Lihat diskusi, statistik, dan profil penulis untuk publikasi ini di:https://www.researchgate.net/publication/352342084
Papan partikel kulit kayu tanpa pengikat berbahan limbah kulit kayu gelam
(Melaleuca viridiflora Sol. ex Gaertn.): Pengaruh suhu pengepresan terhadap sifat mekanik dan fisiknya
Artikeldi dalamSumber Daya Hayati · April 2021 DOI: 10.15376/biores.16.2.4171-4199
KUTIPAN BACA
4 95
4 penulis, termasuk:
Eva Oktoberyani Christy Universitas Palangka Raya
Agoes Soehardjono Universitas Brawijaya
10PUBLIKASI65KUTIPAN 60PUBLIKASI166KUTIPAN
LIHAT PROFIL LIHAT PROFIL
Papan Partikel Kulit Tanpa Pengikat Terbuat dari Gelam
( Melaleuca viridiflora Sol. ex Gaertn.) Limbah Kulit Kayu: Pengaruh Temperatur Penekan Terhadap Sifat Mekanik dan Fisiknya
Eva Oktoberyani Christy,a,b,*Soemarno,CSumardi Hadi Sumarlan,Ddan Agoes Soehardjonoe
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu pengepresan terhadap sifat mekanik dan fisik papan partikel kulit kayu tanpa pengikat berbahan limbah kulit kayu gelam serta perbaikan sifat-sifat tersebut. Selain itu, sifat isolasi termal dari papan partikel ditentukan. Empat suhu berbeda (140 °C, 160 °C, 180 °C, dan 200 °C) digunakan untuk membuat papan partikel kulit kayu tanpa pengikat satu lapis dengan kepadatan target kurang dari atau sama dengan 0,59 g/cm3. Hasil penelitian menunjukkan bahwa suhu pengepresan mempengaruhi sifat mekanik (modulus pecah, modulus elastisitas, dan kuat tarik tegak lurus permukaan panel) yang meningkat seiring dengan peningkatan suhu, dan sifat fisik (penggembungan ketebalan dan penyerapan air) yang menurun seiring dengan peningkatan suhu. suhu meningkat. Berdasarkan uji Tukey, kenaikan suhu dari 180 ke 200 °C tidak berpengaruh nyata terhadap sifat mekanik maupun fisik, kecuali kuat tarik tegak lurus permukaan panel. Sifat mekanik tidak ada yang memenuhi standar SNI 03-2105-2006 (2006); namun, persyaratan pengembangan ketebalan maksimum sebesar 12% telah dipenuhi untuk papan partikel kulit kayu tanpa pengikat yang dipres panas pada suhu 200 °C. Papan partikel kulit kayu tanpa pengikat yang dipres panas pada suhu 200 °C memiliki ketahanan air yang tinggi, meskipun kekuatannya rendah, dan nilai konduktivitas termal 0,14 W/m∙K.
Kata Kunci : Sifat mekanik; Stabilitas dimensi; Konduktivitas termal; Ikatan diri; Bahan lignoselulosa
Informasi kontak: a: Program Pascasarjana Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya Malang 65145 Indonesia; b: Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Palangka Raya, Palangka Raya, Kalimantan Tengah 74874 Indonesia; c: Jurusan Ilmu Tanah, Fakultas Pertanian, Universitas Brawijaya, Malang 65145 Indonesia; d: Jurusan Keteknikan Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya, Malang 65145 Indonesia; e: Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya, Malang 65145 Indonesia; *Penulis koresponden: [email protected]
PERKENALAN
Bahan lignoselulosa yang berasal dari limbah pertanian, sisa kehutanan, dan produk non kayu lainnya dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku alternatif produksi panel
komposit,misalnya, papan partikel dan papan serat. Tren serupa juga terlihat pada
penggunaan teknologi panel bebas perekat. Kecenderungan ini didorong oleh kelangkaan sumber daya kayu dan emisi formaldehida yang terkait dengan produksi papan partikel (Wangdkk.2018). Emisi formaldehida dari perekat berbahan dasar formaldehida cukup merugikan kesehatan manusia karena dapat menyebabkan penyakit,misalnya, leukemia
(Emas 2011; Zhang dan Lin 2016). Sejumlah penelitian telah mengatasi masalah global ini.
Studi-studi ini mendorong produksi papan tanpa pengikat dari limbah yang dihasilkan dalam produksi furnitur rotan (Ahmaddkk.2019), juga dari limbah pertanian seperti sabut kelapa yang masih mentah (Araújo Juniordkk. 2018), residu jerami gandum (Domínguez- Roblesdkk.2020), sekam padi (Ferrandez-Garciadkk. 2017), kulit kayu bunga matahari dan irisan rami (Mahieudkk. 2019), limbah batang pisang (Nadharidkk.2019), dan residu almond (Ferrandez-Villenadkk.2019). Ada juga papan tanpa pengikat yang terbuat dari sumber daya alam lainnya,yaitu, Totora (Schoenoplectus californicus(CA Mey) Soják) batang (Hidalgo- Corderodkk.2020) danArundo DonaxL. rimpang (Ferrandez-Villenadkk. 2020).
Kulit kayu merupakan produk limbah sisa hutan berbasis lignoselulosa yang dapat dipertimbangkan untuk produksi papan partikel tanpa pengikat (Romanídkk.2020). Chen dan Yan (2018) mengemukakan bahwa kulit kayu merupakan lapisan terluar dari batang pohon. Komposisi kimiawi utama kulit pohon sangat mirip dengan kayu,yaitu, terdiri dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin; Namun, kulit pohon juga kaya akan zat ekstraktif seperti tanin, suberin, rosin,dll.. Chen dan Yan (2018) juga menyatakan bahwa tanin dan lignin mempunyai sifat perekat. Berkenaan dengan kedua komponen ini, Chow (1972, 1975) berpendapat bahwa papan kulit kayu dengan kepadatan tinggi dapat dibuat tanpa resin sintetis, karena ekstraktif dan lignin, yang merupakan bahan fenolik, dapat berfungsi sebagai perekat dan oleh karena itu dapat berkontribusi terhadap kerusakan. proses pengikatan diri partikel kulit kayu. Nitudkk. (2017) mengemukakan bahwa komposisi kimia suatu bahan lignoselulosa merupakan pertimbangan penting dan menentukan kesesuaiannya dalam pembuatan komposit tanpa pengikat.
Dalam kasus pembuatan panel dari kulit pohon tanpa perekat sintetis, penulis
mengetahui bahwa pengepresan suhu tinggi lebih disukai karena suhu yang lebih tinggi dari 180 -C akan meningkatkan sifat fisik dan mekanik papan. Pada suhu tersebut (lebih besar dari 180 -C), reaksi termal,yaitu, akan terjadi polimerisasi dan degradasi parsial komponen kimia kulit kayu. Polimerisasi ekstraktif fenolik dan kemungkinan lignin akan menghasilkan ikatan yang kuat antar partikel kulit kayu (Chow 1972, 1975). Selain itu, perlu dicatat bahwa sampel yang
dikeringkan dalam oven yang terdiri dari kayu dan kulit kayu mulai melunak pada suhu 180 -C (Chow dan Pickles 1971). Sehubungan dengan parameter produksi papan partikel tanpa pengikat melaluiproses pengepresan panas, Guptadkk.(2011) berpendapat bahwa temperatur
pengepresan merupakan salah satu parameter terpenting dalam produksi papan partikel tanpa resin sintetik (bark board), karena pengikatan partikel kulit kayu tanpa perekat sintetik diyakini terjadi akibat adanya efek termal. Guptadkk.(2011) menemukan bahwa semua sifat papan kulit kayu terbuat dari pinus lodgepole yang dipenuhi kumbang (Pinus contorta) kulit kayu meningkat drastis seiring dengan meningkatnya suhu pengepresan, dari 170 menjadi 230 -C. Dalam
produksi papan bebas perekat menggunakan bahan lain, Boondkk.(2013) menyatakan bahwa peran suhu pengepresan dalam meningkatkan sifat mekanik papan partikel tanpa pengikat yang terbuat dari batang kelapa sawit lebih penting dibandingkan parameter lainnya.
Limbah kulit kayu gelam (GBW) merupakan bahan lignoselulosa, dan Xiaodkk.(2014) menyebutkan bahwa kulit kayu dariMelaleucapohon kaya akan lignin. Ini merupakan bahan limbah melimpah yang dihasilkan dari pengelupasan kulit kayu gelam dengan diameter kurang dari 10 cm.
Pohon Gelam memiliki kulit kayu yang berlapis-lapis, dan merupakan salah satu pohonnyaMelaleuca spesies yang tumbuh di Kalimantan Tengah. Menurut Sakasegawadkk.(2003), pohon ini secara lokal disebut Gelam di Indonesia. Supriyatidkk.(2015) menyebutkan bahwaMelaleuca Spesies ini tumbuh secara alami dan melimpah di wilayah Indonesia, khususnya di lahan gambut
hutan rawa di Kalimantan Tengah dan Selatan, serta di sepanjang pantai selatan Sumatera.
Biasanya limbah kulit kayu dibakar begitu saja, dijadikan timbunan tanah, atau dibuang ke sungai, yang tentunya menimbulkan masalah lingkungan. Mengingat kandungan kimia GBW, penulis yakin bahwa cocok untuk mengusulkan penggunaan GBW untuk menghasilkan papan partikel kulit kayu (BBP) tanpa pengikat dengan kepadatan rendah.melaluiproses pengepresan panas dengan suhu pengepresan sebagai parameter variabel. Sejauh pengetahuan penulis, informasi mengenai pembuatan papan partikel kulit kayu tanpa pengikat dari limbah kulit kayu gelam masih terbatas. Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Sato (2008) mengeksplorasi kemungkinan memproduksi papan tanpa pengikat kulit kayu dengan kepadatan tinggi dari Melaleucakulit kayu dengan suhu pengepresan panas 180°C. Namun belum ada informasi mengenai pengaruh suhu pengepresan terhadap sifat papan partikel kulit kayu gelam dengan kepadatan rendah yang terbuat dari kulit kayu Gelam yang menggunakan suhu pengepresan tinggi yaitu 180 °C dan 200 °C dalam produksinya. Oleh karena itu, penelitian terbaru ini menyelidiki pengaruh suhu pengepresan terhadap sifat mekanik dan fisik BBP berbahan GBW.
