## PENGARUH UKURAN PARTIKEL DAN KADAR PEREKAT UREA FORMALDEHIDA TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK PAPAN PARTIKEL AMPAS TEBU
(Effect of Particle Size And Urea Formaldehyde Adhesive Content on Physical And Mechanical Properties Of Bagasse Particleboard)

## Setyawati Dina, Nurhaida Nurhaida, Susilawati Susilawati
Fakultas Kehutanan Universitas Tanjungpura Pontianak, Jl. Daya Nasional Pontianak 78124
Email: dina@fahutan.untan.ac.id
Abstract
Bagasse  is  one  of  the  potential  materials  as  a  raw  material  for  particleboard  products. Unfortunately,  particleboard  from  bagasse  has  low  strength,  so  it  needs  improvement.  This research aimed to analyze bagasse particleboard's physical and mechanical properties based on particle size and adhesive content. The particleboard was made with 30 cm x 30 cm x 1 cm with a target density of 0.7 g/cm2. Urea-formaldehyde content used varied 10%, 12%, and 14%, while the size of bagasse used varied 5 cm, 10 cm, 15 cm, and 30 cm. The particles were arranged in a parallel  direction.  The  pressing  was  done  at  a  temperature  of  150°C  for  15  minutes  with  a pressure  of  35  kg/cm².  The  results  showed  that  particleboard's  physical  and  mechanical properties  increased  with  the  increasing  adhesive  content  and  particle  size.  Most  of  the particleboard's  physical  and  mechanical  properties  have  complied  with  JIS  A  5908:2003. Particleboard with a particle size of 30 cm complies with all mechanical properties according to JIS A 5908 2003 at all levels of urea-formaldehyde
Keywords: particleboard, bagasse, particle size, urea formaldehyde adhesive content
Abstrak
Ampas  tebu  merupakan  salah  satu  bahan  baku    potensial  untuk  produk  papan  partikel. Sayangnya, papan partikel dari ampas tebu masih memiliki kekuatan yang rendah sehingga perlu ditingkatkan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis sifat fisik dan mekanik papan partikel ampas  tebu  berdasarkan  ukuran  partikel  dan  kadar  perekat.  Papan  partikel  dibuat  dengan ukuran 30 cm x 30 cm x 1 cm dengan target kerapatan 0,7 g/cm2. Kadar urea formaldehida yang digunakan  bervariasi  10%,  12%  dan  14%,  sedangkan  ukuran  ampas  tebu  yang  digunakan bervariasi  5  cm,  10  cm,  15  cm  dan  30  cm.  Partikel-partikel  itu  disusun  dalam  arah  sejajar. Pengempaan  dilakukan  pada  suhu  150°C  selama  15  menit  dengan  tekanan  35  kg/cm².  Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  sifat  fisik  dan  mekanik  papan  partikel  meningkat  dengan meningkatnya kadar perekat dan ukuran partikel. Sebagian besar sifat fisik dan mekanik papan partikel  telah  memenuhi  JIS  A  5908:2003.  Papan  partikel  dengan  ukuran  partikel  30  cm memenuhi semua sifat mekanik menurut JIS A 5908 2003 pada semua kadar urea formaldehida Kata kunci: papan partikel, ampas tebu, ukuran partikel, kadar perekat urea formaldehida

## PENDAHULUAN
Luas  dan  produktivitas  hutan  di Indonesia yang makin berkurang berdampak  pada menurunnya  ketersediaan kayu  untuk  berbagai  keperluan.  Di  sisi  lain, kebutuhan produk-produk berbahan baku kayu
akan  terus  meningkat  sebagai  konsekuensi meningkatnya jumlah penduduk. Ampas tebu merupakan salah satu biomassa agroindustri  yang  potensinya  berlimpah dan  harganya  murah  di  Indonesia.  Tewari et  al., .  (2012)  menyatakan  ampas  tebu
mengandung selulosa 52,42%,
hemiselulosa  25,8%,  lignin  21,69%,  dan abu  2,73%,  sehingga  secara  umum memiliki  komponen  kimia  yang  mirip dengan  kayu.    Penggunaan  ampas  tebu, sebagai  bahan  baku  produk  papan  partikel diharapkan dapat menjadi alternatif yang dapat ditempuh  untuk  memenuhi  kebutuhan  akan kayu.
