PENGARUH RENDAMAN DINGIN DAN KOMBINASI
CAMPURAN KAYU TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS
PAPAN PARTIKEL DARI TIGA JENIS
KAYU CEPAT TUMBUH
SAKTI PANCA NUR ALAM
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PENGARUH RENDAMAN DINGIN DAN KOMBINASI
CAMPURAN KAYU TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS
PAPAN PARTIKEL DARI TIGA JENIS
KAYU CEPAT TUMBUH
Karya Ilmiah
Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Kehutanan
Pada Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor
Oleh :
SAKTI PANCA NUR ALAM
E24050569
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
RINGKASAN
Sakti Panca Nur Alam. E24050569. Pengaruh Rendaman Dingin dan Kombinasi Campuran Kayu terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel dari Tiga Jenis Kayu Cepat Tumbuh. Di bawah bimbingan Prof. Dr. Fauzi Febrianto, MS
Kayu yang dihasilkan dari hutan tanaman industri atau hutan rakyat berupa jenis kayu cepat tumbuh (fast growing species), sehingga industri di bidang kayu pada umumnya menggunakan jenis kayu cepat tumbuh tersebut sebagai bahan baku. Pada umumnya sistem penanaman pada hutan tanaman industri atau hutan rakyat telah diubah menjadi sistem polikultur, sehingga jenisnya beragam dan tersedia dalam jumlah yang terbatas setiap jenisnya ini. Peningkatan efisiensi perlu dilakukan untuk mengatasi hal tersebut dengan jalan mencampur beberapa jenis kayu dalam pemanfaatanya sebagai bahan baku papan komposit.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis papan partikel dari tiga jenis kayu, mengetahui kombinasi jenis kayu yang cocok untuk dijadikan bahan baku papan partikel sesuai dengan standar, mengetahui pengaruh rendaman dingin terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel dan memanfaatkan limbah hasil pembuatan OSB (Oriented Strand Board).
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Kayu Sengon, Kayu Afrika, dan Kayu Mangium dengan menggunakan perekat MDI (Methylene
Diisocyanate). Kombinasi kayu dalam pembuatan papan partikel sebanyak 16
kombinasi dengan kadar perekat 10%. Papan partikel yang dibuat menggunakan jenis partikel flake, yang didapat dengan jalan menggiling limbah dari tiga jenis kayu yang digunakan. Bahan baku sebagian dilakukan perendaman dingin selama 24 jam sebelum dibuat papan partikel. Pada pembuatan papan partikel, suhu kempa sebesar 140 oC, tekanan kempa 25 kgf/cm2, dan lama pengempaan selama
tujuh menit.
Pengujian papan partikel mengacu kepada Japanesse Industrial Standard, JIS A 5908 : 2003, mengenai particleboard. Sifat fisis meliputi kerapatan dengan rata-rata antara 0,52 – 0,65 g/cm3, kadar air dengan nilai rata-rata antara 7,06 –
9,24 %, daya serap air 2 jam dan 24 jam masing-masing berkisar antara 5,94 – 19,82% dan 19,76 – 67,17%, pengembangan tebal 2 jam dan 24 jam berkisar antara 4,83 – 9,74% dan 10,36 – 18,32%. Sifat mekanis meliputi modulus lentur (MOE) berkisar antara 8.340 – 17.242 kg/cm2, modulus patah (MOR) berkisar antara 97,59 – 196,89 kg/cm2, internal bond berkisar antara 2,83 – 10,53 kg/cm2, dan kuat pegang sekrup berkisar antara 78,47 – 114,98 kg. Sifat fisis dan mekanis papan partikel yang memenuhi standar JIS A 5908 : 2003 adalah kadar air, kerapatan, pengembangan tebal 2 jam, MOR, internal bond dan kuat pegang sekrup. Papan yang paling baik adalah papan partikel dengan kombinasi mangium murni rendaman dingin, sedangkan papan dengan campuran adalah papan kombinasi sengon:mangium (25:75) rendaman dingin.
Kata kunci : papan partikel, rendaman dingin, campuran kayu, Methylene Diisocyanate (MDI).
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengaruh Rendaman Dingin dan Kombinasi Kayu terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel dari Tiga Jenis Kayu Cepat Tumbuh adalah benar-benar hasil karya saya sendiri dengan bimbingan dosen pembimbing dan belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan manapun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Desember 2009
Sakti Panca Nur Alam NRP E2450569
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Skripsi : Pengaruh Rendaman Dingin dan Kombinasi Campuran Kayu tehadap Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel dari Tiga Jenis Kayu Cepat Tumbuh
Nama : Sakti Panca Nur Alam
NIM : E24050569
Menyetujui : Dosen Pembimbing,
Prof. Dr. Ir. Fauzi Febrianto, MS. NIP 19630209 198903 1 002
Mengetahui :
Ketua Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor
Dr. Ir. Dede Hermawan, M. Sc. NIP 19630711 199103 1 002
KATA PENGANTAR
Penulis memanjatkan puji dan syukur ke hadirat Allah SWT atas segala curahan rahmat dan kasih sayang-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Karya ilmiah ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Mayor Teknologi Hasil Hutan, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini berjudul Pengaruh Rendaman Dingin dan Kombinasi Campuran Kayu terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel dari Tiga Jenis Kayu Cepat Tumbuh.
Limbah kayu pada suatu pabrik selama ini masih digunakan sebagai bahan bakar belum memberikan pemanfaatan yang maksimal, maka dibutuhkan suatu metode atau teknologi untuk memberikan nilai tambah untuk memanfaatkan limbah kayu tersebut. Pada dasarnya limbah kayu yang ada dipabrik tidak terpisahkan antar jenisnya akan tetapi tercampur semua jenis yang ada, maka dalam penelitian ini penulis memamfaatkan campuran limbah kayu sebagai bahan baku untuk membuat papan partikel. Papan partikel yang dibuat menggunakan perekat isocyanate dengan kadar 10%. Tujuan dari karya ilmiah ini untuk mendapatkan campuran kayu yang terbaik dan pengaruh perendaman dingin terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa papan partikel yang dihasilkan dapat digunakan untuk kebutuhan interior, panel dinding, dan kabinet yang tidak terlalu menahan beban besar seperti bingkai foto dan interior mobil.
Penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi yang berguna dalam pengembangan pemanfaatan limbah kayu. Penulis menyadari bahwa hasil penelitian ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun bagi penulis sehingga penulis akan menjadi lebih baik lagi. Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat terutama bagi penulis dan pihak-pihak yang membutuhkan.
Bogor, Desember 2009
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Wonosobo pada tanggal 27 Agustus 1987 sebagai anak kelima dari lima bersaudara pasangan Marwoto dan Darwati. Tahun 1992 – 1993 penulis memulai pendidikan di TK Pertiwi kabupaten Wonosobo. Pendidikan Sekolah Dasar di SD Negeri 1 Wonosobo, dilanjutkan ke SLTP Negeri 1 Wonosobo. Pada tahun 2005 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Wonosobo dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis diterima di Program Studi Teknologi Hasil Hutan, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan. Pada tahun 2008 penulis memilih Bio-Komposit sebagai bidang keahlian.
Selama menuntut ilmu di IPB, penulis aktif di sejumlah organisasi kemahasiswaan yakni menjadi anggota UKM Agriaswara IPB tahun 2005 – 2006, staf Departemen Bio-Komposit Himpunan Mahasiswa Hasil Hutan (HIMASILTAN) tahun 2006-2007, pada waktu yang sama juga aktif pada UKM paduan suara FAHUTAN, periode 2005 – 2007 sebagai staf infokom dan periode 2007 – 2008 sebagai anggota dalam organisasi daerah Ikatan Mahasiswa Wonosobo (IKAMANOS). Pada tahun 2009 penulis menjadi surveyor pada lembaga PT. AGB Nielsen Media Research dan menjadi pembicara pada acara pra kompak departemen hasil hutan. Penulis melakukan Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan (P2EH) di Linggarjati – Indramayu, Praktek Pengelolaan Hutan (P2H) di Gunung Walat Sukabumi serta melakukan Praktek Kerja Lapang (PKL) di CV. Karya Mina Putra, Rembang, Jawa Tengah.
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, penulis menyelesaikan skripsi dengan judul Pengaruh Rendaman Dingin dan Kombinasi Campuran Kayu terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel dari Tiga Jenis Kayu Cepat Tumbuh, dibawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Fauzi Febrianto, MS.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis memanjatkan puji dan syukur ke hadirat Allah SWT atas segala curahan rahmat-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Karya ilmiah ini berjudul Pengaruh Rendaman Dingin dan Kombinasi Campuran Kayu terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel dari Tiga Jenis Kayu Cepat Tumbuh.
Penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada :
1. Bapak dan Ibu tercinta serta kakak-kakakku (Mba Ichi, Mba Nina, Mas Gatot, dan Mas Iman) yang senantiasa memberikan semangat, doa dan dukungan untuk penulis selama kuliah.
2. Prof. Dr. Ir. Fauzi Febrianto, MS selaku dosen pembimbing yang membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi.
3. Dr. Ir. Sudarsono Soedomo, MS, Dr. Ir. Agus Priyono Kartono, M.Si dan Ir. Iwan Hilwan, MS selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan serta nasihat kepada penulis.
4. Segenap laboran yang telah memberikan bantuan untuk kelancaran kegiatan penelitian, Pak Abdullah Lab. Biokomposit, Pak Kadiman Lab. Pengerjaan Kayu, dan Mas Irfan Lab. Keteknikan Kayu.
5. Teman-teman Lab. Bio-Komposit dan angkatan THH’42 : Doni, Vivin, Yokie, Becky, Rachma, Godeg, Alul, Iwan, Rose, Lita, Danu, Iie, Miske, Rentry, Yudo, Mabal, Bebe, Dina, Kumis dan teman mahasiswa THH’42 yang tidak bisa disebutkan satu per satu, terima kasih atas dukungan dan kebersamaanya. 6. Teman-teman Fakultas Kehutanan, anak-anak THH, MNH, BDH dan KSH. 7. Penghuni kos Bouvier : Azi , Dery, dan Yokie.
