PEMANFAATAN SERAT SABUT KELAPA DAN PLASTIK DAUR ULANG UNTUK PAPAN KOMPOSIT BERLAPIS ANYAMAN BAMBU DINA SETYAWATI

Transkripsi

1 PEMANFAATAN SERAT SABUT KELAPA DAN PLASTIK DAUR ULANG UNTUK PAPAN KOMPOSIT BERLAPIS ANYAMAN BAMBU DINA SETYAWATI SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2 PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Pemanfaatan Serat Sabut Kelapa dan Plastik Daur Ulang untuk Papan Komposit Berlapis Anyaman Bambu adalah karya saya sendiri dengan arahan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi 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 disertasi. Bogor, Agustus 2009 Dina Setyawati NRP E

3 ABSTRACT DINA SETYAWATI. Utilization of Coir and Recycled Plastic for Bamboo Matting Layer Composites. Supervised by YUSUF SUDO HADI, MUH.YUSRAM MASSIJAYA and NARESWORO NUGROHO. Utilization of non-wood materials as raw materials in wood industry would increase in the future because of environmental issues. The objectives of this research were to evaluate the characteristics of coir, recycled polypropylene (RPP), recycled polyethylene (RPE), and tali bamboo (Gigantochloa apus) as raw materials for composite board, to find out the optimum quality of composite board made from the materials, and to compare the composite board with a number of commercial composite boards (plywood, particleboard, and medium density fiberboard (MDF)). The research is expected to be able to produce a new product of composite board which is potential as substitution or complement for the composite boards available in the market. In the board construction, coir and recycled plastic were used as the core, and bamboo matting was used as the face and back layers. Utilization of bamboo matting as an alternative for veneer layers caused a decrease in wood consumption. The materials used in this research were coir, recycled plastic, and bamboo matting from tali bamboo (Gigantochloa apus) of different types. The target density of the boards was 0.7 g/cm 3 and RPP use was 50% based on coir and bamboo matting oven dry weight. The pressing time was 20 minutes at 180 ºC, and the specific pressure was ±25 kg/cm 2. The quality of board was evaluated based on JIS A The research results showed that: a). utilization of bamboo matting layers without bark, with perpendicular (90 o /90 o ) matting type, 1 cm wide, and 2 mm thickness can increase mechanical properties of board and is more efficient compared to the utilization of bamboo matting with bark; b). composite boards with an RPP and coir ratio of 40/60 and an RPP distribution of 400 g/m 2 (type 3) have the optimum board in terms of quality and cost compared its boards with the ratios of RPP/coir were 30/70, 50/50, and 60/40, and distributions of RPP were type 1 (mixed), type 2 (200 g/m 2 ), and type 3 (600 g/m 2 ); c). composite boards with RPP have an optimum pressing temperature of 170 ºC for 20 minutes, while composite boards with RPE and the one mixed between RPP and RPE (the ratio was 50/50) were 145 ºC for 15 minutes and 180 ºC for 15 minutes respectively. d). composite boards from coir, recycled plastic, and bamboo matting layers have physical and mechanical properties (moisture content, thickness swelling, modulus of elasticity, modulus of rupture, srcew holding power, and shear strength) better than commercial boards such as particleboard and MDF, and fulfill the standard of JIS A for veneered particleboard with a perpendicular shape.. Keywords: composite board, coir, recycled plastic, bamboo matting layers

