0
KUALITAS PAPAN PARTIKEL DARI FESES GAJAH (Elephas maximus sumatranus) DENGAN
PENAMBAHAN KOMPOSISI SERBUK KAYU
SKRIPSI
Herianto A Parhusip 151201121
DAPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2021
1
KUALITAS PAPAN PARTIKEL DARI FESES GAJAH (Elephas maximus sumatranus) DENGAN
PENAMBAHAN KOMPOSISI SERBUK KAYU
SKRIPSI
Oleh:
Herianto A Parhusip 151201121
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Fakultas Kehutanan
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2021
i
i
ii
PERNYATAAN ORISINALITAS
Saya yang bertanda tangan di bawah ini
:
Nama : Herianto A Parhusip NIM : 151201121
Judul Skripsi : Kualitas Papan Partikel dari Feses Gajah (Elephas maximus sumtranus) dengan Penambahan Komposisi Serbuk Kayu
menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Pengutipan-pengutipan yang penulis lakukan pada bagian-bagian tertentu dari hasil karya orang lain dalam penulisan skripsi ini, telah penulis cantumkan sumbernya secara jelas sesuai dengan norma, kaidah, dan etika penulisan ilmiah.
Medan, Agusutus 2021
Herianto A Parhusip NIM 151201121
iii ABSTRAK
HERIANTO A PARHUSIP: Kualitas Papan Partikel dari Feses Gajah (Elephas maximux sumatranus) dengan Penambahan Komposisi Serbuk Kayu, dibimbing oleh RUDI HARTONO.
Kotoran gajah dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan papan partikel. Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh penambahan komposisi serbuk kayu pada kotoran gajah dalam pembuatan papan partikel dan juga menentukan perlakuan terbaik yang dihasilkan. Papan partikel dibuat dengan ukuran 20cm x 20cm x 1cm. Perlakuan dilakukan dengan pencampuran papan partikel dari kotoran gajah dengan serbuk kayu 100%:0%, 90%:10%, 80%:20%, 70%:30% dan 60%:40%. Hasil penelitian ini dibandingkan dengan SNI 03-2105- 2006. Nilai kerapatan sebesar 0,63 - 0,71 g/cm3, kadar air 8,16-9,78%, daya serap air pada perendaman 2 jam 23,29% - 46,42%, dan perendaman 24 jam 53,39% - 81,89%, pengembangan tebal pada perendaman 2 jam 11,83-25,26% dan 24 jam 18,31%-36,5%, nilai MOE 17742-22322 kg/cm3, nilai MOR 189,97-264,677 kg/cm2, dan niai IB 1,69-3,81 kg/cm2 . Keseluruhan nilai MOE dan MOR telah memenuhi standar, baik nilai kerapatan, kadar air dan daya serap air sudah memenuhi standar SNI 03-2105-2006. Perlakuan terbaik terdapat pada perbandingan kotoran gajah dengan serbuk kayu 60%:40%.
Kata kunci: kotoran gajah, serbuk kayu, sifat fisis dan mekanis, papan partikel.
iv ABSTRACT
HERIANTO A PARHUSIP : The Quality of Particleboard from Elephant Feces (Elephas maximus sumatranus) with Addittion of Sawdust Composition, supervised by RUDI HARTONO
Elephant feces can be used as raw material of particleboard. This study aims to see the effect of adding the composition of sawdust to elephant feces in the manufacture of particle board and also to determine the best treatment produced. Particleboard from the ration of elephant feces with sawdust 100%:0%, 90%:10%, 80%:20%, 70%:30% and 60%:40%. The results of this study were compared with SNI 03- 2105-2006. The density value was 0.63-0.71 g/cm3, moisure content was 8.16%- 9.78%, water absorption at 2 hours immersion was 23.29% – 46.42% and 24 hours immersion was 53.39% – 81.89%, thick development at 2 hours immersion was 11.83% – 25.26% and 24 hours immersion was 18.31% – 36.5%, MOE value was 17742-22322 kg/cm3, MOR was 189,97-264,677 kg/cm2, and IB was 1,69-3,81 kg/cm2. The overall MOE and MOR has met the standard, density, immersion water content and water absorption have met the standard of SNI 03-2105-2006. The best treatment was found in the ratio of elephant feces with sawdust 60%:40%
Keywords: elephant feces, sawdust, physical and mechanical properties, particle board.
v
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tarutung pada tanggal 29 Oktober 1997.
Penulis merupakan anak ke lima dari lima bersaudara oleh pasangan Bapak N. Parhusip dan Ibu E. Tarigan,S.Pd.
Penulis memulai pendidikan di SD Negeri 173105 Tarutung pada tahun 2003-2009, pendidikan tingkat Sekolah Menengah Pertama di SMP Negeri 2 Tarutung pada tahun 2009- 2012, pendidikan tingkat Sekolah Menengah Atas di SMA Negeri 1 Tarutung pada tahun 2012-2015. Pada tahun 2015, penulis lulus di Fakultas Kehutanan USU melalui jalur undangan UMB. Penulis memilih minat Departemen Teknologi Hasil Hutan.
Semasa kuliah penulis merupakan anggota Himpunan Mahasiswa Sylva (HIMAS) USU. Penulis telah mengikuti Praktik Pengenalan Ekosistem Hutan di Kawasan Hutan Dengan Tujuan Khusus (KHDTK) Pondok Buluh pada tahun 2017. Pada tahun 2018 penulis juga telah menyelesaikan Praktik Kerja Lapang (PKL) di HTI PT. Putra Lika Perkasa. Pada awal tahun 2020 penulis melaksanakan penelitian dengan judul Kualitas Papan Partikel dari Feses Gajah (Elephants maximux sumatranus) dengan Penambahan Komposisi Serbuk Kayu, dibimbing oleh Dr.
Rudi Hartono, S.Hut., M.Si.
vi
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas Rahmat dan Karunia- Nya Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini berjudul “Kualitas Papan Partikel dari Feses Gajah (Elephas maximux sumatranus) dengan Penambahan Komposisi Serbuk Kayu”. Penulisan skripsi ini merupakan tugas akhir dalam pendidikan Strata-1 dan syarat untuk memperoleh gelar Sarjana pada Program Studi Kehutanan, Fakultas Kehutanan Universitas Sumatera Utara.
Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, dukungan, dan bimbingan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:
1. Kedua orang tua, Bapak N. Parhusip dan Ibu E. Tarigan,S.Pd atas dukungan dari segi moril maupun materil serta kasih sayang dan doa yang tulus. Setiap hal yang diberikan kedua orang tua kepada penulis merupakan semangat dalam perjuangan menyelesaikan skripsi ini.
2. Dr. Rudi Hartono, S.Hut., M.Si selaku Dosen Pembimbing yang senantiasa meluangkan waktu untuk membimbing dan memberikan ilmu, serta memberikan kritik dan saran terhadap penulisan skripsi ini.
3. Dekan Fakultas Kehutanan Bapak Dr.Rudi Hartono, S.Hut., M.Si. dan Ketua Departemen Teknologi Hasil Hutan Bapak Arif Nuryawan, S.Hut., M.Si., Ph.D serta dosen-dosen lainnya yang telah memberi ilmu selama masa perkuliahan.
4. Rekan tim penelitian dan Bang Robby yang telah membantu pelaksanaan dan menyumbangkan semangat serta kerjasama yang baik saat penelitian, serta teman-teman mahasiswa/i Fakultas Kehutanan USU khususnya di Teknologi Hasil Hutan angkatan 2015.
Terakhir, penulis hendak menyapa setiap nama yang tidak dapat penulis cantumkan satu per satu, terimakasih atas doa dan dukungan yang senantiasa mengalir tanpa sepengetahuan penulis. Terimakasih kepada orang-orang yang turut bersuka cita atas keberhasilan penulis menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan baik dari segi materi maupun teknik penulisan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari para pembaca demi penyempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat dalam pengembangan ilmu pengetahuan, khususnya bidang kehutanan.
