Journal of Lignocellulose Technology

J. Lignocellulose Technol. 01 (2016), 32-37

Journal of Lignocellulose Technology Journal homepage: http://ejournal.lipi.go.id/index.php/jol/

Article

Pembuatan dan karakterisasi komposit zephyr bambu dengan perekat kempa dingin Subyakto1*, Mohamad Gopar1, Ismadi1, Ananto Nugroho1, Agung Sumarno1, Eko Widodo1, Sudarmanto1 1Pusat

Penelitian Biomaterial, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Jl Raya Bogor KM 46, Cibinong, 16911, Bogor, Indonesia *Corresponding author: [email protected]

Received: 13 December 2016. Received in revised form: 20 December 2016. Accepted: 20 December 2016. Published online: 23 December 2016

Abstract Preparation and characterization of parallel fiber direction of bamboo zephyr composites using cold press have been conducted. Bamboo zephyr composites were made from Betung (Dendrocalamus asper), Andong (Gigantochloa pseudoarundinacea), and Tali (Gigantochloa apus) bamboos glued with isocyanate cold press type. Zephyr bamboo was firstly made by processed fresh bamboo into flat shape (zephyr) using a bamboo crusher. Zephyr was dried until moisture content reached below 5% then mixed with isocyanate resin using a glue spreader at resin content of 15% of the board dry weight. Two types of resin (i.e. type K and type E) were used. Zephyr was arranged in parallel fiber direction to form a matt and was pressed at room temperature, at pressure of 25 kg/cm2 and kept in the press for 6 hours. The board size was 300 cm x 30 cm x 10 cm, with a target density of 0.7 g/cm3. The tested physical and mechanical properties were density, moisture content, thickness swelling, water absorption, bending strength (modulus of rupture and modulus of elasticity) and compression strength. The result showed that zephyr bamboo composite made from andong exhibited higher physical and mechanical properties than that of betung or tali. Board made with molding was better compared to that without molding. The use of type K resin was better compare to that of Type E resin Keywords : board properties tar, cold press, composite, heat-adsorbing, isocyanate, thermal conductivity, zephyr bamboo

Pendahuluan Tanaman bambu sudah sejak lama digunakan masyarakat Indonesia sebagai bahan bangunan, mebel, kerajinan, alat musik dan lain-lain (Dransfield dan Widjaja, 1995). Penelitian pemanfaatan batang bambu untuk bahan bangunan seperti bambu lapis dan balok bambu telah banyak dilakukan (Subiyanto dan Subyakto, 1995; Sudijono, Subyakto dan Subiyanto, 2001;

Khalil et al., 2012; Subyakto et al., 2016). Pemanfaatan batang bambu untuk produk bambu lapis (ply bamboo) bisa digunakan sebagai pengganti kayu lapis dengan menggunakan perekat memakai kempa panas (Sudijono, Subyakto dan Subiyanto, 2001; Subyakto et al., 2016). Proses pembuatan bambu lapis telah dipatenkan oleh LIPI dengan nomor Paten ID P0028883

32

(Subiyanto et al., 2011). Perekat seperti fenol formaldehida (Phenol formaldehyde/PF) adalah tipe perekat yang memerlukan panas untuk proses pematangannya. Penggunaan perekat PF pada pembuatan bambu lapis dengan jenis bambu tali dan gombong telah dilakukan (Subyakto, Subiyanto dan Sudijono, 1995; Sudijono, Subyakto dan Subiyanto, 2000; Gopar et al., 2001; Gopar dan Subyakto, 2002; Sudijono dan Subyakto, 2002; Gopar dan Subyakto, 2003). Penggunaan kempa dingin untuk bambu lamina telah diteliti (Sulastiningsih et al., 2013), tetapi untuk komposit zephyr bambu belum banyak diteliti. Pada penelitian ini dilakukan pembuatan balok bambu komposit zephyr bambu dengan memanfaatkan bagian tengah batang dengan menggunakan perekat kempa dingin. Diharapkan penggunaan perekat tipe ini dapat menghasilkan produk komposit yang memenuhi persyaratan aplikasi untuk penggunaan di luar ruangan, menurunkan biaya produksi dan lebih ramah lingkungan. Tujuan penelitian ini adalah mengembangkan teknologi pembuatan balok komposit dari zephyr dengan perekat kempa dingin dan mengkarakterisasi sifat fisis dan mekanisnya.

