Material
CAMPURAN SERBUK GERGAJI, SERBUK KETAM DAN SERBUK AMPLASAN KAYU JATI DENGAN PEREKAT RESIN DAN HARDENER SEBAGAI BAHAN PERBAIKAN KAYU (275M) Achmad Basuki1 1
Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret, Jl. Ir. Sutami 36 A Surakarta Email:
[email protected]
ABSTRAK Kerusakan yang terjadi pada kayu menyebabkan kekuatan kayu berkurang. Kerusakan tersebut salah satunya dapat berupa lubang yang disebabkan karena serangan serangga, jamur dan kesalahan manusia dalam pengerjaannya. Untuk meningkatkan kembali kekuatan kayu tersebut digunakan metode patching. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui kuat tekan, kuat geser dan kuat lekat dari material penambal dengan harapan dapat meningkatkan kembali kekuatan kayu yang berkurang akibat lubang. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode kuantitatif atau eksperimen, yaitu membuat benda uji dengan mencampurkan serbuk kayu, yaitu serbuk gergaji, serbuk ketam dan serbuk amplasan serta resin dan hardener sebagai perekat. Perbandingan yang digunakan yaitu kadar filler sebesar 25%, 50% dan 75% dari total kebutuhan serbuk kayu, sedangkan kadar hardener sebesar 75% dan 100% dari kadar resin. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan didapat hasil kuat tekan yang paling rendah 20,28 MPa pada benda uji dengan kadar hardener 75% dan kadar filler 25%. Kuat tekan paling tinggi 31,79 MPa pada benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 25%. Kuat geser yang paling rendah 2,07 MPa pada benda uji dengan kadar hardener 75% dan kadar filler 75%. Kuat geser paling tinggi 18,42 MPa pada benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75%. Kuat lekat yang paling rendah 0,78 MPa pada benda uji dengan kadar hardener 75% dan kadar filler 75%. Kuat lekat paling tinggi 8,94 MPa pada benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75%. Kata kunci: Serbuk Kayu, Perekat, Kuat Tekan, Kuat Geser, Kuat Lekat.
1.
PENDAHULUAN
Material kayu yang digunakan baik untuk konstruksi, non konstruksi maupun untuk keperluan lain diperlukan pemilihan jenis kayu yang tepat. Kekuatan kayu akan berpengaruh terhadap kualitas kayu. Kekuatan kayu berkurang maka kualitas kayu akan menurun, begitu juga sebaliknya. Kekuatan kayu akan menurun karena mengalami kerusakan. Kerusakan yang terjadi pada kayu dapat berupa lubang yang disebabkan karena serangan serangga, jamur dan kesalahan manusia dalam pengerjaannya. Untuk meningkatkan kembali kekuatan kayu yang menurun akibat mengalami kerusakan berupa lubang, maka digunakan metode patching. Material yang digunakan adalah campuran serbuk kayu dengan perekat resin dan hardener. Serbuk kayu yang berupa serbuk gergaji, serbuk ketam dan serbuk amplasan merupakan sisa dari industri pengerjaan kayu yang jumlah ketersediaan serbuk tersebut sangat besar, namun tidak semua serbuk yang ada telah termanfaatkan, sehingga bila tidak ditangani dengan baik maka dapat menjadi masalah lingkungan yang serius. Pemanfaatan limbah serbuk kayu sebagai bahan perbaikan kayu dengan patching diharapkan tambalan tersebut dapat meningkatkan kembali kuat tekan, kuat tarik dan kuat geser kayu sehingga akan sama dengan kayu yang akan ditambal. Selain itu kayu yang rusak namun masih bisa digunakan tidak terbuang percuma dan dapat mengurangi kebutuhan akan kayu, mengingat persediaan kayu di alam semakin berkurang.
2.
