ISSN No. 1978-3787 Media Bina Ilmiah 7 ………...…………………………………………….………………………………………………… DESKRIPSI SIFAT FISIKA DAN MEKANIKA PAPAN PARTIKEL TANGKAI DAUN NIPAH (Nypa fruticans.Wurmb) DAN PAPAN PARTIKEL BATANG BENGLE (Zingiber cassumunar.Roxb) Oleh : Febriana Tri Wulandari Prodi Kehutanan Faperta Unram Abstrak : Papan partikel adalah produk panil yang dihasilkan dengan memampatkan partikel-partikel kayu dan sekaligus mengikatnya dengan suatu perekat (Haygreen, 1986 dalam Wulandari T.F, 2009). Papan partikel merupakan salah satu produk papan komposit yang ramah lingkungan, karena bahan bakunya berasal dari berbagai limbah. Limbah-limbah yang biasa digunakan sebagai bahan baku papan partikel adalah limbah kehutanan, pertanian, perkebunan dan limbah rumah tangga (kertas dan plastik bekas). Tujuan penulisan makalah ini untuk memberikan gambaran sifat fisika dan mekanika dari kedua jenis papan tersebut dan memberikan rekomendasi bahan baku partikel yang terbaik dari kedua produk papan partikel tersebut berdasarkan nilai sifat fisika dan mekanikanya. Metode yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah metode penelitian deskripsi yaitu menyajikan suatu gambaran terperinci atas suatu situasi khusus (Silalahi,2009). Sumber data diperoleh dari hasil penelitian yang pernah dilakukan oleh peneliti. Berdasarkan hasil deskripsi sifat fisika dan mekanika papan partikel tangkai daun nipah dan papan parttikel batang bengle maka dapat disimpulkan bahwa semua pengujian sifat fisika dan mekanika pada kedua jenis papan tersebut telah memenuhi standar SNI (1996) kecuali pada pengujian pengembangan tebal tidak memenuhi standar. Papan partikel yang terbaik pada kedua jenis papan tersebut adalah papan partikel dari tangkai daun nipah dengan komposisi perekat 15% (A2B3) dengan nilai pengujian kadar air 8,088%, kerapatan 0,725 g/cm3, pengembangan tebal 13,050%, MoR 40,230 kg/cm2 dan MoE 3781,390 kg/cm2. Kata kunci : sifat dan mekanika papan partikel tangkai PENDAHULUAN Papan partikel adalah produk panil yang dihasilkan dengan memampatkan partikel-partikel kayu dan sekaligus mengikatnya dengan suatu perekat (Haygreen, 1986 dalam Wulandari T.F, 2009). Papan partikel merupakan salah satu produk papan komposit yang ramah lingkungan, karena bahan bakunya berasal dari berbagai limbah. Limbah-limbah yang biasa digunakan sebagai bahan baku papan partikel adalah limbah kehutanan, pertanian, perkebunan dan limbah rumah tangga (kertas dan plastik bekas). Papan partikel tangkai daun nipah merupakan salah satu produk papan partikel dari bahan baku yang berasal dari limbah perkebunan dan papan partikel zingiber berasal dari limbah perrtanian. Untuk mengetahui kekuatan kedua jenis papan partikel tersebut maka perlu dilakukan pengujian terhadap kedua jenis produk papan tersebut. Pengujian yang biasa dilakukan untuk melihat kekuatan suatu produk papan partikel adalah dengan melakukan pengujian sifat fisika dan mekanika. Tujuan penulisan makalah ini untuk memberikan gambaran sifat fisika dan mekanika dari kedua jenis papan tersebut dan memberikan rekomendasi bahan baku partikel yang terbaik dari kedua produk papan partikel tersebut berdasarkan nilai sifat fisika dan mekanikanya.
METODE PENELITIAN Metode yang digunakan dalam penulisan makalah ini dengan menggunakan metode penelitian deskriptif yaitu menyajikan suatu gambaran terperinci atas suatu situasi khusus (Silalahi,2009). Sumber data diperoleh dari hasil penelitian yang pernah dilakukan oleh peneliti. HASIL DAN PEMBAHASAN a.