andong dan tali dengan perekat tipe E mat form dimasukkan ke dalam cetakan berupa plat besi berbentuk U (dengan cetakan). Percobaan lain dengan menggunakan zephyr bambu tali dengan perekat tipe E dan tipe K tidak dimasukkan ke dalam cetakan (tanpa cetakan). Kemudian mat form dikempa pada suhu ruang dengan tekanan 25 kg/cm2 dan dipertahankan pada tekanan tersebut selama 6 jam. Ukuran papan yang dibuat adalah 300 cm x 30 cm x 10 cm, dengan target kerapatan 0,7 g/cm3. Sifat fisik dan mekanik yang diuji adalah kadar air, kerapatan, pengembangan tebal, penyerapan air, uji bending (modulus of rupture dan modulus of elasticity), dan kuat tekan. Uji bending dilakukan dengan pengujian tree point loading dengan alat Universal Testing Machine (Instron). Pengujian sifat-sifat fisik dilakukan berdasarkan standar JIS A 5908: Particleboard. Hasil dan Pembahasan Hasil pengujian sifat fisik yaitu kadar air, kerapatan, pengembangan tebal, dan penyerapan air berturut-turut disajikan pada Gambar 1, 2, 3, dan 4. Dapat dilihat bahwa kadar air bambu komposit sekitar 13 – 14%. Tidak ada perbedaan kadar air pada perlakuan yang berbeda pada penelitian ini (Gambar 1). Kerapatan yang dihasilkan pada penelitian ini untuk komposit yang dibuat dengan cetakan mendekati target kerapatan yaitu 0,7 g/cm3, sedangkan komposit yang dibuat tanpa cetakan kerapatannya lebih rendah dari kerapatan target (Gambar 2). Hal ini disebabkan dengan menggunakan cetakan berbentuk U maka bahan yang dikempa tidak melebar keluar sehingga dihasilkan komposit yang lebih padat. Jika dibandingkan jenis perekat maka perekat tipe K menghasilkan komposit dengan kerapatan yang lebih tinggi. Pengembangan tebal komposit yang dibuat dengan cetakan menggunakan perekat tipe E dari bambu andong paling kecil dibandingkan dengan bambu betung atau tali (Gambar 3). Sedangkan perekat tipe K menghasilkan penyerapan air lebih kecil dibandingkan dengan perekat tipe E. Data penyerapan air (Gambar 4) memperlihatkan kecenderungan yang sama. Sifat-sifat fisik komposit yaitu kerapatan dan pengembangan tebal sudah memenuhi standar JIS A 5908.

Bahan dan Metode Bahan Bahan penelitian berupa bambu Betung (Dendrocalamus asper), Andong (Gigantochloa pseudoarundinacea), dan Tali (Gigantochloa apus) berumur sekitar 3 tahun berasal dari daerah Bogor. Perekat yang digunakan adalah perekat isosianat tipe kempa dingin yaitu tipe K dan tipe E. Metode Zephyr bambu dibuat dengan memproses bambu segar menggunakan alat penghancur bambu (bamboo crusher) menjadi bentuk datar yang disebut palupuh (zephyr). Zephyr dikeringkan sehingga mencapai kadar air di bawah 5% kemudian dicampur dengan perekat isosianat menggunakan alat pencampur perekat (glue spreader) dengan kadar perekat 15% dari berat kering papan. Zephyr disusun dengan arah sejajar serat dan dibuat cetakan (mat form). Untuk bahan zephyr bambu betung,

33

Dengan cetakan

Kadar air (%)

15,0

Tanpa cetakan

12,0

9,0 6,0 3,0 0,0

E

E

Andong

Tali

E

E

K

Betung

Tali

Tali

Jenis Bambu

Gambar 1. Kadar air komposit bambu zephyr dengan perekat tipe E dan K.

