Upload
veronica-sirait
View
234
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Ruf1
Citation preview
PENGARUH KADAR RESIN PEREKAT UREA FORMALDEHIDA TERHADAP SIFAT-SIFAT
PAPAN PARTIKEL DARI AMPAS TEBU
AHMAD FIRMAN ALGHIFFARI
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2008
PENGARUH KADAR RESIN PEREKAT UREA FORMALDEHIDA TERHADAP SIFAT-SIFAT
PAPAN PARTIKEL DARI AMPAS TEBU
AHMAD FIRMAN ALGHIFFARI E24103045
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2008
RINGKASAN
AHMAD FIRMAN ALGHIFFARI. Pengaruh Kadar Resin Perekat Urea Formaldehida terhadap Sifat-Sifat Papan Partikel dari Ampas Tebu. Dibimbing oleh BEDYAMAN TAMBUNAN dan M. I. ISKANDAR
Ampas tebu atau yang umum disebut bagasse diperoleh dari sisa pengolahan tebu (Saccharum officinarum) pada industri gula pasir. Berdasarkan komposisi kimianya, ampas tebu merupakan bahan berlignoselulosa yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku alternatif pengganti kayu dalam pembuatan papan partikel. Perekat merupakan salah satu faktor yang berperan penting dalam pembuatan papan partikel karena tipe dan sifat-sifat papan partikel yang dihasilkan sangat ditentukan oleh jenis dan komposisi perekat yang digunakan. Perekat yang paling banyak digunakan dalam pembuatan papan partikel adalah Urea Formaldehida (UF). Walker (2006) menerangkan bahwa perekat menduduki porsi terbesar dalam biaya pembuatan papan partikel, yaitu 30-34 % dari total biaya yang dikeluarkan. Oleh karena itu, kadar resin suatu perekat yang digunakan dalam pembuatan papan partikel harus efisien akan tetapi sifat-sifat papan partikel yang dihasilkan terjamin kualitasnya.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kadar resin perekat UF terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel ampas tebu serta menentukan kadar resin yang optimal guna menghasilkan papan partikel yang memenuhi standar JIS A 5908-2003. Sifat fisis yang diuji meliputi kadar air, kerapatan, daya serap air, dan pengembangan tebal sedangkan sifat mekanis meliputi keteguhan lentur (MOE), keteguhan patah (MOR), keteguhan rekat (IB), dan kuat pegang sekrup.
Bahan baku yang digunakan adalah ampas tebu, sedangkan kadar resin perekat UF terdiri dari beberapa konsentrasi, yaitu: 6 %, 8 %, 10 %, 12 %, dan 14 %. Bahan tambahan yang digunakan terhadap perekat adalah emulsi parafin dengan konsentrasi sebesar 1 %. Tipe papan partikel yang dibuat adalah satu lapis (single layer particleboard). Kerapatan papan yang ditargetkan adalah 0,6 g/cm3 dengan ukuran papan 30 cm x 30 cm x 0,9 cm. Tekanan kempa yang digunakan sebesar 35 kg/cm2 dengan suhu 140 oC selama 10 menit. Analisis data yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL). Perlakuan terdiri dari 5 taraf dengan ulangan sebanyak 3 sehingga jumlah total percobaan adalah 15. Untuk mengetahui pengaruh dari perlakuan yang diberikan terhadap respon yang diuji, dilakukan analisis ragam (Analysis of Variance). Untuk mengetahui perlakuan yang berbeda nyata, dilakukan uji lanjut dengan uji wilayah berganda Duncan. Pengolahan data penelitian dilakukan dengan menggunakan software SAS versi 6.12.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa peningkatan kadar resin perekat UF cenderung meningkatkan sifat fisis dan mekanis papan partikel ampas tebu. Semakin tinggi kadar resin perekat UF maka nilai kadar air, daya serap air, dan pengembangan tebal semakin menurun, sedangkan nilai MOE, MOR, IB, dan kuat pegang sekrup semakin meningkat. Khusus untuk kerapatan, nilainya tidak dipengaruhi oleh peningkatan kadar resin perekat UF. Berdasarkan pengujian sifat-sifat papan partikel ampas tebu menurut standar JIS A 5908-2003, diketahui bahwa kadar resin perekat UF 12 % merupakan kadar resin yang optimal karena
sebagian besar sifat-sifat papan partikel yang dihasilkan telah memenuhi standar tersebut. Nilai sifat-sifat papan partikel ampas tebu pada kadar resin perekat UF 12 % antara lain adalah: kerapatan sebesar 0,59 g/cm3; kadar air sebesar 6,16 %; MOR sebesar 131,21 kg/cm2; IB sebesar 2,50 kg/cm2; dan kuat pegang sekrup sebesar 39,87 kg.
Saran yang diberikan untuk penelitian selanjutnya adalah perlu adanya penambahan waktu kempa agar sifat pengembangan tebal dan MOE dapat memenuhi standar JIS A 5908-2003, serta kerapatan papan yang dihasilkan dapat memenuhi target yang diharapkan.
Kata kunci: papan partikel, ampas tebu, kadar resin perekat UF.
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengaruh Kadar
Resin Perekat Urea Formaldehida terhadap Sifat-Sifat Papan Partikel dari
Ampas Tebu adalah benar-benar hasil karya saya sendiri dengan bimbingan
dosen pembimbing dan belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah pada
perguruan tinggi atau lembaga manapun. Sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Bogor, April 2008
Ahmad Firman Alghiffari NRP E24103045
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Skripsi : Pengaruh Kadar Resin Perekat Urea Formaldehida terhadap Sifat-Sifat Papan Partikel dari Ampas Tebu
Nama : Ahmad Firman Alghiffari
NIM : E24103045
Menyetujui: Komisi Pembimbing
Ketua, Anggota,
Ir. Bedyaman Tambunan Ir. M. I. Iskandar, MM NIP. 130 350 067 NIP. 080 052 270
Mengetahui: Dekan Fakultas Kehutanan IPB,
Dr. Ir. Hendrayanto, M.Agr NIP. 131 578 788
Tanggal Lulus:
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala
nikmat, karunia, dan kuasa-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Dengan dukungan dari berbagai pihak, penulis akhirnya dapat menyelesaikan
skripsi yang berjudul Pengaruh Kadar Resin Perekat Urea Formaldehida
terhadap Sifat-Sifat Papan Partikel dari Ampas Tebu. Penyusunan skripsi
dilakukan atas dasar penelitian yang dilakukan selama 3 bulan yaitu dari bulan
Oktober 2007 hingga Desember 2007 di Laboratorium Produk Majemuk, Pusat
Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Departemen Kehutanan, Bogor.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Bedyaman Tambunan dan Ir. M. I. Iskandar, MM selaku dosen
pembimbing yang telah memberikan arahan dan bimbingan dalam penulisan
skripsi ini.
2. Bapak Dr. Ir. Endes Nurfilmarasa Dahlan, MS selaku dosen penguji dari
Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan dan Ibu Ir. Emi Karminarsih, MS
selaku dosen penguji dari Departemen Manajemen Hutan yang telah
memberikan masukan dan arahan kepada penulis.
3. PT. Paparti Pertama yang telah memberikan bantuan dalam pengadaan bahan
baku penelitian.
4. Bapak Ujang dan Kiki di Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan
(Puslitbang), Bogor yang telah memberikan bantuan selama penelitian.
5. Keluarga tercinta (Ibu, bapak, dan adik) yang telah memberikan kasih sayang,
semangat dan doa kepada penulis.
6. Rekan-rekan sebimbingan (Safrika, Fardianto, dan Muhammad), kerabat
oto-oto (Adha, Sukma, Kurniawan, Syahbadan, dan Lukman), rekan-rekan
THH 40, dan semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Akhir kata, semoga skripsi ini dapat memberikan ilmu pengetahuan yang
bermanfaat bagi kita semua.
Bogor, April 2008
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kendal pada tanggal 20 Juli 1985, merupakan anak
pertama dari tiga bersaudara pasangan Mohamad Dukran dan Sri Udaningsih.
Jenjang pendidikan formal yang dilalui penulis adalah sekolah dasar di SD Negeri
1 Boja tahun 1991-1997, sekolah lanjutan tingkat pertama di SLTP Negeri 1 Boja
tahun 1997-2000 dan sekolah menengah umum di SMU Negeri 1 Boja tahun
2000-2003.
Pada tahun 2003, penulis diterima sebagai mahasiswa Program Studi
Teknologi Hasil Hutan, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan Institut
Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Pada
tahun 2004 penulis mengambil Sub-Program Studi Pengolahan Hasil Hutan dan
pada tahun 2005 memilih Bio-komposit sebagai bidang keahlian.
Dalam bidang akademik, penulis telah mengikuti beberapa praktek lapang,
antara lain adalah Praktek Pengenalan dan Pengelolaan Hutan (P3H) dan Praktek
Kerja Lapang (PKL). Kegiatan P3H dilaksanakan pada bulan Juli-Agustus 2006
di Getas, Baturaden, Cilacap, dan Pulau Nusakambangan sedangkan kegiatan
PKL dilaksanakan pada bulan Februari-April 2007 di PT. Paparti Pertama,
Sukabumi, Jawa Barat.
Selama menuntut ilmu di IPB, penulis pernah aktif di beberapa organisasi
kemahasiswaan diantaranya adalah sebagai anggota KOPMA IPB (2003-2004),
staf Human Resource Development AFSA LC IPB (2004-2005), staf Departemen
Bio-komposit Himasiltan (2005-2006), sekretaris umum RIMPALA (2005-2006),
dan Komisi Disiplin RIMPALA (2006-2007). Selain itu, penulis juga aktif di
organisasi mahasiswa daerah Kendal yaitu Himpunan Mahasiswa Kendal
(FOKMA-IPB) sebagai anggota (2003-2005) serta sebagai staf bidang minat dan
bakat (2005-2006). Penulis juga pernah menjadi asisten praktikum mata kuliah
Inventarisasi Sumberdaya Hutan tahun ajaran 2005-2006.