4 RINGKASAN DINA SETYAWATI. Pemanfaatan Serat Sabut Kelapa dan Plastik Daur Ulang untuk Bahan Baku Papan Komposit Berlapis Anyaman Bambu. Di bawah bimbingan YUSUF SUDO HADI, MUH. YUSRAM MASSIJAYA dan NARESWORO NUGROHO. Pemanfaatan serat sabut kelapa, plastik daur ulang dan anyaman bambu sebagai bahan baku papan komposit merupakan salah satu alternatif dalam mengatasi kekurangan kayu, disamping mengurangi limbah sabut kelapa dan limbah plastik di lingkungan. Secara umum tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik papan komposit dari serat sabut kelapa dan plastik daur ulang berlapis anyaman bambu, serta membandingkannya dengan beberapa jenis papan komposit komersial (papan partikel, papan serat, dan kayu lapis) yang dijual di pasaran. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan suatu produk papan komposit baru yang dapat mensubstitusi atau melengkapi produk papan komposit yang ada saat ini. Penelitian ini dibagi atas 4 tahapan. Penelitian tahap 1 bertujuan mengetahui karakteristik papan komposit pada berbagai pola anyaman. Sebagai pendukung dilakukan pula pengujian mengenai karakteristik bahan baku papan komposit. Papan komposit dibuat dengan jalur papan partikel. Dalam konstruksinya, SK dan RPP dimanfaatkan sebagai core, sedangkan bambu tali dalam bentuk anyaman dimanfaatkan sebagai lapisan depan dan belakang. Papan komposit dibuat dengan ukuran 30 cm x 30 cm x 1 cm, dan kerapatan sasaran 0,70 g/cm 3. Pengujian papan komposit dilakukan dengan mengacu pada standar JIS A , meliputi kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal, modulus elastisitas, modulus patah, kuat pegang sekrup, serta keteguhan rekat. Analisa data dilakukan dengan rancangan acak lengkap (RAL). Hasil pengamatan dan pengukuran bahan baku menunjukkan bahwa serat sabut kelapa merupakan suatu fiber bundle dengan struktur permukaan berupa tonjolan-tonjolan dan lubang-lubang kecil. Selanjutnya diketahui bahwa nilai modulus elastisitas dan modulus patah bambu tali meningkat dari bambu bagian dalam ke bambu bagian luar. Hasil pengukuran dengan differential scanning calorimetry (DSC) maupun differential thermal analysis (DTA) menunjukkan RPP memiliki dua puncak suhu transisi pelelehan, yaitu masing-masing pada suhu 126,0 dan 162,7ºC, serta suhu 128,4 dan 164,7ºC. Hasil penelitian tahap 1 menunjukkan bahwa penambahan anyaman bambu pada permukaan papan komposit dapat meningkatkan sifat mekanis papan komposit. Papan komposit berlapis anyaman bambu dengan arah tegak lurus (0/90 ) menghasilkan sifat-sifat yang lebih baik dari papan komposit dengan arah anyaman miring (45 ), sementara anyaman bambu dengan kulit dengan pola anyaman tegak lurus menghasilkan nilai modulus elastisitas yang memenuhi standar JIS A untuk papan partikel berlapis venir. Akan tetapi untuk aplikasi skala besar penggunaan anyaman bambu tanpa kulit lebih disarankan karena lebih efisien dalam penggunaan bahan baku. Penelitian tahap 2 bertujuan untuk mengetahui karakteristik papan komposit pada beberapa variasi tipe distribusi plastik serta nisbah plastik polipropilena daur ulang (RPP) dan serat sabut kelapa (SK). Proses pembuatan dan pengujian papan

5 komposit mengacu pada penelitian tahap 1. Distribusi RPP dibagi atas 4 tipe, yaitu tipe 1 (seluruh RPP dicampur merata pada seluruh bagian papan komposit), tipe 2 (RPP didistribusikan di antara bahan pelapis dengan inti (core) papan komposit sebesar 200 g/m 2 ), tipe 3 (RPP didistribusikan di antara bahan pelapis dengan inti (core) papan komposit sebesar 400 g/m 2 ), dan tipe 4 (RPP didistribusikan di antara bahan pelapis dengan inti (core) papan komposit sebesar 600 g/m 2 ). Adapun nisbah RPP/SK bervariasi 30/70, 40/60, 50/50, dan 60/40. Data dianalisa dengan rancangan faktorial tersarang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara umum, sifat-sifat papan komposit pada penelitian ini lebih dipengaruhi oleh nisbah RPP/SK dibandingkan tipe distribusi RPP. Semakin besar proporsi serat sabut kelapa, nilai kadar air, daya serap air dan pengembangan tebal papan semakin tinggi, sebaliknya semakin banyak RPP yang didistribusikan di antara bahan pelapis dengan inti papan komposit, sifat tersebut cenderung menurun. Sifat mekanis papan komposit cenderung meningkat dengan meningkatnya proporsi dan distribusi RPP di antara bahan pelapis dan inti. Papan komposit dengan nisbah RPP/SK 40/60 dan distribusi RPP tipe 3 (400 g/m 2 ) merupakan papan komposit yang paling optimum dari segi kualitas dan biaya. Penelitian tahap 3 bertujuan mengetahui karakteristik papan komposit pada beberapa variasi suhu dan waktu kempa. Proses pembuatan dan pengujian papan komposit mengacu pada penelitian tahap 2, akan tetapi suhu pengempaan bervariasi sesuai dengan jenis plastik daur ulang yang digunakan sebagai perekat. Untuk RPP suhu bervariasi: 170, 185, dan 200 ( C), untuk RPE suhu kempa bervariasi: 130, 145, dan 160 ( C), dan untuk plastik campuran RPP dan RPE (nisbah 50 : 50) suhu kempa bervariasi: 150, 165, dan 180 ( C). Adapun waktu kempa bervariasi 15 dan 20 menit. Data dianalisa menggunakan rancangan faktorial, untuk masing-masing jenis plastik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sifat-sifat papan komposit pada beberapa jenis plastik daur ulang dipengaruhi terutama oleh suhu pengempaan. Makin tinggi suhu pengempaan, sifat fisis dan mekanis papan komposit cenderung semakin baik. Hal ini berkaitan dengan titik leleh masing-masing plastik. Untuk papan komposit dengan perekat RPP, suhu optimal adalah 170 C, sedangkan untuk papan komposit dengan perekat PE daur ulang dan campuran PE dan PP daur ulang suhu optimal berturut-turut 145 C dan 180 C. Secara umum waktu kempa 15 dan 20 menit tidak terlalu berpengaruh nyata terhadap sifat-sifat papan komposit, demikian juga interaksi antara suhu dan waktu kempa. Sehingga untuk efisiensi dalam proses produksi dapat digunakan waktu kempa 15 menit, kecuali pada plastik RPP waktu kempa optimal adalah 20 menit. Penelitian tahap 4 dilakukan dengan tujuan untuk membandingkan kualitas papan komposit yang dihasilkan dengan kualitas papan komposit yang ada di pasaran (kayu lapis, papan partikel, dan papan serat berkerapatan sedang). Parameter dan prosedur pengujian papan komposit dilakukan dengan mengacu pada standar JIS A Hasil pengujian menunjukkan bahwa secara umum papan komposit dalam penelitian ini memiliki sifat fisis yang lebih baik daripada yang disyaratkan JIS A , akan tetapi nilai kekuatannya, terutama modulus elastisitas dan modulus patahnya tidak dapat memenuhi standar untuk tipe veneered particleboard pada arah pengujian sejajar panjang papan. Hal ini dikarenakan anyaman bambu memiliki arah serat yang saling tegak lurus. Akan tetapi bila digunakan standar pengujian searah lebar papan, maka sebagian besar papan komposit tersebut telah masuk standar tersebut.

