SIFAT FISIS DAN MEKANIS ORIENTED STRAND BOARD BAMBU ANDONG DARI BERBAGAI FACE-TO-CORE RATIO DAN MODIFIKASI STEAM
BYANTARA DARSAN PURUSATAMA
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sifat Fisis dan Mekanis Oriented Strand Board Bambu Andong Dari Berbagai Face-To-Core Ratio Dan Modifikasi Steam adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Oktober 2016
Byantara Darsan Purusatama E24120088
ABSTRAK BYANTARA DARSAN PURUSATAMA. Sifat Fisis dan Sifat Mekanis Oriented Strand Board Bambu Andong dari Berbagai Face-to-Core Rasio dan Modifikasi Steam. Dibimbing oleh Fauzi Febrianto Oriented Strand Board (OSB) merupakan papan komposit struktural yang terbuat dari strand yang tipis dan direkatkan dengan perekat tahan air yang thermosetting dan dikempa panas. Tujuan penelitian ini adalah menganalisis pengaruh F/C ratio strand terhadap sifat fisis dan mekanis OSB bambu andong (Gigantochloa pseudoaruninacea (Steud.) Widjaja) yang telah diberi perlakuan steam dengan menggunakan perekat fenol formaldehida (PF) pada kadar perekat 8%. Kombinasi rasio lapisan OSB yang diberikan 15/70/15; 20/60/20; 25/50/25; 30/40/30 dengan menggunakan strand yang telah diberikan modifikasi steam. Hasil pengujian yang dilakukan kombinasi 15/70/15 dengan perlakuan steam memiliki nilai MOE dan MOR sejajar yang paling tinggi, sedangkan MOE dan MOR tegak lurus yang paling tinggi pada kombinasi 30/40/30. Kombinasi rasio dengan lapisan permukaan lebih tebal akan meningkatkan MOE dan MOR sejajar namun berbanding terbalik dengan MOE dan MOR tegak lurus. Kata kunci: OSB, face-to-core ratio, steam, sejajar, tegak lurus
ABSTRACT BYANTARA DARSAN PURUSATAMA. Properties of Oriented Strand Board made from bamboo andong with various face-to-core ratio and strand treated with steam pre-treatment. Supervised by Fauzi Ferbrianto Oriendted strand board is a structural mat that formed with strands and bonded with thermosetting adhesive, and clamped with hot press. The objective of this research were analizing effects of face-to-core ratio on mechanical properties and physical properties of Oriented Strand Board (OSB) made from andong bamboo (Gigantochloa pseudoaruninacea (Steud.) Widjaja) strands that modified with steam pre-treatment and bonded with Phenol Formaldehyde (PF). OSB were made with different ratio (15 /70/15 ; 20/60/ 20 ; 25 / 50 /25 ; 30/40/30). Results of the study are steam pre-treatment improved dimension stability and mechanical properties of the OSB. Combination 15/70/15 has the highest MOE and MOR parallel to the grain direction. OSB with layer combination 30/40/30 has the highest MOE and MOR perpendicular to the grain direction. Higher face-to-core ratio reduce MOE and MOR perpendicular to the grain direction, but increase MOE and MOR parallel to the grain direction Keywords: OSB, face-to-core ratio, steam
SIFAT FISIS DAN MEKANIS ORIENTED STRAND BOARD BAMBU ANDONG DARI BERBAGAI FACE-TO-CORE RATIO DAN MODIFIKASI STEAM
BYANTARA DARSAN PURUSATAMA
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Departemen Hasil Hutan
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah yang berjudul Sifat fisis dan mekanis oriented strand board bambu andong dari berbagai face-to-core ratio dan modifikasi steam. Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof Dr Ir Fauzi Febrianto MS selaku dosen pembimbing. Terima Kasih disampaikan kepada Ir Prihanggodo MSi dan Wiryawati Srihartati SH sebagai orang tua yang selalu memberikan dukungan, doa, motivasi, serta kasih sayang yang tiada henti. Penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Mahdi, Bapak Irfan, Bapak Kadiman, Bapak Gunawan, Bang Sena yang telah membantu selama penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada teman-teman satu bimbingan Qola, Galih, Irosepa, Bang Imam, Bang Ades, Kak Vera dan abang teteh lainnya, juga kepada Ratih Ayu Cempaka Kansil yang selalu mendampingi dan memberikan semangat. Saya ucapkan sampai jumpa kembali di puncak kesuksesan kepada Arief Indra, Rio C.I, Girardi, Irsyad Azmi, Dwi Susanto, dan Fakrul yang telah memberi banyak pengalaman semasa perkuliahan kepada penulis selama ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, November 2016
Byantara Darsan Purusatama
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
METODE
2
Tempat dan Waktu Penelitian
2
Bahan
2
Alat
2
Prosedur Penelitian
3
Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis
4
Analisis Data
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
6
Geometri Strand
6
Sifat Fisis OSB
6
Sifat Mekanis OSB
8
SIMPULAN DAN SARAN
13
Simpulan
13
Saran
13
DAFTAR PUSTAKA
13
LAMPIRAN
14
RIWAYAT HIDUP
20
DAFTAR TABEL 1 Dimensistrand, aspect ratio (AR), dan slenderness ratio (SR)
6
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8
Pola pengambilan contoh uji sifat fisis dan mekanis dari papan. Nilai kerapatan OSB dengan modifikasi face-to-core ratio dan steam Nilai kadar air OSB dengan modifikasi face-to-core ratio dan steam Nilai pengembangan tebal OSB dengan modifikasi face-to-core ratio dan steam Nilai daya serap air OSB dengan modifikasi face-to-core ratio dan steam Nilai MOE OSB dengan modifikasi face-to-core ratio dan steam Nilai MOE OSB dengan modifikasi face-to-core ratio dan steam Nilai IB OSB dengan modifikasi face-to-core ratio dan steam
