PEMBUATAN PAPAN PARTIKEL DARI LIMBAH PLASTIK DAN SEKAM
RIZKA HASNI
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
Judul Skripsi : Pembuatan Papan Partikel dari Limbah Plastik dan Sekam Nama
: Rizka Hasni
NRP
: E 24104055
Menyetujui: Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Dede Hermawan, M.Sc NIP : 131950984 Mengetahui: Dekan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor,
Dr. Ir. Hendrayanto, M.Agr NIP :
RINGKASAN
Rizka Hasni, Pembuatan Papan Partikel dari Limbah Plastik dan Sekam, Dibimbing oleh DEDE HERMAWAN Limbah plastik dan sekam jumlahnya cukup besar di Indonesia. Jumlah sampah plastik telah mencapai 1,6 juta ton per tahun atau sekitar 4.400 ton per hari (harian Sinar Harapan 2001) dan jumlah itu akan terus meningkat seiring dengan meningkatnya produksi plastik setiap tahunnya. Sedangkan menurut BPS (2007) produksi padi sekitar 57,05 juta ton per tahun dan sekam yang dapat dihasilkan sekitar 11,41 juta ton per tahun. Jika jumlah dari limbah plastik dan sekam terus meningkat dikawatirkan akan memberikan dampak yang buruk terhadap lingkungan. Untuk itu perlu ada alternatif untuk menggunakan kembali limbah plastik dan sekam. Alternatif yang dapat digunakan adalah dengan menggunakan kedua bahan tersebut menjadi bahan baku papan partikel. Plastik yang digunakan adalah plastik daur ulang jenis Polypropylene. Disamping dapat mengurangi limbah plastik dan sekam, papan partikel yang dibuat dapat menjadi subtitusi kayu. Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis papan partikel plastik daur ulang. Bahan baku yang digunakan adalah sekam dengan ukuran 10 dan 40 mesh dan plastik Polypropylene daur ulang. Proses pembuatannya adalah 70% berat plastik Polypropylene dicampur dengan partikel sekam. Sisa berat plastik masing-masing 15% ditabur pada permukaan atas dan bawah. Kemudian dikempa dengan tekanan 25 kg/cm2 pada suhu 1800C selama 20 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sekam dan plastik Polypropylene daur ulang dapat digunakan sebagai bahan baku papan partikel. Sifat fisis papan partikel daur ulang mempunyai sifat lebih baik dibandingkan dengan JIS A 5908, terutama untuk kadar air dan pengembangan tebal. Namun, sifat mekanisnya tidak memenuhi standar JIS A 5908 untuk papan partikel struktural. Papan yang dibuat dalam penelitian ini adalah papan partikel non struktural.
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembuatan Papan
Partikel dari Limbah Plastik dan Sekam adalah benar-benar hasil karya saya sendiri dengan bimbingan dosen pembimbing dan belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor , September 2008 Rizka Hasni NRP E24104055
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan karunia dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi hasil penelitian. Judul dari skripsi adalah “Pembuatan Papan Partikel dari Limbah Plastik dan Sekam”. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa selama penelitian dan proses penyelesaian skripsi banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, baik yang terlibat secara langsung maupun tidak langsung. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Dr. Ir. Dede Hemawan, M.Sc, sebagai dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan arahan sehingga skripsi dapat selesai dengan baik 2. Ayah, Ibu, Kakak dan Adik yang selalu mendoakan agar selalu berhasil 3. Dr. Ir. Endes N. Dahlan, M.S dan Ir. Endang A. Husaeni sebagai dosen penguji 4. Teman satu bimbingan, yaitu Ica dan Budi 5. Pak Abdullah dan Pak Amin, yang telah membantu dalam membuat papan partikel dan pengujian papan partikel 6. Galuh, Langlang, Danang, Dinda, Irma, Resmol, Ivon, Lambok, Afwan, dan seluruh anggota IFSA LC IPB. 7. Keluarga besar Pondok D’QAKA, Rahmat, Yoga, Indra, Iwan, Ocit, Fendi, Candra, Fakhrul, Sapto, Tri, Budi, Arie, dll 8. Kusnan, Citra, Putri, Ozo, Nining, Maya, Helmy, Sahroni, Kurkur, Harzan, Niam, Dany, Aswita, Ana, Kaka, dan Rima. 9. Seluruh teman-teman THH 41, BDH 41, KSHE 41, MNH 41 dan teman-teman dari Demak, dan 10. Semua pihak yang telah membantu yang tidak mungkin penulis dapat sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih terdapat kekurangan. Penulis berharap semoga hasil penelitian ini dapat memberikan manfaat bagi pihak semua yang membacanya. Bogor, September 2008 Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Desa Mlatiharjo, Kecamatan Gajah, Kabupaten Demak pada tanggal 16 Juli 1986. Penulis adalah anak kedua dari tiga bersaudara. Orangtua penulis bernama Susanto dan Sumarni. Pekerjaan orang tua penulis adalah Pegawai Negeri Sipil yang mengabdi sebagai Guru Sekolah Dasar. Pada tahun 2004 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Demak dan pada tahun yang sama diterima sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor lewat jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Program studi yang dipilih oleh penulis adalah Teknologi Hasil Hutan, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB. Selama menjadi mahasiswa di IPB, penulis pernah aktif dalam beberapa oraganisasi, yaitu International Forestry Students’ Association Local Committee IPB (IFSA LC IPB) dan Ikatan Alumni dan Mahasiswa Demak (IKAMADE). Selama berada di IFSA LC IPB, penulis pernah diberikan amanah sebagai ketua Departemen Human Resources Development, delegasi Pemuda dari Youth And Children Major Group di CLI on Support the 7th UNFF, dan delegasi IFSA di IUFRO All Division 5 (Forests Product) Conference di Taipei, Taiwan sebagai peserta dan volunteer untuk membantu panitia konferensi. Sedangkan di IKAMADE, penulis pernah menjabat sebagai sekretaris dan bersama teman-teman dari Demak pernah meraih juara I Java Cup. Tahun 2008, penulis pernah melakukan Praktek Kerja Lapang di PT. Paparti Pertama. Untuk memperoleh gelar sarjana kehutanan IPB penulis menyelesaikan skripsi dengan judul Pembuatan Papan Partikel dari Limbah Plastik dan Sekam. Penelitian ini dibimbing oleh Dr.Ir.Dede Hermawan, M.Sc.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR........................................................................................
i
DAFTAR ISI....................................................................................................... ii DAFTAR TABEL .............................................................................................. iii DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... iv DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... v BAB I PENDAHULUAN.................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1 1.2 Tujuan .................................................................................................. 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA....................................................................... 3 2.1 Papan Partikel ..................................................................................... 3 2.2 Sekam Padi.......................................................................................... 4 2.3 Plastik.................................................................................................. 5 2.4 Polypropylene ..................................................................................... 7 BAB III METODOLOGI ................................................................................. 9 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .............................................................. 9 3.2 Alat dan Bahan..................................................................................... 9 3.3 Metode Penelitian ................................................................................ 9 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 17 4.1 Sifat Fisis.............................................................................................. 17 4.2 Sifat Mekanis ....................................................................................... 23 BAB V KESIMPULAN ................................................................................... 29 5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 29 5.2 Saran..................................................................................................... 29
iii
DAFTAR TABEL
No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Halaman Karakterisitik Polypropylene…………………………............................. Analisis keragaman kerapatan papan partikel…………………………... Analisis keragaman kadar air papan partikel…………….……………... Analisis keragaman daya serap air papan partikel selam 2 jam………… Analisis keragaman daya serap air papan partikel selam 24 jam……….. Analisis keragaman pengembangan tebal papan partikel selama 2 jam... Analisis keragaman pengembangan tebal papan partikel selama 24 jam. Analisis keragaman keteguhan patah papan partikel…………………… Analisis keragaman keteguhan lentur papan partikel…………………… Perbandingan sifat fisis dan mekanis papan partikel hasil penelitian…...
8 18 19 21 21 22 22 24 25 26
DAFTAR GAMBAR
No. Halaman 1. Skema pembuatan papan partikel plastik daur ulang……………………. 11 2. Pola pemotongan contoh uji papan partikel plastik daur ulang..………… 12 3. Histogram kerapatan papan partikel plastik daur ulang…………………. 17 4. Histogram kadar air papan partikel plastik daur ulang...………………… 19 5. Histogram daya serap air papan partikel plastik daur ulang……………... 20 6. Histogram pengembangan tebal papan partikel plastik daur ulang……… 22 7. Histogram keteguhan patah papan partikel plastik daur ulang…………... 23 8. Histogram keteguhan lentur papan partikel plastik daur ulang………….. 24 9. Histogram perbandingan nilai keteguhan lentur papan partikel dari 27 sekam tanpa direndam panas dengan sekam perendaman panas………… 10. Histogram perbandingan nilai keteguhan patah papan partikel dari sekam 28 tanpa direndam panas dengan sekam perendaman panas.
