PENGEMBANGAN PAPAN KOMPOSIT RAMAH LINGKUNGAN DARI BAMBU, FINIR DAN LOG CORE KAYU KARET (Hevea brasiliensis (Willd.Ex A.Juss.) Mull. Arg.) SUKMA SURYA KUSUMAH SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pengembangan Papan Komposit Ramah Lingkungan dari Bambu, Finir dan Log Core Kayu Karet (Hevea brasiliensis (Willd.Ex A.Juss.) Mull. Arg.) adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak ditebitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Agustus 2009 Sukma Surya Kusumah NIM E251070021
ABSTRACT SUKMA SURYA KUSUMAH. Development of Environmentally friendly Composite Board Made From Bamboo, Veneer and Log Core of Rubber Wood (Hevea brasiliensis (Willd. Ex A. Juss.) Mull. Arg.). Under the direction of MUH. YUSRAM MASSIJAYA dan BAMBANG SUBIYANTO. Decreasing of wood raw material supply for wood industry encourages stakeholders in Indonesia in finding wood utilization efficiency and other lignocelluloses substitution. The objective of this research was to develop an environmentally friendly composite board made from bamboo veneer, rubber wood veneer, and log core waste of rubber wood. There were 2 phases in this research. First phase was determine of veneer and log core strip form optimum in composite board productions. The bamboo veneer made from slices of betung, andong, and tali bamboo species. Strip form of log core was square and silindric forms. Arrangement of log core strip was zigzag in design. Second phase was determine of log core strip thickness and arranging design optimum in composite board productions. Thicknesses of log core strip were 1,2 cm, 1,8 cm and 2,4 cm. Arrangements of log core strip in second phase were type A and type B design. Composite boards were constructed from seven layers. 280 g/cm 2 of Water Based Polymer Isocyanate (polyurethane) was used as adhesive in composite board productions. The research results in first phase show that the composite board made of andong bamboo veneer, square strip of log core, type B strip in design and 1,8 cm thickness of log core strip performed better quality compared to those of other composite boards. The above type of composite boards fulfill Japanese Agricultural Standard (JAS) No. 1516, 2003 for structural plywood, but not fulfill Cina Standard GB/T 19536 2004 plywood for container flooring. These composite boards were suitable for structural utilization and classified as environmentally friendly composite board. Keywords: bamboo, veneer, log-core, structural utilization, environmentally friendly composite board.
RINGKASAN SUKMA SURYA KUSUMAH. Pengembangan Papan Komposit Ramah Lingkungan dari Bambu, Finir dan Log Core Kayu Karet (Hevea brasiliensis (Willd.Ex A.Juss.) Mull. Arg.). Dibimbing oleh MUH. YUSRAM MASSIJAYA dan BAMBANG SUBIYANTO. Limbah kayu sisa proses pengupasan kayu bulat menjadi finir yang biasa disebut log core belum dimanfaatkan secara maksimal. Oleh karena itu, diversifikasi produk dari log core dan bahan berlignoselulosa lainnya seperti bambu menjadi produk komposit yang berkualitas tinggi dan ramah lingkungan sangat penting sehingga diharapkan dapat meningkatkan nilai jual dari limbah kayu tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk menemukan teknik pembuatan papan komposit ramah lingkungan dari bambu, finir dan log core kayu karet dengan menentukan konstruksi, pola penyusunan dan ketebalan strip log core, serta jenis pelapis yang optimum. Papan komposit contoh yang dibuat adalah papan komposit berdimensi 50 cm x 50 cm x 3 cm dengan bahan baku kombinasi antara bambu, finir dan limbah kayu (log core). Sebagai pembanding, dibuat papan komposit kontrol dari limbah kayu dan finir, papan komposit dari bambu dan finir, papan komposit dari finir, serta papan komposit dari bambu. Perekat yang digunakan adalah perekat polyurethane (PU) dengan berat labur 280 g/m 2, dengan tekanan kempa dingin sebesar 5 kgf/cm 2 selama 60 menit. Tahapan pembuatan papan komposit terbagi menjadi dua tahapan, yaitu: 1) penentuan konstruksi