VI.
OPTIMASI KADAR HIDROGEN PEROKSIDA DAN FERO SULFAT Pendahuluan
Penelitian pada tahapan ini didisain untuk mengevaluasi sifat-sifat papan partikel tanpa perekat yang sebelumnya diberi perlakuan oksidasi. Perlakuan oksidasi sendiri akan dipengaruhi oleh kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat. Optimasi kadar hidrogen peroksida dan fero sufat ini tidak hanya dibutuhkan karena pertimbangan aspek teknis, tetapi juga aspek ekonomi. Dari aspek teknis, telah dibuktikan pada penelitian sebelumnya (Bab III) bahwa penggunaan kedua bahan oksidator tidak hanya membuat lignin menjadi reaktif, tetapi juga dapat menyerang komponen kimia lainnya yaitu selulosa dan hemiselulosa sehingga dapat menyebabkan penurunan kekuatan papan. Oleh karena itu meskipun reaktivitas lignin dapat meningkat seiring dengan peningkatan kadar oksidator, akan tetapi pada saat yang sama juga dapat meningkatkan komponen kimia selulosa dan hemiselulosa yang mengalami kerusakan. Oleh karena itu, dalam konteks ini perlu ditentukan kadar optimal oksidatornya. Lebih dari itu, ditinjau dari aspek ekonomi, tentu saja peningkatan kadar oksidator akan berimplikasi pada peningkatan biaya bahan kimia. Oleh karena itu pada level kadar yang berbeda yang menghasilkan papan dengan nilai-nilai kekuatan yang tidak berbeda secara signifikan, akan lebih disukai menggunakan kadar oksidator yang lebih rendah. Berdasarkan pertimbangan tersebut, maka tujuan penelitian pada tahapan ini adalah untuk menentukan kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat yang optimal dalam pembuatan papan partikel tanpa perekat. Bahan dan Metode Persiapan Bahan Bahan dan kondisi serta ukuran bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini sama dengan tahapan sebelumnya yaitu bambu andong dan kayu sengon pada kondisi kering udara dengan ukuran partikel lolos 10 mesh dan tertahan 20 mesh.
98
Pembuatan Papan dan Pengujiannya Partikel yang telah disiapkan, dioksidasi dengan kadar hidrogen peroksida dan fero sulfat yang bervariasi. Perlakuan kadar hidrogen peroksida terdiri atas 4 taraf yaitu 5%, 10%, 15%, dan 20% berdasarkan berat kering partikel, sementara kadar fero sulfat terdiri atas 2 taraf yaitu 5% dan 7,5% berdasarkan berat hidrogen peroksida. Partikel yang telah dioksidasi kemudian dikondisikan selama 15-30 menit sebelum dibentuk menjadi lembaran. Lembaran tersebut selanjutnya dikempa panas pada suhu 180°C selama 15 menit dengan tekanan spesifik 25 kgf cm-2. Ukuran papan partikel yang dibuat adalah 30 x 30 x 0,7 cm dengan kerapatan sasaran 0,75 g cm-3. Papan partikel yang telah dibuat selanjutnya dikondisikan pada suhu ruangan selama 2 minggu sebelum dipotong menjadi contoh uji. Proses pengujian papan sama dengan tahapan-tahapan sebelumnya, yaitu mengacu pada standar JIS A 5908 2003. Adapun jumlah ulangan yang digunakan dalam tahapan ini adalah 3 kali.
