17 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Sifat Fisis Papan Partikel 4.1.1 Kerapatan Kerapatan merupakan perbandingan antara massa per volume yang berhubungan dengan distribusi partikel dan perekat dalam contoh uji, distribusi partikel dan perekat yang menyebar secara merata cenderung menghasilkan kerapatan papan yang lebih merata (Massijaya 2005). Gambar 5 menunjukkan kerapatan papan partikel tertinggi dihasilkan oleh perekat likuida dengan penambahan 5% resorsinol pada kadar perekat 20% sebesar 0,78 g/cm 3. Sedangkan kerapatan terkecil dihasilkan oleh perekat likuida tanpa penambahan resorsinol dengan kadar perekat 10% sebesar 0,70 g/cm 3. Nilai kerapatan papan hasil penelitian berkisar antara 0,70 g/cm 3 sampai 0,78 g/cm 3. JIS A 5908 (2003) mensyaratkan nilai kerapatan berkisar antara 0,4 g/cm 3 sampai 0,9 g/cm 3. Dengan demikian nilai kerapatan papan telah memenuhi standar. Nilai kerapatan papan partikel dapat dilihat pada Gambar 5. Hasil sidik ragam menunjukkan perlakuan penambahan resorsinol, kadar perekat, dan interaksi diantara keduanya tidak berpengaruh nyata terhadap kerapatan papan partikel. Hal ini berarti penambahan 5% resorsinol dan kadar perekat 10%, 15% dan 20% tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap kerapatan papan. Nilai kerapatan papan bervariasi, hal ini diduga dikarenakan tebal dinding serat dan diamater lumen yang berbeda untuk bagian pangkal dan ujung. Untuk tandan kosong sawit bagian pangkal memiliki diamater lumen sebesar 8,04 μm dan tebal dinding serat sebesar 3,49 μm. Sedangkan tandan kosong sawit bagian ujung memiliki diamater lumen 6,99 μm dan tebal dinding serat 3,68 μm (Purwito 2005). Variasi kerapatan terjadi sebagai akibat dari adanya perbedaan ketebalan dinding serat, cenderung serat yang memiliki dinding serat yang tebal dan lumen yang kecil memiliki kerapatan yang tinggi (Ruhendi et al. 2007).
18 Pengujian kerapatan papan menjadi parameter dasar untuk membandingkan nilai dari sifat fisis dan mekanis papan. Oleh karena itu kerapatan papan harus memiliki nilai yang seragam (Massijaya 2005). Kerapatan (g/cm 3 ) Kadar Air (%) 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 13,00 12,00 11,00 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0,75 0,70 0,74 0,77 0,78 0,73 Gambar 5 Histogram kerapatan papan partikel TKS. 4.1.2 Kadar Air Kadar air papan partikel yang dihasilkan berkisar antara 5,82% sampai 7,93%. JIS A 5908 (2003) mensyaratkan nilai kadar air berkisar antara 5% sampai 13%. Dengan demikian kadar air papan partikel telah memenuhi standar. Hasil pengujian kadar air dapat dilihat pada Gambar 6. 7,78 7,79 7,93 6,60 5,82 5,97 JIS A 5980 (2003) JIS A 5908 (2003) Gambar 6 Histogram kadar air papan partikel TKS. Gambar 6 menunjukkan nilai kadar air tertinggi dihasilkan oleh perekat likuida tanpa penambahan resorsinol dengan kadar perekat 20% sebesar 7,93%.
