Vol. 18 (2): 115124 Jurnal Ilmu Pertanian Indonesia (JIPI), Agustus 2013
IS
LAMPIRAN 1
SN 0853 – 4217
Pengembangan Perekat Likuid dan Papan Partikel
dari Limbah Tandan Kosong Sawit
(Development of Wood Liquid and Particleboard from Oil Palm Empty Fruit Bunches)
Surdiding Ruhendi1*, Tito Sucipto2*
ABSTRAK
Tandan kosong sawit (TKS) merupakan salah satu sumber daya alam berlignoselulosa yang cukup potensial sebagai bahan baku perekat dan papan partikel. Tujuan penelitian ini adalah menetapkan mutu perekat likuid TKS, serta mengevaluasi pengaruh kadar perekat, kadar ekstensi perekat likuid TKS pada perekat melamin formaldehida (MF), kadar fortifikasi perekat resorsinol formaldehida (RF) pada likuid TKS dan kadar fortifikasi perekat MF pada likuid TKS terhadap mutu papan partikel. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perekat likuid TKS yang dihasilkan adalah golongan perekat fenolik, bentuk cair dan bebas kotoran, warna cokelat kemerahan, pH 11, kekentalan 34 cps, kadar padatan 34%, dan waktu gelatinasi >60 menit. Sebagian sifat perekat likuid memenuhi SNI 06-4567-1998, yaitu bentuk, kenampakan, pH, dan waktu gelatinasi. Sifat fisis dan mekanis papan partikel untuk semua perlakuan kadar perekat dan kadar ekstensi/fortifikasi adalah kerapatan 0,640,93 g/cm3, kadar air 612%, pengembangan tebal 13292%, daya serap air 39239%, modulus patah 16199 kg/cm2, modulus lentur 232119810 kg/cm2, keteguhan rekat internal 0,167,19 kg, dan kuat pegang sekrup 1662 kg. Sebagian sifat fisis dan mekanis papan partikel memenuhi standar JIS A 5908-2003. Papan partikel yang menggunakan perekat MF tanpa ekstensi perekat likuid (kadar perekat 20%) adalah papan partikel dengan mutu terbaik. Perekat likuid TKS untuk papan partikel direkomendasikan menggunakan formulasi perekat likuid dengan fortifikasi 5% perekat MF (kadar perekat 15%) dan perekat MF dengan ekstensi 15% perekat likuid (kadar perekat 20%) untuk menghasilkan papan partikel yang baik.
Kata kunci: ekstensi, fortifikasi, papan partikel, perekat likuid, sifat fisis dan mekanis, tandan kosong sawit
ABSTRACT
Oil palm empty fruit bunches (EFB) is one of lignocellulosic natural resource, which is highly potential as adhesive and particleboard raw materials. The purpose of the study was determine wood liquid qualities, and to evaluate the effect of adhesive contents, wood liquid extension levels on melamine formaldehyde (MF) resin, and resorcinol formaldehyde (RF) fortification levels on wood liquid to particleboard quality. The results showed that the EFB wood liquid is considered as phenolic resin group, liquid form and free of dirt, reddish brown color, pH 11, 34 cps viscosity, solids content of 34.47%, and gelatine time >60 minutes. Some characteristics of wood liquid adhesives meet SNI 06- 4567-1998, namely the form, appearance, pH, and gelatine time. The physical and mechanical properties of particle board for all treatments were 0.640.93 g/cm3 density, moisture content 612%, thickness swelling 13292%, water absorption 39239%, modulus of rupture (MOR) 16199 kg/cm2, modulus of elasticity (MOE) 232119810 kg/cm2, internal bonding 0.167.19 kg, and screw holding power 1662 kg. Some physical and mechanical properties of particle board meet the standard of JIS A 5908-2003. Particleboard using MF resin without wood liquid extension (adhesive content of 20%) was the best quality particleboard. Wood liquid for particleboard recommended using wood liquid fortified with 5% MF resin (adhesive content of 15%) and MF resin with 15% wood liquid extensions (adhesive content of 20%) produced good quality particleboard.
Keywords: empty fruit bunches, extention, fortification, particleboard, physical and mechanical properties, wood liquid
PENDAHULUAN
Luas perkebunan kelapa sawit (Elaeis guineensis) di Indonesia meningkat dari tahun ke tahun. Tercatat tahun 2009 luas perkebunan kelapa sawit Indonesia mencapai 7,9 juta ha dengan rata-rata pertumbuhan per tahun 11,8%. Pada 2010, luas lahan perkebunan kelapa sawit 8,1 juta ha (Kementerian Pertanian RI
1 Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Darmaga, Bogor 16680.
2 Program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Kampus USU, Medan 20131.
* Penulis korespondensi: E-mail: [email protected]
2010). Setyawati (1994) menyebutkan bahwa setiap hektar tanaman sawit mampu menghasilkan 20 ton tandan buah segar (TBS) per tahun untuk diolah menjadi minyak sawit yang menyisakan limbah TKS sebesar 4,42 ton (basah) atau 1,55 ton (kering). Jadi, dengan luas areal di Indonesia yang mencapai 8,1 juta ha, dapat menghasilkan limbah sebanyak 35 juta ton TKS basah atau 12 juta ton TKS kering.
Tandan kosong sawit (TKS) adalah limbah pengolahan minyak sawit yang merupakan sumber daya alam berlignoselulosa yang potensial sebagai bahan baku perekat dan papan partikel. TKS dapat dimanfaatkan sebagai perekat likuid melalui proses likuifikasi.
ISSN 0853 – 4217 JIPI, Vol. 18 (2): 115124 116
Pada penelitian ini dilakukan aplikasi perekat likuid TKS, perekat melamin formaldehida (MF) dengan fortifikasi likuid TKS, perekat likuid TKS dengan fortifikasi perekat resorsinol formaldehida (RF), dan perekat likuid TKS dengan fortifikasi perekat MF pada pembuatan papan partikel. Penelitian mengenai mutu papan partikel TKS dengan menggunakan likuid TKS sebagai perekat (binder) telah dilakukan oleh Efendi (2006), Jatmiko (2006), dan Prasetyo (2008), tetapi mutu papan partikel yang dihasilkan belum memenuhi JIS A 5908—2003, seperti pada nilai modulus elastisitas (MOE) dan modulus rekah (MOR). Perekat likuid TKS mungkin bukan pegikta (binder, komponen perekat utama) yang bermutu, tapi lebih cocok sebagai ekstender. Dengan demikian, pada penelitian ini perekat likuid tidak hanya dijadikan sebagai penguat (fortifier) untuk perekat RF dan MF, tetapi juga dijadikan sebagai ekstender untuk perekat MF.
Tujuan penelitian ini adalah menetapkan mutu perekat likuid TKS, serta mengevaluasi pengaruh kadar perekat, kadar ekstensi perekat likuid TKS pada perekat MF, pegaruh kadar fortifikasi perekat RF pada likuid TKS, dan pengaruh kadar penguat perekat MF likuid TKS pada mutu papan partikel.
METODE PENELITIAN
perekat likuid TKS disaring dan dipanaskan dalam penangas air pada suhu 100 C.
Ketiga bahan perekat dibuat menjadi 9 formula perekat, yaitu (1) perekat MF diekstensi 0% perekat likuid TKS (MF + 0% LK); (2) perekat MF diekstensi 15% perekat likuid TKS (MF+15% LK); (3) perekat MF diekstensi 20% perekat likuid TKS (MF+20% LK); (4) perekat melamin formaldehida difortifikasi 25% perekat likuid TKS (MF+25% LK); (5) perekat likuid TKS difortifikasi 0% perekat RF (LK+0% RF); (6) perekat likuid TKS difortifikasi 5% perekat RF (LK+5% RF); (7) perekat likuid TKS difortifikasi 5% perekat MF (LK+5%
MF); (8) perekat likuid TKS difortifikasi 10% perekat MF (LK+10% MF); dan (9) perekat likuid TKS difortifikasi 15% perekat MF (LK+15% MF).