Sifat mekanik dan fisik yang dinilai meliputi modulus pecah (MoR), modulus elastisitas (MoE), kuat tarik tegak lurus permukaan panel (TSPtPS), massa jenis, kadar air (MC), pengembangan ketebalan setelah perendaman 24 jam (TS24h). , dan penyerapan air setelah perendaman 24 jam (WA24h). Selain itu, sifat kimia bahan mentah ditentukan dengan analisis kimia konvensional.
Selanjutnya, spektroskopi inframerah transformasi Fourier digunakan untuk mengamati adanya perubahan spektrum FTIR antara bahan mentah dan BBP, yang ditekan pada suhu berbeda.
Pengamatanmelaluipemindaian mikroskop elektron yang dilengkapi dengan analisis sinar-X dispersif energi juga dilakukan untuk mempelajari struktur mikro dan kualitas ikatan yang terbentuk di BBP. Selain itu, menurut Lakrebdkk. (2018) minat untuk menggunakan papan partikel kulit kayu sebagai bahan isolasi termal semakin meningkat dalam beberapa tahun terakhir. Seperti dalam studi oleh Pásztorydkk. (2017) dan Pásztorydkk. (2019), papan partikel kulit kayu yang dihasilkan memiliki kepadatan yang rendah sehingga menghasilkan sifat isolasi termal yang baik. Mengenai BBP juga dibuat dengan target kepadatan rendah. Sehingga sifat isolasi termal juga perlu ditentukan mengingat penggunaannya sebagai bahan isolasi.
EKSPERIMENTAL
Bahan baku
Gelam (Melaleuca viridifloraSol. ex Gaertn.) limbah kulit kayu yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari Kalimantan Tengah, tepatnya dari penjual kayu Gelam setempat di Desa Garung, Jabiren Raya, Kabupaten Pulang Pisau (koordinat lokasi 114-12'29.99”BT dan 2- 38'14.96”S).
GBW diperoleh dengan mengupas batang kayu Gelam yang berdiameter kurang dari 10 cm dan tebal kira-kira 3,5 mm. Kedua bagian kulit kayunya,yaitu, dalam dan luar, digunakan dalam penelitian ini.
Kulit kayu dipotong secara manual menggunakan parang dengan panjang kurang lebih 1 cm sampai 4 cm (Gambar 1a), kemudian dikering-anginkan selama kurang lebih tiga minggu hingga kadar air menurun hingga kisaran 13% sampai 15%. Setelah itu, potongan-potongan kecil tersebut dihaluskan menggunakan penghancur kayu, dan partikel yang melewati filter berukuran 10 mesh digunakan untuk membuat BBP (Gbr. 1b). Terakhir, partikel-partikel tersebut dikeringkan di udara hingga kadar airnya menurun menjadi 5% hingga 7%. Bentuk partikel kulit kayu yang tidak beraturan baik pada kulit bagian luar maupun bagian dalam dapat dilihat pada Gambar 1c.
Gambar 1.Foto kulit kayu: (a) potongan kulit kayu kecil; (b) partikel kulit kayu; dan (c) mikrograf SEM partikel kulit kayu pada perbesaran berbeda.
Analisis Kimia Bahan Baku
Kandungan kimia GBW dianalisis berdasarkan standar berikut: Standar SNI 8401:2017 (2017)/Identik dengan standar TAPPI T204cm-07 (Alkohol- benzena dan Ekstraktif Diklorometana), Standar SNI 01-1305-1989 (1989)
( Kelarutan dalam air panas), Standar SNI 14-1838-1990 (1990) (Kelarutan dalam NaOH 1%), Metode Wise (Wise 1946) (Holoselulosa), Standar ASTM D1103-60 (1977) (α selulosa), Standar SNI 0492 -2008 (2008) (Klason Lignin), dan standar SNI ISO 776:2010 (2010) (Ash). Semua analisis kimia diulang tiga kali.
Manufaktur dan Pengujian
Ada empat jenis BBP berdasarkan suhu pengepresan yang digunakan selama pembuatan, yaitu, papan ditekan pada suhu 140, 160, 180, dan 200 -C (lima ulangan untuk setiap perlakuan suhu), sehingga total 20 papan satu lapis berukuran 300 mm x 300 mm x 10 mm dengan kepadatan target kurang dari atau sama dengan 0,59 g/cm3. Untuk membuat papan, 540 g partikel kulit kayu terlebih dahulu dicetak secara manual menjadi bentuk tikar dengan cara diletakkan dan diinjak-injak pada kotak pembentuk kayu berbentuk persegi panjang yang alasnya dilapisi dengan lembaran aluminium.
Di atas lembaran alumunium dipasang batang tebal berupa rangka kayu berukuran panjang 300 mm dan tebal 10 mm. Dimensi kotak pembentuk kayu adalah 300 mm x 300 mm dengan tinggi 100 mm.
Setelah alas dicetak, permukaan atasnya ditutup dengan lembaran aluminium lain (seperti ditunjukkan pada Gambar 2). Kemudian matras dipres dingin selama 5 menit, dilanjutkan dengan pengepresan panas pada empat temperatur berbeda (untuk setiap set sampel temperatur) dengan tekanan 30 kg/cm.2selama 20 menit menggunakan mesin press panas hidrolik (Carver Laboratory Press, Carver Inc., Wabash, IN). Untuk menghindari hembusan dan lecet serta menjamin
kelangsungan pengepresan papan dengan mesin pengepres panas, tanpa mematikan alat, maka papan segera dikeluarkan dari mesin pengepres panas dan dipindahkan ke dalam penjepit untuk didinginkan selama 24 jam, setelah itu yang penjepitnya
telah dihapus. Kemudian, papan tersebut dikondisikan selama dua minggumelaluipengeringan udara pada suhu 25 -C sampai 30 -C dengan kelembaban relatif 60% sampai 65%. Terakhir, papan tersebut siap dipotong menjadi sampel uji.
Gambar 2.Pembentukan matras secara manual
Lima sampel uji ulangan untuk setiap uji sifat fisik dan mekanik disiapkan untuk setiap suhu pengepresan. Seluruh pengujian dilakukan sesuai standar SNI
03-2105-2006 (2006). Pengujian sifat fisik papan meliputi penentuan massa jenis, kadar air (MC), pengembangan ketebalan setelah perendaman 24 jam (TS24h), dan
penyerapan air setelah perendaman 24 jam (WA24h). Standar SNI 03-2105-2006 (2006) tidak mengatur standar daya serap air pada papan partikel. Namun daya serap airnya perlu diuji untuk mengetahui seberapa tahan papan tersebut terhadap air, terutama untuk penggunaan eksterior.
Untuk uji densitas dan MC disiapkan sampel berukuran 100 mm x 100 mm. Untuk kedua pengujian ini, sampel yang digunakan sama, karena pengujian kepadatan tidak merusak sampel. Uji kepadatan dilakukan pada kondisi udara kering. Sampel ditimbang terlebih dahulu, kemudian dihitung volumenya dengan mengukur rata-rata panjang dan lebar papan dari dua titik pengukuran yang berbeda; Ketebalan papan ditentukan dengan mengukur rata-rata ketebalan dari empat titik pengukuran. Kepadatan papan diperoleh dengan membagi beratnya dengan volumenya. Sedangkan MC dihitung dengan cara
mengurangkan berat awal papan dengan berat akhir papan setelah dikeringkan dalam oven pada suhu 103 -C - 2 -C hingga mencapai berat konstan.
Nilai TS24h dan WA24h papan ditentukan menggunakan sampel uji berukuran 50 mm x 50 mm. Pengujian dilakukan dengan merendam sampel secara horizontal di bawah air pada suhu 25 -C - 1 -C selama 24 jam. Sebelum merendam sampel, penulis mencatat berat awal dan ketebalan sampel. Setelah direndam, berat dan ketebalan sampel diukur kembali. Cara pengukuran
penentuan ketebalan sampel sebelum dan sesudah perendaman diambil pada lokasi yang sama, yaitu , keempat sudut yang letaknya 10 mm dari sudut
sebenarnya (pada titik potong pengukuran panjang dan lebar).
Saat menguji sifat mekanik papan,
yaitu
, modulus pecahnya (MoR) dan modulus elastisitasnya (MoE), sampel disiapkan berukuran 200 mm x 50 mm, dan pengujian dilakukan dengan menggunakan mesin uji universal Iber Test (Model MIB20AM, Madrid, Spanyol) dalam kondisi kering . Benda uji diletakkan secara horizontal pada kedua penyangga (panjang bentang penyangga 150 mm), dan pembebanan diterapkan pada bagian tengah benda uji dengan kecepatan pembebanan 10 mm/menit. Lendutan dicatat, dan penerapan beban dilanjutkan hingga mencapai beban maksimum. Pada prinsipnya, MoR mengacu pada kemampuan papan partikel bebas perekat untuk menahan beban yang diterapkan secara terpusat dalam keadaan kering. Uji kekuatan tarik tegak lurus permukaan panel (TSPtPS), yang juga dikenal sebagai ikatan internaluji kekuatan (IB), dimaksudkan untuk mengukur kekuatan papan partikel bebas perekat dalam menahan beban tarik tegak pada permukaannya. Pengujian dilakukan pada benda uji yang berukuran 50 mm x 50 mm. Pertama, panjang dan lebar sampel diukur dan dicatat. Kemudian sampel direkatkan pada dua balok besi dan dibiarkan kering selama 24 jam. Selanjutnya sampel ditarik secara vertikal dengan kecepatan pemuatan 2 mm/menit.
Tiga buah BBP yang ditekan pada suhu 200 -C dipilih untuk uji konduktivitas termal ( λ) pada suhu kamar menggunakan pengukur konduktivitas termal Kemtherm QTM-D3 yang dilengkapi dengan probe QTM PD3 (Kyoto Electronics Manufacturing Ltd, Kyoto, Jepang).
Prinsip dasar pengujian menggunakan metode transient hot-wire. Sampel berukuran 145 mm x 55 mm disiapkan untuk pengujian. Probe dihubungkan ke alat pengukur (kabel dihubungkan ke catu daya 220 volt), dan alat tersebut kemudian dipanaskan selama 30 menit. Nilai arus pemanas adalah 1 A2, yang didasarkan pada konduktivitas sampel yang diuji. Nilai konstanta disesuaikan dengan nilai pada tabel konstanta probe; probe kemudian ditempatkan di atas sampel. Setelah hitungan mundur dari 60 hingga 0 detik, nilai
konduktivitas termal akan ditampilkan pada tampilan digital.
Data yang dikumpulkan dari pengujian sifat mekanik dan fisik dianalisis secara statistik menggunakan single-factor analysis of variance (ANOVA) pada Microsoft Excel for Windows, dilanjutkan dengan uji post hoc Tukey (HSD) dengan α sama dengan 0,05.
Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier (FTIR)
Sampel yang digunakan dalam analisis adalah bahan baku serta papan yang dipres panas pada empat temperatur pengepresan yang berbeda (sampel ini sebelumnya digunakan dalam uji kuat lentur). Analisis FTIR dilakukan dengan
spektrofotometer Inframerah Shimadzu IR Prestige-21 (Shimadzu Corporation, Kyoto, Jepang). Sampel uji disiapkan dalam bentuk pelet KBr, kemudian diambil spektrum IR pada rentang 4000 hingga 500 cm.-1dan direkam dengan 40 pindaian pada resolusi sebesar 4,0 cm-1.
Pemindaian Mikroskop Elektron (SEM)
Untuk analisis ini, sampel BBP dipotong menjadi beberapa bagian paralel dan penampang melintang. Kemudian, pengamatan struktur mikro dilakukan menggunakan mikroskop elektron pemindaian (SEM) Carl-Zeiss (Evo MA 10, Cambridge, Inggris), dilengkapi dengan spektroskopi sinar-X dispersif energi Bruker (Quantax, Bruker Nano GmbH, Berlin, Jerman). (EDX) detektor yang dioperasikan menggunakan tegangan percepatan 20 kV.
Sebelum observasi, sampel dilapisi dengan emas-paladium selama 60 detik menggunakan sputter coater Emitech (SC7620, Quorum Technologies Ltd, Lewes, Inggris). Mikrograf SEM diambil dengan perbesaran 60 x, 300 x, dan 1000 x untuk masing-masing permukaan dan penampang. Analisis EDX untuk penampang diambil pada perbesaran 300x.
HASIL DAN DISKUSI
Semua BBP,yaitu, sampel yang dibuat pada suhu pengepresan yang berbeda, dibuat tanpa delaminasi. Papan yang dipres pada suhu 200 -C mempunyai permukaan yang halus. Selain itu, semua papan yang ditekan pada suhu pengepresan yang berbeda menunjukkan warna permukaan yang bervariasi, mulai dari coklat muda hingga coklat tua sehubungan dengan suhu terendah hingga tertinggi (seperti ditunjukkan pada Gambar 3). Bahan tersebut juga mengeluarkan bau yang khas.
Hasil serupa juga terlihat pada papan tanpa pengikat yang dibuat menggunakan bahan baku berikut:
ampas tebu (Panyakaew dan Fotios 2011), batang kelapa sawit (Boondkk.2013), sabut kelapa mentah (Araújo Juniordkk.2018), jerami gandum (Wangdkk.2019), jerami kedelai (Songdkk.
2020), tongkat goni (Nitudkk.2020), dan kayu padat (Shidkk.2020); hal ini bisa jadi
merupakan akibat dari modifikasi komponen kimia yang terjadi selama perlakuan panas (Panyakaew dan Fotios 2011; Wangdkk.2019). Adanya degradasi hemiselulosa dan gerakan ekstraktif dapat menjadi penyebab terjadinya penggelapan warna (Shi dkk. 2020).
Selanjutnya Pintiauxdkk. (2015) menyebutkan bahwa perubahan warna pada spesimen merupakan tanda degradasi seperti dilansir Araújo Juniordkk.(2018) komponen biomassa yaitu hemiselulosa terurai pada suhu 170 -C atau lebih tinggi, sedangkan selulosa terurai pada suhu 200 -C atau lebih tinggi. Sedangkan lignin terurai lebih lambat pada kisaran suhu 200 hingga 500 -C.
Gambar 3.Penampilan permukaan BBP pada berbagai suhu pengepresan
Sifat Kimia Bahan Baku
Hasil analisis kimia GBW ditunjukkan pada Tabel 1 dan 2. Seperti terlihat pada Tabel 1, rata-rata nilai holoselulosa untuk GBW adalah 78,8%, lebih tinggi dibandingkan nilai holoselulosa kayu dari
Kalimantan (Pettersen 1984). Nilai holoselulosa GBW juga relatif lebih tinggi dibandingkan nilai holoselulosa yang ditemukan dalam penelitian Ozgenc dkk.(2017). Kandungan holoselulosa yang tinggi pada kulit kayu kemungkinan disebabkan oleh pengupasan kulit batang dari batangnya menggunakan mesin pengupas kayu gelondongan komersial. Kulit pohon yang dikupas dengan mesin pengupas kayu komersial sering kali mengandung kayu asli dalam jumlah besar, dengan lebih sedikit lignin dan ekstraktif serta lebih banyak selulosa dibandingkan kulit kayu saja (Gengdkk.2006). Penjelasan ini tampaknya masuk akal karena kemungkinan besar kayu tersebut telah terkoyak bersama dengan kulit kayunya ketika kulit kayu tersebut dikupas dari batangnya; Hal ini juga berlaku pada kulit kayu Gelam yang dikupas secara tradisional dengan menggunakan parang. Penjelasan lain mengenai hal ini adalah fakta bahwa holoselulosa masih
mengandung residu lignin (Santana dan Okino 2007). Seperti ditunjukkan pada Tabel 1, kandungan holoselulosa dikoreksi oleh residu lignin (Harun dan
Labosky 2007) dan menunjukkan nilai yang lebih rendah dibandingkan GBW. Sementara itu, rata- rata nilai alfaselulosa GBW lebih rendah dibandingkan nilai alfaselulosa kayu asal Kalimantan.
Kadar abu GBW (1,23%) tidak tinggi dibandingkan dengan kadar abu shagbark hickory (7,8%) namun lebih tinggi dibandingkan kadar abuMelaleucasp. kayu (1,04%).
Tabel 1.Komponen Utama dan Kadar Abu GBW Dibandingkan dengan Data Tinjauan Pustaka Kayu dan Kulit Pohon Lainnya
Komponen utama dan kadar abu (%) Spesies Kayu
Holoselulosa Selulosa alfa Klason lignin Abu GBW1 78,8 (0,14)A 37,58 (0,40) 47,7 (0,30)A 1,23 (0,03)B
Melaleucasp. Kayu2 - - 31.11A 1.04
Hutan dari Kalimantan3 62 hingga 74 42 hingga 55 26 hingga 35 0,1 hingga 1,6
Shagbark Hickory4 45.3 (44.0)C - 38.0D 7.8
Pinus Putih4 40.3 (38.9)C - 50.0D 1.0
Alder5 51.96 - 45.78e(33.55)F -
kastanye5 51.48 - 25.23e(14.55)F -
pohon beech5 63.52 - 32.87e(24.25)F -
Catatan:
Pekerjaan ini; kulit kayu dari kayu dengan diameter kurang dari 10 cm, nilai dalam tanda kurung adalah simpangan baku
Supriyati (2015):Melaleucasp. kayu dengan diameter kurang dari 10 cm (sampel dikumpulkan di dekat kulit kayu)
Pettersen (1984): Kayu Harun dan Labosky (2007): Kulit Ozgencdkk.(2017): Kulit kayu
Berdasarkan bahan yang bebas dari ekstraktif alkohol-benzena Berdasarkan kulit kayu asli/kulit kayu yang belum diekstraksi
Holoselulosa yang dikoreksi
Setelah diekstraksi dengan etanol-benzena dilanjutkan dengan perlakuan dengan NaOH 1% dan kemudian diolah dengan H 72%.2JADI4
Kandungan lignin Klason setelah pelarutan alkohol-benzena
Kandungan lignin klason setelah pelarutan alkohol-benzena dan NaOH 1%.
1 2
3 4 5 A B C D
e F
Kandungan lignin Klason pada GBW (47,7%) lebih rendah dibandingkan kandungan lignin Klason pada kulit kayu pinus putih namun lebih tinggi dibandingkan dengan kandungan lignin Klason pada shagbark hickory (Harun dan Labosky 2007). Selain itu, kandungan lignin Klason pada GBW lebih tinggi dibandingkan kandungan lignin Klason pada kulit alder, kastanye, dan beech, setelah pelarutan hanya alkohol-benzena dan pelarutan alkohol-benzena dan NaOH 1% (Ozgencdkk.2017). Kandungan lignin Klason pada GBW juga lebih tinggi dibandingkan dengan kandungan lignin KlasonMelaleuca sp.
kayu. Dari hasil tersebut penulis menyimpulkan bahwa kandungan lignin Klason pada GBW termasuk tinggi. Namun Santana dan Okino (2007) menyatakan bahwa metode penentuan kandungan lignin memiliki beberapa kelemahan, yaitu mungkin memberikan kesan kandungan lignin lebih tinggi dari angka sebenarnya (paling umum) atau menguranginya (jarang terjadi). Dalam kasus kulit pohon, Dou dkk.(2018) berpendapat bahwa lignin Klason kemungkinan juga mengandung komponen lain selain lignin, meskipun sampelnya telah diekstraksi secara berurutan dengan beberapa pelarut berbeda menggunakan metode yang umum digunakan. Komponen ini mencakup tanin terkondensasi dan terhidrolisis, serta suberin yang memberikan kesan kandungan lignin lebih tinggi dibandingkan nilai sebenarnya (Harkin dan Rowe 1971; Harun dan Labosky 2007; Rowelldkk.2012). Untuk hasil yang menyesatkan dari analisis lignin standar, Harkin dan Rowe (1971) menandai kata “lignin” yang terdiri dari campuran lignin sejati dan phlobaphene tersuberisasi berkisar antara 40 hingga 50% untuk kulit kayu keras.