19 Sedangkan kadar air terendah dihasilkan oleh perekat likuida dengan penambahan 5% resorsinol pada kadar perekat 15% sebesar 5,82%. Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa penambahan resorsinol berpengaruh sangat nyata terhadap kadar air papan partikel. Hal ini berarti pada perlakuan penambahan 5% resorsinol memberikan pengaruh yang berbeda dengan perekat likuida tanpa penambahan resorsinol. Sedangkan kadar perekat dan interaksi antara keduanya tidak berpengaruh nyata terhadap papan partikel. Hal ini berarti kadar perekat 10%, 15% dan 20% tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap kadar air papan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan 5% resorsinol memiliki nilai kadar air yang lebih rendah dibandingkan tanpa penambahan resorsinol. Hal ini diduga dikarenakan nilai solid content yang dihasilkan oleh perekat likuida dengan penambahan resorsinol lebih tinggi sebesar 42,37% dibandingkan tanpa penambahan resorsinol sebesar 34,47%. Menurut Massijaya (2005) menyatakan bahwa semakin rendah nilai solid content maka semakin tinggi nilai kadar airnya, hal ini dikarenakan dengan semakin rendahnya solid content berarti semakin tinggi pengenceran sehingga semakin banyak air yang tidak teruapkan ketika proses pengempaan panas sehingga air masih tersimpan di rongga dan dinding sel. Berdasarkan Gambar 6 yang tidak mendapatkan perlakuan resosinol memiliki kecenderungan dengan semakin besar kadar perekat semakin besar kadar air papan. Hal ini diduga dikarenakan nilai kekentalan (viscositas) yang rendah sebesar 34 cps sehingga perekat banyak mengandung air. Kekentalan perekat likuida yang rendah disebabkan oleh penggunaan larutan NaOH dan formaldehida yang cukup banyak dan adanya penyaringan residu perekat dengan kain saring (Sucipto 2009). Hal ini didukung oleh pernyataan Vick (1999), faktor yang menyebabkan kadar air meningkat karena sebagian besar perekat kayu mengandung air sebagai pembawa dan pada proses perekatan. 4.1.3 Daya Serap Air (Water Absorption) Nilai daya serap air setelah perendaman 24 jam berkisar antara 159,61% sampai 281,18%. Gambar 7 menunjukkan bahwa nilai daya serap air papan partikel tertinggi terdapat pada papan partikel yang menggunakan perekat likuida
20 tanpa resorsinol dengan kadar perekat 10% sebesar 281,18% dan nilai daya serap air terendah terdapat pada papan partikel yang menggunakan perekat likuida dengan penambahan 5% resorsinol pada kadar perekat 20%. Hasil pengujian nilai daya serap air papan partikel setelah perendaman 24 jam dapat dilihat pada Gambar 7. Daya Serap Air (%) 300 250 200 150 100 50 281,18 225,99 237,08 203,46 268,77 159,61 0 Gambar 7 Histogram daya serap air papan partikel TKS. Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa penambahan resorsinol berpengaruh sangat nyata terhadap daya serap air. Hal ini berarti pada perlakuan penambahan 5% resorsinol memberikan pengaruh yang berbeda dengan perekat likuida tanpa penambahan resorsinol. Sedangkan kadar perekat dan interaksi antara keduanya berpengaruh nyata terhadap daya serap air. Hal ini berarti perlakuan kadar perekat 10%, 15%, dan 20% memberikan pengaruh yang berbeda pada daya serap air papan partikel yang dihasilkan. Papan partikel yang menggunakan perekat likuida dengan penambahan 5% resorsinol lebih sedikit menyerap air dibandingkan perekat likuida tanpa penambahan resorsinol. Hal ini dikarenakan papan yang menggunakan perekat likuida dengan penambahan 5% resorsinol memiliki nilai kerapatan yang lebih tinggi sehingga adanya kecenderungan semakin tinggi nilai kerapatan papan maka semakin rendah daya serap air. Siringoringo (2011) menyatakan bahwa semakin tinggi kerapatan papan, maka ikatan antar partikel semakin kompak sehingga rongga udara dalam papan semakin kecil dan air sulit masuk untuk mengisi rongga tersebut.