Papan partikel TKS
Papan partikel yang dibuat berukuran 30 × 30 × 1 cm3 dengan kerapatan 0,6 g/cm3. Kadar perekat campuran yang digunakan adalah 10, 15, dan 20%.
Urutan proses pembuatan papan partikel sesuai dengan Maloney (1993) dan Bowyer et al. (2007), yakni pencampuran bahan baku, pembentukan lembaran (mat forming), pengempaan pada suhu 120
C dengan tekanan 25 kgf/cm2 selama 10 menit, pengondisian (conditioning), dan pemotongan contoh uji.
Alat yang digunakan adalah willey mill, saringan ukuran 2060 mesh, viscotester, mesin pres panas, dan universal testing machine. Bahan yang digunakan adalah tandan kosong sawit, perekat melamin formaldehida, dan perekat resorsinol formaldehida.
Perekat Likuid TKS
Bahan baku perekat likuid TKS adalah partikel TKS ukuran 2060 mesh dan kadar air 5%. Partikel tersebut sudah diberi perlakuan pendahuluan untuk menurunkan kadar pati dan ekstraktifnya (Ruhendi &
Sucipto 2007; Sucipto 2009) berupa perebusan dalam air panas pada suhu 80100 C selama 6 jam dengan nisbah partikel:air panas 1:12. Pembuatan perekat likuid TKS mengacu ke metode Kausar (2012) atau modifikasi Pu et al. (1991) dan Yoshioka et al. (1992), yaitu partikel TKS sebanyak 750 g dimasukkan ke dalam wadah, ditambah H2SO4 sebanyak 34% dari tersebut diaduk hingga homogen, dan tambahkan selama 90 menit sambil diaduk rata. Determinasi mutu perekat mengacu pada SNI 06-4567-1998 mengenai fenol formaldehida cair untuk perekat kayu lapis, yaitu kenampakan, keasaman (pH), kekentalan (viskositas), kadar padatan, dan waktu gelatinasi bobot fenol (1.260 ml) dan diaduk merata selama 30 menit. Kemudian wadah tersebut ditutup dengan plastik bening dan diamkan selama 24 jam. Larutan fenol sebanyak 5×
bobot partikel TKS (3.750 g) dimasukkan ke dalam wadah yang sudah berisi partikel TKS dan larutan H2SO4 teknis. NaOH 50% hingga pH larutan menjadi 11 (sebanyak 2.700 mL). Larutan formaldehida sebanyak 1.617 mL ditambah- kan dengan nisbah molar fenol:formalin 1:0,5. Larutan
Papan partikel yang diuji adalah sifat fisis dan mekanis berdasarkan JIS A 5908-2003. Ukuran contoh ujinya adalah 10 × 10 cm (kerapatan dan kadar air), 5
× 5 cm (pengembangan tebal dan daya serap air), 5 × 20 cm (modulus rekah dan modulus elastisitas), 5 × 5 cm (keteguhan rekat internal), dan 5
× 10 cm (kuat pegang sekrup).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ciri Mutu Perekat Likuid TKS
Perekat likuid TKS yang dihasilkan adalah golongan perekat fenolik yang berwujud cair dan bebas kotoran, warna cokelat kemerahan, pH 11, kekentalan 34 cps, kadar padatan 34,47%, dan waktu gelatinasi >60 menit. Perekat likuid yang memenuhi sifat perekat fenol formaldehida (PF) untuk kayu lapis (SNI 06-4567- 1998) adalah bentuk (cair tanpa kotoran), kenampakan (warna merah kehitaman), pH (1013), dan waktu gelatinasi (≥30 menit). Adapun sifat kekentalan (130300 cps) dan kadar padatan (4045) tidak memenuhi SNI 06-4567-1998. Perekat likuid TKS yang dihasilkan tidak berbeda jauh dengan perekat likuid yang dihasilkan oleh Setiawan (2004), Masri (2005), Jatmiko (2006), Efendi (2006), Prasetyo
(2008), Prihantini (2008), Silalahi (2012), dan Kausar (2012).
Ekstensi dan fortifikasi perekat MF dan RF pada perekat likuid TKS memengaruhi mutu perekat campuran. Ekstensi perekat likuid pada perekat MF akan menurunkan mutu perekat campuran karena mutu perekat MF yang tinggi ditambah dengan mutu perekat likuid yang lebih rendah, maka mutu perekat
ISSN 0853 – 4217 JIPI, Vol. 18 (2): 115124 117
campuran juga akan menurun. Ekstensi biasanya ditujukan untuk menurunkan biaya produksi perekat, sedangkan fortifikasi perekat MF atau RF pada perekat likuid akan meningkatkan mutu perekat campuran.
Sifat Mutu Papan Partikel
Sifat fisis dan mekanis papan partikel dibanding- kan dengan dengan JIS A 5908-2003. Sifat fisis terdiri atas kerapatan (KR), kadar air (KA), pengembangan tebal (PT), dan daya serap air (DSA). Adapun sifat mekanis terdiri atas modulus rekah (MOR), modulus elastisitas (MOE), keteguhan rekat internal (IB), dan kuat pegang sekrup (KPS).
Sebagian sifat fisis dan mekanis papan partikel memenuhi standar. Kerapatan, kadar air, dan kuat pegang sekrup papan partikel hampir semuanya memenuhi standar. Modulus rekah dan keteguhan rekat internal sebagian memenuhi standar. Pengem- bangan tebal dan modulus lentur tidak ada yang memenuhi standar. Data sifat fisis dan mekanis papan partikel dan perbandingannya dengan standar JIS A 5908-2003 secara lengkap disajikan pada Tabel 1.
Kerapatan (KR)
Sifat fisis kerapatan papan partikel untuk semua perlakuan kadar perekat dan kadar ekstensi maupun kadar fortifikasi adalah 0,640,93 g/cm3 (Gambar 1).
KR papan partikel terbesar dihasilkan dari perlakuan perekat likuid dengan fortifikasi 10% perekat MF (kadar perekat 20%), yaitu 0,93 g/cm3. KR papan partikel terkecil dihasilkan dari perlakuan perekat MF dengan ekstensi 15% perekat likuid dan perekat MF dengan ekstensi 25% perekat likuid (kadar perekat 10%), yaitu 0,64 g/cm3. KR semua papan partikel memenuhi standar JIS A 5908-2003 yang mensya- ratkan KR papan partikel sebesar 0,40,9 g/cm3, kecuali papan partikel dengan perlakuan perekat likuid dengan fortifikasi 10% perekat MF (kadar perekat 20%).
Kadar perekat berbanding lurus dengan KR papan partikel. Semakin tinggi kadar perekat, semakin tinggi KR papan partikel yang dihasilkan. Ada kecenderungan ekstensi perekat likuid TKS pada perekat MF akan menurunkan KR dan fortifikasi perekat MF atau RF pada perekat likuid akan meningkatkan kerapatannya. Hal ini disebabkan oleh kadar padatan perekat MF atau RF lebih tinggi daripada kadar padatan perekat likuid TKS.