Meja 2.Kandungan Ekstraktif/Kelarutan GBW Dibandingkan dengan Data dari Tinjauan Pustaka tentang Kayu dan Kulit Pohon Lainnya
Ekstraktif/kelarutan (%) Spesies Kayu Alkohol-benzena
ekstraktif Kelarutan dalam
Air panas Diklorometana
ekstraktif Kelarutan dalam
1% NaOH GBW1 7,78 (0,43) 4,07 (0,13)A 7,03 (0,02) 32,65 (0,25)
Melaleucasp. Kayu2 4.28 4.01 - 15.94
Hutan dari Kalimantan3 1 sampai 14 2 sampai 13 - -
Shagbark Hickory4 11.0 - - -
Pinus Putih4 5.7 - - -
Alder5 9.23 - - 37.63
kastanye5 15.20 - - 46.13
pohon beech5 5.50 - - 26.93
Catatan:
Pekerjaan ini; kulit kayu dari kayu dengan diameter kurang dari 10 cm, nilai dalam tanda kurung adalah simpangan baku
Supriyati (2015):Melaleucasp. kayu dengan diameter kurang dari 10 cm (sampel dikumpulkan di dekat kulit kayu)
Pettersen (1984): Kayu Harun dan Labosky (2007): Kulit Ozgencdkk.(2017): Kulit kayu
Kelarutan dalam air panas dilakukan setelah sampel menjalani perlakuan ekstraksi alkohol- benzena
1 2
3 4 5 A
Perbandingan kandungan ekstraktif/kelarutan GBW diberikan pada Tabel 2. Larutan ekstraktif alkohol-benzena (7,78%) dan NaOH 1% (32,65%) dari GBW lebih tinggi dibandingkan ekstraktif alkohol-benzena, dan nilai kelarutan GBWMelaleucasp. kayu, nilai kelarutannya dalam air panas tidak berbeda jauh. Jika dibandingkan dengan ekstraktif alkohol-benzena (1% hingga 14%) dan kelarutan dalam air panas (2% hingga 13%) kayu asal Kalimantan, nilai kelarutan GBW masih dalam kisaran. Ekstraktif diklorometana (7,03%) dari GBW sedikit lebih rendah
dibandingkan ekstraktif alkoholbenzena. Sebaliknya, jika dibandingkan dengan kulit kayu jenis lain, kandungan ekstraktif alkohol-benzena GBW lebih tinggi dibandingkan pinus putih (5,7%) dan beech (5,50%), namun lebih rendah dibandingkan shagbark hickory (11,0%), alder (9,23%) , dan kastanye (15,2%). Begitu pula dengan nilai kelarutan GBW dalam NaOH 1% lebih rendah dibandingkan alder (37,6%) dan chestnut (46,1%). Namun kandungan lignin, ekstraktif, dan abu Klason GBW lebih tinggi dibandingkanMelaleucasp. Nilai-nilai kayu. Sebagaimana dikemukakan oleh Sakai (2000), secara umum kulit kayu mengandung lebih banyak zat ekstraktif dibandingkan kayu yang diambil sampelnya dari pohon yang sama. Meski begitu, hasil analisis kimia menyebut GBW sebagai bahan lignoselulosa, dan kandungan utamanya adalah holoselulosa dan lignin.
Analisis kimia konvensional GBW pada Tabel 1 mengungkapkan adanya perkiraan kandungan holoselulosa dan lignin Klason yang berlebihan, yang mungkin disebabkan oleh kontaminasi. Hal ini dapat terjadi karena klason ditentukan lignin pada kulit kayu yang diekstraksi hanya dengan alkohol- benzena tanpa dilanjutkan dengan ekstraksi dengan air panas dan NaOH 1%. Jadi, kemungkinan senyawa fenolik (seperti tanin, asam fenolik) dan suberin masih tertinggal dalam sampel kulit kayu.
Senyawa-senyawa tersebut berpotensi menjadi kontaminan pada lignin Klason. Karena komponen fenolik larut dalam asam sulfat, menyebabkan kandungan lignin pada kulit pohon meningkat (Ozgenc dkk. 2017). Disebutkan pula oleh Gonultas dan Ucar (2013) serta Gonultas dan Candan (2018) bahwa senyawa fenolik, seperti tanin,
dapat terkondensasi dan tetap bersama lignin dalam kondisi asam, yang berkontribusi pada perkiraan kandungan lignin yang terlalu tinggi. Mengenai suberin, seperti yang dibuktikan oleh Krogelldkk. (2012), Analisis TMAH-Pyr-GCMS menunjukkan bahwa suberin terdeteksi dalam residu lignin Klason dari kulit pohon cemara Norwegia yang diekstraksi sebelumnya dengan heksana dan air aseton. Karya sebelumnya oleh Ozgencdkk. (2017) menunjukkan bahwa penentuan lignin melalui analisis Klason pada sampel kulit kayu yang sebelumnya diekstraksi dengan alkohol-benzena saja cenderung terlalu tinggi dibandingkan dengan penentuan lignin dalam sampel kulit kayu yang diekstraksi berturut-turut dengan alkohol-benzena dan NaOH 1%. Demikian pula, untuk penentuan holoselulosa, jika senyawa polimer seperti suberin
kemungkinan besar masih tertinggal dalam sampel kulit kayu setelah ekstraksi alkoholbenzena, hal ini akan mengganggu metode analisis holoselulosa ini. Suberin cenderung membatasi akses reagen delignifikasi terhadap lignin pada kulit kayu (Rowelldkk. 2012). Oleh karena itu, tidak mungkin untuk memperoleh holoselulosa yang relatif murni karena kemungkinan besar mengandung lignin dalam jumlah besar. Untuk mengatasi bahan mirip lilin, Harun dan Labosky (2007) mengusulkan agar kulit kayu yang diekstraksi alkohol-benzena harus diikuti dengan perlakuan dengan 1% EtOH/KOH anhidrat untuk menghilangkan bahan mirip lilin. Ini berarti bahwa prosedur analitis konvensional yang digunakan pada kayu gagal atau tidak memadai untuk kulit kayu. Namun, terkait dengan tingginya rendemen holoselulosa yang diperoleh pada penelitian ini, tidak menampik kemungkinan bahwa, sebagaimana telah dikemukakan sebelumnya, keberadaan kayu yang ikut terkelupas saat kulit kayu dikupas, turut berkontribusi terhadap tingginya kandungan holoselulosa. Selain itu, kulit kayunya mengandung serat yang cukup banyak, meskipun lebih pendek dibandingkan serat kayu.
Namun, indikasi kandungan “lignin” dan ekstraktif yang tinggi dapat menjadi hal yang penting
bahan dalam pembuatan BBP karena sebagai bahan fenolik dapat berfungsi sebagai perekat alami. Hal ini mengacu pada penelitian sebelumnya (Chow 1972, 1975; Guptadkk.
2011) yang meneliti pengaruh suhu pengepresan terhadap sifat papan yang dibuat tanpa perekat, dimana kemungkinan polimerisasi dan pelunakan komponen kimia ini
berkontribusi pada ikatan mandiri partikel kulit kayu pada suhu pengepresan tinggi.
Chow (1972) dan Chow (1975) membuat papan kulit kayu dari kulit pohon Douglas-fir ( Menziesii semuDunia. Franco) tanpa perekat sintetis, menggunakan metode pengepresan panas dengan suhu pengepresan berkisar antara 200 hingga 300 -C dan menemukan bahwa dalam kisaran suhu tersebut, polimerisasi ekstraktif dan lignin berperan dalam ikatan mandiri partikel kulit kayu. Selain itu, penelitian yang dilakukan oleh Chow (1972) dan Chow (1975) juga
menunjukkan bahwa ketika papan ditekan pada suhu tinggi (200 hingga 300 -C) di bawah jadwal waktu-suhu yang sesuai, papan tersebut akan menghasilkan sifat mekanik dan fisik yang mirip dengan papan. papan kulit kayu dibuat menggunakan 4,5% fenol-formaldehida. Selain itu, ketika papan ditekan pada suhu tinggi, sejumlah uap air akan dilepaskan, yang mungkin disebabkan oleh kondensasi dan dehidrasi komponen kimia kulit kayu. Metode pembuatan papan ini, berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Chow dan Pickles (1971), menemukan bahwa kayu Douglas-fir dan alder merah yang dikeringkan dengan oven mulai melunak pada suhu 180 -C, sementara sedikit pelunakan tambahan terjadi pada suhu 280 - C,yaitu, ketika kondensasi uap air dilepaskan. Bila suatu bahan mempunyai kadar air lebih besar dari 10%, pelunakan mulai terjadi pada suhu 160 -C. Selanjutnya dipostulatkan bahwa pelunakan termal kulit kayu yang dibasahi yang terjadi pada suhu di bawah 200 -C terutama terkait dengan plastisisasi, yang hanya terjadi di daerah amorf. Sedangkan pada suhu lebih tinggi dari 180 -C, reaksi termal kulit kayu
berhubungan dengan polimerisasi dan degradasi parsial berbagai komponen kulit kayu, dimana polimerisasi diharapkan lebih menguntungkan untuk stabilitas dimensi, ketahanan air, dan sifat kekuatan. dari papan kulit kayu. Mengikuti jalur yang sama, Guptadkk.(2011)
menemukan bahwa papan kulit kayu yang dibuat dari kulit kayu pinus lodgepole yang dipenuhi kumbang tanpa resin sintetis dapat diikat melalui polimerisasi ekstraktif dan lignin, dan melunak pada suhu yang lebih tinggi (lebih dari 200 °C). Kajian lain yang dilakukan Hasyimdkk. (2011) menunjukkan bahwa suhu pengepresan yang rendah (180 -C) tidak cukup untuk terjadinya plastisisasi partikel kulit kelapa sawit pada pembuatan papan partikel tanpa perekat, mengingat nilai transisi gelas lignin, selulosa, dan hemiselulosa dalam keadaan kering. masing-masing adalah 200, 220, dan 170 -C. Gaodkk.(2011) menjelaskan proses pembuatan panel kulit kayu homogen tanpa pengikat dari kulit kayu cemara hitam halus dengan suhu pengepresan berkisar antara 200 hingga 260 -C serta dari partikel kulit kayu tanah dengan suhu pengepresan 260 °C.
Gaodkk.(2011) menemukan bahwa suhu pengepresan yang lebih tinggi lebih menguntungkandi tempattransformasi, degradasi, ikatan silang, polimerisasi, dan proses termoseting kulit kayu, yaitu, semakin banyak massa kulit kayu yang akan terdegradasi.
Pada penelitian kali ini penulis memutuskan untuk membuat papan dengan suhu
pengepresan tidak lebih tinggi dari 200 -C selama 20 menit, karena ketika penulis mencoba membuat papan dengan suhu lebih tinggi dari 200 -C selama 20 menit, prosesnya menghasilkan di permukaan papan yang hangus sebagian.
FTIR
Untuk mendapatkan gambaran adanya perubahan struktur kimia antara bahan baku dan BBP yang dipres pada temperatur berbeda maka dilakukan analisis FTIR.
Spektrum inframerah yang dikumpulkan ditunjukkan pada Gambar 4. Setelah spektrum ditumpangkan, perubahan hanya terjadi pada lima titik serapan,yaitu, 3338, 1718, 1508, 1234, dan 1041 cm-1. Daerah serapan pada 3400 cm-1adalah penyerapan gugus hidroksil (OH). Terjadi penurunan intensitas serapan gugus hidroksil seiring dengan kenaikan suhu, hal ini diduga disebabkan oleh hilangnya OH akibat proses pengepresan panas. Proses ini erat kaitannya dengan tingginya hidrofobisitas papan pengepresan panas (Araújo Juniordkk.