21 Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa kadar perekat 10% berbeda nyata dengan kadar perekat 15% maupun 20%, sedangkan kadar perekat 15% tidak berbeda nyata dengan kadar perekat 20%. Hal ini berarti kadar perekat 15% sudah cukup untuk menurunkan nilai daya serap air papan partikel. Interaksi antara perlakuan penambahan resorsinol dan kadar perekat mempengaruhi nilai nilai daya serap air. Semakin tinggi kadar perekat serta adanya perlakuan penambahan resorsinol dapat menurunkan nilai daya serap air. Hal ini didukung Ruhendi et al. (2007) menyatakan bahwa semakin banyak perekat yang digunakan maka semakin rendah daya serap air papan, karena kontak antar partikel semakin rapat sehingga kemampuan papan untuk menyerap air semakin berkurang. 4.1.4 Pengembangan Tebal Nilai pengembangan tebal setelah perendaman 24 jam berkisar antara 72,61% sampai 151,23%. JIS A 5908 (2003) mensyaratkan nilai pengembangan tebal maksimal sebesar 12%. Dengan demikian pengembangan tebal papan partikel yang dibuat tidak memenuhi standar. Gambar 8 menunjukkan nilai pengembangan tebal terendah sebesar 72,61% diperoleh dari hasil perlakuan perekat likuida dengan penambahan 5 % resorsinol pada kadar 20% dan nilai pengembangan tebal tertinggi sebesar 151,23% diperoleh dari hasil perlakuan perekat likuida tanpa resorsinol pada kadar perekat 15%. Hasil pengujian pengembangan tebal dapat dilihat pada Gambar 8. Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa penambahan resorsinol, kadar perekat, dan interaksi diantara keduanya berpengaruh sangat nyata terhadap pengembangan tebal. Papan partikel yang menggunakan perekat likuida dengan penambahan 5% resorsinol lebih sedikit pengembangan tebalnya dibandingkan perekat likuida tanpa penambahan resorsinol. Hal ini diduga dikarenakan sifat perekat likuida tanpa resorsinol memiliki nilai viskositas yang rendah mengakibatkan perekat banyak mengandung air sehingga menurunkan mutu rekatan dan menurunkan nilai pengembangan tebal. Perekat kayu yang nilai viskositasnya rendah menyebabkan perekat mengandung molekul air yang tinggi. Hal ini dapat menurunkan mutu rekatan antara perekat dengan partikel kayu (Santoso 2001).
22 Faktor lain yang mempengaruhi nilai pengembangan tebal pada papan partikel yaitu kerapatan dan nilai daya serap air. Semakin tinggi kerapatan papan partikel, semakin kecil pengembangan tebalnya. Hal ini dikarenakan pada kerapatan yang tinggi maka papan akan semakin rapat dan rongga-rongga yang kosong terisi oleh perekat sehingga air sulit masuk ke dalam papan. Riyadi (2004) menyatakan bahwa pengembangan tebal berhubungan dengan absorpsi air, karena semakin banyak air yang diserap dan memasuki struktur serat maka semakin besar perubahan dimensi yang dihasilkan. Pengembangan Tebal (%) 160 140 120 100 80 60 40 20 0 150,84 151,23 147,66 143,65 101,62 72,61 JIS A 5908 (2003) max 12% Gambar 8 Histogram pengembangan tebal papan partikel TKS. Pengembangan tebal menurun seiring meningkatnya kadar perekat papan. Untuk kadar perekat 15% yang diperoleh dari hasil perlakuan tanpa resorsinol memiliki nilai pengembangan tebal yang lebih tinggi daripada kadar perekat 10%, hal ini dikarenakan pencampuran perekat dan partikel yang tidak merata sehingga bagian papan yang tidak terkena perekat akan lebih mudah menyerap air. Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan adanya interaksi antara perlakuan penambahan resorsinol dengan kadar perekat. Semakin besar kadar perekat dan adanya penambahan resorsinol dapat menurunkan nilai pengembangan tebal. 4.2 Sifat Mekanis Papan Partikel 4.2.1 Modulus of Rupture (MOR) Nilai MOR untuk seluruh papan berkisar antara 23,36 kg/cm 2 sampai 86,94 kg/cm 2. Hasil pengujian MOR pada papan partikel dapat lihat pada Gambar 9.
