PEMANFAATAN LIMBAH BATANG KELAPA SAWIT
(Elais guineensis Jacq) DAN PLASTIK POLYPROPYLENE (PP) MURNI SEBAGAI PAPAN KOMPOSIT DENGAN PENAMBAHAN MALEATED
POLYPROPYLENE
MEI REZA PRIANDA 041203009
DEPARTEMEN KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2009
ABSTRACT
Mei Reza Prianda, Utilization Waste oil palm stem and plastic polypropylene (PP) as board composite with additive Maleated Polypropylene (MAPP), under direction of Iwan Risnasari and Fauzi Febrianto
The main objectives of this research was to find out the substitution of solid wood and it may solve environmental problem. This research concerned using waste of oil palm stem particle form and plastic polypropylene (PP) as raw materials. In this research, Maleated Polypropylene (MAPP) 5 % based PP weight was added to increase compatibility. The methods of this research followed JIS A 5908 (2003) with ratio of plastic : particle were 50:50, 60:40, 70:30, pressed at 30 kgf/cm2 in 1750C for 15 minutes. Evaluation on physical and mechanical properties based on JIS A 5908 (2003), and the result of physical properties as follow ; 1). Density fulfill the standard, the value 0,70 – 0.87 gr/cm3 . 2).The value of moisture content were below on standard but is good because of hidrofobicity of PP, the value 0,32 – 1,61%. 3. The water Absorption there is two, one for 2 hours the value 0,25 – 1,22% and for 24 hours 0,25 – 1, 52%. 4.).Thickness swelling of the board there is two, one for 2 hours and 24 hours, for 2 hours the value 0,07 – 0,28 %, and for 24 hours the value 0,22 – 0,92%. Mechanical properties as follow ; 1). Modulus of elasticity (MOE), there is two MOE wet and MOE dry, the value for two MOE didn’t met criteria because characteristic from polypropylene have value 1,10 ×104 – 1,30 ×104 kgf/cm2 below the standard.
2).Modulus of repture MOR, there is two MOR wet and dry, for MOE wet the value 94,79 – 256,25 kgf/cm2 and MOE dry the value 114,50 – 211,58 kgf/cm2,for two MOR met the standard. 3). Screw holding did’nt fulfill the criteria of JIS A 5908 (2003).
Key words : Composite board, physical and mechanical properties, plastic polypropylene (PP), and waste oil palm stem.
ABSTRAK
Mei Reza Prianda, Pemanfaatan Limbah Batang kelapa Sawit (Elais guineensis Jacq) dan Plastik polypropylene (PP) Murni Sebagai Papan Komposit Dengan Penambahan Maleated Polypropylene (MAPP), dibawah bimbingan Iwan Risnasari dan Fauzi Febrianto
Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mencari subtitusi (pengganti) kayu solid yang semakin berkurang ketersediannya dan untuk mengatasi limbah pada lingkungan. Penelitian ini menitik beratkan pada pemanfaatan limbah batang kelapa sawit dan plastik polypropylene (PP) sebagai bahan baku dan penambahan aditif berupa Maleated Polypropylene (MAPP) 5%
dari berat PP yang berfungsi untuk meningkatkan kompabilitas. Metode penelitian ini dibandingkan dengan standar JIS A 5908 (2003) dengan perbandingan plastik : partikel 50:50, 60:40, 70:30 dan dikempa dengan tekanan 30 kgf/cm2 pada suhu 1750C selama 15 menit. Pengujian sifat fisis dan mekanis berdasarkan pada standar JIS A 5908 (2003), dan hasil sifat fisis menunjukan bahwa: 1). Kerapatan memenuhi standar dengan nilai 0,70 – 0.87 gr/cm3 . 2).Nilai kadar air masih dibawah standar tetapi ini baik karena sifat hidrofobik dari PP, dengan nilai 0,32 – 1,61%. 3. Daya serap air ada dua, satu untuk 2 jam dengan nilai 0,25 – 1,22% dan untuk 24 jam nilainya 0,25 – 1, 52%. 4.).Pengembangan tebal juga ada dua, satu untuk 2 jam dengan nilai 0,07 – 0,28 %, dan untuk 24 jam nilainya 0,22 – 0,92%.
Sifat mekanis sebagai berikut ; 1). Modulus of elasticity (MOE), ada dua yaitu MOE basah and MOE kering, nilai untuk kedua MOE tidak memenuhi standar karena karakteristik dari polypropylene memiliki nilai 1,10 ×104 – 1,30 ×104 kgf/cm2 dibawah standar. 2).Modulus of repture MOR, ada dua yaitu MOR basah dan kering, untuk MOE basah nilainya 94,79 – 256,25 kgf/cm2 dan MOE kering nilainya 114,50 – 211,58 kgf/cm2,untuk kedua MOR nilainya memenuhi standar.
3). Kuat Pegang sekrup nilainya tidak memenuhi kriteria dari JIS A 5908 (2003).
Kata kunci : Papan komposit, Sifat fisis dan mekanis, plastik polypropylene (PP), dan limbah batang kelapa sawit.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan pembuatan proposal hasil penelitian ini tepat pada waktunya dengan judul “Pemanfaatan Limbah Batang Kelapa Sawit (Elais guineensis Jacq) dan Polypropylene (PP) Murni Sebagai Papan Komposit dengan Penambahan Maleated Polypropylene’’.
Adapun tujuan dari proposal ini dibuat adalah untuk melengkapi persyaratan penyelesaian tugas akhir kuliah.
Dalam kesempatan kali ini penulis juga tidak lupa untuk mengucapkan terima kasih kepada Ibu Iwan Risnasari, S.Hut, M.Si dan Bapak Prof. Dr. Ir. Fauzi Febrianto, MS selaku dosen pembimbing yang banyak memberikan masukan, saran dan bantuannya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan proposal ini.
Penulis menyadari bahwa proposal ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karenanya penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan penyusunan proposal ini. Kiranya proposal ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.
Medan, April 2009
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRACT ... ii
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... v
DAFTAR GAMBAR ... vi
PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1
Tujuan Penelitian ... 3
Manfaat Penelitian ... 4
Hipotesa ... 4
TINJAUAN PUSTAKA Papan Komposit ... 5
Bahan Baku Papan Partikel ... 6
Proses Pembuatan Papan Komposit ... 6
Botani Kelapa Sawit (Elais guineensis Jacq) ... 7
Potensi Batang Kelapa Sawit ... 8
Kandungan Batang Kelapa Sawit... 12
Plastik ... 13
Polipropilen ... 14
Bahan Aditif ... 15
METODOLOGI PENELITIAN Lokasi dan Waktu Penelitian ... 17
Alat dan Bahan ... 17
Prosedur Penelitian ... 17
Persiapan Bahan Baku ... 17
Proses Pembuatan Papan Komposit ... 19
Pengadonan (Blending) ... 19
Pembuatan Lembaran ... 19
Pengempaan ... 19
Pengkondisian ... 19
Pengujian ... 19
Pengujian Kadar Zat Ekstraktif Partikel Batang Kelapa Sawit ... 19
Pengujian Papan Komposit ... 20
Pengujian Sifat Fisis Papan Komposit ... 21
Pengujian Sifat Mekanis Papan Komposit ... 22
Pengujian Morfologi Papan Komposit ... 25
Analisa Data ... 26
HASIL PENELITIAN
Pengujian Zat Ekstraktif ... 28
Sifat Fisis Papan Komposit ... 28
Kerapatan ... 28
Kadar Air ... 30
Daya Serap Air ... 32
Pengembangan Tebal ... 34
Pengujian Sifat Mekanis Papan Komposit ... 19
Modulus of Rupture (MOR) ... 36
Modulus of Elasticity ... 38
Screw Holding Power (Kuat Pegang Sekrup) ... 40
DAFTAR PUSTAKA ... 44
LAMPIRAN ... 46
DAFTAR TABEL
Halaman 1. Perbandingan Sifat Elais Guineensis Jacq ... 11 2. Karakteristik Polipropilen ... 15 3. Komposisi Kebutuhan Bahan Baku Komposit ... 13 4. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit dengan Standar
JIS A 5908-2003 ... 15
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Langkah-Langkah dalam Pembuatan Papan Komposit ... 7
2. Variasi kerapatan Batang Kelapa Sawit ... 10
3. Reaksi Pembentukan Polipropilen ... 15
4. Pola Pembagian Batang Kelapa Sawit ... 18
5. Bahan Baku ... 19
6. Alat Pencetak Lembaran Papan Komposit ... 19
7. Mesin Kempa ... 20
8. Pengkondisian Papan Komposit ... 20
