1 SIFAT FISIS MEKANIS ORIENTED STRAND BOARD (OSB) TIGA JENIS BAMBU YANG DIBERI PERLAKUAN STEAM PADA BERBAGAI KADAR PEREKAT MONIKA TIUR APRIANI DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2012
1 SIFAT FISIS MEKANIS ORIENTED STRAND BOARD (OSB) TIGA JENIS BAMBU YANG DIBERI PERLAKUAN STEAM PADA BERBAGAI KADAR PEREKAT MONIKA TIUR APRIANI E24080101 Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2012
ABSTRACT DHH Physical and Mechanical Properties of Bamboo Oriented Strand Board Made from Steamed Pretreated Bamboo Strands DHH under Various Bamboo Species and Resin Content Monika Tiur Apriani 1, Fauzi Febrianto 2, Lina Karlinasari 2 1 Student of Forest Product Department, Faculty of Forestry IPB 2 Lecturer of Forest Product Department, Faculty of Forestry IPB INTRODUCTION. Oriented strand board (OSB) is a structural panel product that can be made from wood and other lignocellulosic materials i.e., bamboo. The objectives of this research were to develop high performance of bamboo oriented strand board (BOSB) prepared from steam pretreated bamboo strands under various bamboo species and resin content. MATERIALS AND METHOD. Strands were prepared from Betung bamboo (Dendrocalamus asper (Schult.F) Backer ex.heyne), Andong bamboo (Gigantochloa verticillata (Willd.) Munro), and Ampel bamboo (Bambusa vulgaris Schrader ex Wendland). Prior to be mixed with adhesive, the strands were steamed using autoclave at a temperature of 126 C, 1.4 kg/cm 2 pressure for 1 hour. The strands were then dried in oven at a temperature of 60 C to reach the moisture content (MC) around 5%. Commercial phenol formaldehyde (PF) resin was used in amount of 6%, 8% and 10%. Paraffin was used in amount of 1%. The physical properties (i.e., density, MC, water absorption (WA), and thickness swelling (TS)), mechanical properties (i.e., modulus of elasticity static (MOEs), modulus of rupture (MOR), internal bond (IB), and screw holding power (SHP)) were evaluated. Nondestructive test of MOE dynamic (MOEd) parameter was also evaluated. The results were also compared with CSA 0437.0 (grade O-2) standard for OSB. RESULTS. Physical and mechanical propertes of BOSB were much affected by bamboo species and resin content. BOSB prepared from Betung bamboo strand showed better physical and mechanical properties compared to BOSB prepared from Andong and Ampel bamboos. The higher resin content applied resulted in the better performance of BOSB. Based on nondestructive testing (i.e., stress waves) the best relationship of MOR-MOEd and MOEs-MOEd (95% confidence level) were obtained from parallel and perpendicular to the grain direction, respectively. Based on resin consumption consideration, BOSB prepared from steamed Betung bamboo strands with 10% PF resin content based on perpendicular to the fiber surface and based for parallel to the fiber surface were BOSB Andong and Ampel strands with 10% PF resin content can be applied to produce BOSB with excellent physical and mechanical properties. All the parameters measured met the met the requirement of CSA 0437.0) standard for grade 0-2 panels. Key words: bamboo oriented strand board, Betung bamboo, Andong bamboo, Ampel bamboo, steam, phenol formaldehyde
RINGKASAN MONIKA TIUR APRIANI. E24080101. Sifat Fisis Mekanis Oriented Strand Board (OSB) Tiga Jenis Bambu yang diberi Perlakuan Steam pada Berbagai Kadar Perekat. Dibimbing oleh Prof. Dr. Ir. Fauzi Febrianto, MS dan Dr. Lina Karlinasari, S.Hut., M.Sc.F.Trop Oriented strand board (OSB) merupakan produk yang dapat dibuat dari bahan baku kayu dengan kualitas rendah serta penggunaan bahan berlignoselulosa selain kayu seperti bambu. Perlakuan pendahuluan steam terhadap strand bambu dilakukan untuk memperbaiki stabilitas dimensi serta sifat mekanis OSB dan menggunakan perekat fenol formaldehida (PF) agar lebih ekonomis. Pengujian meliputi sifat fisis serta sifat mekanis dengan pengujian yang merusak (destruktif) dan tanpa merusak bahan (nondestruktif). Penelitian ini bertujuan untuk menentukan jenis bambu dan kadar perekat yang mampu menghasilkan OSB dari bambu dengan kualitas terbaik serta menduga sifat mekanis lentur OSB dengan melihat hubungan sifat mekanis lentur MOEs (modulus of elasticity static) dan MOR (modulus of rupture) dengan MOEd (modulus of elasticity dynamic) dan SWV (stress wave velocity). Variabel yang digunakan adalah jenis bambu dan kadar perekat. Bambu yang digunakan yaitu andong, ampel dan betung yang diberi perlakuan steam dengan autoklaf pada suhu 126 C, tekanan 1,4 kg/cm 2 selama 1 jam. Perekat yang digunakan adalah fenol formaldehida dengan kadar perekat 6%, 8% dan 10% serta penambahan parafin 1%. Pengujian destruktif menggunakan alat UTM merk Instron tipe 3369 dan pengujian nondestruktif menggunakan alat Metriguard 239 A. Pengujian sifat fisis mekanis OSB merujuk pada standar CSA 0437.0 (Grade 0-2) tentang OSB. Hasil penelitian menunjukkan pemberian perlakuan aplikasi kadar perekat memberikan pengaruh yang bervariasi terhadap sifat fisis dan mekanis OSB, namun pada umumnya peningkatan kadar perekat akan meningkatkan kualitas OSB. OSB terbaik berdasarkan penilaian sifat mekanis yaitu MOE dan MOR tegak lurus serat permukaan serta nilai IB dan KPS menunjukkan bahwa OSB bambu betung dengan kadar perekat 10% merupakan OSB terbaik. Sedangkan berdasarkan penyusunan arah serat sejajar serat permukaan OSB terbaik adalah bambu andong dan ampel dengan kadar perekat 10%. Hasil pengujian nondestruktif metode gelombang suara, hubungan terbaik diperoleh dari MOEd dengan MOR sejajar serat serta MOEd dengan MOEs tegak lurus serat yang memiliki model pendugaan yang nyata pada selang kepercayaan 95%. Kata kunci: Oriented Strand Board (OSB), bambu Betung, bambu Andong, bambu Ampel, steam, fenol formaldehida
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sifat Fisis Mekanis oriented Strand Board (OSB) Tiga Jenis Bambu yang diberi Perlakuan Steam pada Berbagai Kadar Perekat adalah benar-benar hasil karya saya sendiri dengan bimbingan dosen pembimbing dan belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga manapun. Sumber informasi yang berasal dan dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi. Bogor, September 2012 Monika Tiur Apriani E24080101