23 MOR (kg/cm 2 ) 98 91 84 77 70 63 56 49 42 35 28 21 14 7 0 83,49 86,93 56,87 23,36 24,52 25,13 JIS A 5908 (2003) minimal 82 kg/cm 2 Gambar 9 Histogram nilai MOR papan partikel TKS. Gambar 9 menunjukkan nilai MOR tertinggi sebesar 86,94 kg/cm 2 diperoleh dari hasil perlakuan perekat likuida dengan penambahan resorsinol pada kadar perekat 20%. Sedangkan nilai MOR terendah sebesar 23,36 kg/cm 2 diperoleh dari hasil perlakuan perekat likuida tanpa penambahan resorsinol dengan kadar perekat 10%. Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa perlakuan penambahan resorsinol berpengaruh sangat nyata terhadap nilai MOR papan. Hal ini berarti pada perlakuan penambahan 5% resorsinol memberikan pengaruh yang berbeda dengan perekat likuida tanpa penambahan resorsinol. Sedangkan kadar perekat dan interaksi diantara keduanya tidak memberikan pengaruh nyata terhadap MOR papan partikel. Hal ini berarti kadar perekat 10%, 15% dan 20% tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap nilai MOR papan. Hasil pengujian perlakuan penambahan resorsinol terhadap nilai MOR papan partikel menunjukkan nilai rata-rata MOR dengan penambahan 5% resorsinol lebih tinggi sebesar 75,77 kg/cm 2 dibandingkan dengan perekat likuida tanpa resorsinol sebesar 24,33 kg/cm 2. Hal ini dikarenakan sifat perekat yang diperoleh dari hasil perlakuan penambahan resorsinol memiliki nilai solid content yang lebih tinggi sebesar 42,37% dibandingkan dengan papan yang menggunakan perekat likuida tanpa resorsinol sebesar 34,47%. Semakin rendah solid content maka daya atraksi perekat semakin rendah dalam menyatukan bahan (Massijaya
24 2005). Menurut Santoso (2001) menyatakan bahwa peningkatan sifat mekanis (MOE & MOR) sejalan dengan meningkatnya kadar padatan perekat, dan hal ini menunjukkan bahwa ikatan yang kuat antara molekul-molekul kayu dengan perekat terjadi dengan sempurna. Faktor lain yang menyebabkan nilai MOR meningkat pada papan karena semakin besar kadar perekat maka semakin tinggi nilai MOR nya. Amelia (2009) menyatakan bahwa tingginya nilai MOR seiring dengan penambahan kadar perekatnya, hal ini disebabkan oleh semakin kuat ikatan antara partikel dengan perekat. Semakin banyak resin yang digunakan maka akan semakin tinggi sifat mekanis dan stabilitas papan partikel (Haygreen dan Bowyer 1986) Secara umum nilai MOR hasil pengujian tidak memenuhi standar JIS A 5908 (2003) yang mensyaratkan minimal 82 kg/cm 2. Hanya terdapat dua papan yang memenuhi standar yaitu papan yang menggunakan perekat likuida dengan penambahan resorsinol pada kadar perekat 15% dan 20%. 4.2.2 Modulus of Elasticity (MOE) Berdasarkan hasil pengujian nilai MOE pada papan partikel berkisar antara 2780,81 kg/cm 2 sampai 10608,56 kg/cm 2. Hasil penelitian menunjukkan nilai MOE papan partikel sangat rendah. JIS A 5908 (2003) mensyaratkan minimal 20400 kg/cm 2. Dengan demikian nilai MOE papan partikel yang dibuat tidak memenuhi standar. Hasil pengujian MOE pada papan partikel dapat dilihat pada Gambar 10. Gambar 10 menunjukkan nilai MOE tertinggi terdapat pada papan partikel yang mendapatkan perlakuan penambahan resorsinol dengan kadar perekat 20% sebesar 10608,56 kg/cm 2 dan nilai MOE terendah terdapat pada papan partikel dengan perekat likuida tanpa penambahan resorsinol pada kadar perekat 10% sebesar 2780,81 kg/cm 2. Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa penambahan resorsinol berpengaruh sangat nyata terhadap nilai MOE. Hal ini berarti pada perlakuan penambahan 5% resorsinol memberikan pengaruh yang berbeda dengan perekat likuida tanpa penambahan resorsinol. Sedangkan untuk kadar perekat dan interaksi diantara keduanya tidak berpengaruh nyata terhadap nilai MOE. Hal ini berarti kadar
