8
BAB III METODE PENELITIAN 3.1
Bahan dan Alat Penelitian ini menggunakan bahan-bahan berupa tandan kosong sawit
(TKS) yang diperoleh dari pabrik kelapa sawit di PT. Perkebunan Nusantara VIII Kertajaya, Pandeglang – Banten, larutan fenol teknis, H 2 SO 4 98%, NaOH 50%, larutan formaldehida 37%, dan resorsinol. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari golok, willey mill, saringan 20-60 mesh, drum, kompor gas LPG, oven merk Memmert, desikator, timbangan digital merk Kern Ew 4200-2 NW, Haake viscotester 7 plus, kaliper, ember, gelas ukur, gelas piala, tabung reaksi, pengaduk, pipet, corong, kertas lakmus, stopwatch, alumunium foil, sarung tangan, masker, pH indikator, dan Universal Testing Machine (UTM) merk Instron tipe 3369 Series IX Version 8.27.00.
3.2
Rancangan Percobaan dan Analisis Data Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan
RAL (Rancangan Acak Lengkap) yang menggunakan software SAS 9.1.3 dengan 2 kali ulangan. Perlakuan dibedakan berdasarkan faktor A adalah jenis formulasi perekat yaitu perekat likuida tanpa resorsinol dan perekat likuida dengan penambahan 5% resorsinol. Faktor B adalah kadar perekat dengan tiga taraf yaitu 10% (B1), 15% (B2), dan 20% (B3). Contoh yang dibuat sebanyak 12 papan. Berdasarkan persamaan umum rancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut: Y ijk = µ + α i + β j +(αβ) ij + ε ijk Keterangan : Y ijk
= nilai pengamatan pada ulangan ke-k yang disebabkan oleh taraf ke- i faktor α dan taraf ke- j faktor β
µ
= nilai rata-rata umum sebenarnya
αi
= pengaruh jenis formulasi perekat pada taraf ke- i
βj
= pengaruh kadar perekat taraf ke- j
i
= pengaruh jenis formulasi perekat
9
j
= pengaruh kadar perekat 10%, 15%, dan 20%
k
= 1, 2 (ulangan)
(αβ) ij
= pengaruh interaksi antara jenis formulasi perekat ke-i dan kadar perekat ke-j
ε ijk
= kesalahan percobaan dari jenis formulasi perekat ke-i dan kadar perekat ke-j pada ulangan ke-k
Untuk mengetahui adanya jenis formulasi perekat dan kadar perekat likuida terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel yang dihasilkan, maka dilakukan analisis keragaman (ANOVA). Analisis keragaman menggunakan kriteria uji sebagai berikut: a. Jika F hitung lebih kecil dari F tabel maka Ho diterima atau perlakuan
tidak
memberikan
pengaruh
pada
suatu
selang
kepercayaan. b. Jika F hitung lebih besar dari F Tabel maka Ho ditolak atau perlakuan memberikan pengaruh pada suatu selang kepercayaan.
Selanjutnya untuk mengetahui faktor yang berpengaruh, maka pengujian ANOVA dilanjutkan dengan uji jarak DUNCAN. Sifat-sifat papan partikel yang dihasilkan dibandingkan dengan standar JIS A 5908 (2003).
3.3 3.3.1
Prosedur Pembuatan Papan Partikel Persiapan Partikel Tandan kosong sawit (TKS) dicacah menggunakan golok. Setelah itu
digiling menggunakan willey mill. Selanjutnya partikel direbus dengan air panas pada suhu ±100oC selama 6 jam dengan perbandingan partikel dengan air panas yaitu 1:12. Kemudian dikeringkan dibawah sinar matahari hingga kering udara. Setelah itu dioven sampai kadar air ± 5%. Tujuan dari perendaman tersebut untuk menghilangkan zat ekstraktif yang terkandung didalam TKS.
10
3.3.2
Pembuatan Perekat Likuida Pembuatan perekat likuida dimodifikasi dengan mengacu kepada Kausar
(2012) yaitu :
a.
Serbuk TKS berukuran 20-60 mesh direbus terlebih dahulu didalam air panas selama 6 jam.
b.
Serbuk TKS kemudian di oven sampai kadar air mencapai ± 5%.
c.
Kemudian larutan H2SO4 98% (5% dari berat fenol) ditambahkan ke dalam serbuk TKS 20-60 mesh dan diaduk sampai rata. Kemudian didiamkan selama 24 jam.
d.