8. Teman-teman IKAMANOS : Ayiek, Shinta, dan Widi atas dukungan, keceriaan dan kebersamaanya selama di IPB.
Bogor, Desember 2009 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan Penelitian ... 2
1.3 Manfaat penelitian ... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 3
2.1 Papan Partikel ... 3
2.2 Sengon (Paraserianthes falcataria L. Nielsen) ... 4
2.3 Afrika (Maesopsis eminii Engll) ... 5
2.4 Mangium (Acacia mangium Willd) ... 5
2.5 Perekat Methylene di-Isocyanate (MDI) ... 6
2.6 Perendaman Dingin ... 7
BAB III BAHAN DAN METODE ... 9
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 9
3.2 Alat dan Bahan ... 9
3.3 Pembuatan Contoh Uji ... 9
3.3.1 Persiapan Bahan ... 9
3.3.2 Pencampuran Bahan ... 10
3.3.3 Pembuatan Lembaran ... 11
3.3.4 Pengempaan ... 11
3.3.5 Pengkondisian ... 11
3.3.6 Pengambilan Contoh Uji ... 11
3.4 Pengujian Papan partikel ... 12
3.4.1 Pengujian Sifat Fisis ... 12
3.4.2 Pengujian Sifat Mekanis ... 14
3.6 Analisis Data ... 16
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 18
4.1 Sifat Fisis Papan Partikel ... 18
4.1.1 Kerapatan ... 18
4.1.2 Kadar Air ... 21
4.1.3 Daya Serap Air (DSA) ... 22
4.1.4 Pengembangan Tebal (PT) ... 26
4.2 Sifat Mekanis Papan Partikel ... 29
4.2.1 Modulus of Elasticity (MOE) ... 29
4.2.2 Modulus of Rupture (MOR) ... 31
4.2.3 Internal Bond (IB) ... 33
4.2.4 Kuat Pegang Sekrup (KPS) ... 35
4.3 Penentuan Papan Partikel Terbaik ... 36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 37
5.1 Kesimpulan ... 37
5.2 Saran ... 37
DAFTAR PUSTAKA ... 38
DAFTAR TABEL
No. Halaman
1. Sifat fisis mekanis papan partikel menurut standar JIS A 5908 (2003) .. 4
2. Kombinasi kayu ... 10
3. Analisis keragaman (ANOVA) ... 17
4. Anova kerapatan papan partikel ... 19
5. Anova kadar air papan partikel ... 22
6. Anova daya serap air 2 jam papan partikel ... 25
7. Anova daya serap air 24 jam papan partikel ... 25
8. Anova pengembangan tebal 2 jam perendaman papan partikel ... 28
9. Anova pengembangan tebal 24 jam perendaman papan partikel ... 28
10. Anova MOE papan partikel ... 30
11. Anova MOR papan partikel ... 32
12. Anova IB papan partikel ... 35
DAFTAR GAMBAR
No. Halaman 1. Pola pemotongan contoj uji ... 12
2. Pengujian MOE ... 14 3. Pengujian Internal Bond ... 15
4. Kerapatan (kg/cm3) kombinasi kayu papan partikel kontrol dan
rendaman dingin dibandingkan JIS A5908 (2003) ... 18 5. Kadar air (%) kombinasi kayu papan partikel kontrol dan rendaman
dingin dibandingkan JIS A5908 (2003) ... 21 6. Daya serap air 2 jam (%) kombinasi kayu papan partikel kontrol
dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908 (2003)... 23 7. Daya serap air 24 jam (%) kombinasi kayu papan partikel kontrol
dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908 (2003)... 23 8. Pengembangan tebal 2 jam (%) kombinasi kayu papan partikel
kontrol dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908 (2003) ... 26 9. Pengembangan teba 24 jam (%) kombinasi kayu papan partikel
kontrol dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908 (2003) ... 27 10. MOE (kg/cm2) kombinasi kayu papan partikel kontrol
dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908 (2003)... 29 11. MOR (kg/cm2) kombinasi kayu papan partikel kontrol
dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908 (2003)... 32 12. Internal bond (kg/cm2) kombinasi kayu papan partikel kontrol
dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908 (2003)... 34 13. Kuat pegang sekrup (kg) kombinasi kayu papan partikel kontrol
DAFTAR
LAMPIRAN
No. Halaman
1. Perhitungan Bahan Baku ... 43
2. Tabel Data Hasil Pengujian Sifat Fisis dan Sifat Mekanis Papan Partikel... 44
3. Duncan’s Multiple Range Test Kerapatan ... 45
4. Duncan’s Multiple Range Test Kadar Air ... 46
5. Duncan’s Multiple Range Test Daya Serap Air 2 jam ... 47
6. Duncan’s Multiple Range Test Daya Serap Air 24 jam ... 48
7. Duncan’s Multiple Range Test Pengembangan tebal 2 jam ... 49
8. Duncan’s Multiple Range Test Pengembangan tebal 24 jam ... 50
9. Duncan’s Multiple Range Test MOE ... 51
10. Duncan’s Multiple Range Test MOR ... 52
11. Scoring Papan Partikel terhadap Sifat Fisis dan Mekanis ... 53
12. Scoring Papan Partikel terhadap Standar JIS A 5908 (2003) ... 54
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini industri yang bergerak dalam bidang hasil hutan, khususnya pengolahan kayu, dihadapkan permasalahan ketersediaan bahan baku. Bahan baku yang ada semakin menurun seiring menurunnya kemampuan hutan alam dalam menyediakan kayu akibat degradasi hutan. Selain itu, tidak selamanya kayu yang dihasilkan oleh hutan cocok untuk kayu solid. Upaya yang dilakukan untuk mengatasi permasalahan tersebut seperti memanfaatkan kayu-kayu jenis cepat tumbuh untuk menjadi bahan baku alternatif yang selanjutnya diolah menjadi produk komposit.
Saat ini Hutan Tanaman Industri (HTI) sudah mulai berkembang. Hal tersebut dapat dilihat bahwa supply kayu untuk kebutuhan industri hasil hutan semakin meningkat tiap tahun. Kayu yang dihasilkan dari hutan tanaman industri pada umumnya merupakan jenis kayu cepat tumbuh (fast growing species) seperti kayu sengon, kayu afrika, kayu mangium, dan lain-lain. HTI sudah dirasakan penting oleh masyarakat saat ini, sehingga masyarakat sudah mulai menanam jenis kayu cepat tumbuh di tanah miliknya. Pada awalnya sistem penanaman pada hutan rakyat bersifat monokultur. Sistem ini memiliki kekurangan yang sangat merugikan. Sistem tersebut mulai berubah seiring berjalanya waktu menjadi sistem penanaman polikultur.
Pasokan jenis kayu dari Hutan Tanaman Industri dan hutan rakyat yang bersifat polikultur tersebut jenisnya beragam dan tersedia dalam jumlah yang terbatas setiap jenisnya, sehingga dalam penggunaan untuk kayu solid sangat sulit untuk mencampurkan berbagai jenis tersebut sebagai konstruksi. Hal tersebut perlu diatasi melalui peningkatan efesiensi kayu yang salah satunya dengan membandingkan dan mencampurkan beberapa jenis kayu dalam pemanfaatanya sebagai bahan baku komposit. Salah satu bentuk produk komposit adalah papan partikel. Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit atau panil kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya, yang diikat menggunakan perekat sintesis atau bahan pengikat lain dan dikempa panas (Maloney 1993).
Pada pembuatan OSB (Oriented Strand Board), proses pembuatan strand masih menghasilkan cukup banyak limbah potongan-potongan kayu yang tidak masuk ke dalam ukuran strand yang cukup tinggi. OSB merupakan papan komposit terbuat dari untaian (strand) kayu yang sengaja diorientasikan secara bersilangan, sehingga kekuatannya sama atau lebih dari kekuatan kayu lapis (plywood) dan memiliki sifat tahan air (waterproof), sehingga dapat digunakan untuk keperluan eksterior dan penggunaan struktural (Nuryawan dan Massijaya 2006). Sisa – sisa limbah yang cukup tinggi dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku papan partikel. Papan partikel tidak membutuhkan bahan baku berkualitas tinggi. Oleh karena itu, untuk efisiensi bahan baku perlu pemanfaatan limbah hasil pembuatan strand untuk dijadikan bahan baku pembuatan papan partikel.
1.2 Tujuan
a. Mengetahui sifat fisis dan sifat mekanis papan partikel dari kombinasi tiga jenis kayu.
b. Mengetahui kombinasi kayu yang cocok untuk dijadikan bahan baku papan partikel berkualitas yang sesuai dengan standar.
c. Mengetahui pengaruh rendaman air dingin terhadap sifat fisis dan sifat mekanis papan partikel yang dihasilkan.
d. Memanfaatkan limbah hasil pembuatan OSB.
1.3 Manfaat
Hasil dari penelitian ini diharapkan ini dapat menghasilkan produk papan partikel berkualitas dari campuran jenis kayu cepat tumbuh dan membantu menemukan pemecahan masalah terhadap berkurangnya bahan baku dari hutan alam.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Papan Partikel
Panil-panil kayu adalah kelompok produk yang merupakan suatu bentuk pemanfaatan kayu secara lebih efisisen yang dapat menunjang usaha pelestarian sumberdaya hutan disamping mempunyai sejumlah keunggulan dalam sifat-sifat pemakaianya (Djalal 1984). Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit atau panil kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya, yang diikat menggunakan perekat sintesis atau bahan pengikat lain dan dikempa panas (Maloney 1993).
