Efek Dari Cara Perlakuan Terhadap Sifat Fisis Mekanis Dan Daya Tahan Dari Oriented Strand Board (OSB) Yang Terbuat Dari Kayu Sentang (terjemahan Effect of Pre–treatment Techniques on Physical, Mechanical and Durability Properties of Oriented Strand Board Made from Sentang wood (Melia excelsa Jack))

karya Apri Heri ISWANTO1, Fauzi FEBRIANTO2, Imam WAHYUDI2, Won–Joung HWANG3,
Seon–Hwa LEE4, Jin–Heon KWON4, Sung–Min KWON4,
Nam–Hun KIM4* and Tetsuo KONDO5

(Received June 30, 2010 and accepted July 9, 2010)

Kayu sentang adalah salah satu pohon yang disarankan dan cepat tumbuh dan dapat dikenalkan kepada HTI dan hutan rakyat Indonesia. Sasaran dari penelitian ini yaitu untuk mengevaluasi atau menganalisis sifat fisis, mekanis dan daya tahan OSB dari berbagai perlakuan awal, termasuk mencelupkan ke dalam air panas, mencelupkan dalam larutan pengawet dan diuapkan. OSB terbuat dari tiga lapisan. Strand untuk face, tengah dan bawah, yaitu 25%,50%,25% secara berurutan. Resin Metana di-isosianat digunakan sebagai perekat sebanyak 7%.
Paraffin sebanyak 1% didasarkan pada strang yang dikeringovenkan. Strand dicelupkan dalam air panas pada 80C selama 2 jam, dalam 2,5% CCB selama 48 jam dan diuapkan pada suhu 126C pada 1,4kg/cm2 selama 1 jam sebelum dicampur dalam perekat. Hasil yang didapatkan bahwa industri OSB kebanyakan dIBuat dari quarter round dan strand yang datar dengan slendereness ratio yang tinggi dan aspect ratio tinggi. Perlakuan awal tadi meningkatkan daya serap air. Mengenalkan CCB 2,5% pada OSB meningkatkan daya tahan OSB secara significant dari serangan rayap tapi tidak memengaruhi kekuatan OSB. OSB yang tidak dIBeri perlakuan, yang dipersiapkan dan yang  diawetkan dan diuapkan dapat digunakan untuk penerapan eksterior, sedangkan OSB yang direndam dengan air panas hanya dapat digunakan untuk penggunaan interior. Semua parameter yang dihasilkan dalam percobaan ini, sudah tinggi dIBandingkan dengan persyaratan minimum dari standar CSA 0437,0 untuk kelas 0-2 OSB.

PENDAHULUAN

Tradisi mengambil kayu dari hutan alam untuk industri kayu di Indonesia menunjukkan penurunan yang sangat tajam pada beberapa decade belakangan ini. Di lain pihak, karena kekurangan/kelangkaan pemasukan kayu sebagai material/bahan baku untuk industri tersebut, harga kayu yang diakui sebanyak 60-65% dari harga produknya (BRIK, 2007). Dilaporkan dalam ¼ tahun   total area HTI di Indonesia sekitar 3032 juta hektar (Departemen Kehutanan Indonesia, 2008). Diprediksi dalam waktu dekat penyediaan kayu dari HTI dan hutan rakyat akan bermain lebih besar dalam menggantikan pasokan kayu dari hutan alam di Indonesia. Sialnya, sebagian besar kayu dari hutan rakyat berada pada kualitas rendah dibandingkan dengan kerapatan sedang dengan diameter kecil dan lebar berbeda dari tiap spesies. Kayu itu juga memiliki banyak cacat alami (cacat uji, mata kayu, dll) dan memiliki stabilisasi dimensi yang rendah dan daya tahan alaminya juga yang rendah. Sebab itu, jeis-jenis kayu ini tidak cocok untuk kayu solid, tapi bisa sangat menjanjikan sebagai bahan baku papan komposit.

