BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Oriented Strand Board Menurut SBA (2004) menyatakan bahwa OSB adalah panel struktural yang cocok untuk konstruksi. Lembaran panilnya terdiri dari sayatan strand dari kayu berdiameter kecil atau kayu jenis cepat tumbuh dan diikat dengan perekat tipe eksterior melalui proses pengempaan panas. Kekuatan OSB berasal dari strand yang diorientasikan pada lembaran. Pada bagian permukaan lapisan, strand diorientasikan pada arah memanjang panil. OSB merupakan perkembangan dari papan wafer (waferboard) dan memiliki kelebihan dibandingkan dengan plywood, yaitu tidak menuntut persyaratan bahan baku yang berkualitas tinggi. Dalam pembuatan lapik (mats), arah serat masing-masing strand diatur sedemikian rupa sehingga arah serat lapisan permukaan tegak lurus terhadap arah serat lapisan inti. Kandungan zat ekstraktif tinggi dari suatu jenis kayu menyebakan masalah dalam pengerasan perekat dan menimbulkan blister yaitu bagian tengah papan terdapat ruang kosong akibat tekanan gas internal zat ekstraktif yang mudah menguap. Umumnya bahan berlignoselulosa dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan OSB. Haygreen dan Bowyer (2003) menyatakan bahwa kayu yang banyak digunakan untuk memproduksi OSB adalah kayu dengan kerapatan rendah sampai sedang karena kayu dengan kerapatan tinggi sukar ditangani dan harganya lebih mahal. Menurut Tambunan (2000) bahwa kayu yang memiliki berat jenis (BJ) 0,35-0,65 lebih disukai dan disarankan sebagai bahan baku OSB. Menurut Youngquist (1999) menyatakan bahwa dalam pembuatan OSB, strand-strand yang dihasilkan disarankan untuk memiliki aspect ratio (perbandingan panjang dan lebar) strand paling sedikit tiga agar menghasilkan produk papan yang memiliki kekuatan lengkung (bending) dan kekuatan yang lebih besar. Spesifikasi sifat-sifat secara kuantitatif OSB berdasarkan standar CSA (Grade 0-2) untuk standar sifat-sifat dasar OSB dalam Tabel 1.

2 4 Tabel 1 Sifat OSB berdasarkan standar CSA (Grade 0-2) CSA a Sifat Papan (Grade 0-2) Sifat Fisis 1 Kerapatan - 2 Kadar Air (%) - 3 Pengembangan Tebal (%) 15 4 Daya Serap Air (%) - Sifat Mekanis 1 MOE sejajar serat (kg/cm 2 ) MOE tegak lurus serat (kg/cm 2 ) MOR sejajar serat (kg/cm 2 ) MOR tegak lurus serat (kg/cm 2 ) Internal bond (kg/cm 2 ) 3,45 6 Kuat pegang sekrup (kg) - keterangan : a = Structural Based Asociation (2005) Kelebihan dari produk OSB diantaranya sebagai berikut (SBA 2006 dalam Manalu 2007) : 1. Perbandingan beratnya, kayu lebih kuat dibandingkan besi karena kayu memiliki strength-to weight ratio lebih besar. 2. Berbeda dengan baja atau beton, OSB seluruhnya terbuat dari sumberdaya terbaharui dengan diameter kecil. 3. Analisis dari kerusakan bencana gempa bumi di California dan Jepang membuktikan bahwa lembaran papan panil komposit struktural lebih baik dalam hal menahan goncangan dibanding bangunan baja atau beton. Selain memiliki keunggulan OSB juga memiliki kelemahan antara lain (Nelson dan Kelly 1998 dalam Nuryawan dan Massijaya 2006) : 1. Secara umum OSB tidak dapat dibuat moulding, karena semua sisinya relatif kasar dan biasanya terdapat lapisan plinkut (bahan penolak air). 2. Faktor pembatas dimensi OSB adalah peralatan proses, sementara pada kayu lapis adalah ukuran veneer. 3. Pengalaman di USA dan Kanada, sifat-sifat struktural OSB kurang stabil pada temperatur dan kelembapan yang bervariasi. 4. Industrinya menghasilkan limbah padat berupa partikel halus dan sisa penggergajian sisi (trimming).

