13
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ini dilakukan mulai bulan April 2012 – Juli 2012. Dilaksanakan di Laboratorium Bio Komposit, Laboratorium Rekayasa Departemen Hasil Hutan, Laboratorium PAU Fakultas Teknologi Pertanian IPB dan Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman Pekerjaan Umum (Puslitbang Permukiman PU), Cileunyi, Bandung. 3.2 Bahan dan Alat Alat yang digunakan adalah bak plastik, autoklaf yang digunakan pada suhu 1260 C, tekanan 1,4 kg/cm2 selama 1 jam, gergaji, caliper, oven, desikator, timbangan digital, cetakan berukuran 30 cm x 30 cm, hot press, sprayer, rotary blender, alat uji UTM (Universal Testing Machine) merk Instron tipe 3369 dan alat uji nondestruktif stress wave timer merk Metriguard 239A. Dalam penelitian ini dipergunakan bahan-bahan yang terdiri dari bambu betung dengan berat jenis 0,63 dan kerapatan 0,73 g/cm3, bambu andong dengan berat jenis 0,47 dan kerapatan 0,60 g/cm3, serta bambu ampel dengan berat jenis dan kerapatan berturut-turut adalah 0,47 dan 0,55 g/cm3 dengan umur bambu ±3 tahun yang diambil dari Sukabumi, perekat fenol formaldehida (PF) yang diproduksi oleh PT. Pamolite Adhesive Industry, dan wax (parafin) 1%. 3.3 Prosedur Kerja 3.3.1 Persiapan Bahan Persiapan dilakukan dangan mempersiapkan bahan-bahan dan alat yang akan digunakan dalam penelitian, temasuk persiapan perekat, perekat yang digunakan adalah fenol formaldehida 6%, 8%, dan 10%. 3.3.2 Pembuatan Strand Strand dibuat dari tiga jenis bambu yang berbeda yakni bambu betung, bambu andong, dan bambu ampel, dengan ukuran panjang 7 cm, lebar strand 2 cm dengan ketebalan 0,1-0,2 cm (Gambar 1). Strand yang tersebut dipisahkan berdasarkan jenisnya dan dimasukkan kedalam karung atau bak penampung kemudian diberi label petunjuk jenis. Penentuan nilai aspect ratio dan slenderness
14
ratio strand dihitung dengan mengambil strand secara acak sebanyak 100 strand pada setiap jenis kemudian diukur panjang, lebar, tebal dan dibandingkan. Nilai aspect ratio adalah perbandingan panjang dan lebar sedangkan slenderness ratio perbandingan panjang dan tebal.
Gambar 1 Strand bambu 3.3.3 Perlakuan Pendahuluan terhadap Strand Perlakuan
pendahuluan
terhadap
strand
dilakukan
dengan
disteam
menggunakan alat pengukusan yang disebut autoklaf. Perlakuan pendahuluan dilakukan dengan cara memasukkan strand ke dalam autoklaf pada suhu 126˚C, tekanan 1,4 kg/cm2 selama 1 jam (Iswanto 2008). Setelah strand disteam, kemudian dijemur sampai kering udara lalu di masukkan ke dalam oven dengan suhu ± 60o C selama ± 3 hari untuk mencapai kadar air strand kurang dari 5%.
Gambar 2 Alat steam autoklaf 3.3.4 Pencampuran Strand dengan Perekat Proses pencampuran menggunakan bantuan alat rotary blender, sedangkan untuk memasukkan perekat kedalam rotary blender menggunakan sprayer dan dimasukkan pula parafin cair dengan kadar 1%. Perhitungan bahan baku disajikan pada Lampiran 2.
15
Gambar 3 Alat rotary blender 3.3.5 Pembentukan Lembaran Lembaran OSB dibuat berdasarkan pada masing-masing jenis bambu untuk membandingkan kekuatan setiap jenis bambu. Bambu dilapisi perekat fenol formaldehida 6%, 8%, dan 10% ditumpuk berlapis pada cetakan 30 x 30 x 1 cm dengan orientasi serat yang berlawanan untuk mengoptimalkan kekuatan dan stabilitas.
Gambar 4 Pembentukan lembaran. 3.3.6 Pengempaan Pengempaan menggunakan kempa panas, dengan tujuan pembentukan lembaran (mats) strand dalam ikatan panil menjadi padat dan keras. Tekanan kempa yang dipergunakan adalah 25 kg/cm2, dengan waktu pengempaan 7 menit dan suhu 160˚C. Pada sisi kanan dan kiri lembaran diberikan plat besi dengan ketebalan 1 cm.
16
Gambar 5 Alat kempa panas. 3.3.7 Pengkondisian Setelah proses pengempaan, lembaran OSB diberi perlakuan pengkondisian dengan cara penumpukan rapat (solid files) selama ± 14 hari agar perekat mengeras dan kadar air berada dalam kondisi kesetimbangan sebelum dilakukan pengujian sifat fisis dan mekanisnya.