Medan, Agustus 2021
Herianto A Parhusip
vii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ... i
PERNYATAAN ORIGINALITAS ... ii
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT ... iv
RIWAYAT HIDUP ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xi
PENDAHULUAN Latar Belakang ... ..1
Tujuan Penelitian ... ..2
Manfaat Penelitian ... ..2
TINJAUAN PUSTAKA Gajah dan Kotorannya...3
Serbuk Kayu ... . 4
Papan Partikel ... ..5
Perekat………..……….7
Komposisi Bahan………..………7
METODE PENELITIAN Waktu dan Lokasi Penelitian ... ..9
Alat dan Bahan ... ..9
Prosedur Penelitian... ..9
Pengujian sifat fisis papan partikel... 11
Pengujian sifat mekanis papan partikel... 13
Analisis data... 15
HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Fisis Papan Partikel ... 16
Kerapatan ... 16
Kadar Air ... 17
Daya Serap Air ... 18
Pengembangan Tebal ... 20
Sifat Mekanis Papan Partikel ... 21
Keteguhan Lentur atau Modulus of Elasticity (MOE) ... 21
Keteguhan Patah atau Modulus of Rufture (MOR) ... 23
Keteguhan Rekat atau Internal bond (IB) ... 25
Rekapitulasi Kualitas Papan Partikel………..26
viii KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ... 27
Saran ... 27
DAFTAR PUSTAKA ... 28
LAMPIRAN ... 32
ix
DAFTAR TABEL
No Teks Halaman
1. Sifat fisis dan mekanis partikel menurut JIS A 5908-2003……… 6
2. Kebutuhan Bahan baku Penelitian ... 10
3. Sifat fisis dan mekanis papan partikel menurut SNI03-2105 2006... 15
4. Rekapitulasi hasil pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel ... 26
x
DAFTAR GAMBAR
No Teks Halaman
1. Pola pemotongan permukaan contoh uji untuk pengujian ... 11
2. Pengujian MOE dan MOR... 13
3. Pengujian keteguhan rekat (Internal bond)... 14
4. Kerapatan papan partikel... 16
5. Kadar air papan partikel... 17
6. Daya serap air papan partikel 2 jam dan 24 jam ... 19
7. Pengembangan tebal 2 jam dan 24 jam ... 20
8. Keteguhan lentur papan partikel ... 22
9. Keteguhan patah papan partikel... 23
10. Keteguhan rekat papan partikel……….. 25
xi
DAFTAR LAMPIRAN
No Teks Halaman 1. Kebutuhan bahan baku pembuatan papan partikel... 32 2. Dokumentasi Pembuatan dan Pengujian papan partikel ... 33
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Gajah Sumatera (Elephas maximus sumatranus) merupakan mamalia darat terbesar di Indonesia yang banyak dijumpai di penangkaran atau lembaga konservasi.Kawasan Hutan Dengan Tujuan Khusus (KHDTK) Aek Nauli adalah salah satu lembaga konservasi di Indonesia yang memiliki Gajah Sumatera sebagai salah satu koleksinya. Gajah rata-rata mengeluarkan kotoran sekitar 100-130 kg per hari (Sannigrahi, 2015). Fases gajah yang memiliki karakteristik tinggi serat pakan, yang pada dasarnya adalah selulosa sehingga feses gajah dapat dijadikan sebagai alternatif dalam pembuatan kertas eksotik (Farah et al.,2014). Selain digunakan sebagai pembuatan kertas eksotik, feses gajah juga dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif bahan baku dalam pembuatan papan partikel. Pada penelitian Widyorini (2018) telah dilakukan penelitiaan pembuatan papan partikel dengan bahan baku serat dari kotoran gajah dan menghasilkan papan partikel. Pada penelitian tersebut juga menyatakan hasil dari penelitian tersebut memiliki potensi besar untuk dikembangkan.
Pembuatan papan partikel dari serat kotoran gajah bisa menjadi salah satu alternatif pemanfaatan kembali limbah kotoran gajah yang juga menjadi barang dengan nilai jual tinggi.. Menurut Umemure et al., (2011) dan Widyorini et al., (2014) yang menyebutkan bahwa peningkatan jumlah asam sitrat akan memperbaiki stabilitas dimensi dari molding dan papan yang dihasilkan. Hasil yang serupa ditunjukkan pada hasil penelitian Widyorini et al., (2012) yaitu dengan adanya penambahanasam sitrat (0%-10%) pada pembuatan papan partikel dari pelepah nipah memperlihatkan kenaikan sifat fisika dan mekanika. Penelitian menggunakan asam sitrat ini masih sedikit dilakukan sehingga menarik untuk dikembangkan serta asam sitrat terbukti telah digunakan sebagai agen perekat yang terbaik yang dapat dikembangkan dalam pembuatan papan partikel yang ramah lingkungan.
Serbuk gergajian kayu merupakan limbah pengolahan yang sering dijadikan sebagai bahan baku papan partikel. Marpaung (2015) menyatakan bahwa serbuk gergaji sebagai salah satu limbah modern serbuk gergaji akan menjadi limbah yang
2
dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk sumber panas pemanas, media jamur, bahan bakar mekanik blok/ubin, serta sebagai bahan mentah untuk perakitan papan molekul serbuk gergaji.
Pemanfaatan limbah kotoran kotoran gajah dan serbuk gergajian dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan papan partikel karena berlignoselulosa dan memiliki serat yang tinggi. Pemanfaatan ini bisa sebagai alternatif mendayagunaan limbah yang selama ini tidak termanfaatkan, baik limbah kotoran gajah, maupun limbah industri pengergajian kayu. Isosianat merupakan jenis perekat yang banyak digunakan dalam indutsri papan partikel dan papan serat.
Perekat berbahan dasar minyak ini memiliki reaktivitas yang tinggi, daya rekat yang tinggi, memiliki keawetan tinggi serta dapat diformulasikan dengan polyols pada beberapa jenis kombinasikan serta tidak mengandung formaldehida (Daud, dkk. 2009)..
Berdasarkan hal tersebut, maka dilakukan penelitian pembuatan papan partikel dari kotoran gajah dan serbuk gergajian. Diharapkan pemanfaatan feses gajah dan serbuk gergajian sebagai papan partikel dapat menjadi alternative untuk mendayagunaan limbah yang ada.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk :
1. Menganalisis sifat fisis dan mekanis papan partikel dari kotoran gajah dengan penambahan serbuk kayu
2. Mendapatkan variasi terbaik dari sifat fisis dan mekanis papan partikel dari kotoran gajah dengan penambahan serbuk kayu
Manfaat Penelitian
1. Sebagai informasi pengetahuan, data dan informasi tentang kualitas papan partikel dari kotoran gajah dengan penambahn serbuk kayu.
2. Sebagai upaya pemanfaatan kotoran gajah dengan variasi ukuran partikel untuk bahan baku konstruksi ringan sehingga menambah jenis pasokan bahan baku kayu konstruksi
3
TINJAUAN PUSTAKA
Gajah dan Kotorannya
Gajah adalah makhluk berdarah panas terbesar di dunia yang bertahan lama.
Secara garis besar, gajah asia memiliki empat sub spesies, salah satunya adalah gajah sumatera (Elephas maximus sumatranus Temminck, 1847) yang berada dalam pulau Sumatra, Indonesia. Gajah hidup berkelompok atau disebut kawanan, bisa terdiri 25 hingga 35 individu atau kurang. Kawanan dipimpin oleh seekor gajah betina atau betina yang memiliki matriarchal sistem social. Hidup dalam kelompok sangat penting untuk melindungi anggota gajah yang lebih muda (Berliani et al., 2019).
Glastra (2003) menyatakan bahwa dalam Indonesia terdapat dua jenis gajah asia yaitu gajah sumatera di Sumatera dan gajah kalimantan (Elephas maximus bornensis) di Kalimantan. Martiani (2002) dalam Salsabila (2018) menyatakan bahwa gajah sumatera merupakan sub spesies gajah asia yang hidup soliter di pulau sumatera, beratnya mencapai 6 ton dan tumbuh setinggi 3,5 meter di bahu.
Herbivora goliath ini sangat cerdas dan memiliki pikiran yang lebih besar daripada makhluk berdarah panas daratan lainnya. Gajah sumatera merupakan subspesies dari gajah asia yang dihadirkan oleh Temninck dengan nama Elephas maximus dan merupakan kelompok terakhir dari request Proboscidae.
Kotoran gajah merupakan salah satu bahan alam yang dapat menjadi sumber biogas. Studi di Asia dan Afrika menunjukkan bahwa kotoran gajah menghasilkan jumlah biogas yang sama dengan buang air besar dari makhluk yang berbeda, seperti babi dan sapi. Gajah dapat memakan berbagai tanaman pakan sekitar 200 hingga 270 kg/hari dan akan mengeluarkan feses sekitar 100 hingga 130 kg/hari.
Feses yang di keluarkan berbentuk bola berukuran 100 hingga 150 mm, dengan diameter 70 hingg 180 mm dan berat 1 hingga 2 kg, makanan yang di makan akan di keluarkan lima puluh hingga enam puluh persen karena makan tidak tercerna.