Papan  partikel  merupakan  produk panel  yang  banyak  digunakan  untuk furniture  dan  bangunan  karena  itu  papan partikel  harus  memenuhi  standar    kualitas tertentu.  Pada  dasarnya  kualitas  papan partikel  ditentukan  oleh  bahan  baku  serta perekat dan formula yang digunakan, serta perlakuan  dan  proses  pembuatan  yang tepat. Penelitian - penelitian tentang papan partikel  dari  ampas  tebu  telah  dilakukan sebelumnya  (Iskandar  dan  Supriadi,  2003; Atoyobi  et  al.,  2019)  menunjukkan  bahwa kualitas  papan  partikel  ampas  tebu  masih belum  memenuhi  standar  dari  segi  kekuatan menahan beban, terutama beban lentur (MOE). Hal ini disebabkan antara lain bahan-bahan non kayu  umumnya  memiliki  sifat  mekanis yang  lebih  rendah  dibandingkan  kayu, selain  itu  ampas  tebu  digunakan  dalam bentuk serbuk maupun ukuran partikel yang pendek, dengan susunan partikel yang acak pada  saat  pembentukan  lembaran.  Oleh karena  itu  upaya  peningkatan  kualitas  papan partikel dari ampas tebu tersebut perlu dilakukan.
Mahmuda et al.,. (2013) dan Nurhaida et al., (2021) menyatakan bahwa penggunaan  ukuran  partikel  yang  lebih panjang dapat meningkatkan kualitas papan partikel  yang  dihasilkan  karena  kontak permukaan  yang  saling  kait  mengait  akan makin luas sehingga dapat menahan beban lebih  besar.  Susunan  serat  partikel  yang sejajar  pada  saat  pembentukan  lembaran juga  dapat    meningkatkan  kemampuan papan  dalam  menahan  beban.  Selain  jenis
dan ukuran partikel,  jenis dan kadar perekat yang digunakan juga berpengaruh terhadap karakteristik papan yang dihasilkan. Umumnya  pembuatan  papan  partikel menggunakan    urea  formaldehida  (UF) sebagai  perekat  karena  murah  dan  tidak menyebabkan  perubahan  warna  papan. Kadar  perekat  yang  makin  tinggi  akan meningkatkan  kualitas  papan  partikel,,
tetapi secara ekonomis kurang menguntungkan, karena itu perlu diketahui kadar  perekat  yang  optimal  untuk  setiap bahan  yang  digunakan.    Penelitian  ini bertujuan  menganalisis  sifat  fisik  dan mekanik papan partikel dari limbah ampas tebu berdasarkan ukuran partikel dan kadar perekat.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fakultas Kehutanan
Universitas  Tanjungpura  dan  PT.  Duta Pertiwi  Nusantara  Pontianak.  Bahan baku  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  adalah  ampas  tebu  yang  diperoleh dari  penjual  air  tebu  di  daerah Pontianak.  Ampas  tebu  dibersihkan kemudian d i r e n d a m  d al a m  air panas (80℃)  selama  2  jam,  kemudian direndam  kembali  dengan  air  dingin selama  24  jam  untuk  mengurangi  pati dan gula. Ampas tebu kemudian  dicuci bersih,  ditiriskan  dan  dijemur  sampai kadar  air  kering  udara.  Selanjutnya ampas  tebu  tersebut  dipotong  dengan ukuran  bervariasi  5  cm,  10  cm,  15  cm dan 30 cm, lalu  dioven sampai kadar air mencapai  ±  5  %.  Perekat  Urea Formaldehida (UF) dengan solid contet 52% digunakan sebagai perekat dengan kadar  bervariasi  10,  12,  dan  14%  dari berat total papan.