MATERIAL KAYU
Kayu memiliki beberapa jenis tegangan, pada jenis tegangan tertentu nilainya besar tetapi pada jenis tegangan yang lain nilainya kecil. Jenis tegangan yang berbeda tersebut berperan secara bersama-sama. Tegangan tekan akan memperpendek kayu, tegangan tarik akan memperpanjang kayu, tegangan geser akan menggeser serat-serat kayu. Biasanya kayu sering mengalami kombinasi dari beberapa tegangan di atas secara bersamaan walaupun salah satu tegangan diantaranya akan mendominasi (Awaludin A., 2005). Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
M - 291
Material
Komponen kimia di dalam kayu mempunyai arti yang penting, karena menentukan kegunaan suatu jenis kayu dan digunakan untuk membedakan jenis-jenis kayu. Susunan kimia kayu digunakan sebagai pengenal ketahanan kayu terhadap serangan makhluk perusak kayu. Selain itu dapat pula menentukan pengerjaan dan pengolahan kayu, sehingga di dapat hasil yang maksimal (Dumanauw JF., 1993).
Perbaikan kayu Penentuan metode dan material perbaikan umumnya tergantung pada jenis kerusakan yang ada, disamping besar dan luasnya kerusakan yang terjadi, lingkungan dimana struktur berada, peralatan yang tersedia, kemampuan tenaga pelaksanaan serta batasan-batasan dari pemilik seperti keterbatasan ruang kerja, kemudahan pelaksanaan, waktu pelaksanaan dan biaya perbaikan (Petunjuk Teknis Perawatan Benda Cagar Budaya, 2006). Beberapa metode perbaikan kayu antara lain : perekatan, penambalan, injeksi bagian yang retak, penyambungan, dan penyelarasan warna (kamuflase). Perbaikan kayu dengan metode penambalan memerlukan material penambal yang paling tidak mempunyai sifat dan karakteristik yang hampir sama dengan kualitas kayu yang akan diperbaiki. Pada penelitian ini akan dikaji pemanfaatan campuran serbuk kayu, yaitu serbuk gergaji, serbuk ketam dan serbuk amplasan sebagai bahan penambal kayu (patching material) dengan resin dan hardener sebagai perekat. Jenis serbuk kayu yang digunakan adalah jenis kayu jati. Karakteristik serbuk kayu jati mempunyai kerapatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan serbuk dari jenis kayu lainnya. Senyawa-senyawa hasil pirolisis serbuk kayu jati mengandung p-guaiakol, 2 metoksi 4 propenil fenol, 2 metoksi 4 metil fenol, 3,4,5 trimetoksi toluene dan 1,3 dimetoksi siringol. Daya tahan tersebut disebabkan oleh fenol, terpena, alkaloid dan subtansi lain yang menumpuk dalam kayu teras dan merupakan racun bagi jamur perusak kayu dan serangga. Dari beberapa tingkat golongan, kayu jati termasuk dari golongan tingkat pemakaian I, tingkat keawetan I, tingkat kekuatan II. Perekat yang digunakan adalah Epoxy MR yang bersifat thermosetting, yaitu sifat mengerasnya bahan perekat akibat percampuran dua komponen bahan yaitu resin dan harderner atau ditambah katalisator membentuk rangkaian tiga dimensi dan kalau sudah mengeras tidak dapat dilarutkan kembali. Resin adalah bahan yang berfungsi sebagai perekat. Hardener adalah bahan yang berfungsi sebagai pengeras. Epoxy MR dapat merekatkan praktis apa saja pada hampir semua benda, misalnya : besi-besi, besi-kayu, besi-kaca, aluminium-tembaga, kayu-plastik, porselen-porselen, batu perhiasan-emas. Dalam penggunaannya campuran yang dibiarkan akan membeku dalam 3 jam. Pembuat benda uji berasal dari campuran serbuk gergaji, serbuk ketam dan serbuk amplasan dengan perekat resin dan hardener. Untuk volume 282 cm3 membutuhkan serbuk kayu 118 gram, maka 1 cm3 membutuhkan serbuk 0,42 gram. Untuk 90 gram campuran serbuk kayu membutuhkan kadar resin 97 cc, maka 1 gram serbuk kayu membutuhkan kadar resin 1,08 cc. Kuat tekan diperoleh dengan cara memberikan tekanan sehingga terjadi perubahan bentuk yang diakibatkan oleh adanya tekanan yang diberikan kepada material tersebut. kuat geser diperoleh dengan cara memberikan tekanan sehingga terjadi pergeseran yang diakibatkan adanya tekanan yang diberikan kepada material tersebut. kuat lekat diperoleh dengan cara memberikan tekanan sehingga terjadi pemisahan yang diakibatkan oleh adanya geser pada kedua material kayu induk dan material patching.