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana kehutanan IPB,
penulis menyelesaikan skripsi dengan judul Pengaruh Kadar Resin Perekat
Urea Formaldehida terhadap Sifat-Sifat Papan Partikel dari Ampas Tebu
di bawah bimbingan Ir. Bedyaman Tambunan dan Ir. M. I. Iskandar, MM.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI ....................................................................................................... i
DAFTAR TABEL ............................................................................................ iii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... v
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... vi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Tujuan ............................................................................................... 2
1.3 Hipotesis ............................................................................................ 2
1.4 Manfaat ............................................................................................ 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Papan Partikel .................................................................................. 3
2.2 Bagas Sebagai Bahan Baku Papan Partikel ...................................... 4
2.3. Proses Produksi Pembuatan Papan Partikel dari Bagas .................... 7
2.4 Sifat-Sifat Papan Komposit dari Bagas ........................................... 11
2.5 Perekat dan Pengaruh Kadar Resin Perekat terhadap Sifat-Sifat Papan Partikel ................................................................ 11
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ......................................................... 16
3.2 Alat dan Bahan Penelitian ............................................................... 16
3.3 Metode Kerja ................................................................................... 17
3.3.1 Tahapan Pembuatan Papan Partikel ...................................... 17
3.3.2 Pengujian Papan Partikel ...................................................... 19
3.3.2.1 Pengujian Sifat Fisis Papan Partikel ........................ 20
3.3.2.2 Pengujian Sifat Mekanis Papan Partikel .................. 21
3.4 Analisis Data .................................................................................. 23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Sifat Fisis Papan Partikel Ampas Tebu ........................................... 26
4.1.1 Kerapatan .............................................................................. 26
4.1.2 Kadar Air ............................................................................... 27
ii
4.1.3 Daya Serap Air ...................................................................... 29
4.1.4 Pengembangan Tebal ............................................................ 32
4.2 Sifat Mekanis Papan Papan Partikel Ampas Tebu .......................... 36
4.2.1 Keteguhan Lentur (MOE) ..................................................... 36
4.2.2 Keteguhan Patah (MOR) ....................................................... 38
4.2.3 Keteguhan Rekat (IB) ............................................................ 40
4.2.4 Kuat Pegang Sekrup ............................................................... 42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ................................................................................... 44
5.2 Saran .............................................................................................. 44
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 45
LAMPIRAN ...................................................................................................... 47
DAFTAR TABEL
No. Halaman
1. Sumber-sumber bio-based resources untuk papan komposit ..................... 4
2. Perbandingan ukuran serat antara bagas dengan kayu ................................ 6
3. Perbandingan komposisi kimia antara bagas dengan kayu ......................... 6
4. Sifat-sifat papan komposit dari bagas ....................................................... 11
5. Spesifikasi perekat urea formaldehida PT. ARUKI Surabaya .................. 16
6. Kebutuhan bahan baku pada berbagai kadar resin perekat UF dalam pembuatan papan partikel ampas tebu............................................... 17
7. Hasil analisis ragam .................................................................................. 24
8. Hasil analisis ragam kerapatan papan partikel ampas tebu ....................... 27
9. Hasil analisis ragam kadar air papan partikel ampas tebu ........................ 28
10. Hasil analisis ragam daya serap air papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 2 jam ................................................ 30
11. Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata daya serap air dengan lama perendaman 2 jam pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan ............................................................ 30
12. Hasil analisis ragam daya serap air papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 24 jam .............................................. 31
13. Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata daya serap air dengan lama perendaman 24 jam pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan ............................................................. 31
14. Hasil analisis ragam pengembangan tebal papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 2 jam ................................................ 33
15. Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata pengembangan tebal dengan lama perendaman 2 jam pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan ......................................................................... 34
16. Hasil analisis ragam pengembangan tebal papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 24 jam .............................................. 34
17. Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata pengembangan tebal dengan lama perendaman 24 jam pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan ......................................................................... 35
18. Hasil analisis ragam MOE papan partikel ampas tebu.............................. 36
19. Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata MOE pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan .......................................... 37
20. Hasil analisis ragam MOR papan partikel ampas tebu ............................. 38
iv
21. Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata MOR pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan .......................................... 39
22. Hasil analisis ragam IB papan partikel ampas tebu .................................. 40
23. Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata IB pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan .......................................... 41
24. Hasil analisis ragam kuat pegang sekrup papan partikel ampas tebu ....... 42
25. Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata kuat pegang sekrup pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan ................... 43
v
DAFTAR GAMBAR
No. Halaman
1. Penampang lintang sel bagian batang tebu ................................................. 5
2. Skema cara pembuatan papan partikel dari bagas ..................................... 10
3. Pengaruh peningkatan kadar resin terhadap keteguhan patah ................... 12
4. Pengaruh peningkatan kadar resin terhadap keteguhan rekat ................... 13
5. Pengaruh peningkatan kadar resin terhadap respon perendaman papan partikel dalam air selama 24 jam ....................................................... 13
6. Pola pemotongan contoh uji papan partikel .............................................. 19
7. Cara pembebanan dalam pengujian MOR dan MOE ................................ 22
8. Cara pengujian IB ..................................................................................... 23
9. Nilai rata-rata kerapatan papan partikel ampas tebu ................................. 26
10. Nilai rata-rata kadar air papan partikel ampas tebu .................................. 28
11. Nilai rata-rata daya serap air papan partikel ampas tebu .......................... 29
12. Nilai rata-rata pengembangan tebal papan partikel ampas tebu ................ 32
13. Nilai rata-rata MOE papan partikel ampas tebu ........................................ 36
14. Nilai rata-rata MOR papan partikel ampas tebu ....................................... 38
15. Nilai rata-rata IB papan partikel ampas tebu............................................. 40
16. Nilai rata-rata kuat pegang sekrup papan partikel ampas tebu ................. 42
vi
DAFTAR LAMPIRAN
No. Halaman
1. Data hasil pengujian kerapatan papan partikel ampas tebu ......................... 47
2. Data hasil pengujian kadar air papan partikel ampas tebu ........................... 48
3. Data hasil pengujian daya serap air papan partikel ampas tebu ................... 49
4. Data hasil pengujian pengembangan tebal papan partikel ampas tebu ........ 50
5. Data hasil pengujian keteguhan lentur (MOE) dan keteguhan patah (MOR) papan partikel ampas tebu .............................................................. 51
6. Data hasil pengujian keteguhan rekat (IB) papan partikel ampas tebu ........ 52
7. Data hasil pengujian kuat pegang sekrup papan partikel ampas tebu .......... 53
8. Hasil analisis ragam sifat-sifat papan partikel ampas tebu .......................... 54
9. Hasil uji wilayah berganda Duncan ............................................................. 56
10. Kualitas papan partikel menurut standar JIS A 5908-2003 ......................... 61
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Ampas tebu atau yang umum disebut bagasse diperoleh dari sisa pengolahan
tebu (Saccharum officinarum) pada industri gula pasir. Ampas tebu merupakan
salah satu limbah pertanian yang pemanfaatannya masih belum optimal. Ampas
tebu kering yang dihasilkan dari satu pabrik gula sebanyak 32 % dari berat tebu
yang digiling, sebanyak 60 % dari ampas tebu tersebut dimanfaatkan oleh pabrik
gula sebagai bahan bakar, bahan baku untuk kertas, dan industri jamur sedangkan
40 % dari ampas tebu tersebut belum dimanfaatkan (Subroto 2006). Berdasarkan
uraian tersebut, dapat diperkirakan bahwa dalam 100 ton tebu dihasilkan sekitar
32 ton ampas tebu. Sekitar 19,2 ton dari ampas tebu tersebut telah dimanfaatkan
sedangkan 12,8 ton belum dimanfaatkan.
Ampas tebu yang belum dimanfaatkan tersebut akan memberikan nilai
tambah bagi pabrik gula apabila diolah menjadi produk-produk lain yang
bermanfaat. Berdasarkan komposisi kimianya, ampas tebu memiliki kandungan
selulosa 32 %-48 %; pentosan 27 %-29 %; lignin 19 %-24 %; abu 1,5 %-5 %; dan
silika 0,7 %-3,5 % (Rowell et al. 1997) sehingga ampas tebu merupakan bahan
berlignoselulosa yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku alternatif pengganti
kayu dalam pembuatan papan partikel. Caesar dan Berns (1999) mengungkapkan
bahwa untuk memproduksi 1 ton papan partikel dibutuhkan 1,5 ton ampas tebu
kering sehingga diperkirakan dengan memanfaatkan 12,8 ton tersebut akan
dihasilkan 8,5 ton papan partikel.
Perekat merupakan salah satu faktor yang berperan penting dalam
pembuatan papan partikel karena tipe dan sifat-sifat papan partikel yang
dihasilkan sangat ditentukan oleh jenis dan komposisi perekat yang digunakan.
Perekat yang paling banyak digunakan dalam pembuatan papan partikel adalah
Urea Formaldehida (UF). Menurut Maloney (1993), kebutuhan resin perekat UF
untuk pembuatan papan partikel berkisar antara 6-10 % berdasarkan berat kering
tanur partikel sedangkan menurut Rowell et al. (1997), kadar resin yang umum
digunakan berkisar antara 4-15 % tetapi kebanyakan berkisar antara 6-9 %.
2
Peningkatan kadar resin dapat meningkatkan keteguhan patah dan keteguhan rekat
serta menurunkan ekspansi linier, daya absorbsi air, dan pengembangan tebal
papan partikel (Maloney 1993).
Peningkatan sifat-sifat papan partikel melalui peningkatan kadar resin perlu
dipertimbangkan bahwa cara yang dilakukan tersebut sesungguhnya melibatkan
faktor biaya. Walker (2006) menerangkan bahwa perekat menduduki porsi
terbesar dalam biaya pembuatan papan partikel yaitu 30-34 % dari total biaya
yang dikeluarkan. Oleh karena itu, kadar resin suatu perekat yang digunakan
dalam pembuatan papan partikel harus efisien akan tetapi sifat-sifat papan partikel
yang dihasilkan harus dapat terjamin kualitasnya. Berdasarkan uraian di atas,
maka dilakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh variabel kadar resin
perekat UF terhadap sifat-sifat papan partikel berbahan baku ampas tebu.
1.2 Tujuan
Tujuan dilakukannya penelitian ini antara lain adalah:
1. Mengetahui pengaruh kadar resin perekat UF terhadap sifat fisis dan mekanis
papan partikel ampas tebu dengan mengacu pada standar JIS A 5908-2003.
Sifat fisis yang diuji meliputi kerapatan, kadar air, daya serap air, dan
pengembangan tebal sedangkan sifat mekanis meliputi keteguhan lentur
(MOE), keteguhan patah (MOR), keteguhan rekat (IB), dan kuat pegang
sekrup.
2. Menentukan kadar resin perekat UF yang optimal guna menghasilkan
sifat-sifat papan partikel yang memenuhi standar JIS A 5908-2003.
1.3 Hipotesis
Semakin tinggi kadar resin perekat UF yang digunakan dalam pembuatan
papan partikel ampas tebu maka kualitas papan yang dihasilkan akan semakin
baik.
1.4 Manfaat
Membuka peluang dalam pemanfaatan ampas tebu untuk produksi papan
partikel dan sekaligus menjadikan ampas tebu sebagai bahan baku alternatif dalam
produksi panil berbasis partikel-partikel.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Papan Partikel
Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit atau panil kayu
yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya, yang
diikat dengan menggunakan perekat sintetis atau bahan pengikat lain dan dikempa
panas (Maloney 1993).
Papan partikel bukan hanya berasal dari kayu, akan tetapi apa saja yang
mengandung lignoselulosa termasuk sisa-sisa pertanian seperti merang, batang
padi atau sisa-sisa seperti rosela atau batang-batang bunga matahari. Di Eropa dan
Rusia dihasilkan papan partikel dari bunga matahari yang bermutu baik, bahkan
dari kulit atau sekam bunga matahari dapat pula dijadikan papan partikel yang
sangat baik untuk penggunaan inti dari perabot rumah tangga. Jadi, sebenarnya
banyak sekali bahan bukan kayu yang dapat dipergunakan sebagai bahan
campuran atau dibuat secara murni (Widarmana 1977).
Papan partikel merupakan salah satu jenis panil yang memiliki beberapa
kelebihan dibandingkan dengan panil lainnya dan bahan bakunya dapat berasal
dari berbagai macam bahan berlignoselulosa seperti kayu, jerami, dan lain
sebagainya. Ampas tebu (bagasse) merupakan limbah industri gula yang potensial
untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku papan partikel (Idris et al. 1994).