DAFTAR LAMPIRAN
No.
Halaman
1. Hasil pengujian dan perhitungan kerapatan dan kadar air……….................. 2. Hasil pengujian daya serap air (2 dan 24 jam) dan kembang susut (2 dan 24 Jam) ………………………………………………………………………… 3. Hasil pengujian dan perhitungan keteguhan lentur dan keteguhan patah…... 4. Uji jarak Duncan kerapatan papan partikel..................................................... 5. Uji jarak Duncan kadar air papan partikel ……............................................. 6. Uji jarak Duncan daya serap air papan partikel selama 24 jam...................... 7. Uji jarak Duncan keteguhan lentur papan partikel..........................................
33 34 35 36 36 37 37
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Jumlah produk plastik meningkat setiap tahunnya. Jika produk plastik terus bertambah, maka dikhawatirkan sampah dari plastik juga ikut meningkat. Sifat plastik yang tidak mudah terurai secara biologis akan mengakibatkan dampak yang buruk terhadap lingkungan apabila tidak ada penghancuran atau daur ulang terhadap limbah plastik tersebut. Menurut The Indonesian Olefin and Plastic Industry (2007), sampai tahun 2015 permintaan plastik domestik akan terus meningkat hingga mencapai 3,5 juta ton per tahun. Dilain pihak pada tahun 2001 menurut harian Sinar Harapan (2001), jumlah sampah yang berasal dari produk kemasan plastik mencapai 1.600.000 ton per tahun atau 4.400 ton per hari dan jumlah ini akan terus meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah produksi plastik. Jumlah sampah plastik yang besar ini juga diikuti oleh besarnya jumlah limbah pertanian. Limbah yang dihasilkan dari pertanian cukup besar, terutama dari sisa pemanenan padi, yaitu sekam. Besarnya jumlah sekam yang dihasilkan dikarenakan jumlah produksi padi yang besar. Badan Pusat Statistik mengumumkan angka ramalan III produksi padi tahun 2007 diperkirakan mencapai 57,05 juta ton Gabah Kering Giling (GKG). Menurut Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian (2006), sekam sebagai limbah penggilingan padi jumlahnya mencapai 20-23% dari gabah. Apabila jumlah produksi padi mencapai 57,05 juta ton maka jumlah sekam yang dapat dihasilkan mencapai 11 juta ton. Sama halnya dengan plastik, apabila sekam tidak didaur ulang atau dimanfaatkan kembali secara cepat maka dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan. Untuk itu perlu ada alternatif untuk memanfaatkan kembali limbah plastik dan sekam. Salah satu alternatif yang bisa digunakan adalah memanfaatan limbah plastik dan sekam untuk pembuatan papan partikel. Pembuatan papan partikel dalam penelitian ini menggunakan plastik daur ulang. Dimana fungsi dari plastik adalah sebagai perekat dan sekam sebagai pengisi. Penggunaan sekam sebagai pengisi diharapkan dapat menjadi pengganti
kayu yang sampai sekarang masih digunakan untuk pembuatan papan partikel. Papan partikel yang dibuat dimaksudkan dapat menjadi subtitusi kayu dimana permintaan kayu dipasaran masih cukup tinggi sekitar 50 juta sampai 60 juta m3 (Departemen Kehutanan 2005). Adanya subtitusi kayu dengan papan partikel diharapkan dapat mengurangi tingginya penggunaan kayu untuk kebutuhan struktural dan non struktural. Penelitian tentang pembuatan papan partikel yang dibuat dari plastik Polypropylene daur ulang sudah pernah dilakukan sebelumnya oleh Iswanto (2002), Putri (2002), Amelia (2003), Kusnadi (2003), Setyawati (2003), dan Affandy (2007). Penelitian sebelumnya menyebutkan bahwa penambahan compatibilizer dan inisiator yang berupa maleic anhydrid (MAH) dan dycumil peroxide (DCP) dapat meningkatkan kekuatan papan partikel sampai kadar tertentu. Berdasarkan hal tersebut, pada penelitian ini mencoba menggunakan cara yang berbeda untuk menigkatkan kekuatan kayu, yaitu perlakuan awal berupa perebusan terhadap sekam selama 2 jam dengan suhu ±1000C yang diharapkan dapat meningkatkan kekuatan papan partikel. Dimensi papan yang dibuat juga berbeda dengan papan partikel yang sudah dilakukan di dalam penelitian sebelumnya, yaitu dengan ukuran 25 cm x 25 cm dengan ketebalan 0,5 cm dimana papan partikel dengan ketebalan 0,5 belum ada standar pengujiannya. 1.2 Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisis dan sifat mekanis dari papan komposit yang terbuat dari sekam dan plastik Polypropylene daur ulang, serta untuk meningkatkan nilai guna dari kedua bahan tersebut.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Papan Partikel Komposit merupakan istilah yang digunakan untuk menggambarkan setiap produk kayu yang terbuat dari potongan yang lebih kecil dan direkat bersamasama (Maloney 1993). Menurut Rowell et al. (1997), komposit didefinisikan sebagai berbagai kombinasi dari dua atau lebih bahan yang disatukan dengan beberapa tipe matrik. Salah satu jenis papan komposit adalah papan partikel. Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit/panel kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan-bahan berlignoselulosa lainnya yang diikat dengan perekat sintetis atau bahan pengikat lain kemudian dikempa panas (Maloney 1993). Bahan berlignoselulosa banyak ditemukan dalam tanaman. Hal inilah yang memungkinkan papan partikel dapat dibuat dalam skala industri dimana Indonesia kaya akan bahan bakunya. Menurut Rowell (1988), bahan baku papan komposit dimasa mendatang sangat bervariasi. Penggunaan berbagai campuran bahan baku dapat dilakukan dalam pembuatan papan komposit. Penggunaan bahan baku dalam produk komposit tidak harus berasal dari bahan yang berkualitas tinggi tetapi juga dapat menggunakan limbah seiring dengan timbulnya isu lingkungan, kelangkaan sumber bahan baku, penguasaan teknologi yang semakin maju, imajinasi, pengetahuan, dan penguasaan ilmu yang semakin tinggi serta berbagai faktor lain yang merangsang terciptanya produk komposit yang berkualitas tinggi dari bahan baku yang berkualitas rendah. Bahan baku dengan kualitas rendah maupun tinggi tidak terlalu menjadi masalah terhadap kualitas papan partikel karena papan partikel dapat dibuat sesuai dengan keinginan pembuatnya, salah satunya adalah kerapatan dari papan tersebut. Berdasarkan kerapatannya, Maloney (1993) membagi papan partikel menjadi beberapa golongan, yaitu: a. Papan partikel berkerapatan rendah (low density particleboard), yaitu papan yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4 gr/cm3.
b. Papan partikel berkeraptan sedang (medium density particleboard), yaitu papan yang mempunyai kerapatan antara 0,4-0,8 gr/cm3. c. Papan partikel berkerapatan tinggi (high density particleboard), yaitu papan yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 gr/cm3. Selanjutnya Maloney (1993) menyatakan bahwa dibandingkan dengan kayu asalnya, papan partikel mempunyai beberapa kelebihan seperti: 1. Papan partikel bebas mata kayu, pecah, dan retak. 2. Ukuran dan kerapatan papan partikel dapat disesuaikan dengan kebutuhan. 3. Tebal dan kerapatannya seragam serta mudah untuk dikerjakan. 4. Mempunyai sifat isotropis. 5. Sifat dan kualitasnya dapat diatur. Beberapa faktor kunci yang berpengaruh terhadap kualitas papan komposit antara jenis kayu, bentuk partikel, kerapatan papan, profil kerapatan papan, jenis dan kadar serta distribusi perekat, kondisi pengempaan (suhu, tekanan, dan waktu), kadar air adonan, kontruksi papan, particle alignment, dan kadar air partikel (Maloney 1993). Dalam proses pembuatan papan komposit, semakin tinggi suhu kempa yang digunakan, maka pengembangan tebal dan daya serap air semakin rendah, keteguhan lentur dan kekuatan tarik sejajar permukaan semakin tinggi. Semakin tinggi kadar perekat yang digunakan maka kualitas papan komposit yang dihasilkan semakin baik. Namun karena pertimbangan biaya produksi, biasanya kadar perekat yang digunakan pada industri papan komposit tidak lebih dari 12% (Massijaya 1997). 2.2 Sekam Padi Sekam padi adalah sisa dari proses penggilingan padi. Sekam padi merupakan bagian terluar yang keras dari butir padi yang terdiri dari atas lapisan lemma dan pellea. Sifat kekerasan pada sekam padi ini disebabkan oleh tingginya kandungan silika (Julianto dalam Martana 2002) Menurut Piliang dalam Irani (2001), sekam padi mengandung komponen selulosa sebanyak 24%, hemiselulosa 12 %, serta lignin 4,5%. Selama ini, sekam tersebut dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk memasak maupun bahan bakar
5
tambahan dalam pembakaran batu bata, terutama di daerah pedesaan. Selain itu, sekam padi juga digunakan sebagai bahan kompos sebagai pupuk organik. Jenis yang digunakan dalam penelitian ini adalah padi jenis ciherang. Padi jenis ini termasuk dalam golongan cere. Umur tanaman 116-125 hari. Ciri-ciri dari tanamannya adalah bagian bawah batang berwarna hijau, batang berwarna hijau, daun telinga berwarna putih, lidah daun tidak berwarna, daun berwarna hijau, muka daun kasar pada sebelah bawah, posisi daun tegak, daun bendera tegak, bentuk gabah panjang ramping, warna gabah kuning bersih. Kadar amilosa pada padi adalah 23%, bobot per 1000 butir adalah 27 – 28 gram. Rata-rata produksi dari jenis Ciherang sebesar 5-5,8 ton/ha. Jenis ini cocok ditanam pada musim hujan dan kemarau dengan ketinggian di bawah 200 m dpl (Balai Besar Penelitian Padi 2007). 2.3 Plastik Menurut Osswald dan Menges (1996) dalam Mulyadi (2001), secara garis besar plastik dapat dibedakan atas dua tipe yaitu plastik yang bersifat termoplastik dan plastik yang bersifat thermoset. a. Termoplastik Termoplastik adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycling) dengan temperatur tinggi (panas). Termoplastik merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Jika dipanaskan, material ini memiliki kemampuan untuk mengalir atau mencair kembali. Polimer termoplastik terdiri dari dua tipe struktur yang berbeda yaitu amorf dan semi kristalin. Polimer amorf merupakan polimer dengan struktur molekul yang tersusun secara acak. Pada suhu di bawah Glass Transition Temperature (Tg), rantai polimer amorf beku pada keadaan tertentu dan polimer menjadi zat yang keras atau mudah hancur dan rapuh. Dengan naiknya suhu mendekati Tg, polimer menjadi lebih kenyal dan cukup air. Contoh polimer yang termasuk amorf
termoplastik
adalah
polystyrene,
polymethyl
methacrylate,
polycarbonate, unplastikized polyvinyl chloride, dan plastikized polyvinyl chloride.
