BAB III METODOLOGI
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Persiapan bahan baku, pembuatan dan pengujian sifat fisis papan partikel dilaksanakan di Laboratorium Bio-Komposit sedangkan untuk pengujian sifat mekanis contoh uji dilakukan Laboratorium Keteknikan Kayu. Penelitian dilaksanakan di Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Berlangsung mulai bulan Februari 2009 sampai dengan bulan Maret 2009.
3.2 Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari timbangan, desikator, oven, mesin hot press, rotary blender, spray gun, aluminium foil, caliper, micrometer, cawan porselin, Disk Mill, ember, kantong plastik, mistar, spidol, label, plat aluminium, cutter, lem dan alat uji mekanis merk Instron. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah serat dan serbuk kelapa yang berasal dari daerah Sukabumi. Perekat yang digunakan adalah Urea Formaldehida (UF) dari PT. Paparti Pertama. Karakterisitk perekat UF dapat dilihat pada Tabel 6. Tabel 6. Karakteristik Perekat UF No Test Kenampakan 1 2 3 4 5 6 7
Keasaman (pH) Kekentalan (Viscosity) Resin Solid Content Berat Jenis (BJ) Free Formaldehida Gel Time
Specification Milky White 7,5-8 (300) 250-325 cps (30 0) 49-51 % 1,1900-1,1950 2-2,2 % 48 detik
Sumber: PT. Paparti Pertama (2007) dalam Elsya Rosdiana (2007)
SNI 06-4565-1998 Putih susu dan bebas kotoran 7,6-9,2 150-350 cps 61-67 % 1,260-1,290 ≤2% ≥ 120 menit
3.3 Pembuatan Contoh Uji 3.3.1
Persiapan Bahan Bahan baku yang digunakan berupa serat dan serbuk kelapa sebagai hasil
sampingan pembuatan kopra. Papan partikel yang dibuat adalah papan partikel berlapis tiga (three-layers particleboard) dengan kerapatan target 0,7 g/cm3. Untuk partikel lapis tiga serbuk kelapa diletakkan sebagai face dan back, sedangkan serat kelapa sebagai core. Komposisi partikel serat: serbuk yang digunakan antara lain 50:50, 60:40, 70:30. 3.3.2
Pencampuran Pencampuran perekat dan serat maupun serbuk sabut kelapa dilakukan
dengan rotary blender. Kadar perekat yang digunakan tergantung dari jenis papan yang dibuat. Kadar komposisi face dan core perekat UF yang dipakai adalah 10%;12%, 12%;14%, dan 14%;16% dari berat kering serat dan serbuk kelapa. Selama proses blending perekat disemprotkan dengan spray gun supaya tercampur merata dengan partikel. 3.3.3
Pembuatan Lembaran Pembuatan lembaran dilakukan setelah partikel dan perekat tercampur
secara merata kemudian adonan tersebut dimasukkan ke dalam cetakan lembaran. Selama proses pembentukan lembaran pendistribusian partikel pada alat cetakan diusahakan tersebar merata sehingga produk papan komposit yang dihasilkan memiliki profil kerapatan seragam. Pada papan partikel lapis tiga penaburan partikel dimulai dengan serbuk sebagai back. Bagian core diisi dengan serat sedangkan bagian face ditabur dengan serbuk kembali. 3.3.4
Pengempaan Sebelum dilakukan proses pengempaan, bagian bawah dan atas lembaran
dilapis dengan teflon dan plat aluminium. Bagian tepi dibatasi dengan batang besi dengan ketebalan 1 cm. Proses pengempaan dilakukan dengan menggunakan kempa panas (hot pressing) pada suhu 130oC dengan tekanan mesin 90 kgf/cm2 selama 10 menit.
3.3.5
Pengkondisian Pengkondisian
dilakukan
untuk
menyeragamkan
kadar
air
dan
menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk selama proses pengempaan panas selama 7 hari pada suhu kamar. Selain itu pengkondisian dimaksudkan agar kadar air papan komposit mencapai kesetimbangan. 3.3.6
Pemotongan Contoh Uji Papan partikel yang telah mengalami conditioning 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.