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 49 Proses pembuatan papan partikel: (a) mat siap kempa, (b) mesin kempa panas, (c) pengkondisian papan partikel, (d) pengujian keteguhan patah papan dengan mesin instron
Analisis Data Data yang diperoleh dalam tahapan penelitian ini dirata-ratakan dan dibandingkan satu sama lain. Selain itu dilakukan pula analisis statistik dengan menggunakan rancangan faktorial dalam pola acak lengkap, di mana kombinasi perlakuan adalah kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat. Apabila berdasarkan analisis ragam perlakuan berpengaruh nyata, maka dilanjutkan dengan analisis perbandingan berganda Duncan. Hasil dan Pembahasan Sebaran kerapatan papan partikel sebagaimana disajikan pada Gambar 50a menunjukkan bahwa secara umum papan partikel bambu tidak menunjukkan 99
kecenderungan perbedaan kerapatan papan yang berhubungan dengan kadar hidrogen peroksida. Akan tetapi, secara visual tampak bahwa papan yang dibuat dengan menggunakan kadar fero sulfat 7,5% memiliki kerapatan papan yang cenderung lebih rendah dibandingkan dengan papan yang dibuat dengan kadar fero sulfat 5%. Kecenderungan ini sejalan dengan hasil analisis ragam sebagaimana disajikan pada Lampiran 18 yang menunjukkan bahwa faktor kadar fero sulfat berpengaruh nyata terhadap kerapatan papan, sementara kadar hidrogen peroksida maupun interaksi antara hidrogen peroksida dan fero sulfat tidak berpengaruh nyata. Oleh karena perlakuan fero sulfat hanya terdiri atas dua taraf, maka tidak dibutuhkan uji lanjut untuk melihat perbedaan antara satu perlakuan dengan perlakuan lainnya. FeSO4 5%
FeSO4 7,5%
Kerapatan (g cm-3)
1.0 0.8 JIS A 5908
0.6 0.4 0.2 tn tn
tn tn
5
10
tn
tn
tn tn
0.0 15
20
Kadar H2O2 (%)
Gambar 50a. Kerapatan papan partikel bambu dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat Fenomena tersebut berbeda dengan yang ditemukan pada papan partikel sengon. Sebagaimana disajikan pada Lampiran 18 kadar hidrogen peroksida berpengaruh nyata terhadap kerapatan papan partikel sengon, akan tetapi kadar fero sulfat dan interaksi keduanya tidak berpengaruh. Hasil analisis perbandingan berganda Duncan sebagaimana disajikan pada Gambar 50b menunjukkan bahwa kerapatan papan partikel sengon cenderung menurun seiring dengan peningkatan kadar hidrogen peroksida. Kerapatan papan partikel dengan kadar hidrogen peroksida 5% tidak berbeda nyata dengan kadar 10% akan tetapi berbeda nyata dengan yang lainnya, sementara papan partikel dengan kadar hidrogen peroksida 20% berbeda nyata dengan keempat papan lainnya. Penurunan kerapatan papan 100
yang berlangsung seiring dengan peningkatan kadar hidrogen peroksida mengindikasikan adanya peningkatan degradasi komponen kimia kayu yang kemudian dapat menguap selama proses reaksi oksidasi maupun selama proses pengempaan panas. FeSO4 5%
FeSO4 7,5%
Kerapatan (g cm-3)
1.0 0.8 JIS A 5908
0.6 0.4 0.2 0.0
c
c 5
bc bc 10
b
b 15
a
a 20
Kadar H2O2 (%)
Gambar 50b. Kerapatan papan partikel sengon dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat Pengaruh kadar oksidator terhadap kadar air papan partikel bambu disajikan pada Gambar 51a. Sebagaimana disajikan pada Lampiran 18, kadar fero sulfat tidak berpengaruh nyata terhadap kadar air papan partikel bambu, akan tetapi kadar hidrogen peroksida dan interaksi keduanya berpengaruh nyata. Oleh karena itu dalam analisis perbandingan berganda Duncan, yang dianalisis perbedaannya adalah interaksi antar kedua perlakuan sebagaimana disajikan pada Gambar 51a. Data pada gambar tersebut menunjukkan bahwa kadar air papan partikel bambu menurun seiring dengan peningkatan kadar hidrogen peroksida, meskipun pada kadar 20% sedikit naik pada kombinasi dengan