Sifat Fisika Sifat fisika adalah sifat yang dipengaruhi oleh kondisi lingkungan disekitarnya. Sifat fisika (kadar air, kerapatan dan pengembangan tebal) pada papan partikel tangkai daun nipah dan papan partikel batang bengle telah memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI 1996). Untuk lebih jelas dapat dilihat pada table 1 dibawah ini. Berdasarkan tabel 1 dapat dilihat bahwa nilai kadar air papan partikel batang bengle (A1) berkisar antara 14, 120 % - 14,530% ; kadar air papan partikel tangkai daun nipah (A2) berkisar antara 8,088% - 10,773%. Nilai kerapatan papan partikel batang bengle (A1) berkisar antara 0,540 g/cm3 – 0,620 g/cm3 ; nilai kerapatan papan partikel tangkai daun nipah (A2) berkisar antara. Nilai pengembangan tebal papan partikel batang bengleberkisar antara 32,190% - 40,610% ;
_____________________________________ http://www.lpsdimataram.com
Volume 6, No. 6, Desember 2012
8 Media Bina Ilmiah
ISSN No. 1978-3787
pengembangan tebal papan partikel tangkai daun nipah berkisar antara 13,050% - 20,260%. Berdasarkan pengujian sifat fisika (kadar air dan kerapatan) pada papan partikel dari batang bengle (A1) dan tangkai daun nipah (A2) pada semua komposisi perekat (B1, B2 dan B3) telah memenuhi standar SNI kecuali pada pengembangan tebal tidak memenuhi standar SNI. Tabel 1. Sifat fisika papan partikel batang bengle dan papan partikel tangkai daun nipah
Keterangan : A1 = Papan partikel batang bengle A2 = Papan partikel tangkai daun nipah B1 = Komposisi perekat 10% B2 = Komposisi perekat 12.5% B3 = Komposisi perekat 15% * = Sesuai standar 1. Kadar air Pada pembuatan papan partikel, kadar air memegang peranan penting. Kadar air yang tinggi akan menghambat proses perekatan antara partikel dengan perekat. Penyebab terhambatnya proses perekatan antara perekat dengan partikel karena pori-pori partikel masih banyak terisi oleh air sehingga perekat akan mengalami kesulitan untuk masuk kedalam pori-pori (Wulandari F.T, 1995). Kadar air papan partikel batang bengle yang terendah pada papan partikel A1B3 dan yang tertinggi pada A1B2. Sedangkan pada papan partikel tangkai daun nipah kadar air yang terendah pada A2B3 dan yang tertinggi pada A2B1. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik dibawah ini. Grafik1. Nilai kadar air papan partikel batang bengle dan papan partikel tangkai daun nipah.
2.