BAHAN DAN METODE

Bahan

Kayu sentang dikumpulkan dari Arboretum Fakultas Kehutanan IPB Indonesia. Strand dibentuk dengan menggunakan disk flayer. Ukuran strand yang dipergunakan  adalah 60-70 mm(panjang), 28-30mm (lebar), 0,6-0,7(tinggi). MDI sebagai perekat berguna untuk mengikat strand. Banyaknya MDI dan parafin yang digunakan adalah 7% dan 1%dari berat kering udara secara berurutan. Pengawet kromat-tembaga-boron (CCB) yang digunakan sebanyak 2,5%. Kadar air nya sebanyak 7%.

Pembuatan Strand

Untuk menata lebar strand, material kayu ini dipotong menjadi papan dengan dimensi 2000x25 mm panjang x tebal menggunakan band saw. Untuk menata panjang, papan dipotong menjadi balok kecil dengan dimensi panjang dann lebarnya 70x25mm menggunakan circular saw. Disk flaker digunakan untuk membuat strand yang ketebalannya ditentukan oleh strand. Ketebalannya tergantung kepada selisih lebar pemotongan dan potongan.

Perlakuan terhadap strand

Sebagian dari strand direndam dalam air panas pada suhu 80C selama 2 jam, direndam dalam perekat CCB 2,5% selama 48 jam, dan diuapakan dalam autoklaf dengan suhu 126C pada tekanan 1,4 kg/cm2 selama 1 jam. Kamudian, strand dikeringkan dengan oven ada suhu 75-80C selama beberapa hari untuk mencapai kadar air 3%. Sebagai perbandingan, strand yang tidak ada perlakuan juga dipersiapkan.

Pembuatan OSB

Tiga lapis OSB dIBuat dengan ukuran 30x30x0,9cm3 dan kerapatan yang ditargetkan sebesar 0,7 g/cm3. Lapisan OSB dibuat dengan cara manual dengan face dan back sejajar tegak lurus degan lapisan core. Perbandingan antara face, core, dan back yang ditentukan adalah 1:2:1. Rotary drum blender digunakan untuk mencampur strand, perekat dan paraffin. Setelah itu dikempa panas dengan suhu 160C dengan tekana 25kg/cm2 selama 6 menit, papan dikondisioning selama tiga minggu di dalam sebuah ruangan dengan suhu yang disesuaikan antara 25-30C dan 60-65%. Tiga papan dipersiapkan untuk setiap perlakuannya.

Penentuan sifat fisis dan mekanis

Sebelum pengujian sifat fisis, mekanis dan daya tahan terhadap serangan rayap, specimen dikondisikan selama 7 hari dalam ruangan dengan suhu yang disesuaikan yaitu 25-30C. arameter papan yang diukur adalah kerapatan kering udara, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal, ekspansi linear, MOR, MOE dan daya rekat (IB). dimensi untuk pengukuran KKU dan KA adalah 100x100x9mm3. Setelah dikering ovenkan pada suhu 1032 C sampai mencapai berat konstan, specimen segera ditimbang. Begitu juga setelah rata-rata ketebalan ditentukan dengan mengambil beberapa pengukuran pada tempat yang lebih spesifik. Setelah 24 jam perendaman, spesimen tersebut diteteskan dan diseka untuk pembersihan permukaandari air, berat dan ketebalan specimen diukur. Sifat mekanis (MOE, MOR, dan IB) diuji dengan menggunakan Universal Testing Machine(UTM) yang dilengkapi dengan beban sel dengan kapasitas 10.000 N. Dimensi specimen pada pengujian kelengkungan adalah 200x50x9mm3. MOE dan MOR diukur dalam keadaan kering dan basah pada paralel dimensi panjang dengan sumbu utama panel. Sementara untuk pengujian IB, dimensi spesimen adalah 50x50x9mm3. Parameter evaluasi MOE, MOR, dan IB dilakukan pada suhu 28C dan kelembaban 60%. Kecepatan penyilangan blok disesuaikan pada 10mm/min.

Tabel 1. Resistance level of wood against termite attacked based on Antifeedant classification

Class	Antifeedant value (%)	resistance level
IV	75 <_ x <100	very strong
III	50 <_ x <75	Strong
II	25 <_ x <50	moderately strong
I	0 <_ x <25	Weak

Tabel 2. Resistance level of wood against termite attacked based on termite MORtality

MORtality (%)	Resistance level
≥95	Very strong
75≤x <95	Strong
60≤x <75	Fairly strong
40≤x <60	Moderately strong
25≤x <40	Fairly weak
5≤x <25	Weak
<5	In-active

Daya tahan OSB terhadap serangan rayap.