2018). Serapan pada 1718 cm-1, yang terdeteksi di BBP, mungkin diproduksi oleh kelompok asetil polisakarida. Jumhuridkk.(2014) menyatakan daerah serapan pada 1736 cm-1tidak hanya menunjukkan adanya gugus karboksilat, tetapi juga menunjukkan adanya gugus C=O (gugus asetil polisakarida), yang kemungkinan besar berasal dari hemiselulosa.
Meningkatnya suhu menyebabkan terjadinya degradasi hemiselulosa yang ditandai dengan menurunnya intensitas penyerapan seiring dengan kenaikan suhu. Serapannya kurang lebih 1505 sampai 1512 cm-1berasal dari satuan aromatik lignin (C=C) (Widyorinidkk.2016), serapan pada 1508 dan 1510 cm-1berasosiasi dengan lignin (Ozgencdkk. 2017), dan serapan pada jarak 1500 cm-1merupakan karakteristik penyerapan lignin pada papan serat tanpa pengikat yang terbuat dari jerami gandum (Wang dkk.2018). Selain itu serapannya sekitar 1200 cm-1berasal dari turunan lignin (Okudadkk.2006). Terjadi perubahan puncak serapan pada kisaran 1508 dan 1200 cm-1, seiring dengan peningkatan suhu pengepresan. Semakin tinggi suhu pengepresan maka intensitas penyerapan semakin rendah pada 1508 cm-1, yang menunjukkan telah terjadi degradasi lignin. Serapan pada 1041 cm-1berasal dari ikatan polisakarida hemiasetal COC (Liaodkk.2016), dan penelitian ini juga menunjukkan adanya perubahan pada kelompok tersebut akibat peningkatan suhu pengepresan. Ikatan COC pada BBP diyakini berasal dari selulosa dan hemiselulosa. Penurunan intensitas penyerapan pada 1041 cm-1, seiring dengan meningkatnya suhu tekanan, menunjukkan degradasi hemiselulosa.
Gambar 4.Spektrum FTIR GBW dan BBP pada temperatur pengepresan yang berbeda
SEM-EDX
Mikrograf SEM dari permukaan BBP diproduksi dengan empat berbeda
perlakuan suhu ditunjukkan pada Gambar 5. BBP yang ditekan pada suhu 140 dan 160 °C, masih memiliki banyak partikel yang saling bertautan secara longgar, sehingga menghasilkanpermukaan yang kasar (seperti ditunjukkan pada Gambar 5a dan 5b). Partikel yang terkompresi berasal dari floem dan rhytidome, yaitu serabut dari jaringan floem/floem sekunder dan
periderm yang merupakan bagian dari rhytidome (Chiang dan Wang 1984). Papan yang ditekan pada suhu 180 -C memiliki permukaan yang agak halus (Gbr. 5c) dan memiliki partikel yang saling bertautan sedikit lebih rapat dibandingkan papan yang diberi perlakuan pada suhu 160 -C, yang menunjukkan bahwa pelunakan sudah mulai terjadi. Papan yang diberi perlakuan pada suhu 200 -C (Gambar 5d) menunjukkan partikel yang lebih kompak dan saling bertautan rapat, sehingga menghasilkan permukaan yang halus dan mengindikasikan kemungkinan terjadinya polimerisasi ekstraktif dan kemungkinan lignin pada suhu yang menyebabkan pelunakan (Chow 1972 ). Pada suhu 200°C terlihat lignin sudah mengalir dan melapisi sebagian permukaan partikel kulit kayu pada permukaan papan. Fenomena ini serupa dengan hasil yang diamati oleh Araújo Juniordkk.(2018), yang menganalisis mikrograf SEM papan serat tanpa pengikat berbahan dasar sabut kelapa mentah yang dipres pada suhu 220 -C. Araújo Juniordkk.(2018) berpendapat bahwa permukaan panel yang halus merupakan hasil dari adanya lignin di bagian luar serat, yang meningkat pada suhu tekanan tinggi sehingga menyebabkan lignin mengalir sebagai lapisan tinta. Hasil mikrograf SEM dari penampang empat BBP yang diberi perlakuan pada empat suhu pengepresan berbeda ditunjukkan pada Gambar 6. Hasil tersebut konsisten dengan mikrograf SEM dari permukaan BBP, dimana suhu pengepresan yang lebih tinggi menyebabkan pengepakan papan yang lebih padat. Dalam Gambar. 6a dan 6b, terdapat lebih banyak rongga dan celah, yang menunjukkan buruknya ikatan antar partikel. Namun BBP yang ditekan pada suhu 180 dan 200 -C (Gambar 6c dan 6d) hampir tidak menunjukkan ruang kosong dan cenderung memiliki tekstur yang lebih halus. Tampaknya ada kontak yang baik antara permukaan partikel.
Gambar 5.Mikrograf SEM dari permukaan BBP ditekan pada suhu yang berbeda: (a) 140 °C; (b) 160 °C; (c) 180 °C; (d) 200 °C
A
B
C
D
Gambar 6.Mikrograf SEM dari penampang BBP yang ditekan pada suhu pengepresan yang berbeda: (a) 140 °C; (b) 160 °C; (c) 180 °C; (d) 200 °C (keempat suhu ditampilkan pada perbesaran 60 x, 300 x, dan 1000 x)
Analisis EDX mengungkapkan bahwa semua BBP yang ditekan pada empat berbeda suhu memiliki dua elemen utama,yaitu, karbon dan oksigen, yang terjadi dalam persentase tinggi berdasarkan berat (Gbr. 7). Perbedaan nyata terdapat pada unsur anorganik pada saat BBP ditekan pada suhu 140°C. Bahan tersebut mengandung sejumlah kecil unsur berikut (dalam urutan menurun): klorin lebih besar dari kalsium, dan lebih besar dari kalium. BBP yang dipres pada suhu 160 -C hanya mengandung klorin, sedangkan BBP yang dipres pada suhu 180 dan 200 °C tidak mengandung mineral mayor maupun minor. Analisis EDX serat kayu dalam penelitian Dangdkk. (2018) juga mendeteksi keberadaan karbon dan oksigen sebagai unsur utama. Hal ini menunjukkan bahwa unsur-unsur utama tersebut berkerabat dengan bahan lignoselulosa. Selain itu, tidak ada unsur logam berat yang terdeteksi. Semua unsur kimia yang ditemukan pada BBP yang dipres pada suhu 140 °C sama dengan yang ditemukan Sutrisnodkk. (2015) dalam nanomaterial berbasis bio dari kulit kayu jabon.
A
B
C
D
Gambar 7.Gambar pemetaan EDX dari penampang BBP yang ditekan pada suhu pengepresan yang berbeda: (a) 140 °C; (b) 160 °C; (c) 180 °C; (d) 200 °C (pada perbesaran 300 x)
Peralatan mekanis
Gambar 8 menunjukkan nilai rata-rata MoR, MoE, dan TSPtPS dari BBP yang dibuat dengan temperatur pengepresan yang berbeda. Semua sifat mekanik BBP dipengaruhi secara signifikan oleh perlakuan suhu pengepresan panas (nilai p ANOVA kurang dari 0,01). Secara umum nilai MoR, MoE, dan TSPtPS cenderung meningkat seiring dengan meningkatnya suhu pengepresan. Nilai rata-rata MoR, MoE, dan TSPtPS berkisar antara 15,0 hingga 40,5 kg/cm2, 2070 hingga 7730kg/cm2, dan 0,08 hingga 0,63 kg/cm2, masing-masing. Berdasarkan uji Tukey diperoleh nilai MoR tertinggi (dari perlakuan 200 -C) berbeda nyata dengan nilai MoR pada perlakuan 140 dan 160 -C;
Namun tidak berbeda nyata dengan perlakuan 180 -C.
Gambar 8.Sifat mekanik BBP: (a) modulus pecah; (b) modulus elastisitas; dan (c) kuat tarik tegak lurus permukaan panel (rerata ± error bar menunjukkan simpangan baku dan rerata dengan huruf berbeda berbeda nyata pada α = 0,05 (uji Tukey)
Sedangkan nilai MoE hanya menunjukkan perbedaan yang nyata antara perlakuan 200 dan 140 -C, sedangkan nilai antara perlakuan 160, 180, dan 200 -C tidak menunjukkan perbedaan yang nyata. Untuk nilai TSPtPS terdapat perbedaan yang nyata antara perlakuan pengepresan 200 °C dengan perlakuan pengepresan 140, 160, dan 180 °C. Hasil uji Tukey menunjukkan bahwa peningkatan suhu perlakuan pengepresan menjadi 200 dari 180 -C pada saat pembuatan BBP densitas rendah tidak cukup untuk meningkatkan MoR secara signifikan. Hal ini mungkin karena, pada suhu pengepresan 200 °C selama 20 menit, hanya sebagian ekstraktif kulit kayu yang terpolimerisasi (Chow 1972). Selanjutnya menurut Chow (1972), sebagian besar ekstraktif kulit kayu yang terpolimerisasi selama proses pembuatan papan kulit kayu terjadi pada suhu 200 °C selama 80 menit, yang mengakibatkan kekuatan lentur dan nilai IB serupa dengan papan kulit kayu dengan nilai 4,5. % perekat PF. Namun penggunaan waktu pengepresan yang lebih lama ini tidak praktis. Tampaknya menunjukkan bahwa
efek plastisisasi masih berperan penting dalam pembentukan BBP pada suhu pengepresan 200 °C,
yaitu
, kemungkinan reaksi penyembuhannya belum berjalan efektif. Seperti yang dikemukakan oleh Araújo Juniordkk.
(2018), reaksi pengawetan dimulai pada suhu 210 -C, dan penyembuhan efektif terjadi pada suhu 220 -C. Prinsip- prinsip ini juga berlaku pada hasil uji Tukey untuk KLH. Untuk nilai TSPtPS, pada suhu perlakuan 200 -C terjadi peningkatan nilai TSPtPS yang signifikan dari nilai TSPtPS perlakuan 180 -C, yang menunjukkan bahwa pada suhu 200 -C memang telah terjadi polimerisasi bahan fenolik, meskipun hanya sebagian kecil bahan telah terpolimerisasi.Gambar 9b menunjukkan bahwa garis kegagalan di tengah sampel setelah pengujian TSPtPS dapat dikaitkan dengan semakin kuatnya daya rekat antar partikel pada papan yang ditekan pada suhu 200 -C dibandingkan dengan yang ditekan pada suhu 180 -C.
