palm oil’s fibers has been made up, through hand lay up method, short fiber. The rate of Urea Formaldehide adhesive are 6%, 8%, 10%, 12% and 14% from dry weight of basic commodity 500 gr.
Furthemore the result is being tested the physical and mechanical properties such as density, absorbtion, water concentration, developing of thick, internal bond, holding strength screw, Modulus Of Elasticity (MOE) and Modulus Of Rupture (MOR).
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang
Kondisi hutan Indonesia menunjukkan produktivitas yang semakin menurun, padahal
kebutuhan bahan baku kayu di masyarakat semakin meningkat. Di Sumatera Utara
sesuai dengan Keputusan Menteri Kehutanan tahun 2003, jatah produksi kayu tahun
2003 adalah 670.800 m3 kayu bulat, sementara kebutuhan kayu bulat untuk industri
dan pertukangan rata-rata 2,5 juta m3 / tahun (Supriadi, 2003).
Untuk mengatasi masalah ini, maka perlu dilakukan berbagai usaha seperti
efisiensi pemanfaatan kayu, pemanfaatan kayu ataupun mencari alternatif melalui
pengembangan teknologi dalam pengolahan kayu dan bahan berlignoselulosa lainnya,
misalnya papan / kayu tiruan semacam serat (fiber board) termasuk didalamnya hard
board, pulp, papan partrikel, papan serat dan lain-lain.
Papan partikel merupakan salah satu produk dari upaya pengembangan
teknologi dalam pengolahan kayu dan bahan berlignoselulosa lainnya. Papan partikel
adalah suatu produk komposit yang dibuat dengan merekatkan partikel berupa serat
atau material lain yang mengandung lignoselulosa. Dengan kata lain bahwa semua
bahan berlignoselulosa dapat dipergunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan
papan serat (Tsoumis,1991).
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), limbah padat dari perkebunan kelapa
sawit yang secara rutin dibuang atau dibakar, dapat dimanfaatkan sebagai sumber
1.2. Permasalahan
Secara spesifik belum terpublikasi pembuatan papan serat dari serat tandan kosong
kelapa sawit dengan menggunakan Urea Formaldehida sebagai perekat. Untuk itu
peneliti tertarik, sehingga dapat diketahui pengaruh variasi perekat Urea Formaldehida
terhadap sifat fisis dan mekanis yang sesuai standart.
1.3. Batasan Masalah
Permasalahan yang dibahas pada penelitian ini adalah:
1. Menjelaskan bagaimana pengaruh variasi perekat Urea Formaldehida pada
papan serat.
2. Melakukan pengujian kekuatan mekanis dan fisis pada papan serat yang
meliputi:
a. Pengujian kuat patah
b. Pengujian kuat lentur
c. Pengujian kuat pegang sekrup
d. Pengujian Internal Bond
e. Kadar air
f. Kerapatan
g. Pengembangan tebal
h. Daya serap air
1.4. Tujuan
Adapun yang menjadi tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh
1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang bisa diambil dari penelitian ini adalah :
1. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi suatu langkah dalam pemanfaatan
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) yang ada di lingkungan. Sehingga
dapat mengurangi pencemaran lingkungan.
2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan nilai tambah dalam
pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS).
3. Hasil penelitian ini dapat memberikan alternatif penggunaan bahan baku
pengganti kayu yang semakin berkurang ketersediaannya.
1.6. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Komposit
Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih
material, dimana akan terbentuk material yang lebih baik dari material pembentuknya.
Material komposit memiliki banyak klasifikasi, tergantung pada ide dan
konsep identifikasi yang dibutuhkan. Dikarenakan karakteristik pembentuknya
berbeda-beda, maka akan dihasilkan material baru yaitu komposit yang sifat mekanik
dan karakteristik yang berbeda dari material-material pembentuknya. Komposit
dibentuk dari dua jenis material yang berbeda yaitu : penguat (reinforcement) dan
matriks sebagai pengikat.
2.1.1. Klasifikasi Komposit
Sesuai dengan defenisinya, maka bahan material komposit terdiri dari unsur-unsur
penyusun. Komponen ini dapat berupa unsur organik, anorganik ataupun metalik
dalam bentuk serat, serpikan, partikel dan lapisan. Jika ditinjau dari unsur pokok
penyusun suatu bahan komposit, maka komposit dapat dibedakan atas beberapa
bagian, antara lain :
1.Komposit Serat
Komposit serat, yaitu komposit yang terdiri dari serat dan matriks (bahan dasar) yang
diproduksi secara fabrikasi, misalnya serat ditambahkan resin sebagai bahan perekat.
Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau lapisan yang
fibers, carbon fibers, armid fibers (poly aramide), dan sebagainya. Fiber ini bisa
disusun secara acak (Chopped Strand Mat) maupun dengan orientasi tertentu bahkan
bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman.
2.Komposit Lapis (laminated composite)
Komposit laminat, merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapiss atau lebih
yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karaktristik sifat sendiri.
Komposit yang terdiri dari lapisan serat dan matriks, yaitu lapisan yang diperkuat oleh
resin sebagai contoh plywood, laminated glass yang sering digunakan bahan bangunan
dan kelengkapannya. Pada umunya manipulasi makroskopis yang dilakukan yang
tahan terhadap korosi, kuat dan tahan terhadap temperatur.
3.Komposit Serpihan
Pengertian dari serpihan adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang
dihasilkan dalam peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar permukaannya.
Suatu komposit serpihan terdiri atas serpih-serpih yang saling menahan dengan
mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam matriks. Sifat-sifat khusus yang dapat
diperoleh dari serpihan adalah bentuknya besar dan datar sehingga dapat disusun
dengan rapat untuk menghasilkan suatu bahan penguat yang tinggi untuk luas
penampang lintang tertentu. Pada umumnya serpih-serpih saling tumpang tindih pada
suatu komposit sehingga dapat membentuk lintasan fluida ataupun uap yang dapat
mengurangi kerusakan mekanis karena penetrasi atau perembesan.
4.Komposit Partikel
Komposit partikel, komposit yang terdiri dari partikel dan matriks yaitu butiran (batu,
pasir) yang diperkuat semen yang kita jumpai sebagai beton, senyawa komplek ke
Komposit partikel merupakan produk yang dihasilkan dengan menempatkan
partikel-partikel dan sekaligus mengikatnya dengan suatu matriks bersama-sama
dengan satu atau lebih unsur-unsur perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban,
katalisator dan lain-lain. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak
sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan
koheren di antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik.
Pada umumnya komposit mengandung serat, baik serat pendek maupun serat
panjang yang dibungkus dengan matriks. Fungsi daripada serat adalah menahan bahan
yang diberikan sedang fungsi matriks adalah membungkus serat sekaligus
melindunginya dari kerusakan baik mekanis maupun kimia. Selain daripada itu
matriks mendistribusikan beban kepada serat.
Jenis-jenis serat dan contoh bahannya yang dapat digunakan sebagai penguat
pada material komposit secara umum yaitu :
1. Serat Organik, contoh : Selulosa, Polypropilena, High Modulus Polythylena,
Grafit Karbon, Sabut Kelapa, Ijuk, Sabut Kelapa Sawit dan lain-lain.