3.
PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
Sebelum pembuatan sampel campuran bahan perbaikan kayu, maka terlebih dahulu serbuk kayu penyusunan dilakukan pengujian kadar air. Kadar air pada serbuk kayu akan sangat berpengaruh pada tingkat penyusutan bahan perbaikan kayu setelah digunakan. Pada pengujian kadar air diperolah data kadar air rata-rata serbuk kayu 6,24%, kondisi ini masih diijinkan bahwa kayu kering udara dengan kandungan kadar air 20%. Sampel yang dibuat berdasarkan perlakuan penggunaan kadar hardener 75% dan 100% dari resin yang digunakan, serta penggunaan serbuk amplas sebagai filler dengan kadar 25%, 50% dan 75% dari berat serbuk ketam dan serbuk gergaji. Dari pengujian kuat tekan diperoleh data seperti terlihat pada Gambar 1. Sedangkan pengujian kuat geser disajikan dalam Tabel 1 dan Gambar 2. Pengujian kuat lekat dan modulus elastisitas disajikan berturut turut seperti dalam Tabel 2 dan Gambar 3, serta Tabel 3.
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)
M - 292
Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
Material
022,7
022,7
022,7
tiap-tiap kadar filler Gambar 1. Grafik hubungan antara kadar hardener terhadap kuat tekan pada tiap Tabel 1. Kuat geser benda uji dengan variasi filler dan hardener Kode Benda Uji
CSG H75/F25
CSG H100/F25
CSG H75/F50
CSG H100/F50
CSG H75/F75
CSG H100/F75
Pmaks
fs
(kN)
(MPa)
1
11.25
10.44
2
6.24
5.83
3
5.19
4.69
1
11.41
10.91
2
10.78
10.02
3
14.37
13.41
1
3.01
2.77
2
2.76
2.54
3
2.53
2.39
1
14.81
14.23
2
11.43
10.61
3
12.18
11.60
1
2.12
2.07
2
1.71
1.64
3
2.58
2.51
1
20.37
19.45
2
21.20
18.96
3
17.89
16.86
f s rata rata (MPa) 6.99
11.45
2.57
12.15
2.07
18.42
022,7
022,7 022,7
Gambar 2. Grafik hubungan antara kadar hardener terhadap kuat geser pada tiap tiap-tiap kadar filler
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24 24-26 Oktober 2013
M - 293
Material
Tabel 2. Kuat lekat benda uji dengan variasi filler dan hardener Kode Benda Uji
Pmaks
f cr
(kN) 17.78 6.54 12.56 21.17 27.74 21.63 7.62 5.71 1.12 34.26 21.27 26.58 4.38 3.93 3.34 39.20 37.13 59.05
(MPa) 3.71 1.35 2.64 4.30 5.65 4.64 1.54 1.12 0.25 6.88 3.97 5.41 0.87 0.78 0.70 7.97 7.65 11.19
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
CSK H75/F25 CSK H100/F25 CSK H75/F50 CSK H100/F50 CSK H75/F75 CSK H100/F75
f cr ratarata (MPa) 2.57
4.86
0.97
5.42
0.78
8.94
Tabel 3. Hasil dari hubungan antara tegangan dan regangan fc
ε
E
Eratarata
MPa
mm/mm
MPa
MPa
1
16.72
0.09
177.12
2
14.40
0.07
200.00
3
11.28
0.03
335.71
1
17.60
0.05
343.75
2
15.20
0.04
380.00
3
19.20
0.05
400.00
1
16.92
0.05
341.13
2
12.60
0.04
286.36
3
13.68
0.03
407.14
1
16.20
0.06
270.00
2
17.60
0.03
523.81
3
16.80
0.05
308.82
1
12.60
0.05
262.50
2
11.40
0.04
296.88
3
15.30
0.07
225.00
1
15.20
0.04
404.26
2
17.60
0.04
400.00
3
17.60
0.05
360.66
Kode Benda Uji
CST H75/F25
CST H100/F25
CST H75/F50
CST H100/F50
