Tanaman Kelapa (Cocos nucifera L.)
Tanaman kelapa (Cocos nucifera L.) merupakan tanaman asli daerah tropis dan dapat ditemukan di seluruh wilayah Indonesia mulai dari daerah pesisir pantai hingga daerah pegunungan yang agak tingggi. Bagi rakyat Indonesia kelapa merupakan salah satu komoditas terpenting sesudah padi dan merupakan sumber pendapatan yang dapat diandalkan dari pemanfaatan tanah pekarangan. Tanaman kelapa diperkirakan berasal dari Amerika Selatan. Tanaman kelapa telah dibudidayakan di sekitar lembah Andes di Kolumbia, Amerika Selatan sejak ribuan tahun sebelum masehi. Catatan lain menyatakan bahwa tanaman kelapa berawal dari kawasan Asia Selatan atau Malaysia, atau mungkin Pasifik Barat. Selanjutnya, tanaman kelapa menyebar dari pantai yang satu ke pantai yang lain. Cara penyebaran kelapa bisa melalui aliran sungai dan lautan, atau dibawa oleh para awak kapal yang berlabuh dari pantai yang satu ke pantai yang lain (Warisno, 1998).
Bagian yang berserabut merupakan kulit dari buah kelapa. Dengan demikian, apabila secara rata-rata produksi buah kelapa per tahun adalah sebesar 5,6 juta ton, maka berarti terdapat sekitar 1,7 juta ton sabut kelapa yang dihasilkan (Palungkun, 1992).
Gambar 1. Tanaman Kelapa
Dalam dunia tumbuh – tumbuhan, maka kelapa bisa digolongkan menjadi:
Kingdom : Plantae Divisio : Spermatopyta Kelas : Monocotyledoneae Ordo : Palmales
Famili : Palmae Genus : Cocos
Penggolongan varietas kelapa umumnya berdasarkan perbedaan - perbedaan umur pohon mulai berbuah, bentuk dan ukuran buah, warna buah serta sifat- sifat khusus lainnya (Suhardiman, 1999).
Limbah Sabut Kelapa
Potensi produksi sabut kelapa yang sedemikian besar belum dimanfaatkan sepenuhnya untuk kegiatan produktif yang dapat meningkatkan nilai tambahnya. Oleh karena itu, peneliti tertarik untuk mendayagunakan limbah sabut kelapa yaitu sebagai alternatif dalam pembuatan papan partikel. Sabut kelapa terdiri dari dua bagian yaitu sel - sel serat dan serbuk sabut kelapa. Serat sabut kelapa ini mengandung komposisi kimia yaitu serat sellulosa. Serat sabut kelapa, atau dalam perdagangan dunia dikenal sebagai coco fiber, coir fiber, coir yarn, coir mats, dan rugs, merupakan produk hasil pengolahan sabut kelapa. Secara tradisional serat sabut kelapa hanya dimanfaatkan untuk bahan pembuatan sapu, keset, tali dan alat-alat rumah tangga lain. Tetapi berdasarkan sifat kimianya serat sabut kelapa dapat digunakan sebagai bahan baku dalam membuat papan partikel karena dalam serat sabut kelapa terkandung lignoselulosa (Palungkun, 1992).
kelapa dapat diperoleh rata – rata 0,4 kg sabut. Sabut ini mengandung 30 % serat (Suhardikono, 1995).
Indonesia memiliki areal perkebunan kelapa (Cocos nucifera) yang cukup luas. Pada tahun 2012, luas areal perkebunan kelapa adalah 3.781.649 h dengan produksi kelapa sebanyak 3.189.897 ton pada tahun tersebut, Produktivitas kelapa adalah sebanyak 1.157 kg/ha (Kementrian Pertanian, 2012)
Potensi sabut kelapa di Indonesia cukup besar. Sebagai negara dengan luas perkebunan kelapa terluas di dunia, diperkirakan jumlah sabut kelapa yang dihasilkan Indonesia mencapai 1 juta ton/ tahun. Pada saat ini hanya sebagian kecil sabut kelapa yang dimanfaatkan, antara lain sebagai pengisi jok mobil, kasur maupun keset. Sebagian besar sabut kelapa tersebut dibuang dan menjadi limbah (FAO, 1999).
