BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 16 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kayu Kelapa Sawit Pohon kelapa sawit produktif hingga berumur 25 tahun, tingginya mencapai 9 12 meter dan diameter cm. Komponen-komponen yang terkandung dalam kayu kelapa sawit adalah selulosa, lignin, parenkim, air, dan abu (Tomimura, 1992). Persentase kandungan dari kayu kelapa sawit dapat dilihat pada tabel 2.1. Tabel 2.1 Persentase komponen-komponen kayu kelapa sawit Komponen Kandungan % Air 12,05 Abu 2,25 SiO 2 0,48 Lignin 17,22 Hemiselulosa 16,81 α-selulosa 30,77 Pentosa 20,05 [ Sumber : Nasution, D. Y., 2001 ] Kerapatan kayu kelapa sawit berkisar dari 0,2 g/ml sampai 0,6 g/ml dengan kerapatan rata-rata 0,37 g/ml (Lubis, A. U., 1994) Sifat Fisik Kayu kelapa sawit Kadar Air Kayu Kelapa Sawit Kadar air batang kelapa sawit bervariasi antara %. Kenaikan kadar air yang bertahap ini diindikasikan terhadap ketinggian dan kedalaman posisi batang, yang bagian terendah dan luar batang memiliki nilai yang sangat jauh

2 17 dengan 2 bagian batang lainnya. Kecenderungan kenaikan kadar air ini dapat dijelaskan dengan mempertimbangkan distribusi jaringan parenklim yang berfungsi menyimpan atau menahan lebih banyak air daripada jaringan pembuluh. Ketersediaan jaringan parenklim ini akan semakin berlimpah dari bagian luar batang ke bagian dalam (pusat) batang (Choon, et al, 1991). Apabila kayu dikeringkan selama pengolahannya, semua cairan dalam rongga sel dikeluarkan. Tetapi rongga sel selalu berisi sejumlah uap air. Banyaknya air yang tetap tinggal di dalam dinding-dinding sel suatu produk akhir tergantung pada tingkat pengeringan selama pembuatan dan lingkungan tempat tinggal produk tersebut di kemudian hari ditempatkan. Setelah sekali dikeluarkan dengan pengeringan, air akan terdapat kembali di dalam rongga sel hanya apabila produk tersebut dikenakan air. Hal ini dapat terjadi sebagai akibat penempatan kayu di dalam tanah atau menggunakannya di mana hujan mungkin mengenainya. Kebanyakan sifat fisik kayu (selain berat) tidak dipengaruhi oleh perbedaanperbedaan mengenai banyaknya air dalam rongga sel. Misalnya, apabila rongga sel seperempatnya penuh dengan air, sel akan mempunyai kekuatan yang sama seperti jika separuhnya penuh (Jhon, G. H., Jim, L., Bowyer, 1996). Kerapatan Batang Kelapa Sawit Karena sifat dasarnya yang merupakan jenis monokotil, kerapatan batang kelapa sawit memiliki nilai yang sangat bervariasi pada bagian yang berbeda dari batang kelapa sawit. Nilai kerapatan tersebut berkisar antara kg/m 3 dengan rata-rata 370 kg/m 3. Kerapatan batang kelapa sawit menurun terhadap ketinggian dan kedalaman bagian batang (Choon, et al, 1991) Sifat Mekanik Kayu Kelapa sawit Sifat mekanik kayu kelapa sawit menggambarkan kerapatan batang baik pada arah radial maupun vertikal. Dari penelitian Bakar (2003) diketahui bahwa batang kelapa sawit mempunyai sifat sangat beragam dari bagian luar ke bagian pusat batang dan sedikit bervariasi dari bagian pangkal ke ujung batang. Beberapa sifat penting dari batang kelapa sawit untuk setiap batang dapat dilihat pada Tabel 2.2.