Gajah memiliki pencernaan yang buruk karena feses yang dikeluarkannya sangat berseraat karena mengandung banyak ranting, serat dan biji-bijian yang tak tersentuh (Sannigrahi, 2015).
4
Stepien et al. (2019) menyatakan bahwa dalam skala global gajah diperkirakan ada sekitar ~ 450.000, dimana 400.000 di antaranya ada di Afrika dan 50.000 di Asia. Di Afrika, mamalia ini hidup di 34 negara. Jumlah kotoran harian yang dihasilkan oleh satu gajah adalah 100–150 kg. Berat kotoran gajah tergantung pada jumlah air yang dikonsumsi. Dengan demikian, dengan mempertimbangkan perkiraan konservatif dari berat kotoran minimum (100 kg), produksi kotoran harian dan tahunan pada skala global adalah 45.000 ton dan lebih dari 16 juta ton, masing-masing, yaitu sejumlah besar biowaste yang dapat divalidasi.
Kotoran gajah memiliki merek pakan berserat tinggi karena pengolahan gajah hanya siap untuk mengasimilasi 40% suplemen dari pakan olahan dan sisanya akan dibuang sebagai kotoran. Konsumsi rendah membuat gajah biasanya akan menghabiskan satu ton pakan, dan akibatnya menghasilkan banyak buang air besar.
Kotoran gajah biasanya mengalami pembusukan yang agak cepat mulai dalam 48 jam, yang dimainkan oleh hewan merayap dan jaringan parasit yang menyeramkan (Masunga et al., 2006)
Serbuk kayu
Kayu olahan limbah modern dapat berupa (serbuk gergaji), bongkahan, trim, dan serutan. Limbah mekanis serbuk gergaji akan terbuang sia-sia yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk sumber panas pemanas, media jamur, bahan bakar modern balok/ubin, serta bahan mentah untuk pembuatan papan molekul serbuk gergaji.(Marpaung et al.,2015).
Dalam siklus pertukangan, ia menghasilkan banyak jenis limbah yang berbeda, mengingat limbah untuk jenis serutan kayu. Serutan kayu dapat digunakan dan diubah menjadi papan molekul karena memenuhi kebutuhan sebagai bahan mentah papan molekul. Persyaratan penting untuk bahan mentah yang akan digunakan dalam perakitan papan partikel adalah bahwa jenis pohon dengan ketebalan rendah hingga sedang lebih disukai karena semakin sederhana untuk ditekan, kontak antara permukaan molekul lebih baik dan papan dibingkai. lebih padat, jadi kekuatannya lebih baik (Iskandar dan Supriadi, 2011).
Hasil usaha penggergajian kayu sebenarnya berkisar antara 50-60%, dimana 15-20% terdiri dari serutan kayu gergajian. Diperkirakan ukuran serutan kayu gergajian di Indonesia adalah 0,78 ton m3/tahun. Limbah serutan kayu selanjutnya
5
dapat merusak iklim jika tidak dimanfaatkan sebagaimana mestinya. Dalam bisnis besar, serutan kayu gergajian digunakan sebagai briket arang dan dijual secara moneter. Namun, untuk perusahaan kecil yang jumlahnya ribuan dan tersebar di seluruh negeri, limbah serutan kayu masih belum dimanfaatkan secara optimal.
Menurut bagian penyusunnya, limbah serutan kayu dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar dan arang prakarsa. Bagian esensial kayu adalah selulosa (40- setengah), hemiselulosa (15-34%) dan lignin (17-35%) sedangkan sisanya merupakan bagian tambahan dari kayu yang terdiri dari ekstraktif sekitar 1-10%
dan debris sekitar 1-10%. <1% (Pratiwi et al., 2019).
Papan Partikel
Papan partikel adalah produk hasil pengempaan panas campuran partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya dengan perekat organik serta bahan lain (SNI 03-2105-2006). Papan partikel dapat dibuat dari limbah pengerjaan kayu sehingga mengoptimalkan bahan yang ada.
Papan partikel menjadi salah satu pilihan dalam menjawab kebutuhan kayu.
Particleboard diproduksi dengan menggunakan potongan-potongan kecil (kayu yang terbuang) yang merupakan bahan lignoselulosa. Kebutuhan akan papan partikel terus berkembang. Setiap bulan lini produksi furnitur membutuhkan tidak kurang dari 3.000 m3 papan partikel, yang sebagian besar diimpor dari Cina dan Italia karena tidak adanya pasokan dari lingkungan sekitar. Oleh karena itu, pemanfaatan limbah pengumpul kayu akasia menjadi papan molekul merupakan pilihan untuk meningkatkan pemanfaatan aset kayu yang semakin terbatas dan diperlukan untuk memberikan nilai tambah. Informasi dan data bagian fisik dan mekanik papan partikel dari limbah pengumpul kayu sangat penting (Muhdi et al., 2013).
Papan partikel merupakan produk komposit yang dapat memenuhi kebutuhan masyarakat atas berkurangnya produk dari kayu solid ataupun bertambah kecilnya dimensi dari produk kayu solid. Papan Partikel merupakan lembaran papan tiruan turunan kayu yang dibuat dari potongan-potongan kecil kayu ataupun bahan yang mengandung lignoselulosa lainnya yang digabungkan dengan perekat sintesis dengan penambahan perlakkuan seperti panas, kelembapan, katalisator, dan lain sebagainya. Dalam pengujian papan partikel terdapat standar
6
pengujian baik dalam negeri maupun luar negeri. Pengujian yang umum dilakukan adalah SNI untuk standarisasi di Indonesia dan JIS untuk luar negeri , Kedua standar ini sering digunakan karena memuat nilai minimum hasil pengujian papan.
Pengujian-pengujian yang dilakukan meliputi sifat fisis, sifat mekanis dan pengawetan papan. Untuk pengujian sifat fisis dan mekanis dapat bersumber dari SNI 03-2105-2006 ataupun JIS A 5908:2003. Sedangkan Pengawetan bersumber dari SNI 01 7207-2006 (Nuryawan, 2016).
Spesifiaksi sifat-sifat fisis dan mekanis papan partikel menurut JIS A 5908- 2003 disajikan dalam Tabel 1.
Tabel 1. Sifat fisis dan mekanis partikel menurut JIS A 5908-2003 No Parameter Sifat Fisis 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 (%) <12
5 MOR (kg/cm2) >82
6 MOE (kg/cm2) >20400
7 Internal Bond (kg/cm2) >1,5
8 pegang sekrup (kg) >31
Sumber : JIS A 5908-2003
Papan partikel pada umumnya menggunakan lem berbahan dasar formaldehida dalam pengembangannya. Semen ini mengandung kadar formalin yang sangat tinggi atau melampaui prinsip yang telah ditetapkan, sehingga dapat mengganggu kesehatan dan iklim. Bagaimanapun, kekuatan sebenarnya dari papan, untuk situasi ini adalah peningkatan tebal, secara teratur masih tidak dapat memenuhi pedoman. Oleh karena itu, berbagai kemajuan diciptakan, misalnya dengan menambahkan senyawa sintetis sebagai penggerak segmen zat pada tingkat yang dangkal, sambil tetap berfokus pada perspektif kesejahteraan dan keamanan.
Variabel-variabel yang mempengaruhi sifat papan partikel tanpa lem rekayasa pada dasarnya setara dengan penggunaan semen, khususnya ukuran molekul dan matematika, ketebalan dan kelembaban bahan mentah, ukuran tekanan yang menggabungkan strategi, suhu, faktor pengepresan dan waktu pemerasan.
(Widyorini et al., 2012).
7
Perekat
Isosianat merupakan jenis perekat yang banyak digunakan dalam indutsri papan partikel dan papan serat. Perekat berbahan dasar minyak ini memiliki reaktivitas yang tinggi, daya rekat yang tinggi, memiliki keawetan tinggi serta dapat diformulasikan dengan polyols pada beberapa jenis kombinasikan serta tidak mengandung formaldehida. Karena sifat-sifat yang menguntungkan tersebut membuat perekat isosianat ini dapat dikembangkan untuk mengurangi emisi formaldehida yang dihasilkan dari perekat berbahan formaldehida ( Daud et al.,. 2009).