Tabel 1 Sifat fisis-mekanis papan partikel dengan perlakuan kadar perekat, serta kadar ekstender dan kadar penguat
Kadar perekat Perlakuan KR (g/cm3) KA (%) PT (%) DSA (%) MOR (kg/cm2)
MOE
(kg/cm2) IB (kg) KPS (kg)
MF+0%LK 0,73 8,37 40,72 73,87 95,15 9810,16 1,85 39,66
MF+15%LK 0,64 8,42 51,10 127,06 34,55 3577,77 1,38 37,23
MF+20%LK 0,69 7,63 63,48 152,31 53,65 5979,46 0,36 36,99
MF+25%LK 0,64 8,55 71,50 155,64 16,37 2320,68 0,19 31,07
10% LK+0%RF 0,70 7,78 146,90 239,02 23,43 2787,52 0,22 16,00
LK+5%RF 0,75 6,60 119,34 195,66 56,88 5901,62 0,28 30,67
LK+5%MF 0,88 10,81 219,73 210,32 34,35 3492,86 0,50 47,38
LK+10%MF 0,76 11,11 274,35 231,96 45,54 5694,66 0,71 21,25 LK+15%MF 0,83 10,57 282,83 194,52 44,91 5292,76 0,40 37,86
MF+0%LK 0,78 7,16 28,50 68,32 104,80 11454,52 3,46 41,03
MF+15%LK 0,68 7,47 42,58 104,22 62,74 7470,81 1,40 40,62
MF+20%LK 0,70 7,78 50,30 116,61 55,35 6675,12 0,72 39,87
MF+25%LK 0,72 7,23 57,95 121,81 59,81 6872,99 0,51 39,72
15% LK+0%RF 0,74 7,79 139,33 198,24 24,31 3338,36 0,21 24,66
LK+5%RF 0,77 5,82 47,70 127,82 83,49 8408,82 0,22 31,39
LK+5%MF 0,84 9,94 292,46 200,73 86,80 9131,09 1,33 40,73
LK+10%MF 0,81 10,19 279,01 205,69 88,43 9832,32 0,46 39,33 LK+15%MF 0,86 9,37 288,93 193,64 92,49 11251,60 0,44 40,22
MF+0%LK 0,79 7,36 12,58 38,89 198,90 19810,30 7,19 43,41
MF+15%LK 0,69 8,08 28,56 64,34 56,01 6645,22 1,56 42,58
MF+20%LK 0,71 7,30 35,88 71,19 64,36 8109,91 1,26 41,37
MF+25%LK 0,71 6,73 40,12 86,75 83,89 9998,00 0,98 40,28
20% LK+0%RF 0,73 7,93 108,73 203,68 25,19 4176,12 0,16 22,94
LK+5%RF 0,78 5,97 84,90 151,67 86,94 10608,56 0,36 35,40
LK+5%MF 0,84 9,43 263,90 195,88 81,37 10871,71 0,79 50,74
LK+10%MF 0,93 12,23 224,90 226,49 50,21 6256,65 0,34 62,12 LK+15%MF 0,86 11,44 284,25 191,28 53,50 7859,68 0,32 38,18
JIS A 5908-2003 0,40,9 513 ≤12 – ≥80 ≥20000 ≥1,5 ≥30
Keterangan: angka yang dicetak tebal = sifat fisis atau sifat mekanis papan partikel yang memenuhi JIS A 5908-2003.
ISSN 0853 – 4217 JIPI, Vol. 18 (2): 115124 118
1,00 0,80
0,60 0,73
0,64 0,69
0,64 0,70 0,75
0,88 0,76
0,83 0,78
0,68 0,70
0,72 0,74
0,77 0,84
0,81 0,86 0,79
0,69 0,71
0,71 0,78 0,73 0,84
0,93 0,86
0,40 0,20
0,00
10% 15%
Kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat
20%
Gambar 1 Kerapatan papan partikel dengan perlakuan kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat.
Viskositas perekat MF atau RF juga lebih kental daripada viskositas perekat likuid TKS.
Target KR papan partikel adalah 0,6 g/cm3. Hasil penelitian menunjukkan bahwa KR papan partikel yang dihasilkan tidak ada yang lebih kecil daripada 0,6 g/cm3, karena KP papan partikel berada pada kisaran 0,640,93 g/cm3. Target KR sebesar 0,6 g/cm3 berkaitan dengan tujuan penggunaan papan partikel sebagai papan partikel berkerapatan sedang (medium density particleboard) yang menurut klasifikasi FAO adalah 0,40,8 g/cm3.
Kadar Air (KA)
Gambar 2 menunjukkan bahwa KA papan partikel untuk semua perlakuan kadar perekat dan kadar ekstensi maupun kadar fortifikasi adalah 5,8212,23%.
KA papan partikel terbesar dihasilkan dari perlakuan perekat likuid dengan fortifikasi 10% perekat MF (kadar perekat 20%), yaitu 12,23%. KA papan partikel terkecil dihasilkan dari perlakuan perekat likuid dengan fortifikasi 5% perekat RF (kadar perekat 15%), yaitu 5,82%. KA semua papan partikel memenuhi standar JIS A 5908-2003 yang mensya- ratkan kadar air papan partikel sebesar 513%.
Kadar perekat cenderung berbanding lurus dengan KA papan partikel. Semakin tinggi kadar perekat, semakin tinggi KA papan partikel yang dihasilkan akan semakin tinggi. Hal ini berkaitan dengan kadar padatan perekat likuid TKS sebesar 34,47%, yang artinya perekat likuid terdiri atas 34,47% pengikat (komponen perekat utama) dan 65,53% pelarut air. Semakin tinggi kadar perekat berarti semakin banyak perekat yang ditambahkan sebagai bahan papan partikel dan semakin banyak air yang terkandung dalam papan partikel.
Fortifikasi perekat MF atau RF pada perekat likuid akan menurunkan KA papan partikel. Ekstensi perekat likuid TKS pada perekat MF akan meningkat- kan KA papan partikel. Hal ini disebabkan kadar padatan perekat likuid TKS lebih rendah daripada kadar padatan perekat MF atau RF. Kadar padatan rendah, artinya perekat lebih banyak mengandung pelarut (air). Air dari perekat inilah yang akan mengisi sel-sel dalam partikel TKS sebagai bahan baku papan partikel.
Pengkondisian atau penyimpanan papan partikel di udara terbuka dalam jangka waktu yang cukup lama akan menyebabkan KA papan partikel meningkat dan menyesuaikan dengan KA kesetimbangan atau kadar air lingkungan.
Pengembangan Tebal (PT)
Pengembangan tebal (PT) papan partikel terbesar dihasilkan dari perlakuan perekat likuid dengan fortifikasi 5% perekat MF (kadar perekat 15%), yaitu 292,46%. PT papan partikel terkecil dihasilkan dari perlakuan perekat MF tanpa ekstensi perekat likuid (kadar perekat 20%), yaitu 12,58%. PT papan partikel untuk semua perlakuan kadar perekat dan kadar ekstensi maupun kadar fortifikasi adalah 12,58
292,46%, seperti disajikan pada Gambar 3. PT semua papan partikel tidak memenuhi standar JIS A 5908- 2003 yang mensyaratkan PT papan partikel ≤12%.
Ada kecenderungan kadar perekat berbanding terbalik dengan PT papan partikel. Semakin tinggi kadar perekat yang digunakan, semakin rendah PT papan partikel. Hal ini disebabkan semakin kecil kadar perekat, semakin banyak partikel yang digunakan sebagai bahan baku. Partikel TKS adalah bahan lignoselulosa yang sangat higroskopis. Semakin banyak partikel, semakin tinggi kemungkinan air masuk ke rongga dan dinding sel partikel.
Kerapatan (g/cm3) MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF
ISSN 0853 – 4217 JIPI, Vol. 18 (2): 115124 119
14 11,11 12,23
12 10,81 10,57 10,19 11,44
10 8,37 8 6 4 2 0
8,42 7,63
8,55 7,78
6,60 7,16
7,47
7,78 7,23 7,79 5,82
9,94 9,37
7,36 8,08
7,30 6,73
7,93 5,97
9,43
10% 15%
Kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat
20%
Gambar 2 Kadar air papan partikel dengan perlakuan kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat.
300 250 200 150 100 50 0
Kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat
Gambar 3 Pengembangan tebal papan partikel dengan perlakuan kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat.
Sementara itu perekat yang bersifat hidrofobik akan menghalangi air untuk keluar-masuk papan partikel.
Perekat MF dan perekat RF adalah tipe perekat termoset yang sifatnya mengeras saat dikempa panas dan tidak bisa kembali menjadi bentuk semula (Pizzi 1994). Perekat yang sudah mengeras akan berperan melapisi partikel dan menghalangi air untuk masuk ke dalam papan partikel.
Ekstensi likuid TKS pada perekat MF berbanding lurus dengan PT papan partikel. Semakin banyak ekstender yang ditambahkan, semakin tinggi PT papan partikel. Fortifikasi perekat MF atau RF pada perekat likuid akan menurunkan PT. Semakin banyak fortifier yang ditambahkan, semakin rendah PT papan partikel.