LEMBAR PENGESAHAN Judul Penelitian Nama Mahasiswa NRP Departemen : Sifat Fisis Mekanis Oriented Strand Board (OSB) Tiga Jenis Bambu yang diberi Perlakuan Steam pada Berbagai Kadar Perekat : Monika Tiur Apriani : E24080101 : Hasil Hutan Menyetujui, Komisi Pembimbing, Ketua Anggota Prof. Dr. Ir. Fauzi Febrianto, MS Dr.Lina Karlinasari, S.Hut., M.Sc.F.Trop NIP. 19630209 198903 1 002 NIP. 19731126 199802 2 001 Mengetahui, Ketua Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor Tanggal Lulus: Dr. Ir. I Wayan Darmawan, M.Sc NIP. 19660212 199103 1 002
i KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus atas segala berkat dan karunia-nya sehingga skripsi ini telah diselesaikan. Skripsi ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Skripsi ini berjudul Sifat Fisis Mekanis oriented Strand Board (OSB) Tiga Jenis Bambu yang diberi Perlakuan Steam pada Berbagai Kadar Perekat. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih belum sempurna, namun penulis berharap agar skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat untuk berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini. Bogor, September 2012 Penulis
i RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 3 April 1990 sebagai anak kedua dari tiga bersaudara pasangan Pardamean Siregar dan Manur Simanjuntak. Tahun 1996-2002 penulis memulai pendidikan sekolah dasar di SD Negeri 05 Petang Jakarta. Pada tahun 2002-2005 penulis melanjutkan sekolah menengah pertama di SMP Negeri 147 Jakarta. Pada tahun 2008 penulis lulus dari SMA Negeri 105 Jakarta, dan pada tahun yang sama penulis diterima masuk IPB melalui jalur SNMPTN (Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri). Penulis memilih program studi mayor Teknologi Hasil Hutan, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan. Pada tahun 2011 memilih Biokomposit sebagai bidang keahlian. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam sejumlah organisasi kemahasiswaan yakni sebagai anggota Himpunan Mahasiswa Hasil Hutan (HIMASILTAN), Sekretaris Komisi Pelayanan Anak PMK IPB periode 2010-2011 dan panitia KOMPAK Departemen Hasil Hutan tahun 2010. Penulis juga mengikuti beberapa kegiatan yaitu PKM Pengabdian Masyarakat yang didanai DIKTI tahun 2011, dan praktik lapang antara lain Praktik Pengenalan Ekosistem Hutan (P2EH) pada bulan Juli 2010 di Pangandaran dan Gunung Sawal, Tasikmalaya. Pada bulan Juli 2011 penulis melakukan Praktik Pengelolaan Hutan (P2H) di Gunung Walat, Sukabumi. Penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapang (PKL) di Madani Corp (Violin Handmade and Eco-Woodship) Kudus, Jawa Tengah pada bulan Februari-April 2012. Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Kehutanan dari Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, penulis menyelesaikan skripsi yang berjudul Sifat Fisis Mekanis Oriented Strand Board (OSB) Tiga Jenis Bambu yang diberi Perlakuan Steam pada Berbagai Kadar Perekat di bawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Fauzi Febrianto, MS dan Dr. Ir. Lina Karlinasari, S.Hut., M.Sc.F.Trop
i UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus atas segala berkat dan karunia-nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Atas segala bantuan dari semua pihak, penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggitingginya kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Fauzi Febrianto, MS. dan Ibu Dr. Lina Karlinasari, S.Hut., M.Sc.F.Trop selaku dosen pembimbing atas kesabaran dan keikhlasannya dalam memberikan ilmu, nasihat, dan motivasi kepada penulis. 2. Kedua Orangtua, P. Siregar dan M. Simanjuntak, Abang Jansen Siregar, Adik Hanna Yunita Siregar dan segenap keluarga penulis, atas kasih sayang, cinta, doa, dan dukungan yang telah diberikan selama ini. 3. Bapak Dr. Ir. Iin Ichwandi, MS selaku dosen penguji Departemen Manajemen Hutan dan Bapak Dr. Ir. E.G. Togu Manurung, MS selaku Ketua sidang. 4. Seluruh keluarga besar Fakultas Kehutanan khususnya Departemen Hasil Hutan (dosen pengajar, para staf, para laboran serta mamang dan bibi) yang selalu membantu selama ini. 5. Boris Yesaya M. H. atas kasih sayang, kesabaran, motivasi, dan doa yang telah diberikan. 6. Teman-teman satu bimbingan Mualim, Moko, dan Desi. Serta untuk temanteman THH 45 lainnya: Dora, Gio, Steward, Riko, Exas, Giting, Nita, Duma, Santami, Nade, Icha, Motika, Linda, Dhewi, Ari, Sarton dll atas kebersamaanya dan bantuan kepada penulis selama melaksanakan penelitian. 7. Teman-teman Komisi Pelayanan Anak IPB: Vonika, Sella, Ana, Elin, Eva, Angel, Helen, Era dll yang sudah menjadi keluarga yang sangat menyenangkan dalam kebersamaan. 8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah membantu kelancaran studi penulis, baik selama kuliah maupun dalam penyelesaian skripsi ini. Bogor, September 2012 Penulis
iv DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR LAMPIRAN... viii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan... 2 1.3 Manfaat Penelitian... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 3 2.1 Oriented Strand Board (OSB)... 3 2.3 Perlakuan Pendahuluan Steam... 9 2.4 Perekat... 9 2.5 Bahan Aditif... 11 2.6 Nondestructive Test... 11 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 13 3.1 Waktu dan Tempat... 13 3.2 Bahan dan Alat... 13 3.3 Prosedur Kerja... 13 3.4 Penentuan Kekuatan Retensi... 21 3.5 Penentuan OSB Terbaik... 21 3.6 Analisis Data... 21 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 23 4.1 Geometri Strand... 23 4.2 Sifat Fisis OSB... 24 4.2 Sifat Mekanis OSB... 30 4.2.3 Modulus Patah (MOR)... 35 iv
v 4.2.4 Kekuatan Rekat (Internal Bond)... 37 4.2.5 Kuat Pegang Sekrup... 38 4.3 Pendugaan Nilai Mekanis Lentur Statis (MOEs dan MOR) oleh SWV dan MOEd... 39 4.4 Kekuatan Retensi... 40 4.2.8 Penentuan OSB Terbaik... 42 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 42 5.1 Kesimpulan... 42 5.2 Saran 42 DAFTAR PUSTAKA... 44 LAMPIRAN... 47