Namun hasil menunjukkan bahwa nilai TSPtPS BBP yang dikompresi pada suhu 200 °C masih sangat rendah.
A B
Gambar 9.Sampel uji setelah pengujian (a) MoR dan MoE; dan (b) TSPtPS BBP yang ditekan pada suhu 140 °C, 160 °C, 180 °C, dan 200 °C
Penelitian sebelumnya mengenai pembuatan papan partikel dan papan serat dengan kepadatan relatif tinggi tanpa perekatmelaluimetode pengepresan panas menemukan bahwa sifat mekanik papan dapat ditingkatkan ketika suhu pengepresan ditingkatkan hingga suhu optimal sekitar 230 -C hingga 300 -C (Chow 1975; Gaodkk.2011; Guptadkk.2011; Nonakadkk.
2013). Namun perlu diperhatikan bahwa papan ini menggunakan bahan awal yang berbeda.
Seperti yang disebutkan oleh Nonakadkk.(2013), kondisi optimum dicapai pada pembuatan papan partikel tanpa pengikat ampas tebu pada suhu kurang lebih 260 -C dengan waktu pengepresan singkat yaitu 10 menit. Kondisi ini mengakibatkan MoE setara dengan papan partikel PMDI dan TS lebih rendah dibandingkan papan partikel PMDI. Saat pembuatan papan serat tanpa pengikat dari kulit kayu halus, sifat mekanik terbaik yang juga memenuhi
persyaratan standar dicapai dengan suhu pengepresan 260 -C selama 6 menit (Gaodkk.2011).
Dalam penelitian lain, Araújo Juniordkk.(2018) menunjukkan bahwa suhu pengepresan optimum sedikit lebih tinggi dari 200 -C (lebih tepatnya pada 220 -C selama 4 menit), sehingga
menghasilkan papan serat tanpa pengikat berdensitas tinggi dengan sifat mekanik dan fisik yang baik yang terbuat dari sabut kelapa mentah. Mengenai pembuatan BBP berkepadatan rendahmelaluimetode pengepresan panas, kemungkinan diperlukan suhu yang lebih tinggi dari 200 -C. Namun, seperti disebutkan sebelumnya di awal penelitian ini, ketika suhu pengepresan dinaikkan di atas 200 -C selama 20 menit, papan menjadi
hangus sebagian. Namun demikian, jika suhu pengepresan dinaikkan sedikit lebih tinggi dari 200 -C untuk durasi yang lebih singkat, hal ini dapat menghasilkan ikatan yang lebih kuat antar partikel kulit kayu, yang pada gilirannya akan meningkatkan MoR, MoE, dan TSPtPS papan. Karena akan lebih banyak polimerisasi fenolik yang menjadi faktor dominan, hal ini dapat dipertimbangkan dalam penelitian selanjutnya. Selain itu, beberapa metode telah diusulkan oleh penelitian lain untuk meningkatkan sifat mekanik papan berbahan dasar kulit kayu tanpa pengikat,misalnya, perlakuan awal secara kimia terhadap partikel kulit kayu dengan larutan NaOH 1%, pemanasan awal, dan pemurnian (Gengdkk.2006), serta penambahan serat kayu (Gaodkk.2011).
Tabel 3.Perbandingan Sifat Mekanik dan Fisik BBP Dengan Papan Kulit Kayu
Lainnya Yang Dibuat melalui Proses Pengepresan Panas Dengan atau Tanpa Penambahan Perekat
(Sato
2008) (Purwanto2015)
Referensi Pekerjaan ini (Guptadkk.2011)
Kulit pohon galam (Melaleuca leucadendraL.) Melaleuca
kulit pohon2
Pinus lodgepole yang dipenuhi kumbang (Pinus contorta) kulit pohon4
Bahan GBW1
3
T (°C) 180 200 180 110 hingga 120 170 200 230
Tekanan (kg/cm2);
Waktu (menit)
28.1; 1 diikuti 12.3; 19oleh
28.1; 1 diikuti 12.3; 19oleh
28.1; 1 diikuti 12.3; 19oleh 30; 20 30; 20 40,79; 15 15; 15
Kira-kira.
28.55 sampai
45.89
(kg/cmMoR2) 28.7 40.5 104.2 20.5 32.8 73.2
Kira-kira
1019.72 1325.63ke
Kementerian
(kg/cm2) 5947 7730 8191 4283 7383 17200
TSPtPS/
(kg/cmIB 2) 0,17 0,63 0,31−0,41 0,65 1.02 1.53 9.89
Kepadatan
(gr/cm3) 0,52 0,55 0,80(+) 0,77 0,80 0,86 0,92
TS24 jam
(%) 12.93 4.94 0,70 hingga 2Kira-kira. 2 64,93 41.77 10.46
WA24jam
(%) 21.4 16.3 8 sampai 10
-
72.82 57.27 15.361
2 BBP kepadatan rendah; satu lapis; ketebalan 10mm; partikel melewati ukuran 10 mesh Papan tanpa pengikat kulit kayu berdensitas tinggi; satu lapis; ketebalan target 14 mm; serpihan kulit kayu (ukuran mata jaring 50 mm x 100 mm)
Papan partikel berkepadatan sedang dengan resin UF 15%; satu lapis; ketebalan 10mm; Potongan kulit batang galam sepanjang 6 cm
Papan kulit kayu tanpa perekat sintetis; satu lapis; ketebalan 6,25 mm; partikel melewati ukuran 4 mesh
(+)Kepadatan sasaran 3
4
Berdasarkan standar SNI 03-2105-2006 (2006), nilai MoR, MoE, dan TSPtPS dari BBP yang diproduksi pada penelitian ini tidak memenuhi persyaratan minimum untuk Tipe-8 (MoR sebesar 82 kg/cm2, MoE sebesar 20400 kg/cm2, dan TSPtPS sebesar 1,5 kg/cm2). Meskipun demikian, dapat dikatakan bahwa rendahnya sifat mekanik panel papan yang dibuat tanpa bahan perekat disebabkan oleh rendahnya kekuatan kulit kayu,yaitu, serat kulit kayunya lebih pendek dan lemah
dibandingkan serat kayu, dan proporsi seratnya lebih rendah dibandingkan kayu (Gengdkk.2006;
Gaodkk.2011; Hosseinihashemidkk.2017).
Tabel 3 membandingkan sifat-sifat BBP yang diproduksi dalam penelitian ini dengan papan kulit kayu lainnya yang dibuatmelaluiproses pengepresan panas, dengan atau tanpa penambahan perekat. Nilai MoR BBPs yang telah ditekan pada suhu 180 dan 200 °C masih berada dalam rentang nilai MoR papan high-density binderless berbahan dasar kulit kayu.
Melaleucaditekan pada suhu 180°C (Sato 2008). Namun BBP yang ditekan pada suhu 200 °C memiliki sifat mekanik (MoE dan TSPtPS) yang lebih baik dibandingkan papan kulit kayu tanpa pengikat dengan kepadatan tinggi. MoR dan MoE BBP ditekan pada suhu 200
-C memiliki nilai MoR dan MoE yang lebih rendah (masing-masing 61,13% dan 5,63%) dibandingkan papan partikel kepadatan sedang berbahan kulit kayu galam dengan
menggunakan perekat urea formaldehida (UF) 15%, meskipun nilai TSPtPS kedua papan tersebut serupa. Setelah membandingkan nilai TSPtPS yang tercantum pada Tabel 3, ditemukan bahwa metode bebas perekat untuk pembuatan papan partikel dari kulit kayu Gelam lebih disukai dibandingkan menggunakan perekat UF; namun, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk
mengkonfirmasi hal ini. Selain itu, perbandingan nilai MoR dan MoE BBP yang ditekan pada suhu 180 dan 200 -C dengan papan kulit kayu yang diproduksi tanpa perekat sintetis yang ditekan pada suhu 170 dan 200 -C menunjukkan nilai MoR dan MoE yang serupa (Guptadkk.2011).
Namun, nilai TSPtPS sampel BBP jauh lebih rendah. Menaikkan suhu pengepresan menjadi 230 -C, seperti yang ditunjukkan dalam penelitian Guptadkk.(2011), menghasilkan papan dengan sifat mekanik lebih tinggi dibandingkan dengan BBP yang ditekan pada suhu 200 -C.
Properti fisik
Gambar 10 menunjukkan nilai rata-rata densitas, MC, TS24h, dan WA24h dari BBP yang ditekan pada temperatur pengepresan yang berbeda. Berdasarkan analisis varian, suhu pengepresan mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap sifat fisik BBPs (ANOVAP -nilainya kurang dari 0,01).
Kepadatan papan meningkat seiring dengan peningkatan suhu. Rata-rata, kepadatan BBP, berdasarkan variasi suhu pengepresan, berkisar antara 0,44 hingga 0,55 g/cm3, yang memenuhi persyaratan standar SNI 03-2105-2006 (2006),yaitu, 0,40 gram/cm3hingga 0,90 g/cm3. Hasil ini mengkategorikan BBP yang diproduksi sebagai papan partikel dengan kepadatan rendah (kepadatan kurang dari atau sama dengan 0,59 g/cm3). Papan dapat dibuat dengan kepadatan rendah karena GBW memiliki kepadatan rendah. Menurut Roussan (1923),Melaleuca kulit kayu memiliki berat jenis yang rendah (0,18 hingga 0,20). Xudkk.(2004) menegaskan bahwa papan partikel dengan kepadatan rendah hanya dapat dibuat dari bahan baku dengan
kepadatan rendah. Terdapat perbedaan yang signifikan antara nilai densitas BBP yang ditekan pada suhu 140 °C dengan BBPs yang ditekan pada suhu pengujian lainnya; BBP yang ditekan pada suhu 140 °C memiliki nilai kepadatan terendah (0,44 g⁄cm3). Hal ini kemungkinan
disebabkan oleh efek spring-back yang terjadi setelah proses pengepresan dan pembengkakan yang mungkin terjadi pada saat pengkondisian (Iswanto dkk.2014, 2019), sehingga
kepadatannya menurun. Aspek ini juga berkaitan erat dengan nilai TSPtPS BBP (pada suhu pengepresan 140 °C), yang buruk sehingga tidak cukup tinggi untuk menahan partikel dalam bentuk terkompresi ketika tekanan dilepaskan (Pintiauxdkk.2015). Selanjutnya kepadatan pada perlakuan 160 -C berbeda nyata dengan kepadatan pada perlakuan 200 -C. Namun tidak terdapat perbedaan nyata kepadatan antara perlakuan 160 -C dan perlakuan 180 -C, juga tidak terdapat perbedaan nyata antara perlakuan 180 -C dan perlakuan 200 -C.