Gambar 6 pola penentuan contoh uji. Keterangan: A,D : contoh uji untuk MOE dan MOR tegak lurus serat kondisi kering dan basah (20 x 5 x 1) cm B,C
: contoh uji untuk MOE dan MOR sejajar serat kondisi kering dan basah (20 x 5 x 1) cm
E
: contoh uji untuk kadar air dan kerapatan (10 x 10 x 1) cm
F
: contoh uji untuk kuat pegang sekrup (10 x 5 x 1) cm
G
: contoh uji uji untuk pengembangan tebal dan daya serap air (5 x 5 x1) cm
H
: contoh uji untuk internal bond (5 x 5 x 1) cm
I
: cadangan (5 x 5x 1) cm
17
3.3.8 Pengujian Sifat Fisis 3.3.8.1 Kerapatan (KR) Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume kering udara. Contoh uji berukuran 10 x 10 x 1 cm berdasarkan standard JIS 5908 (2003) ditimbang beratnya (m1), lalu diukur rata-rata panjang, lebar dan tebalnya untuk menentukan volume contoh uji (v). Nilai kerapatan dihitung dengan persamaan : m1
KR (gr/cm3) =
V
3.3.8.2 Kadar Air (KA) Contoh uji berukuran 10 x 10 x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003) yang digunakan adalah bekas contoh uji kerapatan. Kadar air papan komposit dihitung berdasarkan berat awal (m1) dan berat kering oven (m2) selama 24 jam pada suhu 103 ± 2˚C. Nilai KA dihitung dengan persamaan : KA (%) =
m1 - m 2 m2
x 100 %
3.3.8.3 Daya Serap Air (DSA) Contoh uji berukuran 5 x 5 x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003) ditimbang berat awalnya (m1). Kemudian direndam dalam air dingin selama 2 dan 24 jam, setelah itu ditimbang beratnya (m2). Nilai DSA dihitung dengan persamaan : DSA (%) =
m2 – m1 m1
x 100 %
3.3.8.4 Pengembangan Tebal (PT) Contoh uji pengembangan tebal berukuran 5 x 5 x 1 cm sama dengan contoh uji daya serap air. Pengembangan tebal didasarkan pada tebal sebelum (t1) yang diukur pada keempat sisi dan dirata-ratakan dalam kondisi kering udara dan tebal setelah perendaman (t2) dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Nilai PT dihitung dengan persamaan : PT (%) =
t2 – t1 x 100 % t1
18
3.3.9 Pengujian Sifat Mekanis 3.3.9.1 Pendugaan Sifat Mekanis OSB Secara Nondstruktif Pengujian nondestruktif dilakukan dengan menggunakan alat Metriguard 239 A stress-wave timer digunakan untuk menghitung SWV. Metode ini didasarkan pada pengukuran kecepatan rambatan gelombang yang dibangkitkan oleh pendulum yang dilepaskan dari ketinggian maksimal pada satu sisi contoh uji, selanjutnya gelombang suara merambat sepanjang contoh uji hingga mencapai acelerometer pada ujung sisi lainnya. Waktu rambatan (mikro detik) terbaca pada layar alat. Waktu rambatan digunakan untuk menghitung kecepatan gelombang suara (SWV). Nilai SWV dan MOE dinamis dihitung menggunakan persamaan:
Keterangan : SWV : stress wave velocity (kecepatan rambatan gelombang suara (m/detik) d : jarak tempuh gelombang antar dua transduser (m) t : waktu tempuh gelombang antar dua transduser (detik) MOEd : MOE dinamis (kg/cm2) : kerapatan (kg/m3) p g : konstanta gravitasi (9,81 m/detik2)
(a)
(b)
Gambar 7 Pengujian nondestruktif : (a) Alat uji nondestruktif merk Metriguard 239 A, (b) proses pengukuran waktu rambatan gelombang suara. 3.3.9.2 Pengujian Secara Destruktif 3.3.9.2.1
Modulus Elastisitas Statis (MOEs)
Setelah dilakukan pengujian secara nondestruktif, kemudian dilakukan pengujian secara destruktif pada contoh uji yang sama. Pengujian destruktif dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine (UTM) merk Instron tipe 3369 dengan menggunakan lebar bentang (jarak penyangga) 15 kali tebal
19
nominal, tetapi tidak kurang dari 15 cm (Gambar 7). Contoh uji sifat mekanis lentur yang digunakan berukuran 5 x 20 x 1 (cm) yang mengacu standar JIS A 5908 : 2003. Pengujian MOEs dilakukan dalam dua kondisi yaitu kering dan basah. Kondisi basah di mana contoh uji sebelum dilakukan pengujian direndam dengan air selama 24 jam. Pengujian ini juga dilakukan pada arah sejajar serat dan tegak lurus serat. Nilai MOEs dihitung dengan persamaan:
Keterangan : MOEs ΔP L ΔY b h
: modulus elastisitas statis (kg/cm2) : beban dibawah batas proporsi (kg) : jarak sangga (cm) : defleksi pada beban P (cm) : lebar contoh uji (cm) : tebal contoh uji (cm)
3.3.9.2.2 Modulus Patah (MOR) Pengujian MOR dilakukan bersama-sama dengan pengujian MOE dengam memakai contoh uji yang sama. Pada pengujian ini, pembebanan pada pengujian MOE dilanjutkan sampai contoh uji mengalami kerusakan (patah). Nilai MOR dihitung dengan persamaan : MOR (kg/cm2) =
3PL 2bt2
Keterangan : MOR : Modulus of Rupture (kg/cm2) P : beban maksimum (kg) L : jarak sangga (cm) b : lebar contoh uji (cm) t :tebal contoh uji (cm)
Gambar 8 Proses pengujian MOEs dan MOR.