serat panjang dan serat yang pendek. Spesifikasi mutu produk serat yang standar industri gunakan adalah :
a. Kadar air < 10 %
b. Kandungan gabus < 50 % c. Panjang serat 2 – 10 cm d. Ukuran Bale 70 x 70 x 50 cm
e. Bobot/Bale 50 kg/Bale (Sudarsono, 2010).
Terdapat tiga jenis serat yang dihasilkan dari sabut kelapa, yaitu:
1. Mat yarn fiber adalah bahan yang memiliki serat panjang dan halus cocok untuk pembuatan tikar dan tali.
2. Bristle fiber adalah bahan yang memiliki serat yang kasar dimanfaatkan untuk pembuatan sapu dan sikat.
3. Matters adalah bahan yang memiliki serat pendek dan dimanfaatkan sebagai bahan untuk pengisi kasur (Grimwood, 1975)
Papan Partikel
Papan partikel adalah suatu produk yang dibuat dengan mencampurkan bahan mengandung lignoselulosa dengan perekat dan dikempa panas dengan suhu tertentu. Papan partikel dapat digunakan sebagai alternatif pengganti kayu. Hal ini dapat membantu mengurangi pemakaian kayu. Penebangan kayu berlebihan disamping berdampak buruk bagi lingkungan juga berdampak bagi kelangsungan hidup manusia (Maiwita, dkk., 2014).
Pengertian papan partikel menurut SNI 03-2105-2006 tentang papan partikel adalah produk kayu yang dihasilkan dari hasil pengempaan panas antara campuran partikel kayu atau berlignoselulosa lainnya dengan perekat organik serta bahan pelengkap lainnya yang dibuat dengan cara pengempaan mendatar dengan dua lempeng datar. Salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas papan partikel adalah jenis dan komposisi dari serbuk kayu dan perekat yang digunakan (SNI, 2006).
Papan partikel sebagai salah satu jenis produk komposit atau panel kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya, yang diikat dengan menggunakan perekat sintetis atau bahan pengikat lain dan dikempa dengan kempa panas (Maloney, 1993).
sebagai bahan bangunan, sehingga sebaiknya papan partikel tidak digunakan sebagai konstruksi bangunan (Prasetyani, 2009).
Berdasarkan kerapatannya papan partikel diklasifikasikan menjadi tiga golongan, yaitu :
1. Papan partikel berkerapatan rendah (Low Density Particleboard), yaitu papan partikel yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4 g/cm3.
2. Papan partikel berkerapatan sedang (Medium Density Particleboard), yaitu papan partikel yang mempunyai kerapatan antara 0,4 – 0,8 g/cm3.
3. Papan partikel berkerapatan tinggi (High Density Particleboard), yaitu papan partikel yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 g/cm3 (FAO, 1996).
Sedangkan berdasarkan ukuran partikel dalam pembentukan lembarannya, dibedakannya menjadi tiga macam, yaitu sebagai berikut :
1. Papan partikel homogen (Single-Layer Particleboard). Papan jenis ini tidak memiliki perbedaan ukuran partikel pada bagian tengah dan permukaan. 2. Papan partikel berlapis tiga (Three-Layer Particleboard). Ukuran partikel
pada bagian permukaan lebih halus dibandingkan ukuran partikel bagian tengahnya.
3. Papan partikel bertingkat berlapis tiga (Graduated Three-Layer Particleboard). Papan jenis ini mempunyai ukuran partikel dan kerapatan yang berbeda antara bagian permukaan dengan bagian tengahnya (Maloney,1993).
