BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Transkripsi

1 8 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan pada bulan Januari 2011 sampai Agustus Pemotongan kayu dilakukan di Work Shop Laboratorium Peningkatan Mutu Kayu, Pembuatan OSB dilaksanakan di Laboratorium Bio Komposit dan pengujian sifat fisis dan mekanis OSB dilaksanakan di Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. 3.2 Alat dan Bahan Dalam penelitian ini digunakan kayu Akasia (Acacia mangium Willd.), kayu Manii (Maesopsis eminii Engl.) perekat MDI, dan paraffin cair. Sedangkan peralatan yang dipergunakan terdiri dari disk flaker, saringan, kantong plastik, oven, desikator, gelas ukur, gelas aqua, timbangan digital, rotary blender, spray gun, cetakan berukuran 30 cm x 30 cm dan 81 cm x 81 cm, kain teflon ukuran 35 cm x 35 cm dan 100 cm x 100 cm, hot press, plat besi/kayu dengan tebal 1 cm, caliper, dan alat uji sifat mekanis (Universal Testing Machine merk Instron). 3.3 Pembuatan OSB Persiapan Bahan Baku Strand dibuat dari log segar kayu Akasia dan Manii dengan menggunakan disk flaker. Strand yang telah dibuat kemudian disortir, strand yang memiliki ukuran panjang antara 5-7 cm, lebar 1-3 cm dan tebal 0,1-0,3 cm diambil sedangkan sisanya dibuang. Dari strand yang telah terpilih tersebut kemudian akan diambil 100 sample strand secara acak dari masing-masing jenis kayu kemudian diukur panjang dan lebarnya untuk menentukan nilai aspect ratio strand (perbandingan panjang dan lebar strand) dan nilai slenderness ratio (perbandingan panjang dengan tebal strand).

2 Pengeringan dan Penyimpanan Strand Strand yang telah dipilih kemudian disimpan dalam keadaan terbuka sampai kadar airnya mencapai kadar air kering udara, kemudian strand tersebut akan dioven hingga mencapai kadar air berat kering tanur (BKT). Strand yang telah dioven dimasukkan kedalam kantung plastik dan disimpan di tempat yang kering Persiapan Perekat Perekat yang dipakai adalah perekat MDI. Banyaknya perekat MDI yang digunakan adalah sebesar 5% dan 7% dari berat kering oven strand. Dalam perhitungannya diberi tambahan 5% dari berat perekat yang dibutuhkan untuk menggantikan perekat yang tersisa pada spray gun dan rotary blender Pencampuran Strand dan Perekat Pencampuran perekat dengan strand dilakukan dengan menggunakan alat rotary blender, sedangkan untuk memasukan perekat ke dalam rotary blender dilakukan dengan bantuan spray gun Pembentukan Lapik (Mats) OSB Lapik yang dibuat terdiri dari 3 lapis yaitu lapisan face, back dan core. Arah strand lapisan face dan back disusun sejajar menurut arah memanjang panil, sedangkan lapisan core arahnya tegak lurus terhadap lapisan face dan back untuk meningkatkan stabilitas dimensi panil yang dibentuk. Lapik yang dibuat berukuran 30 cm x 30 cm x 1 cm dan 81 cm x 81 cm x 1 cm dengan kerapatan target sebesar ± 0.6 g/cm 3. Tebal lapisan core ditargetkan setengah dari tebal papan Pengempaan Tekanan spesifik yang digunakan dalam pengempaan sebesar 15 kgf/cm 2, dengan waktu kempa selama 7 menit dan suhu C. Pengempaan menggunakan kempa panas karena perekat MDI merupakan tipe perekat termosetting yang dapat mengeras bila terkena panas. Pengempaan diharapkan menghasilkan papan dengan ketebalan 1 cm.

3 Pengkondisian Setelah proses pengempaan, lembaran-lembaran OSB diberi perlakuan conditioning dengan cara penumpukan rapat (solid files) selama ± 14 hari agar perekat dapat mengeras dengan baik dan kadar air papan mencapai kesetimbangan. Setelah dua minggu papan dapat dipotong untuk diuji sifat fisis dan mekanisnya. 3.4 Pengujian Sifat Fisis OSB Kadar Air (KA) Pengujian kadar air dilakukan dengan menggunakan contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003). Pertama - tama contoh uji ditimbang berat awalnya (m1), selanjutnya contoh uji dikeringkan dalam oven dengan temperatur 103±2º C selama 24 jam sampai contoh uji mencapai kondisi BKT (Berat Kering Tanur). Setelah 24 jam contoh uji dikeluarkan dari oven dan dimasukkan kedalam desicator agar beratnya konstan kemudian ditimbang beratnya (m2). Kadar air dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : Kerapatan (KR) Pengujian kerapatan OSB dilakukan pada kondisi kering udara dengan contoh uji 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 sisi berbeda dan hasilnya dirata-ratakan. Hasil rata-rata dari ketiga dimensi tersebut dikalikan sehingga diperoleh nilai volume (V). Contoh uji kemudian ditimbang beratnya (m1). Nilai kerapatan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