3 7 7 8 9 10 10 11
DAFTAR LAMPIRAN 1 Anova sifat fisis OSB bambu andong pada berbagai face-to-core ratio dan modifikasi steam 2 Anova Anova sifat mekanis OSB bambu andong pada berbagai face-tocore ratio dan modifikasi steam
14 17
PENDAHULUAN Latar Belakang Oriented strand board (OSB) merupakan papan komposit struktural yang terbuat dari strand yang tipis dan direkatkan dengan perekat tahan air yang thermosetting dan dikempa dengan suhu yang tinggi (SBA 2005). OSB digunakan sebagai pelapis atap, lantai, dan dinding rumah (FPL 2010). Bahan baku yang biasa digunakan untuk membuat OSB adalah kayu. Pasokan kayu di Indonesia terus mengalami penurunan baik dari segi kualitas maupun kuantitas (Kemenhut 2014). Hal ini mendorong pengembangan bahan selain kayu untuk menjadi bahan baku OSB. Bambu dapat dikembangkan sebagai bahan baku OSB. Sifat bambu yang mudah untuk dibelah memudahkan bambu digunakan sebagai bahan baku strand. OSB dari bambu memiliki prospek yang baik untuk dikembangkan karena selain efisiensi penggunaan bahan baku yang tinggi, sifat fisis dan mekanis OSB dari bambu yang dihasilkan jauh lebih unggul dibandingkan dengan OSB yang terbuat dari kayu serta memenuhi kriteria OSB komersial (Adrin 2013 dan Febrianto et al. 2014, 2013, 2012). Modifikasi steam merupakan perlakuan pendahuluan yang dapat dilakukan pada bahan baku strand untuk meningkatkan sifat-sifat OSB. Perlakuan steam pada bambu mengurangi zat ekstraktif sehingga memudahkan penetrasi perekat dan proses perekatanpun semakin baik. Penelitian Adrin (2013), Febrianto et al (2015) Iswanto et al. (2010), dan Rowell et al. (2002) membuktikan bahwa perlakuan steam pada serat dan strand meningkatkan sifat mekanis dan sifat fisis papan OSB. Pada serat kayu, perlakuan steam dapat merubah gula bebas pada kayu menjadi furan intermediate dan selanjutnya menjadi furan resin yang menyebabkan peningkatan kekuatan dan kestabilan dimensi produk (Rowell et al. 2002). Modifikasi steam yang telah dilakukan dilanjutkan dengan modifikasi secara kimia dengan pembilasan NaOH 1% yang terbukti dapat meningkatkan sifat mekanis dan sifat fisis dari OSB (Maulana 2015 dan Abdilah 2015). Nilai MOE dan MOR tegak lurus pada papan dengan modifikasi kimia dari hasil penelitian terdahulu masih jauh dibawah MOE dan MOR sejajar, hal ini diduga karena pengaruh proporsi lapisan muka dan inti, sehingga diperlukan modifikasi lain yaitu modifikasi fisik OSB. OSB umumnya tersusun atas tiga lapisan yaitu 2 lapisan permukaan dan lapisan inti yang disusun secara tegak lurus. Penyusunan lapisan permukaan OSB yang tegak lurus dengan lapisan inti memberikan hasil sifat fisis dan mekanis yang lebih baik dari yang disusun secara paralel dan acak (Hidayat 2010). Penambahan tebal lapisan permukaan atau pun lapisan inti dari OSB dapat meningkatkan sifat mekanis dari OSB bambu. Avramidis dan Smith (1989) menyatakan bahwa pada OSB dengan perbandingan lapisan permukaan yang lebih rendah menghasilkan MOE dan MOR tegak lurus serat yang lebih rendah. Bambu memiliki keteguhan lentur sejajar yang baik, pada sampel pengujian kekuatan kelenturan lapisan yang terususun atas bambu yang disusun sejajar lebih tebal akan meningkatkan
2
kekuatan lenturnya. Penilitian ini memakai 4 kombinasi penyusunan lapisan yaitu 15/70/15 ; 20/60/20; 25/50/25; 30/40/30 dengan bahan baku strand yang telah di steam. Perumusan Masalah 1. Apakah pengaruh dari face-to-core ratio yang diterapkan mempengaruhi OSB terhadap sifat fisis dan sifat mekanis OSB bambu andong? 2. Apakah pengaruh perlakuan steam yang diterapkan mempengaruhi sifat fisis dan mekanis OSB bamboo andong? Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh F/C ratio strand terhadap sifat fisis dan mekanis OSB bambu andong (Gigantochloa pseudoaruninacea (Steud.) Widjaja) yang telah diberi perlakuan steam dengan menggunakan perekat fenol formaldehida (PF) pada kadar perekat 8%. Manfaat Penelitian Informasi yang didapatkan dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat dalam pengembangan teknologi OSB yang berbahan baku bambu.
METODE Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan mulai bulan Juli-Oktober 2016. Penelitian dilakukan di laboratorium biokomposit, bengkel (workshop) penggergajian dan pengerjaan kayu, kaboratorium kimia hasil hutan, laboratorium rekayasa desain bangunan kayu Departemen Hasil Hutan, Institut Pertanian Bogor. Bahan Penelitian ini menggunakan bahan-bahan yang terdiri atas bambu andong berumur 3-4 tahun, perekat PF dan parafin 1%. Alat Peralatan yang digunakan antara lain autoclave, oven, desikator, peralatan gelas, termometer, neraca digital, rotary drum blender, spray gun, cetakan berukuran 30cm x 30cm x 0,9 cm, kain teflon ukuran 35 cm x 35 cm, mesin kempa panas, plat besi, kaliper digital, dan Universal Testing Machine (UTM) merk Instron.