strip log core (kotak dan bulat) dan jenis pelapis yang optimum (bambu andong, bambu betung, bambu tali dan finir kayu karet); 2) penentuan pola penyusunan (pola penyusunan tipe A (susunan strip disusun dari strip kotak berdimensi sama (2,5 cm x 2,5 cm x 2,5 cm)) dan pola penyusunan tipe B (susunan strip disusun dari strip kotak yang berdimensi 2,5 cm x 2,5 cm x 2,5 cm dan dikombinasikan dengan balok panjang berdimensi 2,5 cm x 2,5 cm x 50 cm dari log core kayu karet)) dan tebal strip log core kayu karet (1,2 cm, 1,8 cm, dan 2,4 cm) pada bagian inti papan. Berdasarkan hasil pengujian papan komposit dari bambu, finir dan log core kayu karet diperoleh hasil sebagai berikut: 1) Papan komposit dengan konstruksi strip log core kotak memiliki nilai delaminasi, kekerasan, keteguhan tekan, MOR, dan MOE lebih baik daripada papan komposit dengan strip log core bulat; 2) Pelapis bambu andong dan tali pada papan komposit dengan strip log core memiliki nilai delaminasi lebih baik daripada papan komposit dengan strip log core yang dilapisi oleh pelapis lainnya; 3) Papan komposit dengan strip log core kotak dan bambu andong memiliki kekerasan, MOR, MOE, dan keteguhan tekan lebih baik dibandingkan papan komposit lainnya serta memenuhi standar JAS No. 1516 2003, JAS for structural plywood; 4) Sifat fisis papan komposit pada semua pola penyusunan dan ketebalan strip log core yang meliputi kadar air dan delaminasi memenuhi standar JAS No. 1516 2003, JAS for structural plywood; 5) Papan komposit dengan pola penyusunan strip tipe B pada ketebalan strip log core 1,2 cm dan 1,8 cm memiliki MOR, MOE, dan keteguhan tekan yang memenuhi standar JAS No. 1516 2003, JAS for structural plywood. Papan
komposit dengan pola penyusunan strip tipe A pada ketebalan strip log core 1,2 cm hanya nilai MOE yang tidak memenuhi standar, sedangkan pada ketebalan strip log core 1,8 hanya nilai MOR dan MOE yang memenuhi standar JAS No. 1516 2003, JAS for structural plywood. Keteguhan tekan searah tebal papan komposit pada kedua konstruksi strip, jenis pelapis, pola penyusunan dan ketebalan strip relatif sama. Sedangkan berdasarkan standar Cina GB/T 19536 2004 tentang plywood for container flooring, papan komposit yang dihasilkan tidak memenuhi nilai kadar air, MOR (sejajar dan tegak lurus serat), serta MOE (sejajar serat) yang dipersyaratkan oleh standar Cina tersebut. Berdasarkan hasil penelitian tersebut,teknik yang tepat untuk menghasilkan papan komposit yang ramah lingkungan dan berkualitas tinggi adalah dengan menggunakan bambu andong sebagai pelapis, konstruksi kotak dengan pola penyusunan strip tipe B (susunan strip disusun dari strip kotak yang berdimensi 2,5 cm x 2,5 cm x 2,5 cm dan dikombinasikan dengan balok panjang berdimensi 2,5 cm x 2,5 cm x 50 cm dari log core kayu karet) serta ketebalan strip log core 1,8 cm pada lapisan inti. Selain daripada itu, berdasarkan standar JAS No. 1516 2003 JAS for structural plywood papan komposit terbaik yang dihasilkan pada penelitian ini dapat digunakan untuk penggunaan struktural seperti panel pintu, penyekat dinding, serta penggunaan struktural lainnya. Sedangkan berdasarkan standar Cina GB/T 19536 2004, papan komposit tersebut tidak cocok untuk digunakan sebagai alas peti kemas (container flooring), karena beberapa sifat fisis dan mekanis papan yang dihasilkan tidak memenuhi standar Cina GB/T 19536 2004.
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.
PENGEMBANGAN PAPAN KOMPOSIT RAMAH LINGKUNGAN DARI BAMBU, FINIR DAN LOG CORE KAYU KARET (Hevea brasiliensis (Willd.Ex A.Juss.) Mull. Arg.) SUKMA SURYA KUSUMAH Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Mayor Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
PENGEMBANGAN PAPAN KOMPOSIT RAMAH LINGKUNGAN DARI BAMBU, FINIR DAN LOG CORE KAYU KARET (Hevea brasiliensis (Willd.Ex A.Juss.) Mull. Arg.) SUKMA SURYA KUSUMAH Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Mayor Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Ir. Naresworo Nugroho, M.S.