Komposisi Bahan
Bahan komposit dapat dicirikan menjadi beberapa jenis, bergantung pada perhitungan dan jenis seratnya. Hal ini dapat dibenarkan, mengingat serat merupakan komponen utama dalam material komposit. Sifat mekanik bahan komposit, seperti kekuatan, kekokohan, keserbagunaan dan ketangguhan, bergantung pada matematika dan sifat serat. Secara garis besar, material komposit terdiri dari dua macam, yaitu material komposit molekul (partikulat komposit) dan material komposit serat (fiber composites). Bahan komposit molekul terdiri dari partikel yang disatukan oleh kisi-kisi. Keadaan partikel ini dapat berubah, misalnya, bulat, kubik, tetragonal atau bahkan bentuk tak terduga tanpa pandang bulu, namun pada pengukuran yang sama normal. Sementara itu, bahan komposit serat terdiri dari untaian yang dibatasi oleh kisi-kisi (Sudarsono et al., 2010).
Nurhilal (2017) melakukan penelitian terhadap karakteristik papan partikel sekam padi dengan variasi campuran dedak 70:30, 80:20, dan 90:10, serta variasi tekanan pemadatan 3:1, 4:1, dan 5:1. Perlakuan terbaik diperoleh pada komposisi sekam padi dengan dedak 80:20 pada pemadatan 5:1, dengan nilai kekuatan ikat internal, modulus elastisitas, modulus pecah, dan densitas masing-masing 3.200 kg/cm2, 7585 kg/cm2, 70,523 kg/cm2. Nilai densitas dan densitas air tertinggi dihasilkan pada komposisi sekam padi dengan perbandingan 80:20 dan 70:30 keduanya pada pemadatan 5:1 yaitu 0,256 gr/cm3 dan 1,298%.
Cahyana (2013) melakukan penelitian tentang pembuatan papan partikel dari limbah penyulingan serbuk gergaji dan kulit kayu gemor dengan komposisi
8
50:50, 60:40 dan 70:30. Perekat yang digunakan adalah kanji dan PVac dengan konsentrasi 5%. Penelitian menunjukkan peningkatan serbuk gergaji meningkatkan kekuatan kayu. Nilai densitas tertinggi adalah 0,79 gr/cm3 pada 50% : 50% dengan perekat kanji. Nilai ketangguhan patah tertinggi diperoleh pada perlakuan 70% : 30% dengan perekat kanji. Nilai kuat lentur tertinggi diperoleh pada perlakuan komposisi 60% : 40% dengan perekat kanji. Nilai kuat tarik tertinggi diperoleh pada perlakuan komposisi gemor 50% : 50% dan perekat pati. Purwanto (2016) memimpin penelitian produksi papan partikel dari serutan rotan dan serbuk gergaji dengan proporsi 100%:0%, 75%:25%, setengah:setengah, 25%:75%, dan 0%:100%. Kemudian ditambahkan lem urea formaldehida sebanyak 11% dari berat bahan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa papan molekul yang diproduksi dengan menggunakan satu jenis bahan baku serutan rotan (100%) atau serbuk gergaji (100%) memberikan sifat mekanik aktual yang memenuhi persyaratan SNI.
03-2105-2006, dan lebih baik menggunakan dua kombinasi serutan rotan dan limbah serbuk gergaji
9
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juli sampai November 2020.
Pembuatan papan dilakukan di Laboratorium Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan pengujian sifat fisis dan mekanis papan dilakukan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam pembuatan papan partikel ini adalah pisau/gunting, timbangan, rotary blender, kertas indikator pH, cetakan besi ukuran 20 cm x 20 cm dengan ketebalan 1 cm, mesin kempa, oven, kertas label, kaliper, dan mesin Universal Testing Machine (UTM). Sedangkan bahan yang di gunakan adalah feses gajah (Elephas maximus sumatranus), serbuk kayu, dan perekat isosianat.
Prosedur Penelitian 1. Pengambilan bahan baku
Persiapan bahan baku dilakukan dengan mengambil feses gajah Aek Nauli, Kabupaten Simalungun. Sedangkan limbah serbuk kayu yang kasar diperoleh dari panglong.
2. Persiapan bahan baku
Feses gajah yang telah diambil kemudian cuci hingga bersih dan kemudian dijemur hingga kering. Serbuk kayu yang telah diambil juga dijemur hingga kering.
3. Pengovenan
Pengovenan dilakukan selama 24 jam dengan suhu 100 0C, sampai kadar air pada partikel feses gajah dan serutan kayu mencapai ±8 %
4. Pencampuran (blending)
Kedua jenis partikel dicampurkan dengan perekat isosianat dengan kadar perekatnya adalah 7%. Perbandingan partikel feses gajah dan partikel serutan
10
kayu adalah 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, dan 60:40. Kebutuhan bahan baku dan perekat pada pembuatan papan partikel dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Kebutuhan bahan baku papan partikel Komposisi
feses gajah dan Serutan
kayu
Ulangan Kadar perekat
(%)
Berat (g) Feses gajah Serutan
kayu
Isosianat
100:0 3 7 322,99 0 21,36
90:10 3 7 290,69 32,29 21,36
80:20 3 7 258,39 64,59 21,36
70:30 3 7 225,09 96,89 21,36
60:40 3 7 193,79 129,19 21,36
Total 1290,95 322,96 106,8
5. Pembentukan lembaran
Partikel yang telah dicampur dengan perekat dimasukkan ke dalam pencetakan lembaran. Pembentukan lembaran dilakukan dengan menggunakan alat pencetak lembaran ukuran 20 cm x 20 cm x 1 cm dengan kerapatan 0,8 g/cm3.
6. Pengempaan panas (hot pressing)
Pengempaan panas dilakukan dengan menggunakan alat kempa panas (hot press). Tekanan kempanya adalah 30 kg/cm2. Suhu yang di gunakan adalah 160 °C, dalam waktu 5 menit.
7. Pengkondisian (conditioning)
Pengkondisian selama 7 hari pada suhu kamar dilakukan untuk menyeragamkan kadar air papan komposit mencapai kesetimbangan dan menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk selama proses pengempaan panas.
8. Pemotongan contoh uji
Pemotongan contoh uji papan partikel yang telah mengalami conditioning kemudian dipotong sesuai dengan tujuan pengujian yang dilakukan. Ukuran contoh uji disesuaikan dengan standar pengujian JIS A 5908 (2003) tentang
11
papan partikel. Pola pemotongan untuk pengujian seperti terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Pola pemotongan permukaan contoh uji Keterangan:
A : contoh uji pengembangan tebal, daya serap air (5 x 5 cm2 ) B : contoh uji kerapatan dan contoh uji kadar air (10 x 10 cm2 ) C : contoh uji internal bond (5 x 5 cm2)
D : contoh uji MOE dan MOR (5 x 20 cm2 ) Pengujian Sifat Fisis Papan Partikel
Pengujian ini meliputi pengujian kerapatan papan partikel, kadar air papan partikel, dan pengembangan tebal
a. Kerapatan
Uji kerapatan papan partikel dilakukan pada kondisi kering udara dan kemudian ditimbang beratnya (m) dengan uji 10 cm x 10 cm. Selanjutnya, diukur panjang, lebar dan tebal untuk menentukan volume contoh uji (V). Besar kerapatan papan partikel dihitung dengan rumus:
ρ
=
𝑀𝑉
Keterangan:
ρ : kerapatan (g/cm3)
M : berat contoh uji kering udara (g) V : volume contoh uji kering adm (cm3)
D A
C
B
12
b. Kadar air
Contoh uji ukuran 10 cm x 10 cm yang digunakan adalah bekas contoh uji kerapatan. Contoh uji terlebih dahulu ditimbang untuk memperoleh berat awal (BA), kemudian dioven pada suhu 103 ± 2 °C selama 24 jam. Contoh uji didinginkan dalam desikator kemudian ditimbang untuk mengetahui berat kering oven (BKO) Nilai kadar air dihitung menggunakan rumus:
KA (%) = 𝐵𝐴−𝐵𝐾𝑂
𝐵𝐾𝑂 x 100%
Keterangan:
KA : Kadar air (%) BA : Berat awal (g) BKO : berat kering oven (g) c. Daya Serap Air
Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm. Perhitungan daya serap air didasarkan pada selisih berat sebelum (B1) dan berat setelah perendaman (B2) dengan air dingin selama 24 jam kemudian diukur pengembangan tebal contoh uji. Nilai daya serap air dihitung dengan rumus:
DSA = B2-B1
B1 x 100%
Keterangan:
DSA : daya serap air (%)
B1 : berat sebelum perendaman (g) B2 : berat setelah perendaman (g) d. Pengembangan Tebal
Contoh Uji berukuran 5 cm x 5 cm. Perhitunganngan pengembangan tebal didasarkan pada selisih tebal sebelum (T 1) dan setelah perendaman (T2) dengan air dingin selama selama 24 jam kemudian diukur pengembangan tebal contoh ujn.