3
Prosedur Penelitian Persiapan bahan baku dan perlakuan strand Strand bambu yang digunakan dalam penelitian ini berukuran panjang 5-7 cm, lebar 2-3 cm, serta tebal 0.07-0.1 cm tanpa kulit. Nilai aspect ratio strand ( perbandingan antara panjang dan lebar strand) dan nilai slenderness ratio strand (perbandingan panjang dan tebal strand) dihitung dari 100 sampel yang diambil secara acak. Perlakuan pendahuluan terhadap strand yang digunakan adalah steam dengan menggunakan autoclave. Kondisi perlakuan steam pada suhu 126 0C, tekanan 1.4 kg/cm2 selama 1 jam (Iswanto 2008). Jemur Strand yang telah diberi perlakuan steam sampai kering udara lalu dimasukan ke dalam oven selama 36 jam pada suhu 60 0C untuk mendapatkan kadar air kurang dari 5%. Pembuatan papan OSB Papan OSB dibuat berukuran (30x30x0.9)cm dengan kerepatan target 0.7 kg/cm3 menggunakan perekat PF dengan kadar perekat 8% dari berat kering oven strand. Pencampuran bahan perekat menggunakan rotary drum blender dengan bantuan spray gun. Strand yang telah diberi perekat dibagi menjadi 3 lapis (muka, inti, dan belakang). Lapisan tersebut memiliki perbandingan 15 /70/15 ; 20/ 60/ 20 ; 25 / 50 /25 ; 30/40/30 yang masing – masing lapisan diberi bahan aditif berupa parafin 1%. Penyusunan strand dilakukan dalam cetakan berukuran (30x30x0.9) cm 3 dengan lapisan inti dari OSB tersebut disusun tegak lurus terhadap lapisan muka dan belakang dengan tujuan stabilitas dimensi dari papan. Papan dikempa menggunakan kempa panas dengan tekanan 25 2 kg/cm selama 10 menit dengan suhu 135 0C. Penggunaan kempa panas bertujuan membentuk papan strand dalam ikatan yang padat dan keras. Pengkondisian dan pembuatan contoh uji Papan OSB yang telah melalui proses pengempaan dikondisikan selama ±14 hari dengan penumpukan rapat bertujuan kadar air pada papan dalam kondisi kesetimbangan. Sampel uji yang digunakan untuk pengujian sifat mekanis dan sifat fisis diambil dengan pola pada Gambar 1.
Gambar 1 Pola pengambilan contoh uji sifat fisis dan mekanis dari papan.
4
Keterangan: A,B : Sampel uji untuk MOE dan MOR sejajar serat (20x5x0.9)cm3 D,C : Sampel uji untuk MOE dan MOR tegak lurus serat (20x5x0.9)cm3 E : Sampel uji kadar air dan kerapatan (10x10x0.9)cm 3 F : Cadangan G :Sampel uji pengembangan tebal dan daya serap air (5x5x0.9)cm 3 H : Sampel uji Internal bond (5x5x0.9)cm3 I : Cadangan Pengujian Sifat Fisis Kerapatan dan kadar air Pengujian kerapatan papan dilakukan dengan kondisi papan yang kering udara (JSA 2003) . Berat awal (m1) dari sampel uji E ditimbang, lalu diukur rata–rata dari panjang, lebar dan tebal diukur untuk menentukan volume dari sampel uji (v). Persamaan nilai kerapatan sebagai berikut: Kerapatan (g/cm3)=
m1 𝑉
Kadar air didapatkan dari berat awal (m1) dan berat kering oven selama 24 jam pada suhu 103±2 0C. Nilai kadar air dihitung dengan persamaan: 𝑚1−𝑚2 KA(%) = 𝑚2 𝑥100% Daya serap air dan pengembangan tebal Sampel uji G ditimbangn beral awalnya (m1), kemudian direndam selama 2 jam dan 24 jam, lalu timbang beratnya (m2). Nilai daya serap air dihitung dengan persamaan: DSA(%)=
𝑚2−𝑚1 𝑚2
𝑥100%
Pengembangan tebal didapatkan dari tebal awal (t1) yang diukur dari keempat sisi papan dan dirata-ratakan dalam kondisi kering udara dan tebal setelah perendaman (t2) dengan air selama 2 jam dan 24 jam. Nilai pengembangan tebal dihitung dengan persamaan: Pengembangan tebal (%) =
𝑡1−𝑡2 𝑡2
𝑥100%
Pengujian Sifat Mekanis OSB Modulus lentur (Modulus of Elasticity / MOE) Pengujian MOE menggunakan metode pengujian non destrukstif dengan alat UTM merk Instron. Pengujian menggunakan lebar bentang jarak sangga 15 cm. Contoh uji berukuran (5x20x0.9) cm3 mengacu JIS A 5908-2003 (JSA 2003), pada arah longitudinal (searah dengan orientasi strand pada lapisan permukaan OSB) transversal (tegak lurus dengan orientasi strand pada lapisan permukaan OSB). Pembebanan diberikan dengan kecepatan 10 mm/menit. Nilai MOE dihitung dengan persamaan: ∆PL3 2 MOE (kg/cm ) = 4∆Ybh3
5
Keterangan: MOE : Modulus of elasticity (kgf/cm2), ∆P : Beban dibawah batas proporsi (kgf), L : Jarak sangga (cm), ∆Y : Defleksi pada beban P (cm), b : Lebar contoh uji (cm), h : Tebal contoh uji (cm)
Modulus patah (Modulus of Rupture / MOR) Pengujian MOR dilakukan bersamaan dengan pengujian MOE dengan memakai contoh uji yang sama. Pada pengujian ini, pembebanan pada pengujian MOE dilanjutkan sampai contoh uji mengalami kerusakan (patah). Nilai MOR dihitung dengan persamaan: 3PL MOR (kg/cm2 ) = 2bh2 Keterangan MOR : Modulus of Rupture (kgf/cm2), P : Beban maksimum (kgf), L : Jarak sangga (cm), : Lebar contoh uji (cm), b h : Tebal contoh uji (cm). Internal bond (IB) Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 0.9 cm (JSA 2003) direkatkan pada dua buah blok kayu dengan perekat dan dibiarkan selama 24 jam. Kedua blok ditarik tegak lurus permukaan contoh uji dengan kecepatan 2 mm/menit sampai beban maksimum. Nilai IB dihitung dengan persamaan berikut: IB(kg/cm2 ) =