2. Serat Anorganik, contoh : Asbes, Gelas, Metal, Keramik, Boron dan lain-lain.
Aplikasi dan pemakaian bahwa komposit yang diperkuat dengan serat secara
luas dipakai industri otomotif, industri kapal terbang, industri kapal laut, peralatan
militer dan industri perabotan rumah tangga. Hal ini menunjukkan perkembangan
pesat dari material komposit, karena mempunyai sifat yang lebih unggul, antara lain
sebagai isolator yang baik. Ketahanannya baik terhadap air dan zat kimia. Dengan
demikian bahan komposit tidak dapat berkarat, anti rayap dan tahan lembab. Bahan
komposit alam umumnya berharga murah. Bahan komposit termasuk bahan yang
2.1.2. Jenis Komposit Serat
Adapun jenis komposit serat yang diperkuat serat yaitu :
1. Komposit serat pendek (Short fiber composite)
2. Komposit serat panjang (Long fiber composite)
I. Komposit serat pendek (Short fiber composite)
Komposit yang diperkuat oleh serat pendek pada umunya menggunakan resin sebagai
matriksnya.
Adapun pengertian dari serat pendek adalah serat dengan perbandingan antara
panjang dan diameternya < 100 mm. Komposit jenis ini dibagi atas:
1. Bahan komposit yang mengandung orientasi bidang acak (Implane Random
Orientation)
Serat cencang (Chopped Strand Mat CSM), CSM ini memiliki distribusi acak dalam
dua dimensi. Pembuatan komposit jenis ini biasanya dilakukan teknik “Hand Lay
Up”. Ukuran serat dapat dipilih untuk mendapatkan perbedaan jumlah penyebaran
serat selama pencetakan.
Dengan adanya distribusi acak, maka akibatnya adalah bahwa nilai fraksi
volum serat lebih rendah dalam komposit sehingga fraksi volum matriks lebih besar,
harga fraksi volum serat acak biasanya berada pada Vf = 0.10-0.30 dari harga
perbandingan komposisi penyusun komposit. Fraksi volum serat yang lebih rendah
akan berkaitan dengan ketidakefisienan balutan dan batasan-batasan dalam proses
pencetakan.
2. Bahan komposit yang diperkuat dengan serat pendek yang terorientasi ataupun
2.Komposit Serat Panjang(Long Fiber Composite)
Keistimewaan komposit serat panjang adalah lebih mudah diorientasikan. Jika
dibandingkan dengan serat pendek. Walaupun demikian serat pendek memiliki
rancangan lebih banyak. Secara teoritis serat panjang dapat menyalurkan pembebanan
atau tegangan dari suatu titik pemakaiannya. Pada prakteknya, hal ini tidak mungkin
karena variabel pembuatan komposit serat panjang tidak mungkin memperoleh
kekuatan tarik melampaui panjangnya. Perbedaan serat panjang dan serat pendek
yaityu serat pendek dibebani secara tidak langsung atau kelemahan Matriks akan
menentukan sifat dari produk komposit tersebut yakni jauh lebih kecil dibandingkan
dengan besaran yang terdapat pada serat panjang. Bentuk serat panjang memiliki
kemampuan yang tinggi, disamping itu kita tidak perlu memotong-motong serat.
Fungsi penggunaan serat sebagai penguat secara umum adalah sebagai bahan
yang dimaksudkan untuk memperkuat komposit, disamping itu penggunaan serat juga
mengurangi pemakaian resin sehingga akan diperoleh suatu komposit yang lebih kuat,
kokoh dan tangguh jika dibandingkan produk bahan komposit yang tidak
menggunakan serat penguat.
2.2.Penguat Oleh Serat
Pemakaian serat sebagai penguat dalam suatu bahan komposit harus memenuhi
beberapa persyaratan berikut :
1. Memiliki kekuatan lentur dan modulus elastis yang tinggi
2. Permukaan dan diameter harus sama
3. Perbedaan kekuatan diantara serat-serat tunggal harus rendah
Serat-serat organik dan anorganik umumnya digunakan untuk memperoleh
bahan komposit serat. Serat organik seperti selulosa, propylene, dan serat grafit pada
umumnya dikarakterisasi sebagai bahan yang ringan, lentur, elastik dan peka terhadap
panas, sedangkan serat anorganik seperti gelas dan keramik merupakan serat yang
paling tinggi kekuatannya serta tahan terhadap panas.
2.3.Faktor-faktor yang Mempengaruhi kekuatan Komposit
1. Orientasi Serat
Faktor orientasi serat akan menentukan kekuatan mekanis dari suatu bahan komposit
dan arah dimana kekuatan tersebut yang terbesar. Ada tiga jenis orientasi serat yaitu
penguatan satu dimensi, dua dimensi dan tiga dimensi. Jenis penguatan serat satu
dimensi memiliki kekuatan dan modulus komposit yang maksimum dalam arah
orientasi sumbu serat. Jenis penguatan dua dimensi menunjukkan kekuatan yang
berbeda pada setiap arah orientasi serat. Sedangkan jenis penguatan tiga dimensi
adalah isotropic, artinya komposit akan memiliki kekuatan yang sama pada satu titik.
Sebagai contoh bentuk CSM (random chopped strand mat) pada komposit dianggap
isotropic, sedangkan pada bentuk anyaman (woven roving) menunjukkan sifat yang
berbeda pada setiap titik, maka material ini disebut anisotropic.
Pada anyaman woven roving bentuk susunannya orthogonal maka disebut serat
anisotropic orthogonal atau artotropik. Dengan demikian sifat perilaku material
anisotropic sangat berbeda dengan isotropic. Komposit dengan system seperti woven
roving menunjukkan kekuatan pada arah serat itu lebih besar daripada bukan arah
serat tersebut dan sifat ini juga dipengaruhi fraksi volum serat.
Untuk anyaman satu arah (alignment) kekuatan tariknya lebih besar pada arah
menanggung beban hanya matriks saja. Ini merupakan prinsip lamina ortotropik yang
berbentuk roving atau fabric, serat-serat arahnya sudah tertentu tidak seperti CSM
(Chopped Strand Mat).
Gambar 1. Bentuk penguatan pada Lamina Ortotropik
(1) Unity rectional roving (2) Woven roving or fabric
Pada bagaian tiga dimensi sifat-sifat mekanik pada setiap arah adalah
sebanding dengan jumlah serat per volumnya yang diorientasikan pada arah serat. Jika
orientasi serat menjadi lebih acak, maka sifat-sifat mekanis pada setiap arah menjadi
lebih rendah. Pada penguatan satu dimensi serat-serat disusun secara searah
sedangkan pada penguatan dua dimensi susunan serat dengan sudut 90o. Susunan serat
secara acak dijumpai pada penguatan tiga dimensi.
2. Panjang Serat
Semua serat yang digunakan secara praktisnya sekarang ini memiliki penampang yang
melingkar baik untuk serat panjang maupun serat pendek. Sementara itu serat gelas,
plastik dan logam telah dihasilkan dalam berbagai bentuk dan ukuran. Pada umumnya
ini disebabkan kehilangan kecacatan permukaan pada serat. Akan tetapi kekuatan
mekanis juga dipengaruhi sifat dasar serat dan matriks yang digunakan.
2.4 Matriks
Matriks merupakan suatu bahan yang digunakan untuk mengikat dan menyatukan
serat tanpa bereaksi secara kimia dengan serat yang mempunyai fungsi :
a. Untuk melindungi komposit dari kerusakan mekanik maupun kerusakan
kimiawi.
b. Untuk mengalihkan / meneruskan beban dari luar kepada serat. Hal ini berarti
bahwa matriks menyebarkan dan memisahkan serat sehingga keretakan tidak
dapat berpindah dari satu serat keserat lainnya.
c. Sebagai pengikat.