Maloney (1993) juga menyatakan berdasarkan morfologinya, partikel yang digunakan sebagai bahan baku dapat dibedakan menjadi:
a. Flakes, dimensinya bervariasi dengan ketebalan antara 0,2 – 0,5 mm, panjang antara 10-50 mm dan lebar antara 2,0 – 2,5 mm. Rasio antara panjang partikel dengan ketebalnnya adalah 60 – 120 : 1 atau lebih tinggi. Flakes berukuran besar dan persegi dengan ukuran panjang dan lebar berturut-turut 50 x 50 mm2 – 70 x 70 mm2 dan tebal antara 0,6 – 0,8 mm disebut wafers. Partikel yang mirip dengan wafers tapi lebih tipis dan kadang-kadang sedikit lebih panjang disebut strands.
b. Silvers, berbentuk serpihan dengan tebal sampai 5 mm dan panjang sampai dengan 15 mm.
c. Fines, berupa serbuk gergaji atau serbuk hasil pengamplasan.
Berdasarkan kerapatannya, papan partikel dapat dibagi ke dalam tiga golongan yaitu:
a. Papan partikel berkerapatan rendah (Low Density Particleboard), yaitu papan partikel yang mempunyai kerapatan kurang dari 0, 24 – 0,4 g/cm3. b. Papan partikel berkerapatan sedang (Medium Density Particleboard), yaitu
papan partikel yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4 – 0,8 g/cm3. c. Papan partikel berkerapatan tinggi (High Density Particleboard), yaitu
Haygreen dan Bowyer (1996), menyatakan bahwa sifat bahan baku kayu sangat berpengaruh terhadap sifat papan partikelnya. Sifat kayu tersebut antara lain jenis dan kerapatan kayu, penggunaan kulit kayu, bentuk dan ukuran bahan baku, penggunaan kulit kayu, tipe, ukuran dan geometri partikel kayu, kadar air kayu, dan kandungan ekstraktifnya.
Spesifikasi sifat-sifat fisis dan mekanis menurut standar JIS A 5908 (2003) untuk papan partikel disajukan pada Tabel 1.
Tabel 1. Sifat fisis mekanis papan partikel menurut standar JIS A 5908 (2003) No Parameter sifat fifis mekanis
Standar JIS A 5908 (2003)
1 Kerapatan (g/cm3) 0,4 – 0,9
2 Kadar air (%) 5 – 13
3 Daya serap air (%) -
4 Pengembangan tebal (%) maks 12
5 MOR (kg/cm2) min 82
6 MOE (kg/cm2) min 20400
7 Internal Bond (kg/cm2) min 1,5
8 Kuat pegang sekrup (kg) min 31
2.2 Kayu Sengon (Paraserianthes falcataria (L.) Nielsen)
Kayu Sengon (Paraserianthes falcataria (L.) Nielsen) termasuk kedalam famili Fabaceae, merupakan jenis kayu ringan yang dikenal dengan nama kayu sengon atau jeunjing. Menurut Mandang dan Pandit (1997), kayu sengon memiliki ciri umum, yaitu : pada pohon muda, teras dan gubal sukar dibedakan, pada pohon tua, warna teras putih sampai coklat kemerahan atau kuning muda sampai coklat kemerahan, merah coklat kepucatan. Memiliki sedikit corak dengan dengan tekstur agak kasar sampai kasar. Arah seratnya berpadu dan kadang-kadang lurus. Kayu agak lunak dengan warna kayu putih sampai coklat muda kemerahan. Porinya soliter dan berganda radial, parenkima baur, kayunya lunak.
Berdasarkan sifatnya, sengon termasuk kayu ringan dengan berat jenis 0,33 (0,24 – 0,49), dengan kelas awet IV – V, dan kelas kuat IV – V, kadar selulosa 49,4%, kadar lignin 26,8%, kadar abu 0,6%, kelarutan ekstraktif dalam air panas 4,3% (Murwentianto 2003). Kayu sengon dapat digunakan sebagai
bahan bangunan perumahan terutama di pedasaan, peti, papan partikel, papan serat, papan wol semen, pulp dan kertas, kelom dan barang kerajinan.
2.3 Kayu Afrika (Maesopsis eminii Engll.)
Pohon afrika berasal dari famili Rhamnaceae dengan nama latin Maesopsis
eminii Engll. Wahyudi et al. (1990) menyebutkan bahwa kayu afrika dikenal
dengan nama daerah manii. Ciri umum kayu afrika antara lain gubalnya berwarna putih sedangkan bagian terasnya berwarna kuning sampai kecoklatan. Hal tersebut mengindikasikan kandungan zat ekstrkatif kayu afrika lebih banyak pada kayu terasnya. Tekstur kayunya sedang sampai kasar dan berserat lurus berpadu. Kayunya berbau masam dan rasanya pahit.
Berdasarkan sifatnya, kayu afrika mempunyai berat jenis 0,43 (0,34 – 0, 46), dengan kelas kuat III – IV, kelas awet III – IV, kadar selulosa 47,19%, kadar lignin 20,45%, kadar abu 0,28 – 1,94%, kelarutan ekstraktif dalam air panas 2,75% (Murwentianto 2003).
2.4 Kayu Mangium (Acacia mangium Willd.)
Pohon mangium (Acacia mangium Willd.) adalah tanaman asli yang banyak tumbuh di wilayah Papua Nugini, Papua Barat dan Maluku, yang termasuk kedalam famili Fabaceae. Menurut Mandang dan Pandit (1997), kayu mangium memiliki ciri umum, yaitu : teras berwarna coklat pucat sampai coklat tua, kadang-kadang coklat zaitun sampai coklat kelabu, batasnya tegas dengan gubal yang berwarna kuning pucat sampai kuning jerami. Corak kayu polos atau berjalur-jalur berwarna gelap dan terang bergantian pada bidang radial. Bertekstur halus sampai agak kasar dan merata. Arah serat biasanya lurus, kadang-kadang berpadu. Permukaanya agak mengkilap dan licin, kayu berwarna coklat.
Ciri-ciri anatomi kayunya adalah pori soliter dan berganda radial, terdiri atas 2 – 3 pori, parenkima selubung, kadang-kadang bentuk sayap pada pori berukuran kecil, jari-jari sempit, pendek dan agak panjang. Sel-sel pembuluh atau porinya baur, soliter, dan berganda radial yang terdiri atas 2 – 3 pori, kadang-kadang sampai 4, diameter agak kecil, jarang sampai agak jarang, bidang perforasi sederhana. Parenkima dan jari-jari kayu bertipe paratrakea bentuk selubung di
sekeliling pembuluh, kadang-kadang cenderung bentuk sayap pada pembuluh yang kecil. Sel jari-jarinya sempit, jarang sampai agak agak jarang, ukuranya agak pendek sampai pendek.
Berdasarkan sifatnya, kayu akasia mempunyai berat jenis rata-rata kayu 0,61 (0,43 – 0,66) dengan kelas awet III dan kelas kuat II – III. Kayu akasia ini dapat digunakan sebagai bahan konstruksi ringan sampai berat, rangka pintu dan jendela, perabot rumah tangga (lemari), lantai, papan dinding, tiang, tiang pancang, gerobak dan rodanya, pemeras minyak, gagang alat, alat pertanian, kotak dan batang korek api, papan partikel, papan serat, veneer dan kayu lapis, pulp dan kertas, selain itu baik juga untuk kayu bakar dan arang.
2.5 Perekat Methylene di-Isocyanate (MDI)
Penggunaan diisocyanate sebagai perekat kayu baru-baru ini sangat menarik perhatian, walaupun diisocyanate telah digunakan 30 tahun yang lalu, pada pembuatan polyurethane untuk berbagai produk industri, penggunaanya sebagai perekat kayu merupakan hal yang baru. Serbuk gergaji yang berasal dari papan yang dibuat dengan MDI aman dan tidak berbahaya bagi kesehatan (Structural Board Association 2004).
Isocyanate merupakan bahan kimia industri yang penting yang digunakan
dalam pemasukan molding dan untuk produksi polyurethane foam. Seluruh
isocyanate pada industri berisi dua atau lebih kelompok isocyanate (-N=C=O) per
molekul. MDI menjadi perekat yang cukup penting dalam industri produk kayu, khususnya untuk pengikatan pada OSB. Isocyanate dibuat dari phosgenation yang berasal dari amino. Perekat diisocyanate murni polymeric isocyanate (PMDI), merupakan bahan yang digunakan industri produk kayu sebagai perekat. Pada suhu ruangan, PMDI merupakan cairan berwarna cokelat bersih dengan viscositas sekitar 0,5 Pas dan low vapor pressure. Isocyanate juga memiliki umur yang lebih lama. Sifat perekat dari PMDI dari reaktifitas pada kelompok isocyanate. Grup ini bereaksi dengan zat yang memiliki hidrogen aktif, seperti air, alkohol, dan amino. Pemanasan dapat meningkatkan rata-rata pada reaksinya, dan pada temperatur tinggi reaksi dapat meningkat dengan cepat. Tambahan, untuk mereaksikan dengan KA dalam kayu untuk membentuk poliurea, secara teori ini mungkin
bahwa terbentuk ikatan kovalen antara kelompok hidroksil pada kayu (contoh pada selulosa) dan isocyanate (Anonim 2001).
Keuntungan menggunakan perekat isocyanate dibandingkan perekat berbahan dasar resin (Marra 1992) adalah:
a. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit untuk memproduksi papan dengan kekuatan yang sama.
b. Dapat menggunakan suhu kempa yang lebih rendah. c. Memungkinkan penggunaan kempa yang lebih cepat. d. Lebih toleran pada partikel yang berkadar air tinggi. e. Energi untuk pengeringan lebih sedikit dibutuhkan. f. Stabilitas dimensi papan yang dihasilkan lebih stabil. g. Tidak ada emisi formaldehyde.
Selain kelebihan perekat isocyanate juga memiliki kekurangan, yaitu: a. Harganya lebih mahal dibanding PF dan UF.
b. Isocyanate merupakan perekat yang baik untuk logam dengan kayu, sehingga pada pembuatan papan menyebabkan papan melekat pada plat
press.
c. Isocyanate, seperti perekat lain, merupakan bahan kimia beracun.