Menurut Haygreen dan Bowyer (1996), dalam pembuatan papan partikel
adalah mungkin untuk menggunakan selulosa serat tanaman bukan kayu sebagai
bahan baku papan partikel. Bambu, batang rami, tangkai bunga matahari, dan
bagasse (residu dari batang tebu) adalah diantara bahan-bahan yang dapat
digunakan untuk memproduksi papan yang dapat dipasarkan. Bagasse dan batang
rami digunakan di beberapa bagian dunia untuk produksi papan.
Menurut Rowell (1998), sumber-sumber nabati (bio-based resources)
mencakup semua sumber atau bahan yang berasal dari karbon, air, dan sinar
matahari seperti: kayu, tanaman pertanian dan residunya, rumput-rumputan, serta
semua bahan lain pembentuk tanaman. Bio-based resources ini termasuk
lignocellulose, agromass, biomass, dan photosynthetic mass sedangkan bio-based
4
resources yang berasal dari hewan seperti tulang, wol, protein, dan lemak tidak
termasuk ke dalam cakupan definisi ini. Adapun sumber-sumber besar untuk
bahan bio-based resources berasal dari kayu seperti kayu berdiameter kecil hasil
penjarangan, campuran jenis kayu, residu tanaman pertanian, produk hasil daur
ulang kertas bekas dan limbah kayu lainnya (logging industry), limbah
pengolahan sawit, sekam, dan ampas tebu. Sumber-sumber bio-based resources
untuk papan komposit disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Sumber-sumber bio-based resources untuk papan komposit
Sumber bio-based resources Volume (dry metric ton)
Kayu 1.750.000.000
Straw (jerami) 1.145.000.000
Stalks (batang, tangkai) 970.000.000
Sugar cane bagasse (ampas tebu) 75.000.000
Reeds (alang-alang) 30.000.000
Bamboo 30.000.000
Cotton staple (serabut kapas) 15.000.000
Core (jute, kenaf, hemp) 8.000.000
Papyrus 5.000.000
Sumber: Rowell (1998)
2.2 Bagas Sebagai Bahan Baku Papan Partikel
Ampas tebu atau lazimnya disebut bagasse, diperoleh sebagai sisa dari
pengolahan tebu (Saccharum officinarum) pada industri gula pasir yang banyak
terdapat di Indonesia. Ampas ini sebagian besar mengandung bahan-bahan
berlignoselulosa. Panjang seratnya antara 1,7-2 mm dengan diameter sekitar
20 mikron. Dengan demikian, ampas tebu ini dapat memenuhi persyaratan untuk
diolah menjadi papan-papan buatan (Subroto 2006).
Bagas merupakan serabut sisa dari batang tebu yang telah mengalami
penghancuran dan pengekstraksian sari patinya yang terdiri dari air, serat-serat,
dan zat-zat padat yang larut dalam jumlah yang sedikit. Komposisinya bervariasi
menurut jenis gulanya, pematangannya, metode pemanenannya, dan efisiensi
akhir dari penggilingan tanaman (Paturau 1982).
5
Bagas dapat diakses dengan mudah, tersedia di negara-negara tropis dan sub
tropis di dunia serta persediaannya lebih melimpah dibandingkan dengan kayu.
Meskipun sisa serat bagas biasanya dibakar di dalam ketel uap penggilingan untuk
produksi uap dan energi, bagas mempunyai nilai ekonomis yang lebih besar.
Keuntungan dari bagas adalah jarang bermasalah apabila digabungkan dengan
sekumpulan bahan berserat yang lain (Rowell et al. 1997).
Bagas berasal dari tanaman tebu yang secara fisik terdiri dari dua komposisi
jaringan sel yang dapat dibedakan bentuknya, yaitu :
(a) Fraksi serat yang terdiri dari sel yang mempunyai dinding agak tebal dan
relatif panjang, sebagian besar terdapat di sekeliling batang dan sejumlah kecil
terdapat di sekitar ikatan pembuluh serta yang tersebar di dalam batang.
Jaringan ini berfungsi sebagai penguat dan penegak batang.
(b) Fraksi empulur (pith) terdiri dari sel berdinding tipis, berasal dari jaringan
dasar atau parenkim yang dalam tanaman berfungsi sebagai tempat
penyimpanan gula (Paturau 1982). Penampang lintang sel bagian batang tebu
dapat dilihat pada Gambar 1 di bawah ini.
Gambar 1 Penampang lintang sel bagian batang tebu (Paturau 1982).
Secara umum, serat bagas tergolong klasifikasi kelas menengah dalam hal
panjang dan rasio panjang terhadap lebar dibandingkan dengan kayu lunak dan
kayu keras. Keistimewaan ini memberikan keuntungan bagi bagas jika
6
dibandingkan dengan kayu keras. Perbandingan ukuran serat antara bagas dengan
kayu dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Perbandingan ukuran serat antara bagas dengan kayu
Panjang (mm) Lebar (mm) Panjang/Lebar
Kayu lunak 3,5 0,029 120
Kayu keras 1,3 0,023 56
Batang tebu:
- Serat
- Empulur
- vessel
1,5
0,3
1,0
0,021
0,060
0,111
70
5
9
Sumber: Japan Consulting Institute (1981) diacu dalam Sudirjo (1991)
Bagas mengandung air 48-52 %; gula rata-rata 3,3 %; dan serat rata-rata
47,7 %. Serat bagas tidak dapat larut dalam air dan sebagian besar terdiri dari
selulosa, pentosan dan lignin (Subroto 2006). Menurut Sudirjo (1991), Jumlah
alpha selulosa di dalam bagas lebih sedikit dibandingkan di dalam kayu, akan
tetapi pentosan justru menempati bagian yang lebih luas dalam strukturnya.
Perbandingan komposisi kimia antara bagas dengan kayu dapat dilihat pada
Tabel 3.
Tabel 3 Perbandingan komposisi kimia antara bagas dengan kayu selulosa (%) Pentosan (%) Lignin (%) Abu (%)
Kayu lunak 49 11 27 0,3
Kayu keras 51 23 17 0,3
Bagas 33,6 29 18,5 2,3
Sumber: Japan Consulting Institute (1981) diacu dalam Sudirjo (1991)
Pith dan debu juga mengurangi sifat-sifat air karena lebih banyak air dan
memiliki aspek perbandingan yang rendah. Pith merupakan bahan penyerap air,
berat pith dapat bertambah tujuh kali lipat dari beratnya sendiri di dalam air
(Lengel 1999).
Ampas tebu yang digunakan sebagai bahan baku papan partikel sebaiknya
memiliki kadar air yang tidak lebih dari 20 %. Umumnya, ampas tebu digiling
dan disaring dalam dua tingkat yaitu sebelum masuk ruang penyimpanan dan
7
setelah dikeringkan sampai kadar air sekitar 4 % yang selanjutnya disaring untuk
pemisahan akhir pith (Paturau 1982).
2.3 Proses Produksi Pembuatan Papan Partikel dari Bagas
Menurut Rowell et al. (1997), tahapan-tahapan yang dilakukan dalam
pembuatan papan partikel dari bagas adalah sebagai berikut:
1. Persiapan partikel
Terdapat dua tipe partikel dasar, yaitu hammermill dan flake. Partikel tipe
hammermill sering kali berbentuk butiran kecil kasar atau kubus dan tidak
memiliki perbandingan panjang terhadap lebar. Untuk bahan non kayu, partikel
tipe flake adalah yang paling umum digunakan. Flake memiliki ukuran tebal
antara 0,2-0,4 mm; lebar antara 3-30 mm; dan panjang antara 10-60 mm.
Menurut Paturau (1982), salah satu tahap yang harus dijalani pada proses
pembuatan papan partikel dari bagas adalah tahap depithing (pembuangan pith)
yang mengandung sel parenkim sampai 30 %. Pith ini harus dibuang, karena:
a) Secara kimia lebih reaktif daripada serat selulosa.
b) Mengabsorpsi kotoran.
c) Menyulitkan proses pencucian, penyaringan, dan pemutihan dalam proses
pembuatan pulp.
Secara umum, metode pembuangan pith dapat dilakukan dengan 3 cara,
antara lain adalah sebagai berikut:
a) Metode pembuangan pith cara kering, secara mekanis terdiri proses
penggilingan bal bagas dan penyaringan untuk menghilangkan pith, kotoran
dan bahan asing. Sekitar dua per tiga pith hilang melalui proses ini tetapi
serabut kulit juga ikut hilang dalam jumlah yang cukup besar.
b) Metode pembuangan pith cara lembab, pada umumnya dilakukan secara
langsung oleh pabrik gula dalam proses penggilingan gula dengan kadar air
sekitar 50 %. Pith yang dihasilkan kemudian digunakan sebagai bahan bakar
di dalam ketel uap penggilingan. Cara lembab pada umumnya menghilangkan
sekitar dua per tiga pith.
c) Metode pembuangan pith cara basah biasanya dilakukan pada pabrik pulp dan
menghasilkan serat-serat kulit yang bermutu tinggi. Umumnya, metode ini
8
melibatkan penghancuran bagas secara menyeluruh di hydrapulper. Bagas
yang dihancurkan kemudian airnya dikeluarkan dan disaring untuk
dihilangkan pithnya (Rowell et al. 1997).
2. Pemisahan partikel
Partikel-partikel yang berukuran sangat kecil akan meningkatkan luas
permukaan lembaran sehingga meningkatkan konsumsi perekat. Partikel-partikel
yang berukuran besar dapat berpengaruh kurang baik terhadap mutu akhir produk
karena ikatan antar partikelnya kurang kuat. Metode pemisahan yang paling
umum dilakukan adalah dengan menggunakan saringan. Dalam pemisahan
tersebut, partikel diayak di atas saringan datar yang bergetar.
3. Pengeringan
Kadar air partikel yang keluar dari unit pengering biasanya berkisar antara
4-8 %. Metode yang umum digunakan dalam pengeringan partikel terdiri dari
rotary drying, disc drying, dan suspension drying.
Rotary dryer terdiri dari drum horisontal besar yang berputar, dimana
sumber panas berasal dari uap air atau pemanasan secara langsung dengan suhu
antara 100-200 oC. Rotary memutarkan drum tersebut untuk memindahkan
partikel dari dalam ke luar drum.
Disc dryer terdiri dari drum vertikal yang dilengkapi dengan batang
berbentuk vertikal yang menjulang dengan beberapa disc horizontal yang
memiliki penutup. Partikel berpindah dari atas ke bawah sedangkan udara
bersirkulasi dari bawah ke atas. Waktu pengeringan biasanya antara 15-45 menit
dengan suhu sekitar 100 oC.
Suspension dryer terdiri dari tabung vertikal, dimana partikel dimasukkan di
dalamnya. Partikel-partikel dipertahankan dalam suspensi melalui naiknya udara
sehingga pengeringan berlangsung dengan cepat. Partikel-partikel keluar dari
tabung dan dibawa keluar oleh aliran udara untuk disimpan sebagai partikel
kering. Suhu pengeringan bervariasi dari 90-180 oC. Suspension dryer memiliki
saluran pipa yang panjang dengan diameter sekitar 40 cm. Suhu yang digunakan
tergolong tinggi, yaitu sekitar 400 oC.