P bL
Keterangan : IB : Internal bond strength (kgf/cm2), P : Beban maksimum (kgf), L : Panjang contoh uji (cm), b : Lebar contoh uji (cm). Analisis Data Penelitian ini menggunkan rancangan acak lengkap faktorial. Pengaruh kombinasi rasio penyusunan dan perlakuan steam menggunakan 2 faktor dengan 3 ulangan. Faktor A terdiri dari 2 taraf ( perlakuan steam dan tanpa steam). Faktor B terdiri dari 4 taraf ( kombinasi rasio penyusunan). Rancangan percobaan tersebut adalah:
6
Yijk = μ + αi + βj + (αβ)ij + εijk Keterangan : Yijk : Nilai respon pada taraf ke-I faktor perlakuan steam dan taraf ke-j faktor rasio penyususan strand μ : nilai rata-rata pengamatan αi : pengaruh sebernarnya faktor perlakuan steam pada taraf ke-i βi : pengaruh sebenarnya faktor F/C rasio taraf ke-j (αβ)ij: interaksi antara αi dan βi εijk : pengaruh acak pada perlakuan α , β, dengan masing – masing taraf ulangan ke-k Data yang telah didapat dianalisis dengan sidik ragam (ANOVA) dan dilanjutkan dengan uji Duncan. HASIL DAN PEMBAHASAN Geometri Strand Target strand yang dibuat berukuran 7cm x 3 cm x 0.07 cm dengan AR minimal 3 dan nilai slenderness yang tinggi. Strand dengan SR tinggi menyebabkan kontak strand baik dan menghasilkan papan yang kuat (Maloney 1993). Tabel 1 Dimensi strand, aspect ratio (AR), dan slenderness ratio (SR) Parameter Minimum Maksimum Rata-rata* Panjang (cm) 6.74 7.28 7.00 Lebar (cm) 2.01 2.887 2.35 Tebal (cm) 0.07 0.13 0.09 SR 52.17 119.41 82.99 AR 2.84 3.38 3.00 Keterangan: *) Rata-rata dari 100 ulangan; SD=Standar Deviasi Hasil strand yang dibuat cukup baik dengan rata-rata AR 3.00 dan SR 82.99. Febrianto et al. (2014) menyatakan bahwa nilai SR 60-100 mengindikasikan bahwa strand yang dihasilakan tergolong sedang sampai tinggi. Sifat Fisis Kerapatan Kerapatan merupakan nisbah antara volume dengan berat kering udara papan (Adrin et al 2013). Nilai rata-rata kerapatan OSB yang dicapai berkisar 0.65-0.70 g cm-3. Secara umum OSB yang diuji medekati kerapatan target (0.7 g cm-3). Hasil analisis statistika menunjukkan bahwa faktor steam dan faktor rasio masing-masing tidak mempengaruhi secara nyata kerapatan
SD 6.94 0.21 0.02 14.57 0.26
7
Kerapatan (g/cm3)
papan, maupun interaksi dari faktor-faktor tersebut tidak berpengaruh secara nyata. Kerapatan yang diperoleh dipengaruhi oleh bahan baku strand yang digunakan memiliki kerapatan yang berbeda-beda dan kekompakan lembaran yang dibentuk saat pengempaan panas ( Kelly 1997). Non Steam
0.80 0.60 0.40 0.20 15/70/15
20/60/20
Steam
25/50/25
30/40/30
Kadar Air (%)
Rasio Gambar 1 Nilai kerapatan OSB dengan modifikasi face-to-core ratio dan steam Kadar air Nilai kadar air yang diperoleh dari OSB yang diuji berkisar 7.5610.10% setelah dikondisikan selama 2 minggu di suhu ruang. Kadar air pada papan yang diberi perlakuan steam lebih rendah dibandingkan non steam. Hasil analisis statistika menujukan faktor steam berpengaruh sangat nyata terhadap kadar air papan diduga hal ini disebabkan terangkatnya zat ekstraktif yang terdapat pada rongga strand sehingga penetrasi perekat lebih baik. Faktor rasio dan interaksi dari kedua faktor tidak berpengaruh terhadap nilai kadar air. Hal tersebut sesuai dengan pernyataan Adrin et al. (2013) dimana metode steam dapat meningkatkan penetrasi perekat yang mengisi rongga pada strand bambu sehingga terhambatnya air dan uap air masuk ke papan. 12 10 8 6 4 2 0
Non Steam a0
a0 b0
15/70/15
b0
20/60/20
Steam a0 b0
25/50/25
a0
b0
30/40/30
Rasio Gambar 2 Nilai KA OSB dengan modifikasi face-to-core ratio dan steam. Ket: huruf yang sama menunjukan tidak berbeda nyata (α<0.5) Pengembangan tebal Nilai pengembangan tebal yang diperoleh dari contoh uji OSB berkisar 2.26-4.52% untuk perendaman 2 jam, sedangkan 6.66-11.74% untuk perendaman 24 jam. . Berdasarkan analisis statistik menujukan bahwa faktor perlakuan steam berpengaruh nyata terhadap pengembangan tebal 2 jam dan 24 jam. Faktor rasio dan interaksi kedua faktor tidak berpengaruh pada nilai pengembangan tebal. Perlakuan steam pada strand bambu dapat meningkatkan stabilitas dimensi pada OSB, karena zat ekstraktif pada
8
6.00 5.50 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00
Non Steam
15
Steam
a0
11
a0 a0
b0
b0
Non Steam
b0
Steam
13
a0
b0
PT (%)
PT (%)
strand bambu terangkat dan meningkatkan penetrasi perekat yang dapat menghambat air yang masuk ke dalam rongga strand. Zat ekstraktif merupakan zat yang terdapat di rongga sel yang dapat mengurangi keteguhan rekat karena menghalangi reaksi perekat dengan rongga sel (Sutigno 2000).
