BAB III METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat 3.2 Alat dan Bahan 3.3 Pembuatan Oriented Strand Board (OSB) Persiapan Bahan 3.3.

Transkripsi

1 11 BAB III METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ini dilakukan mulai bulan April 2012 sampai Juli 2012, Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Peningkatan Mutu Kayu, Laboratorium Bio Komposit Departemen Hasil Hutan, Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Departemen Hasil Hutan, Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman Pekerjaan Umum (Puslitbang Permukiman PU), Cileunyi, Bandung. 3.2 Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan caliper, oven, desikator, timbangan digital, cetakan 30 cm x 30 cm, hot press, sprayer, rotary blender, bak plastik, kain teflon, alat tulis, circular saw, alat uji UTM (Universal Testing Machine) merk Instron, alat uji kecepatan rambatan gelombang (stress wave velocity) merk Metriguard. Bahan yang digunakan pada penelitian ini bambu tali (Gigantochloa apus J.A & J.H. Schultes Kurz) dan bambu hitam (Gigantochloa atroviolacea Widjaja) berumur tiga tahun yang diambil dari Sukabumi, perekat fenol formaldehida (PF) yang diproduksi oleh PT Pamolite Adhesive Industry, dan wax (parafin) 1%. 3.3 Pembuatan Oriented Strand Board (OSB) Persiapan Bahan Persiapan yang dilakukan mempersiapkan bahan-bahan dan alat yang akan digunakan dalam penelitian, termasuk persiapan perekat dan parafin. Perekat yang digunakan adalah fenol formaldehida (PF) dengan kadar 6%, 8%, dan 10% Pembuatan Strand Bambu yang digunakan sebanyak dua jenis yaitu bambu tali dan bambu hitam. Bambu tersebut dibuat menjadi strand yang berukuran panjang 7 cm, lebar 2 cm dengan ketebalan 0,1-0,2 cm. Strand dipisah berdasarkan jenis dan dimasukkan ke dalam karung. Penentuan nilai aspect ratio (perbandingan panjang dan lebar strand) dan slenderness ratio (perbandingan panjang dan tebal strand) dilakukan dengan mengambil strand secara acak sebanyak 100 strand pada setiap

2 12 jenis kemudian diukur panjang, lebar, dan tebal strand. Strand kering udara dimasukkan kedalam oven untuk mencapai kadar air kering tanur (BKT). Gambar 1 Strand bambu Pencampuran Strand dan Perekat Proses pencampuran menggunakan bantuan alat rotary blender, sedangkan untuk memasukan perekat kedalam rotary blender menggunakan sprayer dan dimasukkan pula parafin cair dengan kadar 1%. Gambar 2 Rotary blender Pembentukan Lembaran Lembaran OSB yang dibuat berdasarkan pada jenis bambu. Lembaran yang dibuat terdiri dari face, core,dan back dan perbandingan masing-masing 1:1:1. Arah strand lapisan face dan back disusun sejajar menurut panjang panil sedangkan lapisan core arahnya tegak lurus terhadap lapisan face dan back untuk

3 13 meningkatkan stabilitas dimensi panil yang dibentuk, Lembaran OSB yang dibuat berukuran 30 cm x 30 cm x 1 cm dengan kerapatan target sebesar ± 0,7 g/cm 3. Gambar 3 Pembentukan lembaran Pengempaan Pengempaan menggunakan kempa panas dengan suhu sebasar 160 o C dan tekanan sebasar 25 kg/cm 2 dengan waktu pengempaan selama 7 menit. Pengempaan menggunakan kempa panas karena perekat PF merupakan perekat termosseting yang dapat mengeras bila terkena panas. Tujuan pengempaan ini adalah pembentukan lembaran strand dalam ikatan panil menjadi padat dan keras serta memperoleh ketebalan yang diinginkan yaitu 1 cm. Gambar 4 Alat kempa panas Pengkondisian Setelah proses pengempaan, lembaran-lembaran OSB diberi perlakuan pengkondisian (conditioning) dengan cara penumpukan rapat (solid files) selama

4 14 ± 14 hari agar perekat dapat mengeras dengan baik dan kadar air papan mencapai kesetimbangan. Gambar 5 Pengkondisian Setelah dua minggu papan dapat dipotong sesusai dengan ukuran contoh uji yang diinginkan untuk diuji sifat fisis dan mekanisnya. Ukuran contoh uji mengikuti standar JIS 5908 (2003). Pola pemotongan contoh uji dapat dilihat pada Gambar 6. Keterangan : Gambar 6 Pola pemotongan contoh uji A,D B,C : contoh uji untuk MOE dan MOR tegak lurus serat kondisi kering dan basah (20 cm x 5 cm x 1 cm) : contoh uji untuk MOE dan MOR sejajar serat kondisi kering dan basah (20 cm x 5 cm x 1 cm)

5 15 E F G H I : contoh uji untuk kadar air dan kerapatan (10 cm x 10 cm x 1 cm) : contoh uji untuk kuat pegang sekrup (10 cm x 5 cm x 1 cm) : contoh uji untuk pengembangan tebal dan daya serap air (5 cm x 5 cm x 1 cm) : contoh uji untuk internal bond (5 cm x 5 cm x 1 cm) : cadangan (5 cm x 5 cm x 1 cm) 3.4 Pengujian Fisis dan Mekanis OSB Pengujian Sifat Fisis OSB Kadar Air (KA) Pengujian kadar air menggunakan contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm berdasarkan JIS A 5908 (2003). Tahap pertama contoh uji ditimbang berat awalnya (m1), selanjutnya contoh uji dikeringkan dalam oven dengan temperatur 103±2 o C selama 24 jam. Contoh uji dimasukkan kedalam desikator agar beratnya konstan dan kemudian ditimbang beratnya (m2). Kadar air dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut : KA (%) = x Kerapatan Contoh uji yang digunakan untuk menguji kerapatan berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003). Dimensi panjang dan lebar diukur pada dua sisi yang berbeda kemudian hasilnya dirata-ratakan. Sedangkan dimensi tebal diukur pada keempat sisinya kemudian hasilnya dirata-ratakan. Setelah ketiga dimensi diperoleh maka volume dapat dihitung dengan mengalikan ketiga nilai dimensi tersebut. Contoh uji ditimbang beratnya (m1). Nilai kerapatan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : KR (g/cm 3 ) = Pengembangan Tebal Pengujian pengembangan tebal menggunakan contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003). Pengembangan tebal didasarkan pada tebal sebelum (t1) yang diukur pada keempat sisi dan dirata-

6 16 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 (%) = x 100% Daya Serap Air Pengujian daya serap air dilakukan dengan menggunakan contoh uji yang sama dengan pengujian pengembangan tebal dengan berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm berdasarkan JIS A 5908 (2003) ditimbang berat awalnya (m1). Kemudian direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam, setelah itu ditimbang beratnya (m2). Nilai daya serap air (water absorpsion) dihitung dengan persamaan sebagai berikut : DSA (%) = x Pengujian Sifat Mekanis OSB Pengujian Sifat Mekanis OSB Secara Nondestruktif Pengujian nondestruktif menggunakan alat uji Metriguard 239 A stresswave timer. Contoh uji yang digunakan berukuran 20 cm x 5 cm x 1 cm. Metode ini berdasarkan pada pengukuran kecepatan rambatan gelombang yang dibangkitkan oleh pendulum yang dilepaskan dari ketinggian maksimal pada satu sisi contoh uji. Kemudian gelombang suara merambat sepanjang contoh uji hingga mencapai accelerometer pada ujung sisi lainnya. Waktu rambatan (mikro detik) terbaca pada layar alat. Gambar 7 Pengujian stress wave velocity

7 17 Waktu rambatan tersebut digunakan untuk menghitung kecepatan gelombang suara (SWV/stress wave velocity). Nilai SWV dan MOE dinamis dihitung menggunkan persamaan: SWV = MOEd = Keterangan : SWV : kecepatan rambatan gelombang suara (m/detik) d : jarak tempuh gelombang antar dua transduser (m) t : waktu tempuh gelombang antar dua transduser (detik) MOE d : modulus elastisitas dinamis (kg/cm 2 ) ρ : kerapatan (kg/m 3 ) G : konstanta gravitasi (9,81 m/detik 2 ) Pengujian Sifat Mekanis dengan Metode Destruktif Modulus Elastisitas Statis (MOEs) Pengujian MOEs dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine merk Instron dengan menggunakan lebar bentang (jarak penyangga) 15 kali tebal nominal, tetapi tidak kurang dari 15 cm. Contoh uji yang digunakan berukuran 5 cm x 20 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003) yaitu pada arah longitudinal (searah dengan orientasi strand pada lapisan permukaan OSB) dan pada arah transversal (tegak lurus dengan orientasi strand pada lapisan permukaan OSB). Contoh uji yang digunakan dalam kondisi basah dan kondisi kering, Pembebanan contoh uji diberikan dengan kecepatan 10 m/menit. Nilai Modulus elastisitas statis (MOEs) dapat diketahui dengan persamaan : MOEs (kgf/cm 2 ) = keterangan : MOEs : Modulus elastisitas statis (kgf/cm 2 ) ΔP : Beban dibawah didalam batas proporsi (kgf) L : jarak sangga (cm) ΔY : defleksi pada beban P (cm) b : lebar contoh uji (cm) t : tebal contoh uji (cm)

8 Modulus Patah (Modulus of Rupture) Pengujian modulus of rupture (MOR) dilakukan bersama-sama dengan pengujiian MOE dengan memakai contoh uji yang sama. Pada pengujian ini, pembebanan pada pengujian MOE dilanjutkan sampai contoh uji mengalami kerusakan (patah). persamaan : Gambar 8 Pengujian MOE dan MOR Nilai modulus patah (MOR) dapat dihitung dengan menggunakan keterangan : MOR (kgf/cm 2 ) = MOR : modulus patah (kgf/cm 2 ) P L b t : beban beban maksimum (kgf) : jarak sangga (cm) : lebar contoh uji (cm) : tebal contoh uji (cm) Keteguhan Rekat (Internal Bond / IB) Pengujian IB menggunakan contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003) direkatkan pada dua buah balok alumunium dengan perekat epoxy dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Gambar 9 Pengujian internal bond

9 19 Kedua balok ditarik tegak lurus permukaan contoh uji dengan kecepatan 2 mm/menit sampai beban maksimum. Nilai IB dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : IB (kgf/cm 2 ) = keterangan : IB = keteguhan Rekat Internal (kgf/cm 2 ) P = beban maksimum (kgf) L = panjang contoh uji (cm) b = lebar contoh uji (cm) Kuat Pegang Sekrup (Screw Holding Power) Contoh uji yang digunakan berukuran 10 cm x 5 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003) dan sekrup yang digunakan berukuran 2,7 mm dengan panjang 16 mm dimasukkan hingga kedalaman 8 mm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum dalam kilogram. 3.5 Penentuan OSB Terbaik OSB terbaik didapatkan dengan cara menentukan urutan sifat-sifat OSB dari yang paling unggul hingga terendah pada masing-masing pengujian baik dari sifat fisis dan mekanis. Nilai yang diberikan atas keunggulan sifat dari 6 kombinasi jenis bambu dan kadar perekat OSB, mulai dari kualitas tertinggi hingga terendah diberikan poin 1 sampai 6. Nilai terendah merupakan OSB dengan kualitas terbaik. 3.6 Kekuatan Retensi Retensi kekuatan merupakan suatu gambaran yang menunjukkan tahannya suatu papan untuk menahan beban yang diberikan. Contoh uji yang digunakan pada pengujian ini yaitu contoh uji yang sama dengan pengujian MOR (modulus patah) dan MOEs (modulus elastisitas statis). Nilai kekuatan retensi dapat di hitung dengan mengunakan rumus : Retensi = Nilai (MOR dan MOEs) basah Nilai (MOR dan MOEs) kering x 100%

10 Analisis Data Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial 2 faktor dengan faktor A adalah jenis bambu dan B adalah variasi kadar perekat dan ulangan sebanyak 3 kali sehingga percobaan 2 x 3 x 3. Analisis dilakukan dengan menggunakan bantuan program komputer SPSS Model statistik umum rancangan yang digunakan adalah sebagai berikut : Keterangan : Y ijk = µ + A i + B j + (AB) ij + ε ijk Y ijk : nilai respon pada taraf ke-i faktor jenis bambu yang digunakan pada taraf ke-j faktor ukuran papan yang dibuat µ : nilai rata-rata pengamatan A i B j i j : pengaruh perlakuan jenis bambu pada taraf ke-i : pengaruh variasi kadar perekat taraf ke-j : variasi jenis bambu : variasi kadar perekat 6%, 8%, dan 10% pada perekat PF k : ulangan (1, 2, dan 3) (AB)ij : pengaruh interaksi faktor jenis bambu pada taraf ke-i dan faktor variasi kadar perekat pada taraf ke-j Εijk : kesalahan (galat) percobaan Untuk melihat adanya pengaruh perlakuan terhadap respon maka dilakukan analisis keragaman dengan menggunakan uji F pada tingkat kepercayaan 95%. Tabel 3 Analisis keragaman (ANOVA) Sumber Db JK KT F hitung 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

11 21 Sedangkan kriteria ujinya yang digunakan adalah jika F hitung lebih kecil atau sama dengan F tabel maka perlakuan tidak berpengaruh nyata pada suatu tingkat kepercayaan tertentu dan jika F hitung lebih besar dari F tabel maka perlakuan berpengaruh nyata pada tingkat kepercayaan tertentu. Untuk mengetahui faktorfaktor yang berpengaruh nyata dilakukan uji lanjut dengan menggunakan uji Duncan. Standar sifat fisis dan mekanis OSB yang digunakan standar Kanada yaitu CSA (Grade 0-2). 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 : peubah tak bebas (nilai dugaan) α : konstanta regresi β : kemiringan / gradient x : nilai peubah bebas ε : galat