3 5 2.2 Bambu Bambu tergolong keluarga Gramineae (rumput-rumputan) disebut juga giant grass (rumput raksasa), berumpun dan terdiri dari sejumlah batang (buluh) yang tumbuh secara bertahap, dari mulai rebung batang muda dan sudah dewasa pada umur 3-5 tahun. Batang bambu berbentuk silindris, berbuku-buku, beruasruas, berdinding keras, pada setiap buku terdapat mata tunas atau cabang. Lebih dari 1000 spesies bambu dalam 80 genera, sekitar 200 spesies dari 20 genera ditemukan di Asia Tenggara (Dransfield dan Widjaja 1995), sedangkan di Indonesia ditemukan sekitar 60 jenis. Tanaman bambu ditemukan didataran rendah sampai pegunungan dengan ketinggian sekitar 300 mdpl. Menurut Sutiyono et al. (1996) dalam Ginting (2009) menyatakan bahwa di daerah ruasruas batang bambu tumbuh akar-akar sehingga memungkinkan untuk memperbanyak tanaman dari potongan-potongan ruasnya, selain tunas-tunas rumpunnya. Beberapa hal yang mempengaruhi sifat fisis dan mekanis bambu adalah umur, posisi ketinggian, diameter, tebal daging bambu, posisi beban (pada buku atau ruas), dan kadar air bambu. 2.3 Bambu Tali Bambu tali disebut juga dengan bambu apus, awi tali, atau pring tali. Bambu ini termasuk dalam genus Gigantochloa yang umumnya mempunyai rumpun rapat. Nama ilmiah bambu tali adalah Gigantochloa apus J.A & J.H. Schultes Kurz. Tinggi bambu tali dapat mencapai 20 m dengan warna batang hijau cerah sampai kekuning-kuningan. Batangnya tidak bercabang dibagian bawah berdiameter batang 2,5-15 cm, tebal dinding 3-15 mm, dan panjang ruasnya cm. Panjang batang yang dapat dimanfaatkan antara 3-15 m. Pelepah batangnya tidak mudah lepas meskipun umur batang sudah tua. Jenis bambu ini diduga berasal dari Burma dan sekarang tersebar luas di seluruh kepulauan Indonesia. Bambu tali umumnya tumbuh di daratan rendah tetapi dapat juga tumbuh dengan baik di daerah pegunungan sampai ketinggian 1000 mdpl. Bambu tali berbatang kuat, liat dan lurus. Jenis ini terkenal paling bagus untuk dijadikan bahan baku kerajinan anyaman karena seratnya yang panjang, kuat, dan lentur. Ada juga yang menggunakannya untuk alat musik. Menurut

4 6 Berlian dan Rahayu (1995) dalam Ginting (2009), menyatakan bahwa rebung bambu tali tidak bisa dimakan oleh karena rasanya pahit. 2.4 Bambu Hitam Nama ilmiah bambu hitam adalah Gigantochloa atroviolacea Widjaja. Tinggi bambu hitam mencapai 20 m, batang berbulu tipis/halus dan tebal, dinding batang hingga 8 mm dengan diameter 6-8 cm (jarak buku cm). Warna bambu jenis ini hijau-coklat, tua-keunguan atau hitam. Bambu hitam dapat tumbuh di tanah tropis dataran rendah, lembab, dengan curah hujan per tahun mencapai mm, dengan kelembaban relatif sekitar 70% dan temperatur C. Bambu ini juga dapat tumbuh di tanah kering berbatu atau tanah (vulkanik) merah. Bambu jenis ini banyak digunakan untuk bahan pembuatan instrumen musik seperti angklung, calung, gambang dan celempung. Bambu hitam berfungsi untuk bahan industri kerajinan tangan dan pembuatan mebel. Rebungnya dapat dimanfaatkan sebagai sayuran. Menurut Berlian dan Rahayu (1995) dalam Ginting (2009) menyatakan bahwa bambu yang digunakan sebagai bahan baku OSB sebelum dikonversi menjadi strand, harus melewati tahap pembagian setiap ruasnya, kemudian pengulitan. Hal ini dikarenakan kehadiran kulit tidak digunakan pada produk akhir OSB karena akan mengurangi kekuatan dan menggangu perekatan. 2.5 Perekat Fenol Formaldehida Perekat fenol formaldehida adalah molekul berbobot rendah yang terbentuk dari phenol dan formaldehid. Perekat ini termasuk ke dalam perekat termoset. Beberapa sifat yang dimiliki oleh perekat termoset yaitu kekuatan kohesif dari termoset melebihi kekuatan tarik kayu, memiliki kepolaran cukup tinggi dan viskositas cukup rendah untuk penetrasi ke dalam pori-pori mikro dalam kayu yang secara mekanis berindak sebagai jangkar. Dalam proses perekatan antara PF dengan kayu terdapat prinsip kohesi dan prinsip adhesi. Hasil ikatan antara kayu dengan perekat dikenal adanya teori adhesi spesifik dan adhesi mekanis. Perekat spesifik terjadi karena adanya ikatan kimia kayu dengan perekat yaitu, melalui ikatan hidrogen. Perekat mekanis terjadi karena bahan perekat masuk ke dalam rongga-rongga yang ada pada kayu lalu mengeras dan terjadi proses penjangkaran.