Pembagian matriks menurut pola pengerjaan pada polimer dikelompokkan
yaitu termoset dan termoplastik. Dimana termoset merupakan polimer tiga dimensi
yang tetap bersifat kaku meskipun memperoleh perlakuan panas atau dengan kata lain
tahan terhadap temperatur tinggi, ini dipengaruhi oleh tipe struktur yang dimilikinya.
Resin thermoset adalah plastik yang berpolimerisasi lagi apabila dipanaskan. Oleh
karena itu panas akan menimbulkan set tambahan. Resin thermoset tidak dapat didaur
ulang karena telah membentuk ikatan silang antara rantai-rantai molekulnya. Sifat
mekanisnya bergantung pada unsur molekuler yang membentuk jaringan, rapat serta
panjang jaringan silang. Proses pembuatannya dapat dilakukan pada suhu kamar
dengan memperhatikan zat kimia yang digunakan, pengontrolan polimerisasi jaringan
silang dilakukan untuk memperoleh nilai jaringan silang dan sifat bahan yang
Sedangakan termoplastik merupakan polimer satu dimensi yang mempunyai
rigiditas sangat rendah temperatur tinggi. Bahan ini mempunyai keunggulan sebagai
berikut : kerapatannya rendah, tahan terhadap kerusakan kimiawi, bersifat isolator
yang baik tetapi juga mempunyai keterbatasan pemakaian karena sifat-sifat yang
kurang menguntungkan seperti kekuatan dan modulus elastisitasnya yang rendah
dibandingkan logam, koefisien pemuaian yang tinggi. Contohnya antara lain :
Polyetylene (PE), Plypropylene (PP), Polyvynilchlorida (PVC) dan Polystyrene (PS).
2.5.Papan Partikel
Papan partikel adalah lembaran bahan yang mengandung ligno-selulosa seperti
keping, serpih, untai yang disatukan dengan menggunakan bahan pengikat organik
dan dengan memberikan perlakuan panas, tekanan, kadar air, katalis dan sebagainya
(FAO, 1997).
Ada tiga ciri utama papan yang menentukan sifat-sifat papan yaitu : (i) spesies
dan bentuk partikel, (ii) kerapatan dan (iii) kandungan resin dan penyebarannya.
(Haygreen dan Bowyer, 1989). Kerapatan lembaran papan partikel merupakan faktor
penting yang banyak digunakan sebagai pedoman dalam memperoleh gambaran
tentang kekuatan papan yang diinginkan.
Faktor utama yang mempengaruhi kerapatan adalah berat jenis bahan baku dan
pemadatan hamparan pada mesin pengempaan. Kerapatan papan harus lebih tinggi
daripada kerapatan bahan baku untuk mengahsilkan kekuatan papan yang lebih baik
(Sutigno, 1988). Semakin tinggi kerapatan menyeluruh papan dari suatu bahan baku
tertentu, semakin tinggi kekuatannya , namun sifat-sifat papan lain seperti kestabilan
dimensi mungkin terpengaruh jelek oleh naiknya kerapatan (Haygreen dan Bowyer,
Penggunaan papan partikel sangat luas. Pada sejumlah pemakaian, papan
partikel digunakan sebagai pilihan lain terhadap kayu lapis. Umumnya papan partikel
dapat bersaing secara lebih efektif atas dasar kekuatannya daripada atas ketegarannya
(Haygreen dan Bowyer, 1989). Papan partikel yang umum diproduksi adalah yang
berkerapatan sedang, sebab memberikan hasil yang optimum ditinjau dari segi
mekanis, pemakaian perekat dan aspek ekonomi lainnya. (Djalal, 1984).
2.6. Perekat
Perekat Urea Formaldehida adalah perekat yang banyak digunakan di hampir semua
industri kayu. Perekat ini berbahan dasar urea dan formaldehida. Urea adalah bahan
padat tidak berwarna yang berasal dari reaksi amonia dengan karbon dioksida,
sedangkan formaldehida adalag gas dari metil alkohol (Rayner, 1951).
Perekat Urea Formaldehida adalah resin yang paling umum digunakan untuk
pembuatan papan partikel di Eropa dan Amerika Serikat. Biaya yang relatif rendah
dan siklus pematangan yang pendek adalah dua keuntungan perekat ini (Haygreen dan
Bowyer, 1989). Perekat Urea Formaldehida banyak digunakan untuk penggunaan
interior karena : (i) warnanya terang, (ii) harganya murah, (iii) dapat digunakan
dengan cepat pada suhu dibawah 260oF atau 126,67oC (Koch, 1972).
Kelemahan perekat urea formaldehida yaitu hanya dapat digunakan untuk
kebutuhan interior, dimana tidak dituntut daya tahan yang tinggi terhadap air dan
kelembaban (Maloney, 1977). Hal tersebut disebabkan mudahnya Urea Formaldehida
mengalami kerusakan ikatan hydrogen karena pengaruh kelembaban dan asam
khususnya pada suhu sedang dan suhu tinggi. Dalam air dingin laju kerusakan struktur
resin sangat lambat tapi pada suhu di atas 40oC kerusakan dipercepat dan di atas 60oC
2.7. Pengempaan
Perekatan partikel terjadi pada saat proses pengempaan dan dipengaruhi oleh suhu,
waktu dan tekanan pengempaan. Suhu pengempaan yang rendah perlu diimbangi
dengan waktu yang lama. Suhu yang terlalu rendah ataupun terlalu tinggi akan
mengurangi keteguhan rekatnya. Masa kempa perlu disesuaikan dengan perekat yang
digunakan serta suhu pada proses pengempaan. Tekanan saat pengempaan biasanya
berkisar 5-25 kg/cm2 (Sutigno, 1988). Suhu pada saat proses kempa berkisar antara
130-150oC dan besarnya tekanan antara 15 kg/cm2-35 kg/cm2 (FAO, 1997).
Penekanan atau pengempaan bertujuan untuk: (i) membantu proses pengaliran
sehingga perekat membentuk lapisan tipis, (ii) membantu proses pemindahan,
sehingga perekat akan dapat berpindah dari satu permukaan ke permukaan lain, (iii)
membantu proses penembusan, sebagian perekat dipaksa masuk ke dalam rongga sel
dari kayu, akibat tekanan ini ada sel kayu yang pecah sehingga dapat dimasuki
perekat, (iv) menahan kayu yang direkat sampai perekat memadat dan (v) membuat
bentuk tertentu pada bahan yang direkat seperti pada pembuatan kayu lapis lengkung
(Sutigno, 1988).
2.8. Standar Mutu Papan Partikel
Standar acuan yang digunakan dalam pembuatan papan serat serat tandan kosong
kelapa sawit adalah Japanesse Industrial Standard (JIS) A 5908-2003. Standar ini
mencakup defenisi, istilah, klasifikasi, syarat mutu, cara pengukuran dimensi, cara
pengambilan contoh, cara pengujian, cara lulus uji, syarat penandaan dan cara
Tabel 1. Standar Mutu FAO, JIS 5908-2003 dan SNI untuk Papan Partikel
Sifat fisis-mekanis Satuan FAO JIS A
5908-2003
SNI
Kerapatan g/cm3 0,4-0,8 0,5-0,9 0,5-0,9
Kadar Air g/cm3 Maks 12 5-13 Maks 14
Pengembangan Tebal % 5-15 Maks 12 Maks 12
Penyerapan Air % 20-75 td td
Modulus Patah Kg/cm2 100-500 82-184 Min 18
Modulus Elastisitas Kg/cm2 10000-50000 20400-36000 Min 15000
Internal Bond Kg/cm2 2-12 1,5-3,1 Min 1,5
Kuat Pegang Sekrup Kg td 31-51 Min 30
Keterangan : td = tidak dipersyaratkan
Macam papan partikel dan faktor yang mempengaruhi mutu papan partikel adalah:
1. Berat jenis kayu
Perbandingan antara kerapatan atau berat jenis papan partikel dengan berat
jenis kayu harus lebih dari satu, yaitu sekitar 1,3 agar mutu papannya baik. Pada
keadaan tersebut proses pengempaan berjalan optimal sehingga kontak antar partikel
baik.