fero sulfat 5%. Fenomena kadar air yang lebih tinggi pada kadar hidrogen peroksida yang rendah menunjukkan bahwa dengan kadar yang rendah tersebut reaksi berlangsung kurang sempurna. Fenomena yang berbeda ditemukan pada papan partikel kayu sengon di mana kadar air tertinggi justru ditemukan pada papan yang memiliki kadar hidrogen peroksida paling tinggi. Berdasarkan hasil analisis ragam sebagaimana disajikan pada Lampiran 18 kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat berpengaruh nyata terhadap kadar air papan partikel, akan tetapi interaksi di antara keduanya tidak berpengaruh nyata. Oleh karena perlakuan fero sulfat hanya 101
terdiri atas dua taraf, maka analisis perbandingan berganda Duncan hanya dilakukan terhadap nilai tengah kadar air pada masing-masing kadar hidrogen peroksida. Naiknya kadar air papan partikel pada kadar hidrogen peroksida yang tinggi tampaknya disebabkan oleh degradasi komponen karbohidrat sebagaimana dibahas pada Bab III, sehingga kemampuan menyerap air pada saat pengkondisian meningkat. FeSO4 5%
FeSO4 7,5%
14
Kadar Air (%)
12 10
JIS A 5908
8 6 4 2 0
c
d
a
5
b
a a
bc a
10
15
20
Kadar H2O2 (%)
Gambar 51a. Kadar air papan partikel bambu dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat FeSO4 5%
FeSO4 7,5%
14
Kadar Air (%)
12 10
JIS A 5908
8 6 4 2 0
a
a 5
a
a 10
a a 15
b
b
20
Kadar H2O2 (%)
Gambar 51b. Kadar air papan partikel sengon dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat Fenomena daya serap air papan partikel bambu sebagaimana disajikan pada Gambar 52a sejalan dengan kadar airnya yang menunjukkan adanya penurunan daya serap air seiring dengan peningkatan kadar hidrogen peroksida dan fero sulfat. Sebagaimana disajikan pada Lampiran 18 kadar hidrogen 102
peroksida, kadar fero sulfat, serta interaksi keduanya berpengaruh nyata terhadap daya serap air papan partikel bambu. Oleh karena itu, dalam analisis perbandingan berganda Duncan, uji beda nyata dilakukan terhadap nilai tengah masing-masing interaksi. Papan partikel menyerap air karena kemampuan partikel menyimpan air dalam dinding dan rongga selnya, Fenomena ini biasanya diikuti dengan kembalinya sel ke bentuk semula dari yang sebelumnya mengalami collaps akibat pengempaan dengan suhu dan tekanan tinggi. Selain itu, ruang-ruang kosong antar partikel juga dapat menjadi tempat masuknya air yang ikut berperan dalam meningkatkan daya serap air papan partikel. Namun demikian, kemampuan tersebut dapat menurun apabila daya ikat antar partikel cukup tinggi, sehingga dapat menghalangi sel untuk kembali ke bentuk semula dan selanjutnya dapat mencegah masuknya air ke ruang-ruang kosong antar partikel. Fenomena penurunan daya serap air papan partikel bambu seiring dengan peningkatan kadar hidrogen peroksida tampaknya disebabkan oleh semakin kuatnya ikatan antar partikel seiring semakin banyaknya bahan oksidator. Selain itu, banyaknya lignin yang terekspose pada permukaan partikel akibat proses oksidasi dan kempa panas tampaknya juga menjadi penghambat masuknya air dalam partikel tersebut. FeSO4 5%
Daya Serap Air (%)
200
FeSO4 7,5%
150 100 50 d c
bc a
abc a
5
10
15
0
a
ab
20
Kadar H2O2 (%)
Gambar 52a. Daya serap air papan partikel bambu dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat Fenomena serupa dalam hal daya serap air juga ditemukan pada papan partikel sengon. Sebagaimana disajikan pada Gambar 52b, daya serap air papan partikel cenderung menurun seiring dengan peningkatan kadar hidrogen 103