Tabel 2: Standar papan partikel menurut SNI
No Sifat Fisik dan Mekanik SNI-03-2105-2006
1 Kerapatan 0,40-0,90 gr/cm3
Dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa kelebihan seperti :
1. Papan partikel bebas mata kayu, pecah dan retak.
2. Ukuran dan kerapatan papan partikel dapat disesuaikan dengan kebutuhan. 3. Tebal dan kerapatannya seragam dan mudah dikerjakan.
4. Mempunyai sifat isotropis.
5. Sifat dan kualitasnya dapat diatur.
Selanjutnya dikatakan juga bahwa pembuatan papan partikel akan turut menunjang perbaikan lingkungan hidup, karena limbah dan sampah yang tadinya mengganggu lingkungan dapat dijadikan sebagai bahan yang bermanfaat (Maloney, 1993).
Beberapa faktor yang mempengaruhi mutu papan partikel antara lain adalah :
1. Berat jenis kayu
Perbandingan antara kerapatan atau berat jenis papan partikel dengan berat jenis kayu harus lebih dari 1, yaitu sekitar 1,3 agar mutu papan partikelnya baik.
2. Zat ekstraktif kayu
3. Jenis kayu
4. Campuran jenis kayu
Jika ingin menghasilkan papan partikel struktural lebih baik terbuat dari satu jenis kayu daripada campuran jenis kayu (kehomogenen antar partikel).
5. Ukuran partikel
Papan partikel yang dibuat dari tatal akan lebih baik daripada yang dibuat dari serbuk karena ukuran tatal lebih besar daripada serbuk. Karena itu, papan partkel sruktural dibuat dari partikel yang relatif panjang dan relatif lebar. 6. Perekat
Perbedaan jenis perekat akan mempengaruhi kualitas papan yang dihasilkan. Perekat phenol formaldehida yang kadar formaldehidanya tinggi akan menghasilkan papan partikel yang Keteguhan lentur dan Keteguhan rekat internalnya lebih baik. Selain itu, kadar perekat juga akan berpengaruh pada pengembangan tebal papan partikel (Sutigno,1994).
Dalam pembuatan papan partikel hal utama yang perlu diperhatikan adalah keseragaman ukuran partikel. Semakin seragam ukuran partikel maka papan yang dihasilkan akan semakin stabil karena jumlah perekat yang masuk ke dalam pori partikel sama. Selain keseragaman ukuran partikel, kadar air dan berat jenis bahan baku juga sangat penting untuk diperhatikan. Pemilahan bahan baku dari limbah dilakukan dengan melihat kecenderungan warna yang sama. Berat jenis bahan yang ringan sangat disarankan untuk mempermudah masuk perekat ke dalam pori papan partikel. Penyeragaman kadar air awal sebelum pencampuran dengan perekat sangat penting, kadar air awal yang ideal adalah 5% atau tergantung jenis bahan bakunya, semakin rendah berat jenis akan semakin mudah terjadinya penurunan kadar air (Wulandari, 2013).
Pamungkas (2006) juga telah melakukan penelitian papan partikel dari sabut kelapa. Perekat yang digunakan adalah perekat likuida sabut kelapa fortifikasi melamin formaldehida. Kadar perekat (likuida dan fortifikasi) yang digunakan adalah 10%, 12%, dan 15%. Komposisi fortifikasi yang digunakan sebesar 15%, 30%, dan 45%. Nilai rataan untuk sifat fisis adalah sebagai berikut: kadar air 7,76%, kerapatan 0,76 g/cm3, pengembangan tebal 14,17% dan daya serap air 43,40%. Nilai rataan sifat mekanis yang diperoleh adalah sebagai berikut: MOE 1347,20 N/mm2, MOR 14,13 N/mm2, keteguhan rekat internal 0,23 N/mm2 dan kuat pegang sekrup 417,32 N/mm2. Nilai sifat fisis dan mekanis papan partikel sabut kelapa sebagian besar telah memenuhi standar JIS A 5908-2003, akan tetapi pengembangan tebal, MOE dan keteguhan rekat internal tidak memenuhi standar tersebut.
