BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Papan Partikel Papan partikel merupakan produk panil hasil industri manufaktur yang berasal dari bahan berlignoselulosa (biasanya kayu), yang dibentuk menjadi partikel-partikel yang digabungkan menggunakan resin sintetis maupun bahan perekat lainnya kemudian dipres menggunakan kempa panas (Maloney 1993). Menurut Rowell (1996) paradigma pada industri pangan saat ini adalah meningkatkan hasil pertanian untuk pangan bagi manusia dan menggunakan residunya untuk makanan ternak. Namun, pada kenyataannya residu atau limbah pertanian hanya digunakan untuk bahan bakar bernilai rendah. Dewasa ini, semua produsen dan konsumen bekerja sama untuk mengatur sumber produksi, dan limbah produksi untuk dimanfaatkan ke dalam bentuk lain yang lebih komersial. Bahan baku papan komposit dimasa mendatang akan sangat bervariasi seiring dengan timbulnya berbagai desakan seperti isu lingkungan, kelangkaan sumberdaya kayu, tuntunan konsumen akan kualitas produk, penguasaan ilmu yang semakin tinggi serta berbagai faktor lain yang merangsang terciptanya produk komposit yang berkualitas tinggi dari bahan baku yang berkualitas rendah. Berdasarkan kerapatannya, Maloney (1993) membagi papan partikel ke dalam tiga golongan yaitu : a) Papan partikel berkerapatan rendah (Low Density Particleboard), yaitu papan partikel yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4 g/cm3. b) Papan partikel berkerapatan sedang (Medium Density Particleboard), yaitu papan partikel yang mempunyai kerapatan antara 0,4-0,8 g/cm3. c) Papan partikel berkerapatan tinggi (High Density Particleboard), yaitu papan partikel yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 g/cm3. Maloney (1993) menyatakan bahwa dibandingkan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa kelebihan seperti : a) Papan partikel bebas mata kayu, pecah dan retak. b) Ukuran dan kerapatan papan partikel dapat disesuaikan dengan kebutuhan. c) Tebal dan kerapatan papan partikel seragam serta mudah dikerjakan.
d) Mempunyai sifat isotropis. e) Sifat dan kualitasnya dapat diatur. Papan partikel mempunyai kelemahan stabilitas dimensi yang rendah. Pengembangan tebal papan partikel sekitar 10-25% dari kondisi kering ke basah melebihi pengembangan kayu alami, serta pengembangan linearnya sampai 0,35%. Pengembangan panjang dan tebal papan partikel sangat besar pengaruhnya pada pemakaian terutama bila digunakan sebagai bahan bangunan ( Haygreen & Bowyer 1996). Rowell (1996) menyebutkan, bahwa penggunaan papan komposit dibedakan menjadi dua bagian yaitu : a) Structural Composite (SC) Yaitu
bahan
yang
diperlukan
untuk
memikul
beban
didalam
penggunaannya. Structural Composite dipergunakan untuk dinding, atap, bagian lantai, komponen kerangka, meubel, dan lain-lain. Structural Composite yang digunakan dalam ruangan (indoor use) biasanya dibuat dengan menggunakan perekat yang low cost adhesive dan bersifat tidak stabil terhadap pengaruh uap air. Sedangkan untuk penggunaan exterior grade dipergunakan perekat thermosetting resin yang harganya mahal akan tetapi tahan terhadap pengaruh cuaca. b) Non Structural Composite (NSC) Komposit ini tidak dimaksudkan untuk memikul beban didalam penggunaannya. Komposit ini dibuat dengan menggunakan perekat thermoplastic dan penggunaaan akhir produk untuk pintu, jendela, meubel, bahan pengemas, pembatas ubin, bagian interior mobil dan lain-lain. Menurut
Maloney
(1993)
ada
beberapa
parameter
yang
dapat
mempengaruhi sifat-sifat papan partikel yaitu: a) Spesies Salah satu faktor terpenting yang akan mempengaruhi sifat papan partikel yang dihasilkan adalah jenis bahan baku partikel yang digunakan. Jenis bahan baku dapat memperkirakan besarnya berat jenis maupun kerapatan papan partikel yang dihasilkan. Bahan baku juga dapat menunjukkan jenis perekat yang cocok digunakan dalam pembuatan papan partikel.