peroksida. Namun demikian, apabila diperhatikan angka masing-masing perlakuan, tampak bahwa selisih daya serap air pada kadar hidrogen peroksida yang berbeda-beda relatif kecil dibandingkan yang terjadi pada papan partikel bambu. Dengan kata lain, meskipun terdapat kecenderungan tertentu tetapi perubahan-perubahannya relatif kecil. Berdasarkan hasil analisis ragam sebagaimana disajikan pada Lampiran 18 kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat berpengaruh nyata terhadap daya serap air papan partikel, akan tetapi interaksi di antara keduanya tidak berpengaruh nyata. Oleh karena perlakuan fero sulfat hanya terdiri atas dua taraf, maka analisis perbandingan berganda Duncan hanya dilakukan terhadap nilai tengah daya serap air pada masing-masing kadar hidrogen peroksida. FeSO4 5%
Daya Serap Air (%)
200
FeSO4 7,5%
150 100 50 0
c
c 5
b
b
b
10
b 15
a
a 20
Kadar H2O2 (%)
Gambar 52b. Daya serap air papan partikel sengon dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat Sebagaimana
kecenderungan
pada
sifat
penyerapan
air,
sifat
pengembangan tebal papan partikel bambu juga menurun seiring dengan peningkatan kadar hidrogen peroksida dan fero sulfat. Hal tersebut menunjukkan bahwa peningkatan kadar oksidator tidak hanya sekadar menyebabkan banyaknya lignin yang terekspos di permukaan partikel yang menghambat masuknya air dalam partikel, tetapi juga menyebabkan deformasi yang lebih permanen dalam struktur dinding sel partikel bambu, sehingga pengembangan tebal pada saat perendaman selama 24 jam menjadi lebih kecil. Hasil ini sejalan dengan yang telah ditemukan oleh Karlsson & Westermark (2002) yang menunjukkan adanya penurunan pengembangan tebal yang signifikan seiring dengan peningkatan kadar hidrogen peroksida. Berdasarkan hasil analisis ragam sebagaimana disajikan pada 104
Lampiran 18, kadar hidrogen peroksida, kadar fero sulfat, serta interaksi keduanya berpengaruh nyata terhadap pengembangan tebal papan partikel bambu. Oleh karena itu, dalam analisis perbandingan berganda Duncan, uji beda nyata dilakukan terhadap nilai tengah masing-masing interaksi. Dari hasil analisis statistik tersebut diketahui bahwa stabilitas dimensi terbaik dimiliki oleh papan partikel yang diberi kombinasi perlakuan hidrogen peroksida 20% dan fero sulfat 7,5%, meskipun pada dasarnya tidak berbeda nyata dengan kombinasi 15% hidrogen peroksida dan 7,5% fero sulfat.
Pengembangan Tebal (%)
FeSO4 5%
FeSO4 7,5%
60 50 40 30 20 10 0
JIS A 5908 g f 5
e c
d ab
10 15 Kadar H2O2 (%)
bc a 20
Gambar 53a Pengembangan tebal papan partikel bambu dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat Berbeda dengan papan partikel bambu yang memiliki pengembangan tebal lebih rendah pada kadar fero sulfat yang lebih tinggi, papan partikel sengon memiliki sifat pengembangan tebal yang cenderung lebih tinggi pada kadar fero sulfat yang lebih tinggi. Hal ini berarti peningkatan kadar fero sulfat ternyata berpengaruh negatif terhadap stabilitas dimensi papan partikel. Hasil analisis ragam sebagaimana disajikan pada Lampiran 18 menunjukkan bahwa kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat berpengaruh nyata terhadap sifat pengembangan tebal papan partikel, akan tetapi interaksi di antara keduanya tidak berpengaruh nyata. Oleh karena kadar fero sulfat hanya terdiri atas dua taraf, maka uji perbandingan berganda Duncan hanya dilakukan terhadap kadar hidrogen peroksida. Berbeda dengan kadar fero sulfat, peningkatan kadar hidrogen peroksida berpengaruh positif terhadap stabilitas dimensi papan partikel. Meskipun 105
demikian apabila dilihat angka-angka pengembangan tebal pada masing-masing kadar hidrogen peroksida, tampak bahwa selisih nilainya relatif kecil dibandingkan dengan papan partikel bambu, dan nilai pengembangan tebal tersebut berada jauh di bawah standar maksimal yang ditetapkan dalam JIS A 5908 2003. Dengan demikian, untuk kepentingan aplikasi, penggunaan kadar hidrogen peroksida pada rentang 5-20% dengan kadar fero sulfat 5% tidak akan menimbulkan masalah dalam kualitas produk papan partikel ditinjau dari stabilitas dimensinya. Oleh karena itu untuk alasan efisiensi konsumsi bahan kimia, penggunaan kadar hidrogen peroksida dan fero sulfat yang rendah (5% H2O2 dan