2. Zat ekstraktif kayu
Kayu yang berminyak akan menghasilkan papan partikel yang kurang baik
dibandingkan dengan papan dari kayu yang tidak berminyak. Zat ekstraktif semacam
3. Jenis Kayu
Jenis kayu (misalnya meranti kuning) yang kalau dibuat papan partikel emisi
formaldehidanya lebih tinggi dari jenis lainnya (misalnya meranti merah). Hal ini
masih diperdebatkan apakah karena pengaruh warna atau zat ekstraktif atau pengaruh
keduanya.
4. Campuran jenis kayu
Keteguhan lentur papan partikel dari campuran jenis kayu ada di antara
keteguhan lentur papan partikel dari jenis tunggalnya, karena itu papan partikel
struktural dibuat dari satu jenis kayu daripada dari campuran jenis kayu.
5. Ukuran partikel
Papan partikel yang dibuat dari tatal akan lebih baik daripada yang dibuat dari
serbuk karena ukuran tatal lebih besar daripada serbuk. Karena itu, papan partikel
structural dibuat dari partikel yang relatif panjang dan relatif lebar.
6. Perekat
Macam perekat mempengaruhi sifat papan serat. Penggunaan perekat eksterior
akan mengahsilkan papan eksterior sedangkan pemakaian perekat interior akan
menghasilkan papan partikel interior. Walaupun demikian, masih mungkin terjadi
penyimpangan, misalnya karena ada perbedaan dalam komposit perekat dan terdapat
banyak sifat papan partikel. Sebagai contoh, penggunaan perekat urea formaldehida
yang kadar formaldehidanya tinggi akan menghasilkan papan partikel yang keteguhan
lentur dan keteguhan rekat internalnya lebih baik tetapi emisi formaldehidanya lebih
jelek.
7. Pengolahan
Proses produksi papan partikel berlangsung secara otomatis. Walaupun
partikel. Sebagai contoh, kadar air hamparan (campuran partikel dengan perekat) yang
optimum adalah 10-14 %, bila terlalu tinggi keteguhan lentur dan keteguhan rekat
internal papan partikel akan menurun (Sutigno, 2002).
Berdasarkan kerapatannya, papan partikel diklasifikasikan menjadi tiga
golongan, yaitu :
1. Papan partikel berkerapatan rendah (Low Density Particleboard), yaitu papan
yang mempunyai kerapatan 0,25-0,40 g/cm3.
2. Papan partikel yang berkerapatan sedang (Medium Density Particleboard),
yaitu papan yang mempunyai kerapatan 0,40-0,80 g/cm3.
3. Papan partikel yang berkerapatan tinggi (High Density Particleboard), yaitu
papan yang mempunyai kerapatan 0,80-1,20 g/cm3 (Tsoumis, 1991).
Papan partikel merupakan salah satu panel kayu yang memiliki keunggulan
diantaranya adalah harganya relatif murah, cukup tebal, kekuatannya memadai. Tetapi
papan partikel mempunyai ketahanan yang rendah terhadap pengaruh air, yaitu papan
partikel mudah menyerap dan dalam keadaan basah sifat-sifat yang berhubungan
dengan kekuatan menurun drastis (Hadi et al, 1992).
Sifat fisis papan partikel yang telah dimiliki oleh papan tanpa adanya
pengaruh bahan dari luar dan sifatnya tetap. Sifat ini meliputi kerapatan, kadar air,
berat jenis, pengembangan tebal dan penyerapan air (Surjokusumo et al, 1985).
Sifat mekanis kayu dipengaruhi oleh kekuatan dalam menahan beban dari luar.
Sifat ini dipengaruhi oleh kelembaban, kerapatan, suhu dan kerusakan kayu (Tsoumis,
1991).
Sifat fisis dan mekanis papan partikel meliputi kerapatan, kadar air,
rekat internal. Kerapatan adalah suatu ukuran kekompakan partikel dalam lembaran
yang bergantung pada besarnya tekanan kempa yang diberikan selama proses
pembuatan lembaran. Makin tinggi kerapatan papan partikel yang akan dibuat
semakin besar tekanan yang digunakan pada saat pengempaan. Sedangkan kadar air
papan partikel akan semakin rendah dengan semakin meningkatnya suhu dan semakin
banyaknya perekat yang digunakan karena ikatan antar partikel akan semakin kuat
sehingga air sukar untuk masuk ke dalam papan partikel (Widarmana, 1977).
Semakin tinggi kerapatan papan dari suatu bahan baku maka semakin tinggi
kekuatannya, tetapi kestabilan dimensinya menurun oleh naiknya kerapatan
(Haygreen dan Bowyer, 1989).
Kerapatan papan partikel dipengaruhi oleh kerapatan kayu. Kerapatan papan
partikel merupakan faktor utama dengan kerapatan 5%-20% lebih tinggi dibandingkan
kerapatan kayu. Penambahan perekat akan mempengaruhi kerapatan dan
menghasilkan papan partikel yang lebih berat (Tsoumis, 1991).
2.9. Kelapa Sawit
Kelapa sawit pertama sekali diperkenalkan di Indonesia oleh pemerintah kolonial
Belanda pada tahun 1848. Kelapa sawit termasuk produk yang banyak diminati oleh
investor karena nilai ekonominya cukup tinggi. Para investor menginvestasikan
modalnya untuk membangun perkebunan dan pabrik pengolahan kelapa sawit. Selama
tahun 1990-2000, luas areal perkebunan kelapa sawit mencapai 14.164.439 ha atau
meningkat 21,5 % jika dibandingkan akhir tahun 1990 yang hanya 11.651.439 ha.
Rata-rata produktivitas kelapa sawit mencapai 1,396 ton/ha/tahun untuk perkebunan
besar. Produktivitas kelapa sawit tersebut dinilai cukup tinggi bila dibandingkan
berbagai industri karena memiliki susunan dan kandungan gizi yang cukup lengkap.
Industri yang banyak menggunakan minyak sawit sebagai bahan baku adalah industri
nonpangan seperti kosmetik dan farmasi. Bahkan minyak sawit telah dikembangkan
sebagai salah satu bahan bakar.
2.9.1. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Limbah kelapa sawit adalah sisa hasil tanaman kelapa sawit yang tidak termasuk
dalam produk utama atau merupakan hasil ikutan dari proses pengolahan kelapa sawit.
Limbah yang dihasilkan oleh tanaman kelapa sawit dapat memberikan manfaat yang
besar bagi kehidupan, di antaranya sebagai pupuk organik dan sebagai arang aktif.
Salah satu jenis limbah padat industri kelapa sawit adalah tandan kosong kelapa sawit
(TKKS). Pabrik dengan kapasitas 30 ton tandan buah segar per jam mampu
menghasilkan serat sebanyak 30 ton per hari. Tandan Kosong Kelapa Sawit dapat
menjadi sumber konversi untuk pembuatan serat yang berguna. Serat TKKS memiliki
potensi untuk jadikan produk yang memiliki nilai tambah secara ekonomi, seperti
pembuatan papan partikel, matras dan berbagai produk berlignoselulosa lainnya.