Hal ini berkitan dengan perekat MF dan RF yang merupakan perekat sintetik tipe termoset yang
hidrofobik. Sifatnya mengeras saat dikempa panas dan tidak bisa kembali menjadi bentuk semula (Seller 2001). Ikatan yang kuat antara perekat dan partikel mengakibatkan partikel TKS tidak mudah menyerap air.
Daya Serap Air (DSA)
Daya serap air (DSA) papan partikel untuk semua perlakuan kadar perekat dan kadar ekstensi maupun kadar fortifikasi adalah 38,89239,02% (Gambar 4).
DSA papan partikel terbesar dihasilkan dari perlakuan perekat likuid tanpa fortifikasi perekat RF (kadar perekat 10%), yaitu 239,02%. DSA papan partikel terkecil dihasilkan dari perlakuan perekat MF tanpa ekstensi perekat likuid (kadar perekat 20%), yaitu 38,89%.
282,83 274, 35
292,46
279,01 288,93
263,90 284,25
219,73 224,90
146,90 119,34 51,10 71,50
139,33 50,30
40,72 63,48 42,58
28,50
57,95 47,70 35,88
108,73 84,90 28,56 40,12 12,58
10% 15% 20%
Kadar air (%) Pengembangan tebal (%) MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF
MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF
ISSN 0853 – 4217 JIPI, Vol. 18 (2): 115124 120
DSA semua papan partikel tidak bisa dibandingkan dengan standar karena standar JIS A 5908-2003 tidak mensyaratkan DSA sebagai kriteria mutu papan partikel. Kadar perekat cenderung berbanding terbalik dengan DSA papan partikel. Semakin tinggi kadar perekat yang digunakan, semakin rendah DSA papan partikel. Hal ini disebabkan semakin banyak perekat yang digunakan, maka perekat yang bersifat hidrofobik akan menghalangi air untuk keluar-masuk papan partikel. Perekat MF dan RF adalah tipe perekat termoset yang sifatnya mengeras saat dikempa panas dan tidak bisa kembali menjadi bentuk semula (cair).
Kadar ekstensi berbanding lurus dengan DSA papan partikel. Kadar fortifikasi perekat MF atau RF pada perekat likuid akan menurunkan pengembangan
tebal. Hal ini disebabkan perekat MF dan RF adalah perekat sintetis tipe termoset yang hidrofobik. Sifatnya mengeras saat dikempa panas dan tidak bisa kembali menjadi bentuk semula (cair). Sementara perekat likuid TKS adalah perekat alami yang tidak bersifat hidrofobik dengan kadar padatan yang lebih rendah.
Modulus Rekah (MOR)
Sifat mekanis modulus rekah (MOR) papan partikel untuk semua perlakuan kadar perekat dan kadar ekstensi maupun kadar fortifikasi adalah 16,37198,90 kg/cm2, seperti disajikan pada Gambar
5. MOR papan partikel terbesar dihasilkan dari perlakuan perekat MF tanpa ekstensi perekat likuid (kadar perekat 20%), yaitu 198,90 kg/cm2. MOR papan partikel terkecil dihasilkan dari perlakuan
250 239,02 231,96 205,69 226,49
200 155,64
210,32
195,66 194,52 198,24 200,73 193,64 203,68 195,88 191,28
150
152,31 127,06
116,61 121,81 104,22
127,82
64,34 86,75
151,67
100 50
73,87 68,32
38,89 71,19
0
10% 15%
Kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat
20%
Gambar 4 DSA papan partikel dengan perlakuan kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat.
200 180 160 140
120 104,80 88,43
198,90
100 80
95,15
56,88 44,91 62,74 59,81
86,80 83,49 92,49
83,89 64,36
86,94 81,37
53,50
60 53,65
34,55
40 23,43
45,54 34,35
55,35 24,31
56,01
25,19
50,21
16,37 20
0
MOR (kg/cm2) Daya serap air (%) MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF
MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF
ISSN 0853 – 4217 JIPI, Vol. 18 (2): 115124 120
partikel 20%
Gambar 5 MOR papan partikel dengan perlakuan kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat.
ISSN 0853 – 4217 JIPI, Vol. 18 (2): 115124 121
perekat MF dengan ekstensi 25% perekat likuid (kadar perekat 10%), yaitu 16,37 kg/cm2.
JIS A 5908-2003 mensyaratkan MOR papan partikel ≥80 kg/cm2. Jumlah papan partikel yang memenuhi standar hanya sekitar sepertiga, yaitu papan partikel dengan menggunakan perekat MF+0%LK (kadar perekat 10%); MF+0%LK, LK+5%RF, LK+5%MF, LK+10%MF, LK+15%MF (kadar perekat 15%); dan MF+0%LK, MF+25%LK, LK+5%RF, LK+5%MF (kadar perekat 20%).
Sementara papan partikel dengan perlakuan kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat lainnya tidak memenuhi standar.
Kadar perekat berbanding lurus dengan MOR papan partikel. Semakin tinggi kadar perekat yang digunakan, semakin tinggi MOR papan partikel. Hal ini berkaitan dengan peran perekat sebagai backbone yang bertanggung jawab atas ikatan yang terjadi antara partikel TKS (Ruhendi et al. 2007). Namun, kadar perekat yang terlalu besar pada titik tertentu justru akan menurunkan sifat mekanis papan partikel.
Dari Gambar 5, terlihat bahwa kadar perekat 20%
memberikan nilai MOR yang lebih baik untuk perlakuan ekstensi perekat likuid pada perekat MF dan fortifikasi perekat RF pada perekat likuid. Sebaliknya, kadar perekat 15% memberikan nilai MOR yang lebih baik untuk perlakuan fortifikasi perekat MF pada perekat likuid. Perekat yang terlalu banyak akan membuat ikatan antara perekat dan partikel tidak optimum.
Fortifikasi perekat RF pada perekat likuid akan meningkatkan MOR papan partikel. Akan tetapi penambahan ekstender likuid TKS pada perekat MF justru menurunkan MOR papan partikel. Hal ini disebabkan mutu perekat likuid yang lebih rendah daripada mutu perekat MF dan RF. MOR papan partikel yang menggunakan perekat MF tanpa ekstensi perekat likuid terlihat yang paling menonjol dibandingkan formula perekat lainnya.
20000
15000
10000
5000
Modulus Elastisitas (MOE)
Sifat mekanis modulus elastisitas (MOE) papan partikel untuk semua perlakuan kadar ekstensi/
fortifikasi dan kadar perekat relatif rendah. MOE semua papan partikel tidak memenuhi standar JIS A 5908- 2003 yang mensyaratkan MOE papan partikel
≥20.000 kg/cm2. Hanya papan partikel yang dihasilkan dari perlakuan perekat MF tanpa ekstensi perekat likuid (kadar perekat 20%) yang mendekati standar minimum JIS A 5908-2003, yaitu 19.810,30 kg/cm2.
Berdasarkan Gambar 6, dapat dilihat bahwa MOE papan partikel untuk semua perlakuan kadar perekat dan kadar ekstensi maupun kadar fortifikasi adalah 2.320,6819.810,30 kg/cm2. MOE papan partikel terbesar dihasilkan dari perlakuan perekat MF tanpa ekstensi perekat likuid (kadar perekat 20%), yaitu 19.810,30 kg/cm2. MOE papan partikel terkecil dihasil- kan dari perlakuan perekat MF dengan ekstensi 25%
perekat likuid (kadar perekat 10%), yaitu 2.320 kg/cm2. Ada kecenderungan kadar perekat berbanding lurus dengan MOE papan partikel, kecuali perlakuan fortifikasi perekat RF pada perekat likuid dengan nilai MOE yang lebih baik pada kadar perekat 15%.
Semakin tinggi kadar perekat yang digunakan, semakin tinggi MOE papan partikel. Semakin banyak perekat yang digunakan, semakin banyak ikatan yang terjadi di antara partikel TKS dan semakin luas bidang rekat. Namun, kadar perekat yang terlalu besar pada titik tertentu justru akan menurunkan MOE papan partikel, seperti pada perlakuan fortifikasi perekat MF pada perekat likuid.