9. Pola Pemotongan Contoh Uji Papan Komposit ... 21
10. Cara Pengujian Modulus Patah dan Modulus Elastisitas ... 24
11. Sampel Pengujian Kuat Pegang Sekrup ... 25
12. Diagram Proses Pembuatan Papan Komposit ... 26
13. Grafik Nilai Kerapatan Papan Komposit ... 30
14. Contoh Uji Papan Komposit ... 30
15. Grafik Nilai Kadar Air Papan Komposit ... 31
16. Perendaman Papan Komposit ... 32
17. Grafik Nilai Daya Serap Air Papan Komposit Dengan Perendaman 2 Jam ... 33
18. Grafik Nilai Daya Serap Air Papan Komposit Dengan Perendaman 24 Jam ... 34
19. Grafik Nilai Pengembangan Papan Komposit Dengan Perendaman 2 Jam ... 36
20. Grafik Nilai Pengembangan Papan Komposit Dengan Perendaman 24 Jam ... 36
21. Grafik Nilai Modulus of Rupture (MOR) Kering Papan Komposit ... 38
22. Grafik Nilai Modulus of Rupture (MOR) Basah Papan Komposit ... 38
23. Contoh uji untuk Uji MOR dan MOE ... 39
24. Grafik Nilai Modulus of Rupture (MOE) Kering Papan Komposit ... 40
25. Grafik Nilai Modulus of Rupture (MOE) Basah Papan Komposit ... 41
26. Pengujian Contoh Uji Mor dan MOE ... 41
27. Grafik Nilai Kuat Pegang Sekrup Papan Komposit ... 42
28. Pengujian Contoh Uji Kuat Pegang Sekrup ... 43
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Data MOR dan MOE Basah (Tanpa MAPP) ... 47
2. Data MOR dan MOE Basah (Pakai MAPP) ... 48
3. Data MOR dan MOE Kering (Tanpa MAPP) ... 49
4. Data MOR dan MOE Kering (Pakai MAPP) ... 50
5. Analisis Keragaman Kadar Air Papan Komposit... 51
6. Analisis Keragaman Kerapatan Papan Komposit ... 52
7. Analisis Keragaman Daya Serap Air 2 jam Papan Komposit ... 53
8. Analisis Keragaman Daya Serap Air 24 jam Papan Komposit ... 54
9. Analisis Keragaman Pengembangan Tebal 2 jam Papan Komposit ... 55
10. Analisis Keragaman Pengembangan Tebal 24 Papan Komposit ... 56
11. Analisis Keragaman Keteguhan Lentur (MOE) Basah Papan Komposit ... 57
12. Analisis Keragaman Keteguhan Lentur (MOE) Kering Papan Komposit ... 58
13. Analisis Keragaman Keteguhan Patah (MOR) Basah Papan Komposit ... 59
14. Analisis Keragaman Keteguhan Patah(MOR) Kering Papan Komposit ... 60
15. Analisis Keragaman Kuat Pegang Sekrup Papan Komposit ... 61
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kayu adalah bahan konstruksi yang banyak digunakan pada pembangunan rumah dan gedung. Bahkan pada abad modern seperti sekarang ini, peranan kayu dalam kehidupan manusia terus meningkat. Peningkatan jumlah penduduk dan semakin majunya peradaban manusia menyebabkan kebutuhan kayu baik untuk
bahan bangunan maupun untuk peralatan rumah tangga semakin meningkat.
Secara bersamaan, peningkatan pendapatan rata-rata rumah tangga juga akan memperbesar kebutuhan kayu untuk masing-masing rumah tangga. Hal ini dapat dimengerti mengingat kayu memiliki karakteristik tersendiri yang tidak dijumpai pada bahan baku lainnya.
Menurut FAO, angka deforestasi Indonesia tahun 2000-2005 mencapai 1,8 juta hektar/tahun. Angka ini lebih rendah bila dibandingkan dengan angka resmi yang dikeluarkan oleh Departemen Kehutanan yaitu 2,8 juta hektar/tahun.
Indonesia masih dibawah Brasil yang menempati tempat pertama dengan kerusakan 3,1 juta hektar per tahun, dengan gelar kawasan deforestasi terbesar di dunia. Namun karena luas kawasan hutan total Indonesia jauh lebih kecil daripada Brasil, maka laju deforestasi Indonesia menjadi jauh lebih besar. Laju deforestasi Indonesia adalah 2% per tahun, dibandingkan dengan Brasil yang hanya 0,6%.
Untuk mengatasi hal itu, maka perlu dilakukan berbagai usaha seperti efisiensi pemanfaatan kayu, pemanfaatan kayu secara total, ataupun mencari alternatif lain melalui pengembangan teknologi pengolahan kayu dan bahan berlignoselulosa lainnya. Papan partikel merupakan salah satu produk dari upaya pengembangan teknologi dalam pengolahan kayu yang memanfaatkan bahan berlignoselulosa. Menurut Tsuomis (1994) papan partikel adalah produk panel yang terbuat dengan merekatkan partikel-partikel (dari kayu yang kecil atau material yang berlignoselulosa).
Salah satu sumber biomassa yang pemanfaatannya masih terbatas dan
tersedia dalam jumlah yang melimpah, yaitu biomasa batang kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq). Indonesia merupakan negara yang memiliki potensi
kelapa sawit terbesar di dunia setelah Malaysia, baik milik pemerintah, swasta,
maupun rakyat. Perkebunan kelapa sawit pertama kali dikembangkan secara masal di Sumatera Utara dan Lampung sejak tahun 1970. Sekarang ini kelapa sawit telah menyebar di hampir seluruh nusantara.
Pemanfaatan kelapa sawit selama ini hanya terbatas pada buah untuk memproduksi minyak beserta segala turunannnya, serta sampai pada tingkat tertentu pemanfaatan serat buah, tandan dan pelepah untuk memproduksi serat.
Bagian batang hasil peremajaan tanaman tua yang mempunyai massa terbesar masih belum dimanfaatkan secara komersil. Dari sekitar 2 juta hektar tanaman kelapa sawit di Indonesia pada tahun 1997, Balfas (1997) dalam Balfas (2003) memperkirakan potensi produksi batang sekitar 17,5 juta m3/tahun. Balfas (2003) juga menyatakan bahwa propinsi yang memiliki potensi batang kelapa sawit terbesar adalah Sumatera Utara dan Riau dengan volume sekitar 5 juta m3/tahun.
Secara umum potensi batang kelapa sawit di Indonesia terkonsentrasi di Pulau Sumatera dengan volume lebih dari 17 juta m3/tahun atau sekitar 74% dari
potensi batang kelapa sawit nasional.
Kayu dituntut memiliki sifat-sifat mekanik yang memenuhi persyaratan struktural dan keamanan sebagai bahan konstruksi. Penelitian Bakar (2003) menyatakan bahwa batang kelapa sawit memiliki sifat yang sangat beragam dari bagian luar ke pusat batang dan sedikit bervariasi dari bagian pangkal ke ujung batang. Menurut Bakar (2000) dalam Bakar (2003), untuk digunakan sebagai kayu solid, batang kelapa sawit setidaknya memiliki 4 kelemahan yaitu: stabilitas dimensi rendah, kekuatan rendah, keawetan rendah, dan sifat pemesinan yang jelek. Sehingga batang kelapa sawit tidak dapat digunakan dalam bentuk alami
Masalah utama dalam pemanfaatan limbah kelapa sawit berlignoselulosa ini adalah tingginya kandungan zat ekstraktif dan asam lemak yang dapat menurunkan sifat perekatan dalam pembuatan panel, baik yang menggunakan perekat thermoplastik, semen maupun perekat thermosetting. Masalah ini dapat diatasi dengan cara memberikan perlakuan khusus pada limbah kelapa sawit untuk menghilangkan atau menurunkan kandungan zat ekstraktif tersebut sebelum digunakan sebagai bahan baku papan partikel (Darnoko, et al.1994, Hermiati et al.
2003).
Demikian halnya limbah plastik, dengan meningkatnya penggunaan plastik meningkat pula limbah plastik yang dihasilkan. Plastik sebagai limbah akan menimbulkan dampak negatif terhadap lingkungan karena bahan tersebut sangat sulit terdekomposisi sehingga akan terus menumpuk dipermukaan bumi.
Seiring dengan kemajuan teknologi di berbagai bidang, fenomena penggunaan material plastik yang melingkupi hampir semua aspek kehidupan telah menawarkan berbagai kemungkinan keuntungan sekaligus bencana bagi kehidupan manusia
Pemanfaatan limbah kayu dan plastik sebagai bahan baku papan komposit sampai saat ini belum mendapat perhatian serius di Indonesia, sementara volume limbah kayu yang ada sangat besar. Selain itu, limbah plastik menimbulkan persoalan tersendiri bagi lingkungan karena bahan ini sangat sulit terdekomposisi.