Sebaliknya polimer semi kristalin memiliki struktur yang tersusun secara lebih teratur daripada amorf. Di atas suhu leleh, bagian semi kristalin akan menjadi cairan yang kental sehingga memungkinkan polimer mampu mengalir. Dengan demikian polimer ini dapat dibentuk dengan teknik yang biasa dipakai untuk termoplastik. Misalnya ketika polimer melunak, dapat disuntikan ke dalam pencetak dan dibiarkan mengeras sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Akan tetapi ketika polimer telah dingin, bahan akan kenyal karena tengah rantai polimernya terdapat bagian amorf. Contoh polimer semi kristalin adalah High Density Polyethylene (HDPE), Low Density Polyethylene (LDPE),
Polypropylene
(PP),
Polyamida
dan
Polytetrafluoroethylene
(Osswald dan Menges 1996). Plastik High Density Polyethylene (HDPE) merupakan termoplastik Polyethylene yang dibuat dari petroleum (Wikipedia 2007). HDPE merupakan jenis polyethylene yang mempunyai kerapatan tinggi. HDPE lebih keras, lebih kuat dan lebih berat dari Low Density Polyethylene (LDPE), tetapi kurang bisa diperpanjang. HDPE merupakan salah satu bahan plastik yang sedikit lebih aman untuk digunakan karena kemampuan untuk mencegah reaksi kimia antara kemasan plastik berbahan HDPE dengan makanan atau minuman yang dikemas dengan plastik jenis ini. Walau begitu, plastik jenis ini juga direkomendasikan hanya untuk sekali pakai, karena pelepasan senyawa antimoni trioksida yang dapat meningkat seiring dengan waktu. Plastik jenis ini biasanya diberi kode 2 dan biasanya dipakai untuk botol susu yang berwarna putih susu, tupperware, galon air minum, dan lain-lain. LDPE atau low density polyethylene adalah jenis plastik yang biasa dipakai untuk tempat makanan (Tupperware), plastik kemasan makanan, dan beberapa botol-botol yang dipakai untuk kemasan minuman. Jenis plastik ini biasa diberi dengan kode 4. Jenis plastik ini dapat di daur ulang dan baik untuk barang-barang yang memerlukan fleksibilitas tetapi kuat. Jenis plastik dengan kode 4 cukup sulit untuk dihancurkan tetapi tetap baik untuk tempat makanan karena sulit bereaksi secara kimiawi dengan makanan yang dikemas dengan jenis plastik ini.
7
PS atau Polystyrene biasa dipakai sebagai bahan tempat makan jenis styrofoam, tempat minum sekali pakai,dan lain-lain. Bahan Polystyrene bisa membocorkan bahan styrine ke dalam makanan ketika makanan tersebut bersentuhan. Bahan Styrine sangat berbahaya untuk kesehatan otak, mengganggu hormon estrogen pada wanita yang berakibat pada masalah reproduksi, dan sistem syaraf. Bahan ini harus dihindari di beberapa negara maju seperti Amerika dan beberapa negara di eropa telah melarang penggunaan plastik ini. b. Thermoset Osswald dan Menges (1996) menyatakan bahwa thermoset adalah bahan-bahan polimer yang memiliki kemampuan untuk berikatan silang sehingga menyebabkan tahan terhadap panas jika sudah mengalami pengerasan. Menurut Syarief et al. (1989), pemanasan yang tinggi melunakkan plastik thermoset tetapi akan membentuk arang atau terurai. Karena sifatnya yang demikian, sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis melamine. Contoh plastik thermoset adalah epoxy, phenolics, dan unsaturated polyester (Osswwald dan Menges 1996). Epoxy atau polyepoxide adalah sebuah polimer epoxide thermosetting yang bertambah bagus bila dicampur dengan sebuah agen katalis atau "pengeras". Kebanyakan resin epoxy diproduksi dari reaksi antara epichlorohydrin dan bisphenol-A. Percobaan komersial pertama untuk menyiapkan resin dari epichlorohydrin terjadi pada 1927 di Amerika Serikat (Wikipedia 2008). 2.4 Polypropylene Polypropylene merupakan salah satu jenis termoplastik. Plastik jenis ini dapat digunakan sebagai perekat termoplastik dalam pembuatan papan partikel. Polypropylene termasuk jenis plastik Olefin dan merupakan polymer dari Propylene. Diantara material plastik lainnya, Polypropylene memiliki kerapatan yang paling rendah, yaitu berkisar antara 0.9 – 0.915 dengan Tg berkisar -200C, serta titik leleh yang tinggi (165 – 170 0C).
Dengan sifat yang tahan terhadap panas dan bahan-bahan kimia, Polypropylene merupakan satu-satunya plastik yang mampu dikombinasikan untuk berbagai tujuan elektrikal. Rigiditas, kekerasan, stabilitas dimensi, permukaan, dan melt flow lebih baik dibandingkan material termoplastik lainnya. Selain itu harganya juga lebih murah (Meier 1996 dalam Setyawati, 2003). Selanjutnya Meier menyatakan karena sifat-sifatnya tersebut, Polypropylene memiliki potensi sebagai matrik molding dalam pembuatan produk dalam skala besar. Karakterisitik Polypropylene menurut Bost (1980) dalam Syarief et al. (1999) adalah sebagai berikut: Tabel 1 Karakterisitik Polypropylene Deskripsi
Satuan
Polypropylene
Densitas pada suhu 200C
gr/cm3
0,9
Suhu melunak
0
149
Titik lebur
0
C
170
Kristalinitas
%
60-70
Indeks fluiditas
-
0,2-2,5
Modulus Of Elasticity
C
kg/cm2
11000-13000 3
Tahanan Volumetrik
ohm/cm
1017
Konstanta dielektrik
1000 cycles
2,3
Permebealitas gas
-
-
Nitrogen
-
4,4
Oksigen
-
23
Gas Karbon
-
92
Uap air
-
600
BAB III METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan selama 4 bulan, dimulai pada bulan Maret sampai Juni 2008. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Biokomposit, Laboratorium Rekaya dan Desain Bangunan Kayu, dan Laboratorium Peningkatan Mutu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB dan PAU IPB. 3.2 Alat dan Bahan Bahan yang digunakan adalah sekam dan plastik Polypropylene (PP) daur ulang. Jenis sekam padi yang digunakan adalah jenis Ciherang. Sedangkan alat yang digunakan adalah Mesin Hot and Cold Press, alat uji mekanis UTM merk Instron, mesin trimmer, dishmill, caliper, Alumunium foil, oven, timbangan, baskom, plat alumunium berukuran 50 x 50 cm2, bingkai dari besi dengan ukuran 25 cm x 25 cm x 0,5 cm, cutter, kantong plastik, label, dan alat tulis. Sedangkan untuk pengolahan data mengunakan perangkat lunak Microsoft Excel 2007 dan SAS. 3.3 Metode Penelitian 3.3.1 Persiapan bahan baku Sekam yang digunakan dalam pembuatan papan partikel terdiri dari sekam ukuran 10 mesh dan sekam 40 mesh. Sekam dioven untuk menurunkan kadar airnya hingga mencapai 3% sampai 6%. Perekat yang digunakan adalah plastik Polypropylene (PP) daur ulang dalam bentuk pellet. Plastik Polypropylene daur ulang digiling menjadi sekitar ukuran 20 mesh. Perbandingan sekam dan plastik PP daur ulang yang digunakan adalah 50/50, 40/60, dan 30/70 terhadap berat papan yang akan dibuat. Pelaburan plastik Polypropylene daur ulang dibagi menjadi 3 bagian berdasarkan beratnya, yaitu 15 % permukaan atas, 70 % berat plastik dicampur dengan sekam, dan 15% permukaan bawah.