Papan partikel dibuat dengan ukuran 30  cm  x  30  cm  x  1  cm  dengan  target kerapatan 0,7 gr/cm3. Proses
pencampuran  perekat  dan  ampas  tebu dilakukan  secara  manual.  Lembaran papan  dicetak  dengan  susunan  ampas tebu  sejajar  serat  (Setyawati  et  al.,, 2016).  Pengempaan  panas  dilakukan pada  suhu  150ºC  dengan  tekanan spesifik  35  kg/cm2  selama  15  menit. Papan partikel yang telah jadi selanjutnya  dikondisian  selama  selama ± 7 hari pada suhu kamar (Abdurachman  dan  Hadjib,  2011). Pemotongan  dan  pengujian  papan partikel  mengacu  pada    JIS  A  5908: 2003  meliputi      sifat  fisis  (kerapatan, kadar air, daya serap air dan pengembangan  tebal  24  jam)  dan  sifat mekanik  (modulus  elastisitas,  modulus patah,  kuat  pegang  sekrup,  dan keteguhan rekat internal).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Nilai  rerata  sifat  fisik  dan  mekanik papan  partikel  ampas  tebu  disajikan dalam Tabel 1. Hasil analisis keragaman (ANOVA) menunjukkan bahwa sebagian  besar  sifat  fisik  dan  mekanik papan  partikel  ampas  tebu  dipengaruhi oleh  kadar  perekat  dan  ukuran  partikel (Tabel  2).    Kerapatan  papan  partikel meningkat  seiring  dengan  penambahan kadar perekat, hal ini disebabkan makin banyak kadar perekat yang ditambahkan,  maka  makin  banyak perekat yang akan masuk ke dalam pori- pori  ampas  tebu  dan  membentuk  akar perekatan, sehingga papan menjadi lebih
berat  pada  volume  yang  sama  dan menghasilkan  kerapatan  yang  tinggi. Sebaliknya  makin  panjang  ukuran partikel  ampas  tebu,  kerapatan  papan partikel  cenderung  menurun.  Hal  ini disebabkan ukuran partikel yang pendek lebih  mudah  membentuk  susunan  yang rapat  dibandingkan  dengan  ukuran partikel  yang  panjang.  Abdurachman dan  Hadjib  (2011)  menyatakan  bahwa kerapatan  papan  partikel  dipengaruhi oleh  bentuk  dan  ukuran  fisik  partikel yang digunakan. Semua  nilai kerapatan papan  partikel  pada  penelitian  ini  telah memenuhi  standar  JIS  A  5908  2003 untuk  papan  partikel  kerapatan  sedang, yang mensyaratkan nilai kerapatan 0,4 – 0,8 gr/cm 3 .
Nilai rerata kadar air papan partikel menurun  sejalan  dengan  panambahan kadar  perekat  dan  meningkat  dengan bertambahnya  panjang  partikel  ampas tebu.    Kadar  perekat  yang  lebih  tinggi memungkinkan pendistribusian perekat semakin  luas,  sehingga    ikatan  antar partikel  menjadi  lebih    kuat  dan molekul air sulit mengisi rongga  dalam papan partikel (Suroto, 2010; Suryani et al., 2019). Ukuran partikel yang panjang dapat  menyebabkan   terbentuknya celah antar  partikel  yang  mengakibatkan papan  lebih  mudah  menyerap  air  dari lingkungan  (Purwanto,  2016).  Nilai kadar air papan partikel yang dihasilkan pada  penelitian  ini  telah  memenuhi standar  JIS  A  5908:  2003  yang mensyaratkan  nilai  kadar  air  yang dihasilkan berkisar antara 5 – 13 %.