Kerapatan Pengukuran kerapatan papan partikel untuk mengetahui nilai kerapatan suatu papan.Semakin tinggi nilai kerapatannya maka semakin tinggi pula kekuatan dari papan partikel tersebut.. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik 2 dibawah ini. Grafik 2. Nilai kerapatan papan partikel batang bengle dan papan partikel tangkai daun nipah. 0,800
20.000
0,600
15.000
0,400
10.000 5.000
Bervariasinya nilai kadar air pada kedua jenis papan partikel tersebut disebabkan perbedaan ukuran partikel. Semakin besar ukuran partikel suatu papan partikel akan semakin tinggi nilai penyerapan airnya.Selain ukuran partikel, keseragaman ukuran partikel juga memegang peranan penting, semakin seragam ukuran partikel maka semakin rendah nilai penyerapan airnya. Partikel yang paling ideal dan dikehendaki dalam pembuatan papan partikel adalah yang mempunyai ukuran panjang dan tipis, umumnya panjang 15-25 mm, tebal 0,2 – 0,5 mm, dan lebar 1 – 5 mm(Wulandari F.T, 2009). Pada grafik 1 dapat dilihat semakin tinggi komposisi perekat pada kedua jenis papan partikel tersebut semakin rendah nilai kadar airnya. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi komposisi perekat maka semakin tinggi pula kekompakan suatu papan partikel melakukan pengikatan antar partikelnya. Dan semakin rendah kadar air semakin banyak perekat yang dapat masuk kedalam pori-pori partikel (Wulandari, F.T, 2005). Papan partikel tangkai daun nipah (A2) memiliki nilai kadar air lebih rendah dibandingkan papan partikel batang bengle (A1), sehingga papan partikel tangkai daun nipah lebih baik dibandingkan papan partikel batang bengle berdasarkan nilai kadar airnya. Tingginya nilai kadar air disebabkan sifat papan partikel yang bersifat higroskopis karena mengandung lignin dan sellulosa, dimana semua bahan mengandung lignin dan sellulosa sangat mudah menyerap dan melepaskan air (higroskopis) dan selain bahan baku yang berpengaruh terhadap tingginya kadar air papan, penggunaan perekat cair juga dapat meningkatkan kadar air 4% – 6% (Haygreen dan Bowyer, 2003). Berdasarkan standar SNI (1996) kadar air kedua jenis papan telah memenuhi standar (maksimum14%).
14.220 14.530 14.120
10.773 8.546 8.088
0,200
0,694 0,725 0,540 0,600 0,620 0,537
0,000
0 A1B1 A1B2 A1B3 A2B1 A2B2 A2B3
A1B1 A1B2 A1B3 A2B1 A2B2 A2B3
____________________________________ Volume 6, No. 6, Desember 2012
http://www.lpsdimataram.com
ISSN No. 1978-3787 Media Bina Ilmiah 9 ………...…………………………………………….………………………………………………… Berdasarkan grafik 2 diatas dapat dilihat bahwa nilai kerapatan tertingi terdapat pada papan partikel A2B3 yaitu 0,725 g/cm3 dan yang teren terendah pada papan partikel A2B1 yaitu 0,537 g/cm3. Pada grafik dapat dilihat adanya peningkatan kerapatan dengan semakin tingginya komposisi perekat. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi komposisi perekat maka semakin tinggi ikatan antar seratnya (Wulandari F.T, 2005) Tingginya nilai kerapatan pada partikel tangkai daun nipah (A2) karena tangkai daun nipah memiliki kemampuan penyerapan perekat yang lebih tinggi. Hal ini disebabkan karena tangkai daun nipah memiliki pori-pori pori yang lebih besar daripada ba batang bengle sehingga memudahkan perekat masuk kedalam pori-pori pori kayu. Tebal dinding sel juga berpengaruh terhadap nilai kerapatan papan partikel. Hal ini sesuai dengan pernyataan Wulandari T.W (2009) yang menyatakan bahwa semakin tinggi tebal dinding sel semakin tidak mudah perekat menembus dinding sel. Sehingga disarankan untuk pembuatan papan komposit menggunakan bahan baku yang memiliki kerapatan yang ringan sampai sedang. Untuk memudahkan dalam proses perekatan (memudahkan perekat dapat mengikat dengan kompak). Kerataan penyebaran partikel juga sangat berpengaruh terhadap kerapatan yang dihasilkan, semakin rata maka kerapatan papan yang dihasilkan semakin baik (Putra Erwinsyah, 2011).Hal ini didukung pernyataan Sutigno (1994) dalam Putra E (2011), menyatakan yatakan bahwa jumlah dan keadaan bahan pada hamparan bersama bersama-sama dengan teknik pengempaan mempengaruhi kerapatan papan partikel.Berdasarkan hasil pengujian semua nilai kerapatan papan partikel batang bengle dan tangkai daun nipah telah memenuhi Standar Na Nasional Indonesia (SNI 1996) yaitu berkisar antara 0,5 – 0.9 g/cm3 3.