Isocyanate dapat menyebabkan iritasi pada pernafasan yang menyebabkan
asma.
2.6 Perendaman Dingin
Perlakuan pendahuluan merupakan suatu usaha untuk memperbaiki sifat papan partikel melalui pemberian perlakuan tertentu terhadap selumbar sebelum diberi perlakuan lebih lanjut. Zat ekstraktif adalah komponen kayu yang bukan merupakan komponen struktural dan hampir semuanya terbentuk dari senyawa ekstraseluler dan berbobot molekul rendah (Sjostrom 1995). Zat ekstraktif diklasifikasikan berdasarkan pelarut yang larut dalam pelarut air dan pelarut
etanol-benzena. Maloney (1997) dalam Lukman (2008) menyatakan bahwa zat
ekstraktif berpengaruh terhadap konsumsi perekat, laju pengerasan perekat, dan daya tahan papan partikel yang dihasilkan. Selain itu bahan ekstraktif yang mudah
menguap dapat menyebabkan terjadinya blowing atau delaminasi pada proses pengempaan panas. Salah satu perlakuan pendahuluan yaitu perendaman dingin.
Hadi (1991) mengemukakan bahwa perendaman selumbar dalam air dingin menyebabkan sebagian zat ekstraktif kayu terlarut. Dengan berkurangnya kandungan zat ekstraktif tersebut maka dimungkinkan terbentuknya garis perekatan yang lebih baik atau kontak antar selumbar dengan perekatnya lebih sempurna karena zat ekstraktif yang dapat menghambat pada proses perekatan, jumlahnya berkurang. Apabila ditelaah lebih lanjut ternyata semakin lama selumbar direndam, penyerapan air dan pengembangan tebal papannya semakin kecil. Namun demikian perendaman selumbar selama dua, tiga, dan empat hari tidak menunjukkan penurunan yang besar terhadap penyerapan air dan pengembangan tebal papan (Hadi 1991).
III. METODOLOGI
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Pembuatan flake dilakukan di Laboratorium SEAFAST Centre, Institut Pertanian Bogor, pembuatan papan partikel dilaksanakan di Laboratorium Bio-Komposit, pemotongan dan uji fisis contoh uji dilakukan di Laboratorium Teknologi Peningkatan Mutu Kayu dan pengujian mekanis contoh uji dilakukan di Laboratorium Keteknikan Kayu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Penelitian berlangsung selama 4 bulan, dari bulan Mei – September 2009.
3.2 Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian adalah mesin hot press, alat uji mekanis (Universal Testing Machine merk Instron), disk mill, oven, desikator, gelas ukur, gelas plastik, timbangan elektrik, kaliper, micrometer, cutter, kantong plastik, cetakan berukuran 30 cm x 30 cm, kertas teflon, kain saring, sarung tangan, ember, masker, rotary blender, spray gun dan alat tulis.
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah air dingin, kayu sengon (P. falcataria (L.) Nielsen), kayu afrika (M. eminii Engll.), kayu mangium (A. mangium Willd.) , dan perekat Methylene di-Isocyanate (MDI).
3.3 Pembuatan Contoh Uji 3.3.1 Persiapan Bahan
Jenis kayu yang digunakan dalam penelitian ini ada tiga macam yaitu kayu sengon (P. falcataria L. Nielsen), kayu afrika (M. eminii Engll.) dan kayu mangium (A. mangium Willd.). Partikel kayu diperoleh dengan jalan menggiling ketiga jenis kayu tersebut dengan alat disk mill, sehingga diperoleh partikel jenis
flake. Setelah didapatkan partikel dengan jenis flake, partikel kayu disaring untuk
memisahkan partikel dari debu serta partikel kecil yang tidak diinginkan. Hasil saringan tersebut dioven pada suhu 70 – 80 oC selama dua hari untuk mendapatkan kadar air partikel kurang dari 10%.
Sebagian partikel diberi perlakuan pendahuluan. Perlakuan pendahuluan terhadap flake dilakukan dengan cara perendaman dengan air dingin. Tujuan dari perendaman ini untuk menghilangkan zat ekstraktif yang terkandung didalam kayu. Perendaman dengan air dingin dilakukan dengan jalan flake direndam dalam air pada suhu kamar (25 – 29 oC) selama 24 jam, kemudian dikering udarakan dan
dikeringkan dalam oven hingga kadar airnya kurang dari 10%. Terdapat 16 kombinasi kayu yang dibuat dimana kombinasi tersebut disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Kombinasi kayu
No Kombinasi Kontrol Rendaman dingin 1 Sengon Ax Ay 2 Afrika Bx By 3 Mangium Cx Cy 4 sengon : afrika (75:25) Dx Dy 5 sengon :afrika (50:50) Ex Ey 6 sengon : afrika (25:75) Fx Fy 7 sengon : mangium (75:25) Gx Gy 8 sengon : mangium (50:50) Hx Hy 9 sengon : mangium (25:75) Ix Iy 10 afrika : mangium (75:25) Jx Jy 11 afrika : mangium (50:50) Kx Ky 12 afrika : mangium (25:75) Lx Ly
13 sengon : afrika : mangium (50:25:25) Mx My 14 sengon : afrika : mangium (25:50:25) Nx Ny 15 sengon : afrika : mangium (25:25:50) Ox Oy 16 sengon : afrika : mangium (33.3:33.3:33.3) Px Py Keterangan : x = Kontrol (tanpa perlakuan pendahuluan)
y = Perendaman dingin (dengan perlakuan pendahuluan) Perekat yang digunakan adalah MDI. Kadar perekat yang yang akan dipakai adalah 10% dari berat kering tanur partikel untuk setiap lembar papan.
3.3.2 Pencampuran Bahan
Pencampuran bahan antara partikel kayu dengan perekat menggunakan
rotary blender dan spray gun. Partikel kayu dimasukkan ke dalam rotary blender,
sedangkan perekat dimasukkan kedalam spray gun. Kayu yang dimasukkan kedalam rotary blender merupakan kombinasi dari campuran kayu.
Saat mesin rotary blender berputar, perekat disemprotkan kedalamnya sehingga perekat bercampur rata dengan partikel kayu.
3.3.3 Pembuatan Lembaran
Pembentukan lembaran dilakukan setelah partikel kayu dan perekat tercampur secara merata kemudian adonan tersebut dimasukkan kedalam pencetak lembaran, dimana bagian bawah pencetak dilapisi dengan kertas teflon. Selama proses pembentukan lembaran pendistribusian partikel pada alat pencetak diusahakan tersebar merata sehingga produk papan komposit yang dihasilkan memiliki profil kerapatan yang seragam.
3.3.4 Pengempaan
Sebelum dilakukan proses pengempaan, bagian tepi dibatasi dengan batang besi dengan ketebalan 1 cm. Proses pengempaan dilakukan dengan menggunakan mesin kempa panas (hot pressing). Lama pengempaan kurang lebih tujuh menit dengan suhu kempa 140oC dan tekanan kempa 25 kgf/cm2. Setelah
pengempaan selesai, papan yang dihasilkan dibiarkan selam 30 menit agar lembaran panil mengeras.
3.3.5 Pengkondisian
Proses pengkondisian dilakukan selama dua minggu, yang berguna untuk melepaskan tegangan sisa dan mencapai distribusi kadar air.
3.3.6 Pengambilan Contoh Uji
Papan-papan yang telah dilakukan pengkondisian dibuat pola-pola seperti pada gambar dibawah. Pola-pola tersebut lalu dipotong-potong untuk dilakukan pengujian sifat fisis-mekanis yang mengacu pada standar JIS 5908 2003 mengenai papan partikel.
Gambar 1 Pola pemotongan contoh uji
Keterangan: a = contoh uji MOE dan MOR, berukuran 5 cm x 20 cm.
b = contoh uji kerapatan dan kadar air, berukuran 10 cm x 10cm. c = contoh uji daya serap air dan pengembangan tebal,
berukuran 5 cm x 5 cm.
d = contoh uji keteguhan rekat internal, berukuran 5 cm x 5cm. e = contoh uji kuat pegang sekrup, berukuran 5 cm x 10 cm
3.4 Pengujian Papan Partikel 3.4.1 Pengujian Sifat Fisis
a. Kerapatan (KR)
Kerapatan papan partikel dihitung berdasarkan berat dan volume kering udara. Volume contoh uji tersebut dihitung menggunakan rumus:
t
l
p
V
=
×
×
Keterangan : V = volume contoh uji (cm3) p = panjang contoh uji (cm) l = lebar contoh uji (cm) t = tebal contoh uji (cm)
a
b
e
c d 30 cm
Kerapatan papan dihitung menggunakan rumus: ) ( ) ( 3 cm volume g berat KR=
b. Kadar air (KA)
Kadar air papan partikel dihitung dari berat awal dan berat akhir setelah mengalami pengeringan oven sampai didapat berat konstan pada suhu 103 ± 2oC. Nilai kadar air dihitung menggunakan rumus:
(%)= − ×100%
BKO BKO BA KA
Keterangan : BA = berat awal (g)
BKO = berat kering oven (g) c. Daya serap air (DSA)
Daya serap air papan partikel dihitung berdasarkan berat sebelum dan sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam. Nilai daya serap air dihitung menggunakan rumus:
100% 0 0 1 (%)= − × B B B DSA
Keterangan : B1 = berat awal (g)
B0 = berat setelah perendaman d. Pengembangan tebal (PT)
Pengembangan tebal didasarkan didasarkan atas tebal sebelum dan sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam. Nilai pengembangan tebal dihitung menggunakan rumus:
% 100 0 0 1 (%)= − × D D D PT
Keterangan : D1 = dimensi awal (cm)
3.4.2 Pengujian Sifat Mekanis
a. Modulus Lentur (MOE)
Pengujian dilakukan menggunakan alat uji mekanis Instron. Nilai MOE dihitung menggunakan rumus:
3 3 4 ybh PL MOE Δ Δ =
Keterangan : MOE = Modulus of Elasticity (kgf/cm2) ∆P = selisih beban (kgf)
L = jarak sangga (cm)
∆y = perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm) b = lebar contoh uji (cm)
h = tebal contoh uji (cm)
Gambar 2 Pengujian MOE b. Modulus Patah (MOR)
Pengujian modulus patah menggunakan contoh uji yang sama dengancontoh uji pengujian modulus lentur. Nilai MOR dapat dihitung menggunakan rumus: 2 2 3 bh PL MOR=
Keterangan : MOR = Modulus of Rupture (kgf/cm2) P = berat maksimum (kgf) L = jarak sangga (cm)
b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm)
c. Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond / IB )
Keteguhan rekat dihitung dengan menggunakan mesin UTM Instron, sama seperti pada pengujian keteguhan lentur dan keteguhan patah. Nilai keteguhan rekat internal dihitung dengan menggunakan rumus :
A P IB=
Keterangan : P = beban maksimum (kgf)
A = luas permukaan contoh uji (cm2)
Gambar 3 Pengujian Internal Bond d. Kuat pegang sekrup (Screw Holding Power)
Contoh uji berukuran 5 x 10 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003). Sekrup yang digunakan berdiameter 0,27 cm, panjang 1,6 cm dimasukkan hingga mencapai kedalaman 0,8 cm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam kilogram.