Setelah itu larutan phenol sebanyak (lima kali berat serbuk TKS) dicampurkan dengan serbuk TKS dan larutan H2SO4 98%. Kemudian ketiga bahan tersebut diaduk sampai larutan menjadi homogen.
e.
Tambahkan larutan NaOH 50% ke dalam larutan sambil dilakukan pengadukan sampai pH larutan menjadi 11.
f.
Dilakukan penambahan larutan formaldehida 37% dengan perbandingan molar phenol : formalin adalah 1 : 0,5.
g.
Larutan disaring menggunakan kain saring.
h.
Dipanaskan pada suhu 100oC selama 2 jam, sambil dilakukan pengadukan larutan sampai homogen.
i. 3.3.3
Perekat likuida TKS yang telah dibuat ditambahkan 5% resorsinol. Pencampuran Bahan Pencampuran bahan antara partikel tandan kosong sawit dengan perekat
likuida menggunakan blender dan spray gun. Partikel tandan kosong sawit dimasukkan kedalam blender dan perekatnya dimasukkan kedalam spray gun. Setelah itu perekat likuida disemprotkan kedalam blender dengan menggunakan spray gun secara merata.
3.3.4
Pembuatan Lembaran Papan partikel dibuat berukuran 30 cm x 30 cm x 1 cm dengan kerapatan
sasaran 0,70 g/cm3. Partikel dicampur merata dengan perekat likuida, kemudian
11
pembentukan lembaran (mat forming) dengan meratakan partikel yang sudah tercampur perekat kedalam alat pencetak.
3.3.5
Pengempaan Setelah lembaran terbentuk kemudian masukkan ke dalam mesin kempa
panas pada suhu 160oC selama 10 menit dengan tekanan sebesar 20 kgf/cm3 (Jatmiko 2006).
3.3.6
Pengkondisian Setelah pengempaan, keluarkan papan dan biarkan di dalam ruangan
sampai papan menjadi dingin dengan sendirinya. Setelah itu papan ditumpuk menggunakan sticker. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan tegangan-tegangan dalam papan sesudah pengempaan dan memberikan waktu tambahan untuk pengerasan perekat. Waktu pengkondisian adalah selama 7 hari.
3.4
Pengujian Papan Partikel (JIS A 5908:2003) Papan partikel yang telah mengalami pengkondisian kemudian dipotong
sesuai dengan tujuan pengujian yang dilakukan. Ukuran contoh uji disesuaikan dengan standar pengujian JIS A 5908 (2003) tentang papan partikel. Pola pemotongan untuk pengujian seperti terlihat pada Gambar 1.
c
*
30 cm *
e
a a
b a
a d
* *
d
30 cm
Gambar 1 Pola pemotongan contoh uji.
12
Keterangan: a= contoh uji kuat pegang sekrup berukuran (5 cm x 10 cm x 1 cm) b= contoh uji keteguhan rekat internal berukuran (5 cm x 5 cm x 1 cm ) c= contoh uji kerapatan dan kadar air berukuran (10 cm x 10 cm x 1 cm) d= contoh uji pengembanga tebal dan daya serap air berukuran (5 cm x 5 m x1 cm) e= contoh uji kekakuan elastisitas dan keteguhan patah berukuran (5 cm x 20 cm x 1 cm) *= contoh uji cadangan
3.4.1 a.
Sifat Fisis Kerapatan Contoh uji yang berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm dalam kondisi
kering udara diukur panjang, lebar, dan tebal dengan menggunakan kaliper. Kemudian ditimbang untuk mengetahui massanya. Volume contoh uji dihitung dengan rumus: V=pxlxt Keterangan :
V = volume (cm3) p
= panjang papan (cm)
l
= lebar papan (cm)
t
= tebal papan (cm)
Kerapatan contoh uji ditentukan dengan menggunakan rumus : m ρ= v Keterangan :
ρ = kerapatan (g/cm3)
m = massa papan komposit (gram) v = volume (cm3)
b.
Kadar air Contoh uji yang berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm, ditimbang berat
awalnya (BA) kemudian masukkan kedalam oven pada suhu 103 ± 2°C sampai beratnya konstan dan ditimbang berat kering tanurnya (BKT). Nilai kadar air dihitung dengan menggunakan rumus : KA =
BA − BKT X 100 BKT
13
Keterangan :
KA
= kadar air (%)
BA
= berat awal (gram)
BKT = berat kering tanur (gram)
c.
