Minggu, 21 November 2010

Papan partikel

1. Kajian Pustaka
1. Deskripsi Umum Papan Partikel.
Maloney (1993) mengemukakan bahwa papan partikel adalah salah satu jenis produk komposit/panel kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan-bahan berlignoselulosa lainnya, yang diikat dengan perekat atau bahan pengikat lain kemudian dipres.
Berdasarkan kerapatannya, Maloney (1993) membagi papan partikel dalam tiga golongan yaitu:
a. Papan partikel berkerapatan rendah (low density particleboard) yaitu papan yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4 g/cm3.
b. Papan partikel berkerapatan sedang (medium density particleboard) yaitu papan yang mempunyai kerapatan 0,4-0,8 g/cm3.
c. Papan partikel berkerapatan tinggi(high density particleboard) yaitu papan yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 g/cm3.
Haygreen & Bowyer (1986) menyatakan bahwa tipe-tipe papan partikel yang banyak digunakan memiliki perbedaan dalam ukuran dan geometri partikel, jumlah perekat yang digunakan, cara pembuatan dan kerapatan panel yang dihasilkan. Sifat-sifat dan kegunaan potensial papan berbeda dengan fungsinya ini.
Tipe-tipe partikel yang digunakan untuk papan partikel adalah : Haygreen & Bowyer (1986)
a. Shaving: partikel kayu kecil berdimensi tidak menentu yang dihasilkan apabila mengetam lebar atau sisi ketebalan kayu. Bervariasi dalam ketebalan dan sering tergulung.
b. Flake: partikel kecil dengan dimensi yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dari peralatan khusus.Seragam ketebalannya, dengan orientasi serat sejajar permukannya.
c. Wafer: partikel seperti flake yang lebih besar. Biasanya lebih dari 0,025
a. inci tebalnya dan lebih dari 1 inci panjangnya dan ujungya meruncing.
d. Chip: sekeping kayu yang dipotong dari suatu balok dengan pisau atau pemukul, seperti mesin pembuat tatal kayu pulp.
e. Sawdust: dihasilkan dari limbah pemotongan kayu oleh gergaji.
f. Strand: shaving panjang, tetapi pipih dengan permukaan yang sejajar.
g. Sliver: potongan kayu melintang persegi dengan panjang paling sedikit empat kali ketebalannya.
h. Wood wool (ekselsior): sliver yang panjang, berombak, ramping.
Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwapapan partikel memiliki tipe-tipe partikel sebagai berikut yaitu shaving, flake,wafer,tebal ,panjang, chip, sawdust, strand,silver,wood wool(ekselsior).
2. Sifat Papan Partikel
Kualitas papan partikel merupakan fungsi dari beberapa faktor yang berinteraksi dalam proses pembuatan papan partikel tersebut. Metode pengujian sifat fisik dan mekanis papan partikel mengacu pada ketentuan yang ditetapkan oleh SNI 03-2105-1996.

Uji sifat mekanik dan sifat fisik yang dilakukan terdiri dari kadar air, kerapatan, pengembangan tebal, kuat tekan, kuat lentur, modulus elastisitas, kuat tarik tegak lurus permukaan dan kuat pegang sekrup papan partikel

a. Kadar Air
Kadar air papan partikel tergantung pada kondisi udara disekelilingnya, karena papan partikel ini terdiri atas bahan-bahan yang mengandung lignoselulosa sehingga bersifat higroskopis. Kadar air papan partikel akan semakin rendah dengan semakin banyaknya perekat yang digunakan, karena kontak antara partikel akan semakin rapat sehingga air akan sulit untuk masuk diantara partikel kayu ( Widarmana 1977). Sutigno (1994) menyatakan bahwa kadar air papan partikel ditetapkan dengan cara yang sama pada semua standar, yaitu metode oven (metode pengurangan berat).
Sampel yang digunakan berukuran 5 cm x 5 cm. Contoh uji ditimbang (B1) terlebih dahulu, kemudian direndam selama 24 jam dalam air dan setelah itu ditimbang lagi (B2). Kadar air mempengaruhi daya tahan papan partikel. Semakin rendah kadar air maka daya tahan papan partikel akan semakin kuat (Ariesanto, 2002). Nilai kadar air dihitung dengan rumus:

(2)
b. Kerapatan.
Kerapatan adalah suatu ukuran kekompakan suatu partikel dalam lembaran. Nilainya sangat tergantung pada kerapatan serat digunakan dan besarnya tekanan kempa yang diberikan selama proses pembuatan lembaran. Makin tinggi kerapatan papan pertikel yang akan dibuat akan semakin besar tekanan yang digunakan pada saat pengempaan (Haygreen dan Bowyer 1996).
Sampel diukur panjang, lebar dan tebalnya, dengan ukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm, kemudian dihitung volumenya (V), lalu contoh uji ditimbang untuk menentukan beratnya (B). Nilai kerapatan dihitung dengan rumus:
Kerapatan (g/cm3) (3)
c. Pengembangan Tebal
Pengujian papan partikel dilakukan terhadap contoh uji berukuran kecil yaitu sebesar 5 cm x 5 cm. Sampel diukur tebalnya (T1), lalu direndam dalam air secara horizontal kurang lebih 3 cm dibawah permukaan air selama 24 jam. Setelah itu diukur kembali tebalnya (T2). Pengembangan tebal menentukan penggunaan papan partikel untuk keperluan interior atau eksterior. Apabila pengembangan tebalnya tinggi maka stabilitas dimensi papan rendah dan tidak dapat digunakan untuk keperluan eksterior atau untuk jangka lama (Ariesanto, 2002). Besarnya pengembangan dimensi dihitung dengan rumus:
Pengembangan tebal(%) (4)
Keterangan : T1 = tebal setelah perendaman (mm)
T 2 = tebal sebelum perendaman (mm)
d. Pengujian kuat lentur.
Kuat lentur adalah kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang berusaha melengkungkan bahan atau menahan beban-beban mati maupun yang hidup selain beban pukulan yang harus dipikul oleh bahan tersebut.
Pada pengujian kuat lentur akan mengarah ke modulus patah dan modulus elastisitas. Modulus of Rupture dan Modulus of Elasticity Sifat yang dimaksud adalah tingkat keteguhan papan partikel dalam menerima beban tegak lurus terhadap permukaan papan partikel. Semakin tinggi kerapatan papan partikel penyusunnya maka akan semakin tinggi sifat keteguhan dari papan partikel yang dihasilkan (Haygreen dan Bowyer 1989).
Pengujian dilakukan sampai Sampel patah dengan alat penguji, UTM dengan jarak sangga 15 cm. Contoh uji yang dipakai berukuran 20 cm x 5 cm. Nilai modulus patah dipengaruhi oleh nilai kerapatan, semakin tinggi nilai kerapatan maka semakin tinggi nilai modulus patahnya dan sebaliknya (Ariesanto, 2002).

Nilai MOR dihitung dengan rumus:

(5)


Keterangan:
MOE = modulus elastisitas (kg/cm2)
P = beban hingga batas proporsi (kg)
L = panjang bentang (cm)
Y = defleksi (cm)
b = lebar contoh uji (cm)
h = tebal contoh uji (cm)
(6)
Keterangan:
MOR = keteguhan patah (kg/cm2)
P = berat maksimum (kg)
L = jarak sangga (cm)
b = lebar contoh uji (cm)
h = tebal contoh uji (cm)
e. Kuat Tarik Tegak Lurus Permukaan (DSN 03-2105, 1996)
Sampel yang berukuran 5 cm x 5 cm direkatkan pada dua buah lempengan besi kemudian ditarik sejajar permukaan papan dengan beban sebesar P dengan alat Universal Testing Machines seperti terlihat pada Gambar
Nilai kuat tarik tegak lurus permukaan papan partikel dihitung dengan rumus :

(7)

Keterangan : KT = kuat tarik (kgf/cm2)
B = beban maksimum (kg)
L = lebar sample (cm)
P = jarak sangga (cm)




f. Kuat Pegang Sekrup
Sekrup yang berdiameter 3,1 mm dan panjang 13 mm dipasang pada permukaan sampel yang berukuran 5 cm x 10 cm. Pengujian dilakukan dengan cara menarik sekrup tersebut dari sampel sampai terlepas dengan alat uji universal. Nilai kuat pegang sekrup merupakan beban maksimum saat sekrup tercabut dari sampel dalam kg. Posisi penempatan sekrup pada permukaan panel dapat dilihat.