Gambar 10.Sifat fisik BBP: (a) kepadatan; (b) kadar air; (c) pembengkakan ketebalan setelah 24 jam perendaman; (d) penyerapan air setelah perendaman selama 24 jam (rata-rata ± bar kesalahan menunjukkan simpangan baku dan rata-rata dengan huruf yang berbeda berbeda nyata pada α = 0,05 (uji Tukey)
Rata-rata MC papan yang diproduksi berkisar antara 5,50% hingga 8,39%.
MC terendah terdapat pada papan yang ditekan pada suhu 200 -C (5,50%), dan memenuhi persyaratan standar SNI 03-2105-2006 (2006), yaitu , kurang dari atau sama dengan 14%. MC papan yang diproduksi pada suhu pengepresan 200 -C berbeda nyata dengan MC papan pada suhu pengepresan 140, 160, dan 180 -C.
Namun tidak terdapat perbedaan yang nyata antara ketiga perlakuan tersebut.
TS24h BBP menurun dari 38,06% menjadi 4,94% seiring dengan peningkatan suhu pengepresan dari 140 menjadi 200 -C. Perlakuan dengan suhu pengepresan 200 -C berbeda nyata dengan perlakuan 140 dan 160 -C, ditinjau dari TS24h, namun tidak berbeda nyata dengan perlakuan 180 °C. BBP yang dibuat pada suhu pengepresan 200 -C mempunyai kestabilan dimensi yang baik karena nilai TS24 jamnya memenuhi persyaratan standar SNI 03-2105-2006 (2006) untuk pengembangan ketebalan maksimum (12%). Sedangkan pada saat pengepresan dinaikkan suhunya dari 140 menjadi 200
-C, nilai WA24h menurun dari 47,35% menjadi 16,3%. Nilai WA24h papan yang ditekan pada suhu 200 -C tidak berbeda nyata dengan papan yang ditekan pada suhu 160 dan 180 -C. Namun papan yang dibuat pada suhu pengepresan 160, 180, dan 200 -C semuanya berbeda nyata dengan papan yang ditekan pada suhu 140 -C.
Suhu pengepresan yang lebih tinggi akan menurunkan nilai TS24h dan WA24h, karena suhu pengepresan yang lebih tinggi akan menghasilkan ikatan yang lebih kuat antar partikel papan. Ini
Fenomena ini akan membuat papan menjadi lebih padat,yaitu, kurangi atau hilangkan seluruh ruang kosong di antara partikel, seperti yang ditunjukkan oleh mikrograf SEM permukaan dan penampang (Gambar 5d dan 6d); oleh karena itu, penetrasi air pada struktur papan berkurang.
Selain itu, ada juga lignin yang mengalir ke permukaan partikel GBW (Gbr. 5d). Karena lignin bersifat hidrofobik, dengan rantai hidrokarbon non-polar dan cincin aromatik yang mencegah masuknya air (yang dapat menyebabkan pembengkakan pada dinding sel), lignin menyebabkan peningkatan resistensi terhadap penetrasi air (Manceradkk.2011; Nasirdkk. 2019). Aspek lain yang perlu dipertimbangkan adalah berkurangnya jumlah gugus hidroksil yang mudah diakses oleh air, akibat degradasi hemiselulosa (Kurokochi dan Sato 2020; Nitudkk.2020; Lagudkk.2020), yang juga dikonfirmasi oleh spektrum FTIR BBP dalam penelitian ini. Pandangan ini juga sejalan dengan penelitian Gaodkk.(2011), yang menyatakan bahwa nilai TS yang rendah berhubungan dengan polimerisasi, ikatan silang, dan/atau transformasi lain dari komponen hidrofilik kulit kayu menjadi produk hidrofobik selama pengepresan panas pada suhu tinggi dalam jangka waktu yang cukup.
Tabel 3 menunjukkan bahwa papan berbahan GBW yang dipres pada suhu 200 -C mempunyai nilai TS24h lebih rendah dibandingkan papan berbahan Guptadkk.(2011).
Namun TS24h masih lebih tinggi jika dibandingkan dengan papan partikel berkepadatan sedang buatan Purwanto (2015) dan papan tanpa pengikat kulit kayu berdensitas tinggi buatan Sato (2008). Nilai WA24h BBP yang ditekan pada suhu 200 -C sama dengan nilai WA24h pada papan kulit kayu buatan Gupta.dkk.(2011),yaitu, papan ditekan pada suhu 230 -C. Hasil pengujian TS24h dan WA24h menunjukkan bahwa papan berbahan dasarMelaleuca kulit kayu memiliki stabilitas dimensi tinggi dan tahan air.
Gambar 11 menunjukkan sampel uji TS24h dan WA24h (BBP ditekan pada 140, 160, 180, dan 200 -C) setelah pengujian. Terlihat bahwa mereka tidak terpecah.
Gambar 11.Sampel uji BBP ditekan pada suhu 140, 160, 180, dan 200 °C setelah pengujian TS24h dan WA24h
Konduktivitas termal
Uji konduktivitas termal dilakukan mengingat BBP termasuk kategori papan dengan kepadatan rendah. Seperti yang disebutkan oleh Panyakaew dan Fotios (2011) bahwa kepadatannya rendah
papan cenderung memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah dibandingkan papan dengan kepadatan tinggi, sehingga cocok untuk digunakan sebagai insulasi termal. Hanya papan yang ditekan pada suhu 200 -C (nilai massa jenis 0,55 g/cm3) diuji karena papan ini memiliki sifat fisik dan mekanik terbaik di antara empat jenis papan yang ditekan pada suhu berbeda. Kaindkk. (2014) menemukan bahwa tingkat pemadatan tertentu pada papan insulasi,yaitu, kepadatan lebih besar dari atau sama dengan 400 kg/m3, diharuskan memenuhi standar properti mekanik yang relevan.
Perbandingan nilai konduktifitas termal BBP yang dipres pada suhu 200 °C dengan bahan isolasi konvensional dan alami ditunjukkan pada Tabel 4. Perbandingan tersebut menunjukkan bahwa nilai konduktifitas termal BBP yang dipres pada suhu 200 °C tidak sama dengan nilai konduktifitas termal BBP yang dipres pada temperatur 200 °C. serendah bahan insulasi ringan (rock wool dan polistiren yang diperluas). Namun, itu masih lebih tinggi dibandingkan bahan isolasi alami,misalnya, kenaf, irisan rami, kulit bunga matahari, kulit kayu putih, partikel kulit kayu poplar, partikel kulit kayu larch, dan sabut kelapa, namun sebanding dengan bahan lain dariQuercus cerriskulit kayu (papan partikel dengan kepadatan 725 kg/m3), partikel kayu, kelapa hijau, dan serat ampas tebu (papan partikel multilayer dengan kepadatan 500 kg/m3); serat ini juga sedikit lebih rendah dibandingkan serat kelapa hijau dan ampas tebu (papan partikel multilapis dengan kepadatan 700 kg/m3). Hasil tersebut menunjukkan bahwa BBP yang ditekan pada suhu 200 °C mempunyai nilai konduktivitas termal yang tinggi. Hal ini mungkin disebabkan oleh hampir tidak adanya rongga kantong udara pada papan tersebut, hal ini dapat dipastikan dengan hasil mikrograf SEM yang menunjukkan penampang BBP (Gambar 6d), sebagaimana diketahui bahwa udara merupakan penghantar panas yang buruk (Zhoudkk.2010; Liaodkk.2016; Fiorellidkk.2019). Namun papan insulasi dari bahan alami dengan nilai konduktivitas termal rendah biasanya memiliki kepadatan kurang dari atau sama dengan 0,40 g/cm.3
karena mereka memiliki banyak rongga yang berisi udara. Menurut Asdrubalidkk.(2015), material terbaik akan memiliki nilai konduktivitas termal kurang dari 0,05 W/m∙K. Namun, Zhoudkk.(2010) dan Fiorellidkk.(2019) menyatakan bahwa secara umum, material apa pun dengan konduktivitas termal kurang dari 0,25 W/m∙K dapat dipertimbangkan sebagai material insulasi termal.
Terkait penggunaan BBP yang ditekan pada suhu 200 °C, nilai MoR-nya (40,5 kg/cm2), MoE (7730kg/cm2), dan TSPtPS (0,63kg/cm2) lebih rendah dari nilai minimum yang
dipersyaratkan standar SNI 03-2105-2006 untuk tipe 8; dan karenanya dapat dipertimbangkan sebagai bahan isolasi termal. Pertimbangan ini dilakukan dengan melihat sifat mekanik BBP yang ditekan pada suhu 200 °C dibandingkan dengan isolator termal dari bahan alam/limbah dari studi eksperimental lainnya. Sifat mekanik (nilai MoR dan MoE) BBP lebih tinggi
dibandingkanQuercus cerrispapan partikel kulit kayu (kepadatan 550 hingga 725 kg/m3,
konduktivitas termal 0,11 hingga 0,14 W/m∙K, MoR 0,71 hingga 1,52 MPa, MoE 58,5 hingga 143,6 MPa, IB 0,18 hingga 0,28 MPa) (Lakrebdkk. 2018). Nilai TSPtPS/IB BBP yang ditekan pada suhu 200 °C lebih rendah dibandingkan papan partikel tersebut. Lebih lanjut, mereka
merekomendasikanQuercus cerrispapan partikel kulit kayu untuk aplikasi bantalan non-beban eksterior (insulasi atap gudang). Kemudian nilai MoR, MoE, dan TSPtPS BBP sedikit lebih tinggi dibandingkan dengan papan partikel insulasi termal yang diperkuat dengan pelepah daun kelapa (densitas 410 kg/m2).3, konduktivitas termal 0,135 W/m∙K, MoR 3,82 MPa, MoE 455 ± 94 MPa, IB 0,05 MPa), yang dinyatakan berpotensi untuk diaplikasikan sebagai material insulasi bangunan (dinding partisi, pelapis plafon, dan pintu internal) (Vidildkk. 2016). Memang pada sektor isolator bangunan, sifat mekanik bukanlah karakterisasi utama (Gupta dan Maji 2020).