Limbah padat mempunyai cirri khas pada komposisinya. Komponen terbesar dalam
limbah padat tersebut adalah selulosa, disamping komponen lain yaitu hemiselulosa
Tabel 2. Komposisi kimiawi TKKS
Komposisi Kadar (%)
Abu 15
Selulosa 40
Lignin 21
Hemiselulosa 24
Sumber : Azemi et al, 1994
2.9.2 Bahan Berlignoselulosa
Selulosa terdapat pada tumbuhan tingkat tinggi yang berfungsi sebagai bahan
pembentuk.
Lignin adalah bahan polimer alam kedua yang terbanyak setelah selulosa yang
berada pada dinding sel dan antar sel. Lignin dapat menaikkan sifat-sifat kekuatan
mekanik sedemikian rupa sehingga tumbuhan besar seperti pohon yang tingginya
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Peralatan dan Bahan Pembuatan Papan Serat
3.1.1.Bahan
1. Bahan baku yang digunakan adalah serat tandan kosong kelapa sawit.
2. Bahan perekat yang digunakan adalah Urea Formaldehida. Perekat diperoleh
dari PT. Superin Medan Sumatera Utara. Dengan kekentalan 25 centivoice.
3.1.2.Alat
Peralatan yang dipakai dalam pembuatan papan serat tandan kosong kelapa sawit,
yaitu :
1. Kempa Panas (Hot Psress)
Dengan suhu 140oC, tekanan 25 kg/cm2, lama pengempaan 10 menit yang
berfungsi untuk memberi tekanan pada campuran bahan agar sesuai dengan
pengaturan ketebalan yang diperlukan sehingga menghasilkan papan serat
yang padat.
2. Blender Drum
Berfungsi sebagai tempat pencampuran bahan (serat tandan kosong kelapa
sawit) dengan perekat (Urea Formaldehida)
3. Sprayer Gun
Berfungsi menyemprotkan perekat (Urea Formaldehida) secara merata pada
bahan (serat tandan kosong kelapa sawit)
4. Oven
5. Cetakan kayu dengan ukuran 25 cm x 25cm
Membentuk ukuran papan serat
6. Plat besi dengan ketebalan 1 cm
Memberikan ketebalan papan serat yang diinginkan
7. Lempeng aluminium 2 buah
Sebagai alas pada bagian atas dan bawah bahan
8. Aluminium Foil
Melapisi lempeng besi bagian atas dan bawah
9. Timbangan
Mengukur massa bahan
10.Neraca Analitik Digital
Mengukur massa perekat, dan mengukur massa Kadar Air dan Pengembangan
Tebal dalam tahap pengujian.
11.Alat-alat lain
Peralatan lain yang digunakan pada saat pembuatan papan serat yaitu :
a. Gunting
b. Beacker glass
c. Millimeter sekrup
d. Spidol
e. Gunting
3.1.2.1.Alat pengujian
Alat yang digunakan adalah Universal Testing Machine (UTM) Lohmann
3.2 Metode Pembuatan Papan Serat
Metode pembuatan papan serat dari serat tandan kosong kelapa sawit adalah sebagai
berikut :
a. Persiapan bahan baku
Tandan kosong kelapa sawit dibusukkan selama ± 2 minggu di dalam karung.
Kemudian diserur-serut secara acak menggunakan tangan menjadi partikel-partikel
serat. Serat kemudian direndam selama 24 jam dalam air dingin untuk memisahkan
kotoran dan sisa minyak dalam serat. Kemudian dijemur dibawah terik matahari
hingga kering.
Perekat yang digunakan adalah Urea Formaldehida dengan variasi kadar
perekat 6% ; 8%; 10%; 12%; 14% dari berat sasaran papan partikel (500 gr).
b. Pembuatan Papan Serat
Serat ditimbang kemudian dicampur dengan perekat. Pada tahap ini ada 5 taraf
perlakuan kompisisi perekat yaitu : 6% ; 8%; 10%; 12%; 14%. Pencampuran serat
dengan perekat dilakukan dengan menggunakan sprayer gun dalam blender drum.
Campuran serat dan perekat yang telah merata dibentuk dalam bak papan
berukuran 25 cm x 25 cm. Campuran yang telah berbentuk kemudian diletakkan
diatas lempeng aluminium yang dilapisi aluminium foil dan bagian atas campuran
juga dilapisi dengan aluminium foil dan lempengan aluminium yang sama. Bagian sisi
campuran diganjal dengan plat besi dengan ukuran ketebalan 1cm. Campuran
selanjutnya dikempa dengan menggunakan kempa panas pada suhu 140oC selama 10
Campuran yang telah dikempa selama 10 menit, kemudian menjadi papan
serat. Papan serat yang telah dibentuk kemudian dibiarkan dalam ruangan selama 7
hari untuk mencapai kadar air kesetimbangan pada suhu kamar. Diagram alir proses
pembuatan papan serat dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Diagram Alir Proses Pembuatan Papan Serat
Serat tandan kosong kelapa sawit - perlakuan pembusukan
- pemisahan serat
- perendaman manggunakan air dingin memisahkan sisa kotoran dan minyak dari serat - menggunakan sprayer gun
Pembentukan
- menggunakan cetakan kayu 25 cm x 25 cm
Pengujian sifat fisis - kerapatan - daya serap air - kadar air
- pengembangan tebal
Pengujian sifat mekanik - keteguhan rekat (IB) - Kuat pegang sekrup - MOR
- MOE
Data
Analisa data
3.3.Pembuatan Contoh Uji
Pengujian papan serat didasarkan pada standar JIS A 5908-2003. Pola pemotongan
contoh uji dan metode pengujian sifat-sifat fisis dan mekanis lembaran papan serat
mengikuti standar Japanesse Industrial Standard (JIS) A 5908-2003 seperti yang
tertera pada gambar berikut:
Gambar 3. Contoh Uji Papan Serat Mengacu pada JIS A 5908-2003
Keterangan :
A = contoh uji kadar air dan kerapatan
B = contoh uji Modulus Elastisitas (MOE) dan Modulus Patah (MOR)
C = contoh uji daya serap air dan pengembangan tebal
D = contoh uji keteguhan rekat (Internal Bond)
E = contih uji kuat pegang sekrup B
A
C D
Papan yang telah terbentuk akan dipotong berdasarkan ukuran tertentu.
Tabel 3 dibawah ini akan menunjukkan ukuran dan jumlah contoh uji papan serat.
Tabel 3. Ukuran dan Jumlah Contoh Uji Papan Serat.
No Macam Pengujian Ukuran
(mm)
3.4 Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis
3.4.1. Pengujian Sifat Fisis
3.4.1.1 Kerapatan
Kerapatan merupakan sifat fisis papan serat yang paling penting. Kerapatan
didefenisikan sebagai berikut :
3.4.1.2. Daya Serap Air (DSA)
Contoh uji berukuran 5 x 5 x 1 cm3. Pengukuran daya serap air dilakukan
dengan mengukur massa awal (B1), kemudian diberikan perlakuan perendaman dalam
air dingin selama 24 jam dan diukur kembali massanya (B2).