Tabel  1. Sifat  Fisik  dan Mekanik  Papan  Partikel Ampas  Tebu (Physical and  Mechanical Properties of Bagasse Particleboard)
PERLAKUAN KARAKTERISTIK PAPAN PARTIKEL SIFAT FISIK SIFAT MEKANIK Panjang partikel (cm) Kadar UF (%) KR (g/cm 3 ) KA (%) DSA (%) PT (%) MOE Kg/cm 2 ) MOR (Kg/cm 2 ) IB (Kg/cm 2 ) KPS (Kg) 5 10 0,70 9,5 52,1 23,7 17,12 86,5 2,3 106 12 0,72 7,9 47,9 17,4 17,08 96,2 2,7 101 14 0,75 9,9 56,7 22,4 20,88 102,0 2,8 100 10 10 0,70 10,6 54,8 16,0 15,36 86,2 2,2 84 12 0,72 11,3 63,6 14,3 16,47 94,2 2,7 73 14 0,72 12,2 46,6 13,8 18,82 109,0 2,4 86 15 10 0,68 11,4 54,9 16,4 14.35 90,2 2,5 89 12 0,69 10,8 42,8 12,1 16,21 98,0 2,2 76 14 0,73 8,5 47,1 18,0 26,59 131,8 2,3 90 30 10 0,68 16,0 41,8 13,5 27,71 107,6 2,2 81 12 0,68 11,6 38,8 12,6 24,18 109,3 2,0 91 14 0,72 10,9 38,4 21,3 24,83 102,7 2,1 85 JIS 5908 A  2003 tipe 8 0,4 – 0,7  5– 13   - Maks 12 Min 20,40  Min. 82 Min. 1,5  Min 80
Tabel 2. ANOVA Sifat Fisik dan Mekanik Papan Partikel Ampas Tebu  ( ANOVA of Physical and Mechanical Properties of Bagasse Particle Board ) Karakteristik Papan Partikel Perlakuan Kadar Perekat Ukuran  Partikel Interaksi Kerapatan (gr/cm 3 ) 9,7724** 3,9347* 0,6467 tn Kadar Air (%) 5,8140** 15,9595** 5,9172** Penyerapan Air (%) 0,4016 tn 4,8175** 1,2190 tn Pengembangan Tebal (%) 10,0806** 9,8728** 2,6865 tn MOE (kg/cm 2 ) 8,1428** 15,2364** 3,5609* MOR (kg/cm 2 ) 8,7208** 2,9087 tn 2,7000 tn Internal Bond (kg/cm 2 ) 0,8362 tn 9,6025** 4,1147** Kuat Pegang Sekrup (Kg) 1,3479 tn 12,4481** 1,6773 tn
Keterangan : ** =  sangat berbeda nyata pada taraf uji 1%,  * = berbeda nyata  pada taraf uji 5%, ns = tidak berbeda nyata
Daya serap  air dan  pengembangan tebal  papan  cenderng  menurun  pada papan  yang  dibuat  dengan  partikel berukuran  panjang  dan  kadar  perekat yang lebih tinggi. Hal ini diduga karena
papan  partikel  dengan  ukuran  partikel pendek memiliki jumlah  partikel persatuan  berat  yang  lebih  banyak dibandingkan  dengan  partikel  panjang, sehingga  luas  permukaan  yang  dapat menyerap  air  menjadi  lebih  besar.
Sejalan  dengan    penelitian  Suryani et al., (2019)  dimana  papan  partikel  dari limbah  ampas  tebu  dengan  panjang partikel  5  cm  memiliki  nilai  rerata pengembangan  tebalnya  yang  lebih rendah  dibandingkan  dengan  papan partikel  1  cm,  2  cm,  3  cm  dan  4  cm.
