KARAKTERISTIK PRODUK KOMPOSIT DARI VASCULAR BUNDLES LIMBAH BATANG KELAPA SAWIT SKRIPSI. Oleh : RAYA SYAH PUTRA

(1)

Raya Syah Putra : Karakteristik Produk Komposit Dari Vascular Bundles Limbah Batang Kelapa Sawit, 2010.

KARAKTERISTIK PRODUK KOMPOSIT

DARI VASCULAR BUNDLES LIMBAH BATANG KELAPA SAWIT

SKRIPSI

Oleh :

RAYA SYAH PUTRA 051203014

DEPARTEMEN KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Penelitian : Karakteristik Produk Komposit dari Vascular Bundles Limbah Batang Kelapa Sawit

Nama : Raya Syah Putra

NIM : 051203014

Departemen : Kehutanan

Program Studi : Teknologi Hasil Hutan

Disetujui oleh, Komisi Pembimbing :

Arif Nuryawan, S. Hut, M. Si Luthfi Hakim, S. Hut, M. Si Ketua Anggota

Mengetahui,

A.n Ketua Departemen Kehutanan Sekretaris,

(3)

Raya Syah Putra, The Characteristic of Composite Products Made of

Vascular Bundles from Waste Oil Palm Stem under Supervised by Arif Nuryawan

and Luthfi Hakim

ABSTRACT

The utilization of waste oil palm stem will give added value. In this research, waste of oil palm stem, namely vascular bundles as raw materials of composite board. The composite board were consist of OSB and comply. The aims of the research were to evaluate the characteristic of composite products made of vascular bundles from waste oil palm stem and to get composite products models, namely OSB and comply. Evaluation on physical and mechanical properties board were measured based on Japanese Industrial Standard (JIS) A 5908-2003. The result showed: 1). the physical properties of OSB and comply fulfilled in Japanese Industrial Standard (JIS) A 5908-2003 were density, moisture content, thickness swelling 2 hours and 24 hours. 2). the mechanical properties of OSB fulfilled in Japanese Industrial Standard (JIS) A 5908-2003 were internal

bond, the parallel lengthwise and widthwise MOR, the parallel lengthwise for wet

condition MOR in OSB with 3 layers, the parallel widthwise for wet condition in OSB with 5 layers, the parallel widthwise MOE, then the mechanical properties of

comply fulfilled in Japanese Industrial Standard (JIS) A 5908-2003 were internal bond, the parallel lengthwise in comply with 5 layers and parallel widthwise

MOR, the parallel lengthwise for wet condition MOR in comply with 5 layers, and

comply with 3 layers has been strength retention value on 50%. In this research,

type of composite products namely comply better than OSB based on JIS A 5908 – 2003, especially comply with 5 layers.

Keywords : Waste oil palm stem, oriented strand board, comply, physical evaluation, machanical evaluation, veneer.

(4)

Raya Syah Putra, Karakteristik Produk Komposit Dari Vascular Bundles Limbah Batang Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq) di bawah bimbingan Arif Nuryawan dan Luthfi Hakim

ABSTRAK

Pemanfaatan limbah batang kelapa sawit akan memberikan nilai tambah. Pada penelitian ini dibuat produk komposit berbahan baku vascular bundles limbah batang kelapa sawit. Produk komposit terdiri dari OSB dan comply. Tujuan penelitian ini yaitu mengevaluasi karakteristik produk komposit oriented

strand board (OSB) dan comply dari vascular bundles limbah batang kelapa sawit

yang dihasilkan dan mendapatkan model produk komposit dari vascular bundles limbah batang kelapa sawit. Pemanfaatan vascular bundles limbah batang kelapa sawit dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan oriented strand board dan

comply. Pengujian pada sifat fisis mekanis berdasarkan pada standar JIS A

5908-2003, dan hasilnya menunjukkan : 1). Sifat fisis OSB dan comply yang memenuhi standar JIS A 5908-2003 adalah kerapatan, kadar air, pengembangan tebal 2 jam dan 24 jam. 2). Sifat mekanis OSB yang memenuhi standar JIS A 5908-2003 adalah internal bond, MOR sejajar panjang dan lebar, MOR basah sejajar panjang pada OSB 3 lapis, MOR basah sejajar lebar pada OSB 5 lapis, MOE sejajar lebar, sedangkan sifat mekanis comply yang memenuhi standar JIS A 5908-2003 adalah internal bond, MOR sejajar panjang pada comply 5 lapis dan MOR sejajar lebar, MOR basah sejajar panjang pada comply 5 lapis, dan comply 3 lapis yang memiliki nilai retensi kekuatan diatas 50%. Pada penelitian ini, jenis produk komposit comply lebih baik daripada OSB berdasarkan JIS A 5908 – 2003, khususnya comply 5 lapis.

Kata kunci : Limbah batang kelapa sawit, comply, oriented strand board, sifat fisis, sifat mekanis, vinir.

(5)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Rantauprapat - SUMUT pada tanggal 06 Juni 1987 dari Ayahanda (Alm) Amaluddin dan Ibunda Hasmah Ritonga, S.Pd. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara.

Riwayat pendidikan yang ditempuh selama ini yaitu Pendidikan Dasar di SD Negeri 112134 Rantauprapat lulus tahun 1999, Pendidikan Lanjutan di SLTP Negeri 1 Rantauprapat lulus tahun 2002 dan Pendidikan Menengah di SMA Negeri 3 Rantauprapat lulus tahun 2005. Tahun 2005 penulis lulus ujian Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) diterima pada Program Studi Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten Praktik Pengenalan dan Pengolahan Hutan (P3H) T.A. 2008/2009 dan T.A. 2009/2010, Praktikum Fisika Kayu T.A. 2008/2009, Sifat dan Struktur Kayu (SSK) dan Anatomi Kayu T.A. 2009/2010.

Penulis pernah melakukan Praktik Pengenalan Pengolahan Hutan (P3H) pada 2 lokasi berbeda yaitu di Hutan Mangrove Batubara dan Hutan Pegunungan Lau Kawar (Sinabung). Selain itu penulis juga pernah melakukan Praktik Kerja Lapang (PKL) di Kesatuan Bisnis Mandiri Industri Kayu Cepu (KBM IK Cepu) Perum Perhutani Unit 1 Jawa Tengah dan pada akhir kuliah penulis melakukan penelitian dengan judul Karakteristik Produk Komposit dari Vascular Bundles Limbah Batang Kelapa Sawit untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan.

(6)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkah, rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dalam bentuk skripsi ini dengan tepat waktu yang telah ditentukan dan Shalawat beriring salam kepada Rasulullah SAW semoga di hari kelak kita mendapatkan syafaatnya. Judul dari penelitian ini adalah Karakteristik Produk Komposit dari Vascular Bundles Limbah Batang Kelapa Sawit yang dibatasi hanya oriented strand board (OSB) dan comply mempengaruhi sifat fisis dan mekanis.

Dalam pelaksanaan penelitian hingga penyelesaian skripsi ini penulis telah banyak melibatkan pihak, mendapatkan bantuan, dorongan dan motivasi sehingga memberi kesan yang berarti di hati penulis. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:

1. Ayahanda tercinta (Alm) Amaluddin yang selama hidupnya telah banyak memberikan arti kehidupan, semangat, motivasi dan kasih sayang kepada penulis dan Ibunda tercinta Hasmah Ritonga, S.Pd yang telah membimbing penulis selama ini dan memberikan kasih sayangnya, semangat, dorongan baik secara material dan spiritual kepada penulis serta seluruh keluarga penulis yang selama ini banyak mendukung, mendoakan, dan memotivasi penulis serta Adinda Siti Khairiah yang telah menjadi motivasi penulis untuk segera menyelesaikan pendidikan S-1 penulis.

(7)

2. Bapak Arif Nuryawan, S. Hut, M.Si dan Bapak Luthfi Hakim, S. Hut, M. Si selaku dosen pembimbing penulis yang telah banyak memberikan bantuan, dorongan, motivasi, arahan, serta masukan yang sangat bermanfaat selama penulis menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

3. Ibu Arinana di Bogor terima kasih telah banyak membantu penulis dalam pengujian sifat mekanis di Laboratorium Keteknikan Kayu Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor.

Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan penulisan skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu penulis mohon maaf apabila terdapat kekurangan dalam hal penulisan ataupun dalam hal lainnya.

Penulis mengharapkan semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi yang membutuhkannya dan berguna bagi pengembangan ilmu pengetahuan khususnya ilmu kehutanan. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.