3.5 Penentuan Papan Partikel Terbaik
Penentuan papan partikel terbaik hasil penelitian ini dilakukan dengan cara menentukan urutan keunggulan sifat-sifat papan partikel pada masing-masing perlakuan. Penilaian dilakukan dengan cara scoring, yaitu pemberian nilai mulai dari kualitas tertinggi hingga kualitas terendah yaitu 1 sampai 32 dari 32 jenis kombinasi papan partikel. Hasil scoring disajikan pada lampiran 11, sebagai hasilnya nilai terendah merupakan papan partikel kualitas terbaik, begitu pula sebaliknya.
Blok kayu
Blok kayu Contoh uji
Penentuan papan partikel terbaik juga dikaitkan pada standar papan partikel yang ditetapkan, yaitu JIS A 5908 (2003). Penentuan terhadap standar ini juga dengan pemberian nilai, dimana apabila memenuhi standar diberi nilai satu, sedangkan apabila tidak memenuhi standar diberi nilai nol. Total nilai tertinggi menjadi papan partikel yang terbaik diantara yang lain. Hasil dari penilaian papan partikel terhadap standar JIS A 5908 (2003) disajikan pada lampiran 12.
3.6 Analisis Data
Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial. Model yang digunakan tersusun atas dua faktor perlakuan, yaitu faktor A adalah kombinasi kayu yang terdiri dari 16 kombinasi dan faktor B adalah perlakuan rendaman, yang terdiri dari kontrol dan perendaman dingin dengan ulangan sebanyak tiga kali, sehingga disebut percobaan 16 x 2 x 3.
Model umum rancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut :
Y
ijk= µ + A
i+ B
j+ (AB)
ij+ ε
ijkKeterangan :
Yijk = nilai respon pada taraf ke-i faktor kombinasi kayu dan taraf ke-j faktor perlakuan rendaman
µ = nilai rata-rata pengamatan
Ai = pengaruh sebenarnya faktor kombinasi kayu pada taraf ke-i Bj = pengaruh sebenarnya faktor perlakuan rendaman pada taraf ke-j i = 16 kombinasi tiga jenis kayu
j = kontrol dan perendaman dingin k = ulangan ke-1, 2 dan 3
(AB)ij = pengaruh interaksi faktor kombinasi kayu pada taraf ke-i dan faktor pengaruh rendaman pada taraf ke-j.
εijk = nilai kesalahan (galat) dari percobaan pada faktor kombinasi kayu taraf ke- i dan faktor perlakuan rendaman pada taraf ke-j
Untuk melihat adanya pengaruh perlakuan terhadap respon maka dilakukan analisis keragaman dengan menggunakan uji F pada tingkat kepercayaan 95% (nyata).
Tabel 3. Analisis keragaman (ANOVA) Sumber Keragaman Db JK KT Fhitung A B A*B Sisa Total A-1 B-1 (A-1)(B-1) AB(n-1) ABn-1 JKA JKB JKAB JKS JKT JKA/A-1 JKB/B-1 JKAB/(A-1)(B-1) JKS/AB(n-1) KTA/KTS KTB/KTS KTAB/KTS
Adapun hipotesis yang diuji adalah sebagai berikut : Pengaruh utama faktor kombinasi kayu (faktor A) :
H0 : α1 = … = αa = 0 (faktor A tidak berpengaruh)
H1 : paling sedikit ada satu i dimana αi ≠ 0
Pengaruh utama faktor perlakuan rendaman (faktor B) : H0 : β1 = … = βb = 0 (faktor B tidak berpengaruh)
H1 : paling sedikit ada satu βi ≠ 0
Pengaruh sederhana (interaksi) faktor A dengan faktor B :
H0 : (αβ)11 = … = (αβ)ab = 0 (interaksi faktor A - faktor B tidak berpengaruh)
H1 : paling sedikit ada satu (αβ)ij ≠ 0
Kriteria uji yang digunakan adalah jika Fhitung lebih kecil atau sama dengan
Ftabel maka perlakuan tidak berpengaruih nyata pada suatu tingkat kepercayaan
tertentu dan jika Fhitung lebih besar dari Ftabel maka perlakuan berpengaruh nyata
pada tingkat kepercayaan tertentu. Untuk mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh nyata dan sangat nyata dilakukan uji lanjut dengan menggunakan uji beda Duncan. Analisis dilakukan dengan menggunakan bantuan program komputer SAS v6.12.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat fisis papan partikel yang diuji meliputi kerapatan, kadar air, daya serap air dan pengembangan tebal. Sifat mekanis papan partikel yang diuji meliputi Modulus of Elasticity (MOE), Modulus of Rupture (MOR), Internal Bond (IB), dan Screw Holding Power (kuat pegang sekrup).
4.1 Sifat Fisis Papan Partikel 4.1.1 Kerapatan
Kerapatan merupakan suatu ukuran kekompakan suatu partikel dalam lembaran. Nilainya sangat tergantung pada kerapatan kayu asal yang digunakan dan besarnya tekanan kempa yang diberikan selama pembuatan lembaran (Haygreen and Bowyer 1989). Kerapatan papan juga merupakan sifat fisis yang sangat berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanis lainnya.
Nilai rata-rata hasil pengujian kerapatan papan partikel tertera pada Gambar 4.
Gambar 4 Kerapatan (kg/cm3) kombinasi kayu papan partikel kontrol dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908(2003).
Pada grafik di atas hasil kerapatan cukup seragam, dimana grafik tidak terlalu fluktuatif. Hal tersebut dikarenakan dalam pembuatan papan partikel memiliki target kerapatan sebesar 0,7 g/cm3 untuk seluruh kombinasi. Berdasarkan hasil pengujian kerapatan didapatkan nilai kerapatan rata-rata papan
partikel berkisar antara 0,52 – 0,65 g/cm3. Nilai kerapatan terendah (0,52 g/cm3) terdapat pada papan partikel dari kombinasi kayu JY (Afrika:Mangium 75:25 yang diberi perlakuan rendaman dingin), sedangkan nilai kerapatan papan partikel tertinggi (0,65 g/cm3) terdapat pada papan partikel dari kombinasi CX (Mangium murni kontrol).
Berdasarkan tabel anova pada taraf nyata (alpha) 5% diperoleh bahwa faktor kombinasi kayu, faktor perlakuan, dan interaksi antar keduanya berpengaruh nyata terhadap kerapatan papan partikel. Hal tersebut dapat dilihat dari nilai Pr>F kurang dari 0,05. Anova dari kerapatan papan partikel disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4 Analisis sidik ragam kerapatan papan partikel. Sumber Keragaman Derajat Bebas Jumlah Kuadrat Kuadrat Tengah F-hitung Pr > F Kayu perlakuan interaksi Galat Total 15 1 15 64 95 0,0437 0,0316 0,0133 0,0199 0,1085 0,0029 0,0316 0,0009 0,0003 9,37 101,54 2,85 0,0001* 0,0001* 0,0018* Keterangan : * : berpengaruh nyata
Hasil uji lanjut Duncan pada selang kepercayaan 95% kerapatan disajikan pada Lampiran 3. Dari hasil uji lanjut Duncan, interaksi antara kombinasi kayu dengan perlakuan rendaman mempunyai pengaruh hampir sama atau tidak berbeda nyata terhadap kerapatan papan partikel. Kombinasi mangium murni dengan rendaman dingin mempunyai pengaruh yang berbeda dari afrika:mangium 75:25 dengan rendaman dingin terhadap kerapatan papan partikel. Ada dua kombinasi papan partikel yang memberikan pengaruh positif terhadap kerapatan, yaitu pada grup A yang terdiri dari CX (Mangium murni control) dan NX (Sengon:Afrika:Mangium 25:50:25 kontrol). Kombinasi ini mempunyai nilai rata-rata kerapatan mendekati kerapatan target yaitu 0,654 g/cm3 dan 0,635 g/cm3 dibandingkan dengan kombinasi-kombinasi lainya.
Kerapatan akhir papan partikel dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti jenis kayu (kerapatan kayu), besarnya tekanan kempa, jumlah partikel kayu dalam lapik, kadar perekat serta bahan tambahan lainnya (Kelley 1997 dalam Yusfiandrita 1998). Kerapatan kayu yang rendah akan lebih mudah dipadatkan
pada saat dikempa dan menghasilkan kontak partikel kayu yang lebih baik sehingga meningkatkan ikatan antar partikel kayu dan menghasilkan papan partikel dengan kekuatan yang tinggi. Dalam memproduksi papan partikel, kerapatan tinggi bukanlah target utama melainkan bagaimana memproduksi panil dengan kerapatan serendah mungkin tetapi kekuatannya memenuhi persyaratan standar. Menurut Maloney (1993), acuan rasio kompresi yang sesuai untuk kerapatan minimal suatu papan komposit adalah 1,3. Meningkatnya rasio kompresi dari 1,2 ke 1,6 akan meningkatkan jumlah partikel yang rusak akibat pemadatan yang cukup tinggi.