Jika kedua potensi limbah ini digabungkan menjadi bahan baku pembuatan papan komposit, maka diharapkan akan tercipta suatu produk papan komposit baru yang memiliki ketahanan terhadap mikroorganisme perusak yang lebih tinggi dan memiliki stabilitas dimensi yang lebih baik daripada produk panel kayu yang ada selama ini. Terobosan ini bertujuan mengembangkan suatu jenis papan komposit dari limbah kayu dan plastik yang berkualitas tinggi, ramah lingkungan serta ekonomis (Massijaya dkk., 2007).
Atas dasar pemikiran-pemikiran tersebut, maka dilakukan penelitian dengan judul “Pemanfaatan Limbah Batang Kelapa Sawit (Elais Guineensis Jacq) dan polypropylene (PP) Sebagai Papan Komposit dengan Penambahan Maleated Polypropilene”.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menguji kualitas papan komposit dari limbah batang kelapa sawit dan polypropylene (PP) untuk mengetahui pengaruh letak bagian batang sawit (luar dan dalam), perbandingan plastik dengan kayu, serta penambahan aditif terhadap sifat fisis, mekanis dan morfologi papan komposit yang dihasilkan.
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang bisa diambil dari penelitian ini adalah :
1. Hasil penelitian diharapkan menjadi suatu langkah dalam pemanfaatan plastik di lingkungan, sehingga keberadaannya tidak dianggap sebagai limbah.
2. Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan alternatif penggunaan bahan baku pengganti kayu yang semakin berkurang ketersediaannya.
Hipotesa
Hipotesa yang digunakan adalah faktor letak bagian batang sawit (luar dan dalam), perbandingan plastik dengan serbuk kayu, penambahan aditif serta interaksi ketiganya akan mempengaruhi sifat fisis dan mekanis papan komposit yang dihasilkan.
TINJAUAN PUSTAKA
Papan Komposit
Komposit kayu merupakan istilah untuk menggambarkan setiap produk yang terbuat dari lembaran atau potongan–potongan kecil kayu yang direkat bersama-sama. Mengacu pada pengertian di atas, komposit serbuk kayu plastik adalah komposit yang terbuat dari plastik sebagai matriks dan serbuk kayu sebagai pengisi (filler), yang mempunyai sifat gabungan keduanya. Penambahan filler ke dalam matriks bertujuan mengurangi densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya per unit volume. Dari segi kayu, dengan adanya matrik polimer didalamnya maka kekuatan dan sifat fisiknya juga akan meningkat (Febrianto 1999 dalam Setyawati 2003).
Industri papan partikel yang telah berkembang membutuhkan bahan- bahan dalam jumlah yang besar yang berasal dari limbah gergajian, pasahan serutan, dan limbah lainnya yang sejenis yang diproduksi dari industri kayu lainnya. Papan partikel menurut jenisnya terdiri dari tiga lapisan. Bagian muka terbuat dari dari papan yang berkualitas baik, dan bagian tengah terbuat dari bahan yang kualitas kurang baik (kasar). Dalam produksi panel, penggunaannya dapat diperbaiki lapisan permukaanya agar lebih halus dengan proses laminasi, penutupan, pengecatan, dan melapisi dengan veniir. Papan partikel juga dapat dibuat dari jenis-jenis limbah pertanian (Yongquist, 1988).
Menurut Haygreen dan Bowyer (1996) papan partikel adalah produk panel yang dihasilkan dengan memampatkan partikel-partikel kayu sekaligus mengikatnya dengan suatu perekat. Tipe-tipe papan partikel yang banyak itu sangat berbeda dalam hal ukuran dan bentuk partikel, jumlah resin yang digunakan, dan kerapatan panel yang dihasilkan.
Papan partikel dapat dibuat dengan ketebalan ukuran dari 2 mm - 4 cm dan lebih disukai dengan kerapatan 0,5 – 0,8 gr/cm3. berdasarkan metodologi pembuatannya, papan partikel dibedakan dalam pengempaan datar dan melengkung, papan partikel dibuat dari orientasi serat partikel pararel dan tegak lurus pada permukaan papan (Tsuomis, 1991).
Bahan Baku Papan Partikel
Menurut Haygreen dan Bowyer (1996), tipe-tipe partikel yang digunakan untuk bahan baku pembuatan papan partikel adalah:
1. Pasahan, partikel kayu kecil berdimensi tidak menentu yang dihasilkan apabila mengetam lebar, atau mengetam sisi ketebalan kayu.
2. Serpih, partikel kecil dengan dimensi yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam peralatan yang telah dikhususkan.
3. Biskit, serupa serpih dalam bentuknya tetapi lebih besar. Biasanya lebih dari 0,025 inci tebalnya dan lebih dari 1 inci panjangnya.
4. Tatal, sekeping kayu yang dipotong dari suatu balok dengan pisau yang besar atau pemukul, seperti dengan mesin pembuat tatal kayu pulp.
5. Serbuk gergaji, dihasilkan dari pemotongan gergaji.
6. Untaian, pasahan panjang, tetapi pipih dengan permukaan yang sejajar.
7. Kerat, hampir persegi potongan melintangnya, dengan panjang paling sedikit 4 kali ketebalannya.
8. Wol kayu, keratan yang panjang, berombak, ramping, juga digunakan sebagai kasuran pada pengepakan.
Proses Pembuatan
Pada dasarnya pembuatan komposit serbuk kayu plastik daur ulang tidak berbeda dengan komposit dengan matriks plastik murni.
Komposit ini dapat dibuat melalui proses satu tahap, proses dua tahap, maupun proses kontinyu. Pada proses satu tahap, semua bahan baku dicampur terlebih dahulu secara manual kemudian dimasukkan ke dalam alat pengadon (kneader) dan diproses sampai menghasilkan produk komposit. Pada proses dua tahap bahan baku plastik dimodifikasi terlebih dahulu, kemudian bahan pengisi dicampur secara bersamaan di dalam kneader dan dibentuk menjadi komposit.
Kombinasi dari tahap-tahap ini dikenal dengan proses kontinyu. Pada proses ini bahan baku dimasukkan secara bertahap dan berurutan di dalam kneader kemudian diproses sampai menjadi produk komposit (Han dan Shiraishi, 1990). Umumnya proses dua tahap menghasilkan
produk yang lebih baik dari proses satu tahap, namun proses satu tahap memerlukan waktu yang lebih singkat.
Gambar 1. Langkah-Langkah dalam Pembuatan Papan Komposit
Botani Kelapa Sawit
Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq) merupakan tumbuhan tropis yang berasal dari Nigeria (Afrika Barat). Pada awalnya, kelapa sawit adalah tumbuhan liar, kemudian dikembangkan dan diolah pada tiga areal lahan di daerah tropis di Afrika, Asia Tenggara, dan Amerika. Kelapa sawit termasuk tumbuhan pohon, tingginya dapat mencapai 24 meter. Bunga dan buahnya berupa tandan, bercabang banyak. Buahnya kecil, bila masak berwarna merah kehitaman. Daging buahnya padat. Daging dan kulit buahnya mengandung minyak yang dapat digunakan sebagai bahan minyak goreng, sabun, dan lilin, sedangkan ampasnya dimanfaatkan untuk makanan ternak. Ampas yang disebut bungkil itu digunakan sebagai salah satu bahan pembuatan makanan ayam. Tempurungnya digunakan sebagai bahan bakar dan arang. Kelapa sawit berkembang biak dengan biji, tumbuh di daerah tropis, pada ketinggian 0 - 500 meter di atas permukaan laut.
Kelapa sawit menyukai tanah yang subur, di tempat terbuka dengan kelembaban tinggi. Kelembaban tinggi itu antara lain ditentukan oleh adanya curah hujan yang tinggi, sekitar 2000-2500 mm setahun (Hadi, 2004).
Kelapa sawit (oil palm) dalam klasifikasi botanis dapat diuraikan sebagai berikut :
Ordo : Palmales
Family : Palmaceae Blending
Penyiapan Matriks Penyiapan Filler
Penambahan Aditif Pembentukan Pengujian
Sub-family : Palminae
Genus : Elaeis
Species : 1. Elaeis guineensis Jacq (kelapa sawit Afrika) 2. Elaeis melanococca (kelapa sawit Amerika Latin) Varietas : digolongkan berdasarkan :
1. Tebal-tipisnya cangkang (endocarp) dan dikenal ada tiga varietas/tipe, yaitu Dura, Pisifera, dan Tenera;
2. Warna buah dan dikenal ada tiga tipe, yaitu Nigerescens, Virescens, dan Albecens
(Setyamidjaja, 1991).
Sejauh ini budidaya kelapa sawit hanya ditujukan untuk produksi minyak.
Komoditi minyak kelapa sawit memang sudah berhasil memberikan devisa cukup signifikan bagi negara. Untuk produksi minyak, daur tanaman kelapa sawit ditetapkan 25 tahun, lewat umur tersebut pohon kelapa sawit sudah terlalu tinggi untuk dipanen dan produksi buahnya sudah menurun sehingga harus diremajakan.