vi DAFTAR TABEL No. Halaman 1 Sifat OSB berdasarkan standar CSA 0437.0 (Grade 0-2)... 4 2 Ringkasan analisis keragaman pengaruh dari jenis bambu dan kadar perekat terhadap sifat-sifat OSB... 29 3 Rangkuman hubungan sifat mekanis pengujian nondestruktif (SWV dan MOEd) dengan sifat mekanis pengujian destruktif (MOR dan MOEs) sejajar serat permukaan... 39 4 Rangkuman hubungan sifat mekanis pengujian nondestruktif (SWV dan MOEd) dengan sifat mekanis destruktif (MOR dan MOEs) tegak lurus serat permukaan... 40 vi
vii No. DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Strand bambu... 14 2 Alat steam autoklaf... 14 3 Alat rotary blender... 15 4 Pembentukan lembaran.... 15 5 Alat kempa panas.... 16 6 Pola penentuan contoh uji.... 16 7 Pengujian nondestruktif : (a) Alat uji nondestruktif merk Metriguard 239 A dan (b) proses pengukuran waktu rambatan gelombang suara.... 18 8 Proses pengujian MOEs dan MOR.... 19 9 Proses pengujian internal bond.... 20 10 Proses pengujian kuat pegang sekrup.... 21 11 Nilai rataan kerapatan OSB.... 24 12 Nilai rataan kadar air OSB.... 25 13 Nilai rataan daya serap air OSB: (a) daya serap air 2 jam dan (b) daya serap air 24 jam.... 26 14 Nilai rataan pengembangan tebal OSB : (a) pengembangan tebal 2 jam dan (b) pengembangan tebal 24 jam.... 29 15 Kecepatan rambat gelombang suara OSB : (a) SWV sejajar serat dan (b) SWV tegak lurus serat.... 29 16 MOEd OSB : (a) MOEd sejajar serat dan (b) MOEd tegak lurus serat. 30 17 Nilai rataan MOEs sejajar serat OSB : (a) MOEs Kering sejajar serat dan (b) MOEs basah sejajar serat.... 32 18 Nilai rataan MOEs tegak lurus serat OSB : (a) MOEs kering tegak lurus serat dan (b) MOEs basah tegak lurus serat.... 34 19 Nilai rataan MOR sejajar serat OSB : (a) MOR kering sejajar serat dan (b) MOR basah sejajar serat.... 36 20 Nilai rataan MOR tegak lurus serat OSB : (a) MOR kering tegak lurus serat dan (b) MOR basah tegak lurus serat.... 37 21 Nilai rataan internal bond OSB.... 38 22 Nilai rataan kuat pegang sekrup OSB.... 39 23 Nilai rataan retensi MOEs sejajar serat OSB.... 41 24 Nilai rataan retensi MOEs tegak lurus serat OSB.... 41 25 Nilai rataan retensi MOR sejajar serat OSB.... 42 26 Nilai rataan retensi MOR tegak lurus serat OSB.... 42
viii DAFTAR LAMPIRAN No. Halaman 1 Data pengukuran aspect ratio dan slenderness ratio strand bambu Andong 48 2 Data pengukuran aspect ratio dan slenderness ratio strand bambu Betung 50 3 Data pengukuran aspect ratio dan slenderness ratio strand bambu ampel. 52 4 Perhitungan bahan baku... 54 5 Data pengukuran kerapatan OSB (g/cm 3 )... 55 6 Data pengukuran kadar air OSB (%)... 56 7 Data pengukuran daya serap air OSB (%)... 57 8 Data pengukuran pengembangan tebal OSB (%)... 58 9 Data pengukuran SWV (stress wave velocity)... 59 10 Data pengukuran MOEd OSB... 60 11 Data pengukuran MOEs kering OSB... 61 12 Data pengukuran MOEs basah OSB... 62 13 Data pengukuran MOR kering OSB... 63 14 Data pengukuran MOR basah OSB... 64 15 Data pengukuran internal bond... 65 16 Data pengukuran kuat pegang sekrup... 66 17 Data pengukuran kekuatan retensi OSB... 67 18 Data penentuan OSB terbaik... 68 19 Tabel analisis keragaman sifat fisis OSB... 69 20 Tabel analisis keragaman sifat mekanis OSB... 72 21 Hasil uji lanjut Duncan... 77
1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tanaman bambu di Indonesia ditemukan mulai dari dataran rendah sampai pegunungan. Di Indonesia terdapat 35 jenis bambu, tetapi hanya 13 jenis yang memiliki nilai ekonomi (Yudodibroto 1985). Oleh karena itu pemanfaatan bambu sebagai bahan bangunan dapat dijadikan alternatif untuk mengurangi tekanan terhadap hutan di Indonesia. Bambu banyak dimanfaatkan untuk bahan baku papan komposit karena keterbatasan bentuknya, khususnya untuk bahan baku oriented strand board (OSB). Pembuatan OSB untuk penggunaan struktural dan bahan konstruksi merupakan salah satu upaya memenuhi permintaan kayu gergajian dan kayu lapis yang semakin langka karena kekurangan bahan baku. OSB merupakan panel yang terbuat dari strand kayu, direkat dengan perekat tipe eksterior dan dikempa panas (Structural Board Association 2005). Orientasi arah strand menyerupai arah finir pada kayu lapis dimana strand antar lapis disusun saling bersilangan tegak lurus. Hal ini bertujuan untuk memperoleh kekuatan dan kekakuan panel yang dihasilkan (APA 2000). Produk ini dapat dibuat dari bahan baku kayu dengan kualitas rendah serta penggunaan bahan berlignoselulosa selain kayu seperti bambu. Berdasarkan penelitian sebelumnya yang dilakukan Haryadi (2011), perlakuan pendahuluan berupa steam dapat meningkatkan stabilitas dimensi 1,6 kali dibanding tanpa perlakuan steam serta memperbaiki sifat mekanis pada OSB sekitar 1,29 kali dibanding tanpa steam. Sedangkan berdasarkan penelitian yang dilakukan Santosa (2010) OSB menggunakan perakat Methylene di-phenil di- Isocyanate (MDI) pada selang penggunaan kadar perekat 3 sampai 5% menggunakan bahan baku bambu, OSB yang dihasilkan secara umum telah memenuhi standar CSA 0437.0 (Grade 0-2) untuk OSB, namun perekat MDI tergolong mahal. Berdasarkan hasil-hasil penelitian tersebut maka penelitian yang dilakukan diharapkan dapat memperbaiki stabilitas dimensi serta memperbaiki sifat mekanis
2 pada OSB dengan perlakuan pendahuluan steam dan penggunaan perekat fenol formaldehida (PF) agar lebih ekonomis. 1.2 Tujuan Penelitian ini dilakukan dengan beberapa tujuan, antara lain: 1. Menentukan jenis bambu dan kadar perekat yang mampu menghasilkan OSB dengan kualitas terbaik 2. Menduga sifat mekanis lentur OSB dengan melihat hubungan sifat mekanis lentur MOEs (modulus of elasticity static) dan MOR (modulus of rupture) dengan MOEd (modulus of elasticity dynamic) dan SWV (stress wave velocity). 1.3 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan OSB bambu yang memiliki tingkat kekuatan yang tinggi sehingga lebih aman dalam penggunaannya sebagai bahan konstruksi bangunan. Selain itu juga memberikan alternatif dalam memilih sumber bahan baku konstruksi bangunan selain kayu.
