BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan mulai bulan Februari hingga Juni 2009 dengan rincian waktu penelitian terdapat pada Lampiran 3. Penelitian dilakukan di Laboratorium Biokomposit, Laboratorium Kimia Hasil Hutan, Laboratorium Peningkatan Mutu, Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan, dan Seafast Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. 3.2 Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah partikel sekam padi kasar (Oryza sativa Linn) dan serbuk sekam ukuran 20-40 mesh, semen portland sebagai perekat, kalsium klorida (CaCl2) sebagai katalis dan air. Alat-alat yang digunakan adalah hammer mill, saringan, ember, timbangan elektrik, plastik, oven, sprayer, gelas plastik, wadah plastik, lakban, plastik cor, plat besi dan mur-nya, plat seng, cetakan kayu (30 cm x 30 cm), desikator, kaliper, mesin kempa, circular saw, kertas label, Universal Testing Machine merk Instron, kamera, alat tulis, dan program SAS 1997. 3.3 Prosedur Penelitian 3.3.1 Pembuatan Papan Semen Ukuran papan semen yang dibuat adalah 30 cm x 30 cm x 1 cm dengan kerapatan sasaran 1,2 g/cm 3. Proses pembuatan papan semen adalah sebagai berikut: a. Pembuatan Partikel Partikel sekam kasar dari limbah penggilingan padi serta serbuk sekam berukuran 20 40 mesh. b. Perendaman Partikel Partikel sekam kasar diberi perlakuan pendahuluan berupa perendaman dalam air dingin selama 24 jam. Partikel yang sudah direndam kemudian diangin-anginkan sampai kadar air sekam setelah perendaman kurang dari air yang ditambahkan dalam campuran papan semen.
c. Pembuatan papan semen Papan semen dibuat dengan menggunakan partikel sekam padi yang sudah direndam dalam air dingin selama 24 jam dan serbuk untuk lapisan permukaan dengan perbandingan antara serbuk : semen adalah 1,00 : 13,33. Untuk mengetahui pengaruh peningkatan kadar semen terhadap sifat papan yang dihasilkan maka penelitian ini menggunakan 3 perlakuan dengan perbandingan sekam : semen : air yaitu A = 1,00 : 2,75 : 1,38 ; B = 1,00 : 3,00 : 1,50, dan C = 1,00 : 3,25 : 1,63. Setiap perlakuan dilakukan penambahan katalis CaCl2 2 % dari berat total papan semen. Untuk masing-masing kombinasi perlakuan dibuat 3 ulangan. (1) (2) (3) (4) Pengujian (7) (6) Gambar 1 Proses Pembuatan Papan Semen. (5) Proses pembuatan papan antara lain: (1) Partikel sekam yang telah dipersiapkan disemprot dengan menggunakan larutan katalis seperti terlihat pada Gambar 1, adonan diaduk sampai kadar air partikel sekam merata di seluruh bagian kemudian ditaburkan semen ke dalam adonan dan diaduk sampai rata. (2) Pembuatan lembaran lapik dilakukan di atas plat besi yang dilapisi dengan plastik cor agar papan semen mudah diangkat dari plat besi. Pembuatan lembaran dilakukan dengan menggunakan cetakan 30 cm x 30 cm. Lapik diberi tekanan awal (pre press) setelah itu cetakan diangkat. Bagian atas lapik dilapisi plastik coran dan diletakkan plat besi pasangan di atasnya. (3) Lapik yang ada pada plat besi dimasukkan ke dalam mesin kempa dingin dengan
tekanan spesifik 35 kgf/cm² sampai ketebalan 1 cm dan baut dikencangkan (pengkleman). (4) Setelah klem plat besi yang berisi lapik dioven selama 24 jam dengan suhu 60 C. (5) Lembaran lapik dikeluarkan dari plat besi dan dibiarkan pada suhu ruangan untuk pengerasan lanjutan (curing) selama 2 minggu. (6) Setelah itu lembaran lapik dimasukkan ke dalam oven suhu 80 C selama 10 jam. (7) Lembaran lapik dibiarkan selama 2 minggu pada suhu kamar untuk menyamakan suhu panil dengan suhu ruangan. Proses pembuatan papan semen secara skematis ditampilkan pada Gambar 2. KATALIS PARTIKEL SEKAM AIR PENCAMPURAN SEMEN PEMBENTUKAN LEMBARAN PRESSING Tekanan 35 kgf/cm² PENGERASAN AWAL Setting ± 60 C, 24 jam PENGERASAN LANJUTAN Hardening 2 minggu, suhu kamar PENGERINGAN Suhu 80 C, 10 jam PENGKONDISIAN 2 minggu PENGUJIAN Gambar 2 Alur Proses Pembuatan Papan Semen.