Medan, Desember 2009

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRACT... i

ABSTRAK ... ii

RIWAYAT HIDUP ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... ix DAFTAR LAMPIRAN ... xi PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1 Tujuan ... 1 Manfaat Penelitian... 2 Hipotesis Penelitian ... 2 TINJUAN PUSTAKA Produk Komposit Kayu ... 4

Oriented Strand Board dan Comply ... 4

Sawit (Elaeis guineensis) ... 5

Limbah Kelapa Sawit ... 6

Sifat Fisis dan Kimia Batang Kelapa Sawit ... 7

Papan Partikel ... 9

Bahan Baku Papan Partikel... 10

Perekat Isocyanate... 13

METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ... 14

Alat dan Bahan ... 14

(9)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian Sifat Fisis ... 28

Kerapatan ... 29

Kadar Air ... 31

Daya Serap Air ... 33

Pengembangan Tebal ... 35

Pengujian Sifat Mekanis ... 37

Keteguhan Rekat Internal (Internal bond) ... 37

Keteguhan Patah (Modulus of Rupture) ... 39

Keteguhan Lentur (Modulus of Elasticity) ... 43

Kuat Pegang Sekrup (Screw Holding Power) ... 47

Retensi Kekuatan (Strength Retention) ... 48

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ... 52

Saran ... 53

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman

1. Sifat-sifat dasar batang sawit ... 8

2. Karakteristik kimia batang kelapa sawit, agathis dan jati ... 9

3. Keterangan pola pemotongan contoh uji ... 17

(11)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Pola pemotongan contoh uji ... 16

2. Pola pemotongan contoh uji ... 17

3. Pola penyusunan lapisan OSB ... 18

4. Skema pembuatan OSB ... 18

5. Pola penyusunan lapisan comply ... 19

6. Skema pembuatan comply ... 19

7. Pengujian keteguhan rekat (internal bond) ... 22

8. Cara pembebanan pengujian MOR dan MOE ... 23

9. Posisi sekrup pada pengujian kuat pegang sekrup ... 24

10. Oriented strand board yang dihasilkan ... 28

11. Comply yang dihasilkan ... 28

12. Rerata nilai kerapatan oriented strand board dan comply... 29

13. Rerata nilai kadar air oriented strand board dan comply ... 31

14. Rerata nilai daya serap air oriented strand board dan comply ... 33

15. Rerata nilai pengembangan tebal oriented strand board dan comply ... 35

16. Rerata nilai internal bond oriented strand board dan comply ... 38

17. Rerata nilai MOR kering ... 40

18. Rerata nilai MOR basah ... 41

19. Rerata nilai MOE kering ... 44

20. Rerata nilai MOE basah ... 45

21. Rerata nilai kuat pegang sekrup ... 47

(12)

(13)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1. Analisis keragaman kerapatan (gr/cm3) ... 57

2. Analisis keragaman kadar air (%) ... 57

3. Analisis keragaman daya serap air 2 jam (%) ... 58

4. Analisis keragaman daya serap air 24 jam (%) ... 59

5. Analisis keragaman pengembangan tebal 2 jam (%) ... 59

6. Analisis keragaman pengembangan tebal 24 jam (%) ... 60

7. Analisis keragaman internal bond (kgf/cm2)... 60

8. Analisis keragaman MOR kering sejajar panjang (kgf/cm2) ... 61

9. Analisis keragaman MOR kering sejajar lebar (kgf/cm2) ... 62

10. Analisis keragaman MOR basah sejajar panjang (kgf/cm2) ... 62

11. Analisis keragaman MOR basah sejajar lebar (kgf/cm2) ... 63

12. Analisis keragaman MOE kering sejajar panjang (kgf/cm2) ... 64

13. Analisis keragaman MOE kering sejajar lebar (kgf/cm2) ... 65

14. Analisis keragaman MOE basah sejajar panjang (kgf/cm2) ... 66

15. Analisis keragaman MOE basah sejajar lebar (kgf/cm2) ... 67

16. Analisis keragaman kuat pegang sekrup sejajar panjang (kgf/cm2) ... 67

17. Analisis keragaman kuat pegang sekrup sejajar lebar (kgf/cm2) ... 68

18. Analisis keragaman retensi kekuatan MOR sejajar panjang (kgf/cm2) ... 69

19. Analisis keragaman retensi kekuatan MOR sejajar lebar (kgf/cm2) ... 69

20. Analisis keragaman retensi kekuatan MOE sejajar panjang (kgf/cm2) ... 70

21. Analisis keragaman retensi kekuatan MOE sejajar lebar (kgf/cm2) ... 71

(14)

(15)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Produk komposit kayu merupakan panel kayu yang dibuat dari potongan, partikel atau serat kayu yang direkat dengan menggunakan resin (California Air

Resource Board, 2008). Nuryawan dkk. (2005), menyatakan produk komposit

bisa dikatakan sebagai masa depan industri perkayuan khususnya di tanah air mengingat ketersediaan bahan baku kayu solid sudah mulai menipis, variasi produk komposit diantaranya adalah kayu lapis (plywood), laminated vinir lumber (LVL), papan partikel (particle board), OSB (Oriented Strand Board), papan serat (fiber board), produk comply, papan semen, produk glulam dan lain sebagainya. Pada penelitian ini dibuat produk komposit berbahan baku vascular

bundles limbah batang kelapa sawit yang dibatasi hanya OSB dan comply.

OSB dan comply dimungkinkan untuk diproduksi dari vascular bundles limbah batang kelapa sawit karena OSB tersusun atas strand-strand satu, tiga, lima lapis atau lebih yang dalam pengorientasiannya dibuat secara tegak lurus antara lapisan luar dengan lapisan ditengahnya dan menggunakan perekat

thermosetting tahan air (waterproof), sedangkan comply merupakan salah satu

produk komposit yang dapat dibuat dengan mengkombinasikan vinir pada lapisan

face dan back-nya serta bahan berlignoselulosa pada lapisan tengah (core).

Pembentukan lembaran (mats), arah serat masing-masing strand diatur sedemikian rupa sehingga arah serat lapisan permukaan tegak lurus terhadap arah serat lapisan inti sehingga memiliki kekuatan dan karakteristik kayu lapis.

(16)

Pada penelitian ini diteliti penambahan vinir dan jumlah lapisan pada produk komposit yang akan dihasilkan, dalam hal ini dibatasi hanya untuk OSB dan comply.

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mengevaluasi karakteristik produk komposit oriented strand board (OSB) dan

comply dari vascular bundles limbah batang kelapa sawit yang dihasilkan.

2. Mendapatkan model produk komposit dari vascular bundles limbah batang kelapa sawit.

Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Sebagai sumber informasi tentang pemanfaatan batang kelapa sawit yang

selama ini menjadi limbah.

2. Sebagai informasi dalam pengembangan industri OSB dan comply di Indonesia dan kemungkinan pengembangannya sebagai bahan baku material konstruksi atau furniture.

Hipotesis Penelitian

Hipotesis penelitian ini adalah :

1. Penambahan vinir mempengaruhi sifat fisis (kerapatan, kadar air, daya serap air 2 dan 24 jam, pengembangan tebal 2 dan 24 jam) dan sifat mekanis (internal bond, MOR, MOE, kuat pegang sekrup, dan retensi kekuatan).

(17)

2. Jumlah lapisan mempengaruhi sifat fisis (kerapatan, kadar air, daya serap air 2 dan 24 jam, pengembangan tebal 2 dan 24 jam) dan sifat mekanis (internal

bond, MOR, MOE, kuat pegang sekrup, dan retensi kekuatan).

3. Interaksi penambahan vinir dan jumlah lapisan mempengaruhi sifat fisis (kerapatan, kadar air, daya serap air 2 dan 24 jam, pengembangan tebal 2 dan 24 jam) dan sifat mekanis (internal bond, MOR, MOE, kuat pegang sekrup, dan retensi kekuatan).

(18)

TINJAUAN PUSTAKA

Produk Komposit Kayu

Produk komposit adalah produk yang menggunakan bahan baku utamanya terdiri atas kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya. Rustamiadji (2008) menyatakan bahwa komposit kayu merupakan istilah untuk menggambarkan setiap produk yang terbuat dari lembaran atau potongan-potongan kecil kayu yang direkat secara bersama-sama. Salah satu produk komposit diantaranya adalah

oriented strand board, comply, papan partikel, WPC, balok laminsi, papan serat

dan lain-lain.

Oriented Strand Board dan Comply

Oriented strand board (OSB) merupakan salah satu jenis papan partikel

yang dibuat dari partikel yang berbentuk unting (strand). Berdasarkan jumlah lapisannya, OSB dapat terdiri atas papan satu lapis, tiga lapis, lima lapis atau lebih. OSB berlapis tiga dengan arah serat lapisan luar tegak lurus dengan lapisan tengah memiliki sifat sama dengan kayu lapis, sehingga dalam pemakaiannya dapat menggantikan kayu lapis dengan ketebalan yang sama. OSB dapat digunakan sebagai bahan pembuatan atap, dinding, dan lantai pada perumahan serta furniture (Sutrisno, 2001).