b) Binder Kadar penggunaan dan jenis perekat sangat erat kaitannya dengan sifat papan partikel yang dihasilkan. Jenis perekat yang banyak digunakan pada industri papan partikel di dunia merupakan jenis perekat urea. c) Aditif Terdapat beberapa jenis aditif yang ditambahkan pada papan partikel salah satu diantaranya yang paling banyak digunakan adalah wax. Penambahan aditif pada pembuatan papan partikel bertujuan untuk meningkatkan sifat papan partikel yang dihasilkan. d) Distribusi dan Tingkat Kadar Air Nilai kadar air dan distribusinya menurut ketebalan dan bentuk papan akan sangat mempengaruhi sifat dari papan partikel yang dihasilkan. e) Penyusunan Partikel Berdasarkan Ukuran Penyusunan partikel berdasarkan ukuran merupakan cara konvensional dalam pembentukan papan partikel dimana partikel ukuran kecil sebagai bagian face, sedangkan ukuran yang lebih besar digunakan sebagai core. Hal ini bertujuan untuk menghasilkan permukaan
papan
yang
halus sehingga
mempermudah dalam laminasi dan finishing. f) Profil Kerapatan Profil kerapatan papan partikel menurut tebalnya dapat mempengaruhi kekuatan partikel yang dihasilkan. Papan partikel yang memiliki profil kerapatan yang homogen menunjukkan bahwa partikel-partikel tersebar secara merata dan memiliki sifat seragam di setiap bagiannya. g) Penjajaran Partikel Penjajaran partikel dalam pembuatan papan sangat berpengaruh terhadap kekuatan lentur dan kekakuan papan yang dihasilkan. Pada penjajaran papan partikel biasanya dilakukan dengan acak karena umumnya partikel yang digunakan memiliki keseragaman dimensi yaitu panjang, lebar, dan tebal. h) Berat Jenis Berat jenis papan partikel merupakan faktor terpenting yang dapat mempengaruhi sifat-sifat papan partikel. Untuk meningkatkan sifat-sifat papan
partikel terutama sifat mekanis dapat dilakukan dengan meningkatkan berat jenis papan partikel.
2.2 Serat Sabut Kelapa Kelapa (Cocos nucifera, L.) merupakan tanaman yang tumbuh di daerah tropis dengan ketinggian di bawah 700 mdpl dan termasuk famili Arecaceae. Kelapa meghasilkan buah pada umur 5-10 tahun dan produksi buah optimum dicapai pada umur 10 tahun (Woodroof 1979 dalam Pamungkas 2006). Menurut Grimwood (1975) dalam Pamungkas (2006), terdapat tiga jenis serat yang dihasilkan dari sabut kelapa, yaitu: 1. Mat/yarn fiber adalah bahan yang memiliki serat yang panjang dan halus, cocok untuk pembuatan tikar dan tali. 2. Bristle/fiber adalah bahan yang memiliki serat yang kasar yang sering dmanfaatkan untuk pembuatan sapu dan sikat. 3. Matters adalah bahan yang memiliki serat pendek dan dimanfaatkan sebagai bahan untuk pengisi kasur. Serat sabut kelapa memiliki sifat-sifat mekanis antara lain: kuat, kedap air, tahan terhadap radiasi cahaya matahari, keras, dan pemakaiannya sebagai talitemali, saringan air, atap rumah, sebagai dasar untuk melindungi kayu dari rayap. Sifat serat sabut kelapa diperoleh dari sabut buah kelapa yang dipengaruhi oleh jenisnya, umur, dan tempat tumbuh (Sitepu, et al. 2002; Prosiding Seminar Nasional V MAPEKI 2002). Tabel 1. Sifat Mekanis Serat Sabut Kelapa Komposisi
Jumlah
Densitas (Kg/m3)
1150
Kekuatan Tarik (Mpa)
175
Modulus Young (Gpa)
5
Regangan Maks (%)
3,0
Sumber: Sitepu, et al. (2002)
Tabel 2. Karakteristik Sabut dan Serabut Kelapa Komponen
Sabut Kelapa (%)
Serabut Kelapa (%)
Air
26,0
5,25
Pektin
14,25
3,00
Hemiselulosa
8,50
0,25
Lignin
29,23
45,84
Selulosa
21,07
43,44
Sumber: Tyas (2000)
Tabel 3. Efek struktur dan komposisi serat alam terhadap sifat mekanisnya Komposisi
Jumlah
Selulosa (%)
43
Sudut Serat Mikro (der)
30-39
Modulus Young (Gpa)
4-6
Kekuatan Tarik Maks (Gpa)
106-175
Regangan Maks (%)
17-47
Sumber: Sitepu, et al. (2002)
2.3 Serbuk Sabut Kelapa Menurut
Roely
(2007)
serbuk
sabut
kelapa
merupakan
bahan