9
4. Pencampuran antara partikel dengan perekat
Kadar resin perekat yang umum digunakan berkisar antara 4-15 %
berdasarkan berat kering tanur partikel, tetapi kebanyakan berkisar antara 6-9 %.
Perekat yang digunakan biasanya memiliki solid content antara 50-60 %.
Disamping perekat, emulsi parafin ditambahkan untuk meningkatkan daya tahan
terhadap air. Jumlah parafin berkisar antara 0,3-1 % berdasarkan berat kering
tanur partikel.
5. Pembentukan lembaran
Pembentukan lembaran dipengaruhi oleh maju dan mundurnya pergerakan
belt atau pergerakan hopper feeder. Dalam sistem pembentukan lembaran,
partikel-partikel didistribusikan dalam satu atau beberapa lapisan pada traveling
cauls atau pada pergerakan belt. Ketebalan lembaran dikendalikan secara
volumetrik. Pada umumnya, lembaran dibentuk dengan menggunakan
single-opening platen press.
Setelah lembaran papan terbentuk, biasanya lembaran tersebut terlebih
dahulu di kempa awal sebelum dikempa panas. Pengempaan awal dilakukan untuk
mengurangi ketebalan lembaran dan membantu mengkonsolidasi lembaran
sebelum pengempaan panas.
6. Pengempaan panas
Suhu pengempaan panas biasanya berkisar antara 100-140 oC. Resin
berbahan dasar urea biasanya matang pada suhu antara 100-130 oC. Tekanan
kempa yang digunakan biasanya berkisar antara 14-35 kg/cm2 untuk papan
partikel berkerapatan sedang. Sebelum mengalami pengempaan panas, kadar air
lembaran biasanya berkisar antara 10-15 % kemudian kadar airnya berkurang dan
berkisar antara 5-12 %.
7. Tahap akhir penyelesaian papan
Setelah pengempaan, papan dipotong untuk mendapatkan panjang dan lebar
yang diinginkan dan untuk meratakan pinggir. Setelah pemotongan, papan
kemudian diampelas atau diserut untuk dikemas dan dikirim. Adapun skema cara
pembuatan papan partikel dari bagas dapat dilihat pada Gambar 2.
10
Gambar 2 Skema cara pembuatan papan partikel dari bagas (Paturau 1982).
Pengempaan ekstruksi
Penggilingan atau
penumpukan bagas
Depithing (Pembuangan pith) Pith
(Empulur)
Tungku pengolahan
Pengeringan partikel
Pemisahan partikel
Pencampuran partikel dengan
perekat Persiapan perekat
Pembentukan lembaran
Pengempaan awal
Pengempaan panas multi plat
Pengkondisian
Pemotongan dan pengampelasan
Papan partikel bagas
11
2.4 Sifat-Sifat Papan Komposit dari Bagas
Sifat-sifat papan komposit dari bagas menurut Rowell et al. (1997) dapat
dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4 Sifat-sifat papan komposit dari bagas
Tipe papan Kerapatan (kg/m3)
MOE (MPa)
MOR (MPa)
Daya serap air 24 jam
(%)
Pengembangan tebal 24 jam
(%)
Papan partikel 520630 1,4-2 16,7-25,5 - -
720 3,8 16,3 - -
Papan serat 300-750 - - - -
- - 58,5 11,3 -
810-850 - 22,6-26,5 14-15 8-10
Papan semen 560 - 2 - -
Papan komposit 900-1000 - 19,6-24,5 < 10 5
Sumber: Rowell et al. (1997)
2.5 Perekat dan Pengaruh Kadar Resin Perekat terhadap Sifat-Sifat Papan Partikel
Secara keseluruhan, sifat-sifat papan partikel hampir dipengaruhi oleh
perekat yang digunakan sehingga menjadikan perekat sebagai salah satu faktor
penting yang menentukan, baik dilihat dari faktor teknis maupun ekonomis
(Kollmann et al. 1975).
Meningkatkan kadar resin dalam pembuatan papan partikel merupakan cara
yang paling mudah untuk meningkatkan sifat-sifat papan partikel, akan tetapi
perlu dipertimbangkan bahwa peningkatan sifat-sifat papan partikel melalui
peningkatan kadar resin tersebut sesungguhnya melibatkan faktor biaya.
Penambahan kadar resin pada tingkat yang lebih tinggi tidak menunjukkan suatu
peningkatan kekuatan ikat yang signifikan karena untuk mencapai ikatan yang
kuat juga melibatkan ikatan serat yang ada dalam papan (Maloney 1993).
Semakin banyak resin yang digunakan dalam suatu papan, semakin kuat dan
semakin stabil dimensi papannya. Namun, untuk alasan-alasan ekonomis tidak
diinginkan untuk menggunakan jumlah resin yang lebih banyak daripada yang
12
diperlukan untuk memperoleh sifat-sifat yang diinginkan (Haygreen & Bowyer
1996).
Banyaknya resin yang dibutuhkan untuk membuat papan partikel
berbeda-beda untuk setiap jenis perekat. Untuk resin urea formaldehida berkisar
antara 6-10 % berdasarkan berat kering tanur partikel, sedangkan untuk resin
fenol formaldehida berbentuk cair berkisar antara 5-7 % dan berbentuk powder
berkisar antara 1,5-5 % (Maloney 1993).
Menurut Maloney (1993), perekat UF mempunyai viskositas (25oC) sebesar
30 Cps; resin solid content 40-60 %; pH 7-8; dan berat jenis (25oC) sebesar
1,27-1,29. Haygreen dan Bowyer (1996) menerangkan bahwa perekat UF
mempunyai waktu pengerasan yang singkat dengan kempa panas 10 menit.
Secara normal, kandungan resin papan berperekat urea bervariasi dan biasanya
berkisar antara 6-10 % berdasarkan berat kering tanur partikel.
Dengan kenaikan resin, kebanyakan sifat kekuatan meningkat dengan laju
yang menurun, artinya semakin banyak resin yang ditambahkan, semakin kecil
peningkatannya. Sekali ditambahkan resin yang cukup untuk kekuatan partikel
untuk menjadi faktor pembatas kekuatan papan, kecil alasannya untuk menambah
lebih banyak lagi (Haygreen & Bowyer 1996).
Adapun pengaruh peningkatan kadar resin suatu perekat terhadap sifat-sifat
papan partikel dapat dilihat pada Gambar 3-5.
Gambar 3 Pengaruh peningkatan kadar resin terhadap keteguhan patah (Maloney 1993).
13
Gambar 4 Pengaruh peningkatan kadar resin terhadap keteguhan rekat
(Maloney 1993).
Gambar 5 Pengaruh peningkatan kadar resin terhadap respon perendaman
papan di dalam air selama 24 jam (Maloney 1993).
14
Papan partikel yang ditunjukkan oleh Gambar 3-5 memiliki kerapatan
sebesar 0,72 g/cm3. Dalam pembuatan papan partikel tersebut, juga ditambahkan
emulsi parafin sebesar 1 %. Berdasarkan Gambar 3-5 tersebut, terlihat bahwa
peningkatan kadar resin dapat meningkatkan keteguhan patah dan keteguhan rekat
serta menurunkan ekspansi linier, daya serap air, dan pengembangan tebal papan
partikel (Maloney 1993).
Hasil penelitian Zulfanifestri (1984), menunjukkan bahwa peningkatan
kadar perekat dari 6 ke 9 % dapat meningkatkan nilai keteguhan lentur (MOE),
keteguhan patah (MOR), dan keteguhan rekat (IB) serta menurunkan daya serap
air dan pengembangan tebal papan partikel dari kayu karet (Hevea brasiliensis).
Nilai MOE meningkat dari 4132,59 kg/cm2 menjadi 11908,36 kg/cm2; nilai MOR
meningkat dari 35,39 kg/cm2 menjadi 101,59 kg/cm2; nilai IB meningkat dari
4,32 kg/cm2 menjadi 5,93 kg/cm2; nilai daya serap air menurun dari 90,64 %
menjadi 69,11 %; dan nilai pengembangan tebal menurun dari 23,76 % menjadi
14,82 %.
Hasil penelitian Sukmayadi (1985) juga menunjukkan bahwa peningkatan
kadar perekat dari 10 %, 12 %, dan 14 % dapat meningkatkan nilai MOE, MOR,
dan IB serta menurunkan daya serap air dan pengembangan tebal papan partikel
dari kayu meranti merah (Shorea spec.) dan kayu ramin (Gonystylus bancanus).
Untuk papan partikel dari kayu meranti merah, nilai MOE meningkat dari
30583,38 kg/cm2 menjadi 44275,93 kg/cm2; nilai MOR meningkat dari
142,51 kg/cm2 menjadi 206,45 kg/cm2; nilai IB meningkat dari 1,57 kg/cm2
menjadi 2,30 kg/cm2; nilai daya serap air menurun dari 54,14 % menjadi
30,72 %; dan nilai pengembangan tebal menurun dari 11,01 % menjadi 5,23 %.
Untuk papan partikel dari kayu ramin, nilai MOE meningkat dari
27240,82 kg/cm2 menjadi 45636,55 kg/cm2; nilai MOR meningkat dari
126,93 kg/cm2 menjadi 212,65 kg/cm2; nilai IB meningkat dari 2,91 kg/cm2
menjadi 4,55 kg/cm2; nilai daya serap air menurun dari 67,35 % menjadi 50,14 %;
dan nilai pengembangan tebal menurun dari 13,62 % menjadi 8,68 %.
Perekat mengambil porsi terbesar dalam biaya produksi pembuatan papan
partikel. Dengan demikian, penggunaan perekat yang minimum dalam suatu
pabrik merupakan hal yang sangat penting. Di sisi lain efisiensi penggunaan
15
perekat akan mempengaruhi sifat fisis dan mekanis. Papan partikel yang
menggunakan perekat urea formaldehida dengan kadar resin 8 %, 10 %, dan 15 %
berdasarkan berat kering tanur partikel, sifat mekanis terbaiknya diperoleh pada
papan partikel dengan kadar resin 15 % (Kelly et al. 1977 diacu dalam Muharam
1995).
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Produk Majemuk, Pusat
Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan, Departemen Kehutanan, Bogor dari
bulan Oktober 2007 hingga Desember 2007.
3.2 Alat dan Bahan Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari hammermill;
ember; oven; timbangan; mixer; pencetak lembaran ukuran (30x30) cm; plat besi
dengan ketebalan 0,9 cm; mesin kempa panas; kantong plastik; bak seng; kamera;
penggaris; alat tulis; kalkulator; caliper; alat penangas (waterbath); pengaduk
kaca; gelas ukur; lem epoxy; dan alat uji Universal Testing Machine (UTM).
Bahan baku yang digunakan terdiri dari ampas tebu, perekat Urea
Formaldehida (UF) cair, parafin, amoniak, stearic acid, dan air. Seluruh bahan
baku yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari KSO-PT. Rajawali
Paparti, Madiun, Jawa Timur. Perekat UF yang digunakan dalam penelitian ini
diproduksi oleh PT. Arjuna Utama Kimia (ARUKI) Surabaya. Spesifikasi perekat
UF yang digunakan dapat dilihat pada pada Tabel 5.