Pengembangan Tebal Pengujian pengembangan tebal dilakukan untuk mengetahui perubahan dimensi papan dengan bertambahnya ketebalan dari papan tersebut.Pengembangan tebal ini menentukan ssuatu papan dapat digunakan untuk eksterior atau interior. Pengembangan tebal yang tinggi pada papan partikel tidak dapat digunakan untuk keperluan eksterior karena memiliki stabilitas dimensi produk yang rendah dan sifat mekanisnya akan rendah juga (Massijaya aya et al 2000 dalam Hasni 2008). Berdasarkan hasil pengujian sifat pengembangan tebal nilai pengembangan tebal dari kedua papan berkisar antara 13,160% - 40,610%. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik 3 dibawah ini.
Grafik 3. Nilai pengembangan pengemban tebal papan partikel batang bengle dan papan partikel tangkai daun nipah.
Pada grafik 3 diatas nilai pengembangan tebal tertinggi pada papan partikel A1B1 dan yang terendah pada papan partikel A2B3. Pada grafik dapat dilihat semakin tinggi komposisi perekat maka nilai pengembangan tebalnya semakin rendah.Hal ini disebabkan karena semakin tinggi komposisi perekat maka semakin banyak bahan perekat yang dapat masuk kedalam pori-pori pori kayu sehingga ikatan antar seratnya semakin kuat dan menyebabkan air tidak ak mudah untuk masuk kedalamnya (Haygreen dan Bowyer, 2003). Menurut Setiawan (2008) menyatakan bahwa pengembangan tebal diduga ada hubungan dengan absorbsi air, karena semakin banyak air yang diabsorbsi dan memasuki struktur partikel maka semakin banyak pula p perubahan dimensi yang dihasilkan, hal tersebut dibuktikan dengan besarnya nilai daya serap air yang tinggi. Berdasarkan sifat perekat urea formaldeida yang digunakan menurut Maloney (1993) menyatakan bahwa terdapat kelemahan utama perekat urea formaldehida formald yaitu terjadinya kerusakan pada ikatannya yang disebabkan oleh air dan kelembapan.Berdasarkan standar SNI (1996) semua papan partikel tidak masuk dalam standar. b.
Sifat Mekanika Sifat mekanika adalah kemampuan kayu untuk menahan beban diatasnya (Wulandari (W F.T, 2005). Salah pengujian mekanika yang sangat diperlukan dalam pengujian kayu adalah pengujian keteguhan lengkung (MoE dan MoR). Keteguhan lengkung merupakan salah satu kekuatan mekanis yang sangat penting diketahui pada papan partikel. Berdasarkan asarkan standar SNI (1996) maka nilai MoE dan MoR kedua jenis papan partikel telah memenuhi standar SNI kecuali pada papan partikel A1B3.
________________ _____________________________________ http://www.lpsdimataram.com
Volume 6, No. 6, Desember 2012
10 Media Bina Ilmiah Tabel 2. Sifat mekanika papan partikel batang bengle dan papan partikel tangkai daun nipah Komposisi MoR No. MoE (kg/cm2) Perekat (%) (kg/cm2) 1 A1B1 51.500* 7004.720* 2 A1B2 62.310* 9245.240* 3 A1B3 130.360 18264.060 4 A2B1 35,000* 5,564,430* 5 A2B2 34,830* 3,987,530* 6 A2B3 40,230* 3,781,390* Standar SNI Min 80 Min 15000 (1996) Keteguhan lentur (Modulus of Elasticity) Pengujian Modulus of Elasticity (MOE) merupakan ukuran ketahanan papan untuk mempertahankan bentuk yang berhubungan dengan kekakuan papan. Nilai rata-rata MoE berkisar antara.3,781,390 kg/cm2 - 18264.060 kg/cm2.Nilai MoE tertinggi pada papan partikel A1B3 dan yang terendah pada papan partikel A2B2.Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik 3 dibawah ini.