6 Dari hasil perbandingan dengan papan komposit yang umum dijual di pasaran, papan komposit dari serat sabut kelapa dan plastik daur ulang memiliki sifat fisis (kadar air, penyerapan air, dan pengembangan tebal) yang lebih baik dan sifat mekanis (modulus elastisitas, modulus patah, dan kuat pegang sekrup) yang setara dengan sifat fisis dan mekanis papan partikel dan papan serat berkerapatan sedang komersial.

7 Hak Cipta milik IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber : a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah. b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.

8 PEMANFAATAN SERAT SABUT KELAPA DAN PLASTIK DAUR ULANG UNTUK PAPAN KOMPOSIT BERLAPIS ANYAMAN BAMBU DINA SETYAWATI Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

9 Judul Disertasi Nama Mahasiswa NRP Program Studi : Pemanfaatan Serat Sabut Kelapa dan Plastik Daur Ulang untuk Papan Komposit Berlapis Anyaman Bambu : Dina Setyawati : E : Ilmu Pengetahuan Kehutanan Disetujui Komisi Pembimbing Prof. Dr. Ir. Yusuf Sudo Hadi, M.Agr. Ketua Prof. Dr. Ir. Muh.Yusram Massijaya, MS. Anggota Dr. Ir. Naresworo Nugroho, MS. Anggota Diketahui Ketua Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan Dekan Sekolah Pascasarjana Prof. Dr, Ir. Imam Wahyudi, MS. Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS. Tanggal Ujian : 6 Agustus 2009 Tanggal Lulus :

10 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, hidayah, dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan studi doktoral hingga tahap akhir penyusunan disertasi ini. Pada kesempatan ini penulis sampaikan ucapan terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Yusuf Sudo Hadi, M.Agr., Prof. Dr. Ir. Muh. Yusram Massijaya, MS., dan Dr. Ir. Naresworo Nugroho, MS. selaku komisi pembimbing yang telah banyak memberikan arahan, masukan, kritik, dan dorongan semangat selama proses studi doktor ini. Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Ir. Myrtha Karina, M.Agr, Dr. Ir. Dede Hermawan, MS, Prof. Dr. Ir. Fauzi Febrianto, MS, Prof. Dr. Ir. Imam Wahyudi, MS, Prof. Dr. Ir. Wasrin Syafii, MS, Prof. Dr. Ir. Surdiding Ruhendi, M.Sc serta Dr. Ir. Subyakto, M.Sc atas segala masukan dan saran demi perbaikan disertasi ini. Ucapan terima kasih disampaikan kepada Rektor dan Civitas Akademika Universitas Tanjungpura Pontianak atas kesempatan dan bantuan yang diberikan. Disampaikan juga ucapan terima kasih kepada Rektor, Dekan, dan seluruh staf SPS IPB atas seluruh layanan akademik yang diberikan. Terima kasih juga kepada Dirjen Pendidikan Tinggi atas bantuan beasiswa BPPS, DP3M DIKTI atas dana Hibah Bersaing, serta Yayasan Damandiri atas bantuan dana selama perkuliahan dan penelitian Penghargaan dan terima kasih penulis sampaikan kepada Pak Abdullah, Pak Supriatin, Pak Kadiman, Mas Amin, Irfan, Wawan, Ibu Esti, Ibu Lastri, Ibu Nurhayati, serta rekan-rekan PPS IPB dan sahabat-sahabat yang tak dapat disebutkan satu persatu atas bantuan dan kerjasamanya. Kepada kedua orangtua, keluarga besar H. Syamsuddin Iksan dan Thamrin Sitorus disampaikan terima kasih atas dukungan doa dan kasih sayangnya. Terakhir, penulis haturkan terima kasih kepada suami Dr. Ir. Edy Syahputra Sitorus, MSi. serta ananda Rofifah Irbah Syahputri dan Tsabita Nawaltaqwa Syahputri, atas segala pengorbanan, dukungan, dan pengertiannya.