Tabel 5 Spesifikasi Perekat Urea Formaldehida PT. ARUKI Surabaya Spesifikasi Nilai Hasil Uji Laboratorium
Viskositas (poise)/30oC 0,80-3,00 0,85
pH 7,0-8,0 7,4
Resin solid content (%) 48,0-52,0 51
Berat jenis/30 oC 1,18-1,20 1,19
Formaldehida bebas (%) 1,0-1,4 1,1
Suhu pematangan (oC) > 35 oC 33
Sumber: PT. Arjuna Utama Kimia (2007)
17
3.3 Metode Kerja
3.3.1 Tahapan Pembuatan Papan Partikel
Tipe papan partikel yang dibuat adalah papan partikel satu lapis
(single layer particleboard) dengan target kerapatan 0,6 g/cm3. Ukuran papan
partikel yang dibuat adalah 30 cm x 30 cm x 0,9 cm. Adapun kebutuhan bahan
baku pada berbagai kadar resin perekat UF dalam pembuatan papan partikel
ampas tebu dapat dilihat pada pada Tabel 6.
Tabel 6 Kebutuhan bahan baku pada berbagai kadar resin perekat UF dalam pembuatan papan partikel ampas tebu
No Kadar resin perekat
UF (%)
Berat bahan baku (g)
Partikel ampas tebu Perekat UF Emulsi parafin
1 6 519,62 58,77 15,39
2 8 510,08 76,94 15,13
3 10 500,89 94,43 14,85
4 12 492,03 111,34 14,62
5 14 483,47 127,62 14,34
Tahapan yang dilakukan dalam pembuatan papan partikel ampas tebu adalah
sebagai berikut:
1. Persiapan partikel ampas tebu
1.1 Depithing (pembuangan pith) ampas tebu
Metode pembuangan pith dilakukan dengan cara kering. Tahapan yang
dilakukan adalah sebagai berikut:
a) Ampas tebu dijemur selama 1-2 minggu dengan tujuan untuk menurunkan
kadar airnya agar memudahkan dalam proses penggilingan. Kadar air awal
ampas tebu yang berasal dari pabrik gula berkisar antara 30-40 %. Setelah
proses penjemuran tersebut, kadar airnya menjadi berkisar antara 12-15 %.
b) Ampas tebu kemudian dimasukkan ke dalam unit mesin Dispresser. Di dalam
unit mesin ini, ampas tebu diputar oleh rotary screen kemudian digiling dan
disaring oleh hammermill agar pith terpisah dari serabut ampas tebu. Pith yang
terpisah dari serabut ampas tebu adalah serbuk yang lolos dari saringan
hammermill ukuran 70 mesh.
18
1.2 Pembuatan partikel
Pembuatan partikel dilakukan dengan menggunakan mesin penggiling
hammermill. Tipe partikel yang dihasilkan adalah hammermill-type particles.
Partikel yang digunakan adalah partikel-partikel yang lolos dari saringan
hammermill ukuran 6 mesh dan tertahan pada ukuran 20 mesh.
1.3 Pengeringan partikel
Partikel ampas tebu kemudian dimasukkan ke dalam bak seng untuk
dikeringkan dalam oven bersuhu 1032 oC selama 24 jam hingga mencapai
kadar air 2-4 %.
2. Pencampuran antara partikel dengan perekat (blending)
Sebelum proses pencampuran antara partikel ampas tebu dengan perekat,
terlebih dahulu perekat UF dicampur dengan emulsi parafin. Proses pencampuran
antara partikel ampas tebu dengan perekat dilakukan dengan cara memasukkan
partikel ke dalam ember kemudian perekat dituangkan ke dalam partikel secara
merata sambil diaduk dengan menggunakan mixer. Kadar resin perekat UF yang
digunakan adalah 6 %, 8 %, 10 %, 12 %, dan 14 % berdasarkan berat kering tanur
partikel. Kadar emulsi parafin yang ditambahkan adalah 1 % berdasarkan berat
kering tanur partikel.
3. Pembentukan lembaran (Mat forming)
Pembentukan lembaran dilakukan dengan menghamparkan partikel yang
sudah dicampur dengan perekat ke dalam pencetak lembaran papan.
4. Pengempaan (pressing)
Pengempaan dilakukan dalam 2 tahap, yaitu pengempaan awal (pre press)
dan pengempaan panas (hot press). Pengempaan awal dilakukan dengan cara
menginjak-injak lembaran papan yang berada di dalam pencetak lembaran papan
selama 1 menit. Pengempaan panas terhadap lembaran dilakukan dengan
menggunakan mesin kempa panas pada suhu 140 oC dengan tekanan 35 kg/cm2
selama 10 menit.
19
5. Pengkondisian (conditioning)
Pengkondisian dilakukan selama 14 hari pada suhu kamar dengan tujuan
untuk menyeragamkan kadar air lembaran papan partikel dan melepaskan
tegangan sisa yang terdapat dalam lembaran sebagai akibat pengempaan panas.
3.3.2 Pengujian Papan Partikel
Pengujian sifat fisis dan mekanis mengacu pada standar JIS A 5908-2003.
Pengujian sifat fisis yang meliputi kadar air, kerapatan, daya serap air, dan
pengembangan tebal sedangkan pengujian sifat mekanis meliputi keteguhan lentur
(MOE), keteguhan patah (MOR), keteguhan rekat (IB), dan kuat pegang sekrup.
Pola pemotongan contoh uji untuk pengujian sifat fisis dan mekanis disajikan
pada Gambar 6.
Gambar 6 Pola pemotongan contoh uji papan partikel.
Keterangan: A = contoh uji untuk kadar air dan kerapatan B = contoh uji untuk MOE dan MOR C = contoh uji untuk daya serap air dan pengembangan tebal
ABCDE
20cm
5
cm
15cm
10cm
30cm
30 cm
5cm
10 cm
5cm
5cm
20
D = contoh uji untuk IB E = contoh uji untuk kuat pegang sekrup
3.3.2.1 Pengujian Sifat Fisis Papan Partikel
1. Kerapatan
Contoh uji berukuran (10x10) cm dalam keadaan kering udara ditimbang
beratnya, kemudian diukur panjang, lebar, dan tebal rata-rata untuk menghitung
volume contoh uji. Nilai kerapatan papan partikel dihitung dengan menggunakan
rumus sebagai berikut:
dimana : Kr = kerapatan (g/cm3) M = berat contoh uji kering udara (g) V = volume contoh uji kering udara (cm3)
2. Kadar Air
Contoh uji untuk kadar air sama dengan contoh uji yang digunakan untuk
menentukan kerapatan. Contoh uji berukuran (10x10) cm diukur berat awalnya
(BA) kemudian dikeringkan dalam oven bersuhu 1032 oC selama 24 jam sampai
beratnya konstan dan diukur beratnya (BB). Selanjutnya kadar air papan dihitung
dengan menggunakan rumus:
dimana : KA = kadar air (%) BA = berat awal contoh uji (g) BB = berat kering tanur contoh uji setelah pengeringan (g)
3. Daya Serap Air
Contoh uji berukuran (5x5) cm ditimbang berat awalnya (B1) kemudian
direndam dalam air dingin selama 24 jam, setelah itu ditimbang beratnya (B2).
VMKr =
%100xBB
BBBAKA =
21
Besarnya daya serap air papan dihitung berdasarkan rumus:
dimana : DS = daya serap air (%) B1 = berat contoh uji sebelum perendaman (g) B2 = berat contoh uji setelah perendaman (g)
4. Pengembangan Tebal
Contoh uji untuk pengembangan tebal sama dengan yang digunakan untuk
daya serap air. Contoh uji berukuran (5x5) cm dalam kondisi kering udara diukur
dimensi tebal (T1) pada keempat sisinya kemudian dirata-ratakan. Contoh uji
kemudian direndam dalam air dingin selama 24 jam, setelah itu diukur kembali
dimensi tebalnya (T2). Nilai pengembangan tebal dinyatakan dalam persen yang
dihitung dengan rumus:
dimana : S = pengembangan tebal (%) T1 = tebal contoh uji sebelum perendaman (mm) T2 = tebal contoh uji setelah perendaman (mm)
3.3.2.2 Pengujian Sifat Mekanis Papan Partikel
1. Keteguhan Patah (MOR)
Pengujian keteguhan patah dilakukan dengan menggunakan mesin uji
universal (Universal Testing Machine). Pola pembebanan dalam pengujian
disajikan pada Gambar 7. Contoh uji berukuran (5x20) cm pada kondisi kering
udara, lebar bentang 15 kali tebal nominal tetapi tidak kurang dari 15 cm. Nilai
MOR papan partikel dihitung dengan rumus:
%1001
12 xT
TTS =
223bhPLMOR=
%1001
12 xB
BBDS =
22
3
3
4 ybhPLMOE
=
dimana : MOR = modulus of rupture (kg/cm2) P = beban maksimum (kg) L = jarak sangga (cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm)
Gambar 7 Cara pembebanan dalam pengujian MOR dan MOE.
2. Keteguhan Lentur (MOE)
Pengujian keteguhan lentur menggunakan contoh uji yang sama dengan
contoh uji pengujian keteguhan patah. Pada saat pengujian dicatat besarnya
defleksi yang terjadi setiap selang beban tertentu. Nilai MOE dihitung dengan
menggunakan rumus :
dimana : MOE = modulus of elasticity (kg/cm2) P = selisih beban (kg) L = jarak sangga (cm) y = perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm)
3. Keteguhan Rekat (IB)
Contoh uji berukuran (5x5) cm dilekatkan pada dua buah blok besi dengan
perekat epoxy (Gambar 8) dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Kedua blok
besi ditarik tegak lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum. Nilai IB
dihitung dengan menggunakan rumus:
P
23
dimana : IB = internal bond (kg/cm2) P = beban makimum (kg) A = luas penampang (cm2)
Gambar 8 Cara pengujian IB.
4. Kuat Pegang Sekrup (screw holding power)
Contoh uji berukuran (5x10) cm, sekrup yang digunakan memiliki diameter
2,7 mm dan panjang 16 mm dimasukkan hingga mencapai kedalaman 8 mm. Nilai
kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai
dalam kilogram.
3.4 Analisis Data
Penelitian ini merupakan percobaan satu faktor dalam Rancangan Acak
Lengkap (RAL). Perlakuan yang dilakukan berupa kadar resin perekat UF yang
terdiri dari 5 taraf yaitu 6 %, 8 %, 10 %, 12 %, dan 14 %. Ulangan yang dilakukan
pada masing-masing taraf sebanyak 3 sehingga jumlah total percobaan adalah 15.
Pengolahan data penelitian dilakukan dengan menggunakan software SAS versi
6.12.
Adapun model statistik linier dari rancangan percobaan ini dinyatakan dalam
persamaan sebagai berikut:
Yij = + i + ij
Bloklogam
Bloklogam
Contohuji
APIB =
24
Keterangan: Yij = respon pengamatan pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j.
Respon pengamatan terdiri dari kerapatan, kadar air, daya serap air 2 jam dan 24 jam, pengembangan tebal 2 jam dan 24 jam, MOE, MOR, IB, dan kuat pegang sekrup.