g. Pengujian kuat tekan
Selain tegangan tarik, terdapat jenis tegangan lain yang dikenal dengan julukan tegangan tekan. Tegangan tekan berlawanan dengan tegangan tarik. Jika pada tegangan tarik, arah kedua gaya menjahui ujung benda (kedua gaya saling manjahui), maka pada tegangan tekan, arah kedua gaya saling mendekati. Dengan kata lain benda tidak ditarik tetapi ditekan (gaya-gaya bekerja di dalam benda).
Perubahan bentuk benda yang disebabkan oleh tegangan tekan dinamakan mampatan. Tiang-tiang yang menopang beban, seperti tiang bangunan mengalami tegangan tekan.Pada prinsipnya aplikasi kekuatan tekan berfungsi untuk menahan gaya-gaya yang akan bekerja pada papan partikel diantaranya adalah gaya horisontal dan gaya vertikal.
Untuk mendapatkan nilai kuat tekan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
(8)
dimana
F = kuat tekan (kg/cm2)
P = massa beban tekan pada saat benda uji hancur (kg)
A = Luas permukaan bidang tekan benda uji (cm2).
3. Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Mutu Papan Parikel
Faktor-faktor yang mempengaruhi mutu papan partikel yaitu berat jenis kayu,zatekstraktif kayu,jenis kayu,campuran jenis kayu,ukuran partikel,kulit kayu,perekat yang digunakan,pengolahan yang akan dijelaskan sebagai berikut : ( Sutigno,1994)
a. Berat jenis kayu
Perbandingan antara kerapatan atau berat jenis papan partikel dengan berat jenis kayu harus lebih dari satu, yaitu sekitar 1,3 agar mutu papan partikelnya baik. Pada keadaan tersebut proses pengempaan berjalan optimal sehingga kontak antar partikel baik.
b. Zat ekstraktif kayu
Kayu yang berminyak akan menghasilkan papan partikel yang kurang baik dibandingkan dengan papan partikel dari kayu yang tidak berminyak. Zat ekstraktif semacam itu akan mengganggu proses perekatan.