Nilai pengembangan tebal dihitung dengan rumus:
TS (%) = 𝑇2 – 𝑇1
𝑇1 x 100%
13
Keterangan :
TS : daya serap air (%)
T1 : tebal sebelum perendaman (g) T1 : tebal setelah perendaman (g)
Pengujian Sifat Mekanis Papan Partikel
a. MOE (Modulus of Elasticity) dan MOR (Modulus of Rupture)
Pengujian MOE dilakukan bersama-sama dengan pengujian MOR dengan pengujian 20 cm x 5 cm pada kondisi kering udara dibentangkan dengan pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga. Kecepatan pembebanan sebesar 10 mm/menit yang selanjutnya diukur besarnya beban yang dapat ditahan oleh contoh uji tersebut sampai batas proporsi. Pola pembebanan dalam pengujian digambarkan pada Gambar 3.
P
h
L b
Gambar 2. Pengujian MOE dan MOR
Nilai MOE dan MOR dihitung dengan rumus berikut:
MOE = ∆𝑃𝐿
3
4∆𝑦𝑏ℎ3
MOR = 3𝑃𝑚𝑎𝑥𝐿
2𝑏ℎ2 Keterangan :
MOE : modulus of elasticity (kg/cm2 ) MOR : madulus of rupture ( kg/cmz)
∆P : perubahan beban yang di gunakan (kg) Pmax : beban maksimum (kgf) _
14
L : jarak sangga (16 cm)
∆y : perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm) b : lebar contoh uji (cm)
h : tebal contoh uji (cm)
b. Keteguhan rekat Internal
Contoh uji ukuran 5 cm x 5 cm terlebih dahulu diukur dimensi panjang dan lebar untuk mendapatkan luas permukaannya, kemudian contoh uji direkatkan pada dua buah blok besi dengan perekat epoksi dan dibiarkan mengering selama 24 jam.
Kedua blok ditarik tegak lurus pennukaan contoh uji sampai beban maksimum menggunakan universal testing machine (UTM). Cara pengujian internal bond disaiikan pada Gambar 3.
Arah
Blok besi
Contoh uji Blok bsi
Arah
Gambar 3. Pengujian keteguhan rekat (internal bound)
Keteguhan rekat tersebut dihitung dengan menggunakan rumus : IB = 𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠
𝐴
Keterangan:
IB : keteguhan rekat internal (kg/cm2) Pmax : beban maksimum yang bekerja (kg) A : luas contoh uji
15
Analisis Data
Analisis data dilakukan dengan membandingkan hasil penelitian dengan SNI 03-2105 2006 pada tabel berikut.
Tabel 3. Sifat fisis dan mekanis papan partikel menurt SNI 03-2105 2006 No Parameter Sifat Fisis Mekanis Standar SNI 03-2105 2006
1 Kerapatan (g/cm3) 0,4 - 0,9
2 Kadar air (%) 5 – 13
3 Daya serap air (%) -
4 Pengembangan tebal (%) ≤ 12
5 MOR (kg/cm2) ≥ 82
6 MOE (kg/cm2) ≥ 20400
7 Internal Bond (kg/cm2) ≥ 1,5
8 pegang sekrup (kg) ≥ 31
Setelah hasil dari penelitian dibandingkan dengan standar SNI 03-2105 2006 pada setiap perlakuan. Untuk mendapatkan perlakuan terbaik dapat dilihat dengan cara melihat nilai sifat fisis dan mekanis yang tertinggi dari seluruh perlakuan yang diuji.
16
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisis Papan PartikelKerapatan
Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa nilai rata-rata dari kerapatan papan partikel yang dihasilkan berkisar antara 0,63-0,71 g/cm3 dengan rata-rata keseluruhan sebesar 0,66 g/cm3. Rekapitulasi rata-rata nilai kerapatan papan partikel dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Kerapatan papan partikel
Pada Gambar 5. terlihat bahwa nilai kerapatan papan partikel sangat bervariasi. Nilai kadar air terendah terdapat pada papan partikel komposisi 90:10 sebesar 8,16% sedangkan nilai kadar air papan partikel tertinggi terdapat pada komposisi 100:0 sebesar 9,78%.
Berdasarkan Gambar 5. terlihat bahwa semua papan partikel yang dihasilkan dengan kadar air 8,16-9,78% memenuhi satandar SNI 03-2105-2006 yang mensyaratkan nilai kadar air ≤14%. Kondisi lingkungan (kelembapan) tempat dimana papan partikel ditempatkan juga berpengaruh terhadap sifat higrokopis uap air papan partikel. Menurut Nuryaman et al,(2009) menyatakan bahwa pada saat pengkondisian, papan partikel yang masih tersusun atas partikel-partikel masih
0.63 0.62 0.65
0.71 0.70
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
100% : 0% 90% : 10% 80% : 20% 70% : 30% 60% : 40%
Kerapatan (g/cm3)
Perbandingan kotoran gajah : serbuk gergaji SNI 03-2105 2006
(p = 0,4-0,9 g/cm3)
17
memiliki sifat higrokopis, artinya dapat menyerap atau melepaskan air dari lingkungannya pada saat pengkondisisan kelembapan udara diruang pengkondisian cukup tinggi, papan partikel akan menyerap uap air dari lingkungannya dan mengisi kekosongan rongga partikel dan antar partikel.
Nilai kadar air papan partikel dari campuran kulit pinang dan serbuk kayu mahang berkisar 8,8-10,6% (Tifani dan Pulihulawa 2018), hal ini cenderung sama dengan nilai kadar air yang dihasilkan pada penelitian ini berkisar 8,16-9,78%
kadar air pada papan partikel yang dipengaruhi oleh tingkat kadar air bahan baku yang digunakan. Penambahan perekat juga turut mempengaruhi tingkat kadar air papan partikel yang dihasilkan. Hali ini diperkuat oleh pernyataan Prasetyani dan Ruhendi (2009), kadar air papan partikel dipengaruhi oleh kadar air awal partikel, jumlah air yang menguap selama proses kempa dan jumlah air dalam perekat.
Kadar Air
Hasil penelitian ini memperlihatkan kadar air papan partikel memiliki nilai yang berkisar antara 8,16 – 9,78% dengan nilai rata-rata keseluruhan sebesar 8,54%. Rekapitulasi rata-rata nilai kadar air papan patikel dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Kadar air papan partikel
Pada Gambar 5. terlihat bahwa nilai kadar air papan partikel sangat bervariasi. Nilai kadar air terendah terdapat pada papan partikel komposisi 90:10
9.78
8.16 8.35 8.21 8.24
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
100% : 0% 90% : 10% 80% : 20% 70% : 30% 60% : 40%
Kadar Air (%)
Perbandingan kotoran gajah : serbuk gergaji
SNI 03-2105 2006 (KA = <14%)
18
sebesar 8,16% sedangkan nilai kadar air papan partikel tertinggi terdapat pada komposisi 100:0 sebesar 9,78%.
Berdasarkan Gambar 5. terlihat bahwa semua papan partikel yang dihasilkan dengan kadar air 8,16-9,78% memenuhi satandar SNI 03-2105-2006 yang mensyaratkan nilai kadar air ≤14%. Kondisi alam (kelembaban) di mana papan partikel diatur juga mempengaruhi sifat higroskopis kelembaban papan partikel. Sesuai Nuryaman et al, (2009) menyatakan bahwa selama pencetakan, papan molekul yang masih terbuat dari partikel sebenarnya memiliki sifat higroskopis, yang berarti dapat menahan atau mengalirkan air dari keadaannya saat ini saat pencetakan di ruang pencetakan cukup tinggi, papan molekul akan menelan air. uap air dari iklim dan menutupi kekurangan antar partikel dan antar partikel.
Nilai kadar air papan partikel dari campuran kulit pinang dan serbuk kayu mahang berkisar 8,8-10,6% (Tifani dan Pulihulawa 2018), hal ini cenderung sama dengan nilai kadar air yang dihasilkan pada penelitian ini berkisar 8,16-9,78%
kadar air pada papan partikel yang dipengaruhi oleh tingkat kadar air bahan baku yang digunakan. Penambahan perekat juga turut mempengaruhi tingkat kadar air papan partikel yang dihasilkan. Hali ini diperkuat oleh pernyataan Prasetyani dan Ruhendi (2009), kadar air papan partikel dipengaruhi oleh kadar air awal partikel, jumlah air yang menguap selama proses kempa dan jumlah air dalam perekat.