Pengembangan Tebal (%)
5% FeSO4) sangat memungkinkan. FeSO4 5%
60
FeSO4 7,5%
50 40 30 20 10 0
JIS A 5908 c
c
bc bc
c5c
b
b
bc10bc b15b Kadar H2O2 (%)
a a a 20a
Gambar 53b Pengembangan tebal papan partikel sengon dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat Sejalan dengan sifat stabilitas dimensinya, nilai-nilai MOR papan partikel bambu juga cenderung meningkat seiring dengan peningkatan kadar oksidator. Sebagaimana disajikan pada Lampiran 18, kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat berpengaruh nyata terhadap MOR papan partikel bambu, akan tetapi interaksi di antara keduanya tidak berpengaruh nyata. Oleh karena perlakuan fero sulfat hanya terdiri atas dua taraf, maka analisis perbandingan berganda Duncan hanya dilakukan terhadap beda nyata nilai tengah MOR papan partikel. Fenomena demikian
menunjukkan
bahwa
peningkatan
kadar
oksidator
berperan
meningkatkan stabilitas dimensi papan partikel bambu dan kekuatannya dalam memikul beban. Meskipun demikian, apabila diamati nilai-nilai MOR pada masing-masing kadar hidrogen peroksida, tampak bahwa kadar hidrogen peroksida 15% menghasilkan papan partikel yang relatif sama dengan papan 106
partikel yang dibuat dengan kadar hidrogen peroksida 20%. Dengan demikian, apabila aspek pertimbangan biaya bahan kimia merupakan salah satu hal penting dalam pembuatan papan partikel ini, maka kombinasi kadar hidrogen peroksida 15% dan fero sulfat 7,5% akan lebih menguntungkan. FeSO4 5%
MOR (Kgf cm-2)
200
FeSO4 7,5%
160 120 JIS A 5908
80 40 a a
0
5
b b
c c
10 15 Kadar H2O2 (%)
bc bc 20
Gambar 54a MOR papan partikel bambu dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat FeSO4 5%
FeSO4 7,5%
MOR (kgf cm-2)
200 160 120 JIS A 5908 80 40
tn tn
0 5
tn tn
tn tn
10 15 Kadar H2O2 (%)
tn tn 20
Gambar 54b MOR papan partikel sengon dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat Berbeda dengan papan partikel bambu, MOR papan partikel sengon memiliki selisih nilai yang relatif kecil pada berbagai kadar hidrogen peroksida dan fero sulfat. Hasil analisis ragam sebagaimana disajikan pada Lampiran 18 menunjukkan bahwa kadar hidrogen peroksida, kadar fero sulfat, maupun interaksi keduanya tidak berpengaruh nyata terhadap MOR papan partikel sengon. Apabila ditinjau dari nilai-nilai pada masing-masing kadar hidrogen peroksida,
107
maka tampak bahwa meskipun secara statistik tidak berbeda nyata, akan tetapi ada kecenderungan penurunan nilai MOR seiring dengan peningkatan kadar hidrogen peroksida. Seperti halnya dengan sifat pengembangan tebal dan MOR, nilai-nilai MOE papan partikel bambu juga meningkat seiring dengan peningkatan kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat. Hasil analisis ragam sebagaimana disajikan pada Lampiran 18 menunjukkan bahwa kadar hidrogen peroksida, dan kadar fero sulfat, berpengaruh nyata terhadap MOE papan partikel bambu, akan tetapi interaksi di antara keduanya tidak berpengaruh nyata. Oleh karena fero sulfat hanya terdiri atas dua taraf perlakuan, maka analisis perbandingan berganda Duncan hanya dilakukan terhadap beda nyata nilai tengah MOE papan partikel. Sebagaimana disajikan pada Gambar 54a, nilai MOE tertinggi ditemukan pada papan partikel dengan kombinasi 15% hidrogen peroksida dan 7,5% fero sulfat. Nilai tersebut bahkan lebih tinggi dibandingkan dengan papan partikel yang dibuat dengan kombinasi 20% hidrogen peroksida dan 7,5% fero sulfat meskipun secara statistik tidak berbeda nyata. Hal ini berarti titik optimal kadar oksidator dalam pembuatan papan partikel bambu untuk parameter MOE sama dengan parameter pengembangan tebal dan MOR, yaitu kombinasi 15% hidrogen