Nilai kerapatan yang dihasilkan papan partikel tidak mencapai kerapatan sasaran yaitu 0,7 g/cm3. Hal ini diduga karena penyebaran partikel kayu saat pengempaan yang terlalu melebar akibat pemasangan alat besi hanya pada dua sisi, sedangkan dua sisi lainya tidak terdapat plat besi untuk menahan penyebaran partikel kayu sehingga papan partikel yang dihasilkan memiliki luasan yang lebih besar dan kerapatanya menjadi lebih rendah. Pelebaran partikel saat proses pengempaan menyebabkan massa partikel pada tiap bagian papan partikel tidak sama. Setiawan (2004) menyatakan bahwa tidak meratanya penyebaran partikel pada tahap pembuatan lembaran saat proses pembuatan papan partikel dapat menyebabkan nilai kerapatan yang bervariatif. Rendahnya nilai kerapatan yang dihasilkan juga diduga disebabakan oleh kurangnya tekanan kempa yang diberikan sehingga partikel-partikel dalam papan partikel menjadi kurang rapat. Haygreen dan Bowyer (1996) menyatakan bahwa nilai kerapatan tergantung pada besarnya tekanan yang diberikan pada saat pengempaan papan. Semakin tinggi kerapatan papan yang dibuat, maka semakin besar pula tekanan kempa yang diberikan pada saat pengempaan papan partikel.
Nilai kerapatan papan partikel dari kombinasi tiga jenis kayu yang dihasilkan baik kontrol maupun papan partikel yang mengalami perlakuan perendaman dingin sudah memenuhi standar JIS A 5908-2003, yang mensyaratkan nilai kerapatan papan partikel berkisar antara 0,40 – 0,90 g/cm3.
4.1.2 Kadar Air
Kadar air merupakan salah satu sifat fisis papan yang menunjukkan kandungan air papan dalam keadaan kesetimbangan dengan lingkungan sekitarnya. Hasil pengukuran kadar air papan partikel yang dibuat menunjukkan kadar air yang terkandung dalam papan berkisar antara 7,06 – 9,24 %. Nilai kadar air terendah (7,06%) terdapat pada papan partikel dengan kombinasi BX (Afrika murni kontrol), sedangkan nilai kadar air tertinggi (9,24%) terdapat pada papan partikel dengan kombinasi OY (Sengon:Afrika:Mangium 25:25:50 yang diberi perlakuan perendaman dingin).
Gambar 5 Kadar air (%) kombinasi kayu papan partikel kontrol dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908 (2003).
Pada grafik di atas papan partikel dengan kadar sengon yang tinggi menyebabkan kadar air papan partikel cenderung tinggi. Hal ini karena sifat kayu sengon yang mudah meyerap kembali air cukup tinggi. Selain itu, kebutuhan sengon akan lebih banyak dalam pembuatan satu papan partikel dibandingkan menggunakan afrika dan mangium. Pada umumnya rendaman dingin menyebabkan kadar air papan partikel lebih tinggi dibanding dengan kontrol. Hal tersebut diduga disebabkan oleh kadar perekat yang hanya 10 % tidak bisa secara menyeluruh masuk dan menutupi pori-pori partikel yang seharusnya dapat menyebabkan ikatan antara partikel dengan perekat menjadi lebih kuat dan uap air susah untuk masuk. Pori-pori yang sebelumnya tempat zat ekstraktif berada, menjadi mudah dimasuki uap air akibat perekat yang tidak mampu menutupinya.
Berdasarkan tabel anova dengan menggunakan taraf nyata (alpha) 5% diperoleh bahwa faktor kombinasi kayu, faktor perlakuan dan interaksi antar keduanya berpengaruh nyata terhadap respon kadar air papan partikel. Hal tersebut dapat dilihat dari nilai Pr>F yang kurang dari 0,05. Anova dari kadar air papan partikel disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5 Analisis sidik ragam kadar air papan partikel. Sumber
Keragaman Derajat Bebas Kuadrat Jumlah Kuadrat Tengah F-hitung Pr > F Kayu perlakuan interaksi Galat Total 15 1 15 64 95 10,6674 7,6919 3,6247 3,2668 25,2508 0,7111 7,6919 0,2416 0,0510 13,93 150,69 4,73 0,0001* 0,0001* 0,0001* Keterangan : * : berpengaruh nyata
Hasil uji lanjut Duncan pada selang kepercayaan 95% kadar air disajikan pada Lampiran 4. Dari hasil uji lanjut Duncan Lampiran 4, interaksi antara kombinasi kayu dengan perlakuan rendaman terbagi atas 14 grup. Kombinasi sengon:afrika:mangium 25:25:50 dengan rendaman dingin memberikan pengaruh yang berbeda dengan kombinasi yang lain terhadap kadar air papan partikel. Ada dua kombinasi papan partikel yang memberikan pengaruh positif terhadap kadar air, yaitu pada grup N yang terdiri dari kombinasi FX (Sengon:Afrika 25:75 kontrol) dan BX (Afrika murni kontrol). Kombinasi ini mempunyai nilai rata-rata kadar air terendah yaitu 7,064% dan 7,186% dibandingkan dengan kombinasi-kombinasi papan partikel lainya.
Mengacu pada standar JIS A 5908-2003, yang mensyaratkan kadar air antara 5 – 13%, maka keseluruhan papan partikel dari tiga kombinasi jenis kayu sudah memenuhi standar.
4.1.3 Daya Serap Air (DSA)
Daya serap air (DSA) merupakan kemampuan papan untuk menyerap air yang diuji dengan cara merendam contoh uji kedalam air selama 2 jam dan 24 jam. Semakin kecil daya serap air papan komposit maka stabilisasi papan tersebut semakin baik, demikian pula sebaliknya.
Nilai daya serap air papan partikel selama 2 jam dan 24 jam tertera pada Gambar 6 dan Gambar 7.
Gambar 6 Daya serap air 2 jam (%) kombinasi kayu papan partikel kontrol dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908(2003).
Gambar 7 Daya serap air 24 jam (%) kombinasi kayu papan partikel kontrol dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908(2003).
Berdasarkan hasil pengujian, rata-rata daya serap air yang direndam selama 2 jam berkisar antara 5,94 – 19,82%. Daya serap air 2 jam perendaman yang terendah (5,94%) terdapat pada papan partikel dengan kombinasi CY (Mangium murni yang diberi perlakuan perendaman dingin), sedangkan daya serap air 2 jam perendaman yang tertinggi (19,82%) terdapat pada papan partikel
Kombinasi kayu Kombinasi kayu
dengan kombinasi DX (Sengon:Afrika 75:25 kontrol). Pada pengujian daya serap air 24 jam didapatkan hasil daya serap air papan partikel berkisar antara 19,76 – 67,17%. Nilai daya serap air 24 jam perendaman terendah (19,76%) terdapat pada papan partikel dengan kombinasi NY (Sengon:Afrika:Mangium 25:50:25 yang diberi perlakuan rendaman dingin), sedangkan nilai daya serap air 24 jam perendaman tertinggi (67,17%) terdapat pada papan partikel dengan kombinasi EX (sengon:Afrika 50:50 kontrol).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan perlakuan rendaman dingin dapat menurunkan daya serap air. Perlakuan rendaman dingin dapat melarutkan zat ekstraktif sehingga dapat meningkatkan kemampuan perekat dalam menembus dinding sel, akibatnya proses perekatan berlangsung dengan baik. Zat pati merupakan salah satu dari zat ekstraktif yang mempunyai kemampuan menyerap air. Hadi (1991) menyatakan bahwa perendaman selumbar dalam air dingin dapat menurunkan penyerapan air. Pada umumnya papan partikel yang mempunyai kombinasi dengan kadar kayu sengon tinggi menyebabkan daya serap terhadap air lebih tinggi. Hal tersebut diduga karena kayu sengon mampunyai BJ yang rendah, dimana rongga selnya besar sehingga mudah menyerap air dalam kapasitas besar, akibatnya pengembangan tebalnya cukup tinggi.
Djalal (1984) dalam Jatmiko (2006) menyatakan bahwa selain ketahanan perekat terhadap air dan absorbsi bahan baku, terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya penyerapan air papan partikel yaitu adanya saluran kapiler yang menghubungkan antar ruang kosong, volume ruang kosong diantara partikel, dalamnya penetrasi perekat terhadap partikel dan luas permukaan partikel yang tidak ditutupi perekat.
Berdasarkan tabel anova dengan menggunakan taraf nyata (alpha) 5% dapat dismpulkan bahwa faktor kombinasi kayu dan faktor perlakuan berpengaruh nyata terhadap daya serap air 2 jam, sedangkan interaksi antar keduanya tidak berpengaruh nyata. Untuk tabel anova daya serap air 24 jam perendaman papan partikel dengan taraf nyata (alpha) 5%, diperoleh bahwa faktor kombinasi kayu, faktor perlakuan dan interaksi antar keduanya berpengaruh nyata. Pengaruh nyata tersebut terlihat dari nilai Pr>F kurang dari 0,05. Anova dari daya serap air papan partikel selama 2 jam dan 24 jam disajikan pada Tabel 6 dan Tabel 7.