Dari peremajaan tanaman tua kelapa sawit tersebut dihasilkan limbah batang yang mengandung kayu dalam jumlah yang sangat besar (Bakar, 2003).
Potensi Batang Kelapa Sawit
Salah satu limbah padat dari kelapa sawit yang mengandung lignoselulosa adalah batang kelapa sawit. Potensi batang kelapa sawit di Indonesia cukup besar.
Penanaman kelapa sawit di lapangan biasanya dilakukan dengan kerapatan 130- 143 pohon per hektar. Setelah 25 tahun diperkirakan ada sekitar 10% pohon yang mati, sehingga pada saat peremajaan terdapat sekitar 117 pohon tua per hektar.
Pada tahun 1967-1982 luas penambahan areal kelapa sawit mencapai rata-rata 15.000 ha/tahun. Dengan asumsi bahwa luas areal yang diremajakan sama dengan pertambahan luas areal kelapa sawit 25 tahun sebelumnya, maka pada tahun 1992- 2007 ada sekitar 1,7 juta pohon yang ditebang setiap tahun atau setara dengan 0,85 juta ton kering. Pada tahun 1983-1990 pertambahan areal rata-rata mencapai 100.000 ha/tahun, sehingga pada tahun 2008-2015 jumlah pohon yang ditebang mencapai 11,7 juta pohon per tahun atau setara dengan 5,85 juta ton kayu kering.
Batang kelapa sawit tersebut akan terus menerus tersedia sepanjang tahun karena
peremajaan tanaman kelapa sawit dilakukan secara terus-menerus (Prayitno dan Darnoko, 1994).
limbah yang dapat menimbulkan berbagai dampak lingkungan dan gangguan. Sementara itu sebagai hasil dari penanaman besar-besaran yang dimulai pada tahun 1970an, maka pada tahun-tahun mendatang kegiatan peremajaan tanaman tua kelapa sawit akan menjadi sangat besar (Bakar et al., 1999).
Pada umur peremajaan, pada pengukuran 1,5 m dari atas tanah, tinggi batang kelapa sawit dapat mencapai 7-13 m dan diameternya berkisar antara 45-65 cm. Batang berbentuk taper terhadap tajuk yang umumnya memiliki 41 helai daun pada saat dewasa (Choon et al., 1991).
Balfas (2003) menyatakan bahwa batang kelapa sawit pada dasarnya adalah bahan berkayu yang memiliki struktur relatif tidak seragam dan memiliki kesan struktur seperti batang kelapa dengan konfigurasi serat lebih pendek. Dalam keadaan segar batang kelapa sawit berwarna putih cerah dengan penampakan permukaan cenderung berbulu (fuzzy grain). Hasil penelitian menunjukkan bahwa batang kelapa sawit secara umum memiliki karakteristik fisik, mekanik, keawetan dan pemesinan yang kurang baik dibandingkan dengan kayu biasa.
Anatomi Batang Kelapa Sawit
Kelapa sawit adalah jenis monokotil yang tidak memiliki kambium, pertumbuhan sekunder, lingkaran tahun, kayu muda dan kayu dewasa, cabang, dan mata kayu. Pertumbuhan dan pertambahan diameter batang berasal dari pembelahan sel secara keseluruhan dan pembesaran sel pada jaringan dasar
parenkim, juga berasal dari pembesaran serat dari berkas pembuluh (Choon et al., 1991).
Sifat Fisik Batang Kelapa Sawit
• Kadar Air Batang Kelapa Sawit
Kadar air (KA) batang kelapa sawit bervariasi antara 100-500%. Kenaikan KA yang bertahap ini diindikasikan terhadap ketinggian dan kedalaman posisi batang, yang bagian terendah dan luar batang memiliki nilai yang sangat jauh
180-200
200-250 170-
200 200-
350 200-
400
9 m (tinggi) 7 m
3 m 1 m
350-550
400-600
500-700 250-
500
dengan 2 bagian batang lainnya. Kecenderungan kenaikan KA ini dapat dijelaskan dengan mempertimbangkan distribusi jaringan parenkim yang berfungsi menyimpan atau menahan lebih banyak air daripada jaringan pembuluh.
Ketersediaan jaringan parenkim ini akan semakin berlimpah pada bagian puncak batang dan juga semakin berlimpah dari bagian luar batang ke bagian dalam (pusat) batang (Choon et al., 1991).
• Kerapatan Batang Kelapa Sawit
Karena sifat dasarnya yang merupakan jenis monokotil, kerapatan batang kelapa sawit memiliki nilai yang sangat bervariasi pada bagian yang berbeda dari batang kelapa sawit. Nilai kerapatan tersebut berkisar antara 200-600 kg/m3 dengan rata-rata 370 kg/m3. Kerapatan batang kelapa sawit menurun terhadap ketinggian dan kedalaman bagian batang (Choon et al., 1991) seperti yang terlihat pada gambar:
Sumber : Choon et al. (1991)
Gambar 2. Variasi Kerapatan Batang Kelapa Sawit Keterangan:
= Kerapatan tinggi (600 kg/m3)
= Kerapatan sedang (400-600 kg/m3)
= Kerapatan rendah-menengah (400-550 kg/m3)
= Kerapatan rendah (<400 kg/m3)
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 et al, 1994).
Sifat Mekanik Batang Kelapa Sawit
Sifat mekanik kayu menggambarkan variasi kerapatan batang baik pada arah radial maupun vertikal. Tabel 1 membandingkan beberapa sifat mekanik batang kelapa sawit dengan beberapa spesies kayu dan 2 jenis monokotil.
Tabel 1. Perbandingan Sifat Elaeis Guineensis dengan Beberapa Jenis Kayu [Killmann and Lim (1985) dalam Choon et al. (1991)].
Spesies Kerapatan (Kering oven)
Kg/ m2
MOE (MPA)
MOR (MPA)
Tekan //
Serat (MPA)
Kekerasan (N)
Kelapa Sawit
(30 tahun) 220 - 550 800 - 8000 8 - 45 5 - 25 3250- 2450 Kelapa
(60 tahun) 250 - 850 3100 - 11400 26 - 105 19 - 49 520 - 4400
Cengal 820 19600 149 75 9480
Kapur 690 13200 73 39 5560
Kayu Karet 530 8800 58 26 4320
Menurut Balfas (2003), secara umum terdapat beberapa hal yang kurang menguntungkan dari batang kelapa sawit dibandingkan dengan kayu biasa, diantaranya adalah:
1. Kandungan air pada kayu segar sangat tinggi (dapat mencapai 500%)
2. Kandungan zat pati sangat tinggi (pada jaringan parenkim dapat mencapai 45%)
3. Keawetan alami sangat rendah
4. Kadar air keseimbangan relatif lebih tinggi
5. Dalam proses pengeringan terjadi kerusakan parenkim yang disertai dengan perubahan dan kerusakan fisik secara berlebihan terutama pada bagian kayu berkerapatan rendah
6. Dalam pengolahan mekanik batang kelapa sawit lebih cepat menumpulkan pisau, gergaji, dan ampelas
7. Kualitas permukaan kayu setelah pengolahan relatif sangat rendah
8. Dalam proses pengerjaan akhir (finishing) memerlukan bahan lebih banyak.
Namun demikian batang kelapa sawit memiliki beberapa hal yang sangat menguntungkan dibandingkan dengan kayu biasa, diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Harga kayu atau biaya eksploitasi sangat rendah 2. Warna kayu cerah dan lebih seragam
3. Tidak mengandung mata kayu
4. Relatif tidak memiliki sifat anisotropis 5. Mudah diberi perlakuan kimia
6. Mudah dikeringkan
7. Pada bagian yang cukup padat (kerapatan >500gr/cm3) tidak dijumpai perubahan atau kerusakan fisik yang berarti.
Kelemahan-kelemahan batang kelapa sawit tersebut bukan tidak bisa diatasi.
Sejumlah upaya perbaikan kualitas batang kelapa sawit telah ada baik di Indonesia, Malaysia, dan Jepang untuk memungkinkannya dapat digunakan sebagai bahan bangunan dan perabotan
Plastik
Plastik adalah suatu polimer yang mempunyai sifat-sifat unik dan luar biasa. Polimer adalah suatu bahan yang terdiri dari unit molekul yang disebut monomer. Jika monomernya sejenis disebut homopolimer, dan jika monomernya berbeda akan menghasilkan kopolimer. Polimer alam yang telah kita kenal antara lain : selulosa, protein, karet alam dan sejenisnya.