3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Oriented Strand Board (OSB) OSB merupakan produk panel kayu struktural yang diproduksi dari perekat thermosetting tahan air biasanya direkat dengan PF (fenol formaldehida), MDI (Methylene di-phenil di-isocyanate) atau isocyanate, dan partikel kayu yang berbentuk strand. Pembentukan lapik (mats), arah serat masing-masing strand diatur sedemikian rupa sehingga arah serat lapisan permukaan tegak lurus terhadap arah serat lapisan inti sehingga memiliki kekuatan dan karakteristik seperti kayu lapis (Nuryawan et al. 2006). Menurut Marra (1992), ukuran dimensi strand adalah panjang 0,5-3 inchi (1,25-7,5 cm), lebar 0,25-1 inchi (0,625-2,5 cm), dan tebal 0,010-0,025 inchi (0,025-0,0625 cm). ukuran lain untuk strand yang diungkapkan Haygreen et al. (1982) dan Maloney (1993) dalam Nuryawan et al. (2006) Strand merupakan pasahan yang memiliki panjang relatif tetapi datar dengan arah panjang serat sejajar permukaan. Ukuran panjang strand biasanya 3 inchi (75 mm) atau lebih panjang. Berdasarkan hasil penelitian Nishimura et al. (2004) yang menggunakan lima macam ukurn strand maka disimpulkan bahwa strand dengan luasan lebih besar akan memiliki aspect ratio lebih rendah dibandingkan strand dengan luasan kecil. Namun untuk mendapatkan kekuatan yang optimal dimana kekuatan lengkung dan kekakuan yang lebih besar, maka strand kayu yang dibuat harus memiliki aspect ratio paling sedikit tiga (Youngquist 1999). Pada tahun 1949, Armin Elmendorf adalah orang pertama yang mendeskripsikan OSB dan mendapatkan patennya pada tahun 1965. Kayu atau bahan berlignoselulosa yang digunakan sebagai bahan baku OSB harus dikonversi sedemikian rupa membentuk strand-strand (Nuryawan et al. 2006). OSB dan pendahulunya waferboard telah dikembangkan sejak tahun 1960- an. Pada awalnya OSB dan waferboard diaplikasikan sebagai pelapis struktural pada bagian permukaan luar rangka sebelum ditempel dinding, atap ataupun lantai (sheating) pada bangunan rumah. Selanjutnya diaplikasikan sebagai elemen
4 bangunan yang memberikan kekuatan geser terhadap beban angin dan gempa (shearwall) (Structural Board Association 2004). Menurut Suchsland (1986) dalam Nuryawan et al. (2006) OSB berbeda dengan produk panel lain. OSB bersama papan wafer dan papan partikel memiliki bahan penyusun partikel dan dibuat dengan menggunakan proses kering. Berat jenis OSB berkisar antara 0,5 hingga 0,8. OSB dan papan wafer tergolong papan parikel hanya saja terbuat dari partikel kayu berukuran lebih besar dan penggunaannya ditunjukkan untuk keperluan struktural. Menurut Structural Board Association (2005), keberadaan OSB ini pada awalnya merujuk pada waferboard yang telah ada sejak tahun 1962, baru kemudian pada tahun 1981 secara komersial muncul OSB dan sekarang ini keberadaannya telah menggantikan waferboard. Spesifikasi sifat-sifat secara kuantitatif OSB berdasarkan standar Canada CSA 0437.0 untuk standar sifat-sifat dasar OSB serta papan partikel berdasarkan standar JIS A 5908 (2003) dalam Tabel 1. Tabel 1 Sifat fisis mekanis papan partikel dan OSB Sifat Papan JIS A 5908 CSA 0437.0 CSA 0437.0 (2003) (Grade O-2)* (Grade O-1)* Sifat Fisis 1. Kerapatan 0.4-0.9 - - 2. Kadar Air (%) 5-13 - - 3. Pengembangan Tebal (%) 12 15 15 4. Daya Serap Air (%) - - - Sifat Mekanis 1. MOE // Serat (Kg/cm 2 ) 20000 55000 45000 2. MOE Serat (Kg/cm 2 ) 15000 13000 3. MOR // Serat (Kg/cm 2 ) 80 290 234 4. MOR Serat (Kg/cm 2 ) 124 96 5. Internal Bond (Kg/cm 2 ) 1.50 3.45 3.45 6. Kuat Pegang Sekrup (Kg) 30 *Structural Board Asociation (2004) Menurut Sulthoni (1994) dalam Nuriyatin (2000), kegunaan dan peranan bambu di Indonesia sangat besar sehingga diharapkan dapat berperan sebagai pengganti atau subtitusi kayu. Hal ini didukung pula dengan sifat tanaman bambu yang dapat tumbuh dengan cepat sehingga tingkat produksi lebih banyak
5 dibandingkan kayu, sehingga diharapkan di masa yang akan datang tekanan terhadap kayu menjadi berkurang Dalam mengenal bambu orang sering mengalami kesulitan, karena kemiripan ciri-ciri morfologi yang ada. Bagi pakar taksonomi, perbungaan tetap merupakan bagian terpenting untuk membedakan jenis, tetapi karena bambu jarang berbunga kemungkinan lain untuk mengidentifikasi bambu adalah dengan menggunakan ciri morfologi, seperti rebung, pelepah buluh dan sistem percabangannya (Widjaja 2001). Akar rimpang terdapat di bawah tanah dan membentuk sistem percabangan yang dapat digunakan untuk membedakan kelompok bambu. Bagian pangkal akar rimpangnya lebih sempit daripada bagian ujungnya dan setiap ruas mempunyai kuncup dan akar. Kuncup pada akar. Kuncup pada akar rimpang ini akan berkembang menjadi rebung yang kemudian memanjang dan akhirnya menghasilkan buluh. Ada dua macam sistem percabangan akar rimpang yaitu pakimorf (dicirikan oleh akar rimpangnya yang simpodial), leptomorf (dicirikan oleh akar rimpangnya yang monopodial). Di Indonesia, jenis-jenis bambu asli umumnya mempunyai sistem perakaran pakimorf, yang dicirikan oleh ruasnya yang pendek dengan leher yang pendek juga (Widjaja 2001). Rebung tumbuh dari kuncup akar rimpang di dalam tanah atau dari pangkal buluh yang tua. Rebung dapat digunakan untuk membedakan jenis karena menunjukkan ciri khas warna pada ujungnya dan bulu-bulu yang terdapat pada pelepahnya. Bulu pelepah rebung umumnya hitam, tetapi ada juga yang coklat atau putih, dan beberapa bulu dapat menyebabkan kulit menjadi sangat gatal sedangkan yang lain tidak. Pada beberapa jenis bambu rebungnya tertutup oleh bulu coklat seperti beludru (misalnya Dendrocalamus asper) (Widjaja 2001). Buluh berkembang dari rebung, tumbuh sangat cepat dan mencapai tinggi maksimum dalam beberapa minggu. Buluh terdiri atas ruas dan buku-buku. Beberapa jenis memiliki ruas panjang, misalnya Schizostachyum lima, dan yang lain memiliki ruas pendek, misalnya Bambusa vulgaris dan B. blumeana. Selain berbeda dalam panjang ruasnya, beberapa jenis tertentu mempunyai diameter buluh yang berbeda. Jenis D. asper memiliki diameter buluh terbesar, yang diikuti oleh jenis-jenis dari marga Gigantochloa dan Bambusa (Widjaja 2001).