Tabel 4.Perbandingan Nilai Konduktivitas Termal BBP yang Ditekan pada Suhu 200 °C dengan Bahan Isolasi Konvensional dan Alami
Ketebalan
(mm) DamarJenis
λ
Bahan Jenis Papan Kepadatan Referensi
(W/m∙K)
Tanpa pengikat
kulit pohon
papan partikel
0,55
gram/cm3
GBW 10 - 0,14 Ini bekerja
kg/m403ke kg/m2003
0,033 sampai
0,040 dkk.2015)(Asdrubali
Wol batu - - -
kg/m153ke kg/m353
Diperluas polistiren
(EPS)
0,031 hingga
0,038 dkk.2015)(Asdrubali
- - -
0,15
gram/cm3*
0,20Dan
gram/cm3*
0,051 0,058Dan
Tanpa pengikat
papan partikel (Xudkk.
2004)
kenaf 12 -
Tanpa pengikat
papan partikel 500
kg/m3* (Mahieuet
Al.2019)
Rami menggigil 15 - 0,077
Bunga matahari kulit pohon
Tanpa pengikat
papan partikel 500
kg/m3* (Mahieuet
Al.2019)
15 - 0,077
kg/m253ke kg/m1003
(Casas-
Memimpindkk.
2020) kayu putih
serat kulit kayu
Isolasi
panel Sintetis
serat 0,045 sampai
0,049 50
250
kg/m3*
menjadi 350
kg/m3*
Kulit pohon poplar
partikel 0,059 sampai
0,079 (Pásztoryet Al.2019)
Papan partikel 20 8%UF
Kulit kayu larch
partikel Isolasi
papan 500
kg/m3* Tanin
heksamin (Kaindkk.
2014)
20 0. 093
550
kg/m3* ke 725 kg/m3* Querkus
kulit kayu cerris
0,11 hingga
0,14 (LakrebetAl.2018)
Papan partikel 10 10% dana pensiun
partikelKayu 0,10 hingga
0,14 (LakrebetAl.2018) Papan partikel -
Tanpa pengikat
isolasi papan
(Panyakaew dan Fotios
2011) Kelapa
sekam
0,48
gram/cm3 25 0,115
Hijau kelapa tebuDan
ampas tebu
serat
kg/m5003
dan 700 kg/m3 berlapis-lapis
papan partikel
S
Minyak jarak
poliuretan
Damar
0,14Dan 0,17
(Fiorelliet Al.2019) 15
Catatan: * menunjukkan kepadatan target
Namun, jika bahan insulasi termal berkontribusi pada struktur bangunan, seperti yang diaplikasikan pada permukaan dinding dan atap, setidaknya diperlukan sifat mekanik yang memadai. Karena menurut Liudkk. (2017), beberapa jenis insulasi selalu langsung dipasang pada permukaan dinding atau atap dan menghadapi benturan benda keras. Juga,
Panel berbahan dasar kayu, sebagai panel insulasi termal, harus tahan terhadap kinerja minimum selama penanganan, pemasangan, dan pemeliharaan (Pásztorydkk., 2019). Keunggulan kompetitif BBP yang ditekan pada suhu 200 °C adalah ketahanan airnya yang tinggi dibandingkan dengan isolator termal dari bahan alami/limbah yang disebutkan di atas. Kemudian BBP dapat digunakan untuk keperluan eksterior.
Berdasarkan pertimbangan konduktivitas termal BBP yang ditekan pada suhu 200
°C dikombinasikan dengan sifat mekanik dan fisiknya, maka BBP yang ditekan pada suhu 200 °C berpotensi digunakan untuk isolasi termal pada bangunan. Selain itu, bahan isolasi termal ini ramah lingkungan karena tanpa perekat formaldehida.
KESIMPULAN
1. Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur pengepresan mempengaruhi sifat fisik dan mekanik papan yang diproduksi. Dengan meningkatnya suhu pengepresan dari 140
°C menjadi 200 °C maka nilai rata-rata sifat mekanik juga mengalami peningkatan, meskipun peningkatannya tidak signifikan untuk nilai MoR dan MoE pada suhu
pengepresan 180 °C dan 200 °C. Namun, nilai TSPtPS berbeda secara signifikan dengan suhu pengepresan yang berbeda. Seluruh sifat mekanik papan belum memenuhi standar SNI 03-2105-2006 untuk Tipe-8 (2006). Untuk sifat fisis, densitas meningkat seiring dengan meningkatnya suhu pengepresan, sedangkan MC, TS24h, dan WA24h menurun seiring dengan peningkatan suhu pengepresan. Penurunan nilai TS24h dan WA24h tidak berbeda nyata pada perlakuan suhu 180 dan 200 °C. BBP yang dipres pada suhu 140 hingga 200 °C mempunyai nilai densitas dan MC yang memenuhi standar SNI 03-2105-2006 (2006). Selain itu, nilai TS24h dari BBP yang ditekan pada suhu 200 °C merupakan satu-satunya sampel yang memenuhi persyaratan standar SNI 03-2105-2006 (2006) untuk pembengkakan ketebalan maksimum (12%).
2. Sifat fisik dan mekanik terbaik diperoleh pada BBP yang dipres pada suhu 200 °C dengan nilai MoR 40,5 kg/cm2, nilai MoE sebesar 7730 kg/cm2, nilai TSPtPS sebesar 0,63 kg/cm2, nilai TS24h sebesar 4,94%, dan nilai WA24h sebesar 16,3%.
3. Nilai konduktivitas termal BBP yang ditekan pada suhu 200 °C dengan massa jenis 0,55 g/cm3adalah 0,14 W/m∙K. Oleh karena itu, masih dapat diperhitungkan sebagai bahan isolasi termal untuk digunakan pada bangunan. Selain itu, sifat mekaniknya yang rendah serta nilai pengembangan ketebalan yang lebih baik cukup untuk penggunaan tersebut.
4. BBP yang dipres pada suhu 200 °C mempunyai permukaan yang halus dan mempunyai sifat tahan air yang tinggi; oleh karena itu, bahan ini berpotensi digunakan sebagai bahan pelapis/lapisan permukaan pada panel komposit, seperti panel insulasi dekoratif.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi Republik Indonesia yang telah memberikan beasiswa pascasarjana kepada mereka.
REFERENSI YANG DIKUTI
Ahmad, Z., Tajuddin, M., Maleque, A., dan Halim, Z. (2019). “Pengaruh ukuran partikel tentang sifat-sifat papan tanpa pengikat yang terbuat dari limbah mebel rotan,”
Jurnal Ilmu Teknik
15, 49-61. DOI: 10.21315/jes2019.15.5Araújo Junior, CP, Coaquira, CAC, Mattos, ALA, Filho, M. d. SM d. S.,
Feitosa, JP de A., Morais, JPS de, dan Rosa, M. d. F.(2018). “Papan serat tanpa pengikat terbuat dari sabut kelapa mentah,”Valorisasi Limbah dan Biomassa 9(11), 2245-2254. DOI: 10.1007/s12649-017-9979-9Asdrubali, F., D'Alessandro, F., dan Schiavoni, S. (2015). “Review yang tidak konvensional bahan isolasi bangunan yang berkelanjutan,”Bahan dan Teknologi Berkelanjutan4, 1-17. DOI: 10.1016/j.susmat.2015.05.002
ASTM D1103-60 (1977). “Metode pengujian alfa-selulosa pada kayu,” ASTM Internasional, Conshohocken Barat, PA.
Boon, JG, Hashim, R., Sulaiman, O., Hiziroglu, S., Sugimoto, T., dan Sato, M. (2013).
“Pengaruh parameter pengolahan terhadap beberapa sifat papan partikel tanpa pengikat batang kelapa sawit,”Jurnal Eropa tentang Kayu dan Produk Kayu71(5), 583-589. DOI:
10.1007/s00107-013-0712-5
Casas-Ledón, Y., Salgado, KD, Cea, J., Arteaga-Pérez, LE, dan Fuentealba, C.
(2020). “Penilaian siklus hidup panel isolasi inovatif berdasarkan serat kulit kayu putih,” Jurnal Produksi Bersih 249, 1-10. DOI: 10.1016/
j.jclepro.2019.119356
Chen, H., dan Yan, N. (2018). “Penerapan kayu cedar merah Barat (Thuja plicata) pohon kulit kayu sebagai pengisi fungsional perekat kayu pMDI,”Tanaman dan Produk Industri 113, 1-9. DOI: 10.1016/j.indcrop.2018.01.005
Chiang, S.-HT, dan Wang, S. (1984). “Struktur dan pembentukan kulit kayu melaleuca,”
Ilmu Kayu dan Serat 16(3), 357-373.
Chow, S. (1972). “Reaksi termal dan penggunaan kulit kayu dalam industri,”Kayu dan Serat
Sains 4(3), 130-138.
Chow, S. (1975). “Papan kulit kayu tanpa resin sintetis,” Jurnal Hasil Hutan
25(11), 32-37.Chow, S.-Z., dan Pickles, KJ (1971). “Pelunakan dan degradasi kayu akibat panas dan kulit pohon,"Ilmu Kayu dan Serat3(3), 166-178.
Dang, B., Chen, Y., Wang, H., Chen, B., Jin, C., dan Sun, Q. (2018). “Persiapan tinggi kinerja mekanik nano-Fe3HAI4/papan komposit tanpa pengikat serat kayu untuk penyerapan elektromagnetikmelaluimetode yang mudah dan ramah lingkungan,”bahan nano8(1), 1-17. DOI:
10.3390/nano8010052
Domínguez-Robles, J., Tarrés, Q., Alcalà, M., El Mansouri, N.-E., Rodríguez, A., Mutjé, P., dan Delgado-Aguilar, M. (2020). “Pengembangan papan serat tanpa pengikat berkinerja tinggi dari sisa jerami gandum,”Konstruksi dan Bahan Bangunan232, 1-11.
DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117247
Dou, J., Kim, H., Li, Y., Padmakshan, D., Yue, F., Ralph, J., dan Vuorinen, T. (2018).
“Karakterisasi struktural lignin dari kulit pohon willow dan kayu,”
Jurnal Kimia Pertanian dan Pangan
66(28), 7294-7300. DOI: 10.1021/acs.jafc.8b02014 Ferrandez- Garcia, CC, Garcia-Ortuño, T., Ferrandez-Garcia, MT, Ferrandez-Villena,M., dan García, CEF (2017). “Karakterisasi tahan api, fisik, dan mekanis dari papan partikel jerami padi tanpa pengikat,”Sumber Daya Hayati12(4), 8539- 8549. DOI:
10.15376/biores.12.4.8539-8549
Ferrandez-Villena, M., Ferrandez-Garcia, CE, Garcia Ortuño, T., Ferrandez-Garcia, A., dan Ferrandez-Garcia, MT (2019). “Studi pemanfaatan resid