Zat ekstraktif yang terkandung dalam bahan baku akan menganggu dalam proses terbentuknya garis perekat antara serbuk partikel dan bahan perekat seperti membentuk lapisan penghalang pada garis rekat yang dapat mencegah proses pembasahan, menyebabkan pelemahan sifat mekanis perekat, menghambat dalam proses pematangan perekat saat dilakukan pengempaan (Violet, 1996).
Sifat Fisis Papan Partikel
Kerapatan papan partikel
Kerapatan adalah suatu ukuran kekompakan partikel dalam satu lembaran yang sangat tergantung pada kerapatan kayu asal yang digunakan dan tekanan yang diberikan selama proses pengempaan. Semakin tinggi kerapatan papan partikel, maka semakin banyak partikel yang dibutuhkan untuk membuat papan pada ukuran yang sama. Kerapatan juga akan meningkat dengan naiknya penggunaan perekat (Widarmana, 1979).
Kerapatan papan merupakan faktor penting yang mempengaruhi kualitas papan. Meningkatnya kerapatan papan dapat memperbaiki sifat fisis, kecuali stabilitas dimensi dalam perendaman air dan pemaparan pada kelembaban yang tinggi. Peningkatan kerapatan mengakibatkan bertambahnya jumlah perekat dan banyaknya kayu yang digunakan, selain itu juga meningkatkan kontak antar partikel selama pengempaan sehingga menghasilkan ikatan yang baik (Maloney 1993).
Pengembangan Tebal
air akan terjadi pembebasan tekanan yang lebih besar yang mengakibatkan pengembangan tebal menjadi lebih tinggi (Prayitno dan Ringgar, 2012).
Sifat pengembangan tebal merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan stabilitas dimensi papan komposit. Bila pengembangan tebal rendah, berarti stabilitas dimensinya tinggi. Tingginya stabilitas dimensi papan komposit yang dibuat dengan perekat plastik disebabkan sifat plastik yang hidrofobik. Dengan demikian papan komposit yang dihasilkan cenderung memiliki sifat hidrofobik juga, sehingga lebih tahan terhadap air ( Setyawati,dkk 2006).
Kadar Air Papan Partikel
Kadar air papan partikel tergantung pada kondisi udara di sekelilingnya, karena papan partikel ini terdiri atas bahan-bahan yang mengandung lignoselulosa sehingga bersifat higroskopis. Kadar air papan partikel akan semakin rendah dengan semakin banyaknya perekat yang digunakan, karena kontak antar partikel akan semakin rapat sehingga air akan sulit untuk masuk di antara partikel kayu (Sudarsono, 2010).
Kadar air partikel merupakan salah satu faktor terpenting dalam pembuatan papan partikel. Kadar air yang tinggi dapat menyebabkan terbentuknya kantong-kantong uap (steam pocket/blister) selama pemrosesan dengan tekanan panas (Tsoumis,1991).
1. Volume ruang kosong yang dapat menampung air di antara partikel.
2. Adanya saluran kapiler yang menghubungkan ruang satu dengan ruang yang kosong lainnya.
3. Luas permukaan partikel yang tidak dapat ditutupi oleh perekat, dan 4. Dalamnya penetrasi perekat terhadap partikel ( Setyawati, dkk, 2006).
Penyerapan air oleh papan komposit dipengaruhi oleh faktor-faktor antara lain volume rongga atau ruang kosong yang dapat menampung air diantara partikel, adanya saluran kapiler yang menghubungkan ruang kosong satu sama lainnya, luas permukaan partikel yang tidak dapat ditutupi perekat, dan dalamnya penetrasi perekat dalam partikel (Kahfi, 2007).