5 7 Karakteristik perekat fenol formaldehida (PF) dapat disajikan pada Tabel 2. Tabel 2 Karakteristik perekat fenol formaldehida (PF) Parameter Penampakan Sifat Larutan (merah) ph (ph meter/25 C) 10,0-13,6 Viskositas (Poise/25 C) 1,5-3,0 Berat Jenis (25 C) 1,180-1,200 Resin Content (%/135 C) 41,0-43,0 Cure Time (min/135 C) 6-16 Water Solubility (x/25 C) lebih dari 20 Sumber: PT. Pamolite Adhesive Industry (2005) Kelebihan Fenol Formaldehida : 1 Tahan terhadap perlakuan air panas maupun dingin. 2. Tahan terhadap kelembaban dan temperatur tinggi. 3. Tahan terhadap bakteri, fungi, rayap dan mikro-organisme. 4. Tahan terhadap banyak bahan kimia seperti minyak, basa dan bahan pengawet kayu. Penggunaan PF merupakan metode yang efektif untuk mengurangi sifat higroskopis kayu (Hill 2006). Menurut Furuno et al. (2004) bahwa PF memiliki berat molekul rendah (BM) mampu berpenetrasi ke dalam dinding sel dan mampu meningkatkan stabilitas dimensi kayu, sedangkan PF dengan BM 820 sebagian besar berada di sel lumen sedikit meningkatkan stabilitas kayu. Anwar et al. (2009) mengemukakan bahwa impregnasi PF mampu meningkatkan stabilitas dimensi pada bambu strip. 2.6 Pengujian Destruktif Pengujian destruktif meliputi pengujian sifat mekanis dan fisis diantaranya adalah pengujian modulus lentur (MOE), modulus patah (MOR), keteguhan rekat internal (IB), kadar air, kerapatan, daya serap air dan pengembangan tebal. Elastisitas adalah suatu sifat benda yang mampu kembali kekondisi semula dalam bentuk dan ukurannya ketika beban yang menanganinya dihilangkan (Tsoumis 1991). Semakin besar nilai modulus elastisitasnya maka bahan tersebut

