bab ii tinjauan pustaka

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