CST H75/F75
CST H100/F75
237.61
374.58
344.88
367.54
261.46
388.30
Dari Gambar 1 dan Gambar 2, dapat diketahui bahwa penambahan kadar hardener pada tiap-tiap kadar filler meningkatkan kuat tekan, kuat geser dan kuat lekat benda uji. Peningkatan kuat tekan, kuat geser dan kuat lekat tersebut disebabkan karena perbandingan kadar resin dan kadar hardener mendekati 100% yaitu dari kadar resin 100% dan kadar hardener 75% menjadi kadar resin 100% dan kadar hardener 100%. Dengan demikian penambahan kadar hardener dari 75% menjadi 100% menunjukkan sifat hardener sebagai pengeras semakin meningkat, sehingga kuat tekan, kuat geser dan kuat lekat juga semakin meningkat. Gambar 1 menunjukkan bahwa pada kadar hardener 75% dengan kadar filler 25% mendapatkan kuat tekan sebesar 20,28 MPa. Pada kadar hardener 75% dengan kadar filler 50% mendapatkan kuat tekan sebesar 25,75 MPa. Dengan penambahan kadar filler sampai 50% ada peningkatan kuat tekannya. Pada kadar hardener 75% dengan kadar filler 75% mendapatkan kuat tekan sebesar 20,40 MPa. Dengan menambahkan kadar filler hingga 75% menurunkan kuat tekannya.
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)
M - 294
Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
Material
Pada kadar hardener 100% kadar filler 25% mendapatkan kuat tekan sebesar 31,79 MPa. Pada kadar hardener 100% dengan kadar filler 50% mendapatkan kuat tekan sebesar 26,77 MPa. Dengan adanya penambahan kadar filler 50% menurunkan kuat tekannya. Pada kadar hardener 100% dengan kadar filler 75% mendapatkan kuat tekan sebesar 29,66 MPa. Dengan menambahkan kadar filler hingga 75% dapat meningkatkan kembali kuat tekannya. Gambar 2 menunjukkan bahwa, pada kadar hardener 75% dengan kadar filler 25% mendapatkan kuat geser sebesar 6,99 MPa. Pada kadar hardener 75% dengan kadar filler 50% mendapatkan kuat geser sebesar 2,57 MPa. Pada kadar hardener 75% dengan kadar filler 75% mendapatkan kuat geser sebesar 2,07 MPa. Dengan penambahan kadar filler tersebut hingga 75% menurunkan kuat gesernya. Pada kadar hardener 100% dengan kadar filler 25% mendapatkan kuat geser sebesar 11,45 MPa. Pada kadar hardener 100% dengan kadar filler 50% mendapatkan kuat geser sebesar 12,15 MPa. Pada kadar hardener 100% dengan kadar filler 75% mendapatkan kuat geser sebesar 18,42 MPa. Dengan penambahan kadar filler tersebut hingga 75% meningkatkan kuat gesernya. Pada kadar hardener 75% dengan adanya penambahan kadar filler dari 25% sampai 75% menjadi tidak efektif, sehingga menurunkan kuat gesernya. Karena penambahan kadar filler sampai dengan 75% dengan tingkat kekerasan hardener yang kurang maksimal, sifat campuran tersebut tidak semakin keras tetapi semakin rapuh. Pada kadar hardener 100% dengan adanya penambahan kadar filler dari 25% sampai 75% meningkatkan kuat gesernya. Sudah diketahui bahwa penambahan kadar hardener dari 75% menjadi 