Ini ditentukan dengan pengujian balok yang sudah dimodifikasi. Dimensi sampel 20x20x20mm3 diletakkan selama 4 minggu untuk mendapatkan/menghasilkan penurunan berat,anti feedant dan kematian rayap. Sebelum dan sesudah pengujian, sampel dikeringovenkan pada suhu 1032 C  untuk menentukan penurunan berat dan antifeedant. Antifeedant ditentukan dengan menghitung rasio antara penurunan berat sampel yang tidak dIBeri perlakuan. Tabel 1dan 2 menunjukkan tingkat ketahanan kayu terhadap serangan rayap berdasarkan antifeedant dan klasifikasi kematian.

Analisa

Semua perbandingan pada sifat fisik dan mekanis dijadikan sasaran ANOVA. Perbedaan antara nilai rata-rata dari specimen yang dIBeri perlakuan dan diberi perlakuan ditentukan dengan menggunakan pengujian multiple range Duncan yaitu sangat significant (ά ≤ 0.01) dan significan (ά ≤ 0.05).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Strand geometri and curling

Strand geometri adalah parameter utama yang mempenggaruhi baik sifat papan dan proses pembuatan. Suchsland dan Woodson (1991) mengemukakan bahwa strand geometri adalah pengembangan dari sifat papan daripada sifar mekanik dari serat itu sendiri. Strand geometri memiliki hubungan dengan compress ratio dan dengan demikian hal itu akan memepengaruhi kerapatan papan komposit. Slenderness dan aspect rasio dihitung dengan perbandingan panjang strand dan tebal strand, dan panjang strand dengan lebar strand, secara berurutan (Maloney, 1993).

Nilai rata-rata panjang, lebar, tebal, slenderness dan aspect ratio  dari strand  dan  distribusi yang digunakan dalam penelitian ini dibuat pada Tabel 3, Gambar. 1 dan Gambar. 2. Urutan nilai rata-rata masing-masing yang diperoleh  dalam penelitian ini adalah panjang 70.52 mm, lebar 23.68 mm  dan tebal 0,87 mm, menghasilkan rasio kelangsingan 85,59 dan aspek rasio 2,99. slenderness dari strand yang didapatkan bervariasi antara 55.06 sampai 108.2.  Semakin tinggi slenderness ratio menghasilkan bidang kontak yang baik pada tiap alasnya  dan sifat mekanis yang lebih baik dalam penyelesian papan dan berkurangnya pemakaian pengikat papan yang dIBerikan.

Aspect ratio strand berkisar dari 2.73 sampai 3.43. dimana semua rasio berada diatas 2. Partikel tidak dapat berorientasi jika Aspect rasionya 1 (berbentuk persegi). Maloney (1993) menyatakan bahwa kayu strand yang memiliki aspect rasio lebih besar dari 1 dengan mudah dapat berorientasi selama proses pembentukan. Menurut Shuler et al. (1976) dan Kuklewski et al.(1985), nilai rasio strand adalah 2 cukup untuk menghasilkan papan OSB dengan sifat –sifat unggul. Hasilnya menunjukkan bahwa strand dari M.excelsa menghasilkan slenderness yang tinggi dan Aspect ratio yang tinggi.

            Kharakteristik dari strand curling dapat dilihat pada tabel 4.

Hasilnya menunjukkan bahwa ketebalan strand secara signifikan berdampak pada strand curling, sedangkan panjang dan lebar strand tidak menunjukkan pengaruh yang signifikan. Strand yang lebih tebal cenderung lebih rata dIBandingkan dengan strand yang tipis cenderung lebih cepat melengkung. OSB yang dihasilkan dalam penelitian ini sebagian besar terdiri dari quarter round strand dan strand yang rata yang cocok untuk memproduksi panel OSB. Bentuk strand untuk menghasikan OSB harus persegi panjang, tipis, panjang dan sempit. Strand yang ideal juga harus lurus dan datar tanpa kelengkungan, karena semakin tinggi kelengkungan dari strand dapat membawa masalah pada ikatan adesi antara strand dengan perekat, yang juga dapat mempengaruhi sifat dari papan yang dihasilkan (Maloney, 1993). Penelitian dari Misran (2005) menyarankan bahwa strands dari kayu karet cenderung menggulung (curling) saat diproduksi menggunkaan mesin disk flaker. Masalah yang serupa ditemukan dalam penelitian ini yaitu dimana strand melengkung pada satu sisi pada permukaannya.