6 2.2.1 Bambu Betung (Dendrocalamus asper (Schult.F) Backer ex. Heyne) Bambu Betung (Dendrocalamus asper (Schult f.) Backer ex Heyne) disebut juga Giant Bamboo (Inggris), Awi Bitung (Sunda), Buluh Batung (Batak). Tersebar di wilayah Sumatra, Jawa Timur, Sulawesi Selatan, Seram dan Irian Barat. Di Jawa, Bambu Betung dapat ditanam di dataran rendah sampai ketinggian 2000 m di atas permukaan laut. Bambu Betung dapat tumbuh pada banyak jenis tanah, namun akan lebih baik pada tanah berat dengan drainase yang baik (Dransfield & Widjaja 1995). Buluh bambu betung tingginya mencapai 30 m dengan ujung melengkung, diameter 8-15 cm, ruas panjangnya 30-40 cm, dinding tebalnya mencapai 1 cm. buluh muda bagian bawah tertutup bulu coklat lebat dan berbeludru (Widjaja 2001). Pada tahap awal, pertumbuhan rebungnya terlihat pendek, terbungkus dalam pelepah batang yang rapat dan bermiang dengan warna miang coklat sampai kehitaman. Rebung tumbuh cepat menjadi batang bambu selama musim hujan. Setelah mencapai pertumbuhan maksimum, seludung buluh membuka dan diikuti dengan tumbuhnya primodia tunas lateral sebagai bakal cabang. Percabangan tumbuh mulai dari 1/3 buku bagian atas diikuti percabangan dibagian tengah buluh terus kebagian bawah. Percabangan bambu betung termasuk kelompok banyak cabang (bud multiple branching), 10-20 anak batang dalam satu buku. Mata cabang dalam buluh terdiri dari mata cabang yang besar di bagian tengah (central bud) dan kelompok mata cabang yang lebih kecil di kiri kanannya (Dransfield & Widjaja 1995). Jenis bambu ini memiliki ukuran pelepah 20-40 cm x 20-25 cm, bagian bawah sangat kecil, tertutup bulu coklat tua sampai coklat muda, pelepah melancip keujung (lanceolate), lidah pelepah batang (ligule) panjang 10 cm. helaian daun berukuran 30 cm x 2,5 cm, bagian dasar pendek, membesar di atas, berbulu, lidah daun pendek, tidak mempunyi telinga daun (auricle) (Dransfield & Widjaja 1995). Perkiraan dimensi serat dari D. asper adalah panjang 3.78 mm, diameter 19 µm, lebar lumen 7µm, dan tebal dinding 6 µm. Rata-rata kadar air dari batang bambu segar adalah 55%, dan kadar air kering udara 15%. Berat jenisnya 0,7
7 dengan penyusutan radial 5-7% dan tangensial 3,5-5%. Perkiraan kandungan holoselulosa dari batang adalah sebesar 53%, pentosan 19%, lignin 25% dan abu 3%, kelarutan dalam air dingin, air panas, alcohol benzene, dan NaOH 1% berturut-turut adalah 4,5%, 6%, 1%, dan 22% (Dransfield & Widjaja 1995). Pada batang dalam keadaan kering udara (kadar air 12,68%), nilai kekakuan (MOE) pada bagian pangkal 186402 kg/cm 2 dan bagian ujung 187926 kg/cm 2, nilai keteguhan patah (MOR) pada bagian pangkal 1158 kg/cm 2 dan bagian ujung 1232 kg/cm 2. Nilai keteguhan tekan sejajar serat pada bagian pangkal 360 kg/cm 2 dan bagian ujung 431 kg/cm 2 sedangkan nilai keteguhan tarik sejajar serat pada bagian pangkal 1808 kg/cm 2 dan bagian ujung 1933 kg/cm 2 (Nuriyatin 2000). Bambu betung memilki potensial ekonomi dan kegunaan yang banyak di masyarakat Indonesia. Batang bambu betung baik untuk furniture dan industri chopstick. Batang bambu betung sangat tebal dan kuat sehingga sering dipakai sebagai bahan bangunan atau jembatan. Ruas dari buku bagian atas yang panjang dipakai sebagai tempat nira juga tempat menanak nasi atau daging seperti di daerah Serawak. Di Thailand D. asper dikenal dengan sebutan sweet bamboo karena rebung mudanya sangat manis dan tebal, dapat dikonsumsi sebagai sayuran dan acar (Dransfield & Widjaja 1995). 2.2.2 Bambu Andong (Gigantochloa verticillata (Willd.) Munro) Bambu andong memiliki tempat tumbuh pada tanah liat berpasir/tanah berpasir dengan ketinggian hingga 1200 m di atas permukaan laut dengan curah hujan per tahun 2350-4200 mm, pada temperatur 20-32 0 C, dengan tingkat kelembaban relatif sekitar 70%. Adapun budidaya bambu andong ditanam pada jarak tanam 8 m x 8 m. pemberian pupuk organik maupun pupuk kompos pada awal penanaman sangat berguna sekali bagi peningkatan produksi. Juga dianjurkan untuk dilakukan pembersihan gulma, diperhatikan tentang pengairan serta pengemburan tanah. Pembersihan dasar rumpun tua dan penggalian ulang tanah akan memacu pertumbuhan batang baru. Bambu andong berbentuk simpodial dengan tinggi batang 7-30 m, diameter 5-13 cm dan ketebalan dinding mencapai 2 cm. dimensi serat bambu andong adalah panjang 2,75-3,25 mm, diameter 24,55-37,97 µm, jumlah serat bertambah sekitar 10% dari pangkal ke ujung batang. Penyebarannya secara luas di Jawa,
8 Bali, Sumatra, Pulau mentawai. Bambu andong hidup pada daerah dengan ketinggian 0-700 mdpl yang beriklim kering. Berat jenis 0,55-0,7 (antar ruas) dan 0,6-0,8 (ruas) (Dransfield dan Widjaja 1995). Pada batang dalam keadaan kering udara (kadar air 13,40 %), nilai kekakuan (MOE) pada bagian pangkal 93203 kg/cm 2 dan bagian ujung 115343 kg/cm 2. Nilai keteguhan tekan sejajar serat pada bagian pangkal 188 kg/cm 2 dan bagian ujung 224 kg/cm 2 sedangkan nilai keteguhan tarik sejajar serat pada bagian pangkal 2253 kg/cm 2 dan bagian ujung 1074 kg/cm 2 (Nuriyatin 2000) 2.2.3 Bambu Ampel (Bambusa vulgaris Schrader ex Wendland) Bambu ampel sering disebut juga dengan nama lokal yakni, Pring Ampel, Awi Ampel Haur. Bambu ini banyak tersebar di daerah Jawa, Sumatra, Kalimantan dan Maluku. Bambu ampel memilki tinggi mencapai 10-20 m (batang berbulu sangat tipis dan tebal dinding batang 7-15 mm), dan memiliki diameter 4-10 cm (jarak buku 20-45 cm) rumpun tidak begitu rapat serta memiliki warna batang kuning muda bergaris hijau tua. Bambu ampel terdiri atas dua varietas yaitu varietas hijau yang digunakan sebagai pagar, bangunan dan juga industri mebel. Sedangkan varietas yang kuning umumnya digunakan sebagai tanaman hias (Febriyani 2008). Menurut Kusumaningsih (1997) dalam Manuhuwa dan Laiwatu (2006), jumlah pati pada bambu ampel tertinggi dibandingkan dengan bambu betung (D. asper), bambu wulung (Gigantochloa antroviolacea) dan bambu apus (Gigantochloa apus), sehingga bambu tersebut mengalami kerusakan yang lebih banyak oleh serangan kumbang bubuk. Dengan demikian selain jumlah sel pori dan diameter sel pori, maka jumlah pati yang dikandung bambu sangat menentukan keawetan bambu. Nilai MOE pada bilah bambu ampel berkisar antara 102.776-128.414 kg/cm 2 dengan rata-rata 112.050 kg/cm 2. MOE pada bagian buluh rata-rata 75.036 kg/cm 2. Nilai MOR pada bilah berkisar antara 1.040-1.284 kg/cm 2 dengan ratarata 1.224 kg/cm 2. Sedangkan rata-rata MOR pada buluh adalah 483 kg/cm 2 (Anas 2012)