3 18 Tabel 2.2 Sifat-sifat Dasar Batang Kelapa Sawit Sifat-sifat Penting Bagian dalam Batang Tepi Tengah Pusat Berat Jenis (Kg/cm 2 ) ,28 0,20 Kadar air (%) Modulus Elastisitas (kg/cm 2 ) Keteguhan lentur (kg/cm 2 ) Susut volume (%) Kelas awet (Type) Kelas kuat (Type) V III-V V V V V Sumber: Bakar (2003) Menurut Balfas (2003), beberapa sifat yang kurang menguntungkan dari batang kelapa sawit, diantaranya adalah: 1. Kandungan air pada kayu segar sangat tinggi (dapat mencapai 50%). 2. Kandungan zat pati sangat tinggi (pada jaringan parenklim dapat mencapai 45%). 3. Keawetan alami sangat tinggi. 4. Kadar air keseimbangan relatif lebih tinggi. 5. Dalam proses pengeringan terjadi kerusakan parenklim yang disertai dengan perubahan dan kerusakan fisik secara berlebihan terutama pada bagian kayu dengan kerapatan rendah. 6. Dalam pengolahan mekanik batang kelapa sawit lebih cepat menumpulkan pisau, gergaji dan amplas. 7. Kwalitas permukaan kayu setelah pengolahan relatif rendah. 8. Dalam proses pengerjaan akhir memerlukan bahan lebih banyak.

4 19 Namun demikian kayu kelapa sawit memiliki beberapa hal yang sangat menguntungkan diantaranya adalah sebagai berikut: 1. Harga kayu atau eksploitasi sangat rendah. 2. Warna kayu cerah dan lebih seragam. 3. Tidak mengandung mata kayu. 4. Mudah diberi perlakuan kimia. 5. Mudah dikeringkan. 2.2 Polipropilena Polipropilena atau polipropena (PP) adalah sebuah polimer termo-plastik yang dibuat oleh industri kimia dan digunakan dalam berbagai aplikasi, diantaranya pengemasan, tekstil (contohnya tali, pakaian dalam termal, dan karpet), alat tulis, berbagai tipe wadah terpakaikan ulang serta bagian plastik, perlengkapan labolatorium, pengeras suara, komponen otomotif, dan uang kertas polimer. Polimer adisi yang terbuat dari propilena monomer, permukaannya tidak rata serta memiliki sifat resistan yang tidak biasa terhadap kebanyakan pelarut kimia, basa dan asam. Gambar 2.1 Struktur Polipropilena Pelelehan polipropilena bisa dicapai melalui ekstrusi dan pencetakan. Metode ekstrusi yang umum menyertakan produksi serat pintal ikat (spun bond) dan tiup leleh untuk membentuk gulungan yang panjang buat nantinya diubah menjadi beragam produk yang berguna seperti topeng. 2.3 Benzoil Peroksida Kebanyakan inisiator yang digunakan secara luas adalah radikal bebas yang dihasilkan dari peruraian peroksida. Peroksida organik seperti benzoil peroksida terurai secara homolitik menghasilkan radikal bebas benzoil. Kemudian radikal

5 20 bebas benzoil diuraikan untuk membentuk karbon dioksida (CO 2 ) dan radikal bebas fenil seperti ditunjukkan dalam mekanisme reaksi pada gambar 2.2. Gambar 2.2 Penguraian Benzoil Peroksida Radikal bebas fenil itu kemudian ditambahkan pada monomer vinil seperti propilena (C 6 H 5 CH=CH 2 ). Untuk menghasilakan sebuah radikal bebas yang baru dapat merambat (propagasi) dengan monomer-monomer vinil lainnya (Parker, 1994). Benzoil peroksida merupakan senyawa peroksida yang berfungsi sebagai inisiator dalam proses polimerisasi dan dalam pembentukan ikatan silang dari berbagai polimer dan material polimer. Senyawa peroksida ini dapat digunakan sebagai pembentuk radikal bebas. Penambahan sejumlah tertentu zat pembentuk radikal akan memberikan ikatan bagi bahan polimer, zat pembentuk radikal yang dapat digunakan sebagai pembentuk ikatan adalah dari jenis peroksida (Billmeyer, W.F., 1962).

6 Maleat Anhidrat Maleat anhidridat dapat dibuat dari asam maleat, seperti reaksi pada gambar 2.3 : O O H 3 C C HC C O + OH OH H 3 C C HC C O O Asetat Anhidrida Asam Maleat O HC C O + 2 CH 3 COOH Asam Asetat HC C O Maleat Anhidrida Gambar 2.3 Pembentukan Maleat Anhidrat Maleat Anhidrat adalah senyawa vinil tidak jenuh merupakan bahan mentah dalam sintesa resin poliester, pelapisan permukaan karet, deterjen, bahan aditif dan minyak pelumas, plastisizer dan kopolimer. Maleat Anhidrat mempunyai sifat kimia khas yaitu adanya ikatan etilenik dengan gugus karbonil didalamnya, ikatan ini berperan dalam reaksi adisi ( Arifin, 1996 ).