3.3.2 Pembuatan Papan partikel Partikel sekam dicampur dengan 70% berat Polypropylene dalam bak plastik dan diaduk secara manual. Adonan tersebut dimasukan ke dalam cetakan dengan ukuran 25 cm x 25 cm yang sebelumnya sudah taburi 15% berat Polypropylene. Setelah bagian inti sudah ditaburi, kemudian bagian permukaan atas ditaburi kembali dengan 15% berat plastik. Setelah adonan dicetak, kemudian diletakkan diantara dua plat alumunium. Adonan tersebut dikempa pada suhu 1800C dengan tekanan 25 kg/cm2 selama 20 menit. Setelah pengempaan selesai, papan yang dihasilkan dibiarkan selama 30 menit agar lembaran panil mengeras. Untuk melepaskan tegangan sisa dan mencapai distribusi kadar air, maka dilakukan pengkondisian selama satu minggu. Secara skematis proses pembuatan papan partikel ditampilkan pada Gambar 1. 3.3.3 Pembuatan papan partikel dengan perlakuan awal Perlakuan awal yang dilakukan adalah pemasakan sekam pada suhu 1000C selama 2 jam. Perlakuan awal hanya dilakukan pada sekam dengan ukuran 40 mesh. Sekam yang akan digunakan untuk bahan pembuatan papan partikel dimasak di atas kompor dengan suhu ±1000C selama dua jam. Selama pemasakan, sekam terus diaduk terus menerus agar sekam yang menempel pada bagian dinding panci tidak gosong. Selanjutnya, pembuatan papan partikel sama dengan papan partikel tanpa perlakuan awal. Setelah papan partikel dibuat, maka dilakuakan pengujian. Pengujian yang dilakukan hanya pengujian sifat mekanis, yaitu keteguhan lentur dan keteguhan patah.
11
SEKAM
PLASTIK POLYPROPYLENE DAUR
10 mesh dan 40 mesh
ULANG
(50%, 40%, 30%)
(50%, 60%, 70%)
PENCAMPURAN
PENGEMPAAN 25 kg/cm2, 1800C, 20 menit
PAPAN PARTIKEL 25 cm x 25 cm x 0.5 cm
PENGKONDISIAN 7 hari
PENGUJIAN
SIFAT FISIS
SIFAT MEKANIS
Gambar 1 Skema pembuatan papan pertikel plastik daur ulang
3.3.3 Pengujian Papan partikel Papan partikel yang dibuat sebanyak 18 lembar. Pola pemotongan untuk uji papan partikel berdasarkan standar JIS A 5908 (2003). Pola pemotongan untuk pengujian sifat fisis dan mekanis seperti terlihat pada Gambar 2. 10 cm
20 cm
C
5 cm
25 cm
A
10 cm
B
5cm
5 cm
Gambar 2 Pola pemotongan contoh uji papan partikel Keterangan: A = contoh uji untuk pengujian keteguhan lentur dan keteguhan patah B = contoh uji untuk pengujian kerapatan dan kadar air C = contoh uji untuk pengujian daya serap air dan pengembangan tebal
13
A. Pengujian sifat fisis papan partikel 1 Kerapatan Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 0,5 cm dalam keadaan kering udara ditimbang beratnya, kemudian diukur panjang, lebar, dan tebal sesungguhnya untuk menghitung volume contoh uji. Nilai kerapatan papan partikel dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
Keterangan: Kr
= Kerapatan (g/cm³)
M
= Berat contoh uji kering udara (g)
V
= Volume contoh uji kering udara (cm³)
2 Kadar air Contoh uji yang digunakan adalah papan partikel yang sama digunakan dengan menentukan kerapatan. Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 0,5 cm diukur berat awalnya (BA). Kemudian dikeringkan dalam oven selama 24 jam pada suhu 103±2°C sampai beratnya konstan dan diukur beratnya (BKO). Selanjutnya kadar air papan dihitung dengan menggunakan rumus:
Keterangan: KA
= kadar air (%)
BA
= berat awal contoh uji (g)
BB
= berat tetap contoh uji setelah pengeringan (g)
3 Daya serap air Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 0,5 cm ditimbang berat awal (B1). Kemudian direndam dalam air dingin selama 24 jam, setelah ditimbang beratnya (B2). Besarnya daya serap air papan dihitung berdasarkan rumus:
Keterangan: DS
= daya serap air (%)
B1
= berat/volume contoh uji sebelum perendaman (g)
B2
= berat/volume contoh uji setelah perendaman (g)
4 Pengembangan tebal Contoh uji pengembangan tebal sama dngan contoh uji daya serap air. Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 0,5 cm dalam kondisi kering udara diukur dimensi tebal (T1) pada keempat sisinya kemudian dirata-ratakan. Selanjutnya contoh uji direndam dalam air dingin selama 24 jam, setelah itu diukur kembali dimensi tebalnya (T2). Nilai pengembangan tebal dinyatakan dalam persen yang dihitung dengan rumus:
Keterangan: S
= pengembangan tebal atau linier (%)
T1
= tebal atau panjang contoh uji sebelum perendaman (mm)
T2
= tebal atau panjang contoh uji setelah perendaman (mm)
B. Pengujian sifat mekanis papan partikel 1 Keteguhan lentur (MOE) Pengujian keteguhan lentur menggunakan contoh uji yang sama dengan contoh uji keteguhan patah. Pada saat pengujian dicatat besarnya defleksi yang terjadi setiap selang beban tertentu. Nilai keteguhan lentur (MOE) dihitung dengan menggunakn rumus:
15
Keterangan: MOE = Keteguhan lentur (kg/cm2) P
= Beban sebelum batas proporsi (kg)
L
= Jarak sangga (cm)
Y
= Lentur pada beban P (cm)
b
= Lebar contoh uji (cm)
h
= Tebal contoh uji (cm)
2 Keteguhan patah (MOR) Pengujian keteguhan patah dilakukan dengan menggunakan mesin uji UTM (Universal Testing Machine). Contoh uji berukuran 5 x 20 cm pada kondisi kering udara, lebar bentang 15 kali tebal nominal tetapi tidak kurang dari 15 cm. Nilai MOR papan partikel dihitung dengan rumus:
Keterangan: MOR = keteguhan patah (kg/cm2) P
= beban maksimum (kg)
L
= jarak sangga (cm)
b
= lebar contoh uji (cm)
h
= tebal contoh uji (cm)
3.4 Analisis Data Rancangan yang digunakan dalam penelitian ini adalah percobaan faktorial di dalam rancangan acak lengkap dengan 2 faktor perlakuan yaitu: Faktor A : partikel serbuk sekam 10 mesh dan 40 mesh Faktor B : plastik polypropylene daur ulang sebagai perekat yang digunakan terdiri dari 50%, 60% dan 70% dari berat papan partikel Perlakuan yang diaplikasikan dua taraf, dengan pengulangan 3 kali sehingga untuk penelitian diperlukan 3 x 2 x 3 = 18 papan. Apabila disimbolkan, sekam 10 mesh dengan perbandingan sekam/Polypropylene 50/50 (a1b1), 60/40%
(a1b2),
dan
70/30%
(a1b3),
sekam
40
mesh
dengan
perbandingan
sekam/Polypropylene 50/50 (a2b1), 60/40 (a2b2), 70/30% (a2b3). Model statistik yang digunakan adalah sebagai berikut: Yijk =μ+α1+βj+(αβ)ij+εijk Keterangan: Yijk
= nilai pengamatan pada suatu percobaan ke-k yang memperoleh kombinasi perlakuan taraf ke-i faktor A dan taraf ke-j dari faktor B
μ
= nilai tengah populasi
αi
= pengaruh aditif taraf ke-i dari faktor A
βj
= pengaruh aditif taraf ke-j dari faktor B
(αβ)ij
= pengaruh interaksi taraf ke-i faktor A dan taraf faktor B
εijk
= pengaruh galat dari satuan percobaan ke-k yang memperoleh kombinasi perlakuan ij.