Tsoumis (1991) menyatakan bahwa OSB merupakan panel tiga lapis, yang terbuat dari unting, dengan lapisan permukaaan ditempatkan sejajar searah produksi panel sementara bagian intinya (core) tegak lurus. Konstruksi OSB mirip dengan kayu lapis, karena itu sifat-sifat kekuatan lengkung (bending), kekakuan (MOE), dan stabilitas dimensinya juga hampir sama dengan kayu lapis.

(19)

Menurut Nishimura dkk. (2002), di masa depan aplikasi OSB akan menjadi global karena dapat memiliki bentang yang lebar, tebal dan kestabilan dimensi yang tinggi pula. Maka dengan demikian OSB dapat digunakan secara luas untuk konstruksi perumahan dan bangunan komersial. OSB memiliki tujuan untuk kekuatan, keawetan dan merupakan pilihan ekonomis yang ramah lingkungan, karena itu variasi aplikasi penggunaan bisa sangat luas dalam penggunaan sebagai bahan baku konstruksi kecuali dalam pemakaian untuk menahan beban yang cukup besar dan dalam jangka waktu yang relatif lama.

Menurut Bowyer dkk. (2003), menyatakan bahwa comply merupakan papan komposit struktural yang terbuat dari papan partikel sebagai lapisan inti (core) dan lembaran-lembaran vinir pada lapisan permukaan dan belakang (face dan back). Comply ini biasanya digunakan untuk furniture dan komponen rumah.

Sawit (Elaeis guineensis)

Tanaman sawit dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu bagian vegetatif dan bagian generatif. Bagian vegetatif sawit meliputi akar, batang, dan daun sedangkan bagian generatif yang merupakan alat perkembangbiakan terdiri atas bunga dan buah (Fauzi dkk., 2004).

Varietas sawit digolongkan berdasarkan (Fauzi dkk., 2004) :

1. Ketebalan tempurung dan daging buah, diantaranya yaitu Dura, Psifera,

Tenera, Macro carya, dan Diwikka-wakka

(20)

Hadi (2004) menyatakan sawit dalam klasifikasi botanis dapat diuraikan sebagai barikut : Divisi : Tracheophyta Subdivisi : Pteropsida Kelas : Angiospermae Ordo : Arecales Familia : Arecaceae Genus : Elaeis

Spesies : Elaeis guineensis Varietas : Dura, Psifera, Tenera

Limbah Kelapa Sawit

Perkebunan kelapa sawit menghasilkan limbah padat yang berlimpah sepanjang tahun dan pemanfaatan limbah ini masih terbatas. Limbah padat kelapa sawit yang tersedia adalah berupa tandan kosong, pelepah dan batang kelapa sawit. Ketiga jenis limbah padat ini mengandung lignoselulosa yang mungkin dapat digunakan sebagai bahan baku berbagai produk-produk serat. Berdasarkan lokasi pembentukannya, limbah hasil perkebunan kelapa sawit digolongkan menjadi dua kelompok.

1. Limbah lapangan

Merupakan sisa tanaman yang ditinggalkan waktu panen, peremajaan atau pembukaan areal perkebunan baru. Contoh limbah lapangan adalah batang, ranting, daun, pelepah, dan gulma hasil penyiangan kebun. Setiap pembukaan perkebunan baru, dihasilkan kayu tebangan hutan antara 40-50 m3/tahun.

(21)

2. Limbah pengolahan

Merupakan hasil ikutan yang terbawa pada waktu panen hasil utama dan kemudian dipisahkan dari produk utama waktu proses pengolahan.

Pemanfaatan batang kelapa sawit sebagai substitusi kayu tropis memiliki aspek lingkungan yang sangat baik dalam kaitannya dengan upaya nasional dan intenasional dalam penyelamatan hutan tropis (Balfas, 2003). Pemanfaatan batang kelapa sawit sebaiknya dimanfaatkan berdasarkan sifat kimia dan fisika yang terkandung dalam batang. Cara pemanfaatan batang kelapa sawit yang tepat adalah sebagai berikut :

1. Bagian bawah sampai ketinggian 2 meter dapat dimanfaatkan untuk furniture. Karena pada bagian ini mempunyai karakteristik khusus, yaitu terdapat bercak-bercak hitam yang popular disebut sebagai tiger wood yang dapat dijadikan sebagai perabot eksotik.

2. Bagian atas (> 2 meter) dapat dimanfaatkan untuk papan serat atau papan partikel (Lubis dkk., 1994).

Sifat Fisis dan Kimia Batang Kelapa Sawit

Variasi kadar air (KA) kelapa sawit relatif besar seperti halnya variasi KA kayu daun lebar (hardwood) yang mempunyai berat jenis (BJ) rendah. Bagian pusat kayu umumnya mempunyai KA yang lebih tinggi dibandingkan dengan bagian tengah, tetapi lebih rendah dibandingkan dengan bagian kulit. KA akan turun dari pangkal batang ke beberapa meter di atas pangkal dan kemudian naik menuju bagian ujung (puncak). Bakar (2003) mengemukakan bahwa KA tertinggi berkisar antara 65%, variasi ini cenderung turun dari atas batang ke bawah dan

(22)

dari empulur ke tepi. Beberapa sifat penting dari setiap bagian batang disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Sifat-sifat dasar batang sawit

Sifat-sifat Penting Bagian Dalam Batang

Tepi Tengah Pusat

Berat Jenis 0,35 0,28 0,20 Kadar Air, (%) 156 257 365 Kekuatan Lentur, (Kg/cm2) 3 x104 1 x 104 0,7 x 104 Keteguhan Lentur, (Kg/cm2) 295 129 67 Susut Volume (%) 26 39 48 Kelas Awet V V V

Kelas Kuat III-V V V

Sumber : Bakar (2003)

Sifat-sifat tersebut menunjukkan bahwa batang kelapa sawit merupakan bahan yang memiliki sejumlah kekurangan : tidak awet, mempunyai susut yang sangat besar, sehingga tidak dapat digunakan dalam bentuk alami. Untuk digunakan sebagai kayu solid, kayu sawit setidaknya mempunyai empat kelemahan yaitu stabilitas dimensi rendah, kekuatan rendah, keawetan rendah, dan sifat permesinan jelek (Bakar, 2003).

Batang kelapa sawit memiliki komposisi sel utama berupa jaringan pembuluh (vascular bundles) dan jaringan parenkim. Jaringan pembuluh terdiri atas serat, pembuluh penyalur makanan atau metaxylem (meta dan proto). Fungsi utama jaringan pembuluh adalah sebagai penyokong batang, dinding serabut tebal dan mengandung silika. Parenkim berdinding tipis dan mengandung karbohidrat yang tinggi. Kandungan parenkim ini meningkat pada bagian batang yang semakin tinggi. Parenkim pohon batang kelapa sawit atas mengandung pati sampai 40%. Kadar air dan kerapatan batang kelapa sawit bervariasi baik secara radial maupun vertikal. Semakin ke atas dan semakin ke dalam, kadar air dan kandungan parenkim kayu semakin tinggi, sedangkan kerapatannya menurun. Oleh karena itu, kecuali untuk batang bagian bawah, pemanfaatan batang kelapa

(23)

sawit sebagai bahan untuk konstruksi atau perabot rumah tangga kurang sesuai karena di samping kerapatannya rendah, pada waktu pengeringan kayu menjadi pecah atau bengkok. Kadar air kayu kelapa sawit segar cukup tinggi, yaitu sekitar 65% (Prayitno dan Darnoko, 1994).