Daya Serap Air
Dalam penelitian ini dilakukan perendaman untuk pengujian daya serap air selama 2 jam dan 24 jam. Nilai rata-rata hasil pengujian daya serap air untuk perendaman 2 jam berkisar 23,29%-46,42% dengan rata-rata 35,56% sedangkan untuk perendaman 24 jam berkisar antara 53,39%-81,89% dengan rata-rata 69,49%.
Nilai daya serap air papan partikel dapat dilihat pada Gambar 6.
19
Gambar 6. Daya serap air papan partikel 2 jam dan 24 jam
Pada Gambar 6. terlihat bahwa nilai daya serap air terendah pada perendaman 2 jam terdapat pada papan partikel komposisi 80:20 yaitu 23,29%.
Sedangkan nilai daya serap air tertinggi terdapat pada papan partikel komposisi 60:40 %. Nilai daya serap air terendah pada perendaman 24 jam terdapat pada papan partikel komposisi 80:20 yaitu 53,39%. Sedangkan nilai daya serap air tertinggi terdapat pada papan partikel komposisi 60:40 yaitu 81,89%.
Nilai daya serap air cukup tinggi tetapi dalam standar SNI tidak memiliki nilai daya serap air sehingga tidak dapat dilakukan perbandingan Nilai daya serap air yang dihasilkan papan partikel dari ampas sagu berkisar 72,5-127,44% (Lestari et al.,2012). Nilai daya serap air yang dihasilkan papan partikel pada perendaman 24 jam yaitu 53,39-81,89% ,Nilai ini lebih kecil dibandingkan dengan papan partikel dari ampas sagu dan memiliki nilai yang lebih tinggi dari nilai daya serap air papan partikel campuran kulit buah jarak dan serutan kayu 36,81-113,31%
(Iswanto et al., 2012),
33.76
41.23
23.29
33.11
46.42
67.74 67.43
53.39
76.98
81.89
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
100% : 0% 90% : 10% 80% : 20% 70% : 30% 60% : 40%
Daya Serap Air (%)
Perbandingan kotoran gajah : serbuk gergaji
DSA 2 jam
DSA 24 jam
20
Pengembangan Tebal
Pengukuran pengembangan tebal dilakukan bersamaan dengan pengukuran DSA sehingga PT diukur setiap 2 jam dan 24 jam per contoh uji. Hasil rata-rata pengembangan tebal papan partikel dapat dilihat pada Gambar 7. Nilai hasil pengujian pengembangan tebal untuk perendaman 2 jam berkisar 11,83-25,26%
dengan rata-rata 17,28% sedangkan untuk perendaman 24 jam berkisar antara 18,31-36,5% dengan rata-rata 24,24%. Rekapitulasi rata-rata nilai pengembangan tebal papan partikel dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Pengembangan tebal papan partikel 2 jam dan 24 jam
Berdasarkan Gambar 7. terlihat bahwa waktu perendaman berpengaruh terhadap pengembangan tebal papan partikel. Waktu perendaman 2 jam pengembangan tebalnya lebih rendah dari pengembangan tebal 24 jam. Semakin lama papan partikel direndam, maka akan semakin banyak penyerapan air sehingga pengembangan tebal akan semakin tinggi pula. Maharani et al., (2001) mengatakan bahwa air yang masuk tersebut akan mengubah dimensi papan menjadi lebih besar dan akhirnya mempengaruhi ikantan antar partikel dan ikatan partikel dengan
25.26
21.56
15.30
11.83 12.46
36.50
28.24
18.31
21.29
16.88
0 5 10 15 20 25 30 35 40
100% : 0% 90% : 10% 80% : 20% 70% : 30% 60% : 40%
Pengembangan Tebal (%)
Perbandingan kotoran gajah : serbuk gergaji SNI 03-2105 2006
TS = ≤12 %
PT 2 jam PT 24 jam
21
perekat. Semakin tinggi penyerapan air, maka akan meningkatnya pengembangan papan partikel.
Berdasarkan gambar 7 terlihat nilai hasil pengujian pengembangan tebal untuk perendaman 2 jam berkisar 11,83-25,26% dengan rata-rata 17,28%
sedangkan untuk perendaman 24 jam berkisar antara 18,31-36,5% dengan rata-rata 24,24%. Mengacu pada standart SNI 03-2105-2006, syarat nilai pengembangan tebal untuk produk papan ≤12%, sedangkan nilai yang diperoleh pada penelitian ini waktu untuk perendaman 2 jam berkisar 11,83-25,26% dan untuk perendaman 24 jam berkisar antara 18,31-36,5%. Papan partikel komposisi 70:30 pada perendaman 2 jam sudah memenuhi standar, sedangkan papan partikel yang lain belum memenuhi standar.
Pada Gambar 7 terlihat papan partikel dengan komposisi bahan baku 60:40 antara serat kotoran gajah dan serbuk kayu menghasilkan pengembangan tebal paling rendah. Penambahan komposisi serbuk kayu memiliki berat jenis yang lebih tinggi dibandingkan serat kotoran gajah yang menambah stabilitas kayu.
Dirhamsyah (2008) berpendapat kalau pengembangan tebal adalah campuran 2 komponen dari partikel tersebut . Pembebasan tegangan tekanan terjadi karena kadar air tidak mampu kembali ketika papan partikel sudah mengalami pengurangan air. Semakin kecil nilai pengembangan tebal maka diperoleh hasil yang paling bagus. Hal tersebut bisa mengantisipasi proses penyerapan air lewat pori-pori rongga kosong antar partikel (Widianto, 2002). Air yang semakin banyak diabsorbsi dan masuk ke struktur partikel menyebabkan semakin banyak perubahan dimensi pada papan partikel (S. Ruhendi, 2011).
Sifat Mekanis Papan Parikel
Keeteguhan lentur atau Modulus of Elasticity(MOE)
Dalam penelitian ini dilakukan pengujian dengan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) untuk memperoleh nilai MOE papan partikel yang dihasilkan. Nilai hasil pengujian MOE berkisar antara 17742-22322 kg/cm3, dengan rata-rata 20260 kg/cm3. Rekapitulasi rata-rata MOE papan partikel dapat dilihat pada Gambar 8.
22
Gambar 8. Keteguhan lentur papan partikel
Pada Gambar 8 terlihat bahwa nilai MOE terendah papan partikel terdapat pada papan dengan perbandingan 70:30 yaitu 17742 kg/cm2. Sedangkan nilai MOE tertinggi terdapat pada papan dengan perbandingan 60:40 yaitu 22322 kg/cm2. Berdasarkan standar SNI 03-2105-2006 persyaratan nilai MOE ≥ 20400 kg/cm 2. Perlakuan yang memenuhi syarat menghasilkan nilai MOE papan partikel pada komposisi 80:20 yaitu 21392 kg/cm2 dan papan partikel 60:40 yaitu 22322kg/cm2 sedangkan papan partikel lainnya belum memenuhi syarat SNI 03-2105-2006.
Nilai MOE yang diperoleh memiliki nilai yang bervariasi hal ini disebabkan oleh beberapa factor yang diduga mempengaruhi kekuatan lentur papan partikel yang dihasilkan. Serat kotoran gajah yang digunakan memiliki ukuran yang tidak seragam sama hal dengan ukuran dari bahan baku serbuk kayu. Nilai keteguhan patah (MOE) pada penelitian ini berkisar 17742-22322 kg/cm2 ini lebih besar dibandingkan dengan nilai keteguhan patah (MOE) papan partikel dari serbuk gergajian kayu dengan limbah penyulingan kulit kayu gemor berkisar antara 137,46-351,50 kg/cm2 (Budi Cahyana, 2013)
Penambahan serbuk kayu dalam berbagai variasi komposisi papan partikel diduga mempengaruhi nilai MOE papan partikel yang dihasilkan. Partikel serbuk
19520 20301 21392
17742
22322
0 5000 10000 15000 20000 25000
100% : 0% 90% : 10% 80% : 20% 70% : 30% 60% : 40%
MOE (kg/cm2)
Perbandingan kotoran gajah : serbuk gergaji SNI 03-2105 2006
MOE = ≥ 20.400kg/cm2
23
kayu yang digunakan memiliki ukuran yang kecil. Lias et al., (2014) menambahhkan, penggunaan partikel berupa serutan (shaving) yang kasar menghasilkan kekuatan lentur (MOE) yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang halus. Abdurachman dan Nurwaty (2011) menyatakan bahwa partikel kasar mempunyai nilai MOE yang lebih tinggi dibandingkan papan partikel dari partikel halus. Wulandari et al. (2020) menyatakan bahwa, komposisi bahan baku menggunakan kayu lebih baik dibanding papan partikel menggunakan seluruhnya non kayu.