7 Modifikasi Polipropilena Modifikasi polipropilena bertujuan untuk menurunkan hidrofobisitasnya dengan cara penambahan bahan yang bersifat sebagai bahan pengikat, dilaporkan bahwa maleat anhidrat dapat ditempelkan ke matrik polipropilena dan terikat secara kimiawi dengan bantuan inisiator benzoil peroksida dan juga telah berhasil melakukan ikatan ester ke dalam matriks polipropilena yang dapat berikatan kimia dengan serat selulosa (Joly, 1996). Mekanisme penempelan gugus fungsi pada matriks polipropilena melalui pembentukan radikal pada atom C tersier dengan adanya inisiator benzoil peroksida maka atom H terlepas dan terbentuk radikal, selanjutnya akan berinterkasi melalui gugus maleat anhidrat. Adapun tahapan reaksinya dipaparkan pada gambar 2.4.

8 23 Gambar 2.4 Reaksi PP g MA

9 Divinilbenzena Divinilbenzena (DVB) terdiri dari satu cincin benzena yang diikat dua gugus vinil. Biasanya divinilbenzena ditemui dalam bentuk campuran dengan perbandingan 2:1 antara bentuk meta-divinilbenzena dan para-divinilbenzena, juga mengandung isomer etilvinilbenzena yang sesuai. Bila direaksikan bersama-sama dengan stirena, divinilbenzena dapat dipergunakan sebagai monomer reaktip dalam resin poliester. Stirena dan divinilbenzena bereaksi bersama-sama membentuk copolymer stirena-divinilbenzena (S-DVB). Polimer crosslink yang dihasilkan umumnya dipergunakan sebagai penghasil resin penukar ion. http//www:file:///c:use/downdloads/divinylbenzene.htm. 2.7 Papan Partikel Papan partikel ialah produk panil yang dihasilkan dengan memanfaatkan partikelpartikel kayu dan sekaligus mengikatnya dengan satu perekat. Tipe-tipe papan partikel yang banyak itu sangat berbeda dalam hal ukuran dan bentuk partikel, jumlah resin (perekat) yang digunakan dan kerepatan panil yang dihasilkan (Haygreen, J.G.,1996). Papan partikel (particle board) merupakan papan buatan mempunyai komponen utama berupa partikel kayu yang direkatkan dengan perekat organik seperti tanin, urea formaldehid, fenol formaldehid, dan lain-lain. Partikel kayu dapat berbentuk pasahan, serpih, bentuk biskit, tatal, serbuk gergaji, kerat, dan wool kayu ekselsior (kerekatan yang panjang, berombak, dan rampingan) (Duljapar, K.,2001). 2.8 Mutu Papan Partikel Mutu papan partikel meliputi cacat, ukuran, sifat fisis, sifat mekanis, dan sifat kimia. Dalam standar papan partikel yang dikeluarkan oleh beberapa negara masih mungkin terjadi perbedaan dalam hal kriteria, cara pengujian, dan persyaratannya. Walaupun demikian, secara garis besarnya sama.

10 Cacat Pada Standar Indonesia Tahun 1983 tidak ada pembagian mutu papan partikel berdasarkan cacat, tetapi pada standar tahun 1996 ada 4 mutu penampilan papan partikel menurut cacat, yaitu :A, B, C, dan D. Cacat yang dinilai adalah partikel kasar di permukaan, noda serbuk, noda minyak, goresan, noda perekat, rusak tepi dan keropos Ukuran Penilaian panjang, lebar, tebal dan siku terdapat pada semua standar papan partikel. Dalam hal ini, dikenal adanya toleransi yang tidak selalu sama pada setiap standar. Dalam hal toleransi telah, dibedakan untuk papan partikel yang dihaluskan kedua permukaannya, dihaluskan satu permukaannya dan tidak dihaluskan permukaannya Sifat Fisik Sifat fisis papan partikel adalah sebagai berikut : 1. Kerapatan papan partikel ditetapkan dengan cara yang sama pada semua standar, tetapi persyaratannya tidak selalu sama. Menurut Standar Indonesia Tahun 1983 persyaratannya 0,50-0,70 g/cm 3, sedangkan menurut Standar Indonesia Tahun 1996 persyaratannya 0,50-0,90 g/cm 3. Ada standar papan partikel yang mengelompokkan menurut kerapatannya, yaitu rendah, sedang, dan tinggi. 2. Kadar air papan partikel ditetapkan dengan cara yang sama pada semua standar, yaitu metode oven (metode pengurangan berat). Walaupun persyaratan kadar air tidak selalu sama pada setiap standar, perbedaannya tidak besar (kurang dari 5%). 3. Pengembangan tebal papan partikel ditetapkan setelah contoh uji direndam dalam air dingin (suhu kamar) atau setelah direndam dalam air mendidih, cara pertama dilakukan terhadap papan partikel interior dan eksterior, sedangkan cara kedua untuk papan partikel eksterior saja. Menurut Standar