Sifat dari papan OSB yang dIBuat dari kayu sentang terhadap teknik pra perlakuan

            M.excelsa termasuk  kayu yang tidak tahan lama dan mengandung jumlah zat ekstraktif yang relatif tinggi (Iswanto, 2008). Dalam rangka meningkatkan kualitas akhir produk dari OSB pengujian sifat fisik (misalnya kerapatan, MC,WA, TS, dan LE) dan sifat mekanik (misalnya MOE, MOE dan IB) dari papan OSB yang terbuat dari kayu M. Excelsa bersama dengan resistensi terhadap serangan rayap tanah (C Curvignathus)  (misalnya penurunan berat antififeedant dan MORtalitas) dilakukan dalam berbagai teknik perlakuan awal  yaitu merendam dalam air panas, merendam dalam larutan pengawet dan diuapkan.

Sifat fisik dari OSB

            Nilai rata rata dari kerapatan kering udara dan kadar air dari papan OSB antara 0,58 sampai 0,60 g/cm³, dan 8,59% sampai 11,80  secara berurutan. Kerapatan kering udara yang diperoleh dari penelitian ini lebih rendah dari target yaitu 0.70 g/cm³ (table 6). Ini terjadi karena pengembangan  bagian belakang papan selama proses pengempaan dan pengembangan papan selama masa conditioning/pengkondisian. Setelah pengempaan, ketebalan papan meningkat melampaui target yaitu 9.00 mm. Nilai terendah dan tertinggi kadar air secara berurutan yang terdapat pada papan OSB masing masing dihasilkan dari perendaman air panas dan strand tanpa perlakuan. Namun analisis statistik menunjukkan bahwa semua perlakuan awal untuk strand yang diterapkan dalam percobaan ini tidak mempengaruhi secara signifikan terhadap kerapatan keing udara dan parameter kadar air.

            Nilai rata-rata dari daya serap air, pengembangan tebal dan ekspansi linear setelah perendaman dengan air dingin selama 24 jam bervariasi secara berurutan antara 23,30 sampai 42,24%,6,89-7,63% dan 0,85- 1,04 % (table 6). Nilai tertinggi dan terendah dari nilai daya serap air pada papan OSB masing masing terbuat dari strand yang diawetkan dan yang tidak mendapat perlakuan. Fenomena yang sama terjadi pada parameter yang lain. Pada kondisi lain nilai tertinggi dan terendah dari pengembangan tebal dari papan OSB masing masing terbuat dari strand yang diuapkan dan strand yang tidak mendapat perlakuan. Perlakuan awal pada strand memiliki pengaruh pengaruh signifikan pada parameter daya serap air, sedangkan parameter pengembangan tebal dan ekspansi linear tidak secara signifikan berpengaruh pada perlakuan awal strand.

            Perlakuan awal pada strands dari perendaman air panas, perendaman larutan pemgawet dan penguapan menurunkan nilai daya serap air dari papan OSB. Hal itu disebabkan penghapusan zat ekstraktif selama perlakuan awal pada strand. Ekstraktif dapat menyebabkan sifat tahan air yang buruk pada saat penyelesian produk (Maloney, 1993). Selain itu perekat MDI merupakan perekat yang sensitif terhadap zat ekstraktif kayu. Nilai zat ekstraktif pada kayu M. Excelsia yang terlarut dalam air dingin dan air panas bervariasi masing-masing  dikisaran 4.25%-5.07%. (iswanto, 2008). Perlakuan awal pada strand dari penguapan meningkatkan nilai daya serap air yang sesuai dengan hasil penelitian dari Rowell et al (2002) yang membuat papan serat dari serat yang diuapkan. Hal ini juga menari untuk dicatat  bahwa perlakuan pada strand dengan larutan pengawet memberikan pengaruh positif pada stabilitas dimensi pada papan OSB yang terbuat dari M. excelsa.  Meskipun standard CSA 04370 untuk kelas O-2 OSB(SBA, 2004) dosis tidak menentukan parameter daya serap air  dan ekspansi linear, semua nilai pengembangan tebal dalam percobaan ini meninjau persyaratan dari CSA 04370,0 standar untuk kelas O-2 OSB (SBA,2004).