Penambahan ekstender likuid TKS pada perekat MF akan menurunkan MOE papan partikel. Fortifikasi perekat RF pada perekat likuid akan meningkatkan MOR papan partikel. Hal ini disebabkan mutu perekat MF dan RF yang lebih tinggi daripada mutu perekat likuid TKS.
19810,30
0
Kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat
Gambar 6 MOE papan partikel dengan perlakuan kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat.
9810,16
11454,52 7470,81
6872,99
11251,60 9131,09
9832,32
10871,71 9998,00
10608,56
7859,68 5979,46 5901,62 5694,66
8408,82 8109,91
5292,76 6675,12 6645,22 6256,65
3577,77 2787,52 3492,86
2320,68 3338,36 4176,12
10% 15% 20%
MOE (kg/cm2) MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF
ISSN 0853 – 4217 JIPI, Vol. 18 (2): 115124 122
Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond; IB) Keteguhan rekat internal (IB) papan partikel untuk semua perlakuan kadar perekat dan kadar ekstensi maupun kadar fortifikasi adalah 0,167,19 kg (Gambar 7). IB papan partikel terbesar dihasilkan dari perlakuan perekat MF tanpa ekstensi perekat likuid (kadar perekat 20%), yaitu 7,19 kg. IB papan partikel terkecil dihasilkan dari perlakuan perekat likuid tanpa fortifikasi perekat RF (kadar perekat 20%), yaitu 0,16 kg.
Standar JIS A 5908-2003 mensyaratkan IB papan partikel ≥1,5 kg sehingga IB papan partikel yang memenuhi standar adalah papan partikel yang menggunakan perekat MF tanpa ekstensi perekat likuid (kadar perekat 10, 15, dan 20%), serta perekat MF dengan ekstensi 15% perekat likuid (kadar perekat 20%).
Kadar perekat berbanding lurus dengan IB papan partikel. Semakin tinggi kadar perekat, semakin tinggi IB. Semakin banyak perekat yang digunakan memungkinkan terjadinya ikatan yang optimum di antara partikel TKS sebagai penyusun utama papan partikel.
Namun, penambahan ekstender likuid TKS pada perekat MF menurunkan IB papan partikel. Kadar ekstender berbanding terbalik dengan IB papan partikel. Semakin tinggi kadar ekstender, semakin rendah IB. Hal ini disebabkan mutu perekat MF yang lebih baik daripada perekat likuid TKS. Semakin banyak ekstendernya, semakin menurun mutu perekat campuran seiring dengan berkurangnya komposisi perekat MF di dalam perekat campuran tersebut. Perekat MF tanpa ekstensi perekat likuid menghasilkan papan partikel dengan IB yang tinggi, bahkan paling menonjol dibandingkan dengan papan partikel yang menggunakan formulasi perekat lainnya.
Fortifikasi perekat RF pada perekat likuid meningkatkan IB papan partikel. Sebaliknya, kadar fortifikasi perekat MF pada perekat likuid cenderung
menurunkan IB papan partikel. Mutu perekat RF jauh lebih baik daripada mutu perekat likuid TKS.
Sementara itu penggunaan MF sebagai pengikat (komponen perekat utama) menghasilkan papan dengan nilai IB lebih tinggi daripada penggunaan MF sebagai penguat. Artinya perekat likuid lebih cocok digunakan sebagai ekstender pada perekat MF untuk menghasilkan papan partikel dengan IB yang baik.
Kuat Pegang Sekrup (KPS)
Kuat pegang sekrup (KPS) papan partikel untuk semua perlakuan kadar perekat dan kadar ekstensi maupun kadar fortifikasi adalah 16,0062,12 kg (Gambar 8). KPS papan partikel terbesar dihasilkan dari perlakuan perekat likuid dengan ekstensi 10%
perekat MF (kadar perekat 20%), yaitu 62,12 kg. KPS papan partikel terkecil dihasilkan dari perlakuan perekat likuid tanpa fortifikasi perekat RF (kadar perekat 10%), yaitu 16,00 kg.
Standar JIS A 5908-2003 mensyaratkan KPS papan partikel sebesar ≥30 kg sehingga papan partikel untuk semua perlakuan kadar perekat dan kadar ekstensi maupun kadar fortifikasi memenuhi JIS A 5908-2003, kecuali papan partikel yang mengguna- kan perekat likuid tanpa fortifikasi perekat RF (kadar perekat 10, 15, dan 20%) dan perekat likuid dengan fortifikasi 10%
perekat MF (kadar perekat 10%). Kadar perekat cenderung berbanding lurus dengan KPS papan partikel. Semakin tinggi kadar perekat, semakin tinggi KPS. Degan banyaknya perekat yang digunakan maka ikatan di antara partikel dengan perekat menjadi lebih optimum.
Kadar ekstensi berbanding terbalik dengan KPS papan partikel. Semakin banyak ekstender yang ditambahkan, semakin rendah KPS papan partikel.
Sebaliknya, kadar fortifikasi berbanding lurus dengan KPS papan partikel. Hal ini disebabkan mutu perekat MF dan RF yang lebih baik daripada mutu perekat likuid TKS. Fortifier perekat MF atau RF akan
8 7 6 5 4 3 2 1 0
Kadar ekstensi/fortifikikasi dan kadar perekat
Gambar 7 Internal bond papan partikel dengan perlakuan kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat.
7,19
3,46 1,85
1,38
0,36 0,22 0,71 1,40 1,33
0,19 0,28 0,50
1,561,26
0,98 0,79
0,40 0,72
0,51 0,21 0,22 0,46 0,44 0,36
0,16 0,34
0,32
10% 15% 20%
Internal bond (kg) MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF
ISSN 0853 – 4217 JIPI, Vol. 18 (2): 115124 123
80 60 40 20 0
Kadar ekstensi/fortifikasi dan kadar perekat
Gambar 8 Kuat pegang sekrup papan partikel dengan perlakuan kadar ekstensi/ fortifikasi dan kadar perekat.
meningkatkan mutu perekat campuran. Ekstender likuid pada perekat MF akan menurunkan mutu perekat campuran, tetapi di sisi lain akan menurunkan harga perekat campuran dan pemanfaatan limbah TKS yang selama ini belum digunakan secara optimum.
KESIMPULAN
Perekat likuid TKS yang dihasilkan adalah golongan perekat fenolik, berwujud cair dan bebas kotoran, warna cokelat kemerahan, pH 11, kekentalan 34 cps, kadar padatan 34,47%, dan waktu gelatinasi
>60 menit. Sebagian ciri perekat likuid memenuhi SNI 06-4567-1998, yaitu wujud (cair tanpa kotoran), kenampakan (warna merah kehitaman), pH (1013), dan waktu gelatinasi (≥30 menit). Ekstensi perekat likuid pada perekat MF akan menurunkan mutu perekat campuran, sedangkan fortifikasi perekat MF atau RF pada perekat likuid akan meningkatkan mutu perekat campuran.
Sifat fisis dan mekanis papan partikel untuk semua perlakuan kadar perekat dan kadar ekstensi/ fortifikasi adalah KR 0,640,93 g/cm3, KA 612%, PT 13292%, DSA 39239%, MOR 16199 kg/cm2, MOE
232119810 kg/cm2, IB 0,167,19 kg, dan KPS 1662 kg. Sebagian sifat fisis dan mekanis papan partikel memenuhi JIS A 5908-2003. KA semua papan partikel memenuhi standar. KR dan KPS papan partikel hampir semuanya memenuhi standar. MOR dan IB papan partikel sebagian memenuhi standar. Pengembangan tebal dan MOE papan partikel tidak memenuhi standar.
