III. METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Persiapan bahan baku dan pembuatan papan partikel dilaksanakan di Laboratorium Kimia Hasil Hutan dan Laboratorium Bio-Komposit sedangkan untuk pengujian sifat fisis contoh uji dilakukan di Laboratorium Teknologi Peningkatan Mutu Kayu dan pengujian sifat mekanis contoh uji di Laboratorium Rekayasa dan Kontruksi Design Bangunan Kayu yang bertempat di Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini berlangsung mulai bulan Juli 2009 sampai dengan bulan Agustus 2009. 3.2 Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari mesin Willey mill, alat potong jerami, timbangan, oven, desikator, rotary blender, spray gun, mesin hot press, aluminium foil, caliper, micrometer, cawan porselin, wadah plastik, kantong plastik, label, plat aluminium, cutter, lem, mesin gergaji band saw, alat tulis, dan alat hitung serta alat uji mekanis merk Instron. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah jerami padi untuk jenis beras 64 yang berasal dari daerah Garut, yang selanjutnya dipotong dan digiling sehingga menjadi partikel. Selain jerami padi, bahan utama untuk pembuatan papan partikel dibutuhkan dua jenis perekat, yaitu UF dari PT Palmolite Addhesive Industry dan perekat isocyanate yang didapat dari PT Polyoshika.. 3.3 Pembuatan Contoh Uji 3.3.1 Persiapan Bahan Bahan baku yang digunakan berupa partikel jerami. Bagian jerami yang digunakan adalah bagian batangnya yang kemudian dipotong-potong hingga seukuran korek api, lalu digiling dengan mesin Willey mill untuk mendapatkan partikel jerami yang seragam. Penggilingan juga bertujuan untuk menghilangkan rongga pada jerami sehingga partikel yang didapatkan tipis. Hasil gilingan jerami, kemudian diayak untuk menghilangkan debunya, lalu dioven dengan suhu 60-80 o C hingga kadar air mencapai 2-5%.
Papan partikel yang dibuat adalah papan partikel dengan kerapatan sasaran 0,7 g/cm 3 dengan dimensi 30cm x 30cm x 1cm (PxLxT). Papan partikel yang dibuat sebanyak 18 sampel, 9 sample menggunakan perekat UF dan 9 sample lagi menggunakan perekat isocyanate. Kadar perekat yang digunakan yaitu 10%, 12%, dan 14% untuk masing-masing perekat dengan 3 kali ulangan. 3.3.2 Pencampuran Bahan Pencampuran bahan antara partikel jerami dengan perekat menggunakan rotary blender dan spray gun. Partikel jerami dimasukan ke dalam rotary blender, sedangkan perekat dimasukkan kedalam spray gun. Saat mesin rotary blender berputar, perekat disemprotkan kedalamnya sehingga perekat akan bercampur rata dengan partikel jerami. 3.3.3 Pembuatan Lembaran Pembentukan lembaran dilakukan setelah partikel dan perekat tercampur secara merata kemudian adonan tersebut dimasukkan kedalam pencetak lembaran. Selama proses pembentukan lembaran pendistribusian partikel pada alat pencetak diusahakan tersebar merata sehingga produk papan komposit yang dihasilkan memiliki profil kerapatan yang seragam. 3.3.4 Pengempaan Sebelum dilakukan proses pengempaan, bagian bawah dan atas lembaran dilapisi dengan aluminium foil dan plat aluminium. Bagian tepi dibatasi dengan batang besi dengan ketebalan 1 cm. Proses pengempaan dilakukan dengan menggunakan kempa panas (hot pressing) dengan suhu 160 o C dengan tekanan 25 kgf/cm 2 selama 10 menit. Suhu dan tekanan kempa disesuaikan dengan jenis perekat yang dipakai. 3.3.5 Pengkondisian Pengkondisian dilakukan untuk menyeragamkan kadar air dan menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk selama proses pengempaan panas selama 14 hari pada suhu kamar. Selain itu pengkondisian dimaksudkan agar kadar air papan komposit mencapai kesetimbangan.
3.3.6 Pemotongan Contoh Uji Papan partikel yang telah mengalami conditioning kemudian dipotong sesuai dengan tujuan pengujian yang dilakukan. Ukuran contoh uji disesuaikan dengan standar pengujian JIS A 5908-2003 tentang papan partikel. Pola pemotongan untuk pengujian seperti terlihat pada Gambar 1. Gambar 1. Pola Pemotongan Contoh Uji Keterangan: A = Contoh uji untuk pengujian MOR dan MOE B = Contoh uji untuk kadar air dan kerapatan C = Contoh uji untuk daya serap air dan pengembangan tebal D = Contoh uji untuk internal bond E = Contoh uji untuk kuat pegang sekrup CC = Cadangan untuk contoh uji MOR dan MOE
3.4 Pengujian Papan Partikel 3.4.1 Pengujian Sifat Fisis a) Kerapatan Kerapatan papan partikel berdasarkan berat dan volume kering udara dengan ukuran 10 10 cm. Nilai kerapatan papan partikel dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : Kr = kerapatan (gram/cm 3 ) M = berat contoh uji kering udara (gram) V = volume contoh uji kering udara (cm 3 ) b) Kadar Air Kadar air papan partikel dihitung dari berat awal dan berat akhir setelah mengalami pengeringan dalam oven selama 24 jam pada suhu 103 ± 2 o C. Contoh uji berukuran 10 10 cm. Selanjutnya kadar air papan dihitung dengan menggunakan rumus : KA= BB BKT BKT X 100% KA = kadar air (%) BA = berat awal contoh uji (gram) BKT = berat kering tanur (gram) c) Daya Serap Air Daya serap air papan komposit dihitung berdasarkan berat sebelum dan sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam dengan ukuran 5 5 cm. Besarnya daya serap air papan dihitung berdasarkan rumus: DSA = daya serap air (%)
B1 = berat contoh uji sebelum perendaman (gram) B2 = berat contoh uji setelah perendaman 2 jam / 24 jam (gram) d) Pengembangan Tebal Penetapan pengembangan tebal didasarkan atas tebal sebelum dan sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam dengan ukuran 5 5 cm. Nilai pengembangan tebal dihitung dengan rumus: PT = pengembangan tebal atau linear (%) T1 = tebal contoh uji sebelum perendaman (mm) T2 = tebal contoh uji setelah perendaman 2 jam / 24 jam (mm) 3.4.2 Pengujian Sifat Mekanis a) Modulus Patah (MOR) Pengujian modulus patah dilakukan dengan menggunakan mesin uji universal (Universal Testing Machine) merek Instron. Contoh uji berukuran 5 20 cm pada kondisi kering udara, lebar bentang 15 kali tebal tetapi tidak kurang dari 15 cm. Nilai MOR papan partikel dihitung dengan rumus: MOR = modulus patah (kgf/cm 2 ) P = beban maksimum (kgf) L = jarak sangga (15 cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm) b) Modulus Lentur (MOE) Pengujian modulus lentur menggunakan contoh uji yang sama dengan contoh uji pengujian modulus patah. Contoh uji berukuran 5 20 cm pada kondisi kering udara, lebar bentang 15 kali tebal tetapi tidak kurang dari 15 cm.