berlignoselulosa yang dapat dimanfaatkan sebagai salah salah satu alternatif bahan baku pembuatan papan partikel. Serbuk sabut kelapa merupakan produk sampingan yang diekstraksi dari serat pada bagian tempurung kelapa (Anonim 2007). Serbuk sabut kelapa memiliki sifat fisik yaitu memiliki porositas 95 % dan densitas kamba atau bulk density ±0,25 gram/ml (Manzen dan Van Holm 1993) dalam (Tyas 2000). Serbuk sabut kelapa memiliki daya serap air yang cukup tinggi yaitu sekitar 8-9 kali dari massanya, dan mampu menyerap bau di sekitarnya. Selain itu, serbuk sabut kelapa mengandung kadar garam yang rendah
sehingga bebas dari bakteri dan jamur (Anonim 2008). Komponen utama serbuk sabut kelapa dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Komponen Utama Serbuk Sabut Kelapa Unsur Total Nitrogen (Kjeldahl)
Total (ppm) 5238
Nitrogen dalam bentuk N-NH4
96
Nitrogen dalam bentuk N-NO2
45
Fosfor (P)
330
Kalium (K)
9787
Kalsium (Ca)
2521
Magnesium (Mg)
2006
Sumber: Herath (1993)
Sedangkan untuk sifat kimia serbuk sabut kelapa dapat dilihat pada Tabel 5 berikut ini: Tabel 5. Sifat Kimia Serbuk Sabut Kelapa Jenis Kandungan
Jumlah
Kapasitas Tukar Kation (meq/100 gram)
215
Selulosa (%)
34
Hemiselulosa (%)
9
Lignin (%)
44
Pentosan (%)
13
pH
4,5-6,8
C/N
110-200
Sumber: Herath (1993)
2.4 Urea Formaldehid Perekat (adhesive) adalah suatu substansi yang dapat menyatukan dua buah benda atau lebih melalui ikatan permukaan. Dilihat dari reaksi perekat terhadap panas, maka perekat dapat dibedakan menjadi perekat thermosetting dan termoplastic. (Blomquist et al. 1983; forest Product Society 1999) dalam Ruhendi (2007).
Perekat thermosetting merupakan perekat yang dapat mengeras apabila terkena panas atau reaksi kimia dengan sebuah katalisator yang disebut hardener dan bersifat irreversible. Perekat jenis ini jika sudah mengeras tidak dapat menjadi lunak. Contoh jenis perekat yang termasuk golongan ini adalah UF, MF, PF, isocyanate, dan resolsinol formaldehyde. Perekat themoplastic adalah perekat yang dapat melunak jika terkena panas dan menjadi mengeras kembali apabila suhunya rendah. Contoh jenis perekat yang termasuk jenis ini polyvinyl adhesive, cellulose adhesive, dan acrylic resin adhesive (Pizzi 1983). Penggunaan perekat harus dipilih perekat yang dapat memberikan ikatan yang baik dalam jangka waktu yang panjang pada suatu struktur. Perekat yang ideal pada kayu mempunyai persyaratan tertentu yaitu harganya murah, mempunyai waktu kadaluarsa yang panjang, cepat mengeras dan cepat matang hanya dengan temperatur yang rendah, mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap kelembaban, tahan panas dan mikroorganisme, serta dapat digunakan untuk berbagai keperluan (Ruhendi 1988). Urea formaldehyde (UF) merupakan perekat hasil reaksi kondensasi dan polimerisasi antara urea dan formaldehyde. Kelebihan perekat UF adalah harganya murah, tidak mudah terbakar, waktu pengerasan sangat cepat, dan warnanya terang. Kelemahannya yaitu ikatan yang dibentuk tidak tahan air, serta terjadi emisi formaldehid dari pemakaian perekat UF. Perekat UF mempunyai waktu pengerasan yang singkat dengan kempa panas kurang lebih 10 menit dan dalam pembuatan papan ditambahkan 10% dari berat kering oven partikel. Secara normal kandungan perekat UF untuk papan partikel bervariasi dari 6-10% berdasarkan berat perekat padat (Haygreen dan Bowyer, 1996). Menurut Maloney (1993) perekat ini mempunyai karakteristik viscositas (25oC) (Cps) sebesar 30%, resin solid content 40-60%, pH sekitar 7-8, berat jenis (25oC) adalah 1,27-1,29. Menurut Pizzi (1983) Urea Formaldehyde merupakan perekat dari jenis perekat amino yang paling penting dan banyak digunakan. Perekat Urea Formaldeyde memiliki manfaat yaitu memiliki tingkat daya larut (cocok untuk bahan yang bulky dan produksi yang murah), kekerasan, tidak mudah terbakar, sifat thermal baik, warnanya tidak berubah meskipun telah masak, mudah
beradaptasi untuk berbagai suhu pemasakan. Namun, terdapat kelemahan utama perekat Urea Formaldehyde yaitu terjadi kerusakan pada ikatannya terutama disebabkan oleh air dan kelembaban.