9
7
a0 a0 b0
CSA 0437.0 (Grade O-1) a0
a0 b0
b0
b0
5 3 1 15/70/15 20/60/20 25/50/25 30/40/30
15/70/15 20/60/20 25/50/25 30/40/30
Rasio A
Rasio B
Gambar 3 Pengembangan tebal (PT) OSB modifikasi face-to-core ratio dan steam, dimana; A= Pengembangan tebal 2jam; B= Pengembangan tebal 24 jam ; 0= Uji Duncan modifikasi steam Daya serap Air Nilai daya serap air yang diperoleh dari contoh uji OSB sebesar 13.35%-18.42% untuk perendaman selama 2 jam sedangkan 22.23%45.11% untuk perendaman 24 jam. Nilai DSA 2 jam terbesar terdapat pada OSB rasio 20/60/20 non steam dengan 18.42% dan Nilai terendah terdapat pada OSB rasio 25/50/25 steam dengan 13.35%. Nilai DSA pada OSB yang diberi perlakuan steam lebih rendah dibandingkan OSB tanpa perlakuan steam, karena terangkatnya zat ekstraktif yang terdapat pada rongga strand sehingga dapat terisi oleh perekat dan membuat proses perekatan lebih baik. Berdasarkan hasil analisis statistik menunjukan faktor steam berpengaruh nyata terhadap DSA 2 jam dan DSA 24 jam. Faktor rasio dan interaksi kedua faktor tidak berpengaruh pada nilai DSA. Perlakuan steam pada strand bambu dapat meningkatkan stabilitas dimensi pada OSB, karena zat ekstraktif pada strand bambu terangkat dan meningkatkan penetrasi perekat yang dapat menghambat air yang masuk ke dalam rongga sel. Zat ekstraktif merupakan zat yang terdapat di rongga sel yang dapat mengurangi keteguhan rekat karena menghalangi reaksi perekat dengan rongga sel (Sutigno 2000). Perlakuan steam juga mengubah gula bebas menjadi furan intermediate dan dikonversi menjadi furan resin yang dapat meningkakan keteguhan rekat (Rowell 2002)
9
50
Non Steam
Steam
a0
a0
30 a0
a0
b0
b0
a0 b0
a0 b0
30
Steam
b0
a0 b0
20
10
10
0
0 15/70/1520/60/2025/50/2530/40/30
b0
a0
b0
40 DSA(%)
DSA(%)
40
20
Non Steam
50
15/70/15 20/60/20 25/50/25 30/40/30
Rasio B Rasio A Gambar 4. Daya serap air (DSA) OSB modifikasi face-to-core ratio dan steam dimana; A. Daya serap air 2 jam; B. Daya serap air 24 jam; ; 0= Uji Duncan modifikasi steam. Sifat Mekanis Modulus lentur ( MOE) Nilai rata-rata MOE sejajar serat yang diperoleh dari hasil pengujian berkisar 6.4x104–9.67x104 kg cm-2. Nilai MOE sejajar serat terbesar dengan rasio 30/40/30 steam bernilai 9.67x104 kg cm-2 . Nilai rata-rata MOE tegak lurus serat yang diperoleh dari hasil pengujian berkisar 13x104–49.96 x104 kg cm-2. Nilai MOE tegak lurus serat terbesar dengan rasio 15/70/15 steam bernilai 49.96x104 kg cm-2 .OSB yang dibuat memenuhi standar CSA 0437.0 (Grade O-1). Berdasarkan hasil analisis statistik faktor perlakuan steam dan faktor F/C rasio berpengaruh sangat nyata terhadap MOE sejajar dan MOE tegak lurus dari OSB yang diuji. Uji lanjut duncan menunjukan MOE sejajar serat OSB perlakuan steam dengan F/C rasio 30/40/30 berbeda nyata dengan OSB lain. Keunggulan tersebut menunjang nilai MOE sejajar serat dari OSB. Berdasarkan gambar 5A dapat dilihat semakin tebal lapisan permukaan OSB maka MOE sejajar seratnya akan semakin tinggi. Gambar 5B menunjukan semakin tebal lapisan inti OSB maka semakin besar MOE tegak lurus dari OSB. Berdasarkan uji Duncan MOE tegak lurus serat OSB perlakuan steam dengan rasio 15/70/15 berbeda nyata dengan OSB perlakuan lain. Bambu memiliki kekuatan lentur sejajar yang tinggi. Contoh uji MOE sejajar pada lapisan permukaan OSB disusun sejajar, sehingga lapisan permukaan yang semakin tebal akan meningkatkan MOE sejajar. Lapisan inti dari contoh uji MOE tegak lurus tersusun atas strand yang sejajar, maka semakin tebal lapisan inti OSB maka kekuatan lentur tegak lurus akan semakin besar
10
MOE (kg/cm2)
130000
Non Steam a1
a1
b1 b0
110000
b0
90000 70000
b0
d1
70000
b1 b0 a0
a0
a0
a0
Non Steam
80000
Steam
MOE(kg/cm2)
150000
CSA 0437.0 (Grade O-1) 50000
60000
c1
a0 b0
50000
Steam
b1 b0
a1
CSA 0437.0 (Grade O-1)
40000 a0
30000
a0
b0 a0 b0
20000
30000
10000 0
10000