Kerapatan (g/cm3)

0,80

Dengan cetakan

Tanpa cetakan

0,60 0,40 0,20 E

E

0,00

Andong

E

Tali

Betung

E Tali

K Tali

Jenis Bambu

Pengembangan tebal (%)

Gambar 2. Kerapatan komposit bambu zephyr dengan perekat tipe E dan K.

15,0

Dengan cetakan

Tanpa cetakan

12,0 9,0 6,0 3,0 0,0

E Andong

E

E

Tali

Betung

E

K

Tali

Tali

Jenis Bambu

Penyerapan air (%)

Gambar 3. Pengembangan tebal komposit bambu zephyr dengan perekat tipe E dan K.

40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0

Tanpa cetakan

Dengan cetakan

E Andong

E

E

Tali

Betung

E

K

Tali

Tali

Jenis Bambu

Gambar 4. Penyerapan air komposit bambu zephyr dengan perekat tipe E dan K.

34

Hasil pengujian sifat-sifat mekanis komposit bambu yaitu modulus of rupture (MOR), modulus of elasticity (MOE), dan kuat tekan berturut-turut dapat dilihat pada Gambar 5, 6, dan 7. Gambar 5 mengindikasikan bahwa penggunaan cetakan menghasilkan MOR lebih tinggi dibandingkan dengan tanpa cetakan. Jenis bambu tali menghasilkan komposit dengan nilai MOR paling tinggi. Tipe perekat K lebih tinggi nilai MOR nya dibandingkan dengan perekat E. Hasil pengujian MOE memperlihatkan kecenderungan yang sama dengan MOR. Hanya pada komposit yang dibuat dengan cetakan, bambu andong

MOR (kgf/cm2)

500

menghasilkan nilai MOR tertinggi. Kuat tekan komposit yang dibuat dengan cetakan dari bambu andong paling tinggi dibandingkan dengan bambu betung atau tali. Pada komposit dari bambu tali yang dibuat tanpa cetakan, tipe perekat K lebih tinggi kuat tekannya dibandingkan dengan perekat E. Dibandingkan dengan hasil penelitian bambu lamina dengan perekat tanin resorsinol formaldehida (Sulastiningsih et al., 2013), MOR yang dihasilkan penelitian ini lebih rendah.

Tanpa cetakan

Dengan cetakan

400 300 200 100 0

E

E

Andong

Tali

E Betung

E

K

Tali

Tali

Jenis Bambu

Gambar 5. Modulus of rupture (MOR) komposit bambu zephyr dengan perekat tipe E dan K.

MOE (kgf/cm2)

200

Tanpa cetakan

Dengan cetakan

150 100 50 0

E

E

E

E

K

Andong

Tali

Betung

Tali

Tali

Jenis Bambu

Kuat tekan (N/mm2)

Gambar 6. Modulus of elasticity (MOE) komposit bambu zephyr dengan perekat tipe E dan K. 50

Dengan cetakan

Tanpa cetakan

40 30 20 10 0

E

E

E

E

K

Andong

Tali

Betung

Tali

Tali

Jenis Bambu

Gambar 7. Kuat tekan (compression strength) komposit bambu zephyr dengan perekat tipe E dan K.

35

Bamboo Congress. Bali, June, pp. 155164.

Kesimpulan Komposit zephyr bambu yang dibuat dari bambu andong mempunyai sifat fisik dan mekanik yang paling baik. Pemakaian cetakan menghasilkan sifat-sifat komposit yang lebih baik dibandingkan dengan tanpa cetakan. Sifat-sifat komposit dari bambu tali tanpa cetakan, dengan perekat isosianat tipe K lebih baik dibandingkan dengan perekat tipe E.