Nilai Daya serap air papan partikel dapat dihitung dengan :
Daya Serap Air (DSA) (%) = 100%
Penetapan kadar air pada contoh uji 10 x 10 x 1 cm3 dihitung dengan rumus :
KA = 100%
B0 = massa awal contoh uji setelah pengkondisian (gr)
3.4.1.4 Pengembangan Tebal (PT)
Pengembangan tebal dihitung atas tebal sebelum dan sesudah perendaman
dalam air dingin selama 24 jam pada contoh uji berukuran 5 x 5 x 1 cm3.
PT = pengembangan tebal
T1 = tebal contoh uji sebelum perendaman (cm)
T2 = tebal contoh uji setelah perendaman (cm)
3.4.2. Pengujian Sifat Mekanik
3.4.2.1. Keteguhan Rekat (Internal Bond = IB)
Keteguhan rekat (internal bond) pada contoh uji 5 x 5 x 1 cm3 dihitung dengan
menggunakan rumus :
IB = X100%
A P
Keterangan :
IB = internal bond (keteguhan rekat) (kg/cm2)
P = gaya maksimum yang bekerja (kg)
A = luas permukaan contoh uji (cm2)
3.4.2.2. Kuat Pegang Sekrup
Contoh uji berukuran 10 x 5 x 1 cm3 diuji dengan menggunakan sekrup
berdiameter 2,7 mm, panjang 16 mm dimasukkan hingga mencapai kedalaman 8 mm.
Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai
3.4.2.3. MOE dan MOR
Modulus patah (MOR) pada contoh uji berukuran 20 x 5 x 1 cm3 dihitung
dengan menggunakan rumus :
MOR = 2
Adapun pola pembentukan uji MOR dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 4. Pola pembentukan uji MOR
Beban (B)
Contoh uji
penyangga
Modulus elastisitas (MOE) pada contoh uji yang bersamaan dengan modulus patah
dihitung dengan menggunakan rumus :
Keterangan :
MOE = modulus elastisitas (kg / cm2)
∆B = selang beban (kg)
S = jarak sangga (cm)
∆D = deflesi (cm)
l = lebar contoh uji (cm)
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Sifat Fisis
4.1.1.Kerapatan
Kerapatan adalah massa per unit volume. Volume papan serat akan sangat
dipengaruhi oleh tekanan kempa pada saat pembuatan papan. Kerapatan sangat
berpengaruh terhadap sifat fisika dan mekanik.
Grafik kerapatan rata-rata papan serat dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 5. Grafik Uji Kerapatan Papan Serat Terhadap Variasi
Perekat.
Gambar diatas memperlihatkan bahwa nilai kerapatan papan serat yang
terendah sampai yang tertinggi adalah papan serat dengan kadar perekat 14 % dengan
nilai kerapatan rata-rata 0,72 gr / cm3 dan pada kadar perekat 12 % dengan nilai
kerapatan rata-rata 0,79 gr / cm3. Nilai kerapatan papan serat berkisar antara 0,72-0,79
gr / cm3. Papan serat tersebut termasuk ke dalam kategori papan serat berkerapatan
sedang (Tsoumis, 1991). Dan kerapatan ini juga memenuhi persyaratan JIS A
5908-2003 karena nilainya berada pada di antara 0,5-0,9 gr/cm3.
Kerapatan papan serat dipengaruhi oleh berat jenis partikel yang digunakan.
Semakin besar berat jenis partikel maka semakin besar kerapatan papan serat. Berat
jenis juga ditentukan oleh kandungan air yang terdapat pada serat. Data uji kerapatan
Kadar Air Dan
Tabel 4. Data Hasil Pengujian Kerapatan dan Uji Kadar Air(KA)
4.1.2. Kadar Air
Kadar air papan serat adalah jumlah air yang masih tinggal di dalam rongga sel dan
antar serat selama proses pengerasan perekat dengan kempa panas. Kadar air
ditentukan oleh kadar air sebelum dikempa panas, jumlah air yang terkandung dalam
perekat dan kelembeban udara sekeliling. Pengujian kadar air perlu dilakukan karena
kadar air menentukan kualitas papan serat.
Grafik kadar air papan serat dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 6. Grafik Uji Kadar Air Papan Serat Terhadap Variasi
Perekat.
Nilai kadar air berkisar antara 7,94 % sampai 13,61%. Nilai Kadar air papan
serat yang telah dibuat memenuhi standar JIS A 5908-2003 yaitu 5 % sampai 13%.
Adanya kecenderungan penurunan nilai kadar air sehubungan adanya faktor lain yang
diduga dapat mempengaruhi kadar air papan serat adalah kadar air partikel dan
perekat serta suhu dan lama pengempaan. Suhu dan lama pengempaan harus
disesuaikan dengan jenis perekat dan kadar air bahan. Pengaturan faktor-faktor
tersebut sangat penting agar kadar air papan serat dapat memenuhi standard. Data
hasil pengujian kadar air dapat dilihat pada tabel 4.
4.1.3. Daya Serap Air (DSA)
Daya serap air merupakan sifat fisis papan serat yang mencerminkan kemampuan
papan untuk menyerap air sewaktu direndam dengan air. Daya serap air dipengaruhi
oleh banyaknya rongga/pori pada papan serat dan mudah atau tidaknya bahan
penyusun papan serat menyerap air.
Data hasil pengujian daya serap air papan serat dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 5. Data hasil pengujian daya serap air papan serat
Grafik daya serap air rata-rata dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 7. Grafik Uji Daya Serap Air Papan Serat Terhadap Variasi
Perekat
. Gambar diatas memperlihatkan bahwa nilai daya serap air papan serat yang
terendah sampai yang tertinggi adalah papan serat dengan kadar perekat 14 %, nilai
daya serap air rata 120,55 % dan pada kadar perekat 6 %, nilai daya serap air
rata-rata 273,32 %. Jadi, nilai daya serap air papan serat yang dihasilkan berkisar antara
120,55% sampai 273,32%. Japanesse Industrial Standard (JIS) A 5908-2003 tidak
mensyaratkan nilai daya serap air papan serat.
Pengembangan tebal yang tinggi adalah akibat dari banyaknya air yang diserap
oleh papan serat. Masuknya air ke dalam papan serat dipengaruhi oleh banyaknya pori
papan serat dan penyerapan air oleh partikel penyusun papan serat.
Tingginya nilai daya serap air papan serat cenderung diakibatkan oleh sifat
tandan kosong kelapa sawit yang mudah menyerap air. Serat tandan kosong kelapa
sawit memiliki nilai daya serap air tinggi karena kadar air papan serat yang rendah dan
tidak adanya perlakuan khusus terhadap permukaan serat sehingga papan ini akan
lebih banyak menyerap air dibandingkan papan dari jenis bahan yang lain.
4.1.4. Pengembangan Tebal (PT)
Pengembangan tebal adalah pertambahan tebal papan serat setelah mengalami
proses perendaman. Nilai rata-rata pengembangan papan serat setelah direndam dalam
air selama 24 jam adalah 55,78 % sampai 599,62%. Pengujian pengembangan tebal
papan serat ini tidak memenuhi standar JIS A 5908-2003 karena tingginya nilai
penyerapan air oleh papan serat. Masuknya air ke dalam papan serat dipengaruhi oleh
banyaknya pori papan serat dan penyerapan air oleh serat penyusun papan serat. Data
hasil pengujian pengembangan tebal papan serat dapat dilihat sebagai berikut :
Tabel 6. Data hasil pengujian pengembangan tebal papan serat.
Grafik pengembangan tebal dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 8. Grafik Pengembangan Tebal Papan Serat Terhadap Variasi
Perekat.