9 Berdasarkan penelitian Munawar (2001) dalam Manuhuwa dan Laiwatu (2006), kadar alfa-selulosa bambu ampel (Bambusa vulgaris) yaitu 40,39%, ekstraktif larut alcohol benzene sebesar 3,20%. 2.3 Perlakuan Pendahuluan Steam Pemanasan kayu dapat mengubah sifat-sifat kayu. Pemanasan dapat menurunkan higroskopisitas, meningkatkan stabilitas dimensi dan resistensi kerusakan. Namun di waktu yang sama, peningkatan stabilitas dimensi dan keawetan juga meningkatkan kerapuhan dan kehilangan beberapa sifat kekuatan, termasuk terhadap keuletan, MOR dan kegagalan dalam pengerjaan. Perlakuan ini biasanya menyebabkan warna yang gelap pada kayu dan kayu cenderung retak dan belah. Kayu dapat dipanaskan dengan beberapa cara yaitu pemanasan dengan air, pemanasan dengan air diikuti oleh tekanan, pemanasan kayu kering, dan pemanasan kayu kering diikuti oleh tekanan. Beberapa proses perlakuan pemanasan komersial tanpa udara dengan temperatur sekitar 180 sampai 260 o C dengan waktu dari selang beberapa menit sampai beberapa jam. Temperatur di bawah 140 o C menghasilkan perubahan yang sedikit pada sifat fisis, dan pemanasan di atas 300 o C menghasilkan degradasi kayu yang besar. Kayu dapat dipanaskan dengan pengukusan, gas inert, dan di minyak panas (Ibach 2010). 2.4 Perekat Perekat adalah substansi yang memilki kemampuan untuk mampersatukan bahan sejenis atau tidak sejenis melalui ikatan permukaannya. Merekatnya dua buah benda yang direkat terjadi disebabkan adanya gaya tarik menarik antar perekat dengan bahan yang direkat (gaya adhesi) dan gaya tarik menarik (gaya kohesi) antar perekat dengan perekat/antar bahan yang direkat (Vick 1999). Dilihat dari reaksi perekat dengan panas, maka perekat dapat dibedakan atas perekat thermosetting dan thermoplastic. Perekat thermosetting merupakan perekat yang dapat mengeras bila terkena panas atau reaksi kimia dengan sebuah katalisator yang disebut hardener dan bersifat irreversible. Perekat jenis ini jika sudah mengeras tidak dapat lagi menjadi lunak. Contoh perekat yang termasuk jenis ini adalah phenol formaldehyde, urea formaldehyde, melamine formaldehyde, isocyanate, resorcinol formaldehyde. Perekat thermoplastic adalah perekat yang dapat melunak jika terkena panas dan menjadi mengeras kembali
10 apabila suhunya telah rendah. Contoh perekat yang ternasuk jenis ini adalah polyvynil adhesive, cellulose adhesive, dan acrylic resin adhesive (Pizzi 1983). Proses yang berpengaruh dalam pemilihan perekat yaitu memasukkan biaya, proses perekatan, kekuatan ikatan, dan daya tahan perekat. Kekuatan produk tergantung pada distribusi penggunaan tekanan yang tepat antara tahap perekat dan kayu. Perekat pada produk komposit (strandboard, fiberboard, particleboard) diaplikasikan pada kayu (strand, serat, partikel), kemudian dibentuk ke dalam mat dan dikempa panas sampai menjadi produk jadi (Frihart 2005). Perekat merupakan unsur yang sangat berperan dalam pembuatan papan partikel, karena sifat papan partikel yang dihasilkan sangat ditentukan oleh jenis dan komposisi perekat yang digunakan. Selain itu perekat menduduki porsi yang paling tinggi dalam biaya total pembuatan papan partikel. 2.4.2 Perekat Fenol Formaldehida (PF) Menurut Ahmadi dalam Sumardi (2000) bahwa perekat PF adalah molekul berbobot rendah yang terbentuk dari fenol dan formaldehida, dan termasuk ke dalam perekat termoset. Beberapa sifat yang dimiliki oleh perekat termoset yaitu kekuatan kohesif dari termoset melebihi kekuatan tarik kayu, memiliki kepolaran cukup tinggi dan viskositas cukup rendah untuk berpenetrasi ke dalam pori-pori mikro dalam kayu yang secara mekanis bertindak sebagai jangkar. Gugus polar mampu membentuk ikatan hidrogen yang kuat dengan gugus hidroksil kayu. Jadi ada interaksi dwi kutub yang kuat selain gaya sekunder (gaya van der walls). Ikatan kimia polimer dapat terbentuk melalui reaksi kimia antar gugus fungsi dalam kayu dan gugus fungsi dalam resin. Perekat PF memerlukan waktu pengerasan yang lebih lama dibandingkan perekat urea formaldehida (UF). Adanya katalis akan sangat mempengaruhi pengurangan waktu pengempaan secara signifikan pada perekat PF. Fenol terdiri dari grup hidroksil yang diikat dengan senyawa aromatic (benzena). Perekat ini membutuhkan panas yang stabil dan membutuhkan suhu pengempaan yang tinggi yaitu berkisar antara 121 149 o C (Maloney 1993). Perekat PF untuk perekatan memiliki berat molekul yang cukup baik. Perekat ini tetap berada pada bagian permukaan partikel dan dapat tahan lama, keras dan tahan terhadap air. Menurut Sumardi (2000) resin PF dapat masuk dan
11 mengembangkan dinding sel kayu, dan setelah dimatangkan dengan panas akan menghasilkan stabilitas dimensi yang tinggi. Polimerisasi resin ini dikendalikan dalam kondisi asam basa (ph) kondisi lainnya juga penting adalah nisbah fenol dan formaldehida. 2.5 Bahan Aditif Parafin ditambahkan untuk mengurangi higroskopisitas dan meningkatnya stabilitas dimensi papan (Tsoumis 1991). Parafin diharapkan untuk memberikan ketahanan terhadap penyerapan air. Parafin tidak menyumbat dinding sel dan mengubah kadar air setimbangan akhir tetapi cukup untuk membantu produk menahan air sehingga membuatnya kedap udara (Bowyer et al. 2003). Parafin mengandung 50-60% air dan sejumlah kecil pengemulsi, coupling agent, stabilisator beku atau cair. Partikel parafin kecil dibuat dalam emulsi lebih dulu untuk meningkatkan distribusi menjadi lebih baik pada beberapa keadaan (Structural Board Association 2004) Fungsi lain parafin pada produksi papan adalah menimbulkan kesan licin pada permukaan, mengurangi penyerapan air, dan mempermudah pemotongan papan serta pengolahan dengan mesin. Penambahan parafin 1% atau kurang (berdasarkan kering tanur partikel) mempunyai pengaruh yang kecil atau tidak mempengaruhi sifat kekuatan papan partikel, akan tetapi penambahan lebih besar dari 1% kadang kala akan mrenurunkan sifat kekuatan papan partikel. Hal tersebut dapat dicegah dengan penambahan perekat, menaikkan kerapatan atau mengubah ukuran partikel (Maloney 1993). 2.6 Nondestructive Test Nondestructive Testing (NDT) atau Nondestructive Evaluation (NDE) adalah pengujian sifat fisis mekanis kayu yang tidak menimbulkan kerusakan pada kayu yang diuji sehingga setelah pengujian, kayu tersebut masih bisa digunakan (Ross dan Pallerin 2002). Teknologi NDE untuk material berbahan kayu yang bersifat heterogen atau kombinasi alami sangat berbeda dengan bahan yang bersifat homogen seperti metal, plastik, dan keramik. Sama halnya dengan material berbahan bukan kayu yang sifat mekanisnya telah diketahui dan dikontrol secara ketat selama proses
12 pembuatannya. Teknologi NDE digunakan untuk menemukan adanya keadaan terputus, kekosongan atau pemasukan (Ross dan Pallerin 2002). Di dalam kayu, ketidakteraturan ini terjadi secara alami dan mungkin lebih lanjut disebabkan oleh agen perusak yang berasal dari lingkungan. Oleh karena itu, teknologi NDE untuk kayu digunakan untuk menentukan sejauh mana kealamian dan faktor lingkungan menyebabkan ketidakteraturan dalam kayu untuk kemudian menentukan karakteristik daya gunanya (Ross dan Pallerin 2002) Oliveira et al. (2002) mengemukakan bahwa beberapa variabel yang mempengaruhi kerapatan gelombang (variasi dalam satu jenis kayu) diantaranya: 1. Kadar air yang tinggi cenderung memperlambat kecepatan rambatan gelombang 2. Arah serat, kecepatan gelombang lebih cepat pada arah longitudinal (searah serat), diikuti arah radial, dan yang terlama adalah pada arah tangensial 3. Panjang serat, semakin panjang serat maka semakin cepat rambatan gelombang mengalir Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini adalah tes fisis metode kecepatan rambatan gelombang suara (stress wave velocity, SWV) pada papan OSB. Metode ini dapat digunakan untuk memprediksi sifat-sifat dari berbagai jenis produk turunan kayu, diantaranya adalah kayu komposit struktural, papan partikel, pelapis atap dan lantai, bagian bawah lantai dan medium density fiberboard (MDF) (Ross dan Pellerin 1988, Brashaw 1991 diacu dalam Brashaw et al. 2004). Penelitian sebelumnya telah dilakukan oleh Han et al. (2006) dengan mengevaluasi nilai SWV untuk menduga nilai lentur mekanis dari beberapa produk yaitu OSB, kayu lapis, papan partikel dan kayu solid. Berdasarkan hasil penelitian Han et al. (2006) nilai SWV dpat digunakan untuk menduga sifat mekanis lentur dari OSB, kayu lapis, papan partikel dan kayu solid seperti yang ditunjukkan oleh hubungan yang erat pada model regresi linear antara parameter penduga (SWV) dengan nilai pengujian statis MOE dan MOR.