11 26 Indonesia Tahun 1983, untuk papan partikel eksterior, pengembangan tebal ditetapkan setelah direbus 3 jam, dan setelah direbus 3 jam kemudian dikeringkan dalam oven 100 C sampai berat contoh uji tetap. Ada papan partikel interior yang tidak diuji pengembangan tebalnya, misalnya tipe 100 menurut Standar Indonesia Tahun 1996, sedangkan untuk tipe 150 dan tipe 200 diuji pengembangan tebalnya. Menurut standar FAO, pada saat mengukur pengembangan tebal ditetapkan pula penyerapan airnya Sifat Mekanis Sifat mekanis papan partikel adalah sebagai berikut: 1. Keteguhan (kuat) lentur umumnya diuji pada keadaan kering meliputi modulus patah dan modulus elastisitas. Pada Standar Indonesia Tahun 1983 hanya modulus patah saja, sedangkan pada Standar Indonesia Tahun 1996 meliput i modulus patah dan modulus elastisitas. Selain itu, pada standar ini ada pengujian modulus patah pada keadaan basah, yaitu untuk papan partikel tipe 150 dan 200. Bila papan partikelnya termasuk tipe I (eksterior), pengujian modulus patah dalam keadaan basah dilakukan setelah contoh uji direndam dalam air mendidih (2 jam) kemudian dalam air dingin (suhu kamar) selama 1 jam. Untuk papan partikel tipe II (interior) pengujian modulus patah dalam keadaan basah dilakukan setelah contoh uji direndam dalam air panas (70 C) selama 2 jam kemudian dalam air dingin (suhu kamar) selama 1 jam. 2. Keteguhan rekat internal (kuat tarik tegak lurus permukaan) umumnya diuji pada keadaan kering, seperti pada Standar Indonesia tahun Pada Standar Indonesia tahun 1983 pengujian tersebut dilakukan pada keadaan kering untuk papan partikel mutu I (eksterior) dan mutu II (interior). Pengujian pada keadaan basah, yaitu setelah direndam dalam air mendidik (2 jam) dilakukan hanya pada papan partikel mutu I saja. 3. Keteguhan (kuat) pegang skrup diuji pada arah tegak lurus permukaan dan sejajar permukaan serta dilakukan pada keadaan kering saja. Menurut Standar Indonesia tahun 1996 pengujian tersebut dilakukan pada papan partikel yang tebalnya di atas 10 mm.

12 Karakterisasi Papan Partikel Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui dan menganalisa campuran papan partikel kayu kelapa sawit. Karakterisasi yang dilakakukan dengan kekuatan tarik, Faurier Tranform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Differential Thermal Analysis (DTA). Kekuatan Lentur (Ultimate Flexural Strength) Pengujian kekuatan lentur dilakukan adalah untuk mengetahui ketahanan suatu bahan terhadap pembebanan pada titik lentur dan juga untuk mengetahui keeleksitasan suatu bahan. Pada pengujian ini pembebanan yang diberikan adalah tegak lurus terhadap sampel dengan tiga titik lentur dan titik titik sebagai penahan berjarak tertentu. Titik pembebanan diletakkan pada pertengahan panjang sampel. Skema pengujian kekuatan lentur seperti diperlihatkan pada gambar 2.5: b d L Defleksi lentur. Penekanan Perluasan Gambar 2.5 Pengujian Kekuatan Lentur Secara Skematik Pada pengujian ini akan terjadi perlengkungan pada titik tengah sampel dan besarnya perlengkungan ini dinamakan defleksi (δ) (Haygreen, J.G, 1996). Persamaan untuk memperoleh kekuatan lentur:

13 28 UFS = 3PL/ 2 bd 2 ( 2.1 ) Persamaan untuk memperoleh elastisitas, yaitu: MoE = P L 3 ( 2.2 ) 4ybd 3 UFS (MoR) = Kekuatan lentur Kg/cm 3 MoE = Elastisitas Kg/cm P = Beban maksimum pematah sampel (Kg) L = Jarak span (cm) Y = Jarak defleksi (cm) d = tebal sampel uji (cm) b = Lebar sampel uji (cm)