Sifat mekanis pada papan.

            Nilia rata rata dari MOR secara pararel untuk arah serat pada papan OSB antara pada bagian kering dan basah adalah 39Mpa dan 18 Mpa, 61 Mpa, 34 Mpa, dan 16 Mpa dan 44 Mpa dan 20 Mpa, masing masing untuk tanpa perlakuan, perendaman air panas, perendaman larutan perekat dan penguapan papan dapat di lihat pada tabel 6. Nilai tertinggi dan terendah untuk MOR masing masing  pada kondisi kering dicapai pada papan yang terbuat pada strand yang direndam pada air panas dan papan yang terbuat dari papan yang direndam dalam larutan pengawet. Nilai tertinggi dan terandah MOR pada kondisi basah masing masing dicapai dengan papan yang terbuat dari strand yang diuapkan dan dari papan yang terbuat dari strand yang direndam air panas. Selain itu nilai rata-rata MOE pada spesimen yang sama adalah 4,460 Mpa dan 1.900 Mpa, 6,460Mpa, dan 960 Mpa masing masing utuk tanpa perlakuan, perendaman airpanas, perendaman larutan pengawet dan penguapan papan dapat dilihat pada tabel 6. Nilai tertinggi dan terendah unutk nilai MOE pada kondisi kering dicapai pada papan yang strandnya direndam air panas dan strand yang tidak mendapat perlakuan. Nilai tertinggi dan terendag dari MOE pada kondisi basah dicapi pada papan yang strand nya di kukus dan perendaman pada air panas. Hal ini jelas bahwa Pra perlakuan strand pada perendaman air panas pada suhu 80^oC selama 2 jam secra signifikan meningkatkan nilai MOR dan MOE pada kondisi kering. Hasilnya juga panel kontrol, papan disiapkan dari strand yan di awetkan dan di kukus memiliki nilai MOE dan MOR yang sama pada kondisi kering.  Namun papan yang terbuat dari strand yang diuapkan menghasilkan nilai nilai yang lebih tinggi dari nilai

MOR dan MOE. Papan yang dipersiapkan dari strand yang diawetkan menghasilkan nilai MOE yang lebih tinggi (tabel 6). Namun ketika kekukatan bengkok nilaiMOE dan MOR diukur dari keadaan basah papan yang strand terbuat dari perendaman air panas lebih rendah dari 3 perlakuan lainya (yaitu, tanpa perlakuan, direndam dalam larutan pengawet dan penguapan papan).antara lain papan yang brasal dari dari strand yang diuapkan menunjukkan kekuatan lentur yang lebih unggul pada kondisi basah.

Kekuatan tarik dapat didefinisikan sebagai rasio antar MOR dan MOE dalam keadaan basah ke MOR atau MOE daam kondisi kering. Nilai kekuatan tarik yang lebih tinggi, lebih sesuai papan untuk tampilan luar(massijaya and okuma,1996). Tabel 6 juga menjelaskan kekuatan tarik OSB persiapan dIBawah variasi sebelum teknik perlakuan. Berdasarkan nilai kekuatan tarik yang diperoleh dari penelitian ini, dapat dikatakan bahwa tanpa perlakuan OSB dan persiapan OSB dari perawatan dan penguapan potongan potongan kayu dapat digunakan dalam pemutusan kondisi mempertimbangkan penerapan ekterior. Meskipun persiapa OSB dari perendama potongan kayu di air panas mempunyai nilai yang besar untuk MOR dan MOE dalam kondisi kering, tipe OSB ini hanya dapat digunakan untuk pengaplikasian struktur interior , nuryawan et al 2008, menyatakan bahwa pembuatan OSB tanpa perlakuan trhadap potongan kayu Acacia mangium, Eucalyptus sp. Dan Gmelina arborea berikatan dengan mdi resin dapat dikunakan untuk oengaplikasian ekterior.