Tabel 6 Analisis sidik ragam daya serap air 2 jam perendaman. Sumber
Keragaman Derajat Bebas Kuadrat Jumlah Kuadrat Tengah F-hitung Pr > F Kayu perlakuan interaksi Galat Total 15 1 15 64 95 656,1043 458,9730 111,5604 459,9181 1686,5557 43,7402 458,9730 7,4374 7,1862 6,09 63,87 1,03 0,0001* 0,0001* 0,4331 Keterangan : * : berpengaruh nyata
Tabel 7 Analisis sidik ragam daya serap air 24 jam perendaman. Sumber Keragaman Derajat Bebas Jumlah Kuadrat Kuadrat Tengah F-hitung Pr > F Kayu perlakuan interaksi Galat Total 15 1 15 64 95 5763,1332 8973,4847 2581,9768 2673,5150 19956,1097 384,2089 8937,4847 172,1318 41,7737 9,20 213,95 4,12 0,0001* 0,0001* 0,0001* Keterangan : * : berpengaruh nyata
Hasil uji lanjut Duncan pada selang kepercayaan 95% terhadap daya serap air 2 jam dan 24 jam disajikan pada Lampiran 5 dan 6. Berdasarkan Lampiran 5 kombinasi kayu mempunyai delapan grup. Grup tersebut mempunyai pengaruh hampir sama atau tidak berbeda nyata terhadap daya serap air 2 jam papan partikel. Kombinasi sengon:afrika 75:25 mempunyai pengaruh yang berbeda dari mangium murni terhadap daya serap air 2 jam papan partikel. Pengaruh perlakuan mempunyai dua grup, dimana rendaman dingin berbeda nyata dengan kontrol.
Lampiran 6 menunjukkan interaksi antara kombinasi kayu dengan perlakuan terbagi sembilan grup yang mempunyai pengaruh hampir sama atau tidak berbeda nyata terhadap daya serap air 24 jam papan partikel. Ada 16 kombinasi papan partikel yang memberikan pengaruh positif terhadap daya serap air 24 jam, yaitu pada grup I. Kombinasi tersebut salah satunya adalah NY (Sengon:Afrika:Mangium 25:50:25 rendaman dingin), dimana mempunyai nilai rata-rata daya serap air rendah (19,755%) dibandingkan dengan kombinasi-kombinasi papan partikel lainya.
Standar JIS A5908-2003 tidak mensyaratkan nilai untuk daya serap air, namun pengujian ini tetap dilakukan untuk mengetahui ketahanan papan komposit terhadap air.
4.1.4 Pengembangan Tebal (PT)
Pengembangan tebal (PT) merupakan perubahan dimensi papan dengan bertambahnya ketebalan dari papan tersebut. pengembangan tebal ini menentukan suatu papan dapat digunakan untuk eksterior atau interior. Pengujian pengembangan tebal dilakukan dengan merendam papan partikel selama 2 jam dan 24 jam.
Nilai rata-rata dari perendaman 2 jam berkisar antara 4,83 – 9,74%. Nilai pengembangan tebal terendah (4,83%) 2 jam perendaman pada papan partikel dengan kombinasi CY (Mangium murni yaang diberi perlakuan rendaman dingin), sedangkan pengembangan tebal tertinggi (9,74%) 2 jam perendaman pada papan partikel dengan kombinasi DX (Sengon:Afrika 75:25 yang diberi perlakuan rendaman dingin).
Gambar 8 Pengembangan tebal 2 jam (%) kombinasi kayu papan partikel kontrol dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908(2003).
Nilai pengembangan tebal pada perendaman 24 jam berkisar antara 10,36 – 18,32%. Nilai pengembangan tebal terendah (10,36%) 24 jam pada papan partikel dengan kombinasi CY (Mangium murni rendaman dingin), sedangkan nilai pengembangan tebal tertinggi (18,32%) pada papan partikel dengan kombinasi AX (Sengon murni kontrol).
Gambar 9 Pengembangan tebal 24 jam (%) kombinasi kayu papan partikel kontrol dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908(2003).
Hasil penelitian menunjukan bahwa perlakuan rendaman dingin dapat mengurangi pengembangan tebal papan partikel. Pada umumnya papan partikel dengan kombinasi sengon dengan kadar yang tinggi menyebabkan pengembangan tebal yang cukup tinggi. Tingginya pengembangan tebal pada papan partikel selain karena pengaruh penyerapan air, dipengaruhi juga oleh kerapatan papan partikel dan kerapatan kayu asalnya. Kerapatan papan partikel yang rendah akan memudahkan air masuk ke dalam celah-celah antar partikel. Nurwayan (2007) menyatakan bahwa proses pengempaan pada papan komposit yang berasal dari kayu asal berkerapatan rendah akan menyebabkan pengembangan tebal yang tinggi apabila papan tersebut direndam dalam air, akibat dari internal stress yang ditimbulkannya. Semakin rendah kerapatan kayu asalnya, semakin banyak juga volume partikel yang diperlukan untuk membuat papan partikel. Hal ini berpengaruh terhadap proses perekatan karena semakin banyak partikel kayu, distribusi perekat menjadi berkurang.
Nilai rata-rata pengembangan tebal papan partikel kontrol lebih tinggi dibandingkan dengan papan partikel rendaman dingin. Menurut Setiawan (2008) menyatakan bahwa pengembangan tebal diduga ada hubungan dengan absorbsi air, karena semakin banyak air yang diabsorbsi dan memasuki struktur partikel maka semakin banyak pula perubahan dimensi yang dihasilkan, hal tersebut dibuktikan dengan besarnya nilai daya serap air yang tinggi.
Berdasarkan tabel anova dengan menggunakan taraf nyata (alpha) 5%, diperoleh bahwa faktor kombinasi kayu dan faktor perlakuan berpengaruh nyata, terhadap respon pengembangan tebal 2 jam, sedangkan interaksi antar keduanya tidak berpengaruh nyata. Untuk tabel anova pengembangan tebal 24 jam perendaman papan partikel pada taraf nyata (alpha) 5%, juga diperoleh sama seperti nilai pengembangan tebal 2 jam perendaman. Pengaruh nyata tersebut terlihat dari nilai Pr>F kurang dari 0,05. Anova dari pengembangan tebal papan partikel selama 2 jam dan 24 jam disajikan pada Tabel 8 dan Tabel 9.
Tabel 8 Analisis sidik ragam pengembangan tebal 2 jam perendaman. Sumber
Keragaman Derajat Bebas Kuadrat Jumlah Kuadrat Tengah F-hitung Pr > F Kayu perlakuan interaksi Galat Total 15 1 15 64 95 106,0484 42,0004 22,9441 98,0415 269,0343 7,0699 42,0004 22,9441 1,5319 4,26 27,42 1,00 0,0001* 0,0001* 0,4679 Keterangan : * : berpengaruh nyata
Tabel 9 Analisis sidik ragam pengembangan tebal 24 jam perendaman. Sumber
Keragaman Derajat Bebas Kuadrat Jumlah Kuadrat Tengah F-hitung Pr > F kayu perlakuan interaksi Galat Total 15 1 15 64 95 191,8504 107,1289 76,8018 184,9675 560,7486 12,7900 107,1289 5,1201 2,8901 4,43 37,07 1,77 0,0001* 0,0001* 0,0590 Keterangan : * : berpengaruh nyata
Hasil uji lanjut Duncan pada selang kepercayaan 95% terhadap pengembangan tebal 2 jam dan 24 jam disajikan pada Lampiran 7 dan 8. Berdasarkan Lampiran 7 kombinasi kayu mempunyai empat grup. Grup tersebut mempunyai pengaruh hampir sama atau tidak berbeda nyata terhadap pengembangan tebal 2 jam papan partikel. Kombinasi sengon:afrika 75:25 mempunyai pengaruh yang berbeda dari mangium murni terhadap pengembangan tebal 2 jam papan partikel. Pengaruh perlakuan mempunyai dua grup, dimana rendaman dingin berbeda nyata dengan kontrol. Rendaman dingin mempunyai nilai rata – rata pengembangan tebal yang lebih rendah dibanding dengan kontrol.
Pada Lampiran 8 kombinasi kayu mempunyai empat kelompok, sedangkan pengaruh perlakuan mempunyai dua kelompok. Berdasarkan hasil uji lanjut Duncan pengembangan tebal 24 jam untuk kombinasi kayu terdapat 13 kombinasi kayu yang memberikan pengaruh positif terhadap pengembangan tebal 24 jam, yaitu pada kelompok D. Kombinasi kayu tersebut salah satunya adalah C (Mangium murni), dimana memberikan nilai rata-rata pengembangan tebal terendah yaitu 11,27% dibandingkan dengan kombinasi-kombinasi kayu lainya. Rendaman dingin berbeda nyata denga kontrol. Rendaman dingin menunjukkan pengembangan tebal yang lebih rendah dibandingkan dengan kontrol.
Mengacu pada standar JIS A 5908-2003 nilai rata-rata pengembangan tebal pada perendaman 2 jam, memenuhi standar tersebut baik papan kontrol maupun papan partikel yang mengalami perlaukuan pendahuluan. Pengembangan tebal 24 jam perendaman, pada umumnya papan partikel kontrol masuk kedalam standar tersebut yang mensyaratkan pengembangan tebal maksimum 12%.
4.2 Sifat Mekanis Papan Partikel 4.2.1 Modulus of Elasticity (MOE)
Modulus of Elasticity (MOE) atau modulus lentur merupakan ukuran
ketahanan papan terhadap pembengkokan yaitu berhubungan langsung dengan kekuatan papan dan sifat elastisitas suatu bahan atau material.
Gambar 10 MOE (kg/cm2) kombinasi kayu papan partikel kontrol dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908 (2003).
Pada grafik di atas, nilai MOE papan partikel berkisar antara 8.340 – 17.242 kg/cm2. Nilai MOE terendah (8.340 kg/cm2) terdapat pada papan partikel dengan kombinasi JY (Afrika:Mangium 75:25 yang diberi rendaman dingin), sedangkan nilai MOE papan partikel tertinggi (17.242 kg/cm2) terdapat pada papan partikel dengan kombinasi AY (Sengon murni kontrol).