Keteguhan Patah atau Modulus of Rufture (MOR)
Nilai MOR papan partikel memiliki yang berkisar antara 189,97-233,67 kg/cm2 dengan nilai rata-rata sebesar 209,081 kg/cm2. Rekapituasi MOR papan partikel dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Keteguhan patah papan partikel
Pada Gambar 9 diperoleh nilai MOR papan partikel terendah terdapat pada papan partikel komposisi 70:30 sebesar 190 kg/cm2 sedangkan nilai kerapatan papan partikel yang tertinggi terdapat pada papan partikel komposisi 60:40 sebesar 233 kg/cm2. Persyaratan nilai MOR sesuai SNI 03-2105-2006 yaitu ≥ 82 kg/cm2 . Seluruh perlakuan menghasilkan nilai MOR yang memenuhi standar.
Dalam pengujian keteguhan patah (MOR) diperoleh variasi nilai yang realtif sama dengan keteguhan lentur (MOE) pada setiap variasi komposisi papan papan
204 198
220
190
233
0 40 80 120 160 200 240 280
100% : 0% 90% : 10% 80% : 20% 70% : 30% 60% : 40%
MOR (Kg/cm2)
Perbandingan kotoran gajah : serbuk gergaji SNI 03-2105 2006
MOR = ≥ 82 kg/cm2
24
partikel. Dimana pada variasi komposisi (serat kotoran gajah dan serbuk kayu) 100:0 dan 60:40 terjadi peningkatan MOR namun pada komposisi 90:10 dan 70:30 terjadi penurunan MOR dan peningkatan kembali pada komposisi 80:20 variasi ini juga terjadi pada pengujian keteguhan lentur (MOE). Pengujian keteguhan patah (MOR) menghasilkan nilai yang bervariasi, hal ini diduga dikarenakan pengaruh berbagai factor. Jenis perekat dan panjang partikel yang digunakan turut mempengaruhi nilai keteguhan patah papan partikel yang dihasilkan. Hal ini sesuai dengan pernyataan Maloney (1993), daya ikat perekat, panjang serat dan kandungan serta jenis bahan perekat mempengaruhi nilai MOR yang dihasilkan.
Papan partikel yang dibuat dengan menggunakan satu jenis bahan baku menghasilkan nilai kuat patah yang lebih tinggi dibandingkan dengan menggunakan campuran dua jenis bahan baku yang berbeda. Kondisi ini dimungkinkan oleh homogenitas sifat fisik dan bahan baku yang digunakan untuk membuat partikel. Nuryaman dkk. (2009), menyatakan bahwa kekuatan patah produk kayu termasuk papan cenderung menurun seiring dengan berkurangnya unsur-unsur pembuatan kayu, dalam hal ini membuat papan partikel. Lias dkk.
(2014) menyatakan bahwa ukuran partikel 2,0 mm memiliki MOR, MOE, dan ekspansi ketebalan yang lebih dari dari ukuran partikel 1,0 mm.
Keteguhan Rekat atau Internal Bond (IB)
Dalam penelitian ini menunjukkan nilai keteguhan rekat (IB) papan partikel memiliki rata-rata yang berkisar antara 1,69-3,81 kg/cm2 dengan nilai rata-rata keseluruhan sebesar 2,4 kg/cm2. Nilai keteguhan rekat papan partikel dapat dilihat pada Gambar10.
25
Gambar 10. Keteguhan rekat papan partikel
Pada Gambar 10 diperoleh bahwa nilai IB papan partikel terendah terdapat pada papan partikel pada komposisi 100:0 sebesar 1,683 kg/cm2 sedangkan nilai IB tertinggi terdapat pada papan partikel komposisi 60:40 sebesar 3,803 kg/cm2, kecendrungan semakin rendah persentase kotoran gajah dan semakin tinggi persentase serbuk kayu, maka nilai keteguhan rekat (IB) yang di hasilkan semakin meningkat. Berdasarkan standar SNI 03-2105-2006 nilai IB seluruh variasi papan partikel telah memenuhi standar, dimana standar minimal IB sebesar 1,5 kg/cm2.
Hasil pengukuran menunjukkan seluruh variasi komposisi papan partikel memiliki kerapatan nilai keteguhan rekat yang baik karena telah memenuhi standar.
Nilai keteguhan rekat memiliki variasi yang baik. Hal ini dapat diakibatkan meratanya penyebaran perekat dan ikatan antara perekat yang digunakan dan bahan baku yang direkat. Nuryawan et al.(2009) menyatakan bahwa rendahnya nilai IB dapat terjadi akibat rendahnya ikatan perekat dengan sirekat juga diduga kurang meratanya distribusi saat pencampuran perekat.
Keteguhan rekat papan partikel dipengaruhi oleh berbagai factor. Hal ini diduga menyebabkan diperolehnya nilai IB yang berbanding lurus dengan peningkatan ataupun penurunan komposisi bahan baku. Peningkatan nilai
1.69
1.89
2.15
2.46
3.81
0 1 2 3 4
100% : 0% 90% : 10% 80% : 20% 70% : 30% 60% : 40%
Internal bond (kg/cm2)
Perbandingan kotoran gajah : serbuk gergaji SNI 03-2105 2006
IB = ≥ 1,5kg/cm2
26
keteguhan rekat (IB) diduga disebabkan karena partikel serutan kayu yang besar sehingga beban yang diterima dapat disebar keseluruh sampel uji dengan cukup baik. Prayitno dan Ringgar (2011) menyatakan, bahwa ikatan internal adalah ukuran tunggal terbaik tentang kualitas pembuatan suatu papan karena menunjukkan ikatan antar partikel. Semakin seimbang komposisi partikel yang digunakan, maka keteguhan internal bondingnya semakin baik.
Rekapitulasi Kualitas Papan Partikel
Berdasarkan hasil pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel diperoleh rekapitulasi kualitas papan laminasi seperti pada Tabel 4.
Tabel 4. Rekapitulasi hasil pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel
No
Perlakuan Kerapatan (g/cm3)
Kadar Air (%)
PT MOE
(kg/cm2)
MOR (kg/cm2)
Ket Rekat (kgf/cm)
1 100 : 0 0,63 9,78 36,50 19520,45 204,49 1,69
2 90 : 10 0,62 8,16 28,24 20300,79 197,62 1,89
3 80 : 20 0,65 8,35 18,31 21,392,12 220,22 2,15
4 70 : 30 0,71 8,21 21,29 17742,17 189,98 2,46
5 60 : 40 0,70 8,24 16,88 22322,01 232,92 3,81
Standar SNI 0,4-0,9 5-13 ≤13 ≥ 20400 ≥82 ≥1,5
Pada Tabel 4 terlihat bahwa pada perlakuan 60 : 40 memiliki nilai kadar air, MOE, MOR, dan IB yang lebih tinggi dibandingkan perlakuan yang lain. Semua pengujian pada perlakuan 60 : 40 sudah memenuhi standar SNI 03-2105 2006 sehingga dapat kita simpulkan bahwa perlakuan 60 : 40 adalah perlakuan yang terbaik pada penelitian ini.
27
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Pengujian sifat fisis kerapatan papan partikel feses gajah 0,63-0,71 g/cm2, kadar air 8,16 – 9,78%, daya serap air 23,29-81,89%, pengembangan tebal 11,83-36,5%. Keseluruhan contoh uji sudah memenuhi standart SNI 03- 2105-2006 dan pengujian sifat mekanis papan partikel feses gajah yang dihasilkan bernilai modulus elastis (MOE) antara 17742-22322 kg/cm2, modulus patah (MOR) antara 189,977-264,677 kg/cm2 dan keteguhan rekat (IB) antara 1,69-3,81 kg/cm2
2. Variasi campuran terbaik pada pembuatan papan partikel feses gajah adalah perbandingan variasi 60:40 serbuk kayu.
Saran
Sebaiknya dilakukan penelitian lebih lanjut, dimana dilakukan variasi bahan baku berbeda baik jenis maupun ukurannya agar dapat meningkatkan ketahanan dan kekuatan papan partikel
28
DAFTAR PUSTAKA
Albani F, Pikoli MR, Sugoro I. (2018). Jenis Pakan Mempengaruhi Produksi Biogas Dari Feses Gajah, Studi Kasus Gajah Sumatera (Elephas Maximus Sumatranus Temminck, 1847) Di Taman Margasatwa Ragunan, Jakarta Selatan. Jurnal Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan, 8(2) : 264-270.