Papan partikel yang menggunakan perekat MF tanpa ekstensi perekat likuid (kadar perekat 20%) adalah papan partikel dengan mutu terbaik. Perekat likuid TKS untuk papan partikel direkomendasikan menggunakan formula perekat likuid dengan fortifikasi
5% perekat MF (kadar perekat 15%) dan perekat MF dengan ekstensi 15% perekat likuid (kadar perekat 20%) untuk menghasilkan papan partikel yang baik.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih kami sampaikan kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan yang telah mendanai penelitian ini melalui skema Hibah Bersaing. Terima kasih juga kepada Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat IPB sebagai pengelola hibah penelitian di lingkup IPB, serta mahasiswa Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB yang membantu pelaksanaan penelitian, yaitu Irfan Misbahudin Firmansyah, Yuliani, Melfi Dora Tarigan, dan Adesna Fatrawana.
DAFTAR PUSTAKA
Bowyer JL, Shmulsky R, Haygreen JG. 2007. Forest product and wood science: an introduction. Ed. Le- 5. Ames, Iowa (US): Iowa State University Pr.
[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 1998. SNI 06- 4567-1998 tentang fenol formaldehida cair untuk perekat kayu lapis. Jakarta (ID): BSN.
Efendi M. 2006. Fortifikasi perekat likuid tandan kosong sawit dengan melamin formaldehida untuk perekat papan partikel. [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Jatmiko A. 2006. Mutu papan partikel pada berbagai kadar perekat likuid tandan kosong kelapa sawit.
[Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Kausar AW. 2012. Kualitas likuid tandan kosong sawit (Elaeis guineensis Jacq.) dengan perlakuan
39,66 36,99 47,38 41,03 39,87 40,73 40,22 42,58 40,28
62,12 50,74
37,23 37,86 40,62 39,72 39,33 43,41 41,37 38,18
31,07 30,67 31,39
24,66
35,40 22,94 16,00 21,25
10% 15% 20%
Kuat pegang sekrup (kg) MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF MF+0%LK MF+15%LK MF+20%LK MF+25%LK LK+0%RF LK+5%RF LK+5%MF LK+10%MF LK+15%MF
perendaman n-heksana dan pemberian resorsinol. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Kementerian Pertanian RI. 2010. Luas dan produksi perkebunan kelapa sawit 2010. Jakarta (ID):
Kementrian Pertanian RI.
Maloney TM. 1993. Modern Particle board and Dry Process Fiberboard Manufacturing. Miller Freeman Publications. San Fransisco (US).
Masri AY. 2005. Kualitas Perekat Likuida Tandan Kosong Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) pada Berbagai Ukuran Serbuk, Keasaman dan Rasio Molar Formaldehida dengan Phenol.
[Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Pizzi A. 1994. Advance Wood Adhesive Technology.
Marcel Dekker, Inc. New York (US).
Prasetyo RA. 2008. Kualitas papan partikel dari tandan kosong sawit (Elaeis guineensis Jacq.) dan likuidanya dengan modifikasi melamin formal- dehida [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Prihantini AI. 2008. Kualitas likuida tandan kosong sawit (Elaeis guineensis Jacq.) dengan perlakuan perendaman bahan baku dalam air panas. [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Pu S, Yoshioka M, Tanihara Y, Shiraishi N. 1991. Liquefaction of Wood in Phenol and Its Application to Adhesives. Kyoto University. Kyoto (JP).
Ruhendi S, Koroh DN, Syamani FA, Yanti H, Nurhaida, Saad S, Sucipto T. 2007. Analisis Perekatan Kayu. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Ruhendi S, Sucipto T. 2007. Wettabilitas Tandan Kosong Sawit (TKS). Bogor (ID).
Sellers T. 2001. Wood Adhesive: Innovation and Application In North America. Forest Product Journal. 51(6): 1222.
Setiawan CNB. 2004. Pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) sebagai bahan baku perekat likuida dan papan partikel berkerapatan sedang.
[Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Setyawati BR. 1994. Kajian produksi aseton-butanol- etanol oleh Clostridium acetobutylicum dengan substrat hidrolisat tandan kosong kelapa sawit. [Tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Silalahi LB. 2012. Pererkat Likuida dari Limbah Sabut Pinang (Areca catechu Linn.).
[Skripsi]. Medan (ID): Universitas Sumatera Utara.
Sucipto T. 2009. Karakterisasi Partikel dan Likuida Tandan Kosong Sawit. [Tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Yoshioka M, Aranishi Y, Shiraishi N. 1992. Liquefaction of Wood and Its Applications.
Forest Research Institute Bulletin. New Zealand.
LAMPIRAN 2
139
Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan
Vol. 9, No. 3, Hlm. 138 - 143, Juni 2013 ISSN 1412-5064 DOI: http://dx.doi.org/10.23955/rkl.v9i3.783
Pembuatan Papan Partikel (Particle Board) dari Tandan Kosong Sawit dengan Perekat Kulit Akasia dan Gambir
Umi Fathanah
*, Sofyana
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala Jln Tgk. Syech Abdurrauf No. 7, Darussalam, Banda Aceh, Provinsi Aceh, 23111
*E-mail: [email protected] Abstrak
Kebutuhan kayu sebagai salah satu bahan baku dalam industri furniture terus meningkat. Salah satu upaya untuk mengurangi penggunaan kayu adalah dengan mengembangkan penelitian mengenai pembuatan desain komposit dari bahan yang mengandung selulosa menjadi papan partikel. Papan partikel merupakan salah satu bahan alternatif yang dapat digunakan sebagai pengganti kayu. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh komposisi campuran perekat alami (kulit kayu akasia dan gambir) dengan tandan kosong kelapa sawit terhadap sifat mekanik papan partikel. Karakterisasi papan partikel dilakukan dengan menggunakan pengujian mekanik (kuat tarik dan kuat tekan) dalam kondisi basah dan kering.
Variasi komposisi perekat dan tandan kosong kelapa sawit yaitu 30 : 70, 40
: 60, 50 : 50, 60 : 40, 70 : 30. Proses pembuatan papan partikel dilakukan dengan mencampur tandan kosong kelapa sawit dan perekat dengan penambahan 2% paraformaldehid dan air sebanyak 10%. Selanjutnya, campuran dikompresi dengan menggunakan Hot Press pada temperatur 150°C dan tekanan 10 kg/cm2 selama 15 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi komposisi perekat (baik perekat dari kulit akasia atau gambir), papan partikel yang dihasilkan akan lebih baik. Dalam kondisi kering, nilai kuat tarik papan partikel dengan perekat kulit kayu akasia dan gambir masing-masing berkisar 84,2 - 104 kgf/cm2 dan 83,4 - 81,5 kgf/cm2. Sedangkan, nilai kuat tekan papan partikel dengan perekat kulit kayu akasia dan gambir masing- masing berkisar 6,8 - 10,5 kg/cm2 dan 6,3 - 9,3 kg/cm2. Nilai-nilai kuat tarik dan kuat tekan yang diperoleh dengan menggunakan perekat tandan kosong kelapa sawit ≥ 40:60, dan telah memenuhi standar SNI 03-2105-1996. Nilai kuat tarik dan kuat tekan papan partikel dalam kondisi basah, baik menggunakan perekat dari kulit kayu akasia atau gambir belum memenuhi standar SNI 03- 2105-1996.
Kata kunci: gambir, kekuatan tarik, kulit kayu akasia, papan partikel, tandan kosong kelapa sawit Abstract
The need of wood as one of raw materials in furniture industry keeps increasing. One of efforts to reduce wood consumption is to develop research by creating composite design from material that contains sellulose to be particle board. Particle board is one of material alternatives that can be wood substitute. The objective of this research is to investigate the effect of natural-adhesive-mixture composition (acacia bark and gambier) with oil-palm-empty bunch toward mechanical property of particle board. Characterization of particle board is carried out by undertaking mechanical property testing (tensile strength and compressive strength) under wet and dry conditions. Composition variations of adhesive and oil-palm- empty bunch are 30 : 70; 40 : 60; 50 : 50; 60 : 40; 70 : 30. Making process of particle board is carried out by mixing oil-palm-empty bunch and adhesive with addition of 2% para- formaldehyde and water as much of 10%. Furthermore, the mixture is compressed by using Hot Press at temperature of 150oC and pressure of 10 kg/cm2 for 15 minutes. The research result indicates that the higher the adhesive composition (either adhesives of acacia bark or gambier), particle board resulted is better. In dry condition, values of the tensile strength of particle boards that have acacia bark adhesive and gambier adhesive have range of 84.2 - 104 kgf/cm2 and 83.4 - 81.5 kg/cm2, respectively. Whereas, values of compressive strength of particle boards that have adhesives of acacia bark and gambier are in the range of 6.8 -
10.5 kg/cm2 and 6.3 - 9.3 kg/cm2, respectively. The values of tensile strength and compressive strength are obtained on compositions of adhesive: oil-palm-empty bunch ≥ 40
: 60, and they have fulfilled satandard of SNI 03-2105-1996. The values of tensile strength and compressive strength of particle board in wet condition, either adhesives of acacia bark or gambier, have not fulfilled standard of SNI 03-2105-1996.