Penambahan kadar perekat meningkatkan ikatan antar partikel dan lebih banyak memasuki rongga- ronggan  kosong  dalam  struktur  ampas tebu sehingga ikatan adhesi dan kohesi lebih  intensif  (Iskandar  dan  Supriadi, 2013).  Nilai  daya  serap  air  dan pengembangan  tebal  papan  partikel pada  penelitian  ini  lebih  rendah  jika dibandingkan dengan penelitian Iskandar  dan  Supriadi  (2013),  hal  ini menunjukkan bahwa stabilitas dimensi papan partikel yang
dihasilkan  lebih  baik  dari  penelitian sebelumnya.
Sifat mekanik papan partikel secara umum meningkat dengan bertambahnya kadar  perekat  dan  panjang  partikel (Tabel  1).  Hal  ini  disebabkan  semakin tinggi  kadar  perekat    dan  makin panjang  ukuran  partikel,  makin  luas permukaan partikel yang terkena perekat,  dan  saling  kait  mengait  antar partikel  juga  semakin  kuat.  Kondisi tersebut  mengakibatkan  kemampuan papan dalam menyalurkan tekanan dari beban yang diterima menjadi lebih baik dibandingkan  dengan  papan  partikel yang  dibuat  dari  partikel  berukuran lebih kecil atau pendek (Nurhaida et al., 2021) . Hal  ini  juga  ditunjang  dengan arah  partikel  yang  disusun  sejajar sejajar.  Sejalan  dengan  penelitian
Setyawati et al., (2016) yang menyatakan  bahwa  orientasi  partikel yang disusun sejajar serat memungkinkan beban dapat diteruskan dengan  lebih  baik  daripada  serat  yang susunannya  acak  bersilangan,  terlebih pada    papan  partikel  dengan  ukuran serat  atau  partikel  yang  panjang.  Nilai keteguhan rekat dan kuat pegang sekrup papan  partikel  pada  penelitian  ini bervariasi  pada  penambahan  kadar perekat  dan  panjang  partikel.  Hasil analisis  ragam  menunjukkan  faktor ukuran  partikel  berpengaruh  nyata terhadap  keteguhan  rekat  dan  kuat pegang  sekrup.  Ukuran  partikel  yang lebih  pendek  cenderung  menghasilkan nilai  keteguhan  rekat  dan  kuat  pegang sekrup yang lebih tinggi. Hal ini seperti telah diungkapkan sebelumnya disebabkan  oleh  partikel  berukuran pendek lebih mudah membentuk susunan  yang  rapat  dibandingkan dengan  ukuran  partikel  yang  panjang, sehingga  kerapatan papan partikel yang dihasilkan  juga    lebih  tinggi.  Pada penelitian ini semua papan partikel yang dibuat  dengan  panjang  partikel  30  cm pada semua taraf kadar perekat UF telah memenuhi  standar  JIS  A  5908  2003 untuk  seluruh  parameter  sifat  mekanik yang diujikan.
Hasil penelitian
ini mengindikasikasi  bahwa  bahan-bahan non  kayu,  dalam  hal  ini  ampas  tebu, dapat menghasilkan sifat mekanis papan partikel,  khususnya  modulus  elatisitas yang setara bahkan lebih baik dari kayu dengan  perlakuan  yang  tepat.  Serat- serat alam umumnya memiliki
permukaan  yang  berlubang  dan  tidak rata, yang memungkinkan perekat untuk dapat masuk dan membentuk akar-akar perekatan  (Bismarck  et  al.,  2001; Setyawati  et  al.,  2016).  Penelitian  ini sebelum  menggunakan  ampas  tebu diberi  perlakuan  perendaman  panas selama  2  jam  dan  perendaman  dingin selama 24 terlebih dahulu agar permukaan  partikel  bebas  dari  pati maupun zat lain yang dapat menghalangi  proses  masuknya  perekat ke dalam partikel ampas tebu

## KESIMPULAN
Peningkatan  ukuran  partikel  dan kadar perekat urea formaldehida berpengaruh  positif  terhadap  sifat  fisk dan mekanik papan partikel dari ampas tebu.    Sebagian  besar  sifat  fisik  dan mekanik papan partikel dari ampas tebu pada  penelitian  ini    telah  memenuhi standar pengujian, kecuali nilai pengembangan tebalnya. Papan partikel yang  dibuat  dengan  ukuran  partikel  30 cm  menghasilkan  sifat  mekanik  yang telah  memenuhi  standar  JIS  A  5908 2003 pada semua kadar perekat.

## DAFTAR PUSTAKA
Abdurachman,  Hadjib  N.  2011.  Sifat papan  partikel  dari  kayu  kulit manis  ( Cinnamomun  burmanii ).
Penelitian  Hasil  Hutan 29.  (2):
128 – 141.
Atoyebi  DO, Osueke CO, Badiru S, Gana AJ, Ikpotokin I, Modupe AE, Tegene GA.    2019.  Evaluation  of  particle board from sugarcane bagasse and corn cob. International Journal of Mechanical Engineering and Technology 10(1):  1193-1200, DOI:
iaeme.com/IJMET/index.asp .
Bismarck A, Mohanty AK, Aranberri- Askargorta  A,  Czapia  S,  Misra
M,  Hinrichsen  G,  Springer  J. 2001.  Surface  characterization of natural fibers; surface properties and the water up-take behavior  of  modified  sisal  and coir  fibers. Journal  Grenn Chemistry (3), 100-107.
Iskandar MI, Supriadi A. 2013. Pengaruh kadar perekat terhadap sifat papan partikel ampas tebu. Jurnal
Penelitian Hasil Hutan 31(1): 19- 26. Japanese  Standart  Association.  2003. Japanese Industrial Standart Particleboard (JIS A 5908-2003).
Japanese  Standart  Association . Japan.
Mahmuda  E,  Savetlana  S,  Sugiyanto. 2013.  Pengaruh  panjang  serat terhadap  kekuatan  tarik  komposit berpenguat  serat  ijuk  dengan matrik  efokxy .  Jurnal Fema 1(3):
79-84.
Nurhaida,  Maji  I,  Setyawati  D,  Diba  F. 2021.  Sifat  Fisik  dan  Mekanik Papan  Komposit  dari  Limbah Ampas  Tebu  dengan  Perlakuan Perendaman  dan  Limbah  Plastik Polipropilena.  Prosiding  Seminar Nasional  Dalam  Rangka  Dies
Natalis Ke-20 Fakultas Kehutanan Universitas  Tanjungpura:  Peran Penelitian Kehutanan Untuk Meningkatkan Produktivitas Hutan Dan Kesejahteraan Masyarakat. Pontianak, 22 Desember 2020
Setyawati,  D,  Diba  F,  Nurhaida.  2016. Karakteristik  Papan  Komposit Dari    Kulit  Batang  Sagu  Dan Limbah  Plastik    Polipropilena. Prosiding Seminar Nasional XVIII
MAPEKI  4-5  November  2015, Bandung
Suroto.  2010.  Pengaruh  ukuran  dan konsentrasi  perekat  terhadap  sifat fisik  dan  mekanik  papan  partikel limbah rotan. Jurnal Riset Industri Hasil Hutan 2(2):18-30.
Suryani  R,  Muldarisnur,  Yetri  Y.  2019. Pengaruh  variasi  panjang  serat ampas tebu dan serbuk  kulit  buah kakao terhadap sifat fisis, mekanis, dan  konduktivitas  termal  papan partikel. Jurnal Fisika Unand 8(3): 199-204.
Tewari  M,  Singh  VK,  Gope  PC, Chaundhary AK. 2012. Evaluation
of Mechanical Properties of Bagasse-Glass  Fiber  Reinforced Composite. Journal of Mater
Environment  Science 3(1):171- 184.