i = 0, 1, 2, 3 j=1, 2 k=1, 2
Untuk mengetahui pengaruh perlakuan perbandingan sekam dengan
Polypropylene dan ukuran sekam terhadap sifat-sifat papan partikel maka akan dilakukan analisis keragaman. Analisis keragaman menggunakan criteria uji sebagai berikut: a. Jika F hitung lebih kecil dari F Tabel maka Ho diterima atau perlakuan tidak memberikan pengaruh pada suatu selang kepercayaan. b. Jika F hitung lebih besar dari F Tabel maka Ho ditolak atau perlakuan memberikan pengaruh pada suatu selang kepercayaan. Selanjutnya untuk mengetahui faktor yang berpengaruh, maka pengujian dilanjutkan dengan menggunakan uji jarak Duncan. Untuk menentukan kombinasi papan partikel yang terbaik, sifat fisis dan mekanis papan partikel yang dihasilkan pada setiap perbandingan sekam dengan Polypropylene dan ukuran sekam diberi skor nilai berdasarkan Duncan Grouping.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Sifat Fisis Sifat papan partikel yang diuji terdiri dari sifat fisis dan sifat mekanis. Sifat fisis meliputi kerapatan, kadar air, daya serap air (2 jam dan 24 jam), dan pengembangan tebal (2 jam dan 24 jam). Sifat mekanis yang diuji meliputi Keteguhan Lentur (MOE) dan Keteguhan Patah (MOR). Pengujian papan partikel berdasarkan standar JIS A 5908 (2003). 4.1.1 Kerapatan Kerapatan digunakan untuk menerangkan massa suatu bahan per satuan volume (Hegreen dan Bowyer 1996). Nilai kerapatan papan partikel hasil penelitian ditunjukan pada Gambar 3.
Gambar 3 Histogram kerapatan papan partikel plastik daur ulang Berdasarkan hasil pengujian (Gambar 3), kerapatan papan partikel berkisar antara 0,64 g/cm3 sampai 0,76 g/cm3. Hasil pe ngujian tersebut menunjukkan bahwa papan partikel yang dibuat dari sekam ukuran 40 mesh dengan perbandingan sekam/Polypropylene sebesar 50/50 mempunyai nilai kerapatan papan tertinggi, sedangkan papan partikel yang dibuat dari sekam ukuran 10 mesh dengan perbandingan sekam/polypropylene 40/60 dan 30/70 mempunyai nilai terendah.
Secara keseluruhan, nilai rata-rata kerapatan papan partikel tidak semuanya memenuhi target yang diinginkan yaitu 0,7 g/cm3. Hal ini diduga disebabkan oleh beberapa hal, diantaranya tidak meratanya penyebaran partikel sekam dan plastik di semua bagian papan partikel, sehingga terjadi variasi kerapatan di setiap bagian papan maupun di antara papan yang dibuat. Ukuran sekam dan Polypropylene yang tidak seragam juga diduga sebagai penyebabnya. Kedua bahan yang tidak seragam menyebabkan ikatan kedua bahan tersebut tidak kompak. Hal ini terutama terjadi pada papan partikel yang terbuat dari sekam 10 mesh (sekam utuh). Sebab, pada sekam 10 mesh (utuh) masih terdapat ruang kosong, sehingga saat dicampur dengan Polypropylene dan kemudian dikempa, ruang kosong di dalam sekam tersebut akan mempengaruhi kerapatan dari papan itu sendiri. Tabel 2 Analisis keragaman kerapatan papan partikel Sumber
Dearjat Bebas
Jumlah Kuadran
Kuadrat Tengah
Nilai F
Pr > F
A B A*B
1 2 2
0.02814774 0.00892353 0.00045511
0.02814774 0.00446177 0.00022755
25.77 4.09 0.21
0.0003 0.0443 0.8148
Hasil analisis keragaman (Tabel 2) menunjukkan bahwa ukuran sekam dan perbandingan sekam/Polypropylene yang ditambahkan berpengaruh nyata terhadap kerapatan. Sedangkan interaksi keduanya tidak mempengaruhi kerapatan. Berdasarkan hasil uji jarak Duncan, ukuran sekam 40 mempunyai kerapatan lebih tinggi daripada sekam 10 mesh. Sedangkan untuk perbandingan sekam/Polypropylene, semakin besar jumlah plastik yang ditambahkan, nilai kerapatannya semakin menurun. Perbandingan sekam/Polypropylene 40/60 dan 30/70 tidak berbeda nyata. Sedangkan perbandingan sekam/Polypropylene 50/50 berbeda nyata dengan perbandingan sekam/Polypropylene 40/60 dan 30/70. 4.1.2 Kadar air Kadar air adalah banyaknya air dalam kayu atau produk kayu. Kadar Air dapat juga didefinisikan sebagai berat air yang dinyatakan dalam persen dalam persen berat kayu bebas air atau kering tanur (Heygreen dan Bowyer 1996). Nilai kadar air papan partikel ditunjukan pada Gambar 4.
19
Gambar 4 Histrogram kadar air papan partikel plastik daur ulang Berdasarkan hasil pengujian, kadar air papan partikel berkisar antara 2,47% sampai 4,56%. Dapat dilihat pada Gambar 4, bahwa semakin besar jumlah plastik yang ditambahkan dalam pembuatan papan partikel, kadar air papan partikel semakin kecil. Hal ini disebabkan oleh plastik Polypropylene yang bersifat hidrophobic menghalangi masuknya uap air ke dalam papan partikel. Sehingga dengan jumlah plastik Polypropylene semakin besar membuat uap air yang diserap oleh papan partikel akan semakin kecil. Tabel 3 Analisis keragaman kadar air papan partikel Sumber
Derajat Bebas
Jumlah Kuadran
Kuadrat Tengah
Nilai F
Pr > F
A B A*B
1 2 2
0.00478894 8.57706397 0.47236658
0.00478894 4.28853198 0.23618329
0.03 25.45 1.40
0.8689 <.0001 0.2838
Hal tersebut juga ditunjang dengan hasil analisis keragaman (Tabel 3), dimana perbandingan sekam/Polypropylene memang memberikan pengaruh nyata terhadap kadar air papan partikel. Setelah dilakukan uji jarak Duncan, semua perbandingan sekam/Polypropylene memberikan pengaruh yang berbeda. Terlihat bahwa semakin besar jumlah plastik Polypropylene, kadar air papan partikel cenderung menurun. papan partikel dengan perbandingan sekam/Polypropylene 30/70 mempunyai kadar air yang paling kecil.
4.1.3 Daya serap air Daya serap air merupakan sifat fisis yang mencerminkan kemampuan papan partikel untuk menyerap air setelah direndam di dalam air selama 2 jam dan 24 jam. Air yang masuk ke dalam papan partikel dapat dibedakan atas 2 macam yaitu air yang langsung masuk ke dalam papan dan mengisi rongga-rongga kosong di dalam papan dan air yang masuk ke dalam partikel kayu penyusun (Massijaya et al 2000). Nilai daya serap air hasil penelitian dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5 Histogram daya serap air papan partikel plastik daur ulang Nilai daya serap air selama 2 jam perendaman antara 0,99% sampai 7,33%, sedangkan nilai perendaman salama 24 perendaman jam antara 4,33% sampai 17,57%. Dari hasil pengujian dapat dilihat bahwa nilai daya serap air meningkat seiring dengan lamanya waktu perendaman papan partikel. Perendaman selama 24 jam menunjukkan bahwa papan partikel dengan perbandingan sekam/Polypropylene 50/50 mempunyai nilai daya serap tertinggi, baik pada papan yang terbuat dari sekam ukuran 10 mesh maupun sekam ukuran 40 mesh. Jumlah plastik Polypropylene yang lebih sedikit pada perbandingan sekam/Polypropylene 50/50 dari pada perbandingan 40/60 dan 30/70, menyebabkan air mudah masuk ke dalam papan partikel dan berikatan dengan sekam, sehingga pada papan partikel dengan perbandingan 50/50 mempunyai nilai daya serap air yang lebih tinggi. Pada papan partikel yang dibuat dengan perbandingan 30/70 mempunyai nilai daya serap air paling kecil dikarenakan sifat
21
plastik Polypropylene yang lebih banyak menghalangi jumlah air untuk masuk ke dalam papan partikel. Tabel 4 Analisis keragaman daya serap air selama 2 jam Sumber
Derajat Bebas
Jumlah Kuadran
Kuadrat Tengah
Nilai F
Pr > F
A B A*B
1 2 2
5.45979859 11.30591757 9.59872749
5.45979859 5.65295878 4.79936375
1.38 1.43 1.21
0.2631 0.2779 0.3316
Tabel 5 Analisis keragaman daya serap air selama 24 jam Sumber
Derajat Bebas
Jumlah Kuadran
Kuadrat Tengah
Nilai F
Pr > F
A B A*B
1 2 2
130.3127396 162.7060026 36.7606215
130.3127396 81.3530013 18.3803107
10.39 6.49 1.47
0.0073 0.0123 0.2694
Hasil analisis keragaman daya serap air selama 24 jam menunjukkan bahwa ukuran sekam dan perbandingan sekam/Polypropylene berpengaruh nyata terhadap daya serap air. Dari hasil uji jarak Duncan (Lampiran 6) menunjukkan bahwa papan partikel yang dibuat dari sekam ukuran 10 mesh mempunyai penyerapan air yang lebih besar dibandingkan dengan sekam ukuran 40 mesh. Hal ini disebabkan pada papan partikel yang dibuat dengan sekam 10 mesh masih terdapat ruang kosong sehingga air mudah masuk ke dalam papan partikel. Sedangkan pada uji jarak untuk perbandingan sekam/Polypropylene (Lampiran 6), terlihat bahwa semakin besar jumlah Polypropylene yang ditambahkan, penyerapan air papan partikel cenderung menurun. Adanya pengaruh jumlah plastik Polypropylene terhadap penyerapan air disebabkan oleh sifat Polypropylene yang tidak mudah menyerap air. Dengan perbandingan sekam/Polypropylene 30/70 peluang papan partikel untuk meyerap air lebih kecil karena terhalang oleh Polypropylene. Semakin besar luas permukaan partikel yang dapat ditutupi oleh Polypropylene, sehingga kontak antara partikel semakin rapat dan air akan sulit untuk masuk ke dalam panel (Mulyadi 2001). Namun demikian, kerapatan papan partikel yang dibuat dari perbandingan sekam/Polypropylene 50/50 tidak berbeda nyata dengan 40/60. Begitu pula perbandingan sekam/Polypropylene 40/60 dan 30/70 tidak berbeda nyata.