2.5 Papan Partikel dari Sabut Kelapa Penelitian tentang papan partikel dari sabut kelapa pernah dilakukan sebelumnya oleh Husin et al. (2003), Massijaya et al. (2008), dan Amelia (2009). Pada penelitian Husin et al. (2003) dibahas tentang pengaruh kadar perekat dan kerapatan terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel berbahan baku serbuk sabut kelapa sebagai bahan penyerap air dan oli. Jenis perekat yang digunakan adalah perekat komersial urea formaldehida (UF) dengan kadar perekat divariasikan 10%, 15%, 20% dengan target kerapatan 0,13; 0,15; 0,17; 0,20 g/cm3. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kerapatan 0,20g/cm3 dan kadar perekat 20% adalah hasil terbaik, dimana semakin tinggi kerapatan dan kadar perekat maka semakin baik sifat fisis maupun mekanis papan serbuk sabut kelapa. Nilai pengembangan tebalnya menunjukkan hasil yang baik dan memenuhi standar JIS A-5908 1983. Untuk daya serap air dan oli nilainya sangat tinggi yaitu antara 510 % dan 390%. Oleh karena itu papan partikel yang terbuat dari serbuk sabut kelapa ini dapat digunakan sebagai bahan penyerap air atau oli. Massijaya et al. (2008) melakukan penelitian tentang karakteristik papan komposit dari serat sabut kelapa dan plastik polipropilena daur ulang berlapis anyaman bambu. Papan yang dibuat merupakan papan tiga lapis dengan kerapatan target 0,7 g/cm3. Serat sabut kelapa sebagai bagian core sedangkan anyaman bambu menjadi bagian face dan back. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa anyaman bambu dapat meningkatkan sifat mekanis papan. Papan yang terbuat dari serat sabut kelapa dan polipropilena daur ulang berlapis anyaman bambu, secara kesuluruhan baik sifat fisis maupun sifat mekanisnya memenuhi standar JIS A 5908-1994. Dalam penelitian Amelia (2009), sabut kelapa dipotong-potong dengan ukuran (5±1) cm dan dikeringkan sampai kadar air (4±1) %. Perekat yang digunakan adalah perekat UF, MUF, dan MF dengan kadar perekat 12%, 15%, dan 18%. Pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel merujuk pada standar
JIS A 5908-2003. Sifat fisis yang diuji meliputi kerapatan, kadar air, daya serap air, dan pengembangan tebal. Nilai rata-rata kerapatan berkisar 0,5-0,69 %. Nilai rata-rata kadar air berkisar 11-12%. Nilai rata-rata daya serap air berkisar 20110%. Sedangkan nilai pengembangan tebal berkisar 5-44%. Nilai sifat fisis papan partikel yang dihasilkan sebagian besar sudah memenuhi standar JIS A 5908-2003, akan tetapi nilai daya serap air dan pengembangan tebal sebagian besar belum memenuhi standar tersebut. Sifat mekanis yang diuji meliputi MOE, MOR, IB, dan kuat pegang sekrup. Nilai rata-rata MOE berkisar 690-2320 N/mm2. Nilai rata-rata MOR berkisar 11-50 N/mm2. Nilai rata-rata IB berkisar 0,03-0,62 N/mm2. Sedangkan nilai rata-rata kuat pegang sekrup papan partikel sabut kelapa berkisar 758-1566 N. Nilai sifat mekanis papan partikel sabut kelapa yang dihasilkan sebagaian besar memenuhi standar JIS A 5908-2003. Namun, nilai MOE papan partikel sebagian besar belum memenuhi standar tersebut.