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas izin dan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan studi dan penulisan tesis yang berjudul Pengembangan Papan Komposit Ramah Lingkungan dari Bambu, Finir dan Log Core Kayu Karet (Hevea brasiliensis (Willd.Ex A.Juss.) Mull. Arg.). Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Orang tua dan seluruh yang telah memberikan do a dan dukungan yang tak terhingga kepada penulis. 2. Komisi Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Muh Yusram Massijaya, M.S. dan Prof (R). Dr. Ir. Bambang Subiyanto, M. Agr, atas arahan, bimbingan serta motivasinya dalam proses penyelesaian tesis dan Dr. Ir. Naresworo Nugroho, M.S selaku penguji luar komisi atas masukannya bagi penyempurnaan tesis. 3. Rektor IPB, Dekan Sekolah Pascasarjana IPB, Ketua Program Studi/Mayor Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan beserta staf atas kesempatan studi dan pelayanan akademik yang diberikan bagi penulis. 4. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional atas dukungan Beasiswa Pendidikan Pasca Sarjana (BPPS). 5. Pak Abdullah (staf Laboratorium Biokomposit Fakultas Kehutanan IPB), Nurhayati, S. Hut, rekan-rekan staf UPT. BPP. Biomaterial LIPI dan berbagai pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungannya. 6. PT. Sumber Graha Sejahtera (SGS) yang telah memberikan bantuan bahan penelitian Penulis menyadari keterbatasan dalam penyusunan tesis ini, karena itu saran, masukan dan kritik yang bersifat membangun sangat penulis harapkan guna penyempurnaannya. Kiranya karya ini dapat menjadi pendukung informasi ilmiah guna menunjang perkembangan ilmu dan teknologi. Bogor, Agustus 2009 Sukma Surya Kusumah ix
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Cianjur Jawa Barat pada tanggal 27 September 1982 dari ayah Syamsudin dan ibu Eni Rohaeni. Penulis merupakan putra kelima dari enam bersaudara. Pendidikan strata satu (S-1) ditempuh di Departemen Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor pada tahun 2001 dan lulus pada tahun 2005. Kesempatan untuk melanjutkan pendidikan ke jenjang strata dua (S-2) pada Mayor Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor (SPs-IPB) diperoleh pada tahun 2007 melalui Beasiswa Pendidikan Pascasarjana (BPPS) dari Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional. Penulis telah mempublikasikan karya ilmiah berjudul Pengembangan Papan Komposit Ramah Lingkungan dari Bambu, Finir dan Log Core Kayu Karet (Hevea brasiliensis (Wilid. Ex. A. Juss.) Mull. Arg.) pada seminar Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia (MAPEKI) XII di Pusat Penelitian Pemukiman Bandung tanggal 23-25 Juli 2009. x
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xv I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1 B. Tujuan Penelitian... 2 C. Hipotesis Penelitian... 2 D. Manfaat Penelitian... 3 E. Kerangka Pemikiran... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Papan Komposit... 4 B. Perekat Polyurethane... 7 C. Bambu... 8 1. Risalah Bambu Betung (Dendrocalamus asper (Schult.f.) Backer ex Heyne))... 11 2. Risalah Bambu Tali (Gigantochloa apus (J.A. dan J.H. Schultes) Kurz))... 12 3. Risalah Bambu Andong (Gigantochloa verticillata (Willd.) Munro))... 12 D. Limbah Kayu... 12 E. Finir... 14 III. BAHAN DAN METODE A. Tempat dan Waktu Penelitian... 15 B. Bahan dan Alat Penelitian... 15 C. Metodologi Penelitian... 15 1. Persiapan Bahan Baku Penelitian... 15 1.1. Persiapan Strip Log core Kayu Karet... 16 1.2. Persiapan Bilah Bambu dan Finir Kayu Karet... 17 2. Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis Bahan... 17 3. Kontruksi Papan Komposit... 19 4. Pembuatan Papan Komposit... 20 4.1. Penentuan Konstruksi Strip Log Core dan Jenis Pelapis yang Optimum... 21 4.2. Penentuan Pola Penyusunan dan Ketebalan Strip Log Core Optimum... 22 5. Pengujian Kualitas Papan Komposit... 23 5.1. Kadar Air... 24 5.2. Delaminasi... 24 5.3. Keteguhan Patah/Modulus of Ruptre (MOR)... 24 xi