Daya serap air Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm ditimbang berat awalnya
kemudian direndam dalam air dingan 24 jam, setelah itu ditimbang beratnya. Besarnya daya serap air papan dihitung dengan rumus:
DSA = Keterangan :
d.
B2 − B1 X 100 B1
DSA
= daya serap air (%)
B1
= massa sebelum perendaman (gram)
B2
= massa sesudah perendaman (gram)
Pengembangan tebal Contoh uji berukuran 5 x 5 cm x 1 cm dalam kering udara (KU)
diukur dimensi tebalnya dan diukur pada setiap sudut kemudian dihitung rataratanya. Selanjutnya contoh uji direndam dalam air dingin selama 24 jam dan dilakukan pengukuran dimensinya setelah perendaman. Nilai pengembangan tebal dihitung dengan rumus. PT = Keterangan :
T2 − T1 X 100 T1
PT = pengembangan tebal papan partikel (%) T1 = tebal sebelum perendaman (cm) T2 = tebal sesudah perendaman (cm)
3.4.2 a.
Sifat Mekanis Modulus of Elasticity (MOE) Pengujian sifat mekanis dilakukan dengan menggunakan mesin uji
Universal Testing Machine merk Instron. Contoh uji berukuran 5 cm x 20 cm x 1 cm pada kondisi kering udara, lebar bentang 15 kali tebal tetapi kurang dari 15
14
cm. Pada saat pengujian dicatat besarnya defleksi yang terjadi setiap selang beban tertentu dengan pemberian beban berada pada bagian tengah-tengah jarak sangga, dibentangkan dengan jarak sangga 27 cm. Kemudian tepat pada bagian tengahnya dikenai beban sampai pada batas titik elastik papan tersebut. Nilai keteguhan lentur dihitung dengan rumus: MOE = Keterangan :
∆PL3 4∆ybh3
MOE
= modulus elastisitas (kg/cm2)
P
= beban pada saat kayu rusak (kg)
ΔP
= perubahan beban yang mengakibatkan perubahan defleksi (kg)
b.
L
= jarak sangga (cm)
b
= lebar penampang contoh uji (cm)
h
= tinggi penampang contoh uji (cm)
ΔY
= perubahan defleksi pada beban P (cm)
Modulus of Rupture (MOR) Pengujian keteguhan patah dilakukan bersamaan dengan pengujian
keteguhan lentur. Sedangkan pada pengujian MOR ini pemberian beban diteruskan sampai contoh uji patah. Pengujian modulus patah menggunakan contoh uji 5 cm x 20 cm x 1 cm pada kondisi kering udara, lebar bentang 15 kali tebal tetapi kurang dari 15 cm.
Gambar 2 Pengujian kekuatan lentur (MOE) dan keteguhan patah (MOR).
Nilai keteguhan patah dihitung dengan menggunakan rumus: MOR =
3PL 2bh2
15
Keterangan :
c.
MOR = modulus patah (kg/cm2) P
= beban lentur maksimal (kg)
L
= jarak bentang balok (cm)
b
= dasar balok (cm)
h
= tebal balok (cm)
Keteguhan Rekat (Internal Bond) Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm direkatkan pada dua buah
balok kayu seperti pada gambar dengan menggunakan perekat epoxy dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Kedua balok kayu ditarik lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum. Nilai keteguhan rekat internal dihitung menggunakan rumus : Beban Balok Contoh uji
Balok Beban
Gambar 3 Pengujian internal bond. Nilai keteguhan rekat dihitung dengan menggunakan rumus IB = Keterangan:
P A
IB = keteguhan rekat (kg/cm2) P = beban maksimum (kg) A = luas penampang (cm2)
d.
Kuat Pegang Sekrup Nilai kuat pegang sekrup diperoleh setelah contoh uji 5 cm x 10 cm x
1 cm diuji dengan menggunakan alat uji mekanis Instron. Sekrup yang digunakan
16
berdiameter 0,31 mm, panjang 1,3 cm, dan dimasukkan hingga kedalaman 0,8 cm. Nilai kuat pegang dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam kilogram (JIS 5908(2003)). 10
Posisi pegang k Gambar 4 Pengujian kuat pegang sekrup.
5 cm