3.3.2 Pengujian Papan Semen a). Penyiapan Contoh Uji Papan semen yang sudah mendapat perlakuan pengkondisian kemudian dipotong untuk diuji sifat fisis dan mekanisnya, meliputi kadar air, kerapatan, pengembangan tebal & linear, penyerapan air, modulus of rupture (MOR), modulus of elasticity (MOE), internal bond (IB), dan kuat pegang sekrup dengan menggunakan standar JIS A 5908 1994. 30 cm 2 2 4 4 3 3 1 30 cm 5 5 1 Gambar 3 Pola Pemotongan Contoh Uji Menurut JIS A 5908 (1994). Keterangan : 1. Contoh uji kerapatan dan kadar air, berukuran 10 cm x 10 cm 2. Contoh uji pengembangan linear, tebal dan daya serap air, berukuran 5 cm x 5 cm 3. Contoh uji modulus patah dan modulus elastisitas, berukuran 5 cm x 20 cm 4. Contoh uji keteguhan rekat internal bond, berukuran 5 cm x 5 cm 5. Contoh uji kuat pegang sekrup, berukuran 4 cm x 7,5 cm b). Pengujian Papan Semen 1. Sifat Fisis Papan Semen a). Kerapatan Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm dalam keadaan kering udara ditimbang beratnya, lalu diukur rata-rata panjang, lebar,
dan tebal untuk menentukan volume. Jumlah contoh uji kerapatan tiap papan adalah 2 buah. Kerapatan papan semen dihitung m enggunakan rumus: b). Kadar Air Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm ditimbang untuk mendapatkan berat awal (BA), kemudian dioven dengan suhu 103 ± 2 C selama 24 jam sampai beratnya konstan. Nilai kadar air papan dapat dihitung dengan rumus : 100 % Keterangan : BA : Berat awal (gr) BKO : Berat kering oven (gr) c). Pengembangan Linear dan Tebal Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm diukur dimensinya pada kondisi kering udara. Dimensi lebar diukur pada kedua sisinya kemudian dirata-ratakan (D1), sedangkan tebal diukur pada pusat contoh uji. Selanjutnya contoh uji direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam, kemudian diukur kembali dimensinya (D2). Nilai pengembangan tebal dan linear papan dapat dihitung dengan rumus: ₁ ₀ ₀ 100 % Keterangan: D0 D1 : Dimensi awal (cm) : Dimensi setelah perendaman (cm)
d).daya Serap Air Pengujian daya serap air dilakukan bersamaan dengan pengujian pengembangan linear dan tebal. Contoh uji ditimbang kemudian direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam, kemudian contoh uji ditimbang kembali. Nilai daya serap dapat dihitung dengan menggunakan rumus: ₂ ₁ 100 % ₁ Keterangan: B1 B2 : Berat contoh uji sebelum perendaman (gr) : Berat contoh uji setelah perendaman (gr) 2. Sifat Mekanis Papan Semen a). Keteguhan Lentur atau Modulus of Elasticity (MOE) Pengujian dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine (UTM) merk Instron. Contoh uji berukuran 5 cm 20 cm 1 cm pada kondisi kering udara dibentangkan dengan jarak sangga 15 cm seperti terlihat pada Gambar 3. Pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga. Kemudian ukur besarnya beban yang mampu ditahan oleh contoh uji tersebut sampai batas proporsi. Pada pengujian ini kecepatan pembebanan sebesar 6 mm/menit. Nilai MOE dihitung dengan rumus: ³ 4 ³ Keterangan : MOE : Modulus of Elasticity (kgf/cm 2 ) P L y b h : perubahan beban yang digunakan (kgf) : jarak sangga (cm) : perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm) : lebar contoh uji (cm) : tebal contoh uji (cm)