25 perekat 10%, 15% dan 20% tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap kerapatan papan. 20000 JIS A 5908 (2003) minimal 20400 kg/cm 2 MOE (kg/cm 3 ) 15000 10000 5000 5901,62 2780,81 3387,28 8408,81 4156,239 10608,55 0 Gambar 10 Histogram nilai MOE papan partikel TKS. Dari hasil pengujian pengaruh perlakuan penambahan resorsinol terhadap nilai MOE menunjukkan bahwa nilai MOE rata-rata papan partikel tertinggi terdapat pada papan yang menggunakan perekat likuida dengan penambahan resorsinol. Hal ini diduga dikarenakan sifat perekat likuida dengan penambahan 5% resorsinol memiliki nilai solid content yang lebih tinggi sebesar 42,37% dibandingkan dengan perekat likuida tanpa penambahan resorsinol sebesar 34,47%. Oleh sebab itu kemampuan perekat untuk mengikat partikel menjadi lebih rendah. Semakin rendah solid content maka daya atraksi perekat semakin rendah dalam menyatukan bahan (Massijaya 2005). Menurut Pizzi (1994) menyatakan bahwa peningkatan kekuatan perekat berbahan dasar lignin yang ditambahkan resorsinol disebabkan adanya reaksi antara resorsinol dengan lignin, dirnana satu unit resorsinol bereaksi dengan dua unit senyawa lignin dan akan rnenjadi perekat yang rnarnpu mengeras pada suhu ruangan. Faktor lain yang menyebabkan meningkatnya nilai MOR karena semakin tinggi kadar perekatnya maka semakin tinggi nilai MOE papan partikelnya, hal ini dikarenakan semakin kuatnya ikatan antara perekat dengan partikel. 4.2.3 Keteguhan Rekat (Internal Bond) Hasil pengujian internal bond pada papan partikel berkisar antara 0,16 kg/cm 2 sampai 0,36 kg/cm 2. Nilai rata-rata keteguhan rekat papan partikel sebesar
26 0,24 kg/cm 2. JIS A 5908 (2003) mensyaratkan nilai keteguhan rekat minimal 1,5 kg/cm 2. Dengan demikian keteguhan rekat papan partikel tidak memenuhi standar. Nilai pengujian internal bond pada papan partikel dapat dilihat pada Gambar 11. Internal Bond 1,5 1,2 0,9 0,6 0,3 0,21 0,26 0,22 0,36 0,21 0,16 Minimum 1,5 kg/cm 2 (JIS A 5908(2003)) 0 Gambar 11 Histogram nilai keteguhan rekat papan partikel TKS. Hasil sidik ragam menunjukkan perlakuan penambahan resorsinol, kadar perekat maupun interaksi keduanya tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap nilai internal bond papan. Menurut Puspita (2008) menyatakan bahwa nilai internal bond menunjukkan kualitas pencampuran, pembentukan, dan proses pengempaan yang baik. Gambar 11 mununjukkan nilai keteguhan rekat yang dihasilkan dari perlakuan penambahan resorsinol lebih tinggi dibandingkan tanpa penambahan resorsinol. Hal ini dikarenakan sifat perekat likuida yang mendapat perlakuan penambahan resorsinol memiliki nilai solid content yang lebih tinggi yaitu sebesar 42,37% dibandingkan dengan papan yang menggunakan perekat likuida tanpa penambahan resorsinol sebesar 34,47%. Semakin tinggi kadar padatan tertentu, maka keteguhan rekat papan yang dihasilkan semakin meningkat karena semakin banyak molekul penyusun perekat yang bereaksi dengan kayu saat perekatan (Rowell 2005). Faktor lain yang menyebabkan nilai kekuatan rekat semakin menurun karena pengaruh nilai kekentalan perekat yang sangat rendah untuk perekat likuida tanpa resorsinol sebesar 34 cps mengakibatkan mobilitas perekat menjadi tinggi sehingga pada waktu dikempa panas perekat keluar dari garis perekatan sehingga memperlemah kekuatan rekat. Kekentalan terlalu rendah, maka akan