13 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ini dilakukan mulai bulan April 2012 Juli 2012. Dilaksanakan di Laboratorium Bio Komposit, Laboratorium Rekayasa Departemen Hasil Hutan, Laboratorium PAU Fakultas Teknologi Pertanian IPB dan Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman Pekerjaan Umum (Puslitbang Permukiman PU), Cileunyi, Bandung. 3.2 Bahan dan Alat Alat yang digunakan adalah bak plastik, autoklaf yang digunakan pada suhu 126 0 C, tekanan 1,4 kg/cm 2 selama 1 jam, gergaji, caliper, oven, desikator, timbangan digital, cetakan berukuran 30 cm x 30 cm, hot press, sprayer, rotary blender, alat uji UTM (Universal Testing Machine) merk Instron tipe 3369 dan alat uji nondestruktif stress wave timer merk Metriguard 239A. Dalam penelitian ini dipergunakan bahan-bahan yang terdiri dari bambu betung dengan berat jenis 0,63 dan kerapatan 0,73 g/cm 3, bambu andong dengan berat jenis 0,47 dan kerapatan 0,60 g/cm 3, serta bambu ampel dengan berat jenis dan kerapatan berturut-turut adalah 0,47 dan 0,55 g/cm 3 dengan umur bambu ±3 tahun yang diambil dari Sukabumi, perekat fenol formaldehida (PF) yang diproduksi oleh PT. Pamolite Adhesive Industry, dan wax (parafin) 1%. 3.3 Prosedur Kerja 3.3.1 Persiapan Bahan Persiapan dilakukan dangan mempersiapkan bahan-bahan dan alat yang akan digunakan dalam penelitian, temasuk persiapan perekat, perekat yang digunakan adalah fenol formaldehida 6%, 8%, dan 10%. 3.3.2 Pembuatan Strand Strand dibuat dari tiga jenis bambu yang berbeda yakni bambu betung, bambu andong, dan bambu ampel, dengan ukuran panjang 7 cm, lebar strand 2 cm dengan ketebalan 0,1-0,2 cm (Gambar 1). Strand yang tersebut dipisahkan berdasarkan jenisnya dan dimasukkan kedalam karung atau bak penampung kemudian diberi label petunjuk jenis. Penentuan nilai aspect ratio dan slenderness
14 ratio strand dihitung dengan mengambil strand secara acak sebanyak 100 strand pada setiap jenis kemudian diukur panjang, lebar, tebal dan dibandingkan. Nilai aspect ratio adalah perbandingan panjang dan lebar sedangkan slenderness ratio perbandingan panjang dan tebal. Gambar 1 Strand bambu 3.3.3 Perlakuan Pendahuluan terhadap Strand Perlakuan pendahuluan terhadap strand dilakukan dengan disteam menggunakan alat pengukusan yang disebut autoklaf. Perlakuan pendahuluan dilakukan dengan cara memasukkan strand ke dalam autoklaf pada suhu 126 C, tekanan 1,4 kg/cm 2 selama 1 jam (Iswanto 2008). Setelah strand disteam, kemudian dijemur sampai kering udara lalu di masukkan ke dalam oven dengan suhu ± 60 o C selama ± 3 hari untuk mencapai kadar air strand kurang dari 5%. Gambar 2 Alat steam autoklaf 3.3.4 Pencampuran Strand dengan Perekat Proses pencampuran menggunakan bantuan alat rotary blender, sedangkan untuk memasukkan perekat kedalam rotary blender menggunakan sprayer dan dimasukkan pula parafin cair dengan kadar 1%. Perhitungan bahan baku disajikan pada Lampiran 2.
15 Gambar 3 Alat rotary blender 3.3.5 Pembentukan Lembaran Lembaran OSB dibuat berdasarkan pada masing-masing jenis bambu untuk membandingkan kekuatan setiap jenis bambu. Bambu dilapisi perekat fenol formaldehida 6%, 8%, dan 10% ditumpuk berlapis pada cetakan 30 x 30 x 1 cm dengan orientasi serat yang berlawanan untuk mengoptimalkan kekuatan dan stabilitas. Gambar 4 Pembentukan lembaran. 3.3.6 Pengempaan Pengempaan menggunakan kempa panas, dengan tujuan pembentukan lembaran (mats) strand dalam ikatan panil menjadi padat dan keras. Tekanan kempa yang dipergunakan adalah 25 kg/cm 2, dengan waktu pengempaan 7 menit dan suhu 160 C. Pada sisi kanan dan kiri lembaran diberikan plat besi dengan ketebalan 1 cm.