4 Pengembangan Tebal (Thickness Swelling, TS) Pengujian pengembangan tebal dilakukan dengan contoh uji yang berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003). Pengembangan tebal didasarkan pada tebal sebelum (t1) yang merupakan rata-rata tebal yang diukur pada keempat sisi dalam kondisi kering udara dan tebal yang diukur setelah perendaman (t2) dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Nilai Pengembangan tebal (Thickness swelling, TS) dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut: Daya Serap Air (Water Absorpsion, WA) Pengujian daya serap air dilakukan dengan menggunakan contoh uji yang sama dengan pengujian pengembangan tebal dengan ukuran 5 cm x 5 cm 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 Daya serap air (Water absorpsion, WA) dihitung dengan persamaan sebagai berikut: 3.5 Pengujian Sifat Mekanis OSB Kekuatan Lentur (Modulus Of Elasticity = MOE) Pengujian MOE 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 1cm 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). Pembebanan contoh uji diberikan dengan kecepatan 10 mm/menit. Nilai MOE dihitung dengan persamaan:

5 12 MOE : Modulus Of Elasticity (kgf/cm 2 ) ΔY : defleksi (cm) ΔP : beban dibawah batas proporsi (kgf) b : lebar contoh uji (cm) L : jarak sangga (cm) h : tebal contoh uji (cm) Keteguhan Patah (Modulus of Rupture = MOR) Pengujian MOR dilakukan bersama-sama 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: MOR : Modulus Of Rupture (kgf/cm 2 ) b : lebar contoh uji (cm) P : beban maksimum (kgf) h : tebal contoh uji (cm) L : jarak sangga (cm) Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond, IB) Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003) direkatkan pada dua buah blok alumunium dengan perekat dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Kedua blok ditarik tegak lurus permukaan contoh uji dengan kecepatan 2 mm/menit sampai beban maksimum. Nilai IB dihitung dengan persamaan sebagai berikut : IB : Internal Bond Strength (kgf/cm 2 ) b : lebar contoh uji (cm) P : beban maksimum (kgf) L : panjang contoh uji (cm)

6 Kuat Pegang Sekrup (Screw Holding Power) Contoh uji berukuran 5 cm x 10 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003). Sekrup yang digunakan memiliki diameter sebesar 2.7 mm dengan panjang 16 mm. Sekrup ini kemudian ditancapkan pada papan hingga mencapai kedalaman 8 mm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam kilogram. 3.6 Perancangan Percobaan Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap, tahap pertama menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial dengan 2 faktor. Faktor A adalah jenis kayu yang digunakan, yaitu kayu Akasia, Manii dan campuran keduanya, sedangkan faktor B adalah kadar perekat yang digunakan, yaitu 5% dan 7%. Jumlah ulangan yang dilakukan sebanyak 4 kali sehingga disebut percobaan 3 x 2 x 4. Kadar perekat terbaik dari penelitian tahap pertama akan digunakan pada penelitian tahap kedua. Model umum rancangannya adalah sebagai berikut : Y ijk = µ + A i + B j + (AB) ij + ijk Y ijk = nilai respon pada taraf ke-i faktor jenis kayu yang digunakan dan pada taraf ke-j faktor kadar perekat yang digunakan. µ = nilai rata-rata pengamatan. A i B j i = pengaruh sebenarnya faktor jenis kayu pada taraf ke-i. = pengaruh sebenarnya faktor kadar perekat pada taraf ke-j. = jenis kayu Akasia, kayu Manii dan campuran keduanya. j = kadar perekat 5% dan 7%. k = ulangan (1, 2, 3 dan 4). (AB)ij = pengaruh interaksi faktor jenis kayu pada taraf ke-i dan faktor kadar perekat pada taraf ke-j. Εijk = kesalahan (galat) percobaan.

7 14 Adapun hipotesis yang diuji adalah sebagai berikut : Pengaruh utama faktor jenis kayu (faktor A) : H 0 : α 1 = = α a = 0 (faktor A tidak berpengaruh) H 1 : paling sedikit ada satu i dimana α i 0 Pengaruh utama faktor ukuran papan (faktor B) : H 0 : β 1 = = β b = 0 (faktor B tidak berpengaruh) H 1 : paling sedikit ada satu i dimana β i 0 Pengaruh sederhana (interaksi) faktor A dengan faktor B : H 0 : (αβ) 11 = = (αβ) ab = 0 (interaksi faktor A - B tidak berpengaruh) H 1 : paling sedikit ada satu ij dimana (αβ) ij 0 Untuk melihat adanya pengaruh perlakuan terhadap respon maka dilakukan analisis keragaman dengan menggunakan uji F pada tingkat kepercayaan 95%. Tabel 2 Analisis keragaman (ANOVA) penelitian tahap pertama Sumber Keragaman Perlakuan A B A*B Sisa Total Db JK KT F hitung ab-1 JKP JKP/ab-1 KTP/KTS a-1 JKA JKA/a-1 KTA/KTS b-1 JKB JKB/b-1 KTB/KTS (a-1)(b-1) JKAB JKAB/(a-1)(b-1) KTAB/KTS ab(r-1) JKS JKS/ab(r-1) abr-1 JKT 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 beda Duncan. Analisis dilakukan dengan menggunakan bantuan program komputer SPSS 16.0 dan Microsoft Excell 2007.