Keywords: acacia bark, empty-bunch-oil palm, gambier, particle board, tensile strength
1.
Pendahuluan
Kebutuhan manusia terhadap kayu sebagai bahan bangunan atau furniture terus me- ningkat, seiring dengan meningkatnya per- tambahan penduduk sementara keterse- diaan kayu di hutan baik jumlah maupun kualitasnya semakin terbatas. Hal ini ber- pengaruh terhadap industri papan partikel yang semakin sulit mendapatkan kayu yang solid berkualitas baik. Salah satu alternatif menggantikan partikel kayu adalah Tandan Kosong Sawit (TKS). TKS merupakan salah satu limbah hasil perkebunan yang keter- sediaannya berlimpah dan belum optimal dimanfaatkan. Uraian di atas menunjukan bahwa TKS memiliki potensi yang sangat besar untuk digunakan di bidang rekayasa, khususnya sebagai bahan baku pada pembuatan papan partikel, dengan meman- faatkan kulit kayu akasia dan gambir sebagai perekat (matriks).
Papan partikel umumnya berbentuk datar dengan ukuran relatif panjang, lebar, dan tipis sehingga disebut panel. Menurut Haygreen dan Bowyer (1989) ukuran ideal partikel untuk papan partikel adalah 0,5 – 1 in dan tebal 0,010 - 0,015 in. Penggunaan papan partikel dari TKS lebih sesuai untuk bahan meubel dari pada untuk bahan bangunan karena keawetannya biasanya ditambahkan bahan pengawet yang jumlah- nya sekitar 0,5 persen dari berat papan partikel. Papan partikel dari serat TKS yang dicampurkan dengan perekat kemudian diproses, dimana ukuran dan kerapatan papan dapat disesuaikan dengan tujuan dan pemakaiannya (Admin, 2008).
Menurut Hermiati, dkk. (2003), TKS untuk berbagai macam produk papan partikel adalah kompatibilitas antara perekat dan serat pada waktu pembuatan produk serta timbulnya bau yang kurang sedap dari bahan setelah penyimpanan beberapa lama. Teknologi material komposit saat ini menga- lami perkembangan untuk penggunaan bahan alam sebagai komponen pembentuk- nya, terutama penggunaan serat alam sebagai pengganti serat sintetis yang selama ini dipakai. Salah satu alasannya karena polusi yang disebabkan oleh material sintetis yang pada umumnya sulit didaur ulang. Dan juga serat alam memiliki ketersediaan yang melimpah dan pada umumnya ramah lingkungan karena dapat terutai atau biodegradable (Mulyadi, 2004).
Pada industri pulp atau bubur, pohon akasia menjadi andalan. Tanaman ini mempunyai keunggulan dibandingkan beberapa jenis
tanaman lain. Selain batang pohonnya cocok dijadikan bubur kertas, tanaman ini mem- punyai kadar selulosa tinggi dan mampu tumbuh dengan cepat. Namun, industri pulp tidak mengambil seluruh bagian dari pohon akasia untuk dijadikan bubur kertas. Hal ini karena tidak semua bagian pohon akasia layak untuk dijadikan pulp salah satunya yaitu kulit akasia. Pada industri kertas kulit kayu akasia belum banyak dimanfaatkan, selama ini hanya dibiarkan menjadi limbah tak terurus. Hingga kini belum ada upaya pemanfaatan limbah kulit kayu untuk di daur ulang atau untuk keperluan lain (Admin, 2008).
Menurut Subiyakto dan Prasetya (2004) potensi yang biasa dimanfaatkan pada limbah pulp adalah polifenol alam, yaitu tanin yang terdapat pada serbuk kulit akasia. Menurut beberapa penelitian, tanin ini berguna dalam proses perekatan. Berdasarkan hasil ekstraksi kulit akasia, ternyata terdapat kadar tanin sebesar 40%. Tanin ini merupakan komponen zat organic derivate polimer glikosoda yang terdapat dalam bermacam-macam tumbuhan.
Ekstrak tanin terdiri dari campuran senyawa polifenol yang sangat kompleks dan biasanya tergabung dengan karbohidrat rendah.
Berdasarkan uji coba yang dilakukan, tanin ini dapat digunakan sebagai bahan perekat kayu lapis eksterior maupun interior, sehingga sangat berpotensi untuk dijadikan bahan perekat kayu (Subiyakto dan Prasetya, 2003).
Pemanfaatan bahan baku lokal yang berasal dari sumber daya alam sendiri sebagai bahan baku industri dalam negeri sangat penting dioptimalkan sehingga dapat me- ngurangi k etergant un gan pada i m por . Gam bir merupakan produk dari tanaman gambir (Uncaria gambir Roxb) mengandung senyawa fungsional yang termasuk dalam golongan senyawa polifenol. Senyawa polifenol dalam gambir terutama adalah katekin. Bagian tanaman yang mempunyai nilai ekonomis dari komoditas gambir ini adalah getahnya yang diperoleh dari daun yang mengandung tanin, katekin, tanin kateku, fluoresin, kuersetin dan lilin. Namun yang paling banyak dimanfaatkan adalah katekin dan tanin (Heyne, 1987).
Gambir adalah ekstrak air panas dari daun dan ranting tanaman gambir yang disedimen- tasikan kemudian dicetak dan dikeringkan.
Hampir 95% produksi dibuat menjadi produk ini, yang dinamakan betel bite atau plan masala. Bentuk cetakan biasanya silinder, menyerupai gula merah, warnanya coklat kehitaman. Gambir (dalam perdagangan antar negara dikenal sebagai gambier)
140 biasanya dikirim dalam kemasan 50 kg. Nama lainnya adalah catechu, gutta gambir, catechu pallidum (pale catechu). Gambir dapat juga dijadikan sebagai bahan baku utama perekat kayu lapis dan papan partikel. Bila gambir yang diekspor tersebut digunakan sebagai bahan baku perekat kayu lapis di dalam negeri maka baru akan memenuhi kebutuhan tiga pabrik kayu lapis yang berkapasitas 5000 - 6000 m3/bulan. Hal ini masih kurang dibanding kebutuhan pabrik kayu lapis dan papan partikel yang ada di Pulau Sumatra.
Polifenol alami merupakan metabolit sekun- der tanaman tertentu, termasuk dalam suatu golongan tanin. Tanin adalah senyawa fenolik kompleks yang memiliki berat molekul 500 – 3000. Tanin ini dibagi men- jadi dua kelompok atas dasar tipe struktur dan aktivitasnya terhadap senyawa hidrolitik terutama asam, tanin terkonden-sasi (condensed tannin) dan tanin yang dapat dihidrolisis (Hydrolyzable tannin) (Naczk dkk., 1994).
Beberapa penelitian tentang papan patikel telah dilakukan. Mawardi (2009) meneliti pemanfaatan KKS sebagai material papan partikel. Berdasarkan hasil penelitian, sifat fisik dan mekanik papan partikel dari tandan kosong sawit telah memenuhi SNI untuk penggunaan interior. Kasim dan Anwar (2007) berhasil memanfaatkan limbah TKS untuk dijadikan papan partikel dengan menggunakan gambir sebagai perekat. Namun hasil penelitian ini perlu beberapa penyempurnaan untuk mendapatkan hasil optimal sesuai mutu dan karakteristik yang diinginkan. Mutu papan partikel menurut Sugtino dan Paribroto (2001), meliputi beberapa hal seperti cacat, ukuran, sifat fisis, mekanis, dan kimia.