Subiyanto, B., Prasetya B., Subyakto, Sudijono dan Gopar, M. (2011). Proses pembuatan papan bambu komposit dan produk yang dihasilkannya. Paten ID P0028883. Subyakto, Romansyah, E., Zakaria, A., Bachtiar, G., Nasution, N. and Prihantono. (2016). Physical and mechanical properties of ply-bamboo made from sembilang and andong. In: Proceedings of The Fourth International Wood Science Symposium. Bandung, Indonesia, 5-6 November 2015. International Wood Science Symposium

Daftar Pustaka Dransfield, S. and Widjaja, E.A. (1995). Plant Resources of South-East Asia No. 7. Bamboos. Leiden: Backhuys Publisher, pp. 189. Gopar, M., Subyakto, Subiyanto, B. dan Firmanti, A. (2001). Sifat Fisis dan Mekanis Panel Zephyr Bambu Skala Pilot. Dalam: Prosiding Seminar Nasional IV Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia. Samarinda, 6-9 Agustus 2001, pp. IV.128-IV.134. Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia.

Subyakto, Subiyanto, B. dan Sudijono. (1995). Pengaruh Pengeringan Hamparan Palupuh dan Waktu Kempa terhadap Sifat-sifat Papan Bambu Komposit. Dalam: Prosiding Seminar Ilmiah Hasil-hasil Penelitian Puslitbang Fisika Terapan – LIPI. Bandung 2-3 Oktober, pp. 81-90. Pusat Penelitian Fisika- LIPI.

Gopar, M. dan Subyakto. (2003). Pengaruh Ketebalan Panel terhadap Sifat Ketahanan Api Panel Bambu Zephyr dengan Perekat Urea Formaldehida dan Penol Formaldehida. Dalam: Prosiding Seminar Nasional VI Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia. Sumatera Barat, Padang, pp. 287-297. Fahutan Universitas Muhammadiyah.

Sudijono, Subyakto and Subiyanto, B. (2000). Manufacture of Bamboo-Zephyr Board as Plywood Substitution for Concrete-Block Pallet Application. In: Proceedings of The Third International Wood Science Symposium. Kyoto, Japan, November 1-2, pp. 90-94. University of Kyoto. Sudijono, Subyakto dan Subiyanto, B. (2001). Pengaruh Jumlah Perekat Phenol Formaldehid terhadap Keteguhan Rekat Papan Lapis Bambu Zephyr dari Bahan Baku Bambu Tali (Gigantochloa apus Kurs). Dalam: Prosiding Seminar Nasional IV Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia. Samarinda, 6-9 Agustus 2001, pp. IV.220-IV.224. Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia.

Gopar, M. and Subyakto. (2002). Physical and Mechanical Properties of Zephyr Board Made from Gombong Bamboo. In: Proceedings of The Fourth International Wood Science Symposium. Serpong, Indonesia, 2-3 September 2002, pp. 257-261. International Wood Science Symposium. Japanese Standards Association. (2003). JIS A 5908: Particleboard.

Sudijono and Subyakto. (2002). Bending and Shear Properties of ow Density Particleboard Laminated with Zephyr of Tali Bamboo. In: Proceedings of The Fourth International Wood Science Symposium. Serpong, Indonesia, 2-3 September 2002, pp. 219-222. International Wood Science Symposium.

Khalil, H.P.S.A., Bhat, I.U.H., Jawaid, M., Zaidon, A., Hermawan, D. and Hadi, Y.S. (2012). Bamboo fibre reinforced biocomposites: A Review. Materials and Design, 42, pp. 353-368. Subiyanto, B. and Subyakto. (1995). Development of Processing Technology of Semi Fiber Bamboo Board I. Shortening the Press Cycle. In: Proceedings of The IVth International

Sulastiningsih, I.M., Santoso, A., Barly dan Iskandar, M.I. (2013). Karakteristik

36

Papan Bambu lamina Direkat dengan Tanin Resorsinol Formaldehida. Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis, 11(1), pp. 62-72.

37