Selain tekanan, kadar perekat juga berpengaruh nyata terhadap nilai
pengembangan tebal. Untuk memperbaiki sifat pengembangan tebal papan partikel
dapat dilakukan dengan menambahkan bahan pengisi (filler). Filler yang dapat
ditambahkan adalah tepung tempurung kelapa dan tepung kayu. Filler diharapkan
dapat mengisi ruang-ruang antar partikel sehingga tidak mudah dimasuki oleh air.
Penambahan filler dapat mengubah sifat perekat dan dapat menaikkan keteguhan rekat
(Sutigno, 1988).
4.2. Sifat Mekanis
Kekuatan dan ketahanan terhadap perubahan bentuk suatu bahan disebut sifat
mekanisnya. Kekuatan adalah kemampuan suatu bahan untuk memikul beban atau
gaya yang mengenainya. Ketahanan terhadap perubahan bentuk menentukan
banyaknya bahan yang dimampatkan, terpuntir, atau terlengkung oleh suatu beban
yang mengenainya (Haygreen dan Bowyer, 1989).
4.2.1 Modulus Patah (MOR)
Modulus patah (MOR) adalah keteguhan patah dari suatu papan yang dinyatakan
dalam besarnya tegangan per satuan luas. MOR dapat dihitung dengan menentukan
besarnya tegangan dari papan pada beban maksimum (Maloney, 1977). MOR ini
merupakan salah satu sifat yang paling penting pada papan serat karena menunjukkan
kekuatan papan serat tersebut dalam menahan beban yang dikenakan padanya
(Haygreen dan Bowyer, 1989).
Papan serat yang dibuat memiliki nilai Modulus Of Rupture (MOR) antara
145,32 kg/cm2 sampai 285,22 kg/cm2. Nilai keseluruhan MOR dapat dilihat pada tabel
MOR (Keteguhan Patah)
Tabel 7. Data Hasil Pengujian MOR Papan Partikel.
Nilai tersebut memenuhi standar JIS A 5908-2003 yaitu 82 kg/cm2 sampai 184
kg/cm2. Gambar berikut menunjukkan nilai MOR papan serat.
Gambar 9. Grafik Uji MOR Terhadap Variasi Perekat.
Semakin tinggi besar perekat maka semakin tinggi nilai MOR yang dihasilkan.
Hal ini diduga karena perekat yang lebih banyak mampu menghasilkan ikatan atau
perekatan antar serat sehingga kekuatan papan serat yang dihasilkan menjadi lebih
baik. Peningkatan perekat dapat meningkatkan nilai MOR (Maloney, 1977).
4.2.2 Modulus Elastisitas (MOE)
Modulus Elastisitas (MOE) merupakan ukuran ketahanan terhadap pembengkokan.
MOE ini berhubungan dengan kekuatan papan. Semakin besar ketahanannya terhadap
perubahan bentuk, semakin tinggi MOE papan. MOE akan meningkat dengan
bertambahnya panjang dan lebar serat berkurangnya ketebalan serat yang digunakan
(Sutigno, 1994).
Nilai MOE yang dihasilkan antara 6215,5 kg/cm2 sampai 18160,1 kg/cm2.
Nilai keseluruhan MOE dapat dilihat pada data berikut:
MOE (Keteguhan Lentur)
Tabel 8. Data Hasil Pengujian MOE Papan Partikel.
Nilai tersebut masih jauh dari standar JIS 5908-2003 karena kurang dari 20.400
kg/cm2. Gambar berikut menunjukkan nilai MOE berdasarkan variasi perekat.
Gambar 10. Grafik Uji MOE Terhadap Variasi Perekat.
Nilai MOE yang dihasilkan jauh di bawah standar JIS A 5908-2003. Hal ini
diduga karena tidak adanya ikatan yang kuat diantara rongga-rongga papan serat.
Perekatan yang terjadi diduga bukan merupakan perekatan spesifik. Perekatan yang
terjadi hanya perekatan mekanik tidak sempurna.
4.2.3 Keteguhan Rekat (Internal Bond = IB)
Keteguhan rekat internal adalah suatu nilai yang menunjukkan ikatan antar serat
sehingga rekat internal ini dapat digunakan sebagai petunjuk yang baik dalam
menentukan kualitas papan serat yang dihasilkan (Haygreen dan Bowyer, 1989). Data
IB yang dihasilkan dapat dilihat sebagai berikut:
Tabel 9. Data hasil pengujian Internal Bond (IB) papan serat.
6 3 25 33.2 1.328
Gambar dibawah ini menunjukkan hasil uji keseluruhan IB.
Gambar 11. Grafik Uji Internal Bond (IB) Terhadap Variasi Perekat.
Grafik pada gambar diatas menunjukkan bahwa nilai IB mengalami
kecenderungan naik seiring dengan naiknya perekat. Nilai IB yang dihasilkan antara
1,056 kg/cm2 sampai 1,834 kg/cm2. Nilai tersebut memenuhi standar JIS A 5908-2003
yaitu 1,5 kg/cm2 sampai 3,1 kg/cm2.
Perekat yang lebih banyak mampu menghasilkan nilai IB yang lebih tinggi.
Hal ini diduga karena perekat yang lebih banyak dapat mengisi ruang-ruang antar
serat sehingga proses perekatannya dapat berlangsung baik. Adanya perekatan yang
baik dapat menahan tarikan dari mesin penguji lebih lama sehingga diperlukan beban
yang lebih besar untuk merusak daya rekat papan serat. Salah satu faktor yang
mempengaruhi kualitas papan serat adalah perekat. Peningkatan kadar perekat dapat
meningkatkan IB (Maloney, 1977).
4.2.4. Kuat Pegang Sekrup
Salah satu sifat mekanis papan serat yang tidak kalah penting adalah kuat pegang
sekrup. Kuat pegang sekrup adalah kekuatan papan serat dalam menahan sekrup yang
ditancapkan ke dalamnya. Papan serat yang digunakan untuk bahan bangunan dan
furniture harus memiliki kekuatan cabut sekrup yang baik. Nilai yang disyaratkan oleh
JIS A 5908-2003 adalah 31-51 kg. Gambar berikut menunjukkan grafik kuat pegang
sekrup arah tegak lurus papan serat.
Gambar 12. Grafik Uji Kuat Pegang Sekrup Tegak Lurus Permukaan Terhadap
Data hasil uji kuat pegang sekrup dapat dilihat sebagai berikut:
Tabel 10. Data hasil pengujian kuat pegang sekrup papan serat.
No UF Ulangan
Nilai kuat pegang sekrup arah tegak lurus yang dihasilkan tidak memenuhi
standar JIS A 5908-2003 karena berada pada 53,6 kg sampai 81,33 kg. Kekuatan
pegang sekrup papan serat semakin meningkat seiring banyaknya perekat yang
digunakan. Hal ini diduga karena semakin banyak perekat yang digunakan mampu
meningkatkan perekatan antar serat. Perekat yang lebih banyak diduga mengisi
permukaan antar serat lebih luas sehingga mampu menahan sekrup lebih kuat.
Kekuatan menahan sekrup penting untuk kegunaan perabot rumah tangga, kabinet dan
bagian-bagian industri yang lain. Kekuatan menahan paku dan sekrup sebagian besar
ditentukan oleh kerapatan papan dan kandungan resin (Heygreen dan Bowyer, 1989).