= nilai rata-rata umum. i = pengaruh perlakuan ke-i, dimana i = 6 %, 8 %, 10 %, 12 %, dan 14 %. ij = pengaruh acak pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j
Bentuk hipotesis yang diuji adalah sebagai berikut:
Ho : Perlakuan yang diberikan tidak berpengaruh terhadap sifat fisis dan
mekanis.
H1 : Perlakuan yang diberikan berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanis.
Untuk mengetahui pengaruh dari perlakuan yang diberikan terhadap respon
yang diuji, dilakukan analisis ragam (Analysis of Variance). Hasil analisis ragam
disajikan pada Tabel 7.
Tabel 7 Hasil analisis ragam
Sumber Keragaman Derajat bebas (DB)
Jumlah kuadrat
(JK)
Kuadrat tengah (KT)
F-hitung
Perlakuan t-1 JKP KTP KTP/KTG
Galat t (r-1) JKG KTG
Total tr-1 JKT
Rumus perhitungan jumlah kuadrat dan kuadrat tengah adalah sebagai
berikut:
FK
JKT = Yij2 - FK
JKP = r Yi.2 - FK
JKG = JKT-JKP
KTP =
KTG =
keterangan: FK = faktor koreksi JKT = jumlah kuadrat total
trY 2
=
tr
_
1tJKP
)1( rtJKG
i=1
i=1
25
JKP = jumlah kuadrat perlakuan JKG = jumlah kuadrat galat KTP = kuadrat tengah perlakuan KTG = kuadrat tengah galat
Kriteria uji dalam analisis ragam adalah sebagai berikut:
a. Jika F hitung lebih kecil dari F tabel maka Ho diterima atau perlakuan yang
diberikan tidak memberikan pengaruh pada suatu selang kepercayaan tertentu.
b. Jika F hitung lebih besar dari F tabel maka Ho ditolak atau perlakuan yang
diberikan memberikan pengaruh pada suatu selang kepercayaan tertentu
Perlakuan yang dinyatakan berpengaruh terhadap respon dalam analisis
ragam kemudian diuji lanjut dengan menggunakan uji wilayah berganda Duncan
Multiple Range Test (DMRT). Nilai kritis Duncan dapat dihitung sebagai berikut:
Rp = r;p;dbg SY
SY =
dimana: r;p;dbg = nilai tabel Duncan pada taraf nyata , jarak peringkat dua perlakuan p, dan derajat bebas galat sebesar dbg
_
r
KTG
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Sifat Fisis Papan Partikel Ampas Tebu
4.1.1 Kerapatan
Data hasil pengujian kerapatan papan partikel ampas tebu secara lengkap
dapat dilihat pada Lampiran 1, sedangkan nilai rata-ratanya disajikan pada
Gambar 9.
Gambar 9 Nilai rata-rata kerapatan papan partikel ampas tebu.
Dari Gambar 9 terlihat bahwa peningkatan kadar resin perekat UF tidak
diikuti oleh peningkatan kerapatan papan partikel ampas tebu. Nilai kerapatan
yang bervariasi tersebut diduga disebabkan oleh tidak meratanya distribusi
partikel pada tahap pembuatan lembaran (mat forming) sehingga tekanan dan
panas yang diterima oleh lembaran pada saat proses pengempaan tidak sama.
Kondisi ini dapat menyebabkan kepadatan atau berat papan yang dihasilkan
berbeda-beda walaupun volumenya sama karena menurut Kelly (1977) diacu
dalam Muharam (1995) menerangkan bahwa faktor penting yang mempengaruhi
nilai kerapatan akhir papan partikel adalah kerapatan bahan baku dan banyaknya
bahan pada lembaran (kepadatan lembaran). Selain itu, dapat dipengaruhi pula
oleh kondisi proses produksi terutama proses pengempaan, pengeringan bahan
baku, kadar perekat, dan bahan tambahan lainnya.
27
Target kerapatan papan partikel ampas tebu dalam penelitian ini adalah
sebesar 0,6 g/cm3 sehingga seluruh papan yang dihasilkan tidak memenuhi
kerapatan yang ditargetkan. Hal ini diduga bahwa waktu kempa yang digunakan
masih kurang sehingga tekanan dan panas yang diberikan dalam proses
pengempaan tidak maksimal. Kurang maksimalnya tekanan dan panas kempa
membuat lembaran papan yang dihasilkan menjadi kurang kompak.
Untuk mengetahui pengaruh kadar resin perekat UF terhadap kerapatan
papan partikel ampas tebu, dilakukan analisis ragam dan hasilnya disajikan pada
Tabel 8.
Tabel 8 Hasil analisis ragam kerapatan papan partikel ampas tebu
Sumber
Keragaman
Derajat
Bebas
Jumlah
Kuadrat
Kuadrat
Tengah F-hitung
F tabel
0,05 0,01
Perlakuan 4 0,00036 0,00009 0,59 tn 3,478 5,995
Galat 10 0,00153 0,00015 - - -
Total 14 0,00189 - - - -
Keterangan: tn = tidak nyata
Data pada Tabel 8 menunjukkan Fhitung < F(=5%) sehingga dapat diketahui
bahwa kadar resin perekat UF tidak berpengaruh nyata terhadap kerapatan papan
partikel ampas tebu pada taraf nyata 5 %. Haygreen dan Bowyer (1996)
menyatakan bahwa dalam memproduksi papan partikel, kerapatan tinggi bukanlah
target utama melainkan bagaimana memproduksi panil dengan kerapatan serendah
mungkin tetapi kekuatannya memenuhi standar. Standar JIS A 5908-2003
mensyaratkan nilai kerapatan papan partikel berkisar antara 0,40-0,90 g/cm3.
Dengan demikian, seluruh nilai kerapatan papan partikel ampas tebu dari hasil
penelitian ini telah memenuhi standar tersebut.
4.1.2 Kadar Air
Data hasil pengujian kadar air papan partikel ampas tebu secara lengkap
dapat dilihat pada Lampiran 2, sedangkan nilai rata-ratanya disajikan pada
Gambar 10.
28
Gambar 10 Nilai rata-rata kadar air papan partikel ampas tebu.
Dari Gambar 10 terlihat bahwa kadar air papan partikel ampas tebu semakin
menurun dengan semakin meningkatnya kadar resin perekat UF. Hal ini
disebabkan karena dengan bertambahnya jumlah resin maka rongga-rongga yang
terdapat di antara partikel akan terisi oleh resin. Hal ini membuat kontak antar
partikel semakin rapat sehingga uap air akan menjadi sulit masuk ke dalam papan
partikel. Kadar air papan partikel bergantung pada kondisi udara di sekelilingnya
karena papan partikel terdiri dari bahan berlignoselulosa yang bersifat higroskopis
sehingga akan menyerap dan mengeluarkan uap air dari atau ke udara
sekelilingnya (Haygreen & Bowyer 1996).
Untuk mengetahui pengaruh kadar resin perekat UF terhadap kadar air,
dilakukan analisis ragam dan hasilnya disajikan pada Tabel 9.
Tabel 9 Hasil analisis ragam kadar air papan partikel ampas tebu
Sumber
Keragaman
Derajat
Bebas
Jumlah
Kuadrat
Kuadrat
Tengah F-hitung
F tabel
0,05 0,01
Perlakuan 4 0,12 0,03 0,02 tn 3,478 5,995
Galat 10 16,24 1,62 - - -
Total 14 16,36 - - - -
Keterangan: tn = tidak nyata
Data pada Tabel 9 menunjukkan Fhitung < F(=5%) sehingga dapat diketahui
bahwa kadar resin perekat UF tidak berpengaruh nyata terhadap kadar air papan
partikel ampas tebu pada taraf nyata 5 %. Nilai kadar air yang dipersyaratkan oleh
29
JIS A 5908-2003 adalah berkisar antara 5-13 % sehingga dapat diketahui bahwa
seluruh papan partikel ampas tebu dalam penelitian ini telah memenuhi standar
tersebut.
4.1.3 Daya Serap Air
Data hasil pengujian daya serap air air papan partikel ampas tebu secara
lengkap dapat dilihat pada Lampiran 3, sedangkan nilai rata-ratanya disajikan
pada Gambar 11.
Gambar 11 Nilai rata-rata daya serap air papan partikel ampas tebu.
Dari Gambar 11 terlihat bahwa nilai daya serap air, baik untuk lama
perendaman 2 jam dan 24 jam semakin menurun seiring dengan meningkatnya
kadar resin perekat UF. Hal ini dapat terjadi karena dengan semakin
bertambahnya resin membuat ruang kosong antar partikel dapat terisi oleh resin
sehingga lembaran papan menjadi lebih padat. Lembaran papan yang lebih padat
membuat air yang masuk ke dalam papan menjadi lebih sedikit. Tingginya nilai
daya serap air papan partikel ampas tebu diduga disebabkan oleh masih
banyaknya pith yang tidak ikut terbuang selama proses depithing. Menurut Lengel
(1999), pith merupakan bahan penyerap air dan beratnya dapat bertambah tujuh
kali lipat dari beratnya sendiri di dalam air.
Untuk mengetahui pengaruh kadar resin perekat UF terhadap daya serap air
papan partikel ampas tebu, dilakukan analisis ragam. Hasil analisis ragam daya
Lamaperendaman:
30
serap air papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 2 jam disajikan
pada Tabel 10.
Tabel 10 Hasil analisis ragam daya serap air papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 2 jam
Sumber
Keragaman
Derajat
Bebas
Jumlah
Kuadrat
Kuadrat
Tengah F-hitung
F tabel
0,05 0,01
Perlakuan 4 4942,09 1235,52 18,01sn 3,478 5,995
Galat 10 685,87 68,59 - - -
Total 14 5627,96 - - - -
Keterangan: sn = sangat nyata
Dari data Tabel 10 menunjukkan Fhitung > F(=1%) sehingga dapat diketahui
bahwa kadar resin perekat UF berpengaruh sangat nyata terhadap daya serap air
papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 2 jam pada taraf nyata 1 %.
Untuk mengetahui kadar resin perekat UF yang berbeda nyata, dilakukan uji
wilayah berganda Duncan. Hasil uji tersebut disajikan pada Tabel 11.
Tabel 11 Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata daya serap air dengan lama perendaman 2 jam pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan
No Kadar resin perekat UF (%)
Nilai rata-rata daya serap air (%)
Hasil uji Duncan
1 6 118,01 A 2 8 81,20 B B 3 10 81,07 B B 4 12 70,36 B B 5 14 66,99 B
Keterangan: huruf yang sama pada kolom hasil uji Duncan menunjukkan nilai yang tidak berbeda nyata pada taraf nyata 5 %
Dari data Tabel 11 terlihat bahwa antara papan partikel ampas tebu dengan
kadar resin perekat UF 6 % dan 8 % menghasilkan nilai rata-rata daya serap air
yang berbeda nyata sedangkan antara 8 %-14 % tidak berbeda nyata. Dengan
demikian, papan partikel ampas tebu yang dihasilkan dengan kadar resin perekat
31
UF 8 % merupakan kadar resin yang optimal untuk respon daya serap air dengan
lama perendaman 2 jam.
Adapun hasil analisis ragam daya serap air papan partikel ampas tebu
dengan lama perendaman 24 jam tertera pada Tabel 12.
