sifat fisik dan mekanik balok lamina dari batang kelapa

51

Sifat fisik dan mekanik balok lamina dari batang kelapa sawit ……Dwi Harsono, dkk.

DOI : http://dx.doi.org/10.24111/jrihh.v13i1.6157

Sifat fisik dan mekanik balok lamina dari batang kelapa sawit berdasarkan jumlah lapisan

The physical and mechanical properties of laminated lumber from oil palm trunk based on the number of layers

Dwi Harsonoa,*, Hamlan Ihsana, Miyonoa, Evy Setiawatia

aBalai Riset dan Standardisasi Industri Banjarbaru Jl. Panglima Batur Barat No.2, Banjarbaru, Indonesia

*E-mail: [email protected]

Diterima 30 April 2020, Direvisi 28 Juni 2020, Disetujui 19 Februari 2021

ABSTRAK

Luas area perkebunan sawit pada tahun 2019 adalah sebesar 14,2 juta hektar. Setiap 25 tahun selalu dilakukan replanting terhadap perkebunan kelapa sawit,

menghasilkan batang kelapa sawit. Batang sawit yang berpotensi untuk digunakan sebagai bahan baku balok laminasi mencapai 52,5% dari keseluruhan biomassa tanaman sawit. Batang sawit memiliki densitas yang rendah sehingga apabila dimanfaatkan sebagai bahan bangunan atau kegunaan lainnya maka harus dilakukan pengolahan khusus sebelum batang sawit tersebut digunakan. Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis sifat fisik dan mekanik balok lamina dari batang kelapa sawit pada posisi bagian ujung berdasarkan jumlah lapisan. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah pembuatan balok laminasi dari batang kelapa sawit menggunakan perekat PVAc (polyvinyl acetate) dengan variasi 1, 2, 3, dan 4 lapis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa batang kelapa sawit dapat dijadikan bahan baku balok lamina. Karakteristik balok lamina 1, 2, 3, dan 4 lapis berkisar antara: kadar air (12,16–13,6) %, kerapatan (1,281–0,331) g/cm3, MoR (65,46–116,54) kg/cm2, dan keteguhan tekan (43,31–114,66) kg/cm2. Sifat fisik balok lamina dari batang kelapa sawit dengan peningkatan jumlah lapisan, cenderung dapat meningkatkan kerapatan dan dapat menurunkan kadar air bila dibandingkan dengan balok lamina dengan jumlah lapisan yang lebih sedikit. Semakin banyak jumlah lapisan akan meningkatkan nilai sifat mekanis balok lamina batang kelapa sawit.

Kata Kunci: batang kelapa sawit; balok laminasi; sifat fisik mekanis; jumlah lapisan

ABSTRACT

The total area of oil palm plantations in 2019 is 14.2 million hectares. Every 25 years, there is always oil palm plantations replanting that produced oil palm trunks. The potential of oil palm trunks used as raw material for laminated lumber is about 52.5% of the total of oil palm biomass. Oil palm trunks have a very low density, so that it needs special processing before it could be applied as building material or other uses. The purpose of this study is to analyze the physical and mechanical properties of laminated lumber from oil palm trunks at the end position based on the number of layers. The method used in this research was the utilization of oil palm trunks lamination using PVAc (polyvinyl acetate) adhesive with variations of 1, 2, 3, and 4 layers. The results showed that oil palm trunks could be used as raw material for laminated lumber. The characteristics of laminated lumber made from 1, 2, 3, and 4 layers range between: moisture content (12.16–13.6) %, density (1.281–0.331) g/cm3, MoR (65.46–116.54) kg/cm2, and compressive strength parallel to its fibers (43.31–114,66) kg/cm2. The physical properties of the oil palm trunks laminated lumber with the increasing number of layers tends to increase the density and reduce the moisture content, rather than oil palm trunks laminated lumber with a smaller number of layers. The increasing number of oil

52

Jurnal Riset Industri Hasil Hutan Vol.13, No.1, Juni 2021: 51 - 64

palm trunks layers lamination increase the value of laminated lumber mechanical properties.

Keywords: oil palm trun; laminated lumber; physical-mechanical properties; number of layers

I. PENDAHULUAN

Kelapa sawit adalah salah satu komoditas hasil perkebunan yang sangat penting sebagai penghasil devisa negara dan juga berpengaruh dalam kegiatan perekonomian di Indonesia. Indonesia termasuk ke dalam negara produsen dan eksportir kelapa sawit terbesar di dunia. Pada tahun 2017, luas areal lahan perkebunan kelapa sawit di Indonesia mengalami peningkatan sebesar 9,80% dari tahun 2016 yaitu menjadi 12,30 juta hektar (Badan Pusat Statistik, 2018). Peningkatan luas areal perkebunan kelapa sawit juga terjadi di tahun 2019. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik pada tahun 2019, luas area perkebunan sawit pada tahun 2019 adalah sebesar 14,72 juta hektar. Pada tahun 2020, diperkirakan luas perkebunan kelapa sawit di Indonesia meningkat menjadi 17,20 juta hektar (Darmawan, 2020).

Batas umur produksi pada tanaman kelapa sawit cenderung pendek yaitu 25 tahun dan setelah itu harus dilakukan peremajaan karena produksi buah akan menurun, disamping itu pohon akan tumbuh terlalu tinggi sehingga sulit dipanen (Nuryawan, Dalimunthe & Saragih, 2012). Dengan adanya kegiatan peremajaan tanaman kelapa sawit setelah berumur 25 tahun, maka dapat dipastikan ketersediaan batang kelapa sawit akan terus ada sepanjang tahun. Limbah batang kelapa sawit ini berpotensi digunakan sebagai bahan baku balok laminasi, dengan potensinya sekitar 52,5% dari total tanaman sawit. Dengan asumsi nilai per batang sawit adalah Rp 206.621,- dan panjang batang kelapa sawit yang dapat dijadikan balok laminasi sebesar 8,5 m dengan volume 1 m3, potensi ini dapat mencapai Rp 7,4 triliun (Wulandari & Erwinsyah, 2020).

Batang kelapa sawit dapat digunakan untuk mengurangi hama/serangga di areal

perkebunan kelapa sawit melalui proses pembakaran (Abdullah & Sulaiman, 2013; Farfan, 2019). Batang kelapa sawit yang dibakar dapat menarik hama/ serangga yang biasanya menyerang pohon di perkebunan kelapa sawit. Cara ini dapat menimbulkan pencemaran udara yang dapat mengganggu lingkungan (Prabuningrum, Massijaya, Hadi, & Abdillah, 2020). Sejumlah besar penelitian telah difokuskan untuk menemukan kegunaan batang kelapa sawit dan meningkatkan nilai ekonominya.

Limbah batang sawit sangat potensial sebagai bahan baku produk balok laminasi. Namun batang kelapa sawit memiliki kualitas yang sangat rendah sehingga apabila akan dimanfaatkan sebagai bahan bangunan atau kegunaan lainnya, maka harus dilakukan pengolahan khusus sebelum batang kelapa sawit tersebut digunakan. Beberapa kelemahan batang kelapa sawit terdiri dari rendahnya densitas dan kekuatan serta tingginya kadar air dan kemampuan shrinkage-swelling (Wahab et al., 2015). Batang kelapa sawit juga memiliki kelas daya tahan terhadap organisme perusak kayu yang rendah (Harsono, 2016). Stabilitas dimensi batang kelapa sawit yang tergolong rendah, yaitu termasuk dalam kelas kuat III–V, kelas awet V dan sifat mekanis yang rendah (Bakar, 2003). Perlu diketahui, struktur batang kelapa sawit tidak memiliki serat yang berfungsi mekanis sehingga sangat rapuh dan tidak stabil (Siregar, 2011). Densitas batang kelapa sawit berumur 25 tahun sebesar 0,14-0,60 g/cm3 sedangkan umur 40 tahun sebesar 0,23–0,74 g/cm3 (Erwinsyah, 2008).

Batang kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai pengganti kayu hutan (Wulandari & Erwinsyah, 2020). Batang kelapa sawit berlimpah, mudah didapat, dan harganya lebih murah daripada kayu. Penggunaan biomassa

53


kelapa sawit sebagai bahan baku akan menekan biaya produksi dan juga meningkatkan keuntungan ekonomi industri kayu (Jinsin, Fazli, & Rohan, 2018). Upaya peningkatan kualitas batang kelapa sawit telah dilakukan melalui beberapa cara, antara lain kompresi menggunakan kompresi sistem tertutup (Hartono et al.,

2014) dan impregnasi dengan fenol formaldehida (Dungani et al., 2016; Hartono, Erwinsyah, Hidayat, & Damayanti, 2019). Kompresi dan impregnasi fenol formaldehida dapat meningkatkan sifat fisik dan mekanik batang sawit. Upaya lain untuk meningkatkan kualitas batang kelapa sawit adalah dengan cara membuat bahan baku konstruksi berupa balok laminasi. Keunggulan dari pembuatan balok laminasi adalah mampu mengubah kayu berdimensi kecil dengan kualitas rendah menjadi kayu berukuran besar (Sandberg, 2016).

Beberapa penelitian menyatakan bahwa bagian batang kelapa sawit yang paling baik untuk digunakan sebagai bahan baku konstruksi ringan yaitu hanya pada sepertiga bagian terluar dari batang kelapa sawit (Darwis, Massijaya, Nugroho, & Alamsyah, 2014). Batang kelapa sawit bagian terluar memiliki kepadatan tinggi dan modulus elastisitas (MOE) tinggi sehingga dapat digunakan sebagai lapisan luar untuk mendapatkan hasil terbaik dari laminasi (Prabuningrum et al., 2020). Bakar, Febrianto, Wahyudi, & Ashaari (2006) menyatakan rendemen kayu gergajian dengan pola penggergajian yang telah dimodifikasi atau dinamakan polygon sawing hanya sebesar 30%. Hasil penelitian tersebut juga menyatakan bahwa batang kelapa sawit yang bisa diproduksi adalah 54–58 m3 per hektar. Disamping itu, penggunaan batang kelapa sawit sebagai bahan bangunan memiliki kelemahan yaitu keterbatasan dimensi sortimen (Fathi, 2014).

Berdasarkan arah batang secara horizontal, kayu dari bagian tepi batang kelapa sawit memiliki kepadatan yang lebih tinggi dan sifat fisik mekanik yang lebih baik dibandingkan dengan bagian tengah dan dalam. Kayu bagian tepi dapat digunakan sebagai kayu solid. Namun, bagian dalam batang kelapa sawit tidak

pernah digunakan sebagai kayu solid (Omar et al., 2011) karena sifatnya yang inheren (terlalu lunak) dan terlalu keropos dengan tingkat kepadatan yang rendah (kurang dari 300 kg/m3) (Bakar et al., 2006). Dari penelitian tersebut tampak bahwa bagian tepi pada batang kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai bahan konstruksi ringan atau mebel karena memiliki sifat fisik dan mekanik yang lebih baik (Srivaro, Chaowana, Matan, & Kyokong, 2014), sedangkan bagian tengah atau dalam dapat digunakan sebagai bahan baku papan partikel atau produk biokomposit lainnya. Berdasar posisi batang kelapa sawit secara vertikal dari pangkal ke ujung batang, kadar air dan volume penyusutan cenderung meningkat (Hartono et al., 2019), jumlah ikatan pembuluh cenderung meningkat pula dengan kerapatan dan sifat mekanis menurun sebagai akibat dari umur ikatan pembuluh bagian ujung yang lebih muda daripada bagian pangkal (Massijaya, 2014). Iswanto, Sucipto, Azhar, Coto, & Febrianto (2010) menyatakan bahwa bagian pangkal pada batang kelapa sawit memiliki sifat fisik dan mekanik yang lebih baik berdasarkan arah batang secara longitudinal dibandingkan bagian tengah atau ujung. Oleh karena itu pada penelitian ini dibuat balok laminasi dengan memanfaatkan batang kelapa sawit bagian ujung yang memiliki sifat fisik dan mekanis kurang baik dibandingkan dengan bagian pangkal. Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis sifat fisik dan mekanik balok lamina dari batang kelapa sawit pada posisi bagian ujung berdasarkan jumlah lapisan.

II. BAHAN DAN METODE

2.1. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan adalah

batang kelapa sawit bebas dari cacat yang berumur sekitar 18 tahun yang diperoleh dari PT. Buana Karya Bhakti di Kabupaten Tanah Bumbu, Kalimantan Selatan. Jumlah batang kelapa sawit yang diambil adalah 3 batang, dengan diameter ±50-60 cm dan tinggi tanaman ±9 m. Adapun batang kelapa sawit yang digunakan pada

54


(a)

Sumber : Massijaya, 2014

(b) Sumber : Yamada et al., 2010

Gambar 1. Batang kelapa sawit (a) horizontal dan (b) vertikal penelitian ini adalah secara horizontal diambil dari 1/3 bagian tengah dan secara vertikal diambil dari bagian ujung (Gambar 1). Perekat yang digunakan yaitu jenis perekat Polivinil Acetat (PVAc) dengan merek dagang crona 234. Peralatan yang digunakan adalah oven (memmert – UNB 400), neraca analitik (Mettler Toledo - ML204T), dan Universal Testing Machine (ibertest – MIB20AM).

2.2. Tahapan Penelitian

2.2.1. Persiapan bahan Penelitian ini menggunakan batang

kelapa sawit bagian ujung secara longitudinal dan diambil pada bagian tengah batang kelapa sawit secara horizontal. Batang kelapa sawit segar disusun dengan model susun horizontal dan dikeringkan dengan cara dijemur secara alami hingga kadar air mencapai ±15%. Setelah dilakukan proses pengeringan, batang kelapa sawit tersebut diserut serta dipotong menurut arah radial dan tangensial sehingga menghasilkan potongan kayu dengan ukuran 5x10x100 cm.

2.2.2. Pembuatan balok laminasi

batang kelapa sawit Batang kelapa sawit dipotong

masing-masing berukuran (100 x 5 x 5) cm, (100 x 5 x 2,5) cm, (100 x 5 x 1,67) cm dan

(100 x 5 x 1,25) cm kemudian diserut/ diketam hingga rata. Ukuran tersebut disesuaikan dengan perlakuan jumlah lapisan lamina yang diberikan pada penelitian ini, yaitu dengan variasi 1, 2, 3 dan 4 lapis yang akan menghasilkan balok laminasi batang kelapa sawit dengan ukuran 5 x 10 x 100 cm (Gambar 2). Permukaan pada potongan batang kelapa sawit harus menghasilkan permukaan yang bersih dan rata sehingga dapat direkatkan secara sempurna.

Keterangan: P = Panjang, L = lebar, T = tebal

Gambar 2. Laminasi batang kelapa sawit

Potongan batang sawit kemudian dikering-anginkan sampai kadar air mencapai ±14%. Potongan batang kelapa sawit yang telah dikelompokkan berdasarkan ukuran tersebut kemudian disusun ke dalam bentuk yang telah ditentukan, selanjutnya dilakukan proses perekatan dengan mengunakan perekat PVAc (merek dagang: crona 123). Berat labur perekat masing-masing sampel adalah 170 g/m2. Setelah perekat mencapai masa tunggu, kemudian dilakukan proses pengepresan

55


dingin dengan menggunakan alat press sederhana selama 24 jam. Setelah balok laminasi batang kelapa sawit dikeluarkan dari proses pengepresan, permukaan lebar pada balok lamina diketam kembali agar perekat yang keluar antar lamina dapat dihilangkan sekaligus untuk meratakan produk akhir dari balok laminasi tersebut.

2.2.3. Pengujian

Pengujian contoh uji balok laminasi berdasarkan ASTM D 198-05 (2005) dengan penyesuaian ukuran balok laminasi yang digunakan.

a. Kadar air Contoh uji (5 x 5 x 5) cm ditimbang sebagai berat awal kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 105±2ºC lalu dimasukkan dalam desikator, setelah itu ditimbang sampai beratnya konstan sebagai berat kering oven atau berat akhir.

Perhitungan kadar air menggunakan rumus Brithish Standard Methods (1957). Kadar air dihitung berdasarkan rumus:

Kadar air (%) = %100xBkt

BktBa (1)

Keterangan: Ba = Berat awal (g) Bkt = Berat kering oven (g)

b. Kerapatan Kerapatan adalah perbandingan berat contoh uji dengan volume contoh uji dalam keadaan kadar air kering udara. Ukuran contoh uji (5 x 5 x 5) cm. Kerapatan dihitung berdasarkan rumus:

Kerapatan = Vku

Bku (2)

Keterangan : Bku = Berat contoh uji kering udara Vku = Volume contoh uji kering udara

c. Keteguhan lentur

Contoh uji (75 x 5 x 5) cm diletakkan pada kedua penumpu pada alat uji. Tebal dan lebar contoh uji diukur pada bagian tengahnya. Pembebanan dilakukan secara bertahap dengan kecepatan pembebanan 2,5 mm/menit atau dapat dilakukan dengan kenaikan beban 60 kg/menit, beban dibaca

sampai beban maksimum. Rumus perhitungan keteguhan lentur adalah sebagai berikut:

Keteguhan lentur/MoR (kg/cm2) =2..2

..3

hb

LP(3)

Keterangan : A = Luas penampang contoh uji

tangensial (cm2) P = Beban maksimal (kg) L = Jarak sangga (cm) b = Lebar penampang (cm) h = Tebal penampang (cm) d. Keteguhan tekan sejajar serat Keteguhan tekan sejajar serat adalah kemampuan contoh uji dalam menahan gaya luar yang datang pada arah sejajar serat dan cenderung memperpendek atau menekan bagian benda secara bersamaan. Keteguhan tekan sejajar serat diukur dengan cara membagi besar gaya yang dihasilkan dengan luas penampang contoh uji. Adapun contoh uji yang memiliki panjang lebih dari 11 kali tebal, kegagalan tekan contoh uji akan disertai dengan munculnya tekuk atau buckling pada contoh uji. Ukuran contoh uji keteguhan tekan sejajar serat (20 x 5 x 5) cm. Rumus keteguhan tekan sejajar serat adalah sebagai berikut:

Keteguhan tekan sejajar serat (kg/cm2) =

A

P (4)

Keterangan : P = Beban maksimum yang bekerja

pada contoh uji (kg) A = Luas penampang contoh uji

tangensial (cm2)

2.2.4. Analisis Data Data hasil pengujian sifat fisik dan

mekanik balok lamina batang kelapa sawit bagian ujung dianalisis dengan metode rancangan acak lengkap (RAL) faktorial (Oramahi, 2016) 4x3 dengan perlakuan jumlah lapisan yang terdiri dari 1 lapis, 2 lapis, 3 lapis dan 4 lapis dengan menggunakan 3 kali ulangan. Apabila hasil perhitungan signifikan, maka dilanjutkan dengan uji Duncan Multiple Range Test

56


(DMRT) untuk mengetahui beda nyata antar perlakuan yang diberikan.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

2.1. Sifat Fisik Balok Laminasi Batang Kelapa Sawit

Kadar air balok laminasi batang kelapa sawit pada penelitian ini berkisar antara 12,16% sampai 13,16%. Berdasarkan kadar air produk yang dihasilkan menunjukkan bahwa balok laminasi batang kelapa sawit telah memenuhi standar Japan Agricultural Standard for Glued Laminated Timber Notification No. 234 (JAS, 2003) yang mensyaratkan tidak lebih dari 15%. Kadar air merupakan indikator kualitas kayu yang paling penting karena dapat mempengaruhi sifat-sifat kayu (Darwis et al., 2014). Kayu bersifat higrokopis, yang berarti kayu dapat menyerap atau melepaskan kadar air dari udara, serta dapat mengembang ketika kelembaban pada lingkungannya relatif tinggi dan akan menyusut ketika kelembaban pada lingkungannya relatif rendah (Zaini, Hadi, Mubarak, & Sunaryo, 2017).

Kadar air hasil penelitian ini berkisar antara 12,16–13,16%. Kadar air yang terlalu tinggi dapat menurunkan fungsi perekatan dikarenakan absorpsi perekat terhadap batang sawit menjadi ikatan yang lemah. Kadar air dalam kayu maksimal sesuai yang dipersyaratkan juga dimaksudkan untuk menghindari kerusakan di sambungan akibat tekanan pengembangan dan penyusutan (Hasibuan, 2017). Pada Gambar 3 terlihat bahwa nilai rata-rata kadar air balok laminasi batang kelapa sawit yang paling tinggi pada perlakuan 1 lapis yaitu dengan kadar air 13,16% dan nilai rata-rata kadar air yang paling rendah pada perlakuan 4 lapis yaitu 12,16%. Dari data tersebut dapat dikatakan semakin banyak jumlah lapisan pada balok laminasi batang kelapa sawit maka dapat menurunkan kadar airnya. Hal tersebut diduga adanya pengaruh penambahan perekat yang telah masuk ke dalam pori-pori batang sawit sehingga air di udara akan sulit masuk ke dalam batang sawit. Chai et al. (2011)

menyatakan bahwa penambahan perekat pada laminasi batang kelapa sawit dapat memperlambat asupan air karena bahan menjadi lebih tidak berpori. Kadar air yang ada dalam batang sawit, akan menyebabkan terjadinya sifat pengembangan dan penyusutan batang sawit dan mempengaruhi stabilitas dimensi serta sifat mekanis dari balok laminasi batang sawit tersebut. Semakin banyak jumlah perekat yang ditambahkan, semakin meningkat ikatan antar partikel sehingga balok laminasi yang dihasilkan lebih stabil dan tahan terhadap air. Artinya, makin banyak jumlah perekat, maka makin rendah tingkat penyerapan air balok laminasi (Sulastiningsih, Novitasari, &Turoso, 2006). Kadar air batang sawit pada penyusun balok lamina serta kondisi lingkungan sangat berpengaruh terhadap kadar air balok laminasi batang sawit yang dihasilkan.

Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa perlakuan jumlah lapisan pada balok lamina dari batang kelapa sawit tidak berpengaruh nyata terhadap kadar air balok laminasi. Sesuai dengan hasil penelitian Risnasari, Azhar, Sitompul (2012) yang menyatakan bahwa kadar air balok laminasi yang dihasilkan tidak dipengaruhi secara nyata oleh susunan lapisan balok. Hal tersebut dikarenakan sebelum dilakukan pembuatan produk lamina, bahan batang kelapa sawit dipastikan memiliki kadar air yang konstan yaitu di bawah 14% dan sudah dikondisikan sesuai dengan kondisi lingkungan. Pada penelitian Zaini et al., (2017) juga menyatakan bahwa kadar air produk lamina sangat dipengaruhi dengan banyaknya kandungan air dari lamina penyusunnya serta kondisi lingkungan sekitar.

Nilai kerapatan digunakan untuk menjelaskan massa suatu bahan per satuan volume. Berdasarkan hasil pengujian kerapatan pada contoh uji balok laminasi batang kelapa sawit berkisar antara (0,281–0,331 g/cm3) dengan rata-rata 0,281 g/cm3 (1 lapis), 0,329 g/cm3 (2 lapis), 0,33 g/cm3 (3 lapis) dan 0,331 g/cm3 (4 lapis) (Gambar 4). Rata-rata kerapatan pada contoh uji balok laminasi

57


Gambar 3. Nilai rata-rata kadar air balok laminasi batang kelapa sawit

Gambar 4. Nilai rata-rata kerapatan balok laminasi batang kelapa sawit

batang kelapa sawit dengan jumlah lapisan lebih dari 4 lapis cenderung memiliki nilai kerapatan yang lebih besar dari balok laminasi 1 lapis. Hal ini sesuai dengan penelitian Harsono (2012) yang menyatakan semakin banyak lapisan pada kayu laminasi yang berarti adanya penambahan jumlah perekat dapat menambah berat pada kayu tersebut sehingga menyebabkan tingginya nilai kerapatan. Pada penelitian Sulastiningsih & Santoso (2012) juga menegaskan bahwa

salah satu yang mempengaruhi nilai kerapatan suatu produk laminasi yaitu adanya perekat disamping proses pengempaan dan kerapatan atau berat jenis bahan penyusunnya.

Batang kelapa sawit pada bagian 1/3 bagian tengah memiliki kerapatan yang rendah (lunak) karena didominasi oleh jaringan parenkim (70%), sehingga perlu teknologi pemadatan sebesar 50% supaya kerapatannya menyamai 1/3 bagian tepi (Hartono & Sucipto, 2014). Namun nilai

13,16

12,95

12,39

12,16

11,6

11,8

12

12,2

12,4

12,6

12,8

13

13,2

13,4

1 2 3 4

Kad

ar a

ir (

%)

Jumlah lapisan

0,281

0,329 0,33 0,331

0,25

0,26

0,27

0,28

0,29

0,3

0,31

0,32

0,33

0,34

1 2 3 4

Ke

rap

atan

(g/

cm3)

Jumlah lapisan

58


kerapatan hasil penelitian ini (1/3 bagian tengah pada bagian ujung batang) dinilai lebih tinggi dibandingkan dengan kerapatan papan laminasi batang kelapa sawit dari 1/3 bagian tepi dengan ketinggian 6 meter (0,233–0,303) g/cm3

(Darwis et al., 2014) dikarenakan kadar air bahan baku sudah dikondisikan rendah (maksimal sebesar 15%).

Di sisi lain, kerapatan yang dihasilkan pada balok laminasi batang kelapa sawit ini masih berada di bawah penelitian sebelumnya, yaitu antara 0,42-0,60 g/cm3

(Sucipto, Hartono, Dwianto, & Darmawan, 2015). Hal ini disebabkan kerapatan bahan baku batang kelapa sawit yang digunakan sebagai balok laminasi (bagian ujung) juga rendah. Semakin tinggi posisi pengambilan bahan baku batang kelapa sawit, semakin menurun pula kerapatan balok laminasi batang kelapa sawit. Kerapatan semakin menurun ke arah ujung batang dikarenakan sel pada bagian ujung batang sawit relatif lebih muda daripada bagian pangkal. Semakin rendah kerapatan kayu, semakin sedikit kandungan zat kayu (lignin, holoselulosa, α-selulosa) pada dinding sel yang berarti semakin tipis sel tersebut (Endy, Diba, & Muflihatoi, 2014).

Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa perlakuan jumlah lapisan pada balok lamina dari batang kelapa sawit tidak berpengaruh nyata terhadap kerapatan balok laminasi. Hal tersebut sesuai dengan penelitian Zaini et al. (2017) yang menyatakan bahwa

penambahan jumlah perekat belum tentu berpengaruh terhadap kerapatan kayu laminasi karena penambahan perekat tersebut tidak mengalami penambahan berat yang signifikan. Berdasarkan penelitian Rachmawati, Sugita, & Santoso (2018), batang kelapa sawit termasuk ke dalam kelas kuat V yang mana bagian tepi/ luar memiliki nilai kerapatan lebih tinggi dibandingkan pada bagian dalam. 2.2. Sifat Mekanis Balok Laminasi

Batang Kelapa Sawit

Pada Gambar 5 terlihat bahwa nilai rata-rata Modulus of Rupture (MoR) pada balok laminasi batang kelapa sawit berkisar antara 65,46-116,54 kg/cm2. Berdasarkan

jumlah lapisan, nilai MoR terlihat semakin meningkat dari perlakuan 1 lapis ke perlakuan 4 lapis. Sejalan dengan Iskandar & Supriadi (2017) yang menyatakan semakin banyak lapisan, semakin tinggi nilai MoR. Semakin banyak jumlah lapisan kayu laminasi, maka semakin banyak pula perekat yang ditambahkan sehingga mampu meningkatkan sifat kekakuan kayu laminasi (Persson & Wogelberg, 2011).

Namun bila dibandingkan dengan penelitian Iswanto et al. (2010), nilai MoR

batang sawit utuh berumur > 25 tahun berkisar antara 159,7–401,9 kg/cm2, yang berarti nilai MoR tersebut jauh di atas nilai MoR pada penelitian ini. Hal tersebut dikarenakan penelitian ini memanfaatkan batang kelapa sawit bagian ujung dengan umur yang masih produktif (18 tahun). Pada bagian ujung batang sawit tersusun atas jaringan yang masih muda, dimana secara fisiologis jaringan tersebut masih berfungsi aktif sehingga dinding selnya relatif lebih tipis dibanding dengan dinding sel jaringan yang sudah tua (Iswanto et al., 2010). Hal ini juga didukung pada penelitian Darwis et al. (2014) yang menyatakan bahwa sel penyusun ikatan pembuluh pada bagian ujung batang kelapa sawit masih berumur muda bila dibandingkan dengan bagian tengah dan bagian pangkal karena dalam pertumbuhannya dipengaruhi oleh jaringan meristem pucuk. Disamping itu, sel muda yang menyusun batang kelapa sawit bagian ujung, dipastikan memiliki sifat yang berbeda dibandingkan dengan sel dewasa yang menyusun pada bagian tengah atau pangkal.

Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa perlakuan jumlah lapisan pada balok lamina dari batang kelapa sawit tidak berpengaruh nyata terhadap MoR balok laminasi. Menurut Abdurachman, Hadjib, Jasni, & Balfas, (2015), kekuatan lentur balok komposit dipengaruhi oleh nilai kadar air dan kerapatan. Adapun perlakuan jumlah lapisan yang diberikan pada balok laminasi batang kelapa sawit pada penelitian ini juga memiliki nilai kadar air dan kerapatan yang tidak signifikan.

59


Gambar 5. Nilai rata-rata MoR balok laminasi batang kelapa sawit

Gambar 6. Nilai rata-rata keteguhan tekan balok laminasi batang kelapa sawit

Keteguhan tekan sejajar serat merupakan kemampuan kayu untuk menahan gaya luar yang datang pada arah sejajar serat yang cenderung memperpendek atau menekan bagian benda secara bersamaan. Kuat tekan diperoleh dengan cara membagi besar gaya dengan luas penampang batang. Untuk batang yang memiliki panjang lebih dari 11 kali tebal batang, kegagalan tekan batang akan disertai dengan munculnya tekuk atau buckling pada batang.

Pengamatan keteguhan tekan dari balok laminasi batang kelapa sawit dengan masing-masing jumlah lapisan yaitu 1 lapis, 2 lapis, 3 lapis dan 4 lapis dapat dilihat pada Gambar 6. Berdasarkan hasil pengujian keteguhan tekan pada contoh uji balok laminasi batang sawit keseluruhan berkisar antara (43,31–114,66 kg/cm2) dengan rata-rata 43,31 kg/cm2 (1 lapis), 71,69 kg/cm2 (2 lapis), 90,04 kg/cm2 (3 lapis), dan 114,66 kg/cm2 (4 lapis). Gambar 6 menunjukkan semakin banyak jumlah

65,46

90,99 94,31

116,54

0

20

40

60

80

100

120

140

1 2 3 4

MO

R (

kg/c

m²)

Jumlah lapisan

43,31

71,69

90,04

114,66

0

20

40

60

80

100

120

140

1 2 3 4

Ke

tegu

han

te

kan

(kg

/cm

²)

Jumlah lapisan

60


lapisan maka semakin tinggi nilai keteguhan tekan.

Bagian ujung pada batang kelapa sawit memiliki ikatan pembuluh yang tidak rapat sehingga kurang baik dalam menahan beban, sehingga nilai keteguhan tekan sejajar serat posisi ujung batang kelapa sawit di bagian tengah sekitar 40 kg/cm2 (Iswanto et al., 2010). Namun nilai keteguhan tekan balok laminasi batang kelapa sawit posisi ujung di bagian tengah dalam penelitian ini, lebih tinggi dari hasil penelitian sebelumnya, yaitu berkisar antara 43,31 – 114,66 kg/cm2. Hal ini diduga karena semakin banyak jumlah lapisan batang bagian ujung, fraksi serat juga akan semakin tinggi sehingga memungkinkan berkontribusi untuk meningkatkan daya dukung beban dari balok laminasi dengan kerapatan lebih tinggi.

Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa perlakuan jumlah lapisan pada balok lamina dari batang kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap keteguhan tekan balok laminasi. Berdasarkan uji lanjut Duncan, perlakuan penambahan jumlah lapisan 2, 3 dan 4 pada balok lamina batang kelapa sawit tidak berbeda nyata, namun berbeda nyata terhadap perlakuan 1 lapis.

II. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa 1/3 bagian tengah di ujung batang kelapa sawit dapat dijadikan bahan baku balok lamina dengan hasil terbaik, berupa balok lamina batang kelapa sawit berukuran (100 x 5 x 1,25) cm yang dibuat dari 4 (empat) lapisan. Pada penelitian ini dihasilkan karakteristik balok lamina 1, 2, 3, dan 4 lapis dengan kadar air berkisar antara (12,16–13,6) %, kerapatan (1,281–0,331) g/cm3, MoR (65,46–116,54) kg/cm2, dan keteguhan tekan (43,31–114,66) kg/cm2. Sifat fisik balok lamina dari batang kelapa sawit dengan peningkatan jumlah lapisan cenderung dapat meningkatkan kerapatan dan dapat menurunkan kadar air bila dibandingkan dengan balok lamina dengan jumlah lapisan yang lebih sedikit. Semakin banyak

jumlah lapisan akan meningkatkan nilai sifat mekanis balok lamina batang kelapa sawit.

DAFTAR PUSTAKA Abdullah, N., & Sulaiman, F. (2013). The oil

palm wastes in Malaysia. In Biomass

Now - Sustainable Growth and Use. M. D. Matovic (Ed.) (pp. 75–100). Intech: Rijeka, Croatia.

Abdurachman, A., Hadjib, N., Jasni, J., & Balfas, J. (2015). Sifat balok komposit kombinasi bambu dan kayu. Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 33(2), 115–124.

American Society for Testing Materials (ASTM) (2005). Standard test methods of static tests of lumber in structural sizes (ASTM D 198-05). Philadelphia: American Society for Testing and Materials International.

Badan Pusat Statistik, [BPS]. (2018). Statistik kelapa sawit Indonesia 2017

(Subdirektorat Statistik Tanaman Perkebunan (ed.); 2017th ed.). Badan Pusat Statistik.

Bakar, E. S. (2003). Kayu sawit sebagai substitusi kayu dari hutan alam. Forum komunikasi Teknologi dan Industri Kayu Jurusan Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB, Bogor. (Volume 2/1/Juli 2003). Bogor, Indonesia: Institut Pertanian Bogor.

Bakar, E. S., Febrianto, F., Wahyudi, I., & Ashaari, Z. (2006). Polygon sawing: an optimum sawing pattern for oil palm stems. Journal of Biological Sciences, 6(4), 744–749.

Chai, L. Y., H’Ng, P. S., Lim, C. G., Chin, K. L., Jusoh, M. Z., & Bakar, E. S. (2011). Production of Oil Palm Trunk Core Board with Wood Veneer Lamination. Journal of Oil Palm Research, 23, 1166–1171.

Darmawan, M. (2020). Indonesia plantations. Retrieved from https://www.nhsec.co.id/wp-content/uploads/2020/05/Plantation_20200520_NHKSI_Industry_Report_CPO-Will-Fluctuate-Until-the-Third-

61


Quarter-English.pdf diakses tanggal 2 September 2020

Darwis, A, Massijaya, M. Y., Nugroho, N., & Alamsyah, E. M. (2014). Karakteristik papan laminasi dari batang kelapa sawit. Jurnal Ilmu Teknologi Kayu Tropis, 12(2), 157–168.

Dungani, R., Abdul Khalil, H. P. S., Islam, M. N., Sumardi, I., Aditiawati, P., & Hadiyane, A. (2016). Soil burial degradation of oil palm shell (OPS) nanofiller and phenol formaldehyde (PF) resin-impregnated oil palm trunk lumber (OPTL): Dimensional stability and mechanical properties. Journal of Biobased Materials and Bioenergy, 10, 1–7. https://doi.org/10.1166/jbmb.2016.1585

Endy, Diba, F., & Muflihati. (2014). Sifat fisik dan mekanik batang kelapa sawit (Elais guineesis Jacq) berdasarkan pada posisi ketinggian batang. Jurnal Hutan Lestari, 2(2), 249–256.

Erwinsyah. (2008). Improvement of oil palm wood properties using bioresin (Ph.D Dissertation). Faculty of Enviromental Sciences, Technische Universität Dresden, Dresden, Germany.

Farfan, J.H. (2019). Impact of fire and haze on agricultural productivity in Indonesia after the fire of 2015 (MSc Thesis). Wageningen University.

Fathi, L. (2014). Structural and mechanical properties of the wood from coconut palms, oil palms and date palms (Doctor Dissertation). Hamburg, University of Hamburg, Germany

Harsono, D. (2012). Pemanfaatan batang kelapa dan kayu karet sebagai bahan baku gluam. Jurnal Riset Industri Hasil Hutan, 4(2), 23–30.

Harsono, D. (2016). Efektifitas pengawetan batang kelapa sawit (Elaeis guinensis Jacq.) terhadap serangan rayap tanah (Coptotermes curvignathus Holmgren) menggunakan campuran boraks dan asam borat. Jurnal Riset Industri Hasil Hutan, 8(2), 87–98. https://doi.org/10.24111/jrihh.v8i2.2159

Hartono, R., Erwinsyah, Hidayat, W., &

Damayanti, R. (2019). Effect of impregnation methods and bioresin concentration on physical and mechanical properties of soft-inner part of oil palm trunk. Journal of Physics: Conference Series, 1282. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1282/1/012078

Hartono, R., & Sucipto, T. (2014). Pemanfaatan limbah batang kelapa sawit melalui teknologi pemadatan dalam rangka menghasilkan produk lamina berkualitas (Laporan Akhir). Medan: Lembaga Penelitian Universitas Sumatera Utara, Medan.

Hartono, R., Wahyudi, I., Febrianto, F., Dwianto, W., Hidayat, W., Jang, J.-H., … Kim, N.-H. (2014). Quality Improvement of oil palm trunk properties by close system compression method. Journal of the Korean Wood Science and Technology, 44(4), 172–183. https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/20143285017

Hasibuan, M. (2017). Pengaruh ketinggian batang dan jumlah lapisan terhadap sifat fisis dan sifat mekanis papan laminasi dari batang kelapa sawit (Elaeisguineensis Jacq) dengan perekat polyvinyl acetate (PVAc). (Skripsi Sarjana). Universitas Sumatera Utara, Medan.

Iskandar, M. I., & Supriadi, A. (2017). The Effect of Wood Species and the Number of Layer for Laminated Veener Properties. Jurnal Ilmu Pertanian Indonesia, 22(1), 34–40. https://doi.org/10.18343/jipi.22.1.34

Iswanto, A. H, Sucipto, T., Azhar, I., Coto, Z., & Febrianto, F. (2010). Sifat fisis dan mekanis batang kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq) asal kebun Aek Pancur-Sumatera Utara. Jurnal Ilmu Dan Teknologi Hasil Hutan, 3(1), 1–7.

JAS-Japanese Agricultural Standard. (2003). Glued laminated timber (JAS 234:2003). Ministry of Agriculture, Forestry, and Fisheries, Tokyo, Japan.

Jinsin, J., Fazli, M., & Rohan, S. (2018). Modulus of elasticity (MOE) of particleboard from oil palm

62


stalk/skewer (Elaeis guineenis). Wood Technology, Engineering and Science Social, WoTES Edisi 1. (pp.39–45). Kinabalu, Malaysia: Politeknik Kota Kinabalu

Massijaya, M. Y. (2014). Pengembangan produk komposit untuk mendukung industri pengolahan kayu Indonesia

(Orasi Ilmiah). Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Nuryawan, A., Dalimunthe, A., & Saragih, R. N. (2012). Sifat fisik dan kimia ikatan pembuluh pada batang kelapa sawit. Foresta, Indonesian Journal of Forestry, 1(2), 34–40.

Omar, N. S., Bakar, E. S., Jalil, N., Tahir, P., Zin, W., & Yunus, W. (2011). Distribution of oil palm starch for different levels and portions of oil palm trunk. Wood Research Journal, 2(2),

73–77. Oramahi, H. A. (2016). Optimasi dengan

RSM dan rancangan percobaan (aplikasi dengan SPSS dan SAS).

Yogyakarta: Penerbit Gava Media. Persson, M., & Wogelberg, S. (2011).

Analytical models of pre-stressed and reinforced glulam beams: a competitive analysis of strengthened glulam beams (Master's Thesis). Chalmers University of Technology, Goteborg, Sweden.

Prabuningrum, D. S., Massijaya, M. Y., Hadi, Y. S., & Abdillah, I. B. (2020). Physical-mechanical properties of laminated board made from oil palm trunk (Elaeis guineensis jacq.) waste with various lamina compositions and densifications. Journal of the Korean Wood Science and Technology, 48(2),

196–205. https://doi.org/10.5658/WOOD.2020.48.2.196

Rachmawati, O., Sugita, P., & Santoso, A. (2018). Peningkatan kualitas kayu sawit dengan perlakuan kompregnasi menggunakan tanin resorsinol formaldehida. Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 36(3), 181–190.

Risnasari, I., Azhar, I., & Sitompul, A. (2012). Karakteristik balok laminasi dari batang kelapa (Cocos Nucifera L.) dan kayu kemiri (Aleurites moluccana

Wild.) (Characteristics of glued laminated beams of coconut trunk (Cocos nucifera L.) and candlenut wood (Aleurites moluccana Wild.). Foresta, 1(2), 79–87.

Sandberg, D. (2016). Additives in wood products—today and future development. In Environmental impacts of traditional and innovative forest-based Bioproducts (pp. 105–172). Springer. https://doi.org/10.1007/978-981-10-0655-5_4

Siregar, M. S. (2011). Penguatan sifat mekanik kayu kelapa sawit dengan teknik impregnasi reaktif monomer stirena. Agrium, 16(3), 147–152.

Srivaro, S., Chaowana, P., Matan, N., & Kyokong, B. (2014). Lightweight sandwich panel from oil palm wood core and rubberwood veneer face. Journal of Tropical Forest Science, 26(1), 50–57.

Sucipto, T., Hartono, R., Dwianto, W., & Darmawan, T. (2015). Karakteristik papan laminasi batang kelapa sawit dengan variasi pelapis luar dan berat labur perekat. Seminar Nasional Mapeki XVII. Prosiding Seminar Nasional MAPEKI XVII, (pp. 96–104). Medan, Indonesia: Universitas Sumatera Utara.

Sulastiningsih, I. M., Novitasari, & Turoso, A. (2006). Pengaruh kadar perekat terhadap sifat papan partikel bambu. Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 24(1),

1–8. https://doi.org/10.20886/jphh.2013.31.1.19-26

Sulastiningsih, I. M., & Santoso, A. (2012). Pengaruh jenis bambu, waktu kempa dan perlakuan pendahuluan bilah bambu terhadap sifat papan bambu lamina. Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 30(3), 198–206.

The Timber Industry Standards Commitee. (1957). British Standard-Methods of Testing Small Clear Specimens of Timber. BS 373:195. London: British

Standard Institution. Wahab, R., Samsi, H. W., Mustafa, M. T.,

Yusof, M., Sulaiman, O., Khalid, I., & Rasat, S. M. (2015). Properties of oil

63


palm frond and kenaf bast bio-composites boards. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences, 6(6), 851–862.

Wulandari, A., & Erwinsyah, E. (2020). Analisis sebaran serabut vaskular dan sifat fisik batang kelapa sawit varietas DxP pada berbagai zona dan ketinggian batang. Jurnal Penelitian Kelapa Sawit, 28(1), 1–14. https://doi.org/10.22302/iopri.jur.jpks.v28i1.93

Yamada, H., Tanaka, R., Sulaiman, O., Hashim, R., Hamid, Z. A. A., Yahya, M. K. A., ... Mori, Y. (2010). old oil palm trunk: a promising source of sugars for bioethanol production. Biomass and Bioenergy, 34(11), 1608–1613. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2010.06.011

Zaini, L. H., Hadi, Y. S., Mubarak, M., & Sunaryo, A. (2017). Pengaruh jenis dan konsentrasi zat aditif perekat dari kulit sapi pada kayu laminasi jabon. Jurnal Ilmu Teknologi Kayu Tropis, 15(1), 89–96.

64


sifat fisik dan mekanik balok lamina dari batang kelapa

Documents