PENGARUH KADAR RESIN PEREKAT UREA FORMALDEHIDA TERHADAP SIFAT-SIFAT PAPAN PARTIKEL DARI AMPAS TEBU AHMAD FIRMAN ALGHIFFARI

Transkripsi

1 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

2 PENGARUH KADAR RESIN PEREKAT UREA FORMALDEHIDA TERHADAP SIFAT-SIFAT PAPAN PARTIKEL DARI AMPAS TEBU AHMAD FIRMAN ALGHIFFARI E Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008

3 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 % 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 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/cm 3 dengan ukuran papan 30 cm x 30 cm x 0,9 cm. Tekanan kempa yang digunakan sebesar 35 kg/cm 2 dengan suhu 140 o C 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 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 , diketahui bahwa kadar resin perekat UF 12 % merupakan kadar resin yang optimal karena

4 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/cm 3 ; kadar air sebesar 6,16 %; MOR sebesar 131,21 kg/cm 2 ; IB sebesar 2,50 kg/cm 2 ; 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 , serta kerapatan papan yang dihasilkan dapat memenuhi target yang diharapkan. Kata kunci: papan partikel, ampas tebu, kadar resin perekat UF.

5 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 E

6 LEMBAR PENGESAHAN Judul Skripsi Nama NIM : Pengaruh Kadar Resin Perekat Urea Formaldehida terhadap Sifat-Sifat Papan Partikel dari Ampas Tebu : Ahmad Firman Alghiffari : E Menyetujui: Komisi Pembimbing Ketua, Anggota, Ir. Bedyaman Tambunan Ir. M. I. Iskandar, MM NIP NIP Mengetahui: Dekan Fakultas Kehutanan IPB, Dr. Ir. Hendrayanto, M.Agr NIP Tanggal Lulus:

7 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

8 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 , sekolah lanjutan tingkat pertama di SLTP Negeri 1 Boja tahun dan sekolah menengah umum di SMU Negeri 1 Boja tahun 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 ( ), staf Human Resource Development AFSA LC IPB ( ), staf Departemen Bio-komposit Himasiltan ( ), sekretaris umum RIMPALA ( ), dan Komisi Disiplin RIMPALA ( ). Selain itu, penulis juga aktif di organisasi mahasiswa daerah Kendal yaitu Himpunan Mahasiswa Kendal (FOKMA-IPB) sebagai anggota ( ) serta sebagai staf bidang minat dan bakat ( ). Penulis juga pernah menjadi asisten praktikum mata kuliah Inventarisasi Sumberdaya Hutan tahun ajaran 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.

9 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI... i DAFTAR TABEL... iii DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR LAMPIRAN... vi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Hipotesis Manfaat... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Papan Partikel Bagas Sebagai Bahan Baku Papan Partikel Proses Produksi Pembuatan Papan Partikel dari Bagas Sifat-Sifat Papan Komposit dari Bagas Perekat dan Pengaruh Kadar Resin Perekat terhadap Sifat-Sifat Papan Partikel BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian Alat dan Bahan Penelitian Metode Kerja Tahapan Pembuatan Papan Partikel Pengujian Papan Partikel Pengujian Sifat Fisis Papan Partikel Pengujian Sifat Mekanis Papan Partikel Analisis Data BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Sifat Fisis Papan Partikel Ampas Tebu Kerapatan Kadar Air... 27

10 ii Daya Serap Air Pengembangan Tebal Sifat Mekanis Papan Papan Partikel Ampas Tebu Keteguhan Lentur (MOE) Keteguhan Patah (MOR) Keteguhan Rekat (IB) Kuat Pegang Sekrup BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 47