15/70/15 20/60/20 25/50/25 30/40/30
15/70/15 20/60/20 25/50/25 30/40/30
Rasio B
Rasio A
Gambar 5 MOE OSB modifikasi face-to-core ratio dan steam dimana; A= Sejajar serat ; B=Tegal lurus serat ; 0= Uji Duncan faktor perlakuan steam; 1=Uji Duncan faktor rasio Modulus Patah ( MOR) Nilai rata-rata MOR yang diperoleh dari hasil pengujian berkisar 286-490kg cm-2 untuk tegak lurus serat, sedangkan untuk sejajar serat berkisar 156-471kg cm-2. OSB yang telah diuji memenuhi standar CSA 0437.0 (Grade O-1) sebesar 96 kg/cm-2 dan 234 kg/cm-2. Gambar 5B dan gambar 5A menunjukan OSB dengan perlakuan steam memiliki MOR sejajar dan MOE tegak lurus yang lebih tinggi dibandingkan OSB tanpa perlakuan steam. Non Steam
800
a1
600
b0
400 200
a0
a1
a0
ab1
b1
b0 a0
b0
a0 b0
800
b1
ab1
600 400
CSA 0437.0 (Grade O-1) Steam
Non Steam
1000
CSA 0437.0 (Grade O-1)
MOR(Kg/cm2)
MOR(Kg/cm2)
1000
Steam
a0
b0
b0 a0
a1 a0
b0
a1 a0 b0
200 0
0 15/70/15 20/60/20 25/50/25 30/40/30
Rasio B
15/70/15 20/60/20 25/50/25 30/40/30
Rasio A
Gambar 6 MOR OSB modifikasi face-to-core ratio dan steam dimana; A=sejajar serat; B=tegal lurus serat; 0= Uji Duncan faktor perlakuan steam; 1= Uji Duncan faktor rasio Berdasarkan analisis statistik menunjukkan faktor steam berpengaruh sangat nyata terhadap MOR tegak lurus dan MOR sejajar, berikut juga faktor F/C rasio yang berpengaruh sangat nyata terhadap MOR sejajar serat dan MOR tegak lurus serat. Berdasarkan Gambar 6A
11
menunjukkan bahwa semakin tebal lapisan permukaan yang disusun sejajar meningkatkan MOR sejajar serat dari OSB. Dalam pernyataan Febrianto (2012) bambu mempunyai kekuatan tarik yang baik. Keunggulan tersebut menunjang nilai MOR sejajar serat dari OSB. Uji duncan menunjukan bahwa OSB dengan perlakuan steam dengan F/C rasio 30/40/30 berbeda nyata terhadap OSB dengan perlakuan steam atau nonsteam dan F/C rasio lain. Gambar 6B menunjukkan semakin tebal lapisan inti dari OSB meningkatkan MOR tegak lurus dari OSB. Pengujian MOR sejajar, lapisan contoh uji permukaan OSB disusun sejajar, sehingga lapisan permukaan yang semakin tebal akan meningkatkan MOR sejajar. Pengujian MOR tegak lurus, lapisan inti contoh uji tersusun atas strand yang sejajar, maka semakin tebal lapisan inti OSB maka MOR tegak lurus akan semakin besar
Internal Bond (Kg/cm2)
Internal bond (IB) Internal bond merupakan uji pengendalian kualitas yang penting karena menunjukkan kekuatan ikatan dari pencampuran, pembentukan dan proses pengempaan (Bowyer et al 2003). Nilai rata-rata IB yang dicapai berkisar 3.54 – 5.93 kg cm-2. Seluruh OSB yang dibuat memenuhi standar CSA 0437.0 (Grade O-1). Hasil analisis statistik menunjukkan faktor steam berpengaruh sangat nyata terhadap nilai IB OSB yang diuji. Pada Gambar 6 menunjukkan OSB yang diberi perlakuan steam memiliki keteguhan rekat yang jauh lebih baik dibandingkan papan tanpa perlakuan steam, karena dengan perlakuan steam penetrasi perekat akan lebih baik. Zat ekstraktif merupakan zat yang terdapat di rongga sel yang dapat mengurangi keteguhan rekat karena menghalangi reaksi perekat dengan rongga sel (Sutigno 2000). Perlakuan steam juga mengubah gula bebas menjadi furan intermediate dan dikonversi menjadi furan resin yang dapat meningkakan keteguhan rekat (Rowell 2002). 10.00
Non Steam
Steam CSA 0437.0 (Grade O-1)
8.00 b0
6.00 4.00
a0
b0
a0
b0 a0
b0 a0
2.00 0.00
15/70/15
20/60/20 25/50/25 Rasio
30/40/30
Gambar 6. IB OSB modifikasi face-to-core ratio dan steam, dimana 0= Uji Duncan faktor perlakuan steam.
12
SIMPULAN Perlakuan steam pada strand bambu andong dapat meningkatkan stabilitas dimensi dan sifat mekanis dari OSB.Semakin besar F/C rasio pada OSB dapat menunrunkan MOE dan MOR tegak lurus serat, sedangkan dapat meningkatkan MOE dan MOR sejajar serat.
SARAN Penelitian lebih lanjut mengenai sifat keawetan dan ketahanan terhadap cuaca dari OSB dengan berbagai face-to-core ratio.
DAFTAR PUSTAKA Abdillah IB. 2016. Pengaruh modifikasi strand dan kadar perekat terhadap sifat fisis dan mekanis OSB dari bambu andong [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Avramidis, S. Smith, L.A. 1989. Effect of resin content and face to-core ratio on some properties of oriented strand board. Holzforschung (1989) 43:131-132. Adrin, Febrianto F, Sadiyo S. 2013. Properties of oriented strand board prepared from steam treated bamboo strands under various adhesive combinations. J Trop Wood Sci Tech. 11(2):109-119. Bowyer JL, Haygreen JG. 2003. Forest Product and Wood Science. IOWA (US): The Iowa State University Press. Febrianto F, Sahroni, Hidayat W, Bakar ES, Kwon GJ, Kwon JH, Kim NH. 2012. Properties of oriented strand board made from betung bamboo (Dendrocalamus asper (Schultes.f) Backer ex Heyne). Wood Sci Technol. 46:53-62. doi: 10.1007/s00226-010-0385-8. Febrianto F, Jang JH, Lee SH, Santosa IA, Hidayat W, Kwon JH, Kim NH. 2014. Effect of bamboo species and resin content on properties of OSBs prepared from steam-treated bamboo strands. J Wood Sci. (reviewed). [JSA] Japanese Standard Association. 2003. Japanenese Industrial Standard : Particleboards – JIS A 5908-2003 Kelly MW. 1977. Critical Literature Review of Relationship Between Processing Parameters And Physical Properties of Particleboard. General Technical Report Fpl-10. Madison (US): USDA Forest Product Laboratory. Kementerian Kehutanan. 2014. Statistik Kementerian Kehutanan Tahun 2013. Jakarta (ID): Kementerian Kehutanan Maulana S. 2015. Pengaruh modifikasi strand dan kadar perekat terhadap sifat fisis dan mekanis OSB dari bambu betung. [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
13
Iswanto AH. 2008. Sifat Dasar Kayu Sentang (Melia excels Jack) dan Pemanfaatannya sebagai Bahan Baku Oriented Strand Board. [Tesis]. Bogor (ID) : Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB Maloney TM. 1993. Modern Particleboard & Dry-Process Fiberboard Manufacturing. San Fransisco (US): Miller Freeman Inc. Pizzi A. 1994. Wood Adhesive, Chemistry and Technology. New York (US): Marcel Dekker Inc. Rowell R, Lange S, McSweeny J, Davis M. 2002. Modification of wood fiber using steam. Proceeding of 6th Rim Bio-Based Composites Symposium: Oregon (US): Forest Product Laboratory. hlm 606-615. Rowell M, Pettersen R, Han J, Rowell J, Tshabalala M. 2005. Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites. Rowell M, editor. Boca Raton (FL): CRC Press. [SBA] Stuctural Board Association. 2004. OSB Performance by Design: Oriented Strand Board in Wood Frame Constuction. Ontario (CA): Structural Board Association Sumardi, I., Suzuki, S. 2014. Dimentional stability and mechanical properties of strand board made from bamboo Impact Factor: 1.43 DOI: 10.15376/biores.9.1.1159-1167 Sutigno P. 2000. Perekat dan Perekatan. Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Bogor: Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan
14
LAMPIRAN Lampiran 1 Anova sifat fisis OSB bambu andong pada berbagai face-tocore ratio dan modifikasi steam
Kerapatan Type III Sum of Squares
Mean Square
Source df F Sig. Corrected .003a 7 .000 1.448 .254 Model Intercept 10.560 1 10.560 42241.067 .000 FaktorA .001 1 .001 3.267 .090 FaktorB .001 3 .000 1.467 .261 FaktorA * .001 3 .000 .822 .501 FaktorB Error .004 16 .000 Total 10.567 24 Corrected Total .007 23 a. R Squared = .388 (Adjusted R Squared = .120)
Kadar Air Type III Sum of Mean Source Squares df Square F Sig. Corrected .002a 7 .000 5.051 .004 Model Intercept .186 1 .186 3180.071 .000 FaktorA .001 1 .001 20.643 .000 FaktorB .000 3 .000 2.167 .132 FaktorA * .000 3 .000 2.738 .078 FaktorB Error .001 16 5.833E-05 Total .189 24 Corrected Total .003 23 a. R Squared = .688 (Adjusted R Squared = .552)
15
Pengembangan Tebal 2jam Source Corrected Model Intercept FaktorA FaktorB FaktorB * FaktorA Error Total Corrected Total
Type III Sum of Squares
df
Mean Square
F
Sig.
.000a
7
6.177E-05
.033 .000 .000
1 1 3
.033 876.262 .000 .000 5.964 .027 5.326E-05 1.427 .272
5.007E-05
3
1.669E-05
.001 16 .034 24 .001 23
3.731E-05
1.655 .191
.447 .723
R Squared = .420 (Adjusted R Squared = .166)
Pengembangan Tebal 24jam Type III Sum of Mean Source Squares df Square F Sig. Corrected .002a 7 .000 10.902 .000 Model Intercept .139 1 .139 4987.913 .000 FaktorA .002 1 .002 64.319 .000 FaktorB 9.474E-05 3 3.158E-05 1.134 .365 FaktorA * .000 3 7.977E-05 2.864 .069 FaktorB Error .000 16 2.785E-05 Total .141 24 Corrected Total .003 23 a. R Squared = .827 (Adjusted R Squared = .751)
16
Daya Serap Air 2jam Type III Sum of Mean Source Squares df Square F Sig. Corrected .007a 7 .001 1.489 .240 Model Intercept .619 1 .619 923.057 .000 FaktorA .004 1 .004 5.318 .035 FaktorB .003 3 .001 1.384 .284 FaktorA * .001 3 .000 .318 .812 FaktorB Error .011 16 .001 Total .636 24 Corrected Total .018 23 a. R Squared = .394 (Adjusted R Squared = .130)
Daya Serap Air 24jam Type III Sum of Mean Source Squares df Square F Sig. Corrected .092a 7 .013 8.515 .000 Model Intercept 3.119 1 3.119 2030.104 .000 FaktorA .075 1 .075 48.812 .000 FaktorB .010 3 .003 2.231 .124 FaktorA * .006 3 .002 1.367 .288 FaktorB Error .025 16 .002 Total 3.235 24 Corrected Total .116 23 a. R Squared = .788 (Adjusted R Squared = .696)
17
Lampiran 2 Anova sifat mekanis OSB bambu andong pada berbagai face-tocore ratio dan modifikasi steam
MOE Sejajar Type III Sum of Source Squares df Mean Square F Sig. Corrected 3239206395.115a 7 462743770.731 12.480 .000 Model Intercept 146668914316.354 1 146668914316.354 3955.706 .000 FaktorA 1282547329.848 1 1282547329.84813 34.591 .000 FaktorB 1753558186.117 3 584519395.372 15.765 .000 FaktorA * 203100879.151 3 67700293.050 1.826 .183 FaktorB Error 593244922.552 16 37077807.660 Total 150501365634.022 24 Corrected 3832451317.668 23 Total a. R Squared = .845 (Adjusted R Squared = .777)
Duncana,b Subset Rasio N 1 2 15/70/15 6 66671.2833 20/60/20 6 74092.1558 25/50/25 6 82662.5571 30/40/30 6 89270.7837 Sig. .051 .078
MOE Tegak Lurus Source Corrected Model Intercept FaktorA FaktorB FaktorA * FaktorB Error Total Corrected Total
Type III Sum of Squares
df
3940215978.067a
7
19789812275.145 325885599.501 3467110247.266
1 19789812275.1451 1053.622 .000 1 325885599.501 17.350 .001 3 1155703415.7553 61.530 .000
147220131.300
Mean Square 562887996.867
3
49073377.100
300522417.849 16 24030550671.061 24
18782651.116
4240738395.916 23
F
Sig.