MOE (x 1000 kgf cm-2)
peroksida dan 7,5% fero sulfat. FeSO4 5%
50
FeSO4 7,5%
40 30 20
JIS A 5908
10 0
a
a 5
b
b
c
10
c 15
c c 20
Kadar H2O2
Gambar 55a MOE papan partikel bambu dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat Nilai-nilai MOE papan partikel sengon disajikan pada Gambar 55b. Sebagaimana disajikan pada gambar tersebut, nilai MOE cenderung lebih tinggi pada kadar fero sulfat yang lebih rendah (5%) dibandingkan dengan kadar fero 108
sulfat yang lebih tinggi (7,5%). Sebaliknya nilai MOE papan partikel yang menggunakan kadar hidrogen peroksida lebih tinggi cenderung menghasilkan papan partikel dengan nilai MOE yang juga lebih tinggi. Hasil analisis ragam sebagaimana disajikan pada Lampiran 18 menunjukkan bahwa kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat berpengaruh nyata terhadap MOE papan partikel sengon, akan tetapi interaksi di antara keduanya tidak berpengaruh nyata. Oleh karena fero sulfat hanya terdiri atas dua taraf perlakuan, maka analisis perbandingan berganda Duncan hanya dilakukan terhadap beda nyata nilai tengah MOE papan partikel. Hasil analisis perbandingan berganda Duncan menunjukkan bahwa papan partikel yang dibuat dengan kadar hidrogen peroksida 20% memiliki nilai MOR yang berbeda nyata dengan papan yang dibuat dengan kadar hidrogen peroksida 5% maupun 10%. Meskipun demikian, sesungguhnya nilai-nilai MOE tersebut sudah jauh melampaui standar yang ditetapkan dalam JIS A 5908, yaitu 20.000 kgf cm-2. Hal ini mengindikasikan bahwa teknologi papan partikel tanpa perekat dengan perlakuan oksidasi ini mampu menghasilkan papan dengan nilai MOE
MOE (x 1000 kgf cm-2)
yang sangat baik. FeSO4 5%
50
FeSO4 7,5%
40 30
JIS A 5908
20 10 0
a
a 5
a
a 10
ab ab 15
b
b 20
Kadar H2O2 (%)
Gambar 55b MOE papan partikel sengon dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat Seperti halnya karakteristik lainnya, nilai keteguhan rekat papan partikel bambu juga meningkat seiring dengan peningkatan kadar hidrogen peroksida dan fero sulfat. Hasil analisis ragam sebagaimana disajikan pada Lampiran 18 menunjukkan bahwa kadar hidrogen peroksida, kadar fero sulfat, serta interaksi keduanya berpengaruh nyata terhadap keteguhan rekat papan partikel bambu. 109
Oleh karena itu, dalam analisis perbandingan berganda Duncan, uji beda nyata dilakukan terhadap nilai tengah masing-masing interaksi. Data sebagaimana disajikan pada Gambar 56a, menunjukkan bahwa nilai keteguhan rekat tertinggi ditemukan pada papan partikel yang dibuat dengan kombinasi hidrogen peroksida 20% dan fero sulfat 7,5%. Berdasarkan hasil analisis perbandingan berganda Duncan, diketahui bahwa kombinasi tersebut tidak berbeda nyata dengan papan partikel yang dibuat dengan kombinasi 15% hidrogen peroksida dan 7,5% fero sulfat. Selain itu, nilai keteguhan rekat keduanya memenuhi standar yang ditetapkan dalam JIS A 5908 2003. Secara visual juga dapat diamati pada gambar tersebut bahwa penggunaan kadar fero sulfat yang lebih tinggi (7,5%) menghasilkan keteguhan rekat yang jauh lebih tinggi dibandingkan papan partikel yang dibuat dengan kadar fero sulfat 5%. Hal tersebut terutama terjadi pada kadar hidrogen peroksida 15% dan 20%. Selisih nilainya masing-masing adalah 2,5 kali dan 7 kali. Fakta ini mengindikasikan bahwa penggunaan fero sulfat yang lebih tinggi amat besar perannya dalam membantu subtitusi gugus-gugus tertentu dari partikel bambu dengan gugus radikal yang dihasilkan dari reaksi antara hidrogen peroksida dan fero sulfat.