4.1.4 Pengembangan tebal Pengembangan tebal merupakan sifat fisis yang akan menentukan apakah suatu papan partikel dapat digunakan untuk keperluan eksterior atau interior. Apabila pengembangan tebal papan partikel tinggi, berarti bahwa stabilitas dimensi produk tersebut tidak dapat digunakan untuk penggunaan eksterior atau untuk jangka waktu yang lama, karena sifat mekanis yang dimilikinya akan segera menurun secara drastis dalam jangka waktu yang tidak terlalu lama (Massijaya et al. 2000). Nilai pengembangan tebal dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Histogram pengembangan tebal papan partikel plastik daur ulang Nilai pengembangan pada perendaman selama 2 jam antara 0,9% sampai 2,47%, sedangkan nilai pengembangan tebal pada perendaman selama 24 jam antara 2.14% sampai 4,44%. Sama halnya dengan daya serap air, nilai pengembangan tebal bertambah seiring dengan lamanya waktu perendaman. Tabel 6 Analisis keragaman pengembangan tebal papan partikel selama 2 jam Sumber
Derajat Bebas
Jumlah Kuadran
Kuadrat Tengah
Nilai F
Pr > F
A B A*B
1 2 2
1.54891741 2.92508772 2.83522777
1.54891741 1.46254386 1.41761388
0.64 0.60 0.58
0.4400 0.5633 0.5729
Tabel 7 Analisis keragaman pengembangan tebal papan partikel selama 24 jam Sumber
Derajat Bebas
Jumlah Kuadran
Kuadrat Tengah
Nilai F
Pr > F
A B A*B
1 2 2
0.00198505 3.81754678 1.22437841
0.00198505 1.90877339 0.61218920
0.00 1.05 0.34
0.9741 0.3786 0.7197
23
Untuk mengetahui pengaruh dari perlakuan yang diberikan telah dilakukan analisis keragaman (Tabel 6 dan Tabel 7). Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa pada perendaman selama 2 jam dan 24 jam, ukuran sekam, perbandingan sekam/Polypropylene, maupun interaksi keduanya tidak memberikan pengaruh nyata terhadap pengembangan tebal. 4.2 Sifat Mekanis 4.2.1 Keteguhan patah (Modulus of Rupture) Hasil pengujian keteguhan patah papan partikel plastik daur ulang ditunjukan pada Gambar 7.
Gambar 7 Histogram keteguhan patah papan partikel plastik daur ulang Hasil pengujian menunjukkan bahwa nilai keteguhan patah terendah terdapat pada papan partikel yang dibuat dari sekam ukuran 10 mesh dengan perbandingan sekam/Polypropylene 30/70, yaitu sebesar 95 kg/cm2. Nilai keteguhan patah tertinggi terdapat pada papan partikel yang dibuat dari sekam ukuran 10 mesh dengan perbandingan sekam/Polypropylene dengan perbandingan 50/50, yaitu sebesar 116 kg/cm2. Papan partikel yang dibuat dari sekam 10 mesh dan 40 mesh cenderung menurun dengan jumlah sekam yang semakin sedikit dan jumlah plastik Polypropylene yang semakin besar. Hal ini disebabkan oleh lemahnya interaksi (pengaruh timbal balik) antara permukaan Polypropylene dengan partikel, adhesi yang lemah, penyebaran partikel yang tidak merata diseluruh perekat
Polypropylene, transfer (perpindahan) tegangan antara fase yang rendah menyebabkan kekompakan atau kesesuaian (compatibility) yang terbatas sehingga menghasilkan kontak yang lemah antara Polypropylene dengan partikel (Febrianto et al. 1999 dalam Mulyadi 2001). Tabel 8 Analisis keragaman keteguhan patah papan partikel Sumber
Derajat Bebas
Jumlah Kuadran
Kuadrat Tengah
Nilai F
Pr > F
A B A*B
1 2 2
132.4860756 657.3023604 178.4593847
132.4860756 328.6511802 89.2296923
0.15 0.36 0.10
0.7085 0.7025 0.9067
Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa ukuran sekam dan perbandingan sekam/Polypropylene dan interaksi keduanya tidak berpengaruh nyata terhadap nilai keteguhan patah. 4.2.2 Keteguhan Lentur (Modulus of Elasticity) Hasil pengujian keteguhan lentur papan partikel plastik daur ulang ditunjukan pada Gambar 8.
Gambar 8 Histogram keteguhan lentur papan partikel plastik daur ulang Hasil pengujian menujukan bahwa nilai keteguhan lentur terendah terdapat pada papan partikel yang terbuat dari sekam ukuran 40 mesh dengan perbandingan sekam/Polypropylene 30/70, yaitu sebesar 5462 kg/cm2. Sedangkan nilai keteguhan lentur tertinggi terdapat pada papan partikel yang terbuat dari sekam ukuran 40 mesh dengan perbandingan sekam/Polypropylene 10 mesh, yaitu
25
sebesar 11068 kg/cm2. Gambar 8 menunjukkan bahwa semakin kecil jumlah sekam yang ditambahkan atau semakin besar penambahan plastik Polypropylene, nilai keteguhan lentur cenderung menurun. Hal tersebut disebabkan karena semakin lemahnya interaksi antara sekam dan plastik Polypropylene dengan penambahan jumlah plastik yang semakin besar atau jumlah sekam yang sedikit. Walaupun secara visual keduanya menyatu, tetapi secara kimia tidak ada ikatan yang terjadi antara keduanya (Setyawati dan Massijaya 2005). Untuk meningkatkan interaksi antara partikel yang bersifat hidrofilik dengan plastik yang bersifat hidrofobik dapat ditambah dengan maleic anhydride (MAH) pada proses pembuatan papan partikel (Han 1990, Kazayawoko dan Balatinez 1997, Stark dan Berger 1997, Febrianto 1999 dalam Setyawati 2003). Namun, kadar MAH yang berlebihan dapat menyebabkan hasil yang tidak diinginkan pada komposit yang dihasilkan (Setyawati 2003). Menurut Han (1990) dalam Setyawati (2003), MAH yang berlebih dapat bereaksi dengan zat-zat lain sehingga menyebabkan terjadinya subtansi dengan berat molekul yang rendah pada komposit, selain itu pada tempertur tinggi kelebihan MAH yang bersifat asam dapat menyebabkan degradasi pada filler dan RPP pada saat proses pencampuran. Hal tersebut menyebabkan kekuatan komposit menurun. Tabel 9 Analisis keragaman keteguhan lentur papan partikel Source
DF
Type III SS
Mean Square
F Value
Pr > F
A B A*B
1 2 2
2802006.46 71146848.51 1957750.65
2802006.46 35573424.26 978875.32
0.32 4.00 0.11
0.5848 0.0466 0.8966
Hasil
analisis
keragaman
menunjukkan
bahwa
perbandingan
sekam/Polypropylene berpengaruh nyata terhadap nilai keteguhan lentur, sedangkan ukuran sekam dan interaksi keduanya tidak memberikan pengaruh nyata terhadap keteguhan lentur papan partikel. Uji jarak Duncan menunjukkan bahwa semakin besar penambahan plastik Polypropylene nilai keteguhan lentur papan
partikel
semakin
kecil.