16 Gambar 5 Alat kempa panas. 3.3.7 Pengkondisian Setelah proses pengempaan, lembaran OSB diberi perlakuan pengkondisian dengan cara penumpukan rapat (solid files) selama ± 14 hari agar perekat mengeras dan kadar air berada dalam kondisi kesetimbangan sebelum dilakukan pengujian sifat fisis dan mekanisnya. Gambar 6 pola penentuan contoh uji. Keterangan: A,D : contoh uji untuk MOE dan MOR tegak lurus serat kondisi kering dan basah (20 x 5 x 1) cm B,C E F : contoh uji untuk MOE dan MOR sejajar serat kondisi kering dan basah (20 x 5 x 1) cm : contoh uji untuk kadar air dan kerapatan (10 x 10 x 1) cm : contoh uji untuk kuat pegang sekrup (10 x 5 x 1) cm G : contoh uji uji untuk pengembangan tebal dan daya serap air (5 x 5 x1) cm H I : contoh uji untuk internal bond (5 x 5 x 1) cm : cadangan (5 x 5x 1) cm
17 3.3.8 Pengujian Sifat Fisis 3.3.8.1 Kerapatan (KR) Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume kering udara. Contoh uji berukuran 10 x 10 x 1 cm berdasarkan standard JIS 5908 (2003) ditimbang beratnya (m 1 ), lalu diukur rata-rata panjang, lebar dan tebalnya untuk menentukan volume contoh uji (v). Nilai kerapatan dihitung dengan persamaan : KR (gr/cm 3 ) = m 1 V 3.3.8.2 Kadar Air (KA) Contoh uji berukuran 10 x 10 x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003) yang digunakan adalah bekas contoh uji kerapatan. Kadar air papan komposit dihitung berdasarkan berat awal (m 1 ) dan berat kering oven (m 2 ) selama 24 jam pada suhu 103 ± 2 C. Nilai KA dihitung dengan persamaan : KA (%) = m 1 - m 2 m 2 x 100 % 3.3.8.3 Daya Serap Air (DSA) Contoh uji berukuran 5 x 5 x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003) ditimbang berat awalnya (m 1 ). Kemudian direndam dalam air dingin selama 2 dan 24 jam, setelah itu ditimbang beratnya (m 2 ). Nilai DSA dihitung dengan persamaan : DSA (%) = m 2 m 1 m 1 x 100 % 3.3.8.4 Pengembangan Tebal (PT) Contoh uji pengembangan tebal berukuran 5 x 5 x 1 cm sama dengan contoh uji daya serap air. Pengembangan tebal didasarkan pada tebal sebelum (t 1 ) yang diukur pada keempat sisi dan dirata-ratakan dalam kondisi kering udara dan tebal setelah perendaman (t 2 ) dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Nilai PT dihitung dengan persamaan : PT (%) = t 2 t 1 x 100 % t 1
18 3.3.9 Pengujian Sifat Mekanis 3.3.9.1 Pendugaan Sifat Mekanis OSB Secara Nondstruktif Pengujian nondestruktif dilakukan dengan menggunakan alat Metriguard 239 A stress-wave timer digunakan untuk menghitung SWV. Metode ini didasarkan pada pengukuran kecepatan rambatan gelombang yang dibangkitkan oleh pendulum yang dilepaskan dari ketinggian maksimal pada satu sisi contoh uji, selanjutnya gelombang suara merambat sepanjang contoh uji hingga mencapai acelerometer pada ujung sisi lainnya. Waktu rambatan (mikro detik) terbaca pada layar alat. Waktu rambatan digunakan untuk menghitung kecepatan gelombang suara (SWV). Nilai SWV dan MOE dinamis dihitung menggunakan persamaan: Keterangan : SWV : stress wave velocity (kecepatan rambatan gelombang suara (m/detik) d : jarak tempuh gelombang antar dua transduser (m) t : waktu tempuh gelombang antar dua transduser (detik) MOE d : MOE dinamis (kg/cm 2 ) p : kerapatan (kg/m 3 ) g : konstanta gravitasi (9,81 m/detik 2 ) (a) Gambar 7 Pengujian nondestruktif : (a) Alat uji nondestruktif merk Metriguard 239 A, (b) proses pengukuran waktu rambatan gelombang suara. 3.3.9.2 Pengujian Secara Destruktif 3.3.9.2.1 Modulus Elastisitas Statis (MOEs) Setelah dilakukan pengujian secara nondestruktif, kemudian dilakukan pengujian secara destruktif pada contoh uji yang sama. Pengujian destruktif dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine (UTM) merk Instron tipe 3369 dengan menggunakan lebar bentang (jarak penyangga) 15 kali tebal (b)
19 nominal, tetapi tidak kurang dari 15 cm (Gambar 7). Contoh uji sifat mekanis lentur yang digunakan berukuran 5 x 20 x 1 (cm) yang mengacu standar JIS A 5908 : 2003. Pengujian MOEs dilakukan dalam dua kondisi yaitu kering dan basah. Kondisi basah di mana contoh uji sebelum dilakukan pengujian direndam dengan air selama 24 jam. Pengujian ini juga dilakukan pada arah sejajar serat dan tegak lurus serat. Nilai MOEs dihitung dengan persamaan: Keterangan : MOEs ΔP L ΔY b h : modulus elastisitas statis (kg/cm2) : beban dibawah batas proporsi (kg) : jarak sangga (cm) : defleksi pada beban P (cm) : lebar contoh uji (cm) : tebal contoh uji (cm) 3.3.9.2.2 Modulus Patah (MOR) Pengujian MOR dilakukan bersama-sama dengan pengujian MOE dengam 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/cm 2 ) = 2bt 2 Keterangan : MOR : Modulus of Rupture (kg/cm 2 ) P : beban maksimum (kg) L : jarak sangga (cm) b : lebar contoh uji (cm) t :tebal contoh uji (cm) Gambar 8 Proses pengujian MOEs dan MOR.
20 3.3.9.2.3 Internal Bond (IB) Contoh uji berukuran 5 x 5 x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003) direkatkan pada dua buah balok alumunium dengan perekat epoxy dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Kedua balok ditarik tegak lurus permukaan contoh uji dengan kecepatan 2 mm/menit sampai beban maksimum. Nilai IB dihitung dengan persamaan sebagai berikut : P IB (kg/cm 2 ) = bl Keterangan: IB : Internal bond strength (kg/cm 2 ) P : beban maksimum (kg) L : panjang contoh uji (cm) b : lebar contoh uji (cm) Gambar 9 Proses pengujian internal bond. 3.3.9.4 Kuat Pegang Sekrup (Screw Holding Power) Contoh uji berukuran 5 x 10 x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 (2003). Sekrup yang digunakan berdiameter 2,7 mm dengan panjang 16 mm dimasukkan hingga kedalaman 8 mm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum dalam kilogram.
21 Gambar 10 Proses pengujian kuat pegang sekrup. 3.4 Penentuan Kekuatan Retensi Perbandingan nilai antara pengujian basah dan kering pada MOE dan MOR menghasilkann besaran yang disebut retensi kekuatan (strength retention) (Massijaya 1997 dalam Nuryawan et al. 2008). Pengujian dilakukan untuk menilai OSB yang dibuat dapat digunakan untuk keperluan eksterior atau tidak. Nilai kekuatan retensi dihitung menggunakan persamaan: 3.5 Penentuan OSB Terbaik Penentuan OSB terbaik dilakukan untuk mengetahui OSB terbaik berdasarkan sifat-sifat OSB yang telah diuji. Penilaian berdasarkan skoring yang diberikan terhadap masing-masing sifat OSB. Skoring nilai terdiri dari nilai 1 sampai dengan 9. Hal ini didasarkan pada kombinasi antara jenis bambu dan kadar perekat. Nilai 1 diberikan pada OSB dengan sifat mekanis terbaik, sementara nilai 9 untuk OSB dengan nilai sifat mekanis terendah. Total penilaian terendah menunjukkan OSB terbaik. 3.6 Analisis Data Analisis data yang digunakan pada penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial 2 faktor, dengan faktor A adalah variasi jenis bambu dan faktor B adalah kadar perekat yang digunakan dengan ulangan sebanyak 3 kali sehingga disebut percobaan 3 x 3 x 3. Analisis digunakan dengan bantuan program komputer SPSS 16.0. Model umum rancangan yang digunakan adalah sebagai berikut :