b). Keteguhan Patah atau Modulus of Rupture (MOR) Pengujian dilakukan dengan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) merk Instron. Contoh uji berukuran 5 cm x 20 cm x 1 cm pada kondisi kering udara dibentangkan dengan jarak sangga 15 kali tebal nominal, tetapi tidak kurang dari 15 cm (seperti tertera pada gambar 3) dan kemudian pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga. Pada pengujian ini, pembebanan pada pengujian MOE dilanjutkan sampai contoh uji mengalami kerusakan (patah) dengan kecepatan pembebanan 6 mm/menit. Nilai MOR dihitung dengan menggunakan rumus: Keterangan: MOR P L b h 3 2 ² : Modulus patah (kgf/cm²) : Beban sampai patah (kgf) : Panjang bentang (cm) : Lebar contoj uji (cm) : Tebal contoh uji (cm) P Contoh Uji L/2 L/2 L = 15 cm Keterangan : P = Beban L = Panjang bentang Gambar 4 Pengujian MOE dan MOR.
c). Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm direkatkan pada dua buah median (blok besi/kayu) dengan menggunakan perekat epoxy Gambar 4 dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Kedua median ditarik tegak lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum (contoh uji rusak). Nilai keteguhan rekat internal dapat dihitung dengan menggunakan rumus: Keterangan: IB : Keteguhan rekat internal (kgf/cm²) P : Beban maksimum saat ikatan partikel lepas (kgf) A : Luas permukaan contoh uji (cm²) 5 cm Blok kayu Contoh Uji Blok Kayu Gambar 5 Pengujian Internal Bond. d).kuat Pegang Sekrup Pada titik pertemuan diagonal contoh uji berukuran 4 cm x 7,5 cm x 1 cm dipasang sekrup berdiameter 3,1 mm dan panjang 13 mm hingga kedalaman 8 mm. Sekrup kemudian ditarik ke atas hingga beban maksimum yaitu sampai sekrup tercabut. Kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam satuan kg. Posisi sekrup dapat dilihat pada Gambar 5 di bawah ini.
4 cm 7,5 cm Gambar 6 Pengujian Kuat Pegang Sekrup. 3.4 Metode Analisis Data Analisis data menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan tiga faktor perlakuan dan enam ulangan. Faktor perlakuan terdiri dari tiga taraf semen sehingga terdapat 9 papan dengan 18 satuan percobaan. Model umum rancangan yang digunakan adalah sebagai berikut: Y (ij) = µ + τ (i) + ε (ij) Dimana: Y (ij) = Variabel respon pengamatan ke-i ulangan ke-j µ = Nilai rata-rata umum τ (i) = Pengaruh perlakuan ke-i ε (ij) = Pengaruh galat (kesalahan) percobaan perlakuan ke-i ulangan ke-j i = 2,75 : 1,00 ; 3,00 : 1,00, dan 3,25 : 1,00 j = 1, 2, 3, 4, 5, 6 Pengaruh dari seluruh perlakuan dapat diketahui dengan menggunakan uji F pada taraf 5 %. Apabila terdapat pengaruh nyata terhadap peubah yang diamati dalam sidik ragam maka setiap perlakuan dibandingkan dengan menggunakan uji lanjut Duncan Multiple Range Test (DMRT) pada taraf kesalahan 5 %.