ISSN No. 1978-3787 bahwa pith merupakan bahan yang berupa spons yang bersifat tidak memberikan kekuatan oleh karena itu bila dalam pembuatan papan partikel, pith diikutsertakan maka akan menghasilkan kekuatan yang rendah dan memerlukan banyak perekat.Berdasarkan standar SNI (1996) semua papan partikel telah memenuhi standar kecuali papan partikel A1B3 2.
Keteguhan patah (Modulus of Rupture) Modulus of Rupture atau modulus patah merupakan kemampuan papan untuk menahan beban hingga batas maksimum.Nilai rata-rata MOR papan partikel yang dihasilkan berkisar antara 35,000 kg/cm2 – 130,360 kg/cm2. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik 5 dibawah ini.
1.
Grafik 5.Nilai Modulus of Rupture (MoR) papan partikel batang bengle dan papan partikel tangkai daun nipah 150,000 100,000 130,360 50,000
Grafik 4. Nilai Modulus of Elasticity (MoE) papan partikel batang bengle dan papan partikel tangkai daun nipah.
51,500 62,310
35,00034,830 40,230
0,000 A1B1 A1B2 A1B3 A2B1 A2B2 A2B3
20000,000 15000,000 18264,06 0 5000,000 9254,240 7004,720 5564,430 3987,530 3781,390 0,000
10000,000
A1B1 A1B2 A1B3 A2B1 A2B2 A2B3
Bervariasinya nilai MoE Hal ini diduga disebabkan oleh ukuran partikel yang digunakan dalam pembuatan papan partikel yang bervariasi, sehingga diduga kandungan debu cukup tinggi akibatnya distribusi perekat tidak merata dan lebih banyak menutupi permukaan debu akibatnya ikatan antara partikelnya kurang kompak.Haygreen dan Bowyer (1996) menyatakan bahwa selain kerapatan, kadar perekat, geometri partikel merupakan ciri utama yang menentukan sifat MoE yang dihasilkan. Faktor lain yang mempengaruhi rendahnya nilai MOE papan partikel yang dihasilkan masih banyaknya pith yang tidak ikut terbuang. Hesh (1973) diacu dalam Muharam (1995) menyatakan
Rendahnya nilai MoR pada papan A1B3 diduga karena kerapatan yang dihasilkan lebih rendah bila dibandingkan dengan papan partikel lainnya. Semakin tinggi kerapatan papan partikel yang dihasilkan maka sifat keteguhan patah papan partikel juga akan semakin tinggi (Haygreen dan Bowyer 1996). Faktor yang mempengaruhi keteguhan patah papan partikel adalah berat jenis kayu, geometri partikel, kadar perekat, kadar air lapik, prosedur kempa (Koch 1972 dalam Nurywan 2007).Berdasarkan standar SNI (1996) semua papan partikel telah memenuhi standar SNI (1996) kecuali papan partikel A1B3. PENUTUP a.
Simpulan Berdasarkan hasil deskripsi sifat fisika dan mekanika papan partikel tangkai daun nipah dan papan partikel batang bengle maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1. Semua sifat fisika papan partikel tangkai daun nipah (A1) dan papan partikel batang bengle
____________________________________ Volume 6, No. 6, Desember 2012
http://www.lpsdimataram.com
ISSN No. 1978-3787 Media Bina Ilmiah 11 ………...…………………………………………….………………………………………………… 2.
3.
(A2) telah memenuhi standar SNI (1996) kecuali pengujian pengembangan tebal. Semua sifat mekanika papan partikel tangkai daun nipah (A1) dan papan partikel batang bengle (A2) telah memenuhi standar SNI (1996) kecuali pada papan partikel batang bengle dengan komposisi 15% (A1B3). Papan partikel yang terbaik adalah papan partikel tangkai daun nipah dengan komposisi 15% (A2B3) dengan nilai kadar air 8,088%, kerapatan 0,725 g/cm3, pengembangan tebal 13,050%, MoR 40,230kg/cm2 dan MoE 3781,390kg/cm2.
b.