Salah satu masalah serius dalam pemanfaatan batang kelapa sawit adalah sifat higroskopis yang berlebihan. Meskipun telah dikeringkan hingga mencapai kadar air kering tanur, batang kelapa sawit dapat kembali menyerap uap air dari udara hingga mencapai kadar air lebih dari 20%. Pada kondisi ini beberapa jenis jamur dan cendawan dapat tumbuh subur baik pada permukaan maupun bagian dalam kelapa sawit. Hal ini terutama berhubungan dengan karakteristik kimia kelapa sawit yang memiliki kandungan ekstraktif (terutama pati) yang lebih banyak dibandingkan kayu biasa seperti agathis dan jati. Perbedaan karakteristik kimia antara batang kelapa sawit, agathis dan jati disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Karakteristik Kimia Batang Kelapa Sawit, Agathis dan Jati

Sifat Kimia Sawit Agathis Jati

Kandungan, % Selulosa 54,38 52,4 47,5 Lignin 23,95 24,7 29,9 Pentosan 19,36 12,6 14,4 Abu 2,02 1,1 1,4 Silika 1,34 0,1 0,4 Kelarutan, % Alkohol, benzene 8,90 2,0 4,6 Air Dingin 12,02 0,6 1,2 Air Panas 16,37 1,3 11,1 1% NaOH 24,87 7,3 19,8

Kelas Kuat III-V V V

Sumber : Balfas (2003)

Papan Partikel

Papan partikel adalah salah satu jenis produk panel yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan-bahan berlignoselulosa lainnya, yang diikat

(24)

dengan perekat atau bahan pengikat lain kemudian dikempa panas. Menurut Bowyer dkk. (2003), dan Tsoumis (1991) papan partikel ialah produk panel yang dihasilkan dengan memanfaatkan partikel-partikel kayu dan sekaligus mengikatnya dengan suatu perekat. Papan partikel adalah produk panel yang dibuat dengan melekatkan partikel-partikel secara bersama-sama (seperti bagian-bagian kecil dari kayu atau material lignoselulosa lainnya), dengan kayu sebagai sumber utama. Iskandar (2006) menyatakan bahwa papan partikel merupakan papan yang dibuat dari partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya yang diikat dengan perekat organik dan dengan bantuan satu atau lebih unsur panas, tekanan, kelembaban, katalis dan lain-lain.

Bahan Baku Papan Partikel

Menurut Bowyer dkk. (2003), tipe-tipe partikel yang digunakan untuk bahan baku pembuatan papan partikel adalah :

1. Pasahan (shaving), partikel kayu kecil berdimensi tidak menentu yang dihasilkan apabila mengetam lebar atau mengetam sisi ketebalan kayu. 2. Serpih (flake), partikel kayu kecil dengan dimensi yang telah ditentukan

sebelumnya yang dihasilkan dalam peralatan yang telah dikhususkan. 3. Biskit (wafer), bentuknya berupa serpih tetapi lebih besar. Biasanya lebih

dari 0,025 inci tebalnya dan 1 inci panjangnya.

4. Tatal (chips), sekeping kayu yang dipotong dari suatu blok dengan pisau yang besar atau pemukul, seperti dengan mesin pembuat tatal kayu pulp. 5. Serbuk gergaji (sawdust), dihasilkan oleh pemotongan kayu dengan

(25)

6. Unting (strand), pasahan panjang, tetapi pipih dengan permukaan yang sejajar.

7. Keratan (sliver),hampir persegi potongan melintangnya, dengan panjang paling sedikit empat kali ketebalannya.

Ada tiga kategori bahan utama untuk produksi papan partikel menurut Walker (1993), yaitu :

1. Sisa pengambilan kayu, penjarangan dan jenis bukan komersil.

2. Sisa industri seperti serbuk gergaji, pasahan dan potongan-potongan kayu. 3. Bahan berlignoselulosa bukan kayu seperti rami, ampas tebu, bambu.

Proses pembuatan papan partikel secara umum meliputi pembuatan partikel, pengklasifikasian partikel, penyimpanan, pengeringan, pencampuran partikel dan perekat, pembentukan papan, pengempaan, pengkondisian, pengampelasan dan trimming (Tsoumis, 1991).

Menurut Sutigno (2004), faktor-faktor yang mempengaruhi mutu papan partikel, yaitu :

1. Berat jenis kayu

Perbandingan antara kerapatan atau berat jenis papan partikel dengan berat jenis kayu harus lebih besar dari satu, yaitu sekitar 1,3 agar mutu papan partikelnya baik. Pada keadaan tersebut proses pengempaan berjalan optimal sehingga kontak antar partikel baik.

2. Zat ekstraktif kayu

Kayu yang berminyak akan menghasilkan papan partikel yang kurang baik dibandingkan dengan papan partikel dari kayu yang tidak berminyak. Zat ekstraktif semacam itu akan mengganggu proses perekatan.

(26)

3. Jenis kayu

Jenis kayu (misalnya Meranti kuning) yang kalau dibuat papan partikel emisi formaldehidanya lebih tinggi dari jenis lain (misalnya meranti merah). Masih diperdebatkan apakah karena pengaruh warna dan pengaruh zat ekstraktif atau pengaruh keduanya.

4. Campuran jenis kayu

Keteguhan lentur papan partikel dari campuran jenis kayu ada diantara keteguhan lentur papan partikel dari jenis tunggalnya, karena itu papan partikel struktural lebih baik dibuat dari satu jenis kayu daripada dari campuran jenis kayu.

5. Ukuran partikel

Papan partikel yang dibuat dari tatal akan lebih baik daripada yang dibuat dari serbuk karena ukuran tatal lebih besar daripada serbuk. Karena itu, papan partikel struktural dibuat dari partikel yang relatif panjang dan relatif lebar.

6. Kulit kayu

Makin banyak kulit kayu dalam partikel kayu sifat papan partikelnya makin kurang baik karena kulit kayu akan mengganggu proses perekatan antar partikel. Banyaknya kulit kayu maksimum 10%.

7. Perekat

Jenis perekat yang dipakai mempengaruhi sifat papan partikel. Penggunaan perekat eksterior akan menghasilkan papan partikel eksterior sedangkan pemakaian perekat interior akan menghasilkan papan partikel interior. Walaupun demikian, masih mungkin terjadi penyimpangan,

(27)

misalnya karena ada perbedaan dalam komposisi perekat dan terdapat banyak sifat papan partikel. Sebagai contoh, penggunaan perekat urea formaldehida yang kadar formaldehidanya tinggi akan menghasilkan papan partikel yang keteguhan lentur dan keteguhan rekat internalnya lebih baik tetapi emisi formaldehidanya lebih jelek.

Perekat Isocyanate

Pembuatan oriented strand board (OSB) dan comply mutlak memerlukan perekat sebagai bahan pengikat. Pemilihan jenis perekat yang digunakan harus disesuaikan dengan peruntukan pembuatan OSB dan comply, yaitu penggunaan eksterior.

Pada umumnya untuk keperluan eksterior digunakan perekat PF atau

isocyanate. PF merupakan perekat yang mengandung formaldehida, sehingga

dapat bersifat racun bagi disekitarnya. Sedangkan isocyanate memiliki berbagai kelebihan diantaranya adalah perekat yang ramah lingkungan (tidak mengeluarkan gas emisi formaldehida).

Kelebihan dari perekat isocyanate adalah dapat mengeras tanpa bantuan panas dan curing pada suhu tinggi. Keunikan perekat ini adalah dapat digunakan pada variasi suhu yang luas, tahan air, dan panas. Perekat ini juga memiliki daya guna yang luas untuk merekatkan berbagai macam kayu ke kayu, kayu ke logam dan kayu ke plastik (Koyo Sangyo, 2005).

Manik (1997) manyatakan bahwa perekat digunakan untuk merekatkan lapisan papan-papan kayu sehingga terjadi pertemuan antara serat kayu dengan perekat untuk membentuk satu kesatuan konstruksi yang lebih kaku dan kuat.

(28)

METODE PENELITIAN

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara untuk pembuatan serta pengujian sifat fisis dan Laboratorium Keteknikan Kayu Departemen Hasil Hutan Institut Pertanian Bogor untuk pengujian sifat mekanis. Penelitian ini dilakukan pada bulan Mei 2009 sampai Oktober 2009.

Alat dan Bahan Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah : Scroll Band Saw, oven, timbangan, kaliper, kempa panas, plat besi 25 cm x 25 cm x 1 cm, alat penyemprot, bak rendaman, cetakan papan 25 cm x 25 cm, parang, kuas,

Universal Testing Machine merk Instron, kamera digital, sarung tangan,

kalkulator dan alat tulis.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah vascular bundles yang berasal dari limbah batang kelapa sawit sebagai bahan baku produk OSB dan

comply berasal dari kebun kelapa sawit di Kabupaten Labuhan Batu Sumatera

Utara yang dipisahkan dari parenkimnya secara kimia mekanis yaitu dengan cara merebus batang kelapa sawit sampai lunak mengunakan campuran NaOH 5 % (b/v) dari volume bak rendaman 80 cm x 40 cm x 5 cm selama 3 jam kemudian dipisahkan secara manual, perekat isocyanate tipe H – 3 M sebagai bahan untuk merekatkan sampel yang akan dijadikan sebagai OSB dan comply, aluminium foil, vinir kayu sengon (Paraserianthes falcataria) dari PT Sumalindo dan wax (lilin).

(29)

Prosedur Penelitian

Target produk komposit yang dibuat mengikuti ukuran komersial dan disesuaikan dengan Japan Industrial Standard (JIS A 5908 : 2003), yaitu memiliki kerapatan target 0,75 g/cm3. Sedangkan dimensi panjang, lebar, dan tebal dibuat 25 cm x 25 cm x 1 cm mengikuti kemampuan kempa panas yang tersedia di laboratorium. Produk komposit dibuat tiga dan lima lapis dengan model lapisannya saling bersilangan tegak lurus.

Penjelasan mengenai skema pembuatan produk komposit, diterangkan sebagai berikut :

1. Persiapan bahan baku

Vascular bundles yang sudah dihasilkan dan dipilih dikeringkan di bawah

sinar matahari kemudian dioven hingga kadar airnya < 5%. Diharapkan dengan kadar air vascular bundles tersebut dapat terjadi kadar air mat (furnish) yang sama sekitar 10-11%.

2. Blending

Semua papan diberi penambahan wax (lilin) 1% diaplikasikan untuk semua papan, berdasarkan berat kering oven vascular bundles. Perekat yang digunakan sebanyak 7% .

3. Pembentukan lembaran

Pembentukan lembaran dilakukan dengan pengorientasian vascular

bundles secara manual. Perbandingan berat vascular bundles tiap lapis adalah

sama. Produk komposit tanpa vinir disebut OSB, sementara produk komposit yang diberi vinir pada face dan back-nya disebut comply.

(30)

4. Pengempaan panas

Pengempaan panas menggunakan tekanan 25 kg/cm2 dan suhu 160° C dengan total waktu pengempaan 15 menit, yang dirinci : 5 menit untuk posisi kontrol hingga mencapai ketebalan 20 mm dan 10 menit untuk mengempa, dipertahankan pada ketebalan 1 cm.

5. Finishing dan persiapan pengujian

Produk komposit yang sudah jadi dikondisikan selama 2 minggu pada suhu kamar. Kemudian dipotong menjadi contoh uji-contoh uji berdasarkan JIS A 5908 : 2003, dengan pola skema diagram seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 dengan keterangan Gambar disajikan pada Tabel 3 dan Gambar 2 dengan keterangan gambar disajikan pada Tabel 4.

25 cm sejajar lebar tegak lurus arah serat vinir dan arah orientasi vascular bundles

arah serat vinir atau arah orientasi 3

vascular bundles

25 cm sejajar panjang searah serat 1 2 4 vinir dan arah orientasi vascular

bundles 5 6

5 cm 5 cm 5 cm 5 cm

(31)

Tabel 3. Keterangan pola pemotongan contoh uji

No Contoh Uji Ukuran Jumlah

(buah) 1 MOE dan MOR kering sejajar panjang 20 cm x 5 cm x 1 cm 1 2 MOE dan MOR basah sejajar panjang 20 cm x 5 cm x 1 cm 1 3 Kuat pegang sekrup sejajar lebar 10 cm x 5 cm x 1 cm 1 4 Kerapatan dan kadar air 10 cm x 10 cm x 1 cm 1 5 Internal bond (kuat teguh rekat) 5 cm x 5 cm x 1 cm 1 6 Pengembangan tebal dan daya serap air 5 cm x 5 cm x 1 cm 1

25 cm sejajar lebar tegak lurus arah serat vinir dan arah orientasi vascular bundles

arah serat vinir atau arah orientasi 1

vascular bundles

2

25 cm sejajar panjang searah serat 3 vinir dan arah orientasi vascular

bundles 4 5 6

5 cm 10 cm 5 cm

Gambar 2. Pola pemotongan contoh uji

Tabel 4. Keterangan pola pemotongan contoh uji

No Contoh Uji Ukuran Jumlah

(buah) 1 MOE dan MOR kering sejajar lebar 20 cm x 5 cm x 1 cm 1 2 MOE dan MOR basah sejajar lebar 20 cm x 5 cm x 1 cm 1 3 Internal bond (kuat teguh rekat) 5 cm x 5 cm x 1 cm 1 4 Pengembangan tebal dan daya serap air 5 cm x 5 cm x 1 cm 1 5 Kerapatan dan kadar air 10 cm x 10 cm x 1 cm 1 6 Kuat pegang sekrup sejajar panjang 10 cm x 5 cm x 1 cm 1

(32)

Pola penyusunan lapisan pada OSB disajikan pada Gambar 3.

a a

3 Lapis

5 Lapis

Gambar 3. Pola penyusunan lapisan OSB (a) arah orientasi vascular bunles Berikut diberikan bagan produksi OSB seperti ditunjukan pada Gambar 4.

Gambar 4. Skema pembuatan OSB

Vascular bundles limbah batang kelapa sawit

KA < 5%

Proses blending

Mat forming dan pengorientasikan vascular bundles

Isocyanate 7% Wax (lilin) 1%

Target dimensi 25 cm x 25 cm x 1 cm target kerapatan 0,75g/cm3

Hot pressing

1600C; 15 menit: 25 kgf/cm2

Pengkondisian 14 hari

Pemotongan dan pengujian JIS A 5908-2003

(33)

Pola penyusunan lapisan pada comply disajikan pada Gambar 5. a a b b

3 Lapis

5 Lapis

Gambar 5. Pola penyusunan lapisan comply (a) arah serat vinir, (b) arah orientasi

vascular bunles

Berikut diberikan bagan produksi comply seperti ditunjukan pada Gambar 6.

Gambar 6. Skema pembuatan comply

Vascular bundles limbah batang kelapa sawit KA < 5%

Proses blending

Mat forming dan pengorientasikan vascular bundles

Isocyanate 7% Wax (lilin) 1%

Target dimensi 25 cm x 25 cm x 1 cm target kerapatan 0,75g/cm3 Hot pressing 1600C; 15 menit: 25 kgf/cm2 Pengkondisian 14 hari Vinir

(34)

Prosedur Pengujian Kualitas

Pengujian sifat fisis dan mekanis dilaksanakan berdasarkan standar JIS A 5908 : 2003. Hasil pengujian dikoreksi dengan kerapatan masing-masing contoh uji dan dicocokkan dengan standar JIS A 5908 : 2003. Parameter kualitas papan yang diuji adalah kerapatan, kadar air, pengembangan tebal dan daya serap air (untuk sifat fisis). Sedangkan untuk sifat mekanis diuji keteguhan rekat (internal

bond), modulus patah (MOR), modulus elastisitas (MOE), kuat pegang sekrup,

dan retensi kekuatan. Berikut dijelaskan teknik pengujian sifat fisis dan mekanis OSB dan comply :

Pengujian Sifat Fisis Kerapatan

Kerapatan OSB dan comply dihitung berdasarkan berat dan volume kering udara contoh uji dengan menggunakan rumus :

Keterangan:

ρ : kerapatan (g/cm3)

B : berat contoh uji kering udara (g) V : volume contoh uji kering udara (cm3)

Kadar Air

Penentuan kadar air papan dilakukan dengan menghitung selisih berat awal contoh uji dengan berat setelah dikeringkan dalam oven selama 24 jam pada suhu (103 ± 2)OC. Kadar air papan dihitung dengan rumus :

V B

=

(35)

Keterangan:

KA : kadar air (%)

B0 : berat awal contoh uji setelah pengkondisian (g)

B1 : berat kering oven contoh uji (g)

Daya Serap Air

Daya serap air papan dilakukan dengan mengukur selisih berat sebelum dan setelah perendaman dalam air dingin selama 2 dan 24 jam. Daya serap air tersebut dihitung dengan rumus :

Keterangan:

DSA : daya serap air (% )

B1 : berat contoh uji sebelum perendaman (g)

B2 : berat contoh uji setelah perendaman (g)

Pengembangan Tebal

Perhitungan pengembangan tebal didasarkan pada selisih tebal sebelum dan setelah perendaman dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Pengembangan tebal dihitung dengan rumus :

Keterangan:

TS : pengembangan tebal (%)

T1 : tebal contoh uji sebelum perendaman (g)

T2 : tebal contoh uji setelah perendaman (g) % 100 x Bi Bi Bo KA= − % 100 1 1 2 x B B B DSA= − % 100 1 1 2 x T T T TS = −

(36)

Pengujian Sifat Mekanis

Keteguhan Rekat

Keteguhan rekat (internal bond) diperoleh dengan cara merekatkan kedua permukaan contoh uji OSB dan comply pada balok besi kemudian balok besi tersebut ditarik secara berlawanan. Cara pengujian internal bond seperti Gambar 7 berikut: Arah beban Balok besi Contoh uji Arah beban

Gambar 7. Pengujian keteguhan rekat (internal bond).

