9
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan September sampai dengan bulan November 2010 di Laboratorium Teknologi Peningkatan Mutu Kayu dan Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. 3.2 Bahan dan Alat 1. Alat Penelitian Alat yang digunakan dalam pengujian sifat fisis adalah kaliper, oven, timbangan elektrik dan desikator. Alat untuk pengujian sifat mekanis adalah Universal Testing Machine merek Amsler dan Instron. 2. Bahan Penelitian Bahan utama dalam penelitian ini adalah kayu Kawista yang berumur ± 40 tahun dengan diameter 40 cm. Pohon diambil dari pekarangan rumah warga Kampung Nggaro Kumbe, Kelurahan Rabadompu Timur, Kecamatan Rasanae Timur, Kota Bima, Provinsi Nusa Tenggara Barat. Pohon tersebut ditebang pada ketinggian 10-15 cm di atas permukaan tanah. Kemudian batang bebas cabang (± tiga meter) dipotong menjadi 3 bagian (pangkal, tengah dan ujung), masingmasing sepanjang satu meter (Gambar 1). Dari masing-masing potongan tersebut dibuat balok berukuran 7cm x 7cm x 50cm dan 5cm x 5cm x50 cm masingmasing enam buah. Seluruh balok di bawa ke Bogor untuk bahan pembuatan contoh uji.
10
(a)
5 cm
Pangkal (1 m)
Tengah (1 m) (b)
Ujung (1 m)
5 cm
Gambar 1 Pohon Kawista (a), skema pemotongan batang pohon Kawista untuk sumber pembuatan contoh uji (b). 3.3 Prosedur Kerja Penelitian dilaksanakan dengan tahapan sebagai berikut: 1. Persiapan Bahan Baku Contoh uji untuk setiap pengujian sifat fisis dan sifat mekanis kayu dibuat berdasarkan American Society for Testing and Materials (ASTM). Bahan untuk pembuatan contoh uji sifat fisis adalah balok berukuran 7cm x 7cm x 50cm balok tersebut dipotong ke arah lebar dan tebal sehingga menjadi ukuran 5cm x 5cm x 50 cm. Selanjutmya balok tersebut dibagi menjadi 10 bagian ke arah panjang menjadi balok kecil yang masing-masing berukuran 5cm x 5 cm x 5cm (Gambar 2).
11
5 cm
5 cm 5 cm
5 cm 5 cm
5 cm 5 cm 5 cm 5 cm 5 cm
5 cm 5 cm
Gambar 2 Potongan balok untuk pengujian sifat fisis. Balok di atas digunakan untuk membuat contoh uji dengan rincian sebagai berikut: a. Untuk pengujian kerapatan, berat jenis, dan kadar air titik jenuh serat: 4cm x 4cm x 4cm (ulangan tiga buah) (Gambar 4). b. Untuk pengujian penyusutan, baik susut longitudinal, susut radial maupun susut tangensial: 4cm x 4cm x 1 cm (ulangan tiga buah) (Gambar 4). Sementara itu, untuk pengujian sifat mekanis contoh uji dibuat dari balok berukuran 5cm x 5cm x 50cm. Kemudian balok tersebut dibagi empat ke arah panjang sehingga terbentuk balok berukuran 2,5cm x 2,5cm x 50 cm (Gambar 3). Kedua ujung balok tersebut dipotong masing-masing sepanjang 4,5cm sehingga masing-masing menjadi berukuran 2,5cm x 2,5cm x 41 cm (Gambar 5). 41 cm 2,5 cm 2,5 cm
Gambar 3 Potongan balok untuk pengujian sifat mekanis. Balok tersebut digunakan antara lain sebagai berikut: a. Untuk pengujian modulus elastisitas dan pengujian teguhan lentur: 2,5cm x 2,5cm x 41cm (ulangan tiga buah). b. Untuk pengujian keteguhan tekan: 2,5cm x 2,5cm x 10cm (ulangan tiga buah) (Gambar 6). c. Untuk pengujian kekerasan: 5cm x 5cm x 10cm (ulangan tiga buah) (Gambar 7). d. Untuk pengujian ketahanan belah: 2cm x 2cm x 5cm (ulangan tiga buah) (Gambar 8).
12
2. Pelaksanaan Pengujian a. Pengujian Sifat Fisis Sifat fisis yang diuji meliputi kadar air titik jenuh serat, penyusutan, kerapatan dan berat jenis. Contoh uji yang awalnya berukuran 5 cm x 5 x cm x 5 cm kemudian dipotong-potong per segmen menjadi segmen melintang, radial, dan tangensial. Ukuran masing-masing segmen adalah 4 cm x 4 cm x (0,5-1) cm dan digunakan untuk pengujian penyusutan kayu (ASTM D143 2005). Sampel sisa digunakan untuk pengujian kadar air, kerapatan dan berat jenis kayu (Gambar 2) (Wahyudi et al. 2008).
5 cm 5 cm
5 cm
(A)
(A1)
R L
R T
(A2)
L T
(A3)
(A4)
Gambar 4 Tahapan pembuatan contoh uji sifat fisis, sampel awal (A), sample sisa (A1), sampel susut longitudinal (A2), sampel susut tangensial (A3), sampel susut radial (A4).
