11 III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian telah dilaksanakan pada bulan April sampai dengan bulan September 2011 yang bertempat di laboratorium Teknologi Peningkatan Mutu Kayu dan Laboratorium Kimia Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. 3.2 Alat dan Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu ulin berukuran 140 mm x 230 mm x 450 mm, kayu tapi-tapi berukuran 43 mm x 140 mm x 550 mm, papan partikel berukuran 12 mm x 600 mm x 600 mm, OSB (Oriented Strand Board) berukuran 150 mm x 320 mm x 600 mm (Gambar 1) dan serbuk masing-masing jenis kayu yang diperoleh dari hasil pemotongan. Pisau pemotong dalam bentuk Router bit dan potongan-potongan kecil pisau yang berbahan sama dengan pisau pemotong Router bit dipilih dari jenis High Speed Steel dan Tungsten Carbide. Oriented Strand Board Papan Partikel Tapi-Tapi Ulin Gambar 1 Jenis kayu solid dan kayu komposit yang diuji dalam pemotongan.
12 Pengujian karakteristik aus pisau secara mekanis menggunakan mesin Computer Numerical Control (CNC) milling machine dan digital video microscope. Selanjutnya pengujian aus pisau secara kimia menggunakan bahan larutan HCl 6 M, AgNO 3, aquades, kertas saring (Whatman) dan peralatan erlenmeyer 250 ml, gelas piala, cawan porselen, water bath, oven, desikator, timbangan dan stirer. Jenis pisau yang dipakai pada penelitian ini adalah jenis pisau High Speed Steel dan Tungsten Carbide. Pisau yang digunakan pada pengujian karakteristik aus pisau secara mekanis berbentuk bit sedangkan untuk pengujian aus pisau secara kimia berbentuk potongan-potongan kecil (Gambar 2). (a) Gambar 2 Bentuk Router bit (a), potongan bahan pisau High Speed Steel dan Tungsten Carbide (b). (b) 3.3 Metode Penelitian 3.3.1 Pengujian Karakteristik Aus Pisau Secara Mekanis Pengujian karakteristik aus pisau secara mekanis dilakukan dengan cara memotong balok atau lembaran kayu komposit yang diletakkan di meja CNC dimana laju pergerakan pemotongannya dapat diatur pada arah sumbu x dan y (Gambar 3).
13 Gambar 3 Sketsa pemotongan contoh uji. Balok uji atau lembaran kayu komposit dipotong setebal 2 mm dengan lebar pemotongan 2 mm pada arah memanjang balok uji atau lembaran kayu komposit. Laju aus pisau dilihat dan diukur dibawah digital video microscope setiap panjang pemotongan sebesar 200 m hingga total panjang pemotongan 2000 m. Kondisi pemotongan balok uji dan lembaran kayu komposit disajikan pada Tabel 3. Tabel 3 Kondisi Pemotongan Parameter Kecepatan pemotongan Laju per putaran Putaran bilah Laju pengumpanan Lebar pemotongan Tebal pemotongan Kondisi 1004 m/min 0,1mm/rev 20000 rpm 2000 mm/min 2 mm 2 mm
14 Besarnya aus mata pisau (µm) diukur pada kedua mata pisau untuk setiap panjang pemotongan sepanjang 200 m dibawah digital video microscope. Nilai keausan yang digunakan merupakan rataan dari nilai keausan yang diukur pada lima titik (Gambar 4). Foto untuk identifikasi profil aus mata pisau juga diambil pada waktu yang bersamaan dengan pengukuran keausan mata pisau. Besar aus pisau (μm) Kondisi awal pisau sisi clearance pisau (Router bit) Gambar 4 Sketsa pengukuran aus mata pisau. 3.3.2 Analisis Kandungan Ekstraktif dan Silika dalam Kayu Analisis kandungan ekstraktif dan silika dalam kayu menggunakan serbuk kayu berukuran 50 mesh dari masing-masing jenis kayu dan kayu komposit. Analisis komponen kimia pada kayu tersebut dilakukan melalui tahapan-tahapan sebagai berikut. a. Pengukuran keasaman (ph) kayu Serbuk kayu berukuran 50 mesh sebanyak ±5 gram dimasukkan ke dalam gelas Erlenmeyer yang berisi 50 ml aquades, kemudian dipanaskan diatas water bath pada suhu 80 o C selama 30 menit. Selanjutnya, contoh uji didinginkan dan disaring dengan kertas saring dan filtratnya ditampung untuk pengukuran ph. Pengukuran nilai ph dilakukan dengan alat ph meter dengan cara memasukkan elektroda ph meter ke dalam gelas piala yang berisi filtrat dari masing-masing contoh uji.