Berliani K, Hartini KS, Andriani Y. 2019. Daily Activity of Elephant Allomothers (Elephas maximus sumatranus) in Tangkahan Conservation Response Unit (CRU) Area, Langkat, North Sumatera. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 305, No. 1, p. 012090). IOP Publishing.
Cahyana BT. 2013. Papan Partikel Dari Serbuk Kayu Dan Limbah Penyulingan Kulit Kayu Gemor (Alseodaphne spp.). Jurnal Riset Industri Hasil Hutan, 5(2) : 9-20.
Daud M, Yanto DHY, Massijaya MY, Besar, G. 2009. Pengaruh Rasio Perekat Urea Formaldehida (Uf) Dan Isosianat Terhadap Kadar Emisi Formaldehida Kayu Lapis Sengon (Paraserianthes Falcataria).
Departemen Kehutanan. 2009. Data Potensi Hutan Rakyat di Indonesia. Direktorat Jenderal Rehabilitasi Lahan dan Perhutanan Sosial. Departemen Kehutanan, Jakarta.
Dewi, MIT. 2016. Difusi inovasi pupuk organik kotoran gajah untuk pertanian.
Skripsi. Universitas Islam Negeri Sunan Kalijaga. Yogyakarta
Dewia GK, Widyorini R, Tejolaksonoc MN, Jati AS. 2015. Peningkatan Sifat Fisika dan Mekanika Papan Komposit Serat Kotoran Gajah dengan Penambahan Asam Sitrat. Prosiding. Prosiding Seminar Nasional XVIII MAPEKI. 4-5 November 2015. Bandung. Pp 83-88.
Dirhamsyah, M. 2008. Sifat Papan Semen Partikel Kayu Karet. Fakultas Kehutanan Universitas Tanjungpura. Pontianak.
Farah N, Amna M, Naila Y, Ishtiaq R. 2014. Processing of elephant dung and its utilization as a raw material for making exotic paper. Research Journal of Chemical Sciences, 4(8) :94-103
Gelastra, R. 2003. Elephant Forest on Sale. WWF. Deutsehland
Iskandar MI, Supriadi A. 2011. Pengaruh besaran kempa terhadap sifat papan partikel serutan kayu. Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 29(3) : 226-233.
Iswanto AH, Febrianto F, Hadi YS, Ruhendi S, Hermawan D, Hutan DH. 2012.
Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel dari Kulit Buah Jarak (Jatropha curcas) Diperkuat Partikel Kayu (Physical and Mechanical Properties of Particleboard Made from Jatropha (Jatropha curcas) Fruit HullsReinforced with Wood Particle). Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis, 10 (2) :103-111.
29
Jati AS, Widyorini R, Prayitno TA. 2014. Materi Edukasi Pemanfaatan Limbah Papan Partikel Dari Serat Kotoran Gajah. Taman Safari Indonesia II.
Prigen, Pasuruan, Jawa Timur.
[JSA] Japanese Standards Association. 2003. Particleboards. Japanese Industrial Standar [JIS] A 5908-2003.Japanese Standards Association. Japan.
Karlinasari L, Iksan MF, Hermawan D, Maddu A, Firmanti A. 2011. Pengujian Non-Destruktif Kekuatan Lentur Papan Partikel Wol Semen Dari Beberapa Kayu cepat Tumbuh Menggunakan Metode Stress Wave Velocity. Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis. 9(2).
Lestari M, Setyawati D, Nurhaida. 2018. Karakteristik Papan Partikel Dari Ampas Sagu dan Perekat Asam Sitrat Berdasarkan Kerapatan Papan. Jurnal Hutan Lestari, 6 (2) : 429-437
Lias H, Ksim J, Johari NAM, Liyana I, Mokhtar M. 2014. Influence or Board Density and particle sizes on the homogenous particleboard properties from kelempayan (Neolamarckia cadambai). International Journal of Latest Research in Science and Technology. 3(6) : 173-176.
Maloney TM. 1993. Modern Particle Board and Dry Process FiberBoard Manifacturing. Miller Freeman Inc. San Fransisco. USA.
Masunga GS, Andresen JE, Taylor SS, Dhillion. 2006. Elephant dung decomposition and coprophilous fungi in two habitats of semi-arid Botswana. Mycological Research 110(10) : 1214-1226.
Marpaung IR, Sucipto T, Hakim L. 2015. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel dari Serbuk Limbah Gergajian dengan Berbagai Kadar Perekat Isosianat. Peronema Forestry Science Journal, 4(1) : 1-9.
Muhdi, Risnasari I, Putri LAP. 2013. Studi Pembuatan Papan Partikel dari Limbah Pemanenan Kayu Akasia (Acacia Mangium L.). Bionatura, 15(1)
Nurhilal M. 2017. Karakteristik Papan Partikel Sekam Padi Variasi Campuran Dedak (Sekam Padi Giling) Dan Rasio Kompaksi. Proceeding Semnasvoktek, 2. pp192-199.
Nuryawan A. 2016. Teknologi papan Partikel dan Papan Serat. USU Press. Medan Nuryawan, A., Iwan, R., dan Pamona, S.N.(2009). Sifat Fisik dan Mekanik Papan Partikel dari Limbah Pemanenan Kayu. Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan. 2(2);57-63
Oka GM. 2005. Analisis perekat terlabur pada pembuatan balok laminasi bambu petung. Smartek, 3(2).
Pratiwi VD, Kamal N, Juhanda S. 2019. Analisis Pengaruh Waktu Aktivasi dan Adsorpsi dalam Pemanfaatan Karbon Aktif dari Serutan Kayu menjadi
30
Adsorben Limbah Cair. Rekayasa Hijau: Jurnal Teknologi Ramah Lingkungan, 3(1).
Prasetyani SR dan Ruhendi S. 2009. Keteguhan Rekat Internal Papan Partikel Ampas Tebu Dengan Swa Adhesi dan Perekat Urea Formaldhehida.
Prosiding Simposium Nasional 1 Forum Teknologi Hasil Hutan (FTHH).
Bogor. 30-31 Oktober 2009 Hal 66-74.
Prayitno TA. 1996. Perekatan kayu. Fakultas Kehutanan. Universitas Gadjah Mada.
Yogyakarta.
Prayitno, TA., Ringgar, PP. 2011. Pengaruh Komposisi Bahan dan Waktu Kempa Terhadap Sifat Papan Partikel Serutan Bambu Petung Berlapis Muka Partikel Feses Sapi. UGM. Yogyakarta.
Purwanto D, Riset B, Banjabaru SI. 2016. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel dari Limbah Campuran Serutan Rotan dan Sebuk Kayu. Jurnal Riset Industri, 10(3), 125-133.
Salsabila A. 2018. Studi Perilaku Gajah Sumatera (Elephas Maximus Sumatranus) Untuk Mendukung Kegiatan Wisata Di Pusat Konservasi Gajah Taman Nasional Way Kambas. Skripsi. Universitas Lampung. Lampung
Sannigrahi AK. 2015. Beneficial utilization of elephant dung through vermicomposting. International Journal of Recent Scientific Research, 6(6) : 4814-4817
Santoso A dan Jasni. 2003. Daya Tahan Garis Rekat LRF Pada Kayu Lamina Manii Terhadap Serangan Rayap Kayu Kering. J. Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis 1(1).
Sari NH, Taufan A, Yudhyadi IGNK. 2011. Ketahanan Bending Komposit Hybrid Serat Batang Kelapa/Serat Gelas Dengan Matrik Urea Formaldehyde. Jurnal Energi Dan Manufaktur, 5(1) : 91-97
SNI 03-2105-2006. Papan Serat. Badan Standardisasi Nasional, Jakarta
S. Ruhendi dan Erwinsyah P. 2011. Sifat Fisik dan Mekanis Papan Partikel dari Batang dan Cabang Kayu Jabon. Jurnal Ilmu Technologi Hasil Hutan 4 (1);
14-21. Dapartemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB. Bogor.
Stępień P, Świechowski K, Hnat M, Kugler S, Stegenta-Dąbrowska S, Koziel JA, Manczarski P, Białowiec A. 2019. Waste to Carbon: Biocoal from Elephant Dung as New Cooking Fuel. Energies, 12(22) : 4344.
Sudarsono S, Rusianto T, Suryadi Y. 2010. Pembuatan papan partikel berbahan baku sabut kelapa dengan bahan pengikat alami (lem kopal). Jurnal Teknologi, 3(1) :22-32.
Surdiding R dan Erwinsyah P. 2011. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Dari Batang Dan Cabang Kayu Jabon. Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan.
4(1) : 14-21.