Upaya yang dapat dilakukan untuk memperbaiki kuat pegang sekrup adalah dalam
penggunaan perekat serta pemberian tekanan yang sesuai karena hal ini berhubungan
sekrup semakin besar karena papan serat yang lebih rapat dapat lebih mengikat sekrup
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Dari hasil pengujian berbagai sifat fisis dan mekanis papan serat yang menggunakan
serat tandan kosong kelapa sawit dengan variasi perekat 6%, 8%, 10% 12% dan 14%
dapat disimpulkan bahwa :
1. Serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dapat dimanfaatkan untuk
pembuatan papan serat dengan menggunakan perekat urea formeldehida. Sifat
fisis yang diuji pada penelitian ini meliputi kerapatan, kadar air, daya serap air
dan pengembangan tebal. Sifat mekanik yang diuji meliputi keteguhan lentur
(MOE dan MOR), keteguhan rekat internal (internal bond) dan kuat pegang
sekrup tegak lurus.
2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kerapatan papan partikel serat tandan
kosong kelapa sawit berkisar antara 0,72-0,79 gr / cm3. Kadar air papan
partikel berkisar antara 7,94 % sampai 13,61%. Daya serap air papan partikel
berkisar antara 120,55% sampai 273,32%. Nilai pengembangan tebal berkisar
antara 55,78 % sampai 599,62%. Nilai MOR berkisar antara 145,32 kg/cm2
sampai 285,22 kg/cm2, sedangkan nilai MOE berkisar antara 6215,6 kg/cm2
sampai 18160,1 kg/cm2. Nilai IB berkisar antara 1,056 kg/cm2 sampai 1,834
kg/cm2 dan nilai kuat pegang sekrup tegak lurus berkisar antara 53,6 kg
sampai 81,33 kg.
Secara keseluruhan nilai sifat fisis yang memenuhi standar JIS A 5908-2003
standar JIS A 5908-2003 yaitu keteguhan rekat internal (internal bond) dan
MOR.
3. Faktor perekat berpengaruh nyata terhadap uji MOE, kuat pegang sekrup,
pengembangan tebal.
4. Hasil penelitian ini memang belum dapat mengahsilkan papan serat yang
memiliki sifat fisis dan mekanik yang sepenuhnya memenuhi standar, namun
upaya pemanfaatan serat tandan kosong kelapa sawit memiliki keuntungan
lain. Pemanfaatan serat tandan kosong kelapa sawit mempunyai dampak
terhadap lingkungan karena menggunakan sumber daya yang terbuang
sehingga dapat menghasilkan material baru dan dapat meminimalkan
pemakaian kayu yang berasal dari hutan dimana ketersediaannya semakin
terbatas.
5.2 Saran
1. Pemanfaatan serat tandan kosong kelapa sawit harus dilakukan hingga
menemukan titik optimal. Penelitian lanjutan harus dilakukan untuk dapat
meningkatkan nilai sifat mekanik papan serat sehingga sumber daya serat
tandan kosong kelapa sawit tidak terbuang percuma dan memiliki nilai
ekonomis.
2. Perlu dilakukan pengujian emisi formaldehida untuk mengetahui seberapa
besar emisi yang dikeluarkan oleh papan serat serat tandan kosong kelapa
DAFTAR PUSTAKA
Djalal, M. 1984. Peranan Kerapatan Kayu dan Kerapatan Lembaran Dalam Usaha Perbaikan Sifat-Sifat Mekanik dan Stabilitas Dimensi Papan Partikel dari
Beberapa Jenis Kayu dan Campurannya. Disertasi. Fakultas Pasca Sarjana, IPB, Bogor.
Dorel Feldman dan Anton, J. 1995. Bahan Polimer Konstruksi Bangunan. Terbitan Pertama. PT. Gramedia Pustaka Umum. Jakarta.
FAO. 1997. Fiberboard and Particle Board. FAO. Geneva.
Hadi, Y.S., H.Gunawan dan S.Danu. 1992. Pengaruh Konsentrasi Epoksi Akrilat dan Jenis Radiasi Terhadap Sifat Permukaan Papan Partikel. Buletin Jurusan Teknik Hasil Hutan.
Haygreen, J.G dan Bowyer,J.L. 1989. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu, Suatu Penganta. Terjemahan. Gajah Mada University. Yogyakarta.
Iskandar, M. 2009. Proses Pembuatan Papan Partikel. Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan. Bogor.
JIS. 2003. Mutu Papan Partikel. JIS A 5908-2003. Terjemahan. Japanesse Standards Association.
Koch, P. 1972. Untilization of The Southern Pines. Agriculture Handbook No. 420. U.S. Department of Agriculture Forest Service. Washington.
Maloney, T.M. 1977. Modern Particleboard and Dry Procces Fiberboard
Manufacturing. Miller Freeman. San Francisco.
Murjanto, T.M. 1997. Pengaruh Penambahan Pengawet Permetrin Pada Perekat Urea Formaldehida Terhadap Sifat Papan Partikel Kayu Karet (Havea Brasilliensis,
Muel. Arg). Jurusan Teknologo Hasil Hutan. Fakultas Kehutanan. Universitas
Winaya Mukti. Jatimangor.
Pizzi, A. 1983. Wood Adhesive, Chemistry and Technology. Marcel Dekker, Inc. New York.
Rayner, C.A. 1951. Structural Adhesives: The Theory and Practice of Gluing with
Syntetic Resin. Lange, Maxwell & Springer Ltd. London.
Rozak, M., et, al. Standar Papan Partikel Datar. Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan. Bogor.
SNI. 1996. Mutu Papan Partikel. SNI 03-2105-1996. Dewan Standarisasi Nasional (DSN). Jakarta.
Surjokusuno, S. , Sucahyo dan T.J.D. Raharjo. 1985. Pengujian Sifat Fisik-Mekanik Tujuh Jenis Kayu Kurang Dikenal Dalam Rangka Pemanfaatannya Sebagai Bahan Bangunan. Proyek Penelitian Pengembangan Efisiensi Penggunaan Sumber-Sumber Kehutanan. Fakultas Kehutanan. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Sutigno, P. 1988. Perekat dan Perekatan. Departemen Kehutanan Badan Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan. Bogor.
_______. 1991. Orasi Pengukuhan Ahli Peneliti Utama Kayu Majemuk Perkembangan dan Masa Depannya di Indonesia. Departemen Kehutanan. Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Jakarta.
_______. 1994. Teknologi Papan Partikel. Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan dan Sosial Ekonomi Kehutanan. Bogor.
Suwardi, S. 1982. Pengaruh Bahan Penguat Pada Bahan Perekat Terhadap Sifat-Sifat Papan Partikel. Fakultas Pasca Sarjana. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Tata Surdia dan Shinroku Saito, 2005. Pengetahuan Bahan Teknik. Cetakan keenam. Pradnya Paramita.
Tsoumis, G. 1991. Science and Technology of Wood. Van Nostran. New York.
Widarmana, S. 1977. Panil-Panil Berasal Dari Kayu Sebagai Bahan Bangunan. Dalam: Surjokusumo, S dan T.R. Mardikanto (Eds). Risalah (Proccedings). Seminar Penerapan Teknologi Kayu Modern Untuk Membangun Konstruksi Kayu di Indonesia. Pengurus Pusat Persaki. Bogor.
Yan Fauzi, et, al. 2008 Kelapa Sawit. Seri Agribisnis. Edisi Revisi. Cetakan 23. Terbitan Penebar Swadaya. Jakarta.
LAMPIRAN 1
Gambar Universal Testing Machine (UTM) Lohmann
Gambar Mesin Pemotong Papan Partikel
LAMPIRAN 2
Gambar Papan Serat
Gambar Cetakan Kayu
LAMPIRAN 3
Gambar Uji Kuat Pegang Sekrup
Gambar Uji MOR