c. Jenis kayu
Jenis kayu (misalnya Meranti kuning) yang kalau dibuat papan partikel emisi formaldehidanya lebih tinggi dari jenis lain (misalnya meranti merah). Masih diperdebatkan apakah karena pengaruh warna atau pengaruh zat ekstraktif atau pengaruh keduanya.
d. Campuran jenis kayu
Keteguhan lentur papan partikel dari campuran jenis kayu ada diantara keteguhan lentur papan partikel dari jenis tunggalnya, karena itu papan partikel struktural lebih baik dibuat dari satu jenis kayu daripada dari campuran jenis kayu.
e. Ukuran partikel
Papan partikel yang dibuat dari tatal akan lebih baik daripada yang dibuat dari serbuk karena ukuran total lebih besar daripada serbuk. Karena itu, papan partikel struktural dibuat dari partikel yang relatif panjang dan relatif lebar.
f. Kulit kayu
Makin banyak kulit kayu dalam partikel kayu sifat papan partikelnya makin kurang baik karena kulit kayu akan mengganggu proses perekatan antar partikel. Banyaknya kulit kayu maksimum sekitar 10%.
g. Perekat
Macam partikel yang dipakai mempengaruhi sifat papan partikel. Penggunaan perekat eksterior akan menghasilkan papan partikel eksterior sedangkan pemakaian perekat interior akan menghasilkan papan partikel interior. Walaupun demikian, masih mungkin terjadi penyimpangan, misalnya karena ada perbedaan dalam komposisi perekat dan terdapat banyak sifat papan partikel. Sebagai contoh, penggunaan perekat urea formaldehida yang kadar formaldehidanya tinggi akan menghasilkan papan partikel yang keteguhan lentur dan keteguhan rekat internalnya lebih baik tetapi emisi formaldehidanya lebih jelek.
h. Pengolahan
Ada dua macam papan partikel berdasarkan tingkat pengolahannya, yaitu pengolahan primer dan pengolahan sekunder. Papan partikel pengolahan primer adalah papan partikel yang dibuat melalui proses pembuatan partikel, pembentukan hamparan dan pengempaan yang menghasilkan papan partikel.Papan partikel pengolahan sekunder adalah pengolahan lanjutan dari papan partikel pengolahan primer misalnya dilapisi venir indah, dilapisi kertas aneka corak.Proses produksi papan partikel berlangsung secara otomatis. Walaupun demikian, masih mungkin terjadi penyimpangan yang dapat mengurangi mutu papan partikel. Sebagai contoh, kadar air hamparan (campuran partikel dengan perekat) yang optimum adalah 10-14%, bila terlalu tinggi keteguhan lentur dan keteguhan rekat internal papan partikel akan menurun.
Berdasar uraian diatas dapat disimpulkan berat jenis kayu harus lebih dari satu yaitu 1.3 kayu yang tidak berminyak menghasilkan papan partikel yang baik,papan partikel yang baik terbuat dari serbuk dan serat ,makin banyak kulit kayu makin kurang baik karena mengganggu proses perekatan,perekat urea formaldehida kadar formadehidanya tinggi menghasilkan papan partikel yang bagus.
4. Mutu Papan Partikel
Mutu papan partikel meliputi cacat, ukuran, sifat fisis, sifat mekanis, dan sifat kimia. Dalam standar papan partikel yang dikeluarkan oleh beberapa negara masih mungkin terjadi perbedaan dalam hal kriteria,cara pengujian, dan persyaratannya, Walaupun demikian, secara garis besarnya sama.
a.Cacat
Pada Standar Indonesia Tahun 1983 tidak ada pembagian mutu papan partikel berdasarkan cacat, tetapi pada standar tahun 1996 ada 4 mutu penampilan papan partikel menurut cacat, yaitu :A, B, C, dan D. Cacat yang dinilai adalah partikel kasar di permukaan, noda serbuk, noda minyak, goresan, noda perekat, rusak tepi dan keropos
b.Ukuran
Penilaian panjang, lebar, tebal dan siku terdapat pada semua standar papan partikel. Dalam hal ini, dikenal adanya toleransi yang tidak selalu sama pada setiap standar. Dalam hal toleransi telah, dibedakan untuk papan partikel yang dihaluskan kedua permukaannya, dihaluskan satu permukaannya dan tidak dihaluskan permukaannya.
c. Sifat Fisis
1. Kerapatan papan partikel ditetapkan dengan cara yang sama pada semua standar, tetapi persyaratannya tidak selalu sama. Menurut Standar Indonesia Tahun 1983 persyaratannya 0,50-0,70 g/cm3, sedangkan menurut Standar Indonesia Tahun 1996 persyaratannya 0,50-0,90 g/cm3. Ada standar papan partikel yang mengelompokkan menurut kerapatannya, yaitu rendah, sedang, dan tinggi.
2. Kadar air papan partikel ditetapkan dengan cara yang sama pada semua standar, yaitu metode oven (metode pengurangan berat). Walaupun persyaratan kadar air tidak selalu sama pada setiap standar, perbedaannya tidak besar (kurang dari 5%).
3. Pengembangan tebal papan partikel ditetapkan setelah contoh uji direndam dalam air dingin (suhu kamar) atau setelah direndam dalam air mendidih, cara pertama dilakukan terhadap papan partikel interior dan eksterior, sedangkan cara kedua untuk papan partikel eksterior saja. Menurut Standar Indonesia Tahun 1983, untuk papan partikel eksterior, pengembangan tebal ditetapkan setelah direbus 3 jam, dan setelah direbus 3 jam kemudian dikeringkan dalam oven 100 °C sampai berat contoh uji tetap. Ada papan partikel interior yang tidak diuji pengembangan tebalnya, misalnya tipe 100 menurut Standar Indonesia Tahun 1996, sedangkan untuk tipe 150 dan tipe 200 diuji pengembangan tebalnya. Menurut standar FAO, pada saat mengukur pengembangan tebal ditetapkan pula penyerapan airnya (absorbsi).
d. Sifat Mekanis
1. Keteguhan (kuat) lentur umumnya diuji pada keadaan kering meliputi modulus patah dan modulus elastisitas. Pada Standar Indonesia Tahun 1983 hanya modulus patah saja, sedangkan pada Standar Indonesia Tahun 1996 meliputi modulus patah dan modulus elastisitas. Selain itu, pada standar ini ada pengujian modulus patah pada keadaan basah, yaitu untuk papan partikel tipe 150 dan 200. Bila papan partikelnya termasuk tipe I (eksterior), pengujian modulus patah dalam keadaan basah dilakukan setelah contoh uji direndam dalam air mendidih (2 jam) kemudian dalam air dingin (suhu kamar) selama 1 jam. Untuk papan partikel tipe II (interior) pengujian modulus patah dalam keadaan basah dilakukan setelah contoh uji direndam dalam air panas (70 °C) selama 2 jam kemudian dalam air dingin (suhu kamar) selama 1 jam.
2. Keteguhan rekat internal (kuat tarik tegak lurus permukaan) umumnya diuji pada keadaan kering, seperti pada Standar Indonesia tahun 1996. Pada Standar Indonesia tahun 1983 pengujian tersebut dilakukan pada keadaan kering untuk papan partikel mutu I (eksterior) dan mutu II (interior). Pengujian pada keadaan basah, yaitu setelah direndam dalam air mendidik (2 jam) dilakukan hanya pada papan partikel mutu I saja.
3. Keteguhan (kuat) pegang skrup diuji pada arah tegak lurus permukaan dan sejajar permukaan serta dilakukan pada keadaan kering saja. Menurut Standar Indonesia tahun 1996 pengujian tersebut dilakukan pada papan partikel yang tebalnya di atas 10 mm.
5.Ampas Tebu (Bagase)
Ampas tebu atau yang umum disebut bagasse diperoleh dari sisa pengolahan tebu (Saccharum officinarum) pada industri gula pasir. Berdasarkan komposisi kimianya, ampas tebu merupakan bahan berlignoselulosa yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku alternatif pengganti kayu dalam pembuatan papan partikel.