11 DAFTAR TABEL No. Halaman 1. Sumber-sumber bio-based resources untuk papan komposit Perbandingan ukuran serat antara bagas dengan kayu Perbandingan komposisi kimia antara bagas dengan kayu Sifat-sifat papan komposit dari bagas Spesifikasi perekat urea formaldehida PT. ARUKI Surabaya Kebutuhan bahan baku pada berbagai kadar resin perekat UF dalam pembuatan papan partikel ampas tebu Hasil analisis ragam Hasil analisis ragam kerapatan papan partikel ampas tebu Hasil analisis ragam kadar air papan partikel ampas tebu Hasil analisis ragam daya serap air papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 2 jam Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata daya serap air dengan lama perendaman 2 jam pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan Hasil analisis ragam daya serap air papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 24 jam Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata daya serap air dengan lama perendaman 24 jam pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan Hasil analisis ragam pengembangan tebal papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 2 jam Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata pengembangan tebal dengan lama perendaman 2 jam pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan Hasil analisis ragam pengembangan tebal papan partikel ampas tebu dengan lama perendaman 24 jam Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata pengembangan tebal dengan lama perendaman 24 jam pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan Hasil analisis ragam MOE papan partikel ampas tebu Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata MOE pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan Hasil analisis ragam MOR papan partikel ampas tebu... 38

12 iv 21. Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata MOR pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan Hasil analisis ragam IB papan partikel ampas tebu Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata IB pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan Hasil analisis ragam kuat pegang sekrup papan partikel ampas tebu Hasil pengujian perbandingan nilai rata-rata kuat pegang sekrup pada berbagai kadar resin perekat UF berdasarkan uji Duncan... 43

13 v DAFTAR GAMBAR No. Halaman 1. Penampang lintang sel bagian batang tebu Skema cara pembuatan papan partikel dari bagas Pengaruh peningkatan kadar resin terhadap keteguhan patah Pengaruh peningkatan kadar resin terhadap keteguhan rekat Pengaruh peningkatan kadar resin terhadap respon perendaman papan partikel dalam air selama 24 jam Pola pemotongan contoh uji papan partikel Cara pembebanan dalam pengujian MOR dan MOE Cara pengujian IB Nilai rata-rata kerapatan papan partikel ampas tebu Nilai rata-rata kadar air papan partikel ampas tebu Nilai rata-rata daya serap air papan partikel ampas tebu Nilai rata-rata pengembangan tebal papan partikel ampas tebu Nilai rata-rata MOE papan partikel ampas tebu Nilai rata-rata MOR papan partikel ampas tebu Nilai rata-rata IB papan partikel ampas tebu Nilai rata-rata kuat pegang sekrup papan partikel ampas tebu... 42

14 vi DAFTAR LAMPIRAN No. Halaman 1. Data hasil pengujian kerapatan papan partikel ampas tebu Data hasil pengujian kadar air papan partikel ampas tebu Data hasil pengujian daya serap air papan partikel ampas tebu Data hasil pengujian pengembangan tebal papan partikel ampas tebu Data hasil pengujian keteguhan lentur (MOE) dan keteguhan patah (MOR) papan partikel ampas tebu Data hasil pengujian keteguhan rekat (IB) papan partikel ampas tebu Data hasil pengujian kuat pegang sekrup papan partikel ampas tebu Hasil analisis ragam sifat-sifat papan partikel ampas tebu Hasil uji wilayah berganda Duncan Kualitas papan partikel menurut standar JIS A

15 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 %.

16 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 % 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 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 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.

17 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

18 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 Straw (jerami) Stalks (batang, tangkai) Sugar cane bagasse (ampas tebu) Reeds (alang-alang) Bamboo Cotton staple (serabut kapas) Core (jute, kenaf, hemp) Papyrus 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).

19 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

20 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, Kayu keras 1,3 0, Batang tebu: - Serat - Empulur - vessel 1,5 0,3 1,0 0,021 0,060 0, Sumber: Japan Consulting Institute (1981) diacu dalam Sudirjo (1991) Bagas mengandung air %; 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 α selulosa (%) Pentosan (%) Lignin (%) Abu (%) Kayu lunak ,3 Kayu keras ,3 Bagas 33, ,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

21 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 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

22 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 o C. 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 menit dengan suhu sekitar 100 o C. 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 o C. Suspension dryer memiliki saluran pipa yang panjang dengan diameter sekitar 40 cm. Suhu yang digunakan tergolong tinggi, yaitu sekitar 400 o C.

23 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 %. 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 o C. Resin berbahan dasar urea biasanya matang pada suhu antara o C. Tekanan kempa yang digunakan biasanya berkisar antara kg/cm 2 untuk papan partikel berkerapatan sedang. Sebelum mengalami pengempaan panas, kadar air lembaran biasanya berkisar antara % 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.

24 10 Penggilingan atau penumpukan bagas Pith (Empulur) Tungku pengolahan Depithing (Pembuangan pith) Pengeringan partikel Pemisahan partikel Pencampuran partikel dengan perekat Persiapan perekat Pembentukan lembaran Pengempaan ekstruksi Pengempaan awal Pengempaan panas multi plat Pengkondisian Pemotongan dan pengampelasan Papan partikel bagas Gambar 2 Skema cara pembuatan papan partikel dari bagas (Paturau 1982).

25 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/m 3 ) MOE (MPa) MOR (MPa) Daya serap air 24 jam (%) Pengembangan tebal 24 jam (%) Papan partikel ,4-2 16,7-25, ,8 16,3 - - Papan serat ,5 11, ,6-26, Papan semen Papan komposit ,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

26 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 (25 o C) sebesar 30 Cps; resin solid content %; ph 7-8; dan berat jenis (25 o C) 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).

27 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).

28 14 Papan partikel yang ditunjukkan oleh Gambar 3-5 memiliki kerapatan sebesar 0,72 g/cm 3. 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/cm 2 menjadi 11908,36 kg/cm 2 ; nilai MOR meningkat dari 35,39 kg/cm 2 menjadi 101,59 kg/cm 2 ; nilai IB meningkat dari 4,32 kg/cm 2 menjadi 5,93 kg/cm 2 ; 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/cm 2 menjadi 44275,93 kg/cm 2 ; nilai MOR meningkat dari 142,51 kg/cm 2 menjadi 206,45 kg/cm 2 ; nilai IB meningkat dari 1,57 kg/cm 2 menjadi 2,30 kg/cm 2 ; 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/cm 2 menjadi 45636,55 kg/cm 2 ; nilai MOR meningkat dari 126,93 kg/cm 2 menjadi 212,65 kg/cm 2 ; nilai IB meningkat dari 2,91 kg/cm 2 menjadi 4,55 kg/cm 2 ; 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

29 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 diacu dalam Muharam 1995).

30 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 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)/30 o C 0,80-3,00 0,85 ph 7,0-8,0 7,4 Resin solid content (%) 48,0-52,0 51 Berat jenis/30 o C 1,18-1,20 1,19 Formaldehida bebas (%) 1,0-1,4 1,1 Suhu pematangan ( o C) > 35 o C 33 Sumber: PT. Arjuna Utama Kimia (2007)

31 Metode Kerja Tahapan Pembuatan Papan Partikel Tipe papan partikel yang dibuat adalah papan partikel satu lapis (single layer particleboard) dengan target kerapatan 0,6 g/cm 3. 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 ,62 58,77 15, ,08 76,94 15, ,89 94,43 14, ,03 111,34 14, ,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 %. Setelah proses penjemuran tersebut, kadar airnya menjadi berkisar antara %. 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.

32 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 103±2 o C 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 o C dengan tekanan 35 kg/cm 2 selama 10 menit.

33 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 Pengujian Papan Partikel Pengujian sifat fisis dan mekanis mengacu pada standar JIS A 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 cm 30 cm B C 10 cm A D 10 cm 5 cm 20 cm 5 cm 5 cm E 5 cm 30 cm 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

34 20 D = contoh uji untuk IB E = contoh uji untuk kuat pegang sekrup 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: Kr = M V dimana : Kr = kerapatan (g/cm 3 ) M = berat contoh uji kering udara (g) V = volume contoh uji kering udara (cm 3 ) 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 103±2 o C selama 24 jam sampai beratnya konstan dan diukur beratnya (BB). Selanjutnya kadar air papan dihitung dengan menggunakan rumus: BA BB KA = x100% BB 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).

