7 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Biokomposit dan pengujian sifat fisis dan mekanis dilaksanakan di Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. Penelitian dilakukan pada bulan Oktober sampai Desember 2010. 3.2 Bahan dan Alat Penelitian Dalam penelitian ini dipergunakan bahan-bahan yang terdiri dari kayu lapis meranti putih dengan berat jenis ± 0.66, dan perekat urea formaldehyda. Sedangkan peralatan yang dipergunakan terdiri dari, oven, desikator, gelas ukur, gelas aqua, paku, karet gelang, timbangan digital, cetakan berukuran 30 cm x 30 cm, kain teflon, hot press, plat besi dengan tebal 0.9 cm, gergaji, caliper, dan alat uji sifat mekanis (Universal Testing Machine merk Instron). 3.3 Pembuatan Kayu lapis 3.3.1 Persiapan bahan baku Kayu lapis berjenis meranti putih berukuran tebal 3 mm dipotong panjang dan lebar 35 cm, pembuatan bagian core berukuran panjang dan lebar (35x1) cm sebanyak 120 buah. 3.3.2 Persiapan Perekat Perekat yang digunakan yaitu urea formaldehyda (UF), dihitung berdasarkan berat labur yaitu 150 g/m 2, 175 g/m 2, 200 g/m 2. 3.3.3 Pembentukan dan Pengempaan Lapisan papan terdiri dari tiga lapis lembar pertama dan ketiga yaitu kayu lapis berukuran tebal 3 mm, lembar ke dua susunan kayu lapis sebanyak 120 buah yang ukurannya panjang (35x 1) cm tebal 3 mm disusun tegak lurus dengan kayu lapis lebar pertama dan ketiga. Pembentukan lembaran setelah bagian tengah
8 disusun tegak lurus dengan bagian pertama dan ketiga yang telah diberikan perekat. Penyusunan pembuatan papan dapat dilihat seperti pada Gambar 2. Lembar pertama, kayu lapis dengan tebal 3 mm Bagian core disusun oleh kayu lapis dengan tebal 3 mm dan lebar 1cm disusun secara tegak lurus Lembar ke tiga,kayu lapis dengan tebal 3 mm Gambar 2 Sketsa konstruksi papan kayu lapis Lembaran dikempa dengan menggunakan kempa panas pada suhu 120 0 C dengan waktu kempa 7 menit dan tekanan kempa sebesar 12 kg/cm 2. 3.3.4 Pengkondisian Setelah proses pengempaan, lembaran-lembaran papan diberi perlakuan conditioning dengan cara penumpukan rapat (solid files) selama ± 14 hari agar sebelum dilakukan pengujian sifat fisis dan mekanisnya perekat mengeras dan kadar air berada dalam kondisi kesetimbangan
9 3.4 Pengujian Kualitas Papan Komposit Parameter sifat fisis dan mekanis yang diuji meliputi : kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal, keteguhan patah atau modulus of rupture (MOR), modulus of elasticity (MOE), dan keteguhan rekat (internal bond). Pola pemotongan contoh uji disesuaikan dengan standar pengujian JIS A 5908 (2003) pada setiap lembaran papan disajikan pada Gambar 3. 1 2 3 4 6 11 35 cm 5 7 35 cm Gambar 3 Sketsa contoh uji pengujian papan kayu lapis. 1 = contoh uji untuk determinasi keteguhan patah (MOR) dan modulus elastisitas (MOE) sejajar core (30 cm x 5 cm)
10 2 = contoh uji untuk determinasi keteguhan patah (MOR) dan modulus elastisitas (MOE) tegak lurus core (30 cm x 5 cm) 3 = contoh uji determinasi kerapatan dan kadar air (5 cm x 5 cm) 4 = contoh uji determinasi daya serap air dan pengembangan tebal (5 cm x 5 cm) 5 = contoh uji cadangan determinasi daya serap air dan pengembangan tebal (5 cm x 5 cm) 6 = contoh uji determinasi internal bond (5 cm x 5 cm) 7 = contoh uji cadangan determinasi internal bond (5 cm x 5 cm) 3.4.1 Pengukuran kerapatan Pengukuran kerapatan papan komposit dihitung berdasarkan berat dan volume kering udara dengen menggunakan rumus (Tsoumis 1991) : Kr = Kerapatan (g/cm 3 ) m 1 = Berat contoh uji kering udara (g) V = Volume contoh uji kering udara (cm 3 ) 3.4.2 Pengukuran Kadar Air Pengukuran kadar air papan dilakukan dengan menghitung selisih berat awal dengan berat setelah dikeringkan dalam C. Kadar air tersebut dihitung dengan rumus (Tsoumis 1991) : KA = Kadar air (%) m 1 = Berat awal contoh uji setelah pengkondisian (g) m 2 = Berar tetap contoh uji setelah dikeringkan dalam oven (g)