100% menunjukkan sifat hardener sebagai pengeras semakin meningkat. Penambahan kadar filler sampai dengan 75% menunjukkan sifat campuran tersebut semakin keras. Gambar 3 memperlihatkan, pada kadar hardener 75% dengan kadar filler 25% mendapatkan kuat lekat sebesar 2,57 MPa. Pada kadar hardener 75% dengan kadar filler 50% mendapatkan kuat lekat sebesar 0,97 MPa. Pada kadar hardener 75% dengan kadar filler 75% mendapatkan kuat lekat sebesar 0,78 MPa. Dengan penambahan kadar filler tersebut hingga 75% menurunkan kuat lekatnya. Pada kadar hardener 100% dengan kadar filler 25% mendapatkan kuat lekat sebesar 4,86 MPa. Pada kadar hardener 100% dengan kadar filler 50% mendapatkan kuat lekat sebesar 5,42 MPa. Pada kadar hardener 100% dengan kadar filler 75% mendapatkan kuat lekat sebesar 8,94 MPa. Dengan penambahan kadar filler tersebut hingga 75% meningkatkan kuat lekatnya. Pada kadar hardener 75% dengan adanya penambahan kadar filler dari 25% sampai 75% menurunkan kuat lekatnya. Karena penambahan kadar filler sampai dengan 75% sifat campuran tersebut tidak semakin keras tetapi semakin rapuh, sehingga tingkat kelekatannya juga berkurang. Pada kadar hardener 100% dengan adanya penambahan kadar filler dari 25% sampai 75% meningkatkan kuat lekatnya. Penambahan kadar filler sampai dengan 75% menunjukkan campuran kadar resin dan kadar hardener tercampur merata dengan filler sehingga kelekatannya semakin meningkat.
4.
KESIMPULAN
Berdasarkan pengujian, analisis dan pembahasan diperoleh kesimpulan yaitu kuat tekan, geser dan lekat campuran serbuk kayu adalah kuat tekan paling tinggi sebesar 31,79 MPa pada benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 25% (CST H100/F25). Kuat geser paling tinggi sebesar 18,42 MPa pada benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75% (CSG H100/F75). Kuat lekat paling tinggi sebesar 8,94 MPa pada benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75% (CSK H100/F75). Modulus elastisitas paling tinggi pada kadar hardener 100% dengan kadar filler 75% sebesar 388,30 Mpa.
DAFTAR PUSTAKA Ali Awaludin (2005). “Konstruksi Kayu” Edisi Kedua, Biro Penerbit Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Anonim (2006). “Petunjuk Teknis Perawatan Benda Cagar Budaya Bahan Kayu”, Direktorat Peninggalan Purbakala – Departemen Kebudayaan dan Pariwisata. Dumanauw, J.F. (1993). “Mengenal Kayu”, Penerbit Kanisius, Yogyakarta. Fatimah dan Jaka Nugraha. (2005). ”Identifikasi Hasil Pirolisis Serbuk Kayu Jati Menggunakan Principal Component Analysis”, Jurnal Ilmu Dasar. Meijling, Gmelig dan Jong de. (1953). ”Bahan Bangunan”, Buku Teknik, Kebayoran, Jakarta. Yohanes Kelik Bekti Subagyo (2003). ”Pengaruh Perbandingan Komposisi Serbuk Kasar dengan Serbuk Halus dan Serbuk Kayu Jati dengan Serbuk Kayu Sengon terhadap Sifat Produk Bentukan”, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
M - 295