Gambar 1. Ampas Tebu (Bagase)

Ampas tebu merupakan hasil samping dari proses ekstraksi cairan tebu. Dimanfaatkan sebagai bahan bakar pabrik, bahan industri kertas, papan partikel dan media untuk budidaya jamur atau komposisi untuk pupuk (Slamet,2004)
hasil analisis serat bagase adalah seperti dalam Tabel1. berikut:






Tabel1. Komposisi kimia ampas tebu
Kandungan Kadar (%)
Abu
Lignin
Selulosa
Sari
Pentosan
SiO2 3,82
22,09
37,65
1,81
27,97
3,01

Tebu (Saccharum officinarum) merupakan tanaman perkebunan semusim, yang mempunyai sifat tersendiri, sebab di dalam batangnya terdapat zat gula. Tebu termasuk keluarga rumput-rumputan (famili Graminae).
Sebanyak 60% dari ampas tebu tersebut dimanfaatkan oleh pabrik gula sebagai bahan bakar, bahan baku untuk kertas, bahan baku industri kanvas rem, industri jamur dan lain-lain. Oleh karena itu diperkirakan sebanyak 45% dari ampas tebu tersebut belum dimanfaatkan. tanaman tebu mempunyai batang yang tinggi kurus, tidak bercabang, dan tumbuh tegak.tanaman yang tumbuh tinggi batangnya dapat mencapai 3-5 meter atau lebih. Pada batangnya terdapat lapisan lilin yang berwarna putih keabu-abuan.batangnya beruas-ruas dengan panjang ruas 10-30 cm.daun berpangkal pada buku batang dengan kedudukan yang bersilanga Tebu dapat hidup dengan baik pada ketinggian tempat 5-50 meter diatas permukaan lkaut (mdpl), pada daerah beriklim panas dan lembab dengan kelembaban >70 %, hujan yang merata setelah tanaman berumur 8 bulan dan suhu udara berkisar antara 28-38 0C (Slamet,2004).Ampas tebu sebagian besar mengandung ligno-cellulose.
Panjang seratnya antara 1,7 sampai 2 mm dengan diameter sekitar 20 mikro, sehingga ampas tebu ini dapat memenuhi persyaratan untuk diolah menjadi papan-papan buatan. Bagase mengandung air 48 - 52%, gula rata-rata 3,3% dan serat rata-rata 47,7%

1 komentar: