BAB III BAHAN DAN METODE 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan pada bulan Januari - Mei 2009, bertempat di Laboratorium Produk Majemuk dan Laboratorium Penggergajian dan Pengerjaan, Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Gunung Batu, Bogor. Pengambilan bahan baku bambu untuk venir dilakukan di daerah Situ Daun, Cibanteng, Kabupaten Bogor. 3.2. Bahan dan Alat Bahan baku venir yang digunakan dalam penelitian ini adalah bambu Tali (Gigantochloa apus (J.A & J.H. Schulthes) Kurz). Bahan baku perekat terdiri atas: Fenol kristal teknis, larutan formaldehida 37% (formalin), larutan NaOH 50%, tepung terigu dan tepung batang kelapa masing-masing dengan kehalusan 100 mesh sebagai zat aditif. Peralatan yang dipakai terdiri atas gelas piala, erlenmeyer, gelas ukur, timbangan elektronik, spatula, moisture meter, visco tester, pH meter, oven, piknometer, water bath, tabung reaksi, pipet tetes, kuas, lempengan besi, papan alas, alat kempa panas, kaliper, meteran, mixer, UTM Lohmann, ayakan, mesin gergaji band saw dan alat tulis.
3.3. Rancangan Percobaan Model rancangan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap dengan percobaan faktorial dengan model tetap (Sudjana 2000). Perlakuan yang dikenakan dalam percobaan ini berupa jenis zat aditif (faktor A, dua taraf: tepung terigu dan tepung batang kelapa) dan kadar aditif (faktor B, empat taraf : 0% ; 2,5 % ; 5%; dan 10 % masing-masing dari berat perekat cair). Semua perlakuan dibuat dengan ulangan sebanyak tiga kali sehingga banyaknya satuan percobaan adalah 2 x 4 x 3, dengan model matematika yang digunakan adalah : Yijk = μ + αi + βj + (αβ)ij + Eijk
Keterangan : Yijk
= Nilai pengamatan pada ulangan ke- k yang disebabkan oleh taraf ke- i faktor α (jenis kadar aditif) dan taraf ke- j faktor β (kadar aditif)
i
= Jenis aditif (dua taraf: tepung terigu dan tepung batang kelapa)
j
= Kadar aditif (empat taraf: 0%; 2,5%; 5% dan 10%)
k
= Ulangan 1, 2 dan 3
µ
= Nilai rata-rata sebenarnya
α
= Jenis aditif (faktor A)
β
= Kadar aditif (faktor B)
αi
= Pengaruh jenis aditif pada taraf ke-i
βj
= Pengaruh kadar aditif pada taraf ke-j
(αβ)ij = Pengaruh interaksi antara faktor α (jenis aditif) pada taraf ke- i (tepung terigu dan tepung batang kelapa) dan faktor β (kadar zat aditif) pada taraf ke- j (0%; 2,5%; 5% dan 10%) Eijk
= Galat (kesalahan percobaan)
Bila perlakuan memberikan pengaruh terhadap parameter yang diuji, dilakukan uji beda lanjut dengan metode Duncan.
3.4. Metode Penelitian 3.4.1. Persiapan Bambu Venir bambu terlebih dahulu diukur dimensi, kadar air, dan kerapatannya. Kemudian venir bambu yang sudah kering itu dibentuk menjadi anyaman bambu bilik dan bambu sejajar. Ukuran anyaman bambu bilik adalah 40 cm x 40 cm x 0,1 cm dan ukuran bambu sejajar adalah 40 cm x 40 cm x 0,1 cm. Bambu sejajar dibuat dengan cara penyusunan bilah-bilah bambu ke arah samping dan disatukan dengan memakai selotip kertas pada bagian atas dan bawahnya. Lembaran anyaman bambu tersebut dikeringkan dalam oven untuk mengurangi kadar airnya selama lima hari pada suhu 70 °C. Setelah selesai dioven dibiarkan di ruangan
terbuka selama satu hari. Kemudian lembaran-lembaran anyaman bambu tersebut diuji sifat fisisnya meliputi: kadar air dan kerapatan. a. Kadar Air Penetapan kadar air dilakukan terhadap venir bambu maupun lembaran anyaman bambu yang sudah dalam keadaan kering udara (kadar air 30%), yaitu dengan cara sebagai berikut: masing-masing contoh uji ditimbang berat awalnya (BA), kemudian dimasukkan ke dalam oven selama 24 jam pada suhu 103 ± 2°C. Setelah selesai dioven, sampel dimasukkan ke dalam desikator selama 30 menit dan ditimbang beratnya, kemudian dioven lagi selama tiga jam secara berulang kali sampai diperoleh berat konstan (BKT). Kadar air dihitung dengan persamaan berikut:
KA =
x 100%
Keterangan : BA
= Berat awal (gram)
BKO = Berat kering oven (gram) KA
= Kadar air (%)
b. Kerapatan Sampel uji dalam kondisi kering udara untuk masing-masing lembaran anyaman bambu ditimbang beratnya (BA). Kemudian sampel tersebut diukur dimensinya meliputi panjang, lebar dan tebal. Kerapatan dapat ditentukan dengan persamaan berikut: Kr =
Keterangan : BA
= Berat awal (gram)
p
= Panjang (cm)
l
= Lebar (cm)
t
= Tebal (cm)
Kr
= Kerapatan kering udara (g/cm³)
3.4.2. Penyiapan Perekat PF dan Ramuannya Perekat Fenol formaldehida dibuat dengan mereaksikan Fenol dengan formaldehida pada nisbah mol P : F = (1 : 2) mol (Memed et al. 1990) , yaitu dengan menimbang sebanyak 991,41 g Fenol teknis kristal yang terlebih dahulu dipanaskan di atas penangas air pada suhu 70 - 80oC sampai cair. Kemudian dibubuhi dengan 1.708,59 g larutan formalin 37% sedikit demi sedikit dan diaduk sampai homogen. Larutan tersebut dikondisikan sampai pH mencapai 11 dengan menambahkan larutan NaOH 50%. Campuran dipanaskan di atas penangas air pada suhu 90oC sambil diaduk setiap 15 menit selama 1 jam. Setelah itu pH diukur, bila kurang dari 10 maka dibubuhi dengan
NaOH 10% sampai pH
sekurang-kurangnya 10. Pemanasan dilanjutkan pada suhu 100oC selama 1 jam, sambil di uji kelengketannya setiap 15 menit. Untuk mengetahui tingkat kematangannya, dipipet perekat Fenol formaldehida kemudian diteteskan ke dalam tabung reaksi berisi aquades. Perekat PF sudah matang bila tetesan tidak memudar sampai setengah dari volume air dari tabung. Campuran didinginkan hingga mencapai suhu kamar Ditimbang (a gram) dan ditambahkan zat aditif dengan variasi kadar zat aditif (tepung terigu dan tepung batang kelapa) yaitu 0%; 2,5%; 5% dan 10% dari berat perekat cair. Dicampurkan sedikit demi sedikit agar tidak menggumpal kemudian diaduk dengan mixer. Selanjutnya dilakukan pengujian perekat PF mengacu pada SNI (1998) antara lain berat jenis, viscositas (kekentalan), kadar padat perekat (solid content), pH, warna, dan visual. Pengujian dilakukan setelah perekat tercampur zat aditif selama 15 menit untuk mengetahui perubahan karakteristik perekat selama proses masa tunggu perekat. a. Berat Jenis Penetapan berat jenis perekat dilakukan dengan menimbang air dalam piknometer sesuai volumenya kemudian dengan cara yang sama dilakukan
terhadap perekat Fenol formaldehida cair. berat jenis perekat dihitung dengan rumus di bawah ini:
Keterangan : B3 = Berat piknometer + perekat (gram) B2 = Berat piknometer + air (gram) B1 = Berat piknometer (gram)
b. Kekentalan Perekat (Viscositas) Perekat dimasukkan ke dalam bejana sampai tanda batas pada tangkai rotor. Viscotester dinyalakan dan rotor akan berputar. Nilai dibaca jika jarum viscotester sudah menunjukkan nilai konstan. Dilakukan pengulangan sebanyak tiga kali. c.Kadar Padatan Perekat (Solid content) Kadar padatan perekat dilakukan dengan cara menimbang 1,5 gram perekat (B2) dalam cawan petri yang telah diketahui bobotnya (B1). Dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 130 ± 5°C selama 2 jam. Kemudian dimasukkan ke dalam desikator selama ½ jam. Setelah itu ditimbang beratnya (B3). Prosedur diatas diulang hingga dicapai bobot tetap. Kadar padatan dihitung dengan persamaan : SC =
Keterangan : B3
= Berat sampel perekat dalam keadaan kering oven + wadah (gram)
B2
= Berat sampel perekat awal + wadah (gram)
B1
= Berat wadah kosong (gram)
SC
= Kadar padatan (%)
c. Warna Warna perekat bisa langsung diamati setelah perekat tersebut selesai dibuat dengan pencampuran ekstender ke dalam perekat. Pengamatan warna dilakukan berulang kali. e. Derajat Keasaman (pH) Penentuan pH perekat dilakukan dengan pH meter pada perekat yang telah mencapai temperatur ruang. f. Uji Visual Uji visual dilakukan dengan cara menuangkan sedikit perekat Fenol formaldehida di atas kaca datar, lalu contoh ditaburkan hingga membentuk lapisan film yang tipis. Pengamatan dilakukan secara visual adanya butiran padat, partikel kasar, dan benda asing lainnya dengan membedakan gelembung udara yang mungkin terbentuk. 3.4.3. Pembuatan Panel Bambu Lamina 3.4.3.1. Penyusunan anyaman bambu Anyaman bambu bilik disusun sebanyak 11 lapisan seperti yang terlihat pada Gambar 1. tampak samping
tampak depan
lembar bambu sejajar
lembar bambu bilik
Gambar 2 Pola penyusunan bilik venir bambu lamina Keterangan: Lembaran bambu sejajar Lembaran anyaman bambu bilik
3.4.3.2. Aplikasi Ramuan Perekat pada Venir Bambu Lamina Ramuan perekat Fenol formaldehida yang telah mengandung zat aditif (tepung terigu dan tepung batang kelapa) sebanyak 0%; 2,5%; 5% dan 10% dilaburkan secara merata ke lembaran venir bambu yang telah disusun sedemikian rupa dengan memakai kuas dengan berat labur 150 g/m² permukaan. Adapun metode pelaburannya adalah single layer (di satu permukaan) untuk lembaran bambu sejajar dan double layer (di kedua permukaan) untuk anyaman bambu bilik yang diletakkan di bagian dalam panel (core). Venir anyaman bambu bilik disusun sebagai face dan back panel. 3.4.3.3. Masa tunggu perekat Agar perekat menyebar merata di seluruh permukaan dan dapat meresap ke dalam bambu maka diberikan masa tunggu kepada perekat selama 15 menit. Dalam proses masa tunggu ini, panel diberi beban berupa lempengan besi seberat 5 kg agar perekat mempunyai waktu untuk berpenetrasi ke dalam venir bambu. 3.4.3.4. Pengempaan Panel bambu lapis dikempa panas dengan suhu 140 °C, tekanan 20 kg/cm² selama 10 menit. Setelah itu panel dikondisikan pada suhu kamar sekurangkurangnya satu minggu untuk menghilangkan tegangan-tegangan yang terjadi sewaktu pengempaan. 3.4.4. Pengujian Panel 3.4.4.1. Pembuatan Sampel Uji Pembuatan sampel uji kadar air, kerapatan, keteguhan rekat sejajar serat, modulus lentur sejajar serat, modulus patah sejajar serat dan delaminasi mengacu kepada ketentuan standar Indonesia ( Anonim 2000).
A B
D C D
Gambar 3 Pembuatan potongan uji per panel. Keterangan :
E
A
= Sampel uji kadar air (100 mm x 100 mm)
B
= Sampel uji kerapatan (100 mm x 100 mm)
C
= Sampel uji delaminasi (75 mm x 75 mm)
D
= Sampel uji keteguhan rekat sejajar serat (25 mm x 100 mm)
E
= Modulus elastisitas dan modulus patah ((24 h + 50 mm) x 50 mm)
h
= Tebal papan (mm)
3.4.4.2. Pengujian Kadar air Sampel uji dalam keadaan kering udara ditimbang beratnya untuk mendapatkan berat awal (BA). Selanjutnya sampel uji tersebut dikeringkan dalam oven 103 ± 2 °C selama 24 jam. Setelah selesai dioven, sampel dimasukkan ke dalam desikator selama 30 menit dan ditimbang beratnya. Prosedur diatas diulangi sampai diperoleh berat konstan (BKT). Kadar air contoh dihitung dengan rumus sebagai berikut: KA =
Keterangan : BA
= Berat awal (gram)
BKO = Berat kering oven (gram) KA
= Kadar air (%)
3.4.4.3. Kerapatan Sampel uji dalam keadaan kering udara ditimbang beratnya (BKU) kemudian dilakukan pengukuran dimensi terhadap panjang, lebar dan tebal. Kerapatan sampel dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Keterangan : ρ = kerapatan BKU = Berat Kering Udara p = panjang (cm) l = lebar (cm) t = tebal (cm)
3.4.4.4. Delaminasi Untuk uji delaminasi, contoh dipotong berukuran 10 cm x 10 cm. pengujian dilakukan untuk produk yang menggunakan perekat tipe I (eksterior). Sampel uji direbus dalam air mendidih selama empat jam, lalu direndam didalam air dingin selama satu jam dan dikeringkan dalam oven 60 ± 3°C selama 24 jam. Kemudian diamati dan diukur panjang dan lebar garis rekat yang mengalami delaminasi (pengelupasan garis rekat).
3.4.4.5. Keteguhan Rekat dengan Uji Geser Tarik Sejajar Serat Pengujian dilakukan dengan dua metode yaitu dalam kondisi kering dan basah. Kondisi basah artinya contoh uji mengalami perlakuan perendaman dalam air mendidih selama 24 jam, kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 600 C selama 20 jam, lalu didihkan lagi selama 4 jam. Sebelum diuji sampel terlebih dahulu direndam dalam air dingin sampai mencapai suhu kamar. Bentuk sampel dari keteguhan rekat ini dapat dilihat pada Gambar 5 dibawah ini.
100 mm
25 mm
34,5 mm 3 mm
25 mm
3mm
34,5 mm
Gambar 4 Sampel uji keteguhan geser tarik sejajar serat. Nilai keteguhan geser tarik diperoleh dengan persamaan: KTR =
Keterangan: KTR
= Nilai keteguhan rekat (kg/cm²)
B
= Beban tarik (kg)
p
= Panjang bidang geser (cm)
l
= Lebar bidang geser (cm)
3.4.4.5. Modulus Elastisitas (Modulus of Elasticity) dan Modulus Patah (Modulus of Rupture) Sejajar Serat. Sampel dibuat dengan ukuran contoh uji yang datar dimensinya meliputi panjangnya enam kali tebal venir lamina dan lebarnya 4 cm. Disiapkan alat penguji penguji UTM Lohmann. Untuk menguji MOE, sampel uji diletakkan di atas penyangga dan beban diletakan di permukaan sampel uji kemudian diukur besarnya beban yang mampu ditahan oleh sampel uji tersebut sampai batas proporsi. Nilai MOE panel venir bambu lamina dihitung dengan persamaan : MOE =
Keterangan: MOE = Modulus elastisitas (kg/cm²)
ΔP
= Beban hingga batas proporsi (kg)
L
= Panjang batang (cm)
ΔY
= Defleksi (cm)
b
= Lebar sampel uji
h
= Tebal sampel uji (cm)
Pada pengujian modulus patah (MOR), sampel uji diberi beban sehingga mengalami kepatahan. Nilai MOR dihitung dengan persamaan : MOR =
Keterangan : MOR = Modulus patah (kg/cm²) Pmaks = Beban maksimum hingga sampel uji patah (kg) L
= Panjang sampel uji (cm)
b
= Lebar sampel uji (cm)
h
= Tebal sampel uji (cm) BEBAN
2,5 cm
2,5 cm
h L = 24 h + 5 cm Gambar 5 Cara pengujian MOE dan MOR
ANYAMAN
ANYAMAN
BAMBU SEJAJAR
BAMBU BILIK
(Gigantocloa apus)
(Gi
DISUSUN
t l
SESUAI
MODEL LAPISAN
PELABURAN PEREKAT
MASA TUNGGU PEREKAT
KEMPA PANAS Suhu 140°C, tekanan 20 kg/cm² selama 10 menit
PENGKONDISIAN
SIFAT FISIS
PENGUJIAN
SIFAT MEKANIS
Gambar 6 Skema pembuatan panel venir bambu lamina.
)