2.
Metodologi
2.1. Alat dan Bahan
Penelitian dilakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara.
Analisis produk dilakukan di Laboratorium MIPA Fisika dan Laboratorium Teknik Mesin Unsyiah. Alat yang digunakan berupa ball mill, timbangan digital, labu leher tiga, penangas, pengaduk, thermometer, hot press, mesin uji tarik, mesin uji tekan, cetakan uji tarik dan uji tekan. Sedangkan bahan yang digunakan adalah limbah tandan kosong sawit (TKS), kulit akasia, gambir, parafenol, paraformaldehid, dan air.
2.2.
Pembuatan Papan Partikel
TKS dipotong menjadi kecil-kecil dengan ukuran 1 cm. Potongan ini masih mengan- dung kadar air 73%, minyak 9% dan kotoran- kotoran sehingga perlu dilakukan perebusan selama 2 jam. Proses perebusan sangat efektif dalam menurunkan kadar lemak yang terdapat pada serat TKS (Subiyakto dan Prasetya, 2003). Kemudian TKS dikeringkan di bawah sinar matahari untuk menurunkan kadar air hingga mencapai 10%. Sedangkan kulit akasia dan gambir masing-masing dibuat serbuk, kemudian diayak dengan ukuran 60 mesh.
Selanjutnya dikeringkan dibawah sinar matahari untuk menurunkan kadar air hingga 3%. Serat TKS selanjutnya dicampur dengan perekat (kulit akasia atau gambir) dalam suatu wadah dengan perbandingan perekat dengan TKS adalah 30 : 70; 40 :
60; 50 : 50; 60 : 40; 70 : 30. Selanjutnya pada campuran ditambahkan air sebanyak 10% dan paraformaldehid sebanyak 2%. Kemudian campuran diaduk hingga perekat dan TKS tercampur rata.
Setelah perekat dan partikel serat TKS tercampur merata, dilanjutkan dengan proses pengepresan atau pengempaan. Proses pengepresan ini dilakukan dengan menggunakan hot press untuk mendapatkan lembaran papan yang padat dan kuat dengan temperatur pengempaan 150oC, tekanan 10 kg/cm2, dan waktu 15 menit. Papan partikel akan dibuat dengan panjang 120 mm, lebar 50 mm dan ketebalan 2 mm. Selanjutnya papan partikel yang telah dicetak didinginkan pada temperatur kamar.
2.3.
Analisis Papan Partikel
Karakterisasi papan partikel dilakukan dengan melakukan uji tarik (kekuatan tarik) dan uji tekan (keteguhan tekan), pada keadaan kering dan basah. Untuk pengujian basah, sampel papan partikel direndam dalam air selama 1 jam sebelum dilakukan pengujian, sedangkan untuk pengujian kering, langsung dilakukan pengujian.
3.
Hasil dan Pembahasan
3.1. Kuat Tarik pada Keadaan Kering
Pengaruh komposisi perekat (kulit akasia dan gambir) dengan TKS terhadap uji tarik papan partikel pada keadaan kering dapat dilihat pada Gambar 1. Tampak bahwa nilai kekuatan tarik meningkat dengan bertam- bahnya komposisi masing-masing perekat. Semakin tinggi rasio bahan perekat yang
digunakan maka semakin besar kerapatan papan partikel sehingga semakin meningkat- kan nilai rekatnya.
Papan partikel dengan perekat kulit akasia memiliki nilai kekuatan tarik pada kisaran 84,2 - 104 kgf/cm2, sedangkan papan partikel dengan perekat gambir, nilai kekuatan tarik dicapai pada kisaran 83,4 - 81,5 kgf/cm2, dimana nilai kekuatan tarik yang dihasilkan sudah dapat memenuhi standar SNI 03-2105- 1996 yang di isyarat- kan yaitu > 80 kgf/cm2. Hasil penelitian juga menunjukkan kecenderungan papan partikel menggunakan perekat kulit kayu akasia memiliki nilai kekuatan tarik yang lebih besar dibandingkan dengan perekat gambir. Hal ini disebabkan karena kandungan tanin pada kulit kayu akasia lebih besar dari tanin pada gambir (kandungan tanin pada kulit kayu akasia 48% dan tanin pada gambir 24,56%). Tanin mengandung senyawa fenol yang dapat membantu proses perekatan, sehingga kontak antar partikel menjadi lebih kuat, kompak, dan padat.
7 6 5 4 3 2 1 0
30:70 40:60 50:50 60:40 70:30
Rasio Perekat : TKS (%)
Gambar 1. Hubungan rasio bahan perekat (kulit akasia atau gambir) dan TKS ter- hadap kekuatan tarik papan partikel pada keadaan kering Papan partikel berperekat kulit akasia dan TKS dengan perbandingan 30 : 70, serta komposisi perekat gambir dan TKS dengan perbandingan 30 : 70 dan 40 : 60, nilai kekuatan tarik yang dihasilkan belum memenuhi standar SNI. Hal ini disebabkan karena pada campuran ini lebih banyak komposisi serat TKS daripada perekat.
Perekat alami berupa kulit kayu akasia maupun gambir ini merupakan ekstender yaitu bahan yang memiliki kemampuan untuk merekat tetapi bukan base. Proporsi- nya lebih banyak dibandingkan dengan fillers dan terutama berfungsi untuk mengurangi biaya perekat (Ruhendi dkk., 2007). Menurut Subiyakto dan Prasetya (2004), nilai kekuatan tarik tidak banyak dipengaruhi
oleh perlakuan awal serat TKS. Pengaruh terbesar berasal dari adanya variasi kom- posisi perekat dan kerapatan papan partikel.
Sehingga papan partikel dari TKS dengan kerapatan dan komposisi perekat terbesar akan memiliki kerekatan antar partikel yang lebih besar.
80
70
60
50
40
30
20
10
0
30:70 40:60 50:50 60:40 70:30
Rasio Perekat : TKS (%)
Gambar 2. Hubungan rasio bahan perekat (kulit akasia atau gambir) dan TKS ter- hadap kekuatan tarik papan partikel pada keadaan basah 3.2.
Kuat Tarik pada Keadaan Basah
Uji tarik (kekuatan tarik) papan partikel dalam keadaan basah dilakukan dengan merendam papan partikel yang dihasilkan di dalam air selama 1 jam terlebih dahulu, sebelum dilakukan pengujian uji tarik papan partikel pada keadaan basah. Grafik hubungan papan partikel yang dibuat dari TKS dengan menggunakan perekat kulit akasia dan gambir terhadap kekuatan tarik papan partikel pada keadaan basah dapat dilihat pada Gambar 2.
Terlihat bahwa semakin banyak rasio bahan perekat yang digunakan maka kekuatan tarik papan partikel pada keadaan basah semakin menurun. Hal ini disebabkan karena baik perekat kulit akasia dan gambir keduanya memiliki sifat hidrofilik yaitu mudah menyerap air. Sehingga pada saat peren- daman papan partikel terjadi perenggangan akibat penyerapan air yang menyebabkan ikatan kuat antara partikel TKS menurun dan kerapatan papan partikel menjadi sangat kecil, sehingga air mudah masuk melalui ruang antar papan partikel. Jatmiko (2006) menyatakan bahwa terdapat bebe- rapa faktor yang mempengaruhi besarnya penyerapan air papan partikel yaitu adanya saluran kapiler yang menghubungkan antar ruang kosong, volume ruang kosong di- antara papan partikel, dalamnya penetrasi perekat terhadap papan partikel dan luas permukaan partikel yang tidak ditutupi perekat.
Penyerapan air dapat menurunkan stabilitas papan partikel yang dihasilkan.
Kulit Akasia
Gambir
Keteguhan Tekan (kgf/cm2) Keteguhan Tarik (kgf/cm2)