6 8 semakin kaku. Nilai MOE merupakan pengujian untuk pengendalian kualitas karena menunjukan kemampuan blending, pembentukan lembaran dan pengempaan (Bowyer dan Haygreen 2003). Pengujian menjadi pengujian sejajar serat dan pengujian tegak lurus serat. Keteguhan rekat internal merupakan tarik tegak permukaan papan. 2.7 Pengujian Nondestruktif Menurut Ross (1992), evaluasi nondestruktif didefinisikan sebagai metode mengidentifikasikan sifat fisis dan mekanis bahan tanpa menimbulkan kerusakan yang berarti yang dapat mengubah kemampuan pemanfaatan akhir dari bahan tersebut. Untuk bahan kayu, pengujian nondestruktif digunakan untuk menilai cacat yang muncul akibat diskontinuitas, adanya rongga (voids) serta kemungkinan adanya pembesaran (inclusions) selama proses pembuatan yang dapat berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanis produknya. Terdapat beberapa tipe pengujian nondestruktif kayu yang dikembangkan antara lain teknik mekanis, vibrasi, akustik/gelombang tegangan (stress waves), gelombang ultrasonik, gelombang elektromagnetik, dan nuklir (IUFRO 2006 dalam Karlinasari et al 2006) Kecepatan gelombang ultrasonik berkaitan dengan struktur kayu, sementara itu atenuasi berhubungan dengan komposisi atau kandungan suatu bahan. Beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan rambatan gelombang ultrasonik pada kayu antara lain karakteristik mikrostruktural kayu (ukuran, frekuensi, komposisi dan kondisi ultrastuktur sel penyusun kayu), komposisi kimia kayu (selulosa, hemiselulosa, dan lignin), asal tempat tumbuh pohon, tingkat tegangan kayu, kadar air, temperatur, kelembaban serta arah rambatan gelombang (longitudinal, radial, dan tangensial) (Smith 1989 dan Curtu et al. 1996). Ross dan Pellerin (2002) menyatakan ada beberapa metode yang dapat dikategorikan sebagai evaluasi nondestruktif pada kayu yaitu: 1. Evaluasi secara visual: warna dan cacat kayu 2. Tes kimia: komposisi (melalui kehilangan berat, contohnya akibat serangan jamur atau cendawan perusak pada kayu teras Douglas fir yang berkaitan dengan degradasi komponen hemiselulosa), adanya perlakuan pengawetan dan ketahanan terhadap api

7 9 3. Tes fisis: kecepatan rambat gelombang (stress wave velocity), emisi akustik, sinar x serta microwave ground penetration radar 4. Tes mekanis: metode defleksi (Machine-Stress-Rated/MSR) 2.8 Kecepatan Rambatan Gelombang Suara Gelombang mekanik terdiri dari dua jenis, yakni gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Jika partikel-partikel bergerak ke atas dan ke bawah dalam arah tegak lurus terhadap gelombang maka gelombang ini dinamakan gelombang transversal, contoh untuk gelombang ini adalah gelombang yang terjadi pada tali jika digerakkan. Berbeda dengan gelombang transversal, gelombang longitudinal merupakan gelombang yang arah getaran medium sejajar dengan rambat gelombang. Salah satu contoh gelombang longitudinal adalah gelombang yang dihasilkan dari suara. Gelombang suara dapat merambat melalui gas, cairan atau benda padat. Salah satu metode nondestruktif yang banyak digunakan pada saat ini adalah metode pengujian dengan menggunakan gelombang tegangan (stress wave velocity). Gelombang tegangan dihasilkan berdasarkan kecepatan suara yang bekerja pada suatu bahan dan dapat terefleksi pada permukaan bahan, cacat-cacat dalam dan batas-batas pada bagian bahan yang menyatu. Kecepatan rambatan gelombang suara merupakan perbandingan jarak tempuh suatu gelombang suara per satuan waktu. Kecepatan suara yang melewati medium memiliki kecepatan yang berbeda seperti pada udara sebesar 340 m/t, gabus m/t, air 1440 m/t, besi 5000 m/t dan kaca m/t (Tsoumis 1991). Prinsip dari metode ini adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang tegangan mencapai jarak tertentu dari suatu bahan. Karlinasari (2003) dalam Ikhsan (2011) menyatakan bahwa jika dimensi suatu bahan diketahui, maka waktu dari gelombang tegangan yang bekerja dapat dihitung dan digunakan untuk mengetahui lokasi diskontinuitas pada kayu atau produk kayu lainnya. Betchel (1986) menambahkan semakin tinggi waktu yang dibutuhkan gelombang untuk merambat suatu medium maka produk tersebut mempunyai kualitas yang rendah begitu juga sebaliknya, jika waktu perambatan gelombang cepat pada medium maka produk tersebut mempunyai kualitas yang baik. Metode gelombang tegangan atau gelombang suara digunakan untuk menentukan modulus elastisitas dinamis (MOEd) dari

8 10 komponen struktural. Dengan penentuan waktu rambat gelombang suara dan diketahuinya jarak dari dua buah tranduser atau sensor yang digunakan maka dapat ditentukan kecepatannya sehingga kemudian dapat digunakan untuk menghitung MOE dinamis (MOEd) dari bahan. Nilai MOEd ini berguna untuk memperkirakan kekuatan bahan tersebut melalui pendekatan korelasi statistik terhadap nilai MOE sebenarnya atau MOE statis (Karlinasari 2003 dalam Ikhsan 2011).