Papan
partikel
dengan
perbandingan
sekam/Polypropylene 50/50 mempunyai nilai lebih tinggi dari perbandingan
sekam/Polypropylene 40/60 dan 30/70. Namun demikian, papan partikel yang dibuat dengan perbandingan sekam/Polypropylene 50/50% tidak berbeda nyata dengan 40/60. Demikian pula, papan partikel yang dibuat dengan perbandingan sekam/Polypropylene 40/60 tidak berbeda nyata dengan 30/70. Berdasarkan hasil pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel hasil penelitian, kemudian dilakukan perbandingan hasil penelitian dengan standar JIS A 5908 (2003) pada Tabel 10. Tabel 10 Perbandingan sifat fisis dan mekanis papan partikel hasil penelitian dengan standar JIS A 5908 (2003)
1
Parameter Sifat Fisis dan Mekanis Kerapatan (g/cm3)
2
Kadar Air (%)
3
Daya Serap Air (%)
4
Pengembangan Tebal (%)
5 6
No
0,4 – 0,9
Papan Partikel Hasil Penelitian 0,64 – 0,76
5 – 13
2,47 – 4,56
-
-
Maks 12
0,9 – 4,4
Keteguhan Lentur (kg/cm2)
Min 20400
50462 – 11068
Keteguhan Patah (kg/cm2)
Min 82
95 - 116
Standar JIS A 5908
4.3 Sifat Mekanis Setelah Perendaman Panas Papan partikel yang dihasilkan dalam penelitian ini masih mempunyai kekuatan di bawah standar penggunaan papan partikel untuk kontruksi. Hal ini disebabkan karena lemahnya interaksi antara plastik yang bersifat hidrofobik dengan partikel sekam yang bersifat hidrofilik. Penelitian untuk meningkatkan kekuatan papan partikel yang menggunakan plastik Polypropylene dengan bahan yang bersifat hidrofilik sudah pernah dilakukan. Salah satu cara untuk meningkatkan kekuatan papan partikel adalah penambahan compatibilizer dan inisiator, yaitu berupa maleic anhydride dan dicumyl peroxide. Penelitian Iswanto dan Febrianto (2005) menunjukkan bahwa penambahan maleic anhydride (MAH) sebesar 6% dan dicumyl peroxide (DCP) sebanyak 15% dari berat MAH dapat meningkatkan modulus elastisitas papan komposit dari serbuk kayu sengon dan Polypropylene daur ulang sebesar 1,7 kali dibandingkan komposit tanpa penambahan MAH dan DCP. Namun nilainya masih belum memenuhi standar yang digunakan (JIS A 5908). Sama halnya dengan penelitian Affandy (2007)
27
yang menyatakan bahwa penggunaan MAH dan DCP dapat meningkatkan sifat fisis dan mekanis papan partikel. Penelitian Setyawati et al. (2008) menunjukan bahwa penggunaan anyaman bambu untuk pelapis dapat meningkatkan nilai keteguhan lentur sebesar 2 hingga 7,5 kali dibandingkan dengan papan komposit tanpa penambahan pelapis. Dalam penelitian ini mencoba untuk menambahkan perlakuan awal berupa perebusan sekam selama 2 jam pada suhu ±1000C untuk meningkatkan kekuatan papan. Perbandingan nilai keteguhan lentur dan keteguhan patah antara papan yang dibuat dengan perebusan sekam dengan papan tanpa perebusan dapat dilihat pada Gambar 9 dan Gambar 10.
Gambar 9 Histogram perbandingan nilai keteguhan lentur papan partikel dari sekam tanpa direndam panas dengan sekam perendaman panas Gambar 9 menunjukan bahwa nilai keteguhan lentur papan partikel dengan perebusan sekam menunjukan hasil yang berbeda dengan papan partikel tanpa perebusan.
Pada
papan
partikel
yang
dibuat
dengan
perbandingan
sekam/Polypropylene 50/50 dengan perebusan menunjukan nilai yang lebih kecil dari papan partikel tanpa perebusan pada sekamnya. Akan tetapi papan partikel dengan perbandingan sekam/Polypropylene 40/60 dan 30/70 dengan perebusan menunjukan hasil yang lebih tinggi dari papan partikel yang tidak dilakukan perebusan pada sekamnya.
Gambar 10 Histogram perbandingan nilai keteguhan patah papan partikel dari sekam tanpa direndam panas dengan sekam perendaman panas Gambar 10 menunjukan bahwa nilai keteguhan patah papan partikel dengan perebusan menunjukan nilai yang lebih kecil dari papan partikel tanpa perebusan. Perebusan panas selama 2 jam pada suhu ± 1000C terhadap sekam mempengaruhi sifat mekanis papan partikel yang dihasilkan. Berdasarkan hasil pengujian menunjukan bahwa pada nilai keteguhan lentur meningkat setelah dilakukan perebusan terhadap sekam. Sedangkan pada nilai keteguhan patah mengalami penurunan setelah dilakukan perebusan terhadap sekam.
BAB V KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan Sekam dan plastik Polypropylene daur ulang dapat digunakan sebagai bahan baku papan partikel. Sifat fisis papan partikel daur ulang mempunyai sifat lebih baik dibandingkan dengan JIS A 5908, terutama untuk kadar air dan pengembangan tebal. Namun, sifat mekanisnya tidak memenuhi dengan standar JIS A 5908 untuk papan partikel struktural. Perebusan sekam sebelum dibuat papan partikel meningkatkan nilai keteguhan lentur, tetapi menurunkan nilai keteguhan patah papan partikel. Papan yang dibuat dalam penelitian ini adalah papan partikel non struktural. 5.2 Saran Papan partikel yang terbuat dari sekam dan plastik Polypropylene daur ulang perlu dikembangkan dalam sekala pabrik karena potensi bahan baku yang cukup besar di Indonesia. Papan partikel hasil penelitian tidak disarankan untuk pemakaian struktural. Untuk pemakaian struktural perlu penelitian dan rekayasa teknologi lebih lanjut.
DAFTAR PUSTAKA
Anggie. 2008. KOde-kode dalam Plastik. http://anggiemaya.net/blog/?p=230 [20 Agustus 2008] Affandy, H.2007. Peningkatan Mutu Papan Komposit dari Limbah Serbuk Kayu Sengon dan Plastik Polypropylene Daur Ulang Dengan Perlakuan Fisik dan Kimia. Skripsi Fakultas Kehutanan IPB. Tidak Dipublikasikan. Balai
Besar
Penelitian
Padi.
2007.
Ciherang
http://72.14.205.104/search?q=cache:PdMwJm5bpJcJ:www.pustakadeptan.go.id/publikasi/wr282068.pdf+padi+ciherang&hl=id&ct=clnk&cd= 2&gl=id&client=firefox-a [7 Juli 2008] Departemen Komunikasi dan Informatika Indonesia. 2008. Ramalan BPS Produksi Padi 2007 57,05 juta ton. http://www.depkominfo.go.id/portal/?act=detail&mod=berita&view=1&id =BRT071110144501 [31 Juli 2008] Haygreen, J. G. dan J.L.Bowyer.1989. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu, Suatu Pengantar. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta Japanese Standart Association. 2003. Japanese Industrial standarts Particleboard (JIS A 5908-2003). Japanese Standart Association. Japan Kompas. 2007. Bahan Baku dan Kapasitas Produksi Jadi Kendala. http://64.203.71.11/kompas-cetak/0705/31/ekonomi/3568849.htm [31Juli2008] Kusnadi, Arif. 2003. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Komposit dari berbagai Limbah Serbuk kayu dan Non Kayu dengan Plastik Polyethylene dan Polypropylene Daur Ulang. Skripsi Fakultas Kehutanan IPB.Tidak Dipublikasikan Maloney, TM. 1993. Modern Particleboard and Dry-Process Fiberboard Manufacturing. San Fransisco: Miller Freeman, Inc Martana, H.2002. Pengaruh campuran pasir, bentonit, dan sekam padi terhadap kualitas fungsional dan visual rumput Bermuda (Cynodon dactylon cv. Tifdwardf). Skripsi Fakultas Pertanian. IPB. Tidak Dipublikasikan
31
Massijaya, M.Y, Y.S.Hadi, B. Tambunan, E.S. Bakar, W.A.Subari.2000. Penggunaan Limbah Plastik Sebagai Komponen Bahan Baku Papan Partikel. Jurnal Teknologi Hasil Hutan.XIII (2):18-24 Osswald TA, Menges G. 1995. Material Science of Polymer for Engineers. Ohio: Hanser/Gardner Publications, Inc Rowell RM. 1988. The State of Art and the Future Development of Bio-based Composite Science and Technology Toward the 21st Century. Di dalam: Proceeding of the Fourth Pasific Bio-based Composites Symposium. Bogor Rowell, R. M, Young Raymond A, Rowell, Judith K. 1997. Paper and composites from Agro-based resources. USA. CRC Press, Inc. Setyawati, D dan Massijaya, M,Y,. 2005. Pengembangan Papan Komposit Berkualitas Tinggi dari Sabut Kelapa dan Polypropylene Daur Ulang (I): Suhu dan Waktu Kempa Panas. Jurnal Teknologi Hasil Hutan XVIII (2). 91-101 Setyawati, D, Hadi, Y,S, Massijaya, M,Y dan Nugroho N. 2008. Karakteristik Papan Komposit dari Serat Sabut Kelapa dan Plastik Polipropilena Daur Ulang Berlapis Anyaman Bambu. Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan Vol I No1. 18-26 Sinar
Harapan.