Saran
1.
Perlu dilakukan uji lanjut hubungan kerapatan, kadar air, pengembangan tebal terhadap MoR dan MoE papan partikel tangkai daun nipah dan papan partikel batang bengle. Perlu dilakukan penelitian lanjut kombinasi papan partikel yang terbaik dengan menggunakan bahan baku papan partikel dari limbah pertanian seperti sekam dan jerami padi. Perlu dilakukan penelitian lanjut pembuatan papan partikel tanpa menggunakan bahan pereka untuk menekan polusi akibat emisi bahan perekat (jenis perekat formaldehyde).
2.
3.
DAFTAR PUSTAKA Bowyer JL, Shmulsky, Haygreen JG. 2003. Forest Products and Wood Science - An Introduction, Fourth edition. Iowa State University Press Brown HP, A. J Panshin and C. C. For Saith. 1952. Textbook of wood Tecnoloy. Vol II. MC Graw Hill Book. Co. Inc. New York.
dan Mekanis Papan Partikel Ampas Tebu [ Skripsi]. Nuryawan A. 2007. Sifat Fisis dan Mekanis OSB dari Kayu Akasia, Ekaliptus, dan Gmelina Berdiameter Kecil [tesis]. Bogor: Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Prasetyani SR. 2009. Keteguhan Rekat Internal Papan Partikel Ampas Tebu dengan Swadhesi dan Perekat Urea Formaldehida. Skripsi. Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Bogor. Pratiwi.
2003. Prospek Pohon Jabon Untuk Pengembangan Hutan Tanaman. Buletin Penelitian dan Pengembangan Kehutanan 4(1):61-66.
Rowell RM. 2005. Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites: Wood Adhesion and Adhesives. CRC Press. Setiawan B. 2008. Kualitas Papan Partikel Sekam Padi [Skripsi]. Bogor: Departemen Hasil hutan. Fakultas Kehutanan. Institut Pertanian Bogor. Sucipto
T. 2009. Determinasi Keterbasahan (Wettability) Kayu. Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatra Utara. Medan. 11 hal.
Surdiding R. 1983. Gluability of Rotary-Cut Veneers of Some Indonesian Woods Using Adhesive Extended With Nami and Cassava Flours [Disertasi]. Philippines: University of The Philippines. Surdiding R, D.N. Koroh, F.A. Syamani, H. Yanti, Nurhaida, S. Saad, T. Sucipto. 2007. Analisis Perekatan Kayu. Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Erwinsyah Putra, 2011. Kualitas Papan Partikel Batang Bawah Batang Atas Dan Cabang Kayu Jabon (Anthocephalus cadamba Miq.)
Wulandari F.T, 1997. Studi Sifat Fisika dan Mekanika Kayu Karet Berdasarkan Letak dalam Batang. Fakultas Kehutanan, Universitas Mulawarman. Samarinda
Haygreen JG dan Bowyer JL. 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu : Suatu Pengantar. Sujipto, A.H, penerjemah; Yogyakarta: Gajah Mada University Press. Terjemahan dari : Forest Product and Wood Science: An Introduction.
Wulandari F.T, 2005. Sifat Fsika dan Mekanika Papan Serat Berkerapatan Sedang (MDF) Dari Sabut Kelapa Dan Limbah Kayu Campuran. Fakultas Kehutanan, Universitas Mulawarman. Samarinda
Maloney TM. 1993. Modern Particleboard and DryProcess Fiberboard Manufacturing. Miller Freeman Inc. California. Muharam A. 1995. Pengaruh Ukuran Partikel dan Kerapatan Lembaran Terhadap Sifat Fisis
Wulandari F.T, 2009. Pemanfaatan Batang Bengle (Zingiber Cassumunar Roxb) Sebagai Papan Partikel (makalah seminar). Fakultas Pertanian , Universitas Mataram. Mataram.
_____________________________________ http://www.lpsdimataram.com
Volume 6, No. 6, Desember 2012