Pada mulanya manusia menggunakan polimer alam hanya untuk membuat perkakas dan senjata, tetapi keadaan ini hanya bertahan hingga akhir abad 19 dan selanjutnya manusia mulai memodifikasi polimer menjadi plastik. Plastik yang pertama kali dibuat secara komersial adalah nitroselulosa. Material plastik telah berkembang pesat dan sekarang mempunyai peranan yang sangat penting dibidang elektronika, pertanian, tekstil, transportasi, furniture, konstruksi, kemasan kosmetik, mainan anak – anak dan produk – produk industri lainnya.
Secara garis besar, plastik dapat dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu:
plastik thermoplastik dan plastik thermoseting. Plastik thermoplastik adalah plastik yang dapat dicetak berulang-ulang dengan adanya panas. Yang termasuk plastik thermoplast antara lain : PE, PP, PS, ABS, SAN, nylon, PET, BPT, Polyacetal (POM), PC dll. Sedangkan plastik thermoseting adalah plastik yang apabila telah mengalami kondisi tertentu tidak dapat dicetak kembali karena bangun polimernya berbentuk jaringan tiga dimensi. Yang termasuk plastic thermoseting adalah : PU (Poly Urethene), UF (Urea Formaldehyde), MF (Melamine Formaldehyde), polyester, epoksi dll. Untuk membuat barang-barang plastik agar mempunyai sifat-sifat seperti yang dikehendaki, maka dalam proses pembuatannya selain bahan baku utama diperlukan juga bahan tambahan atau zat aditif (Tsoumis, G. 1991).
Penggunaan bahan tambahan ini beraneka ragam tergantung pada bahan baku yang digunakan dan mutu produk yang akan dihasilkan. Berdasarkan fungsinya, maka bahan tambahan atau bahan pembantu proses dapat dikelompokkan menjadi : bahan pelunak (plasticizer), bahan penstabil (stabilizer), bahan pelumas (lubricant), bahan pengisi (filler), pewarna (colorant), antistatic agent, blowing agent, flame retardant dsb (Tsoumis, G. 1991).
Polypropylene
Polypropylene lebih kuat dan ringan dengan daya tembus uap yang rendah, ketahanan yang baik terhadap lemak, stabil terhadap suhu tinggi dan cukup mengkilap (Winarno dan Jenie, 1983). Monomer polypropylene diperoleh dengan pemecahan secara thermal naphtha (distalasi minyak kasar) etilen, propilen dan homologues yang lebih tinggi dipisahkan dengan distilasi pada temperatur rendah.
Dengan menggunakan katalis Natta- Ziegler polypropylene dapat diperoleh dari propilen (Birley, et al., 1988).
Bost (1980) dalam Syarief dkk. (1989) menyatakan bahwa PP termasuk jenis plastik olefin dan merupakan polimer dari polypropylene. Dikembangkan sejak 1950 dengan berbagai nama dagang seperti : Bexphene, dynafilm, luperen, escon, olefane, dan profax. Disebutkan sifat-sifat utama dari Poliprophilen yaitu :
a. Ringan ( Kerapatan 0,9 g/cm3), mudah dibentuk, tembus pandang dan jernih dalambentuk film.
b. Mempunyai kekuatan tarik lebih besar dari Polyethylene (PE). Pada suhu rendah akan rapuh, dalam bentuk murni pada suhu –300C mudah pecah sehingga perlu ditambahkan Polyethylene atau bahan lain untuk memeperbaiki ketahanan terhadap benturan.
c. Lebih kaku dari PE dan tidak gampang sobek sehingga lebih mudah dalam penanganannya.
d. Permeabilitas uap air rendah, permeabilitas gas sedang e. Tahan terhadap suhu tinggi sampai dengan 1500C f. Titik lelehnya cukup tinggi pada suhu 1700C
g. Tahan terhadap asam kuat, basa dan minyak. Tidak terpengaruh oleh pelarut pada suhu kamar kecuali HCl
h. Pada suhu tinggi Polipropilen akan bereaksi dengan benzene, siklena, toluena, terpentin dan asam nitrat kuat.
CH3 H CH3 H CH3 H \ / | | | | C==C -> -- C -- C -- C -- C -- / \ | | | | H H H H H H propilen monomer polipropilen polimer
Gambar 3. Reaksi Pembentukan Polypropylene
Karakteristik Polyprophylene menurut Bost (1980) dalam Syarief et al.
(1999) adalah sebagai berikut : Tabel 2. Karakteristik Polyprophylene
Deskripsi Polyprophylene
Densitas pada suhu 20 C (gr/cm3) 0,90
Suhu melunak (0C) 149
Titik lebur (0C) 170
Kristalinitas (%) 60-70
Indeks fluiditas 0,2-2,5
Modulus of elasticity (kg/cm2) 11000-13000 Tahanan volumetrik (Ohm/cm2) 1017
Konstanta dielektrik (60-108 cycles) 2,3 Permeabilitas gas-Nitrogen 4,4
Oksigen 23
Gas karbon 92
Uap air 600
Sumber : Bost (1980)
Bahan Aditif
Untuk membuat barang-barang plastik agar mempunyai sifat-sifat seperti yang dikehendaki, maka dalam proses pembuatannya selain bahan baku utama diperlukan juga bahan tambahan atau aditif. Penggunaan bahan tambahan ini beraneka ragam tergantung pada bahan baku yang digunakan dan mutu produk yang akan dihasilkan. Berdasarkan fungsinya , maka bahan tambahan atau bahan pembantu proses dapat dikelompokkan menjadi : bahan pelunak (plasticizer),
bahan penstabil (stabilizer), bahan pelumas (lubricant), bahan pengisi (filler), pewarna (colorant), antistatic agent, blowing agent, flame retardant dan sebagainya (Mujiarto, 2005).
Plastik berisi beberapa aditif yang diperlukan untuk memperbaiki sifat- sifat fisiko kimia plastik itu sendiri. Bahan aditif yang sengaja ditambahkan itu disebut komponen non plastik, diantaranya berfungsi sebagai pewarna, antioksidan, penyerap cahaya ultraviolet, penstabil panas, penurun viskositas, penyerap asam, pengurai peroksida, pelumas, peliat, dan lain-lain (Crompton, 1979 dalam Nurminah, 2002). Hartomo (1992) menambahkan bahwa aditif, termasuk pemlastik, filler dan zat penguat, sering ditambahkan pada resin termoplastik.
Aditif dapat meningkatkan ikatan antara thermoplastic dan komponen kayu. Febrianto et al. (1999) dalam Iswanto (2005) menyatakan bahwa pada polipropilen dapat ditambahkan compatibilizer (bahan untuk meningkatkan kekompakan) untuk membentuk ikatan antara pengisi (tepung kayu) dengan perekat. Dari Scaning Electron Micrograph memperlihatkan patahan-patahan tarikan pada komposit yang dibuat dari tepung kayu dan plastik tanpa compatibilizer, tepung kayu cenderung menggumpal seperti bundelan dan penyebarannya tidak merata keseluruh perekat. Umumnya terbentuk lubang dan jarak disekitar serat dan serat seperti tertarik-tarik. Ini mengindikasikan adhesi yang rendah, kesesuaian (compatibility) yang rendah, miskin kontak dan transfer tegangan antara fase yang lebih rendah. Afiniti dan adhesi antara thermoplastik dan kayu sangat rendah, sehingga untuk mengatasi hal ini diberikan suatu compatibilizer untuk material polimer.
Han (1990) mengemukakan bahwa MAH yang memodifikasi Maleated Polyprophylene (MAPP) dikatakan sebagai compatibilizer. Dari suatu pengamatan bahwa MAPP yang berperan sebagai compatibilizer di dalam komposit rupanya terlokalisir pada interface antara Refine Ground Pulp (RGP) yang merupakan filler dan matriks polimer (PP) sehingga meningkatkan adhesi antara dua bagian tersebut. Ikatan kimia antara MAPP dan RGP yang terbentuk akan berperan penting dalam meningkatkan sifat mekanikal komp
METODOLOGI PENELITIAN
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Kimia Polimer FMIPA Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Teknologi Hasil Hutan Bogor Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret sampai Oktober 2008.
Alat dan Bahan Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah chainsaw untuk memotong batang sawit, mesin serut untuk penyerutan batang sawit menjadi partikel, bak sebagai tempat pengumpulan partikel dan tempat perendaman, extruder sebagai tempat pencampuran bahan baku, kaliper untuk pengukuran dimensi, waterbath untuk pemanasan air, gelas piala untuk tempat perendaman air panas, oven untuk pengeringan bahan baku dan pengujian sifat fisis, aluminium foil untuk alas plat kempa, bingkai papan dan plat besi ukuran 25 x 25 x 0,5 cm3 untuk mencetak lembaran papan, mesin bandsaw untuk pemotongan contoh uji, Mesin cold and hot press untuk pengempaan, alat Universal Testing Machine merk Instron untuk pengujian sifat mekanis dan alat dokumentasi.