Arti nilai dari IB pada persiapan OSB dengan tanpa perlakuan, perendaman air panas, perendaman pengawet dan penguapan potongan2 kayu adalah 0.5, 0.9, 0.5, dan 1.9 MPa, secara berurutan. Nilai tertinggi dan terendah dari IB i dapat dari persiapan papan pada penguapan potongan2 kayu dan pengawetan potongan2 kayu, secara berurutan. Awal perlakuan potongan2 kayu diawali oleh penguapan untuk pembuatan papan peningkatan nilai IB secara signifikan. Nilai IB pada persiapan OSB dari penguapan potongan potongan kayu sekitar 2-4 kali lebih tinggi daripada persiaapan OSB dari engawetan potongan potongan kayu. Dalam perlakuan penguapan gula bebas pada partikel kayu dikonversi menjadi furan intermediet, kemudian furan intermediet dapat diubah menjadi furan resin, hasil dari peningkatan nilai IB dan stabilitas dimensi papan. Hasil ini sesuai dengan hasil sebelumnya pada persiapan papan serat dari penguapan serat dilaporkan oleh rowell et all 2002.

Hampir semua parameter mekanis OSB kecuali MOE dari papan tanpa persiapan tanpa perlakuam dalam percobaan ini lebih tinggi dari standar minimum dalam sifat-sifatnya menurut csa 0437.0 standar untuk grade 0-2 OSB (sba,2004).

Katahanan OSB dIBawah tanah terhadap serangan rayap

Rayap tanah memberikan kerusakan yang buruk pada kayu dan produk kayu yang buruk dikawasan tropis. Rayap tanah menggunakan kayu secara bersamaan sebagai tempat tinggal dan sumber makanan. Kayu M. excelsa sebagai kayu yang tidak memiliki ketahanan kayu, ketahanan OSB dari potongan kayu M. excelsa melawan rayap bawah tanah (C curvignathus) menyerang variasi sebelum perlakuan tekni pada percobaan. Arti nilai dari berat yang hilang dari sample setelah digigit selama 4 minggu oleh rayap tanah. Rata2nya antara 0.6 - 8.9%. Nilai tertinggi dan terendah dari berat yang hilang diperoleh dari persiapan OSB pada pemeliharaan  potongan potongan kayu dan penguapan secra berurutan.berdasarkan kriteria antidimakan tanpa perlakuan, perendaman air panaas dan perlakuan penguapan mununjukan ketahanan yang sama untuk rayap tanah mengindikasi kelemahan atau kekurangan ketahanan. Dengan kata lain, persiapan OSB dari pemeliharaan potongan kayu memelihatkan kekuatan ketahanan terhadap rayap tanah sebuah penomena yang sama terjadi ketika ketahanan OSB diukur berdasarkan ketahanan hidup dari rayap . Nilai terendah dan tertinggi ketahanan rayap diperoleh dari persiapan OSB dari tanpa pemeliharaan/perlakuan dan pengawetan potongan kayu secara berurutan. Pemeliharaan papan, persiapan papan dari penguapan potongan2 kayu dikatagorikan kekuatan sedang. Ketika persiapan dari OSB dari perendaman potongan kayu pada air panas dan pengawetan potongan kayu dikatagorikan cukup kuat dan sangat kuat ketahanan terhadap rayap. Menurut yang disetujui  kondsi percobaan.

KESIMPULAN

Pembuatan OSB hampir konsisten terhadap bentuk segi empat dan potongan datar dengan tingkat ketebalan dan aspek rasio yang tinggi. Perlakuan awal terhadap strand dengan merendam strand dalam air panas, merendam dalam larutan pengawet dan diuapkan meningkatkan daya serap air ada OSB dan beberapa sifat mekanik selain daya tahan OSB. OSB yang dibuat dari perendaman strand dalam air panas memiliki sifat fisik dan mekanik yang sangat baik di keadaan kering dan basah. OSB yang didapatkan dari strand yang diawetkan memiliki kualitas yang sama pada yang tidak ada perlakuan dalam sifat fisis dan mekanisnya tetapi menunjukkan resistensi yang kuat terhadap serangan rayap. Karena itu, OSB tanpa perlakuan digunakan untuk eksterior dan sedangkan OSB dari perendaman kayu hanya dapat digunakan  untuk penerapan interior.