Keteguhan rekat tersebut dihitung dengan menggunakan rumus :

Keterangan:

IB : keteguhan rekat (kg / cm2)

P : gaya maksimum yang bekerja (kg) A : luas permukaan contoh uji (cm2)

Modulus Patah (MOR)

Pengujian MOR dilaksanakan bersamaan dengan pengujian MOE dalam kondisi kering dan basah. Skema pengujian digambarkan pada Gambar 8 berikut:

A P IB= max

(37)

Raya Syah Putra : Karakteristik Produk Komposit Dari Vascular Bundles Limbah Batang Kelapa Sawit, 2010. Beban h L Penyangga l b

Gambar 8. Cara pembebanan pengujian MOR dan MOE Keterangan :

L : panjang contoh uji l : jarak sangga (15 cm) h : tebal contoh uji (cm) b : lebar contoh uji (cm)

Modulus patah (MOR) adalah suatu sifat mekanis papan yang menunjukkan kekuatan dalam menahan beban. Untuk memperoleh nilai MOR, maka pengujian pembebanan dilakukan sampai contoh uji patah, dengan kecepatan 10 mm/ menit (JIS A 5908-2003). Rumus yang digunakan adalah :

Keterangan:

MOR : modulus patah (kgf / cm2) P : beban maksimum (kgf) b : lebar contoh uji (cm) L : jarak sangga (15 cm) h : tebal contoh uji (cm)

2 2 3 bh PL MOR= Contoh Uji

(38)

Modulus Elastisitas (MOE)

Modulus elastisitas (MOE) menunjukkan ukuran ketahanan papan menahan beban dalam batas proporsi (sebelum patah). Sifat ini sangat penting jika papan digunakan sebagai bahan konstruksi. Rumus yang digunakan adalah :

Keterangan:

MOE : modulus elastisitas (kgf / cm2) Δ P : beban sebelum proporsi (kgf) L : jarak sangga (15 cm)

Δ Y : lenturan pada beban sebelum batas proporsi (cm) b : lebar contoh uji (cm)

h : tebal contoh uji (cm)

Kuat Pegang Sekrup (Screw Holding Power)

Kuat pegang sekrup merupakan kemampuan suatu produk komposit untuk menahan beban sekrup yang diberikan. Proses pengujian kuat pegang sekrup dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9. Posisi sekrup pada pengujian kuat pegang sekrup

Contoh uji berukuran 10 cm x 5 cm x 1 cm. Sekrup yang digunakan berdiameter 2,7 mm, panjang 16 mm dimasukkan hingga mencapai kedalaman 8

Y bh PL MOE ∆ ∆ = ₃ 3 4

(39)

mm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam kilogram.

Retensi Kekuatan (Strength Retention)

Pengujian MOR dan MOE dilaksanakan dalam dua kondisi, yaitu kondisi kering dan basah. Kondisi kering langsung diuji sedangkan kondisi basah mengikuti prosedur uji B menggunakan standar JIS A 5908 - 2003, yaitu contoh uji direbus dalam air mendidih selama 2 jam kemudian direndam air dingin suhu kamar selama 1 jam. Pengujian dilaksanakan saat contoh uji masih dalam keadaan basah.

Karena MOR dan MOE berkaitan erat dengan pembebanan, maka perlu diketahui sampai kapan contoh uji tersebut tahan dalam menahan beban. Ada suatu formula yang disebut retensi kekuatan (strength retention) yang dapat menggambarkan ketahanan dari contoh uji (Massijaya 1997 dalam Nuryawan 2007), yaitu :

Retensi kekuatan MOR 100%

kering x MOR

MORbasah

=

Retensi kekuatan MOE 100%

kering x MOE

MOEbasah

(40)

Rancangan Percobaan

Penelitian ini menggunakan rancangan percobaan Rancangan Acak Lengkap (RAL) Faktorial dengan 2 faktor yaitu faktor penambahan vinir dan faktor jumlah lapisan (3 dan 5 lapisan) yang diaplikasikan dalam pembuatan OSB (tidak ditambah vinir)) dan comply (ditambah vinir) dengan masing-masing 2 kali ulangan . Model umum rancangannya yaitu :

Yijk = µ + αi + βj+ (αβ)ij + ∑ijk

dimana :

Yijk = Pengamatan perlakuan pemberian vinir taraf ke-i (tidak diberi vinir dan

diberi vinir (0, 1)), jumlah lapisan taraf ke-j (3, 5) dan ulangan taraf ke-k (1, 2)

µ = Rataan umum/nilai tengah

αi = Pengaruh pemberian vinir taraf ke-i (0, 1)

βj = Pengaruh jumlah lapisan taraf ke-j (3, 5)

(αβ)ij = Pengaruh interaksi perlakuan pemberian vinir taraf ke-i (0, 1) dan

jumlah lapisan taraf ke-j (3, 5)

∑ijk =Pengaruh acak pada perlakuan pemberian vinir taraf ke-i (0, 1), jumlah

lapisan taraf ke-j (3, 5) dan ulangan ke-k (1,2).

Untuk melihat adanya pengaruh perlakuan terhadap respon maka dilakukan analisis sidik ragam (ansira) berupa uji F pada tingkat kepercayaan 95% (nyata) menggunakan Software Minitab 14 . Hipotesis yang diuji adalah :

1. Pengaruh penambahan vinir

Ho : minimal ada pengaruh penambahan vinir terhadap sifat komposit yang dihasilkan

(41)

H1 : tidak ada pengaruh penambahan vinir terhadap sifat komposit yang

dihasilkan

2. Pengaruh jumlah lapisan

Ho : minimal ada pengaruh jumlah lapisan (3 dan 5 lapisan) terhadap sifat komposit yang dihasilkan

H1 : tidak ada pengaruh jumlah lapisan (3 dan 5 lapisan) terhadap sifat komposit

yang dihasilkan

3. Pengaruh interaksi perlakuan penambahan vinir dan jumlah lapisan (3 dan 5 lapisan)

Ho : minimal ada satu interaksi penambahan vinir dan jumlah lapisan (3 dan 5 lapisan) terhadap sifat komposit yang dihasilkan

H1 : tidak ada pengaruh interaksi penambahan vinir dan jumlah lapisan (3 dan 5

lapisan) terhadap produk komposit yang dihasilkan

Jika hasil analisis sidik ragam memberikan pengaruh baik pada faktor A, faktor B, ataupun interaksi maka dilakukan uji lanjut Duncan untuk mengetahui perlakuan yang berpengaruh.

(42)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian Sifat Fisis

Sifat fisis produk komposit yang diuji antara lain, kerapatan, kadar air, daya serap air dan pengembangan tebal. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat perbedaan terhadap masing-masing sifat fisis OSB dan comply. Ditunjukkan pada Gambar 10 OSB yang dihasilkan sedangkan papan comply ditunjukkan pada Gambar 11.

Gambar 10. Oriented Strand Board yang dihasilkan

(43)

Kerapatan

Bowyer dkk. (2003), menyatakan bahwa kerapatan adalah massa atau berat persatuan volume. Hasil grafik pengujian kerapatan OSB dan comply yang dihasilkan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 12.

0. 80 0, 74 0, 63 0, 76 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 K er ap at an ( g r/ cm 3 ) OSB 3 Lapis OSB 5 Lapis Comply 3 Lapis Comply 5 Lapis Perlakuan

Gambar 12. Grafik rerata nilai kerapatan oriented strand board dan comply Gambar 12 menunjukkan bahwa nilai rerata kerapatan tertinggi pada produk komposit yang dihasilkan terdapat pada OSB 3 lapis. Hal ini dikarenakan semakin sedikit jumlah lapisan yang diberikan, maka celah atau rongga yang dihasilkan semakin kecil. Hal ini disebabkan oleh banyaknya komposisi vascular

bundles untuk tiap lapisan pada OSB 3 lapis sehingga bersifat lebih padat

dibandingkan dengan produk komposit yang memiliki jumlah lapisan yang paling banyak. Sedangkan nilai rerata kerapatan terendah terdapat pada comply 3 lapis. Hal ini dikarenakan adanya pengaruh penambahan vinir sengon pada penelitian ini memiliki nilai BJ sebesar 0,31. Iskandar (2006) mengatakan bahwa BJ sengon memiliki nilai rerata sebesar 0,33 (0,24-0,49) dan termasuk ke dalam kelas awet IV – V dan kelas kuat IV – V serta kayunya lunak. Iskandar (2006) juga menyatakan bahwa vinir kayu sengon setelah dikeringkan cenderung mengkerut

JI

S

A

(44)

dan bergelombang sehingga mengakibatkan produk kayu lapisnya melengkung (tidak rata sehingga menurunkan mutu kayu lapis).