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah partikel batang kelapa sawit (Elais guineensis Jacq) yang didapatkan dari Kebun Pagar Merbau – Galang PTPN II Tanjung Morawa , polypropylene dari CV Akmal., Maleated Polypropylene (MAPP) dari Toko Bahan Kimia Rudang Jaya.
Prosedur Penelitian Persiapan Bahan Baku
Batang kelapa sawit yang telah dibersihkan dari kotoran kemudian dilakukan pembuangan kulit. Masing- masing potongan kayu langsung dipisahkan antara bagian dalam dan potongan bagian luar. Potongan kayu diserut dengan mesin serut sehingga diperoleh partikel. Kemudian partikel tersebut direndam selama 24 jam dengan tiga kali ulangan untuk menghilangkan kandungan patinya.
S k u
b M d
p k b T
Setelah itu p kadar air se untuk memi
Perek bentuk poto Maleated Po digunakan (K
Kebu pembuatan s kerapatan sa bahan baku Tabel 3. Kom
Letak Batan Dalam
Luar
partikel yan ekitar 5-10%
sahkan bagia
Gam kat yang di ongan-potong
olypropylen Karina at al, utuhan part sebuah papan asaran yang
disajikan pa mposisi Keb ng Ad Tanpa a
Penamb
Tanpa a
Penamb
ng dihasilkan
%. Partikel t an yang halu
mbar 4. Pola igunakan ad gan kecil (p e (MAPP) s , 2007).
tikel, polipr n komposit t g dipakai ya ada tabel 3.
butuhan Bah ditif
aditif
bahan aditif
aditif
bahan aditif
n kemudian tersebut diay us.
a Pembagian dalah jenis p
pellet). Bah sebanyak 5
ropilen dan tergantung p aitu sebesar
an Baku Pap Perlakuan
Kadar
dikeringkan yak dengan
n Batang Saw plastik polyp han aditif ya
% dari bera
MAPP ya pada perlaku
0,8 g/cm3.
pan Kompos r Partikel (%)
50 40 30 50 40 30 50 40 30 50 40 30
n dengan ov ayakan uku
wit
propylene ( ang digunak at polypropy
ang digunak uan yang dila
Komposisi
sit
) Kadar Pl 5 6 7 5 6 7 5 6 7 5 6 7
ven sampai uran 2 mm
(PP) dalam kan adalah ylene yang
kan untuk akukan dan
kebutuhan
lastik (%) 50 60 70 50 60 70 50 60 70 50 60 70
Proses Pembuatan Papan Komposit Pengadonan (Blending)
Extruder terlebih dahulu dipanaskan pada suhu 175º C dan diputar dengan kecepatan tertentu. Sejumlah plastik daur ulang yang telah dicampur dengan serbuk batang sawit dan MAPP dimasukkan ke dalam extruder dan diputar selama beberapa menit. Pengadukan dilakukan secara terus-menerus sehingga campuran antara plastik daur ulang dengan serbuk batang sawit dan MAPP menjadi homogen. Selanjutnya dari campuran tersebut dibentuk menjadi pellet.
a b
Gambar 5. Bahan Baku a).Plastik b).Serbuk Batang Kelapa Sawit
Pembuatan Lembaran
Campuran filler dengan matrik dimasukkan ke dalam alat pencetak lembaran berukuran 25 cm x 25 cm x 0,5 cm dan ditekan supaya adonan menjadi padat.
Gambar 6. Alat Pencetak Lembaran Papan Komposit Pengempaan
Setelah dicetak, adonan diletakkan di antara dua plat alumunium dan dilakukan pengempaan panas dengan suhu 180° C dan tekanan sebesar 30 kg/cm2 selama sekitar 10 menit.
Gambar 7. Mesin Kempa
Pengkondisian
Selanjutnya cetakan lembaran dikeluarkan dari alat kempa. Lembaran yang masih dalam keadaan sangat panas dan sangat lunak dibiarkan selama 10 menit agar terjadi pengerasan perekat sebelum dikeluarkan dari cetakan.
Kemudian dilakukan pengkondisian selama satu minggu untuk mencapai distribusi kadar air yang seragam dan melepaskan tegangan sisa dalam papan akibat pengempaan. Papan yang dihasilkan disimpan dalam plastik pengkondisian sebelum dilakukan pengujian agar kondisinya stabil.
Gambar 8. Pengkondisian Papan Komposit
Pengujian
Pengujian Kadar Zat Ekstraktif Partikel Batang Kelapa Sawit a. Pengujian pada Perendaman Air Dingin selama 24 jam
Pengujian kadar zat ekstraktif pada perendaman Air Dingin selama 24 jam dilakukan berdasarkan metode TAPPI 207 om-88 dalam Batubara (2005).
p d s E
b
d
p s m d d
Seba piala dan dir disaring dan suhu 103 ± Ekstraktif (K
b. Pengujian Peng dilakukan be Seba piala dan dir selama 2 ja mencapai tit direndam di ditimbang (B
anyak 2 g co rendam dala n dikeringka 2 °C selam KZE) dapat d
n pada Peren gujian kadar
erdasarkan m anyak 2 g co
rendam dala am kemudia tik didih. Se ioven kemba BKT2). Kada
P
Gambar 9. P
ontoh uji ker am air dingin an. Contoh u ma 24 jam d
dihitung den
ndaman Air P zat ekstrak metode TAPP ontoh uji ker am air panas an dimasuk etelah itu dis
ali pada suh ar Zat Ekstra
engujian Pa
Pola Pemoto KZE (%) =
KZE (%) =
ring tanur (B n sebanyak uji yang tela dan selanjutn ngan rumus :
Panas selama ktif pada per
PI 207 om-8 ring tanur (B s sebanyak 1 kkan ke dal saring dan d hu 103 ± 2 ° aktif (KZE)
apan Komp
ongan Conto
1 1
BKT BKT - BKT
1 1
BKT BKT - BKT
BKT1) dimas 200 ml selam ah direndam nya ditimban
a 2 jam rendaman A 88 dalam Ba BKT1) dimas 100 ml deng
am waterba dikeringkan.
°C selama 2 dapat dihitun
posit
h Uji Papan T2
x 100%
T2
x 100%
sukkan ke d ma 24 jam.
m dioven kem ng (BKT2).
ir Panas sel atubara (2005
sukkan ke d an temperatu ath yang ai
Contoh uji 24 jam dan s ng dengan ru
Komposit
dalam gelas Setelah itu mbali pada Kadar Zat
ama 2 jam 5).
dalam gelas ure 100° C irnya telah
yang telah selanjutnya umus :
Keterangan :
A : Contoh uji untuk Kadar Air dan Kerapatan B : Contoh uji untuk MOR dan MOE
C : Contoh uji untuk Daya Serap Air dan Pengembangan Tebal D : Contoh uji untuk Internal Bond
E : Contoh uji untuk Kuat Pegang Sekrup
Pengujian sifat-sifat papan partikel menggunakan Standar Jappanesse Industrial Standart (JIS) A 5908-2003. Berdasarkan sifat mekanisnya, papan partikel dikelompokkan menjadi 3 golongan yaitu :
a. Decorative Particleboard b. Based Particleboard c. Veneered Particleboard
Tabel 4. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit dengan Standar JIS A 5908- 2003
No. Sifat Fisis Mekanis JIS A 5908-2003
1. Kerapatan (g/cm3) 0,4-0,9
2. Kadar Air (%) 5-13
3. Daya Serap air (%) -
4. Pengembangan Tebal (%) Maks 12
5. MOR (kg/cm2) Min 80
6. MOE (kg/cm2) Min 20000
7. Internal Bond (kg/cm2) Min 1,5 8. Kuat Pegang Sekrup (kg) Min 30
9. Linear Expanssion (%) -
10. Hardness (N) -
11. Emisi Formaldehyde (ppm) Min 0,3
Pengujian Sifat Fisis Papan Komposit a. Kerapatan
Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume kering udara. Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 0,5 cm ditimbang beratnya, lalu diukur rata-rata panjang, lebar, dan tebalnya untuk menentukan volume contoh uji. Nilai kerapatan papan komposit dihitung dengan rumus :
Kerapatan (g/cm3) =
) (
) (
cm3
Volume gram Berat
b. Kadar Air (KA)
Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 0,5 cm yang digunakan adalah bekas contoh uji kerapatan. Kadar air papan partikel dihitung berdasarkan berat awal (BA) dan berat kering tanur (BKT) selama 24 jam pada suhu 103 ± 2 °C.
Nilai kadar air papan komposit dihitung berdasarkan rumus :
c. Daya Serap Air
Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm ditimbang berat awalnya (B1).