29.969 .000
2.613 .087
18
a. R Squared = .929 (Adjusted R Squared = .898) Duncana,b Subset Rasio 30/40/30 25/50/25 20/60/20 15/70/15 Sig.
N 1 2 3 4 6 14325.2469 6 22590.8051 6 31135.8810 6 46809.7586 1.000 1.000 1.000 1.000 MOR Sejajar
Type III Sum of Mean Source Squares df Square F Sig. Corrected 125541.506a 7 17934.501 4.404 .007 Model Intercept 3712092.034 1 3712092.034 911.634 .000 FaktorA 45461.205 1 45461.205 11.165 .004 FaktorB 71235.852 3 23745.284 5.831 .007 FaktorA * 8844.448 3 2948.149 .724 .552 FaktorB Error 65150.553 16 4071.910 Total 3902784.092 24 Corrected Total 190692.058 23 a. R Squared = .658 (Adjusted R Squared = .509)
Duncana,b Subset Rasio 15/70/15 20/60/20 25/50/25 30/40/30 Sig.
N 1 2 6 329.4484 6 360.2564 6 409.9581 409.9581 6 473.4639 .054 .104
19
MOR Tegak Lurus Type III Sum of Squares
Mean Square
Source df F Sig. Corrected 202168.127a 7 28881.161 28.696 .000 Model Intercept 1956694.421 1 1956694.421 1944.125 .000 FaktorA 43931.118 1 43931.118 43.649 .000 FaktorB 151389.324 3 50463.108 50.139 .000 FaktorA * 6847.686 3 2282.562 2.268 .120 FaktorB Error 16103.442 16 1006.465 Total 2174965.991 24 Corrected 218271.570 23 Total a. R Squared = .926 (Adjusted R Squared = .894)
Duncana,b Rasio 30/40/30 25/50/25 20/60/20 15/70/15 Sig.
Subset 2
N 1 3 6 203.1514 6 223.0298 6 313.0165 6 402.9333 .294 1.000 1.000 Internal Bond
Source Corrected Model Intercept FaktorA FaktorB FaktorA * FaktorB Error Total Corrected Total
Type III Sum of Squares
df
Mean Square
12.554a
7
476.187 9.003 2.505
1 1 3
1.046
3
.349
4.789 16 493.530 24 17.343 23
.299
1.793
F
Sig.
5.991 .001
476.187 1590.790 .000 9.003 30.076 .000 .835 2.789 .074 1.165 .354
20
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 2 November 1993 sebagai anak pertama Bapak Prihanggodo dan Wiryawati Srihartati. Tahun 2012 penulis lulus dari SMAN 48 Jakarta dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Ujian Talenta Mandiri IPB (UTMI). Penulis memilih program studi Teknologi Hasil Hutan pada bagian Biokomposit, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Selama mengikuti perkuliahan di IPB, penulis menjadi anggota Himpunan profesi Mahasiswa Hasil Hutan (HIMASILTAN) sebagai anggota divisi Eksternal periode 2013-2014 dan anggota divisi Internal periode 2014-2015. Penulis aktif di berbagai kepanitiaan seperti panitia KOMPAK 2014 sebagai kepala divisi logistik dan transpotasi, FORTEX sebagai Publikasi, Dokumentasi dan Dekorasi (PDD), Logcoustic sebagai divisi PDD, Bina Corps Rimbawa 2014 dan 2015 senagai divisi PDD, Himasiltan care sebagai kadiv humas, Ketua pelaksana Family Gathering DHH 2014 serta dua kali menjuarai Olimpiade Mahasiswa IPB sebagai atlet cabang basket untuk Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor . Penulis telah mengikuti beberapa kegiatan praktek lapang, antara lain Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan (PPEH) pada tahun 2014 di Telaga Bodas-Sancang Timur dan Praktek Pengelolaan Hutan (PPH) pada tahun 2015 di Hutan Pendidikan Gunung Walat, Sukabumi Jawa Barat. Penulis telah melaksanakan Praktek Kerja Lapang (PKL) di Industri Kayu Rakyat Kecamatan Jasinga Bogor pada tahun 2016. Untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan IPB, penulis menyelesaikan skripsi dengan judul Sifat fisis dan Mekanis Oriented Strand Board Bambu Andong Dari Berbagai Face-To-Core Ratio Dan Modifikasi Steam yang dibimbing oleh Prof Dr Ir Fauzi Febrianto, MS.