35 21 Besarnya daya serap air papan dihitung berdasarkan rumus: B2 B1 DS = x100% B1 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: T 2 T1 S = x100% T1 dimana : S = pengembangan tebal (%) T1 = tebal contoh uji sebelum perendaman (mm) T2 = tebal contoh uji setelah perendaman (mm) 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: 3PL MOR = 2 2bh

36 22 dimana : MOR = modulus of rupture (kg/cm 2 ) P = beban maksimum (kg) L = jarak sangga (cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm) P 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 : 3 ΔPL MOE = 4Δybh 3 dimana : MOE = modulus of elasticity (kg/cm 2 ) ΔP = selisih beban (kg) L = jarak sangga (cm) Δy = 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:

37 23 dimana : IB = internal bond (kg/cm 2 ) P = beban makimum (kg) A = luas penampang (cm 2 ) IB = P A Blok logam Contoh uji Blok logam 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 Adapun model statistik linier dari rancangan percobaan ini dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut: Y ij = µ + τ i + ε ij

38 24 Keterangan: Y ij = 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. µ = nilai rata-rata umum. τ i = pengaruh perlakuan ke-i, dimana i = 6 %, 8 %, 10 %, 12 %, dan 14 %. ε ij = pengaruh acak pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j Bentuk hipotesis yang diuji adalah sebagai berikut: H o : Perlakuan yang diberikan tidak berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanis. H 1 : 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 i=1 i=1 _ JKP = r Y 2 i. - FK JKG = JKT-JKP JKP KTP = t 1 KTG = Y 2 tr r t JKG t ( r 1) keterangan: FK = faktor koreksi JKT = jumlah kuadrat total

39 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 α;p;dbg S _ Y S Y = KTG r dimana: r α;p;dbg = nilai tabel Duncan pada taraf nyata α, jarak peringkat dua perlakuan p, dan derajat bebas galat sebesar db g

40 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Sifat Fisis Papan Partikel Ampas Tebu 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.

41 27 Target kerapatan papan partikel ampas tebu dalam penelitian ini adalah sebesar 0,6 g/cm 3 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 Derajat Jumlah Kuadrat F tabel F-hitung Keragaman Bebas Kuadrat Tengah 0,05 0,01 Perlakuan 4 0, , ,59 tn 3,478 5,995 Galat 10 0, , Total 14 0, Keterangan: tn = tidak nyata Data pada Tabel 8 menunjukkan F hitung < F (α=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 mensyaratkan nilai kerapatan papan partikel berkisar antara 0,40-0,90 g/cm 3. Dengan demikian, seluruh nilai kerapatan papan partikel ampas tebu dari hasil penelitian ini telah memenuhi standar tersebut 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.

42 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 Derajat Jumlah Kuadrat F tabel F-hitung Keragaman Bebas Kuadrat Tengah 0,05 0,01 Perlakuan 4 0,12 0,03 0,02 tn 3,478 5,995 Galat 10 16,24 1, Total 14 16, Keterangan: tn = tidak nyata Data pada Tabel 9 menunjukkan F hitung < F (α=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

43 29 JIS A adalah berkisar antara 5-13 % sehingga dapat diketahui bahwa seluruh papan partikel ampas tebu dalam penelitian ini telah memenuhi standar tersebut 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. Lama perendaman: 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

44 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 , ,52 18,01 sn 3,478 5,995 Galat ,87 68, Total , Keterangan: sn = sangat nyata Dari data Tabel 10 menunjukkan F hitung > F (α=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 ,01 A ,20 B B ,07 B B ,36 B B ,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

45 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 , ,08 26,53 sn 3,478 5,995 Error ,85 77, Total , Keterangan: sn = sangat nyata Dari data Tabel 12 menunjukkan F hitung > F (α=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 ,24 A ,51 B B ,79 B B ,11 B B ,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

46 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 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 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. Lama perendaman: 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