15 b. Pengukuran kadar ekstraktif kayu Prosedur ini dilakukan berdasarkan standar TAPPI T 207 om-88. Serbuk kayu sebanyak 2 ± 0,1 (Ba) gram dimasukkan ke dalam gelas Erlenmeyer dan ditambahkan 100 ml air panas. Kemudian Erlenmeyer berisi serbuk dipanaskan di atas water bath pada suhu 100 o C selama 3 jam dan diaduk secara teratur. Kemudian serbuk dicuci dan disaring dengan air panas sampai filtratnya tidak berwarna. Selanjutnya serbuk dimasukkan ke dalam oven bersuhu 103 ± 2 o C lalu ditimbang sampai beratnya konstan (Bb). Kelarutan ekstraktif kayu dalam air panas dihitung menggunakan rumus sebagai berikut : Kelarutan dalam air panas = % c. Pengukuran Kadar Abu Penentuan kadar abu dilakukan berdasarkan standar TAPPI T 211 0m-85 (1991). Cawan porselin disiapkan, kemudian dimasukkan dalam oven pada suhu 103 ± 2 o C selama 24 jam, dan ditimbang beratnya. Kemudian, serbuk kayu sebanyak 4 ± 0,1 gram dimasukkan ke dalam cawan porselen dan dikeringkan dalam oven untuk mendapatkan berat kering oven serbuk. Kemudian cawan porselen yang berisi serbuk dimasukkan ke dalam tanur selama 6 jam pada suhu 600 o C. Setelah dikeluarkan dari tanur, cawan didinginkan dalam desikator dan ditimbang sampai beratnya konstan (berat abu). Kadar abu dihitung dengan menggunakan rumus : Kadar Abu = d. Pengukuran Kadar Silika Dalam Abu Penentuan kadar silika dilakukan berdasarkan standar TAPPI T 211 0m-85 (1991). Abu yang diperoleh dari isolasi kadar abu ditambahkan 20 ml HCl 6 M dan dipanaskan di atas water bath bersuhu 80 o C hingga larutan menjadi kering.
16 Sampel kemudian diencerkan dengan aquades dan disaring dengan menggunakan kertas saring whatman dan dicuci dengan aquades sampai bebas asam dan tidak terjadi endapan putih AgCl2 ketika diberi indikator AgNO 3. Selanjutnya cawan berisi abu di masukkan ke dalam tanur pada suhu 575 ± 25 o C selama paling kurang 3 jam. Sampel didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Kadar silika dihitung menggunakan rumus: Kadar Silika= 3.3.3 Pengujian Karakteristik Aus Pisau Secara Kimiawi Pengujian karakteristik aus pisau secara kimia dilakukan menggunakan potongan-potongan kecil pisau dari bahan yang sama dengan bahan mata pisau yang digunakan pada saat pengujian karakteristik aus pisau secara mekanis. Potongan kecil pisau dibilas dengan air destilata panas kemudian ditiriskan dan ditimbang beratnya (Bo). Potongan kecil pisau dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer 250 ml yang berisi serbuk kayu berukuran 50 mesh sebanyak 20 gram yang telah ditambahkan dengan air destilata panas sebanyak 100 ml. Erlenmeyer tersebut kemudian diletakkan diatas alat pemutar dan dipanaskan dengan suhu 80 ⁰C sehingga terjadi gesekan antara bahan pisau dengan serbuk kayu. Hal ini bertujuan untuk mengkondisikan reaksi antara potongan kecil bahan pisau dengan larutan serbuk kayu mendekati kondisi pada saat dilakukan pemotongan. Reaksi ini terus dipertahankan selama 8 jam dengan pertimbangan lama jam kerja di industri yaitu selama 8 jam. Bahan pisau yang telah direaksikan kemudian dicuci dengan air destilata panas, ditiriskan sampai kering dan ditimbang beratnya (Br). Perhitungan karakteristik aus pisau secara kimia ini dilakukan dengan cara menghitung kehilangan berat bahan pisau setelah direaksikan dalam larutan ekstraktif kayu. Persentase kehilangan berat kumulatif bahan pisau menggunakan rumus berikut: Persen Kehilangan Berat =