III. METODOLOGI PENELITIAN

Transkripsi

1 III. METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Biokompsit Departemen Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan, Laboratorium Kekuatan Bahan dan Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian Teknik Mesin dan Biosistem Fakultas Teknologi Pertanian, Institut pertanian Bogor. Penelitian ini telah berlangsung pada bulan Desember 2010 April B. Bahan dan Alat Bahan utama yang digunakan pada penelitian ini adalah limbah serutan kayu dan cangkang kemiri sunan. Bahan-bahan pendukung lainnya adalah perekat MDI dan air. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah oven, desikator, Hot Press, Thermal Conductivity Meter, Universal Testing Machine, timbangan digital, jangka sorong, gergaji listrik, wadah aluminium, gelas ukur, penggaris dan peralatan pembantu lainnya. C. Metode Penelitian Secara garis besar, penelitian ini dibagi menjadi tiga tahapan utama, yaitu tahap penyiapan bahan, pengepresan, dan pengujian. Cangkang kemiri sunan Pencucian Pengeringan Pencampuran dengan perekat Serutan kayu Kamper Pengolahan data Pengujian Pengkondisian Pengempaan Gambar 4. Diagram alir penelitian 9

2 1. Penyiapan bahan Proses bahan pembuatan papan partikel meliputi proses: a. Pengambilan cangkang kemiri sunan dari Balai Penelitian Tanaman Industri (BALITTRI) Pakuwon dan limbah serutan kayu dari pengrajin kayu di daerah dramaga. b. Pengecilan ukuran cangkang kemiri sunan c. Pengeringan limbah serutan kayu dan kemiri sunan dengan oven. d. Penimbangan bahan sesuai komposisi bahan. 2. Pembuatan Papan Partikel Pembuatan papan partikel akan dilakukan di Lab Biokomposit departemen THH IPB. Pembuatan papan partikel meliputi proses: a. Pencampuran bahan perekat Pencampuran perekat dilakukan dengan cara disemprotkan. Pada awalnya campuran bahan baku dimasukkan kedalam sebuah tong yang berputar, kemudian perekat disemprotkan dengan bantuan compressor. Kadar perekat yang dicampurkan adalah 10% dari berat bahan yang akan dikempas. b. Pencetakan dan pengempaan Proses berikutnya adalah pencetakan. Proses inilah yang menjadi proses utama dalam pembuatan papan partikel. Bahan baku yang telah dicampur dengan perekat kemudian diletakkan dalam cetakan. Setelah proses pencetakan selesai, dilajutkan dengan proses pengempaan. Proses pengempaan dilakukan dengan cara meletakkan hasil cetakan kedalam mesin Hot Press dan proses pencetakan dimulai. Hasil cetakan mesin Hot Press kemudian menjadi papan partikel. d. Conditioning Conditioning adalah proses dimana papan partikel yang telah dikempa diangin-anginkan pada keadaan lingkungan selama satu minggu tanpa perlakuan apapun. e. Pemotongan. Setelah tahap conditioning selesai, kemudian papan partikel dipotong menjadi beberapa ukuran yaitu, ukuran 10x10cm, 5x5cm, dan 20x5cm untuk keperluan pengujian. 3. Pengujian Pengujian dilakukan terhadap sifat fisik, sifat mekanik dan sifat termal. a. Pengujian sifat fisik Pengujian fisik meliputi pengujian terhadap kadar air, kerapatan, dan pengembangan tebal. 10

3 Kerapatan Jenis kerapatan yang digunakan adalah Apparent density. Untuk mendapat nilai kerapatan dilakukan prosedur sebagai berikut: 1. Menyiapkan contoh uji seperti pada Gambar Mengukur contoh uji pada kedua sisinya, 25mm dari tepi dengan ketelitian 0.1 mm. 3. Mengukur tebal contoh uji pada keempat titik seperti pada Gambar 5. dengan ketelitian 0.05 mm. 4. Menimbang contoh uji dengan ketelitian 0.1 gram. 5. Menghitung nilai kerapatan dengan persamaan (SNI ) : = [5] : kerapatan (g/cm 3 ) m : massa papan partikel (gram) v : volume = panjang (cm) x lebar (cm) x tebal (cm) Kadar air Gambar 5. Skema pengukur panjang, lebar, dan tebal Untuk mendapatkan nilai kadar air lakukan prosedur sebagai berikut: 1. Menyiapkan contoh uji dengan ukuran 100 x 100 mm. 2. Menimbang contoh uji untuk mengetahui berat awal dengan ketelitian 0.1 gram. 3. Mengeringkan contoh uji dalam oven pada suhu 103 o C±2 o C. 4. Memasukan bahan yang telah dikeringkan ke dalam desikator dan kemudian ditimbang. 5. Tahap 4 dilakukan tiap 6 jam sampai beratnya tetap (berat kering tanur), yaitu bila perbedaan beratnya maksimum 0.1%. 6. Menghitung kadar air dengan persamaan (SNI ): (%)= 100% [6] 11