Gambar 1. Pola Pemotongan Contoh Uji Keterangan: A = Contoh uji untuk pengujian MOR dan MOE B = Contoh uji untuk kadar air dan kerapatan C = Contoh uji untuk daya serap air dan pengembangan tebal D = Contoh uji untuk internal bond
E = Contoh uji untuk kuat pegang sekrup CC = Cadangan untuk contoh uji MOR dan MOE 3.4 Pengujian Papan Partikel 3.4.1 Pengujian Sifat Fisis a) Kerapatan Kerapatan papan partikel berdasarkan bobot dan volume kering udara dengan ukuran 10×10 cm. Nilai kerapatan papan partikel dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
dimana : Kr = kerapatan (gram/cm3) M = bobot contoh uji kering udara (gram) V = volume contoh uji kering udara (cm3) b) Kadar Air Kadar air papan partikel dihitung dari bobot awal dan bobot akhir setelah mengalami pengeringan dalam oven selama 24 jam pada suhu 103 ± 2oC. Contoh uji berukuran 10×10 cm. Selanjutnya kadar air papan dihitung dengan menggunakan rumus :
dimana : KA = kadar air (%) BA = bobot awal contoh uji (gram) BB = bobot tetap contoh uji setelah pengeringan (gram) c) Daya Serap Air Daya serap air papan komposit dihitung berdasarkan bobot sebelum dan sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam dengan ukuran 5×5 cm. Besarnya daya serap air papan dihitung berdasarkan rumus:
dimana : DSA
= daya serap air (%)
B1
= bobot contoh uji sebelum perendaman (gram)
B2
= bobot contoh uji setelah perendaman 2 jam / 24 jam (gram)
d) Pengembangan Tebal Penetapan pengembangan tebal didasarkan atas tebal sebelum dan sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam dengan ukuran 5×5 cm. Nilai pengembangan tebal dihitung dengan rumus:
dimana : PT = pengembangan tebal atau linear (%) T1 = tebal contoh uji sebelum perendaman (mm) T2 = tebal contoh uji setelah perendaman 2 jam / 24 jam (mm) 3.4.2
Pengujian Sifat Mekanis
a) Keteguhan Patah (MOR) Pengujian keteguhan patah dilakukan dengan menggunakan mesin uji universal (Universal Testing Machine) merek Instron. Contoh uji berukuran 5×20 cm pada kondisi kering udara, lebar bentang 15 kali tebal tetapi tidak kurang dari 15 cm. Nilai MOR papan partikel dihitung dengan rumus:
dimana : MOR = keteguhan patah (kgf/cm2) P
= beban maksimum (kgf)
L
= jarak sangga (15 cm)
b
= lebar contoh uji (cm)
h
= tebal contoh uji (cm)
b) Keteguhan Lentur (MOE) Pengujian keteguhan lentur menggunakan contoh uji yang sama dengan contoh uji pengujian keteguhan patah. Contoh uji berukuran 5×20 cm pada
kondisi kering udara, lebar bentang 15 kali tebal tetapi tidak kurang dari 15 cm. Pada saat pengujian dicatat besarnya defleksi yang terjadi setiap selang beban tertentu. Nilai keteguhan lentur (MOE) dihitung dengan menggunakan rumus :
dimana : MOE = modulus lentur (kgf/cm2) P
= beban sebelum batas proporsi (kgf)
L
= jarak sangga (cm)
Y
= lenturan pada beban P (cm)
b
= lebar contoh uji (cm)
h
= tebal contoh uji (cm)
c) Keteguhan Rekat (Internal Bond) Contoh uji berukuran 5×5 cm dilekatkan pada dua buah blok besi dengan perekat araldite dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Kedua blok besi ditarik tegak lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum. Nilai keteguhan rekat dihitung dengan menggunakan rumus:
dimana : IB = keteguhan rekat ( kg/cm2 ) P = beban maksimum (kg) A = luas penampang (cm2) d) Kuat Pegang Sekrup (Screw Holding Power) Contoh uji berukuran 5×10 cm. Sekrup yang digunakan berdiameter 2,7 mm, panjang 16 mm lalu dimasukkan hingga mencapai kedalaman 8 mm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam kilogram (JIS 5908:2003). 3.5 Analisis Data Model rancangan percobaan yang digunakan pada penelitian ini adalah rancangan faktorial dengan pola acak lengkap (RAL). Model yang digunakan
tersusun atas 2 faktor perlakuan, faktor A terdiri atas 3 taraf dan faktor B terdiri atas 3 taraf dengan ulangan sebanyak 3 kali sehingga disebut percobaan 3 x 3 x 3, untuk mendapatkan sifat fisis dan mekanis yang diuji yaitu kadar air, kerapatan, daya serap air, pengembangan tebal, keteguhan lentur (Modulus Of Elasticity, MOE), keteguhan patah (Modulus Of Rupture, MOR), keteguhan rekat internal (Internal Bond, IB), dan kuat pegang sekrup. Faktor A adalah kadar komposisi partikel serat dan serbuk kelapa yaitu 50:50, 60:40, 70:30. Sedangkan faktor B adalah komposisi kadar perekat UF untuk core dan face-back yaitu 10%:12%, 12%:14%, 14%:16%. Model umum rancangan yang digunakan adalah sebagai berikut :
Yijk = µ + Ai + B j + (AB)ij + ijk Keterangan : Yijk
= nilai respon pada taraf ke-i faktor komposisi partikel serbuk dan sabut sedangkan taraf ke-j faktor komposisi kadar perekat UF.
µ
= nilai rata-rata pengamatan.
Ai
= pengaruh sebenarnya faktor komposisi partikel pada taraf ke-i.
Bj
= pengaruh sebenarnya faktor komposisi kadar perekat UF pada taraf ke-j.
i
= 50:50, 60:40, 70:30.
j
= 10%:12%, 12%:14%, 14%:16%.
k
= ulangan (1, 2, 3)
(AB)ij = pengaruh interaksi faktor F pada taraf ke-i faktor komposisi partikel dan komposisi kadar perekat Upada taraf ke-j εijk
= kesalahan (galat) percobaan pada faktor komposisi partikel taraf ke-i dan faktor komposisi kadar perekat UF pada taraf ke-j Untuk melihat adanya pengaruh perlakuan terhadap respon maka
dilakukan analisis keragaman dengan menggunakan uji F pada tingkat kepercayaan 95% (nyata).
Tabel 7. Analisis keragaman (ANOVA) Sumber Db JK
KT
Fhitung
Keragaman A
A-1
JKA
JKA/A-1
KTA/KTS
B
B-1
JKB
JKB/B-1
KTB/KTS
A*B
(A-1)(B-1)
JKAB
JKAB/(A-1)(B-1)
KTAB/KTS
Sisa
AB(n-1)
JKS
JKS/AB(n-1)
Total
ABn-1
JKT
Adapun hipotesis yang diuji adalah sebagai berikut : Pengaruh utama faktor komposisi partikel (faktor A) : H0 : α1 = … = αa = 0 (faktor A tidak berpengaruh) H1 : paling sedikit ada satu i dimana α i ≠ 0 Pengaruh utama faktor kompoisisi kadar perekat (faktor B) : H0 : β1 = … = βb = 0 (faktor B tidak berpengaruh) H1 : paling sedikit ada satu i dimana βi ≠ 0 Pengaruh sederhana (interaksi) faktor A dengan faktor B : H0 : (αβ)11 = … = (αβ)ab = 0 (interaksi faktor A - faktor B tidak berpengaruh) H1 : paling sedikit ada satu ij dimana (αβ)ij ≠ 0 Sedangkan kriteria ujinya yang digunakan adalah jika Fhitung lebih kecil atau sama dengan Ftabel maka perlakuan tidak berpengaruh nyata pada suatu tingkat kepercayaan tertentu dan jika Fhitung lebih besar dari Ftabel maka perlakuan berpengaruh nyata pada tingkat kepercayaan tertentu. Untuk mengetahui faktorfaktor yang berpengaruh nyata dan sangat nyata dilakukan uji lanjut dengan menggunakan uji Duncan.