20
3.3.9.2.3 Internal Bond (IB) Contoh uji berukuran 5 x 5 x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003) direkatkan pada dua buah balok alumunium dengan perekat epoxy dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Kedua balok ditarik tegak lurus permukaan contoh uji dengan kecepatan 2 mm/menit sampai beban maksimum. Nilai IB dihitung dengan persamaan sebagai berikut : IB (kg/cm2) =
P bL
Keterangan: IB P L b
: Internal bond strength (kg/cm2) : beban maksimum (kg) : panjang contoh uji (cm) : lebar contoh uji (cm)
Gambar 9 Proses pengujian internal bond. 3.3.9.4 Kuat Pegang Sekrup (Screw Holding Power) Contoh uji berukuran 5 x 10 x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003). Sekrup yang digunakan berdiameter 2,7 mm dengan panjang 16 mm dimasukkan hingga kedalaman 8 mm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum dalam kilogram.
21
Gambar 10 Proses pengujian kuat pegang sekrup. 3.4 Penentuan Kekuatan Retensi Perbandingan nilai antara pengujian basah dan kering pada MOE dan MOR menghasilkann besaran yang disebut retensi kekuatan (strength retention) (Massijaya 1997 dalam Nuryawan et al. 2008). Pengujian dilakukan untuk menilai OSB yang dibuat dapat digunakan untuk keperluan eksterior atau tidak. Nilai kekuatan retensi dihitung menggunakan persamaan:
3.5 Penentuan OSB Terbaik Penentuan OSB terbaik dilakukan untuk mengetahui OSB terbaik berdasarkan sifat-sifat OSB yang telah diuji. Penilaian berdasarkan skoring yang diberikan terhadap masing-masing sifat OSB. Skoring nilai terdiri dari nilai 1 sampai dengan 9. Hal ini didasarkan pada kombinasi antara jenis bambu dan kadar perekat. Nilai 1 diberikan pada OSB dengan sifat mekanis terbaik, sementara nilai 9 untuk OSB dengan nilai sifat mekanis terendah. Total penilaian terendah menunjukkan OSB terbaik. 3.6 Analisis Data Analisis data yang digunakan pada penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial 2 faktor, dengan faktor A adalah variasi jenis bambu dan faktor B adalah kadar perekat yang digunakan dengan ulangan sebanyak 3 kali sehingga disebut percobaan 3 x 3 x 3. Analisis digunakan dengan bantuan program komputer SPSS 16.0. Model umum rancangan yang digunakan adalah sebagai berikut :
22
Yijk = μ + Ai + Bj + (AB)ij + εijk Keterangan : Yijk : nilai respon pada taraf ke-i faktor variasi jenis bambu dan taraf ke-j faktor kadar perekat yang digunakan. Μ : nilai rata-rata pengamatan Ai : pengaruh sebenarnya faktor variasi jenis bambu Bj : pengaruh sebenarnya faktor kadar perekat yang digunakan pada taraf ke-j i : variasi jenis bambu j : kadar perekat yang digunakan k : ulangan (1,2,3,) (AB)ij : pengaruh interaksi faktor variasi jenis bambu pada taraf ke-i dan faktor kadar perekat yang digunakan taraf ke-j. εijk : kesalahan (galat) percobaan pada faktor variasi jenis bambu pada taraf ke-i dan faktor kadar perekat yang digunakan pada taraf ke-j Analisis ragam pada selang kepercayaan 95% dilakukan untuk mencari pengaruh perlakuan terhadap nilai pengamatan. Jika hasil analisis tersebut menunjukkan hasil yang signifikan, maka dilakukan uji lanjut Duncan untuk melihat pengaruh yang berbeda nyata dari jenis bambu dan kadar perekat. Analisis regresi linear sederhana digunakan untuk mengetahui hubungan hasil pengujian nondestruktif dengan hasil pengujian destruktif pada OSB. Persamaan yang digunakan adalah: Ŷ = α + βx + ε Keterangan : Ŷ α β x ε
.
: peubah tak bebas (nilai dugaan) : konstanta regresi : kemiringan / gradient : nilai peubah bebas : galat