4 Pengembangan tebal Untuk mendapatkan nilai pengembangan tebal lakukan prosedur sebagai berikut: 1. Menyiapkan contoh uji dengan ukuran 100 x 100 mm. 2. Mengukur tebal contoh uji pada bagian pusatnya dengan ketelitian 0.05 mm. 3. Merendam contoh uji dalam air pada suhu 25 o C±1 o C secara mendatar, sekitar 3 cm dari permukaan air selama ±24 jam. 4. Mengangkat contoh uji kemudian diseka dengan kain dan diukur kembali tebalnya. 5. Menghitung pengembangan tebal dengan persamaan: (%)= 100% [7] b. Pengujian Sifat Mekanik Pengujian sifat mekanik meliputi pengujian keteguhan lentur kering, modulus elastisitas lentur, keteguhan tarik tegak lurus permukaan, dan keteguhan cabut skrup, akan tetapi karena tebal papan 15 mm maka tidak dilakukan pengukuran keteguhan cabut skrup. Keteguhan lentur dan modulus elastisitas Untuk mengetahui nilai keteguhan lentur dan modulus elastisitas dilakukan prosedur berikut: 1. Mengukur panjang, lebar, dan tebal contoh uji. 2. Meletakan contoh uji secara mendatar pada penyangga (Gambar 6.). 3. Beban diberikan pada bagian pusat contoh uji dengan kecepatan sekitar 10 mm/menit, kemudian dicatat defleksi dan beban sampai beban maksimum. 4. Menghitung keteguhan lentur dengan persamaan: = [8] 5. Menghitung modulus elastisitas lentur dengan persamaan : (Zainuri, 2008) = = = [9a] [9b] = [9c] R : Modulus of Rupture (Keteguhan lentur) (kgf/cm 2 ) E : Modulus of Elasticity (Modulus elastisitas lentur) (kgf/cm 2 ) F : beban maksimum (kgf) l : jarak sangga (cm) b : lebar (cm) h : tebal (cm) y : defleksi (cm) 12

5 Gambar 6. Penampang pengujian keteguhan lentur dan modulus elastisitas lentur Keteguhan tarik tegak lurus permukaan Untuk mengetahui nilai tarik tegak lurus permukaan, lakukan prosedur berikut: 1. Menyiapkan contoh uji 50 x 50 mm. 2. Mengukur panjang dan lebar contoh uji. 3. Merekatkan contoh uji pada dua balok besi atau bahan lain yang memadai (Gambar 6.) biarkan mengering selama 24 jam. 4. Melakukan pengujian dengan menarik contoh uji pada arah vertikal dengan kecepatan sekitar 2 mm/menit dan dicatat beban maksimumnya. a b a : blok besi b: contoh uji Gambar 7. Contoh uji keteguhan tarik tegak lurus permukaan 5. Menghitung nilai keteguhan tarik tegak lurus permukaan dengan persamaan: h = [10] 13

6 B : Beban maksimal (kgf) P : Panjang (cm) L : Lebar (cm) c. Pengujian Sifat Termal Panas jenis Untuk mengetahui nilai panas jenis papan partikel, lakukan prosedur berikut: 1. Mengisi termos dengan air dingin sekitar 140 gram. 2. Mengaduk air sampai suhu stabil. 3. Memasukan 1 gram bahan yang akan diuji, aduk kembali dak kemudian catat perkembangan suhunya. 4. Menghentikan pengadukan setelah suhu campuran bahan stabil. 5. Memplot dalam grafik untuk mengetahui suhu campurannya. Konduktivitas panas Untuk mengetahui nilai konduktivitas dari papan partikel, lakukan prosedur berikut: 1. Sampel berbentuk lempeng tersebut diletakkan di tempat yang datar. 2. Alat pengukur konduktivitas Kemtherm QTM-D3 dihidupkan dan dibiarkan selama + 30 menit untuk pemanasan. 3. Sebelumnya alat tersebut dikalibrasi dahulu dengan plat standar yang memiliki nilai tertentu. 4. Periksa apakah konstanta KI, Hi, K2, dan H 2 sudah sesuai dengan petunjuk yang ada. 5. Mode pengukuran dipilih "Auto Normal dengan jumlah repetisi yang diinginkan, sedang arus pada pemanasan dipilih yang sesuai dengan pendugaan selang konduktivitas bahan. 6. Permukaan bahan tadi diperiksa kembali dan dibersihkan dari debu dan cairan yang menempel. 7. Selanjutnya probe diletakkan di atas bahan dan pengukuran dimulai dengan menekan tombol START. 8. Pengukuran berlangsung hingga pada layer peraga (display) ditampilkan nilai konduktivitas panas dari sampel (dengan satuan W / m K). 9. Probe kemudian dipindahkan ke atas lempeng pendingin selama 15 menit. 10. Pengukuran dilanjutkan dengan meletakkan kembali probe ke permukaan sampel, Alat akan kembali bekerja setelah tombol RESET ditekan dan diikuti dengan menekan tombol START. 4. Rancangan Percobaan Percobaan dilakukan dengan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) dengan lima perlakuan rasio cangkang:serutan kayu (75:25, 60:40, 50:50, 40:60, 25:75), masing-masing tiga ulangan sehingga diperoleh 5 x 3 = 15 unit percobaan. Respon yang diamati adalah sifat-sifat fisik, mekanik, dan termal. Sifat fisik papan partikel yang diuji antara lain kerapatan, kadar air, dan pengembangan tebal. Sifat mekanik yang diuji meliputi keteguhan lentur (meliputi modulus of rupture dan modulus of elasticity) serta keteguhan rekat internal (internal bond). Pengujian sifat fisik dan mekanik ini mengacu pada standar SNI Sifat Termal yang diuji adalah panas jenis dan difusivitas panas. Model aditif RAL yang akan digunakan adalah: 14

7 Y ij =µ+τ i +ε ij [11] Dimana Y ij = nilai pengamatan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke-j µ = nilai tengah umum τ i = tambahan akibat perlakuan ke-i ε ij = tambahan akibat acak galat percobaan dari perlakuan ke-i pada ulangan ke-j Analisis data yang digunakan adalah uji sidik ragam untuk menguji keragaman dan dilanjutkan dengan uji Duncan (Mattjik dan Sumertajaya, 2006). Hipotesa H0 adalah sifat yang diamati tidak dipengaruhi oleh komposisi bahan. 15