Sebagian besar papan partikel dengan perlakuan rendaman dingin mempunyai nilai MOE yang lebih rendah. Hal ini diduga karena pada saat partikel kayu diberi perlakuan perendaman dingin, banyak partikel kayu yang mengalami kerusakan pada dimensi panjang, tebal maupun lebar sehingga menyebabkan penurunan kualitas partikel kayu. MOE papan partikel yang rendah juga diduga disebabkan oleh rendahnya kerapatan yang dihasilkan, sehingga ikatan antar partikel menjadi kurang rapat dan kompak yang dapat menyebabkan kecilnya nilai keteguhan papan. Haygreen dan Bowyer (1996) menyatakan bahwa semakin tinggi tingkat kerapatan papan partikel yang dihasilkan, maka akan semakin tinggi sifat keteguhan papan partikel yang dihasilkan. Nilai MOE yang kecil juga diduga karena partikel yang digunakan sebagai bahan baku belum seragam ukuranya. Haygreen dan Bowyer (1996) menyatakan bahwa partikel ideal untuk mengembangkan kekuatan dan stabilitas dimensi adalah partikel serpih tipis dengan ketebalan seragam dengan perbandingan tebal ke panjang yang tinggi.
Berdasarkan tabel anova terhadap nilai MOE papan partikel pada taraf nyata (alpha) 5%, diperoleh bahwa faktor kombinasi kayu dan faktor perlakuan berpengaruh nyata, sedangkan interaksi antar keduanya tidak berpengaruh nyata. Pengaruh yang nyata tersebut terlihat dari nilai Pr>F kurang dari 0,05. Anova dari MOE papan partikel disajikan pada Tabel 10.
Tabel 10 Analisis sidik ragam MOE papan partikel. Sumber
Keragaman Derajat Bebas Kuadrat Jumlah Kuadrat Tengah F-hitung Pr > F Kayu perlakuan interaksi Galat Total 15 1 15 64 95 281002697,5 63063384,0 74434521,0 281688215,3 700188817,8 18733513,2 63063384,0 4962301,4 4401378,4 4,26 14,33 1,13 0,0001* 0,0003* 0,3515 Keterangan : * : berpengaruh nyata
Hasil uji lanjut Duncan pada selang kepercayaan 95% terhadap MOE disajikan pada Lampiran 9. Pada Lampiran 9, kombinasi kayu terbagi lima kelompok yang mempunyai pengaruh hampir sama atau tidak berbeda nyata terhadap MOE papan partikel. Kombinasi sengon murni mempunyai pengaruh yang berbeda dari afrika:mangium 75:25 terhadap MOE papan partikel. Pada pengaruh perlakuan mempunyai dua kelompok. Berdasarkan hasil uji lanjut Duncan MOE untuk kombinasi kayu terdapat dua kombinasi kayu yang memberikan pengaruh positif terhadap MOE, yaitu pada grup A. Kombinasi kayu tersebut salah satunya adalah A (Sengon murni) dan D (Sengon:Afrika 75:25), dimana memberikan nilai rata-rata MOE yang tinggi yaitu 16.767 kg/cm2 dan 15.579 kg/cm2 dibandingkan dengan kombinasi-kombinasi kayu lainya. Pengaruh perlakuan menjelaskan bahwa papan partikel kontrol mempunyai rata – rata nilai yang lebih tinggi dibandingkan rendaman dingin.
Semua papan partikel dari berbagai kombinasi belum memenuhi standar JIS 5908-2003, yang mensyaratkan nilai MOE minimal 20.400 kg/cm2. Nilai MOE yang tidak memenuhi standar tersebut, maka tidak disarankan papan partikel dari 3 jenis kayu ini digunakan sebagai bahan bangunan structural, karena tidak mampu mempertahankan bentuknya. Setiawan (2008) menyatakan bahwa semakin tinggi nilai MOE maka papan akan semakin tahan terhadap perubahan bentuk.
4.2.2 Modulus of Rupture (MOR)
Modulus of Rupture (MOR) atau modulus patah merupakan kemampuan
papan untuk menahan beban hingga batas maksimum. Nilai rata-rata MOR papan partikel yang dihasilkan berkisar antara 97,59 – 196,89 kg/cm2. Nilai MOR papan partikel terendah (97,59 kg/cm2) terdapat pada papan partikel dengan kombinasi JY (Afrika:Mangium 75:25 rendaman dingin), sedangkan nilai MOR tertinggi (196,89 kg/cm2) terdapat pada papan partikel dengan kombinasi AY ( Sengon murni rendaman dingin).
Gambar 11 MOR (kg/cm2) kombinasi kayu papan partikel kontrol dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908 (2003).
Faktor yang mempengaruhi MOR papan partikel adalah berat jenis kayu, geometri partikel, kadar perekat, kadar air lapik, prosedur kempa (Koch 1972
dalam Nurywan 2007). Maloney (1993) menyatakan bahwa nilai MOR
dipengaruhi oleh kandungan dan jenis perekat yang digunakan, daya ikat perekat, dan ukuran partikel. Selain itu, semakin tinggi kerapatan papan partikel maka akan semakin tinggi sifat keteguhan dari papan yang dihasilkan (Haygreen dan Bowyer 1996).
Berdasarkan tabel anova terhadap nilai MOR papan partikel pada taraf nyata (alpha) 5%, diperoleh bahwa faktor kombinasi kayu dan faktor perlakuan berpengaruh nyata, sedangkan interaksi antar keduanya tidak berpengaruh nyata. Pengaruh nyata tersebut terlihat pada nilai Pr>F kurang dari 0,05. Anova dari MOR papan partikel disajikan pada Tabel 11.
Tabel 11 Analisis sidik ragam MOR papan partikel. Sumber Keragaman Derajat Bebas Jumlah Kuadrat Kuadrat Tengah F-hitung Pr > F Kayu perlakuan interaksi Galat Total 15 1 15 64 95 34625,4680 2408,3072 74434521,0 33868,3197 82295,3477 2308,3645 2408,3072 759,5502 529,1925 4,36 4,55 1,44 0,0001* 0,0367* 0,1586 Keterangan : * : berpengaruh nyata
Hasil uji lanjut Duncan pada selang kepercayaan 95% terhadap MOR disajikan pada Lampiran 10. Berdasarkan uji lanjut Duncan kombinasi kayu terbagi empat kelompok yang mempunyai pengaruh hampir sama atau tidak berbeda nyata terhadap MOR papan partikel. Kombinasi sengon murni mempunyai pengaruh yang berbeda dari afrika:mangium 75:25 terhadap MOR papan partikel. Ada satu kombinasi kayu yang memberikan pengaruh positif terhadap MOR, yaitu pada grup A. Kombinasi kayu tersebut dalah A (Sengon murni), dimana sengon murni memberikan nilai rata-rata MOR yang tinggi (194,90 kg/cm2) dibandingkan dengan kombinasi-kombinasi kayu lainya. Pada pengaruh perlakuan mempunyai dua kelompok. Pada pengaruh perlakuan papan partikel kontrol mempunyai rata – rata nilai yang lebih tinggi dibandingkan rendaman dingin.
Berdasarkan standar JIS A 5908-2003, semua nilai MOR papan partikel dari kombinasi 3 jenis kayu memenuhi sntadar tersebut, yang mensyaratkan nilai MOR papan partikel minimal 82 kg/cm2.
4.2.3 Internal Bond (IB)
Internal Bond atau keteguhan rekat internal merupakan keteguhan tarik
tegak lurus permukaan papan. Sifat ini merupakan ukuran terbaik tentang kualitas pembuatan suatu papan karena menunjukan kekuatan ikatan antar partikel.
Hasil pengujian IB didapatkan nilai keteguhan rekat internal berkisar antara 2,83 – 10,53 kg/cm2. nilai IB papan partikel terendah (2,83 kg/cm2) terdapat pada papan partikel dengan kombinasi BY (Afrika murni yang diberi perlakuan rendaman dingin), sedangkan nilai IB papan partikel tertinggi (10,53 kg/cm2) terdapat pada papan partikel dengan kombinasi JX (Afrika:Mangium 75:25 kontrol).
Pada grafik di bawah dapat dilihat bahwa secara umum nilai IB papan partikel kontrol lebih tinggi dibandingkan dengan nilai IB papan partikel rendaman dingin. Terdapatnya kadar air yang masih diatas 5% pada partikel dapat menyebabkan kurangnya ikatan antar perekat dengan partikel. Perendaman dingin dapat menyebabkan larutnya zat ekstraktif, akan tetapi masih ada komponen zat ekstraktif yang menempel pada permukaan partikel kayu sehingga perekat tidak
dapat berikatan langsung dengan partikel kayu. Haygreen dan Bowyer (1996) menyatakan bahwa ikatan internal adalah ukuran tunggal terbaik tentang kualitas pembuatan suatu papan karena menunjukkan kekuatan ikatan antara partikel-partikel, kebaikan pencampuranya, pembentukan lembaranya dan proses pengempaanya. Maloney (1993) menyatakan bahwa dengan semakin meningkatnya kerapatan lembaran, partikel akan mengalami kehancuran pada waktu pengempaan sehingga akan meningkatkan penyebaran perekat persatuan luas, yang akhirnya akan menghasilkan keteguhan rekat internal yang lemah. Distribusi perekat yang kurang bagus juga diduga sangat berpengaruh terhadap tinggi rendahnya nilai IB.
Gambar 12 Internal bond (kg/cm2) kombinasi kayu papan partikel kontrol dan rendaman dingin dibandingkan JIS A5908 (2003).
Berdasarkan standar JIS A 5908-2003 yang mensyaratkan nilai minimal Internal Bond suatu papan partikel adalah 1,5 kg/cm2, semua papan partikel dari
kombinasi 3 jenis kayu telah memenuhi standar tersebut.
Berdasarkan tabel anova terhadap nilai IB papan partikel pada taraf nyata (alpha) 5%, diperoleh bahwa faktor kombinasi kayu, faktor perlakuan dan interaksi keduanya tidak berpengaruh nyata. Hal tersebut terlihat dari nilai Pr>F lebih dari 0,05. Anova dari IB papan partikel disajikan pada Tabel 12.