13
1. Kerapatan dan BJ kayu Contoh uji ditimbang berat (BA) dan diukur volumenya (VA), lalu dimasukkan ke dalam oven (103±2)°C hingga konstan untuk mendapatkan berat dan volume kering tanurnya (BKT dan VKT) (Wahyudi et al. 2008). Pengukuran volume kayu dilakukan menggunakan prinsip Archimedes. Kerapatan dan BJ kayu serta kadar air titik jenuh seratnya (KA-TJS) diperoleh dengan persamaan berikut:
Kerapatan = BA / VA BJ Kayu = (BKT / VA) / kerapatan air KA-TJS = (SV dari basah ke kering tanur) / BJ
Dimana: SV = Susut volume (%) BJ = Berat jenis 2. Penyusutan Penyusutan yang diuji pada penelitian ini adalah penyusutan masingmasing dimensi yaitu dimensi radial, tangensial dan longitudinal, dari kondisi basah ke kering tanur. Pengukuran dimensi dilakukan menggunakan kaliper. Besarnya penyusutan masing-masing dimensi untuk seluruh kondisi dihitung dengan rumus: % Penyusutan = (Di1 – Di2)/ Di1 x 100% Dimana: Di1 = Dimensi awal (mm) Di2 = Dimensi akhir (mm) i
= Radial, tangensial dan longitudinal.
b. Pengujian Sifat Mekanis Pengujian sifat mekanis yang dilakukan adalah keteguhan lentur statis, keteguhan tekan sejajar serat, kekerasan, dan ketahanan belah.
14
1. Keteguhan Lentur Statis Pengujian keteguhan lentur statis dilakukan menggunakan tehnik one point loading dengan jarak bentang 36 cm (Gambar 5). Pembebanan dilakukan di tengah bentang (ASTM D143 2005).
Beban 2,5 cm 2,5 cm
41 cm Gambar 5 Bentuk dan ukuran contoh uji keteguhan lentur statis. Besarnya Modulus of Elasticity (MOE) dan Modulus of Rupture (MOR) ditentukan dengan rumus: MOE = Δ PL 3 4 Δ ybh 3 MOR = 3 PmaksL 2bh 2 Dimana: MOE = Modulus of Elasticity (kg/cm3) MOR = Modulus of Rupture (kg/cm2) ΔP
= Perubahan beban yang terjadi dibawah batas proporsi (kg)
L
= Jarak sangga (cm)
Δy
= Perubahan defleksi akibat beban (cm)
b
= Lebar contoh uji (cm)
h
= Tebal contoh uji (cm)
2. Keteguhan Tekan Sejajar Serat Pembebanan
dilakukan
secara
perlahan-lahan
sampai
contoh uji
mengalami kerusakan. Arah pembebanan sejajar dengan arah serat pada
15
kedudukan contoh uji vertikal (ASTM D143 2005). Besarnya keteguhan tekan sejajar serat dihitung dengan rumus: σ tk// = P maks / A Dimana: σ tk//
= Keteguhan tekan sejajar serat (kg/cm2)
P maks = Beban maksimum (kg) = Luas penampang (cm2)
A
2,5 cm
10 cm
2,5 cm Gambar 6 Bentuk dan ukuran contoh uji tekan sejajar serat. 3. Kekerasan Pengujian dilakukan dengan membebankan setengah bola baja, masuk ke dalam kayu (ASTM D143 2005). Kekerasan kayu dihitung dengan rumus: H = P maks / A Dimana: H
= Kekerasan kayu (kg/cm2)
P maks = Beban maksimum (kg) A
= Luas penampang (cm2)
16
5 cm 5 cm
10 cm Gambar 7 Bentuk dan ukuran contoh uji kekerasan. 4. Ketahanan Belah Pengujian dilakukan dengan cara menarik contoh uji pada bidang belahan secara perlahan-lahan. Tarikan dilakukan dengan alat Universal Testing Machine Amsler sampai kayu mengalami kerusakan (ASTM D143 2005). Nilai keteguhan belah dapat dihitung dengan rumus: CR = P maks / B Dimana: CR
= Keteguhan Belah (kg/cm)
P maks = Beban maksimum (kg) B
= Lebar bidang belah (cm) 5 cm 2 cm 2 cm
1, 5 cm Gambar 8 Bentuk dan ukuran contoh uji ketahanan belah. 3.4 Pengolahan Data Data sifat fisis dan mekanis kayu Kawista hasil pengujian dianalisis menggunakan Microsoft Excel 2007, kemudian dilanjutkan dengan Analysis of Varian (Anova) dengan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dan uji lanjut Duncan
17
menggunakan SAS 9.1.
Berdasarkan data hasil pengujian sifat fisis dan
mekanisnya, khususnya berat jenis, keteguhan lentur mutlak dan keteguhan tekan sejajar serat ditentukan kelas kuat kayu Kawista dengan mengunakan penentuan tabel Kelas Kuat dari Martawijaya et al (1981) sebagaimana disajikan pada Tabel 1. Tabel 1 Kelas kuat kayu Kelas Kuat
Berat Jenis
I II III IV V
> 0.90 0.60 – 0.90 0.40 – 0.60 0.30 – 0.40 < 0.30
Keteguhan Lentur Mutlak (kg/cm2) > 1100 725 – 1100 500 – 725 360 – 500 < 360
Keteguhan Tekan Mutlak (kg/cm2) > 650 435 - 650 300 - 435 215 – 300 < 215
Sumber : Martawijaya et al (1981).
Dengan merujuk kepada Abdurrahim et al. (2004) dan pustaka lainnya, akan diidentifikasi jenis-jenis kayu perdagangan yang sifat fisis dan sifat mekanisnya mirip dengan kayu Kawista. Hal ini dimaksudkan untuk melengkapi informasi tentang potensi pemanfaatan kayu Kawista.