Bowyer dkk. (2003), menyatakan bahwa perbedaan nilai kerapatan sangat dipengaruhi oleh tebal dinding sel, jenis kayu, kadar air dan proses perekatan. Dengan kata lain, bahwa vascular bundles yang digunakan dalam penelitian ini juga berpengaruh terhadap proses perekatan antar partikel penyusun papan komposit sehingga mempengaruhi kualitas kerapatan yang dihasilkan. Selanjutnya Marra (1992) menambahkan, meningkatnya kerapatan berarti meningkatnya kelas kuat dari produk yang dihasilkan. Terjadinya peningkatan kerapatan disebabkan oleh adanya lapisan perekat yang menghambat masuknya air ke dalam pori-pori serta terjadinya pemadatan sirekat akibat pengempaan sewaktu pembuatan OSB dan comply.

Nuryawan dkk. (2008), menyatakan bahwa faktor yang menyebabkan perbedaan kerapatan juga dikarenakan adanya spring back atau usaha pembebasan dari tekanan yang dialami pada waktu pengempaan. Selain itu penyesuaian kadar air papan pada saat pengkondisian sehingga terjadi kenaikan tebal OSB dan

comply yang pada akhirnya menyebabkan menurunnya kerapatan OSB dan comply.

Analisis sidik ragam yang disajikan (Lampiran 1) menunjukkan bahwa tidak berpengaruh terhadap perlakuan penambahan vinir dan jumlah lapisan pada OSB dan comply yang dihasilkan. Namun, kerapatan yang diinginkan dalam penelitian ini sebagian belum sesuai dengan target yang diharapkan sebesar 0,75 gr/cm3. Jika dibandingkan dengan standar JIS A 5908 – 2003, maka nilai kerapatan OSB dan comply yang dihasilkan dalam penelitian ini seluruhnya sudah

(45)

memenuhi standar JIS A 5908 – 2003 yang mensyaratkan kerapatan papan partikel berkisar antara 0,40-0,90 gr/cm3. Dengan kata lain, perlakuan penambahan vinir dan jumlah lapisan pada OSB dan comply dapat menyebabkan peningkatan kerapatan tetapi perubahannya tidak terlalu signifikan.

Kadar Air

Bowyer dkk. (2003), menyatakan kadar air adalah banyaknya kandungan air yang terdapat di dalam kayu dibandingkan berat kering tanur yang dinyatakan dalam persen. Kadar air merupakan sifat fisis papan komposit yang menunjukkan kandungan air papan komposit dalam keadaan setimbang dengan lingkungan sekitarnya. Grafik pengujian kadar air dapat dilihat pada Gambar 13.

12, 43 10, 68 11, 24 6, 01 0 2 4 6 8 10 12 14 Ka d a r Ai r ( % ) OSB 3 Lapis OSB 5 Lapis Comply 3 Lapis Comply 5 Lapis Perlakuan

Gambar 13. Grafik rerata nilai kadar air oriented strand board dan comply Gambar 13 menunjukkan bahwa nilai rerata kadar air terendah terdapat pada comply 5 lapis. Hal ini dikarenakan adanya penambahan vinir pada lapisan

face dan back menyebabkan kadar air comply semakin rendah akibat partikel yang

berada di dalam comply (inti) tidak bebas menyerap air karena adanya ikatan rekat antara partikel dengan lapisan face dan back-nya. Gambar 13 diatas juga dapat dilihat bahwa semakin banyak jumlah lapisan, maka semakin rendah nilai kadar air produk komposit yang dihasilkan. Sementara sifat higroskopisnya semakin

JI

S

A

(46)

kecil. Hal ini dikarenakan banyaknya jumlah lapisan akan bersifat menahan uap air untuk masuk ke dalamnya akibat banyaknya lapisan yang saling tegak lurus sehingga menyulitkan uap air untuk masuk.

Balfas (2003) menyatakan bahwa salah satu masalah serius dalam pemanfaatan batang kelapa sawit adalah sifat higroskopis yang berlebihan. Selain itu, nilai kadar air yang bervariasi lebih dipengaruhi oleh kadar air adonan, besar kecilnya tekanan kempa dan cara pengempaan. Tsoumis (1991) menyatakan bahwa kadar air juga sangat tergantung pada kondisi lingkungan sekitarnya, karena papan partikel ini terdiri atas bahan-bahan yang mengandung lignoselulosa sehingga bersifat higroskopis, sehingga kadar air sewaktu pemakaian dapat berubah sesuai dengan keadaan kelembaban udara sekelilingnya.

Hasil analisis sidik ragam yang disajikan (Lampiran 2) menunjukkan bahwa adanya pengaruh nyata terhadap perlakuan jumlah lapisan pada oriented

strand board dan comply yang dihasilkan. Berdasarkan hasil uji jarak Duncan

(Lampiran 2), menyatakan bahwa jumlah lapisan tidak berpengaruh nyata terhadap kadar air pada produk komposit yang dihasilkan.

Hasil penelitian ini diperoleh nilai kadar air OSB dan comply berkisar atara 6,01-12,43 % jika dibandingkan dengan standar JIS A 5908-2003 yang digunakan, maka nilai kadar air OSB dan comply yang dihasilkan dalam penelitian ini seluruhnya sudah memenuh dari standar JIS A 5908-2003 yang mensyaratkan nilai kadar air sebesar 5-13 %. Dengan kata lain, kadar air yang dihasilkan tidak mempengaruhi sifat fisis OSB dan comply yang dihasilkan.

(47)

Daya Serap Air

Daya serap air merupakan sifat fisis papan komposit yang mencerminkan kemampuan papan untuk menyerap air setelah direndam dalam air selama 2 jam dan 24 jam. Grafik pengujian daya serap air selama 2 jam dan 24 jam dapat dilihat pada Gambar 14. 29, 75 60, 87 28, 35 57, 16 10, 51 32, 78 16, 24 43, 68 0 10 20 30 40 50 60 70 D aya S er ap A ir ( % ) OSB 3 Lapis OSB 5 Lapis Comply 3 Lapis Comply 5 Lapis Perlakuan 2 Jam 24 Jam

Gambar 14. Grafik rerata nilai daya serap air oriented strand board dan comply

Gambar 14 menunjukkan bahwa nilai rerata daya serap air terbesar terdapat pada OSB 3 lapis dan terendah terdapat pada comply 3 lapis dengan perendaman selama 2 jam dan 24 jam. Dapat dilihat pada Gambar 14 menunjukkan OSB cenderung jumlah lapisan semakin sedikit, maka nilai DSA semakin tinggi baik 2 dan 24 jam. Hal ini dikarenakan oleh semakin banyak komposisi vascular bundles pada tiap lapis, maka semakin mudah uap air untuk masuk ke dalamnya, dibandingkan dengan jumlah lapisan yang semakin banyak dan saling tegak lurus antar lapisan sehingga bersifat menahan masuknya air ke dalam papan. Berbeda dengan comply semakin sedikit jumlah lapisan, maka nilai DSA semakin baik 2 dan 24 jam. Hal ini dikarenakan oleh adanya penambahan vinir dan semakin sedikitnya jumlah lapisan pada comply 3 lapis sehingga menyebabkan air sulit untuk masuk dibandingkan dengan OSB yang memiliki

(48)

permukaan yang kasar sehingga menyisakan rongga antar partikel pada papan yang dihasilkan.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin lama proses perendaman, maka akan meningkatkan daya serap air pada papan komposit yang dihasilkan. Hal ini disebabkan karena kelapa sawit mempunyai sifat higroskopis yang sangat tinggi untuk menyerap air. Menurut Balfas (2003) bahwa salah satu masalah serius dalam pemanfaatan batang kelapa sawit adalah sifat higroskopis yang berlebihan. Selain itu, struktur partikel kelapa sawit juga mengandung selulosa dan senyawa-senyawa lainnya sangat mudah menyerap air.

Menurut Halligan (1970) dalam Kahfi (2007), disamping sifat adsorbsi air dari bahan baku kayu yang digunakan dan ketahanan perekat terhadap air, terdapat faktor lain yang mempengaruhi penyerapan air papan partikel, yaitu ; a. volume ruang kosong yang dapat menampung air di antara partikel,

b. adanya saluran kapiler yang menghubungkan ruang kosong satu sama lainnya, c. luas permukaan partikel yang tidak dapat ditutupi perekat, dan

d. dalamnya penetrasi perekat pada partikel

Hasil uji jarak Duncan pada Lampiran 3 dan 4 menunjukkan bahwa nilai daya serap air OSB dan comply yang dihasilkan pada pengujian perendaman selama 2 jam dan 24 jam memberikan pengaruh sangat nyata terhadap perlakuan penambahan vinir pada OSB dan comply yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan penyerapan air walaupun tidak dilakukan perlakuan perendaman akan terus terjadi karena adanya sifat higroskopis yang senantiasa menyerap atau melepaskan uap air sesuai dengan kadar air disekitarnya. Hal ini juga didukung oleh adanya penambahan vinir bersifat mengurangi daya serap air pada proses perendaman

(49)

baik selama 2 dan 24 jam. Namun demikian, jumlah lapisan tidak berpengaruh terhadap nilai daya serap air OSB dan comply yang dihasilkan. Pada standar JIS A 5908-2003 yang digunakan nilai daya serap air tidak dipersyaratkan.