27 terjadi penetrasi perekat ke dalam permukaan void sirekat yang berlebihan dan menyebabkan miskinnya garis rekat yang terbentuk (Ruhendi 1997). Semakin tinggi tingkat pengenceran akan menghasilkan nilai internal bond yang semakin rendah, kondisi tersebut karena semakin lemahnya daya rekat perekat untuk mempersatukan bahan, dengan semakin encer perekat menyebabkan semakin lemahnya daya atraksi perekat dalam mengikat materi (Massijaya 2005). Rendahnya nilai internal bond dapat terjadi akibat rendahnya ikatan rekat antara perekat dengan sirekat karena saat proses pencampuran perekat distribusinya kurang merata (Nurawan 2009). Bowyer et al. (2003) menyatakan bahwa internal bond dipengaruhi blending (pencampuran partikel dengan perekat), pembentukan lembaran, dan pengempaan. 4.2.4 Kuat Pegang Sekrup Berdasarkan hasil pengujian nilai kuat pegang sekrup berkisar antara 22,935 kg sampai 35,401 kg. Nilai kuat pegang sekrup seluruh papan dapat lihat pada Gambar 12. Hasil sidik ragam menunjukkan penambahan resorsinol berpengaruh nyata terhadap nilai kuat pegang sekrup. Hal ini berarti pada perlakuan penambahan 5% resorsinol memberikan pengaruh yang berbeda dengan perekat likuida tanpa penambahan resorsinol. Sedangkan kadar perekat dan interaksi di antara keduanya tidak berpengaruh nyata terhadap nilai kuat pegang sekrup papan. Hal ini berarti kadar perekat 10%, 15% dan 20% tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap kerapatan papan. Nilai rata-rata kuat pegang sekrup yang diperoleh dari hasil perlakuan perekat likuida dengan penambahan 5% resorsinol lebih tinggi sebesar 0,28 kg dibandingkan dengan perekat tanpa perlakuan penambahan resorsinol sebesar 0,19 kg. Hal ini diduga karenakan sifat perekat yang terdapat pada perekat likuida dengan penambahan resorsinol memiliki tingkat kekentalan dan solid content yang lebih tinggi dibandingkan dengan perekat likuida tanpa resorsinol. Kenaikan nilai viskositas sejalan dengan kenaikkan nilai kadar padatan perekat. Peningkatan kadar padatan perekat dapat meningkatnya kuat pegang sekrup, hal ini menunjukkan bahwa ikatan yang kuat antara molekul-molekul kayu dengan
28 perekat terjadi secara sempurna (Santoso 2001). Faktor lain yang menyebabkan meningkatnya kuat pegang sekrup karena semakin tinggi kerapatan maka semakin tinggi nilai kerapatan papan. Menurut Bowyer et al. (2003), kekuatan menahan sekrup terutama ditentukan oleh kerapatan papannya, semakin tinggi kerapatan papan maka kuat pegang sekrupnya pun semakin tinggi. Kuat Pegang Sekrup (kgf) 42 35 28 21 14 7 16,00 30,66 31,38 24,65 22,93 35,40 Minimum 31 kg (JIS A 5908:2003) LTR LR 0 Gambar 12 Histogram nilai kuat pegang sekrup papan partikel TKS. Secara umum nilai kuat pegang sekrup tidak memenuhi standar JIS A 5908 (2003) yang mensyaratkan minimal 31 kg. Hanya dua buah papan yang memenuhi standar yaitu papan yang menggunakan perekat likuida dengan penambahan resorsinol pada kadar perekat 15% dan 20%.