Tabel 12 Hasil analisis ragam daya serap air papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 24 jam
Sumber
Keragaman
Derajat
Bebas
Jumlah
Kuadrat
Kuadrat
Tengah F-hitung
F tabel
0,05 0,01
Perlakuan 4 8180,31 2045,08 26,53 sn 3,478 5,995
Error 10 770,85 77,08 - - -
Total 14 8951,16 - - - -
Keterangan: sn = sangat nyata
Dari data Tabel 12 menunjukkan Fhitung > F(=1%) sehingga dapat diketahui
bahwa kadar resin perekat UF berpengaruh sangat nyata terhadap daya serap air
papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 24 pada taraf nyata 1 %.
Untuk mengetahui kadar resin perekat UF yang berbeda nyata, dilakukan uji
wilayah berganda Duncan. Hasil uji tersebut disajikan pada Tabel 13.
Tabel 13 Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata daya serap air dengan lama perendaman 24 jam pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan
No Kadar resin perekat UF (%)
Nilai rata-rata daya serap air (%)
Hasil uji Duncan
1 6 152,24 A 2 8 103,51 B B 3 10 101,79 B B 4 12 91,11 B B 5 14 87,28 B
Keterangan: huruf yang sama pada kolom hasil uji Duncan menunjukkan nilai yang tidak berbeda nyata pada taraf nyata 5 %
Dari data Tabel 13 terlihat bahwa antara papan partikel ampas tebu dengan
kadar resin perekat UF 6 % dan 8 % menghasilkan nilai rata-rata daya serap air
32
yang berbeda nyata sedangkan antara 8 %-14 % tidak berbeda nyata. Secara
umum, dapat disimpulkan bahwa papan partikel ampas tebu yang dihasilkan
dengan kadar resin perekat UF 8 % merupakan kadar resin yang optimal untuk
respon daya serap air. Dimensi papan partikel kurang stabil karena lebih mudah
menyerap air dan akan menyebabkan terjadinya kembang susut pada produk yang
bersangkutan. Perubahan dimensi papan partikel dipengaruhi kerapatan papan
partikel, jenis dan kadar perekat, serta lilin (parafin) yang ditambahkan (Kollmann
et al. 1975).
Standar JIS A 5908-2003 tidak mensyaratkan nilai daya serap air papan
partikel, akan tetapi pengujian terhadap daya serap air perlu dilakukan untuk
mengetahui ketahanan papan partikel terhadap air jika diaplikasikan untuk
penggunaan eksterior (di luar ruangan) yang sangat erat berhubungan dengan
pengaruh cuaca seperti kelembaban dan hujan.
4.1.4 Pengembangan Tebal
Data hasil pengujian pengembangan tebal papan partikel ampas tebu secara
lengkap dapat dilihat pada Lampiran 4, sedangkan nilai rata-ratanya disajikan
pada Gambar 12.
Gambar 12 Nilai rata-rata pengembangan tebal papan partikel ampas tebu.
Dari Gambar 12 terlihat bahwa nilai pengembangan tebal, baik untuk lama
perendaman 2 jam dan 24 jam semakin menurun seiring dengan meningkatnya
kadar resin perekat UF. Hal ini dapat terjadi karena dengan semakin
Lamaperendaman:
33
bertambahnya resin membuat ruang lembaran papan menjadi lebih rapat sehingga
air yang masuk ke dalam papan menjadi lebih sedikit dan pengembangan tebalnya
semakin menurun. Haygreen dan Bowyer (1996) menerangkan bahwa semakin
banyak jumlah resin yang digunakan untuk membuat produk panil maka
pengembangan tebal semakin berkurang.
Untuk mengetahui pengaruh kadar resin perekat UF terhadap
pengembangan tebal dengan lama perendaman 2 jam dan 24 jam, dilakukan
analisis ragam. Hasil analisis ragam pengembangan tebal dengan lama
perendaman 2 jam disajikan pada Tabel 14.
Tabel 14 Hasil analisis ragam pengembangan tebal papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 2 jam
Sumber
Keragaman
Derajat
Bebas
Jumlah
Kuadrat
Kuadrat
Tengah F-hitung
F tabel
0,05 0,01
Perlakuan 4 3503,54 875,88 5,40 n 3,478 5,995
Galat 10 1621,43 162,14 - - -
Total 14 5124,97 - - - -
Keterangan: n = nyata
Dari data pada Tabel 14 menunjukkan Fhitung > F(=5%) sehingga dapat
diketahui bahwa kadar resin perekat UF berpengaruh nyata terhadap
pengembangan tebal papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 2 jam
pada taraf nyata 5 %. Untuk mengetahui kadar resin perekat UF yang berbeda
nyata, dilakukan uji wilayah berganda Duncan. Hasil uji tersebut disajikan pada
Tabel 15.
34
Tabel 15 Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata pengembangan tebal dengan lama perendaman 2 jam pada berbagai kadar resin perekat
UF berdasarkan uji Duncan No Kadar resin perekat UF
(%) Nilai rata-rata pengembangan tebal
(%) Hasil uji Duncan
1 6 57,91 A 2 8 32,82 B B 3 10 23,16 B B 4 12 19,74 B B 5 14 14,85 B
Keterangan: huruf yang sama pada kolom hasil uji Duncan menunjukkan nilai yang tidak berbeda nyata pada taraf 5 %
Dari data Tabel 15 terlihat bahwa antara papan partikel ampas tebu dengan
kadar resin perekat UF 6 % dan 8 % menghasilkan nilai yang berbeda nyata
sedangkan antara 8 %-14 % tidak berbeda nyata. Dengan demikian, papan partikel
ampas tebu yang dihasilkan dengan kadar resin perekat UF 8 %, 10 %, 12 %, dan
14 % memiliki nilai yang sama untuk respon pengembangan tebal dengan lama
perendaman 2 jam. Adapun hasil analisis ragam pengembangan tebal papan
partikel ampas tebu dengan lama perendaman 24 jam disajikan pada Tabel 16.
Tabel 16 Hasil analisis ragam pengembangan tebal papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 24 jam
Sumber
Keragaman
Derajat
Bebas
Jumlah
Kuadrat
Kuadrat
Tengah F-hitung
F tabel
0,05 0,01
Perlakuan 4 14120,13 3530,03 96,03 sn 3,478 5,995
Error 10 367,59 36,76 - - -
Total 14 14487,72 - - - -
Keterangan: sn = sangat nyata
Dari data pada Tabel 16 menunjukkan Fhitung > F(=1%) sehingga dapat
diketahui bahwa kadar resin perekat UF berpengaruh sangat nyata terhadap
pengembangan tebal papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 24 jam
pada taraf nyata 1 %. Untuk mengetahui kadar resin perekat UF yang berbeda
35
nyata, dilakukan uji wilayah berganda Duncan. Hasil uji tersebut disajikan pada
Tabel 17.
Tabel 17 Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata pengembangan tebal dengan lama perendaman 24 jam pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan
No Kadar resin perekat UF (%)
Nilai rata-rata pengembangan tebal (%)
Hasil uji Duncan
1 6 88,76 A A 2 8 82,63 A 3 10 25,68 B B 4 12 24,15 B B 5 14 20,07 B
Keterangan: huruf yang sama pada kolom hasil uji Duncan menunjukkan nilai yang tidak berbeda nyata pada taraf 5 %
Dari data Tabel 17 terlihat bahwa antara papan partikel ampas tebu dengan
kadar resin perekat UF 6 % dan 8 % menghasilkan nilai yang tidak berbeda nyata,
sedangkan antara 8 % dengan 10 % berbeda nyata akan tetapi antara 10 %-14 %
tidak berbeda nyata. Dengan demikian, papan partikel ampas tebu yang dihasilkan
dengan kadar resin perekat UF 10 %, 12 %, dan 14 % memiliki nilai yang sama
untuk respon pengembangan tebal dengan lama perendaman 24 jam. Secara
umum, dari data di atas dapat disimpulkan bahwa peningkatan kadar resin perekat
UF pada tingkat 12 % dan 14 % tidak berbeda nyata dengan 10 % sehingga kadar
resin perekat UF 10 % merupakan kadar resin yang optimal untuk respon
pengembangan tebal papan partikel ampas tebu.
Standar JIS A 5908-2003 hanya mensyaratkan pengembangan tebal dengan
lama perendaman 24 jam yaitu maksimal sebesar 12 %. Dengan demikian, nilai
pengembangan tebal seluruh papan partikel ampas tebu dalam penelitian ini tidak
memenuhi standar tersebut. Hal ini diduga disebabkan oleh masih banyaknya pith
yang tidak ikut terbuang selama proses depithing. Pith merupakan bahan penyerap
air sehingga kandungan air dalam dinding sel semakin banyak yang berakibat
dinding sel akan semakin mengembang.
36
4.2 Sifat Mekanis Papan Partikel Ampas Tebu
4.2.1 Keteguhan Lentur (Modulus of Elasticity)
Data hasil pengujian keteguhan lentur (MOE) papan partikel ampas tebu
secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 5, sedangkan nilai rata-ratanya
disajikan pada Gambar 13.
Gambar 13 Nilai rata-rata MOE papan partikel ampas tebu.
Dari Gambar 13 terlihat bahwa dengan meningkatnya kadar resin perekat
UF maka nilai MOE papan partikel ampas tebu semakin meningkat. Hal ini
disebabkan karena semakin banyak jumlah resin yang ditambahkan maka ikatan
antar partikel dalam lembaran papan semakin kompak sehingga kekuatan papan
semakin tinggi. Untuk mengetahui pengaruh kadar resin perekat UF terhadap
MOE papan partikel ampas tebu, dilakukan analisis ragam dan hasilnya tertera
pada Tabel 18.
Tabel 18 Hasil analisis ragam MOE papan partikel ampas tebu
Sumber
Keragaman
Derajat
Bebas
Jumlah
Kuadrat
Kuadrat
Tengah F-hitung
F tabel
0,05 0,01
Perlakuan 4 253524990,60 63381247,65 247,98 sn 3,478 5,995
Galat 10 2555877,09 255587,71 - - -
Total 14 256080867,69 - - - -
Keterangan: sn = sangat nyata
Dari data Tabel 18 menunjukkan Fhitung > F(=1%) sehingga dapat diketahui
bahwa kadar resin perekat UF berpengaruh sangat nyata terhadap MOE papan
37
partikel ampas tebu pada taraf nyata 1 %. Untuk mengetahui kadar resin perekat
UF yang berbeda nyata, dilakukan uji wilayah berganda Duncan. Hasil uji tersebut
disajikan pada Tabel 19.
Tabel 19 Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata MOE pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan
No Kadar resin perekat UF (%) Nilai rata-rata MOE (kg/cm2) Hasil uji Duncan
1 14 15052,9 A A 2 12 14249,3 A 3 10 10976,0 B 4 8 6923,3 C 5 6 4429,3 D
Keterangan: huruf yang sama pada kolom hasil uji Duncan menunjukkan nilai yang tidak berbeda nyata pada taraf 5 %
Dari data Tabel 19 terlihat bahwa antara papan partikel ampas tebu dengan
kadar resin perekat UF 6 %-12 % menghasilkan nilai MOE yang berbeda nyata
sedangkan antara 12 % dengan 14 % tidak berbeda nyata. Dengan demikian,
dalam penelitian ini kadar resin perekat UF 12 % merupakan kadar resin yang
optimal karena dengan penambahan kadar resin 14 % tidak memberikan hasil
yang berbeda untuk respon MOE.