Kemudian direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam, setelah itu ditimbang beratnya (B2). Nilai daya serap air papan komposit dihitung berdasarkan rumus :
d. Pengembangan Tebal
Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm sama dengan contoh uji daya serap air. Pengembangan tebal didasarkan pada tebal sebelum (T1) yang diukur pada keempat sudut dan dirata-ratakan dalam kondisi kering udara dan tebal setelah perendaman (T2) dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Nilai pengembangan tebal papan komposit dihitung berdasarkan rumus :
Pengujian Sifat Mekanis Papan Komposit a. Keteguhan Lentur (Modulus of Elasticity)
Pengujian MOE dilakukan bersama-sama dengan pengujian keteguhan patah dengan memakai contoh uji yang sama. Besarnya defleksi yang terjadi pada saat pengujian dicatat pada setiap selang beban tertentu. Nilai MOE dihitung dengan rumus :
Kadar Air (%) =
BKT BKT
BA− x 100%
Daya Serap Air (%) =
1 1 2
B B B −
x 100%
Pengembangan Tebal (%) =
1 1 2
T T T −
x 100%
b
r
C u
b. Keteguhan Peng Universal Te 15 kali tebal rumus :
Contoh uji y udara denga
Gam MOE =
. 4
MOR = . 2
3
n Patah (Mo gujian keteg esting Mach l nominal, te
yang diguna an pola pemb
mbar 10. Cara
3 3
. . .
d b Y
L P Δ Δ
. 2
. . .
d b
L P
Diman MOE
∆P L
∆Y b d
odulus of Rup guhan patah hine dengan m
etapi tidak ku
Diman MOR P L b d
akan berukur bebanan disa
a Pengujian M na :
: Modulus : Beban se : Jarak san : Lenturan : Lebar con : Tebal con
pture) h (MOR) menggunaka urang dari 1
na :
: Modulus : Beban M : Jarak san : Lebar con : Tebal con
ran 20 cm x ajikan pada G
Modulus Pat
lentur (kg/c belum batas ngga (cm)
pada beban ntoh uji (cm ntoh uji (cm)
dilakukan d an lebar bent
5 cm. Nilai
patah (kg/cm Maksimum (k
ngga (cm) ntoh uji (cm ntoh uji (cm)
5 cm x 0,5 c Gambar 10 :
tah dan Mod cm2) s proporsi (k
(cm) m)
)
dengan me tang (jarak p
MOR dihitu
m2) kg)
m) )
cm pada kon
dulus Elastis g)
nggunakan penyangga) ung dengan
ndisi kering
sitas
c. Kuat Pegang Sekrup (Screw Holding Power)
Contoh uji berukuran 10 cm x 5 cm x 0,5 cm. Sekrup yang digunakan berdiameter 2,7 mm, panjang 16 mm dimasukkan hingga mencapai kedalaman 8 mm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam kilogram.
Gambar 11. Sampel Pengujian Kuat Pegang Sekrup
d. Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond)
Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cmdirekatkan pada dua buah blok aluminium dengan perekat dan dibiarkan mengering. Kedua blok ditarik tegak lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum. Nilai keteguhan rekat internal dihitung berdasarkan rumus :
Dimana :
IB : Keteguhan rekat internal (kg/cm2)
Pmax : Beban maksimum (kg)
A : luas permukaan contoh (cm2) IB =
P max A
Secara skematis proses pembuatan dan pengujian papan komposit ditampilkan pada gambar 12.
Gambar 12. Diagram Proses Pembuatan Papan Komposit Limbah Batang
Sawit
PP Murni Aditif MAPP
Diserut Partikel ukuran 40-60 mesh
Dikeringkan Partikel Batang
Kelapa Sawit Kering (KA 5-10%)
pellet
Lembaran Komposit
Pengkondisian
Pengujian Kualitas Papan WPC
Pengujian Fisis Pengujian Mekanis
Pengadonan Batang bagian
luar dan dalam
Kualitas Papan Komposit Direndam
Morfologi
Analisa Data
Untuk mengetahui pengaruh letak batang sawit (luar dan dalam), kadar plastik dan aditif serta interaksi ketiganya terhadap sejumlah pengujian maka dilakukan analisis menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial dengan tiga faktor perlakuan yaitu :
1. Letak batang
a. A1 : Bagian dalam b. A2 : Bagian luar 2. Aditif
a. B1 : kontrol b. B2 : pakai
3. Kadar partikel/serbuk
a. C1 : Kadar plastik/serbuk 50/50 b. C2 : Kadar plastik/serbuk 60/40 c. C3 : Kadar plastik/serbuk 70/30
Dengan demikian akan diperoleh 12 sampel perlakuan, yaitu :
A1B1C1, A1B1C2, A1B1C3, A1B2C1, A1B2C2, A1B2C3, A2B1C1, A2B1C2, A2B1C3,
A2B2C1, A2 B2C2, dan A2B2C3.
Jumlah ulangan : 3
Jumlah papan yang dibuat : 12 x 3 = 36 papan
Model statistik dari rancangan percobaan ini adalah :
Yijkl = µ + Ai + Bj + Ck + (AB)ij + (AC)ik + (BC)jk + (ABC)ijk + ∑ijk
Yijk l = Nilai pengamatan letak batang ke-i, aditif ke-j dan kadar
partikel/plastik ke-k serta ulangan ke-k µ = Nilai rata-rata umum
Ai = Pengaruh letak batang ke-i Bj = Pengaruh aditif ke-j
Ck = Pengaruh kadar plastik/serbuk ke-k
(AB)ij = Pengaruh interaksi antara letak batang ke-i dengan aditif ke-j (AC)ik = Pengaruh interaksi antara letak batang ke-i dengan kadar
plastik/serbuk ke-k
(BC)jk = Pengaruh interaksi antara aditif ke-j dengan kadar plastik/serbuk ke-k
(ABC)ijk = Pengaruh interaksi antara letak batang ke-i, aditif ke-j dan kadar plastik/serbuk ke-k
∑ijkl =Kesalahan percobaan pada perlakuan letak batang ke-i, aditif ke-j dan kadar plastik/serbuk ke-k serta ulangan
Hipotesis yang digunakan adalah :
Ho : Letak batang, aditif dan kadar partikel/plastik tidak berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanik papan komposit.
H1 : Letak batang, aditif dan kadar partikel/plastik berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanik papan komposit.
Untuk mengetahui pengaruh dari perlakuan-perlakuan yang dicoba, dilakukan analisis keragaman dengan kriteria uji jika F hitung ≤ F tabel maka Ho
diterima dan jika F hitung > F tabel maka Ho ditolak. Untuk mengetahui taraf perlakuan mana yang berpengaruh di antara faktor perlakuan maka pengujian dilanjutkan dengan menggunakan Uji Wilayah Berganda Duncan (Duncan Multiple Range Test).
Data hasil pengujian selanjutnya dibandingkan dengan persyaratan JIS A 5908-2003 untuk mengetahui apakah sifat-sifat papan komposit yang dihasilkan memenuhi standar yang telah ada atau tidak.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian Zat Ekstraktif
Eksraktif kayu merupakan sejumlah besar senyawa yang berbeda yang dapat dieksraksi dari kayu dengan menggunakan pelarut seperti alkohol, eter dan air (Dumanauw, 1990). Pengujian kadar zat ekstraktif dilakukan dengan menggunakan air panas dan dengan air dingin. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kadar zat ekstraktif dengan perendaman air panas mempunyai nilai lebih tinggi dibandingkan dengan air dingin. Nilai kadar zat ekstraktif dengan perendaman air panas diperoleh 18,15% sedangkan dengan air dingin diperoleh kadar zat ekstraktif sebesar 15,38%. Hal ini disebabkan karena air panas lebih cepat mengeluarkan zat ekstraktif pada dinding sel kayu (Ruhendi et al,2007).
Zat ekstraktif memiliki pengaruh yang besar menurunkan higroskopisitas dan permeabilitas serta meningkatkan keawetan kayu. Meskipun jumlahnya sedikit, ektraktif mempunyai pengaruh yang besar dalam perekatan kayu, yaitu mempengaruhi pH, kontaminasi dan penetrasi. Ekstraktif akan menjadi masalah dalam perekatan kayu jika jumlahnya berlebihan (Ruhendi et al, 2007).
Sifat Fisis Papan Komposit Kerapatan
Kerapatan merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan perbandingan antara massa benda terhadap volumenya atau dengan kata lain menunjukkan banyaknya massa zat persatuan volume. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kerapatan papan komposit yang dihasilkan cukup seragam berkisar antara 0,70 g/cm3 sampai dengan 0,87 g/cm3, yang terendah merupakan kerapatan pada papan komposit dengan penambahan MAPP (pada perbandingan komposisi 60 : 40 bagian dalam) dan yang tertinggi merupakan papan komposit tanpa penambahan MAPP (pada perbandingan komposisi 70 : 30 bagian luar). Menurut Haygreen dan Bowyer (1996) semakin tinggi kerapatan papan partikel maka akan semakin tinggi sifat keteguhannya. Dari hasil penelitian juga terlihat bahwa kerapatan papan komposit tanpa penambahan MAPP lebih tinggi dari pada papan komposit dengan penambahan MAPP untuk semua
p d
y k f j s
perbandinga disajikan pad
Kerap yaitu 1,00 g/
kelapa sawit forming) pap juga disebab sehingga has
Gambar 0 0.