Pengembangan Tebal

Sifat pengembangan tebal papan partikel merupakan salah satu sifat fisis yang akan menentukan apakah suatu papan partikel dapat digunakan untuk keperluan interior ataupun eksterior. Grafik pengujian nilai rerata pengembangan tebal selama perendaman 2 jam dan 24 jam dapat dilihat pada Gambar 15.

3, 87 10, 85 4, 92 11, 09 3. 10 9. 30 4, 32 10, 87 0 2 4 6 8 10 12 P en g em b an g an T eb al ( % ) OSB 3 Lapis OSB 5 Lapis Comply 3 Lapis Comply 5 Lapis Pe rlak uan 2 Jam 24 Jam

Gambar 15. Grafik rerata nilai pengembangan tebal oriented strand board dan comply

Gambar 15 menunjukkan nilai rerata pengembangan tebal terbesar terdapat pada OSB 5 lapis sedangkan nilai terendah terdapat pada comply 3 lapis dengan pola pengujian perendaman selama 2 dan 24 jam. Hal ini karena comply pada kedua permukaannya dilapisi oleh adanya vinir sehingga akan bersifat mengurangi terjadinya pengembangan tebal (Tsoumis, 1991), sementara OSB pada lapisan terluarnya agak kasar dan tidak rata dibandingkan comply sehingga meningkatkan nilai pengembangan tebal yang terjadi. Begitu juga dengan jumlah lapisan, semakin banyak jumlah lapisan yang diberikan pada produk komposit

(50)

yang dihasilkan, maka semakin besar pengembangan tebal yang terjadi baik 2 dan 24 jam. Hal ini dikarenakan semakin banyak jumlah lapisan yang ada sehingga celah/rongga pada tiap lapis semakin banyak pula. Dengan demikian memudahkan air untuk masuk ke dalam papan tersebut.

Pengembangan tebal yang tinggi akan mengakibatkan stabilitas dimensi yang rendah sehingga tidak dapat dipakai untuk produk eksterior atau untuk jangka waktu yang lama, karena sifat mekanis yang dimilikinya akan segera menurun secara drastis dalam jangka waktu yang tidak terlalu lama. Hal ini sesuai dengan Syamani dkk. (2008), menyatakan bahwa perekat yang digunakan hanya menutupi permukaan terluar serat, tidak menembus ke dalam serat. Oleh karena itu pada saat direndam, air masih dapat masuk melalui ujung-ujung serat ke arah memanjang serat, sehingga menyebabkan pengembangan tebal papan yang besar.

Hasil analisis sidik ragam yang disajikan pada Lampiran 5 dan 6 menunjukkan bahwa pengembangan tebal OSB dan comply yang dihasilkan pada pengujian perendaman selama 2 dan 24 jam tidak berpengaruh terhadap perlakuan penambahan vinir dan jumlah lapisan pada OSB dan comply yang dihasilkan. Jika dibandingkan dengan standar JIS A 5908-2003 yang digunakan, maka nilai pengembangan tebal OSB dan comply yang dihasilkan dalam penelitian ini seluruhnya sudah memenuhi batas maksimum yang ditetapkan untuk papan partikel yaitu sebesar 12 %.

Lamanya perendaman akan meningkatkan pengembangan tebal pada OSB dan comply yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan kelapa sawit sangat mudah dalam menyerap air, hal ini sesuai dengan Bakar (2003) menyatakan bahwa salah satu kelemahan dari kayu sawit adalah bersifat higroskopis dengan stabilitas

(51)

dimensi yang tidak stabil sehingga sangat mudah untuk menyerap air dari lingkungan sekitarnya. Masuknya air ke dalam papan selain menambah berat papan juga memperbesar dimensi tebal papan tersebut.

Bowyer dkk. (2003), menyatakan bahwa pengembangan tebal papan partikel merupakan hasil kombinasi dari pengembangan tebal bahan baku dalam bentuk partikel dan pengembangan akibat usaha pembebasan dari tekanan yang dialami pada waktu pengempaan.

Iswanto (2005) menjelaskan bahwa sifat pengembangan tebal papan partikel merupakan salah satu sifat fisis yang akan menentukan suatu papan komposit dapat digunakan untuk keperluan interior atau eksterior. Apabila pengembangan tebal suatu papan komposit tinggi berarti stabilitas dimensi produk tersebut rendah, sehingga produk tersebut tidak dapat digunakan untuk keperluan

eksterior dan sifat mekanisnya akan menurun dalam jangka waktu yang tidak

lama.

Pengujian Sifat Mekanis

Sifat mekanis papan OSB dan comply yang diuji antara lain, internal bond (keteguhan rekat), modulus patah (MOR), modulus elastisitas (MOE), screw

holding power (kuat pegang sekrup), dan strength retention (retensi kekuatan).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat perbedaan terhadap masing-masing sifat mekanis OSB dan comply yang dihasilkan.

Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond)

Keteguhan rekat internal atau internal bond adalah suatu kekuatan ikatan antar partikel dalam lembaran papan. Keteguhan rekat internal merupakan suatu

(52)

petunjuk daya tahan papan terhadap kemungkinan pecah atau belah. Data hasil nilai rata-rata pengujian keteguhan rekat internal disajikan pada Lampiran 7 sedangkan grafik keteguhan rekat internal bond disajikan pada Gambar 16.

3, 35 3, 81 7, 38 5, 41 0 1 2 3 4 5 6 7 8 In te rn a l B o n d ( K g /c m 2)

OSB 3 Lapis OSB 5 Lapis Comply 3 Lapis

Comply 5 Lapis Perlakuan

Gambar 16. Grafik nilai rerata internal bond

oriented strand board dan comply

Gambar 16 menunjukkan bahwa nilai rerata terbesar internal bond yang dihasilkan dalam peneltian ini terdapat pada comply 3 lapis. Hal ini dikarenakan adanya penambahan vinir sebagai lapisan face dan back meningkatkan nilai

internal bond karena dengan adanya vinir pada lapisan terluar menghasilkan

bidang rekat yang lebih luas dibandingkan dengan OSB yang memiliki permukaan yang kasar dan tidak rata. Dapat juga dilihat bahwa OSB yang memiliki lapisan yang banyak akan menghasilkan nilai IB yang baik, sementara pada comply tidak. Hal ini dikarenakan jumlah lapisan yang banyak akan menciptakan keteguhan rekat antara partikel penyusunnya semakin baik akibat banyaknya lapisan yang disusun secara tegak lurus terhadap lapisan terluarnya. Namun pada comply semakin sedikit jumlah lapisan maka keteguhan rekat antara partikel juga semakin baik pula. Hal ini dikarenakan adanya pengembangan akibat usaha pembebasan dari tekanan yang dialami pada waktu pengempaan.

JI

S

A

(53)

Menurut Ruhendi dkk. (2007), menyatakan bahwa kekentalan perekat akan menentukan daya rekat dari perekat dengan bahan yang digunakan, karena daya rekat dipengaruhi oleh jarak kontak antara bahan yang bersentuhan. Hal ini sesuai dengan pendapat Bowyer dkk. (2003), yang menyatakan bahwa adanya zat ekstraktif dapat mengganggu terjadinya kontak antara perekat dengan sirekat dan mengganggu proses pematangan perekat.

Nilai internal bond yang dihasilkan oleh OSB dan comply bervariasi dan nilainya tidak menunjukkan perbedaan yang besar. Hasil analisis sidik ragam (Lampiran 7) menunjukkan bahwa tidak berpengaruh nyata terhadap perlakuan penambahan vinir dan jumlah lapisan pada OSB dan comply yang dihasilkan. Jika dibandingkan dengan standar JIS A 5908-2003 yang digunakan, maka nilai

internal bond OSB dan comply yang dihasilkan dalam penelitian ini seluruhnya

sudah memenuhi batas minimum standar JIS A 5908 – 2003 yang ditetapkan untuk papan partikel sebesar 3,1 kg/cm2.

Keteguhan Patah (Modulus of Rupture)

Keteguhan patah (MOR) merupakan salah satu sifat mekanis kayu yang menunjukkan kekuatan kayu dalam menahan beban. Hasil grafik nilai rerata MOR kering sejajar panjang, MOR kering sejajar lebar, MOR basah sejajar panjang, dan MOR basah sejajar lebar dapat dilihat pada Gambar 17 (MOR kering sejajar panjang dan MOR kering sejajar lebar) sedangkan grafik MOR basah dapat dilihat pada Gambar 18 (MOR basah sejajar panjang dan MOR basah sejajar lebar).