Keteguhan Rekat (Kgf cm-2)
FeSO4 5%
FeSO4 7,5%
6 5 4 3 2
JIS A 5908
1 0
a abc 5
abc c
bc d
10 15 Kadar H2O2 (%)
ab d 20
Gambar 56a Keteguhan rekat papan partikel bambu dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat Berbeda dengan sifat-sifat lainnya, keteguhan rekat papan partikel sengon cenderung menurun seiring dengan meningkatnya kadar hidrogen peroksida. Hasil analisis ragam sebagaimana disajikan pada Lampiran 18 menunjukkan bahwa 110
kadar hidrogen peroksida berpengaruh nyata terhadap keteguhan rekat papan partikel. Akan tetapi kadar fero sulfat dan interaksi di antara keduanya tidak berpengaruh nyata. Uji lanjut dengan analisis perbandingan berganda Duncan dilakukan terhadap nilai tengah keteguhan rekat masing-masing papan pada kadar hidrogen yang berbeda-beda. Sebagaimana disajikan pada Gambar 56b, keteguhan rekat pada kadar hidrogen peroksida 5% berbeda nyata dengan papan partikel yang dibuat dengan kadar hidrogen peroksida 20%, sementara untuk kadar 10% dan 15% tidak berbeda nyata. Hal ini merupakan indikasi yang menarik karena dengan demikian tidak dibutuhkan bahan oksidator dalam jumlah besar untuk
Keteguhan Rekat (Kgf cm-2)
menghasilkan papan partikel dengan keteguhan rekat yang tinggi. FeSO4 5%
6
FeSO4 7,5%
5 4 3 2 1 0
JIS A 5908 b b 5
ab ab
ab ab
10 15 Kadar H2O2 (%)
a
a 20
Gambar 56b Keteguhan rekat papan partikel sengon dengan berbagai kadar hidrogen peroksida dan kadar fero sulfat Hasil-hasil penelitian dalam tahapan ini menunjukkan fenomena yang menarik khususnya ditinjau dari aspek jenis bahan baku. Tampak jelas bahwa papan partikel bambu membutuhkan kadar hidrogen peroksida dan fero sulfat yang lebih tinggi untuk menghasilkan papan partikel dengan sifat fisik dan mekanis yang cukup baik. Dalam hal ini, dengan mempertimbangkan hasil analisis statistik, perbandingan dengan JIS A 5908, serta prospek ekonomi apabila dikembangkan menjadi produk komersial, maka dapat disimpulkan bahwa kombinasi kadar hidrogen peroksida 15% dan fero sulfat 7,5% dibutuhkan untuk menghasilkan papan partikel yang cukup baik. Fenomena ini berlawanan dengan papan partikel sengon. Meskipun dalam hal stabilitas dimensi, MOR dan MOE, terdapat kecenderungan peningkatan seiring dengan peningkatan kadar hidrogen peroksida, namun selisih nilainya 111
relatif kecil dan secara statistik parameter seperti MOR bahkan tidak berbeda nyata. Selain itu, apabila dibandingkan dengan JIS A 5908 juga tampak bahwa baik papan yang dibuat dengan kadar hidrogen peroksida yang rendah maupun yang tinggi, kesemuanya masih memenuhi standar. Bahkan apabila ditinjau dari aspek keteguhan rekat, maka tampak bahwa papan yang dibuat dengan kadar hidrogen peroksida yang lebih rendah justru memiliki keteguhan rekat yang lebih tinggi. Perbedaan fenomena ini berkaitan dengan perbedaan reaktivitas masingmasing jenis bahan baku. Sebagaimana telah dibahas pada Bab III, sengon yang ligninnya tersusun oleh lignin siringil-guaiasil