0.4 0.
0.8 1.
1.4
Kerapatan (g/cm3)
an komposisi da gambar 1
Gambar patan yang d /cm3. Hal ter
dengan Poly pan kompos bkan oleh sil campuran
r 14. Contoh U Plastik Po 0
2 4 6 8 1 2 4
1
i bahan. Has 13.
r 13. Grafik N dihasilkan ham
rsebut menun ypropylene ( sit dapat dila
adanya pro n lebih serag
Uji Papan Ko olypropylene
2 3
Perlakuan
sil kerapatan
Nilai Kerapata mpir mencapa
njukkan bahw (PP) pada sa akukan deng
ses pengado gam.
omposit dari S (PP). n Papan Komp4
n pada peneli
an Papan Kom ai kerapatan wa distribusi aat pembent gan cukup b
onan (blend
Serbuk Batang
5 6
osit
itian ini seca
mposit.
sasaran yang i partikel ser tukkan lemb aik. Baiknya ding) dengan
g Kelapa Saw Tanpa Pakai Keter 1 2 3 4 5 6
ara lengkap
g diinginkan rbuk batang baran (mat a distribusi n extruder
wit dan a Aditif
Aditif
JIS A 59 rangan : 1. 50 : 50 Ba 2. 60 : 40 Ba 3. 70 : 30 Ba 4. 50 : 50 Ba 5. 60 : 40 Ba 6. 70 : 30 Ba
908-2003 agian Dalam agian Dalam agian Dalam agian Luar agian Luar agian Luar
t d p b g
k i p P k y K
y p 6 p s
Hasi termasuk da disesuaikan partikel me berkerapatan g/cm3).
Hasi komposisi p interaksi ket papan parti Particleboar kerapatan pa yang dihasil Kadar Air
Kada yang dinyat papan komp 60 : 40 bag perlakuan k secara lengk
0.
0.
0.
0.
1.
1.
1.
1.
Kadar Air (%)
l penelitian alam kategor
dengan pen enjadi papa n medium
l analisis s plastik deng tiganya tida ikel. Jappan rd dan De apan partike
kan telah me
ar air menu takan dalam posit yang di ian dalam d komposisi 50
kap disajikan
Gambar 0
.2 .4 .6 .8 1 .2 .4 .6 .8 2
1
menunjukk ri papan ko ggolongan m an partikel
(0,40-0,80
sidik ragam gan penamb ak memberik nesse Indus ecorative P l sebesar 0,4 emenuhi per
unjukkan be m persen. Ha
hasilkan ber dengan pena 0 : 50 Bagi n pada gamb
r 15. Grafik N
2 3
Perlakuan Pap
kan bahwa mposit deng menurut Tso l berkerapa g/cm3), dan
m menunjuk bahan serbu kan pengaru strial Stand Particleboard
40 g/cm3 – 0 rsyaratan yan
sarnya kand asil penelitia rkisar antara ambahan MA
ian luar . H ar 15.
Nilai Kadar A
4 5
pan Komposit
papan kom gan kerapata oumis (1991) atan rendah n berkerapa
kkan bahwa uk sawit, pe uh yang nya dart (JIS) A
d, Type 8 0,90 g/cm3. S
ng ditetapka
dungan air an menunjuk
0,32% untu APP, sampa Hasil kadar a
Air Papan Kom 6
Ke
mposit yang an tinggi. K ) yang memb h (0,25-0,4 atan tinggi
faktor leta enambahan ata terhadap A 5908-20 , mensyara Semua papan an.
di dalam su kkan bahwa uk perlakuan
i dengan 1,6 air pada pen
mposit.
Tanpa Aditif Penambahan eterangan :
1. 50 : 50 B 2. 60 : 40 B 3. 70 : 30 B 4. 50 : 50 B 5. 60 : 40 B 6. 70 : 30 B
dihasilkan Kategori ini
bagi papan 40 g/cm3), (0,80-1,20
ak batang, aditif dan p kerapatan 03, Based atkan nilai
n komposit
uatu benda a kadar air n komposisi
61% untuk nelitian ini
Aditif Bagian Dalam Bagian Dalam Bagian Dalam Bagian Luar Bagian Luar Bagian Luar
Hasil penelitian menunjukkan nilai kadar air yang rendah. Hal itu disebabkan oleh PP yang digunakan sebagai matriks bersifat hidrofobik, sehingga papan komposit tidak mudah menyerap uap air dari lingkungan. Kadar air papan komposit yang dihasilkan lebih kecil dari pada kadar air bahan bakunya yaitu serbuk kelapa sawit (8 – 10 %), hal ini disebabkan oleh perlakuan panas pada saat blending dan pada saat pengempaan panas yang keduanya menggunakan suhu ekstrim 1750C. Selain itu plastik yang digunakan sebagai matriks akan menutupi sebagian permukaan papan komposit dan menyebabkan partikel serbuk kelapa sawit tidak bebas menyerap air sebagai akibat adanya ikatan rekat dari plastik.
Keterangan tersebut sesuai dengan pernyataan Massijaya, et.al. (1999) yang menyatakan bahwa umumnya kadar air papan partikel lebih rendah dari pada kadar air bahan bakunya. Hal ini terjadi sebagai akibat dari perlakuan panas yang diterima papan partikel kayu pada saat pengempaan panas dan secara teoritis penambahan partikel plastik akan mengurangi kemampuan papan partikel secara keseluruhan untuk menyerap air.
Gambar 16. Perendaman Papan komposit
Hasil penelitian yang terlihat pada gambar 15 menunjukkan bahwa kadar air rata-rata pada perlakuan penambahan MAPP sedikit lebih rendah dibanding dengan tanpa penambahan MAPP untuk semua perbandingan komposisi bahan.
Hal tersebut terjadi karena penambahan MAPP akan memperbaiki ikatan antar partikel, MAPP akan mengisi kekosongan rongga antar partikel serbuk dengan plastik, sehingga meminimalkan penetrasi air yang masuk ke dalam rongga papan.
Sedangkan berdasarkan komposisi bahan menunjukkan semakin banyak kadar
s d
k i p P p m s
D
k a p
j
serbuk bata disebabkan o
Hasi komposisi p interaksi ke papan parti Particleboar papan partik mencapai ka sangat baik k
Daya Serap Daya komposit da air pada suh perendaman
Gambar Gam jam hampir
0.
0.
0.
0.
1.
1.
1.
1.
Daya Serap Air (%)
ang kelapa oleh sifat ser
l analisis s plastik deng tiganya tida ikel. Jappan rd dan Deco kel sebesar adar air min karena nilai
p Air
a serap air alam persen t hu kamar sel n 2 jam dapat
r 17. Grafik N 2 Jam.
mbar 17 men seragam an 0
2 4 6 8 1 2 4 6 8 2
1 P
sawit mak rbuk kelapa sidik ragam gan penamb ak memberik
nesse Indus orative Parti
5 – 13 %. S nimal yang
kadar air ya
menyataka terhadap ber lama 2 dan t dilihat pada
Nilai Daya Ser
nunjukkan ba ntara 0,25%
2 3
Perlakuan Pap
ka kadar ai sawit yang h m menunjuk
bahan serbu kan pengaru strial Stand cleboard, Ty Semua papa
disyaratkan.
ang dihasilka
an banyakny rat awalnya
24 jam. Unt a gambar 17
rap Air Papan
ahwa nilai d
% pada komp
4 5
pan Komposit
ir juga sem hidrofilik.
kkan bahwa uk sawit, pe
uh yang nya dart (JIS) A
ype 8, mensy an komposit . Akan tetap an rendah.
ya air yang setelah cont tuk hasil nil 7.
n Komposit D
daya serap a posisi bahan
6
Ke
makin tingg
faktor leta enambahan ata terhadap
A 5908-20 yaratkan nila
yang dihas pi hasil terse
g diserap o toh uji dirend lai daya sera
Dengan Peren
air pada pere n 70 : 30 b Tanpa aditif Penambahan eterangan :
1. 50 : 50 B 2. 60 : 40 B 3. 70 : 30 B 4. 50 : 50 B 5. 60 : 40 B 6. 70 : 30 B
gi. Hal ini
ak batang, aditif dan p kadar air 03, Based ai kadar air ilkan tidak ebut dirasa
oleh papan dam dalam ap air pada
daman
endaman 2 bagian luar n Aditif
Bagian Dalam Bagian Dalam Bagian Dalam Bagian Luar Bagian Luar Bagian Luar