11 3.4.3 Pengukuran Pengembangan Tebal (Thickness swelling) Pengukuran pengembangan tebal berdasarkan atas selisih tebal dan panjang sebelum dan setelah perendaman dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Pengembangan tebal tersebut dihitung dengan rumus (Tsoumis1991) : P = Pengembangan tebal (%) t 1 = Tebal atau panjang awal contoh uji setelah pengkondisian (cm) t 2 = Tebal atau panjang contoh uji setelah perendaman 2 jam dan 24 jam (cm) 3.4.4 Pengukuran Daya Serap Air (Water absorpsion) Pengukuran daya serap air dilakukan dengan menghitung selisih berat sebelum dan setelah perendaman dalam air selama 24 jam. Daya serap air tersebut dihitung dengan rumus (Tsoumis 1991) : WA = Daya serap air (%) m 2 = Berat contoh uji setelah perendaman 2 jam dan 24 jam (g) m 1 = Berat awal contoh uji setelah pengkondisian (g) 3.4.5 Pengukuran Modulus 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 x 30) cm sejajar core dan tegak lurus core. Pembebanan contoh uji
12 diberikan dengan kecepatan 10 mm/menit. Nilai MOE dihitung dengan persamaan ( Tsoumis 1991): 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) 3.4.6 Pengukuran Modulus 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 (Tsoumis 1991): 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) Pengujian MOE dan MOR pada dua posisi yang berbeda yaitu sejajar core (Gambar 5) dan tegak lurus core (Gambar 4), dengan sketsa bagian core sebagai berikut:
13 Gambar 4 Contoh uji MOE dan MOR tegak lurus core Gambar 5 Contoh uji MOE dan MOR sejajar core 3.4.7 Pengukuran Internal Bond (IB) Contoh uji berukuran 5 x 5 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 ( Tsoumis 1991) : IB : internal bond strength kgf/cm 2 ) b : lebar contoh uji (cm) P : beban maksimum (kgf) L : panjang contoh uji (cm)
14 3.5 Rancangan Percobaan dan Analisis Data Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan satu faktor adalah berat labur terdiri dari 150 g/ m 2, 175 g/ m 2, 200 g/ m 2 dengan ulangan sebanyak 3 kali. Model umum rancangan yang digunakan adalah sebagai berikut : Y ij = µ + A i + ε ij Y ij = nilai respon pada taraf ke-i faktor kombinasi tiga jenis kayu dan taraf ke-j faktor kadar perekat µ = nilai rata-rata pengamatan A i = pengaruh sebenarnya faktor berat labor pada taraf ke-i i = 150 g/m 2, 175 g/m 2, 200 g/m 2 j = ulangan (1, 2, 3) εij = kesalahan (galat) percobaan pada faktor kombinasi berat labur taraf kei Pengolahan data dilakukan dengan menggunkan Microsoft excel 2007 dan SPSS 19.0 for windows. Sedangkan kriteria ujinya yang digunakan adalah jika P value lebih kecil dari α (0,05) maka perlakuan berpengaruh nyata pada suatu tingkat kepercayaan 95 % dan jika P value lebih besar dari α (0,05) maka perlakuan tidak berpengaruh nyata pada suatu tingkat kepercayaan tertentu. Untuk mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh nyata dilakukan uji lanjut dengan menggunakan uji beda Duncan.