cenderung lebih reaktif dibandingkan dengan bambu yang ligninnya tersusun oleh campuran lignin phidroksifenil-guaiasil-siringil. Dengan perbedaan reaktivitas tersebut, penggunaan bahan oksidator dalam jumlah yang banyak, -misalnya 20% hidrogen peroksida dan 7,5% fero sulfat-, tidak hanya menyebabkan subtitusi gugus tertentu (OH atau OCH3) dari lignin, akan tetapi juga dapat menyebabkan degradasi selulosa maupun hemiselulosa. Faktor ini yang kemungkinan menyebabkan keteguhan rekat papan partikel pada kadar hidrogen peroksida dan fero sulfat yang lebih rendah menjadi lebih tinggi. Pada papan partikel dari bambu, oleh karena reaktivitas komponen kimianya cenderung lebih rendah, maka dibutuhkan bahan oksidator yang lebih banyak. Penelitian serupa juga ditemukan pada penelitian yang dilakukan oleh Karlsson & Westermark (2002) yang menunjukkan bahwa peningkatan kadar hidrogen peroksida dari 5%-25% menghasilkan papan partikel dengan keteguhan rekat yang semakin meningkat. Fenomena lain juga ditemukan dalam penelitian ini. Pengamatan secara visual menunjukkan adanya gradasi warna seiring dengan peningkatan kadar oksidator. Semakin tinggi kadar hidrogen peroksida, warna papan partikel yang dihasilkannya cenderung semakin gelap. Gradasi warna ini mengindikasikan adanya perubahan yang terjadi pada lignin. Tampaknya hal ini disebabkan oleh terbentuknya gugus khrophore pada lignin (Gottsching & Pakarinen 2000).
112
20%
15%
10%
5%
Gambar 57 Gradasi warna papan partikel sengon pada kadar hidrogen peroksida yang bervariasi Kesimpulan Hasil-hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan kadar hidrogen peroksida dan fero sulfat dalam proses oksidasi partikel bambu menghasilkan papan partikel tanpa perekat dengan karakteristik yang semakin baik. Namun demikian peningkatan hidrogen perosida dari 15% ke 20% tidak menghasilkan perbedaan karakteristik papan yang signifikan. Oleh karena itu dengan mempertimbangkan aspek efisiensi penggunaan bahan kimia, maka kombinasi kadar hidrogen peroksida 15% dan fero sulfat 7,5% merupakan kombinasi terbaik dalam pembuatan papan partikel bambu tanpa perekat. Pada kadar oksidator tersebut seluruh parameter yang ditetapkan dalam JIS A 5908 2003 terpenuhi kecuali untuk parameter MOR. Hal yang berbeda berlaku pada papan partikel sengon, di mana peningkatan kadar hidrogen peroksida hanya menghasilkan peningkatan yang nyata secara statistik pada parameter stabilitas dimensi dan MOE. Adapun parameter MOR relatif sama pada seluruh kadar hidrogen peroksida, sementara untuk parameter keteguhan rekat, kadar hidrogen peroksida terendah (5%) menghasilkan papan partikel dengan keteguhan rekat terbaik. Berdasarkan pertimbangan teknis dan efisiensi konsumsi bahan kimia, kombinasi kadar hidrogen peroksida dan fero sulfat terbaik untuk papan partikel sengon adalah 5% dan 5%. Pada kadar oksidator tersebut, seluruh parameter yang ditetapkan dalam JIS A 5908 2003 telah terpenuhi.
113