Standar JIS A 5908-2003 mensyaratkan nilai MOE untuk papan partikel
minimal adalah 20.400 kg/cm2 sehingga dapat diketahui bahwa nilai seluruh MOE
papan partikel dari penelitian ini tidak ada yang memenuhi standar tersebut. Hal
ini diduga bahwa selama proses depithing masih banyak pith yang belum terbuang
sehingga berpengaruh terhadap kekuatan papan yang dihasilkan yang membuat
rendahnya nilai MOE. Lengel (1999) menerangkan bahwa pith memiliki sifat
yang tidak memberikan kekuatan sehingga kualitas papan partikel ampas tebu
yang dihasilkan menjadi kurang baik dan memerlukan jumlah perekat yang
banyak.
38
4.2.2 Keteguhan Patah (Modulus of Rupture)
Data hasil pengujian keteguhan patah (MOR) papan partikel ampas tebu
secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 6, sedangkan nilai rata-ratanya
disajikan pada Gambar 14.
Gambar 14 Nilai rata-rata MOR papan partikel ampas tebu.
Dari Gambar 14 terlihat bahwa dengan meningkatnya kadar resin perekat
UF maka nilai MOR papan partikel ampas tebu juga semakin meningkat. Hal ini
disebabkan karena dengan semakin banyaknya jumlah resin maka ikatan antar
partikel dalam lembaran papan semakin kompak sehingga kekuatan papan
semakin tinggi. Untuk mengetahui pengaruh kadar resin perekat UF terhadap
MOR papan partikel ampas tebu, dilakukan analisis ragam. Hasil analisis ragam
disajikan pada Tabel 20.
Tabel 20 Hasil analisis ragam MOR papan partikel ampas tebu
Sumber
Keragaman
Derajat
Bebas
Jumlah
Kuadrat
Kuadrat
Tengah F-hitung
F tabel
0,05 0,01
Perlakuan 4 23063,25 5765,81 49,46 sn 3,478 5,995
Error 10 1165,73 116,57 - - -
Total 14 24228,98 - - - -
Keterangan: sn = sangat nyata
Dari data Tabel 20 menunjukkan Fhitung > F(=1%) sehingga dapat diketahui
bahwa kadar resin perekat UF berpengaruh sangat nyata terhadap MOR pada taraf
nyata 1 %. Untuk mengetahui kadar resin perekat UF yang berbeda nyata,
39
dilakukan uji wilayah berganda Duncan. Hasil uji tersebut disajikan pada
Tabel 21.
Tabel 21 Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata MOR pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan
No Kadar resin perekat UF (%) Nilai rata-rata MOR (kg/cm2) Hasil uji Duncan
1 14 143,987 A A 2 12 131,207 A 3 10 111,257 B 4 8 69,247 C 5 6 39,073 D
Keterangan: huruf yang sama pada kolom hasil uji Duncan menunjukkan nilai yang tidak berbeda nyata pada taraf 5 %
Dari data Tabel 21 terlihat bahwa antara papan partikel ampas tebu dengan
kadar resin perekat UF 6 %-12 % menghasilkan nilai MOR yang berbeda nyata
sedangkan antara 12 % dengan 14 % tidak berbeda nyata. Haygreen dan Bowyer
(1996) menerangkan bahwa dengan kenaikan resin, kebanyakan sifat kekuatan
meningkat dengan laju yang menurun, artinya semakin banyak resin yang
ditambahkan maka semakin kecil peningkatannya.
Standar JIS A 5908-2003 mensyaratkan nilai MOR untuk papan partikel
minimal adalah 82 kg/cm2. Dengan demikian hanya papan partikel ampas tebu
pada kadar resin perekat UF 10 %, 12 %, dan 14 % yang memenuhi standar
tersebut. Haygreen dan Bowyer (1996) menerangkan bahwa semakin banyak resin
yang digunakan maka sifat mekanis dan stabilitas dimensi papan partikel juga
semakin tinggi.
Dari data tersebut dapat diketahui bahwa kadar resin perekat UF 12 %
merupakan kadar resin yang optimal untuk respon MOR karena papan partikel
ampas tebu yang dihasilkan pada kadar resin ini telah memenuhi standar
JIS A 5908-2003 dan juga dengan penambahan kadar resin pada tingkat 14 %
memberikan hasil yang tidak berbeda nyata.
40
4.2.3 Keteguhan Rekat (Internal Bond)
Data hasil pengujian keteguhan rekat (IB) papan partikel ampas tebu secara
lengkap dapat dilihat pada Lampiran 7, sedangkan nilai rata-ratanya disajikan
pada Gambar 15.
Gambar 15 Nilai rata-rata IB papan partikel ampas tebu.
Dari Gambar 15 terlihat bahwa dengan meningkatnya kadar resin maka IB
papan partikel yang dihasilkan semakin meningkat. Hal ini disebabkan karena
semakin banyak resin yang ditambahkan maka ikatan antar partikel dalam
lembaran papan semakin kompak sehingga keteguhan rekat papan semakin kuat.
Menurut Haygreen dan Bowyer (1996), sifat IB akan semakin sempurna dengan
bertambahnya jumlah perekat yang digunakan dalam proses pembuatan papan
partikel.
Untuk mengetahui pengaruh peningkatan kadar resin perekat UF terhadap
IB papan partikel ampas tebu, dilakukan analisis ragam dan hasilnya disajikan
pada Tabel 22.
Tabel 22 Hasil analisis ragam IB papan partikel ampas tebu
Sumber
Keragaman
Derajat
Bebas
Jumlah
Kuadrat
Kuadrat
Tengah F-hitung
F tabel
0,05 0,01
Perlakuan 4 3,60 0,90 7,18 sn 3,478 5,995
Error 10 1,25 0,13 - - -
Total 14 4,85 - - - -
Keterangan: sn = sangat nyata
41
Dari data Tabel 22 menunjukkan nilai Fhitung > F(=1%) sehingga dapat
diketahui bahwa kadar resin perekat UF berpengaruh sangat nyata terhadap IB
pada taraf nyata 1 %. Untuk mengetahui kadar resin perekat UF yang berbeda
nyata, dilakukan uji wilayah berganda Duncan. Hasil uji tersebut disajikan pada
Tabel 23.
Tabel 23 Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata IB pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan
No Kadar resin perekat UF (%) Nilai rata-rata IB (kg/cm2) Hasil uji Duncan
1 14 2,84 A A 2 12 2,50 A A 3 10 2,33 AB
B 4 8 1,77 BC C 5 6 1,49 C
Keterangan: huruf yang sama pada kolom hasil uji Duncan menunjukkan nilai yang tidak berbeda nyata pada taraf 5 %
Dari data Tabel 23 menunjukkan bahwa antara papan partikel ampas tebu
dengan kadar resin perekat UF 6 % dan 8 % tidak berbeda nyata, antara 8 %
dengan 10 % juga tidak berbeda nyata akan tetapi antara 6 % dengan 10 %
berbeda nyata. Papan partikel ampas tebu dengan kadar resin 10 % tidak berbeda
nyata dengan 12 % dan 14 % akan tetapi antara 8 % dengan 12 % dan 14 %
berbeda nyata sedangkan antara 12 % dengan 14 % tidak berbeda nyata.
Standar JIS A 5908-2003 mensyaratkan nilai IB sebesar 1,5 kg/cm2
sehingga dapat dilihat bahwa hanya papan partikel dengan kadar resin perekat UF
6 % yang tidak memenuhi standar tersebut. Dari data Tabel 23, dapat diketahui
bahwa kadar resin 10 % memberikan nilai yang optimal untuk respon IB karena
papan partikel yang dihasilkan telah memenuhi standar JIS A 5908-2003 dan juga
dengan peningkatan kadar resin pada tingkat 12 % dan 14 % tidak memberikan
nilai yang berbeda nyata.
42
4.2.4 Kuat Pegang Sekrup
Data hasil pengujian kuat pegang sekrup papan partikel ampas tebu secara
lengkap dapat dilihat pada Lampiran 8, sedangkan nilai rata-ratanya disajikan
pada Gambar 16.
Gambar 16 Nilai rata-rata kuat pegang sekrup papan partikel ampas tebu.
Dari Gambar 16 terlihat bahwa dengan meningkatnya kadar resin perekat
UF maka nilai kuat pegang sekrup papan partikel ampas tebu semakin meningkat.
Hal ini disebabkan karena dengan semakin banyaknya jumlah resin maka kontak
antar partikel dalam lembaran papan semakin kompak sehingga kekuatan papan
dalam menahan sekrup semakin tinggi. Untuk mengetahui pengaruh kadar resin
perekat UF terhadap kuat pegang sekrup papan partikel ampas tebu, dilakukan
analisis ragam dan hasilnya disajikan pada Tabel 24.
Tabel 24 Hasil analisis ragam kuat pegang sekrup papan partikel ampas tebu
Sumber
Keragaman
Derajat
Bebas
Jumlah
Kuadrat
Kuadrat
Tengah F-hitung
F tabel
0,05 0,01
Perlakuan 4 1314,73 328,68 9,59 sn 3,478 5,995
Error 10 342,83 34,28 - - -
Total 14 1657.56 - - - -
Keterangan: sn = sangat nyata
Data Tabel 24 menunjukkan nilai Fhitung > F(=1%) sehingga dapat diketahui
bahwa kadar resin perekat UF berpengaruh sangat nyata terhadap kuat pegang
sekrup pada taraf nyata 1 %. Untuk mengetahui kadar resin perekat UF yang
43
berbeda nyata, dilakukan uji wilayah berganda Duncan. Hasil uji tersebut
disajikan pada Tabel 25.
Tabel 25 Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata kuat pegang sekrup Pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan
No Kadar resin perekat UF (%)
Nilai rata-rata kuat pegang sekrup (kg)
Hasil uji Duncan
1 14 41,47 A A 2 12 39,87 A 3 10 24,40 B
B 4 8 21,87 B B 5 6 19,33 B
Keterangan: huruf yang sama pada kolom hasil uji Duncan menunjukkan nilai yang tidak berbeda nyata pada taraf 5 %
Dari data Tabel 25 menunjukkan bahwa antara papan partikel ampas tebu
dengan kadar resin perekat UF 6 %-10 % menghasilkan nilai kuat pegang sekrup
yang tidak berbeda nyata sedangkan antara 10 % dengan 12 % berbeda nyata akan
tetapi antara 12 % dengan 14 % tidak berbeda nyata. Standar JIS A 5908-2003
mensyaratkan nilai kuat pegang sekrup sebesar 31 kg. Dari data tersebut dapat
dilihat bahwa hanya papan partikel ampas tebu dengan kadar resin perekat UF
12 % dan 14 % yang memenuhi standar tersebut. Dengan demikian, kadar resin
perekat UF 12 % merupakan kadar resin yang optimal untuk respon kuat pegang
sekrup karena nilai yang dihasilkan telah memenuhi standar JIS A 5908-2003 dan
juga dengan penambahan kadar resin pada tingkat 14 % tidak memberikan nilai
yang berbeda nyata.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 K