2001.
Menjadikan
Plastik
Ramah
Lingkungan.
http://www.sinarharapan.co.id/berita/0109/12/fea01.html [31 Juli 2008] Wikipedia.2008.HDPE. http://en.wikipedia.org/wiki/HDPE [20 Agustus 2008] .2008.Epoxy. http://en.wikipedia.org/wiki/Epoxy [20 Agustus 2008]
33
Lampiran 1 Hasil pengujian dan perhitungan kerapatan dan kadar air Perlakuan
Ulangan
Berat Awal (gr)
A1B1
I II III
43.248 43.876 42.066 43.06333333 40.043 37.896 35.586 37.84166667 34.394 36.099 36.615 35.70266667 43.855 45.653 46.604 45.37066667 40.842 40.041 34.408 38.43033333 32.238 29.545 35.674 32.48566667
Rata-rata A1B2 Rata-rata A1B3 Rata-rata A2B1 Rata-rata A2B2 Rata-rata A2B3 Rata-rata
I II III I II III I II III I II III I II III
Luas Permukaan 101.5559813 100.9270625 101.0270625 103.1239688 101.027275 101.35455
Volume
Kerapatan
BKO
KA
62.32998 63.58405 59.73225
0.69385547 0.690047275 0.704242675 0.696048473 0.633232016 0.625177706 0.653216966 0.637208896 0.63332712 0.666226707 0.626485748 0.642013192 0.73236755 0.782743028 0.773444165 0.762851581 0.747338553 0.732031519 0.706569624 0.728646565 0.737595811 0.645665882 0.779803916 0.72102187
41.445 41.918 40.633
4.35034383 4.67102438 3.52669013 4.18268611 3.94569478 3.72803416 2.89431835 3.52268243 2.72998805 3.1134851 2.80203274 2.8818353 4.34461919 4.68950651 4.63873546 4.55762039 3.99246321 3.80038885 3.15076296 3.64787167 2.74077379 2.52984453 2.1679984 2.47953891
100.801575 101.2789875 101.203575
64.58139 60.61637 54.47807 0 54.30685 54.18426 58.44506
101.278875 100.7764625 100.4252625
59.88113 58.32438 60.25516
101.203575 100.8266625 100.92695
54.64993 54.69846 48.69725
100.47555 101.4049 101.379275
43.70686 45.75896 45.7474
38.523 36.534 34.585 33.48 35.009 35.617 42.029 43.608 44.538 39.274 38.575 33.357 31.378 28.816 34.917
Lampiran 2 Hasil pengujian daya serap air (2 dan 24 jam) dan kembang susut (2 dan 24 Jam) Daya serap air
Daya serap
Pengembangan
Pengembangan
2 jam
air 24 jam
tebal 2 jam
tebal 24 jam
I
2.884
18.512
1.879
2.839
II
3.821
21.435
1.353
2.524
III
15.294
30.392
4.170
5.560
7.333
23.446
2.467
3.641
II
3.084
17.357
2.869
3.675
III
7.236
19.573
1.494
3.555
5.160
18.465
2.181
3.615
I
3.703704
17.28395
0.645161
1.075269
II
1.298701
10.38961
2.816901
1.643192
III
7.901
19.877
0.584
3.696
4.301
15.850
1.349
2.138
I
7.700
20.751
1.969
3.982
II
6.349
15.256
2.098
4.067
III
3.543
18.512
2.191
3.835
5.864
18.173
2.086
3.961
I
6.330
9.442
1.917
2.717
II
7.283
18.701
1.602
2.861
III
2.469136
16.04938
1.272265
4.122137
5.361
14.731
1.597
3.233
I
0
3.658537
0.578035
1.445087
II
1.707
5.488
0.802
0.199
III
1.282051
3.846154
1.41844
2.836879
0.996
4.331
0.933
1.494
Perlakuan
Ulangan
A1B1
Rata-rata A1B2
I
Rata-rata A1B3
Rata-rata A2B1
Rata-rata A2B2
Rata-rata A2B3
Rata-rata
35
Lampiran 3 Hasil pengujian dan perhitungan keteguhan lentur dan keteguhan patah Perlakuan A1B1
Rata-rata A1B2
Rata-rata A1B3
Rata-rata A2B1
Rata-rata A2B2
Rata-rata A2B3
Rata-rata
Ulangan I II III
b(cm) 4.91 4.9025 4.775
h 0.49625 0.635 0.60875
y 0.125x + 0.867 0.109x + 0.695 0.146x + 1.280
P1 7.035906 7.026371 7.58772
P2 14.9442 14.12316 14.04747
Y1 1.746488 1.460874 2.387807
Y2 2.735025 2.234424 3.330931
∆Y 0.098854 0.077355 0.094312
∆P 7.908297 7.096787 6.459753
I II III
4.86 4.83 4.835
0.545 0.5825 0.54625
0.162x + 1.692 0.203x + 0.781 0.205x + 1.321
7.48888 7.392671 7.070439
12.04741 12.31656 11.94908
2.905199 2.281712 2.77044
3.64368 3.281261 3.77056
0.073848 0.099955 0.100012
4.558526 4.923885 4.878636
I II III
4.92 4.845 4.9425
0.53125 0.565 0.551389
0.235x + 0.810 0.231x + 0.914 0.203x + 1.056
7.057417 7.141774 7.683231
10.29051 12.98327 10.23521
2.468493 2.56375 2.615696
3.228269 4.26431 3.133747
0.075978 0.170056 0.051805
3.233091 5.8415 2.551975
I II III
4.915 4.9325 4.935
0.58125 0.58375 0.5
0.168x + 0.372 0.110x + 0.324 0.101x + 0.092
7.955355 7.928661 7.85401
10.99128 10.85811 10.98406
1.7085 1.196153 0.885255
2.218535 1.518392 1.20139
0.051004 0.032224 0.031613
3.035927 2.929448 3.130046
I II III
4.905 4.9175 4.9
0.4875 0.52125 0.49
0.191x + 0.857 0.217x + 0.878 0.303x + 0.598
7.9241 7.791483 2.075339
10.64592 10.98736 7.505481
2.370503 2.568752 1.226828
2.89037 3.262257 2.872161
0.051987 0.069351 0.164533
2.721816 3.195877 5.430142
I II III
4.9 4.935 5.1
0.5 0.43125 0.5
0.343x + 0.552 0.380x + 0.895 0.380x + 0.800
2.020587 7.789316 2.010857
7.356126 10.9427 9.821302
1.245061 3.85494 1.564126
3.075151 5.053225 4.532095
0.183009 0.119829 0.296797
5.335539 3.153382 7.810445
MOE 14061.47 7708.298 6706.264 9492.011 8275.286 5442.43 6528.285 6748.667 6084.067 4145.884 6270.57 5500.174 6504.323 9771.997 16927.98 11068.1 9716.896 6978.812 6038.052 7577.92 5020.23 7012.384 4353.715 5462.11
MOR 160.543 86.14188 101.7352 116.14 105.1891 93.17573 98.28511 98.88332 104.5896 100.8321 79.75383 95.0585 91.71748 115.9606 131.2383 112.9721 133.0242 110.6294 76.09406 106.5825 69.07353 162.812 88.52991 106.8051
Lampiran 4 Uji jarak Duncan Kerapatan Papan Partikel Means with the same letter are not significantly different. Duncan Grouping
Mean
N
a
A
0.73750
9
a2
B
0.65841
9
a1
Means with the same letter are not significantly different. Duncan Grouping
Mean
N
b
A
0.72943
6
b1
B
0.68292
6
b2
0.68152
6
b3
B B
Lampiran 5 Uji jarak Duncan kadar air papan partikel Means with the same letter are not significantly different. Duncan Grouping
Mean
N
b
A
4.3701
6
b1
B
3.5853
6
b2
C
2.6807
6
b3
37
Lampiran 6 Uji jarak Duncan daya serap air papan partikel selama 24 jam Means with the same letter are not significantly different. Duncan Grouping
Mean
N
a
A
14.758
9
a1
B
9.377
9
a2
Means with the same letter are not significantly different. Duncan Grouping A
Mean
N
b
15.790
6
b1
11.984
6
b2
8.427
6
b3
A B
A
B B
Lampiran 7 Uji jarak Duncan Keteguhan Lentur papan partikel Means with the same letter are not significantly different. Duncan Grouping A
Mean
N
b
10280
6
b1
7163
6
b2
5481
6
b3
A B
A
B B