Modulus Of Elasticity (MOE)
Pada umumnya semakin panjang atau besar ukuran partikel yang digunakan, Keteguhan lentur papan komposit juga akan semakin tinggi. Hal ini disebabkan luas bidang rekat partikel menjadi lebih kecil sehingga perekat dapat bekerja secara optimal. Selain itu partikel sabut kelapa yang lebih panjang memilkii slenderness ratio yang cukup besar, sehingga kemungkinan terjadi ikatan yang saling menjalin antara partikel-partikel sabut kelapa tersebut. Dengan demikian kontak antar partikel juga lebih rapat, sehingga kekuatan papan komposit juga lebih tinggi (Setyawati, dkk., 2006).
Ketika sebuah benda dikenai stress ( ), maka benda akan terdeformasi dan
mengalami strain sebesar . Jika stress yang sama dikenakan pada benda yang lain
lentur adalah konstanta mengandung informasi penting tentang sifat elastis bahan, yaitu kemampuan bahan untuk kembali ke bentuk semula setelah terdeformasi karena dikenai gaya dalam arah normal (Ishaq, 2006).
MOE adalah nilai yang menunjukkan sifat kekakuan yang mana merupakan ukuran dari kemampuan balok maupun tiang dalam menahan perubahan bentuk ataupun lenturan yang terjadi akibat adanya pembebanan sampai pada batas proporsi. Nilai MOE akan meningkat dengan bertambahnya kerapatan papan, hal ini disebabkan karena kerapatan kayu asal mempengaruhi MOE papan partikel melaui sifat keterkempaan yang semakin baik dengan berkurangnya kerapatan kayu. Nilai MOR dari papan partikel campuran meningkat dengan bertambahnya bagian partikel kayu yang mempunyai kerapatan lebih rendah (Djalal 1984) dalam ( Wastu, 2011).
Modulus Of Elasticity (MOE)
Perekat Isosianat
Perekat adalah suatu subtansi yang memiliki kemampuan untuk mempersatukan bahan sejenis atau tidak sejenis melalui ikatan permukaannya. Faktor yang mempengaruhi keberhasilan perekatan antara lain penetrasi perekat ke dalam kayu atau bahan berlignoselulosa lainya, tingkat kekasaran permukaan, serta multi polimer dan keragaman jenis bahan yang direkatkan (Frihat, 2005).
Isosianat dikenal sebagai diphenlynmethane di-isocyanate (MDI) biasanya digunakan dalam pembuatan produk papan komposit. Perekat ini dipilih berdasarkan pada kesesuaiannya untuk produk khusus dengan pertimabangan bahan-bahan yang direkatkan, kadar air saat perekatan, sifat mekanis dan ketahannya, serta biayanya. Umumnya untuk keperluan eksterior digunakan perekat PF atau isosianat. PF merupakan perekat yang mengandung formaldehida, sehingga dapat bersifar racun bagi di dekitarnya (Vick, 1999).
udara dalam ruang, serta faktor internal seperti jenis kayu, komposisi perekat yang digunakan, dan kondisi pembuatan.
Keuntungan menggunakan perekat isosianat dibandingkan perekat berbahan dasar resin antara lain:
1. Dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit saja untuk memproduksi papan dengan kekuatan yang sama.
2. Dapat menggunakan suhu yang lebih rendah.
3. Memungkinkan penggunaan kempa yang lebih sedikit. 4. Lebih toleran pada partikel berkadar air tinggi.
5. Energi untuk pengeringan lebih sedikit dibutuhkan. 6. Stabilitas dimensi papan yang dihasilkan lebih stabil. 7. Tidak ada emisi formaldehida
8. Dapat mengeras tanpa bantuan panas.
9. Memiliki daya guna yang luas untuk merekatkan berbagai macam kayu ke kayu, kayu ke logam, dan kayu ke plastik (Marra, 1992).
Penambahan kadar perekat berarti mengurangi jumlah partikel yang digunakan sehingga mengurangi luas dan volume partikel yang dapat ditutupi perekat. Semakin rapat dan semakin luasnya daerah kontak antar partikel membuat pemakaian perekat menjadi lebih efektif yang akan menghasilkan kekuatan lentur papan yang lebih baik (Mawardi, 2009).