5.4. Keteguhan Lentur/Modulus of Elasticity (MOE)... 25 5.5. Keteguhan Tekan (Compression Strength)... 25 5.6. Kekerasan (Hardness)... 26 10. Rancangan Percobaan dan Analisis Data... 26 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Stuktur Anatomi Log Core Kayu Karet dan Bambu... 28 1. Anatomi Log Core... 28 2.Struktur Anatomi Bambu... 28 B. Sifat Fisis dan Mekanis Bahan... 29 C. Determinasi Konstruksi Strip Log Core dan Jenis Pelapis Optimum Papan Komposit... 31 1. Sifat Fisis Papan Komposit... 31 1.1. Kadar Air... 31 1.2. Delaminasi... 32 2. Sifat Mekanis Papan Komposit... 34 2.1. Kekerasan (Hardness)... 34 2.2. Keteguhan Patah/Modulus of Rupture (MOR)... 36 2.3. Keteguhan Lentur/Modulus of Elasticity (MOE)... 38 2.4. Keteguhan Tekan Searah Panjang Papan... 40 2.5. Keteguhan Tekan Searah Tebal Papan... 41 D. Determinasi Pola Penyusunan dan Ketebalan Strip Log Core Optimum Papan Komposit... 43 1. Sifat Fisis Papan Komposit... 43 1.1. Kadar Air... 43 1.2. Delaminasi... 44 2. Sifat Mekanis Papan Komposit... 45 2.1. Kekerasan (Hardness)... 46 2.2. Keteguhan Patah/Modulus of Rupture (MOR)... 47 2.3. Keteguhan Lentur/Modulus of Elasticity (MOE)... 49 2.4. Keteguhan Tekan Searah Panjang Papan... 51 2.5. Keteguhan Tekan Searah Tebal Papan... 54 V. SIMPULAN DAN SARAN... 56 A. Simpulan... 56 B. Saran... 57 DAFTAR PUSTAKA... 58 LAMPIRAN... 63 xii
DAFTAR TABEL Halaman 1. Karakteristik Perekat Polyurethane... 15 2. Beberapa Sifat Fisis dan Mekanis Bahan... 30 xiii
DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Kerangka Pemikiran Penelitian... 3 2. Bagan Alir Penelitian... 16 3. Metode Pengukuran Sudut Kontak... 19 4. Konstruksi Papan Komposit yang Dibuat... 20 5. Skema Proses Pembuatan Contoh Uji Papan Komposit... 21 6. Pola Penyusunan Strip Log Core... 22 7. Pola Pemotongan Contoh Uji... 23 8. Gambar Penampang Melintang Kayu Karet (Makroskopik)... 28 9. Penampang Melintang Tiga Jenis Bambu... 29 10. Sudut Kontak Perekat Polyurethane pada Keempat Bahan... 30 11. Histogram Kadar Air Papan Komposit... 31 12. Histogram Delaminasi Papan Komposit... 33 13. Foto Scaning Electron Microscope (SEM) Potongan Pelapis Papan Komposit Perbesaran 350 kali... 33 14. Histogram Kekerasan Papan Komposit... 35 15. Histogram Keteguhan Patah (MOR) Sejajar dan Tegak Lurus Serat... 37 16. Histogram Keteguhan Lentur (MOE) Sejajar dan Tegak Lurus Serat... 39 17. Kerusakan Contoh Uji Papan Komposit pada Pengujian MOE... 40 18. Histogram Keteguhan Tekan Sejajar dan Tegak Lurus Serat Papan Komposit... 41 19. Histogram Keteguhan Tekan Searah Tebal Papan Komposit... 42 20. Histogram Kadar Air Papan Komposit... 44 21. Histogram Delaminasi Papan Komposit... 45 22. Histogram Kekerasan Papan Komposit... 46 23. Histogram MOR Sejajar dan Tegak Lurus Serat Papan Komposit... 48 24. Histogram MOE Sejajar dan Tegak Lurus Serat Papan Komposit... 50 25. Histogram Keteguhan Tekan Sejajar dan Tegak Lurus Serat Papan Komposit... 52 26. Kerusakan Contoh Uji Keteguhan Tekan Papan Komposit... 53 xiv
27. Histogram Keteguhan Tekan Searah Tebal Papan... 54 28. Kerusakan Contoh Uji Keteguhan Tekan Searah Tebal Papan... 55 xv