Pada saat pengujian dicatat besarnya defleksi yang terjadi setiap selang beban tertentu. Nilai modulus lentur (MOE) dihitung dengan menggunakan rumus : MOE= modulus lentur (kgf/cm 2 ) P = beban sebelum batas proporsi (kgf) L = jarak sangga (cm) Y = lenturan pada beban P (cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm) BEBAN h 25mm 12h 12h 25mm b Gambar 2. Pengujian MOE dan MOR c) Keteguhan Rekat (Internal Bond) Contoh uji berukuran 5 5 cm dilekatkan pada dua buah blok besi dengan perekat epoxy dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Kedua blok besi ditarik tegak lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum. Nilai keteguhan rekat dihitung dengan menggunakan rumus:
IB= keteguhan rekat ( kg/cm 2 ) P = beban maksimum (kg) A = luas penampang (cm 2 ) d) Kuat Pegang Sekrup (Screw Holding Power) Contoh uji berukuran 5 10 cm. Sekrup yang digunakan berdiameter 2,7 mm, panjang 16 mm lalu dimasukkan hingga mencapai kedalaman 8 mm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam kilogram (JIS 5908:2003). 3.5 Analisis Data Model rancangan percobaan yang digunakan pada penelitian ini adalah rancangan faktorial dengan pola acak lengkap (RAL). Model yang digunakan tersusun atas 2 faktor perlakuan, faktor A terdiri atas 3 taraf dan faktor B terdiri atas 3 taraf dengan ulangan sebanyak 3 kali sehingga disebut percobaan 3 x 3 x 3, untuk mendapatkan sifat fisis dan mekanis yang diuji yaitu kadar air, kerapatan, daya serap air, pengembangan tebal, keteguhan lentur (modulus of elasticity, MOE), keteguhan patah (modulus of rupture, MOR), keteguhan rekat internal (internal bond, IB) dan kuat pegang sekrup. Faktor perlakuan pada penelitian ini berupa jenis perekat dan kadar perekat. Perlakuan jenis perekat terdiri atas 2 (dua) taraf, yaitu perekat UF dan perekat isocyanate, serta kadar perekat yang terdiri dari 3 (tiga) taraf, yaitu 10%, 12%, dan 14%. Model umum rancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut: Yijk= µ + αi + βj + (αβ)ij + εijk Keterangan : Yijk = Nilai respon dari unit percobaan yang mendapatkan perlakuan jenis perekat ke-i, kadar perekat ke-j, pada ulangan ke-k k = Ulangan ke-1, 2,dan 3 µ = Nilai rata-rata sebenarnya
αi βj = Pengaruh perlakuan jenis perekat pada taraf ke- i = Pengaruh perlakuan kadar perekat pada taraf ke-j (αβ)ij = Pengaruh interaksi dari unit percobaan yang mendapatkan perlakuan εijk jenis perekat ke-i, dan kadar perekat ke-j = Nilai galat (kesalahan percobaan) dari unit percobaan yang mendapatkan perlakuan jenis perekat ke-i, kadar perekat ke-j, pada ulangan ke-k Untuk melihat adanya pengaruh perlakuan terhadap respon maka dilakukan analisis keragaman dengan menggunakan uji F pada tingkat kepercayaan 95% (nyata) dan 99% (sangat nyata). Tabel 4 Analisis keragaman (ANOVA) Sumber Db JK KT F hitung Keragaman A B A*B Sisa Total A-1 B-1 (A-1)(B-1) AB(n-1) ABn-1 JKA JKB JKAB JKS JKT JKA/A-1 JKB/B-1 JKAB/(A-1)(B-1) JKS/AB(n-1) Adapun hipotesis yang diuji adalah sebagai berikut : Pengaruh utama faktor jenis perekat (faktor A) : H 0 : α 1 = = α a = 0 (faktor A tidak berpengaruh) H 1 : paling sedikit ada satu i dimana α i 0 Pengaruh utama faktor kadar perekat (faktor B) : H 0 : β 1 = = β b = 0 (faktor B tidak berpengaruh) H 1 : paling sedikit ada satu i dimana β i 0 Pengaruh sederhana (interaksi) faktor A dengan faktor B : KTA/KTS KTB/KTS KTAB/KTS H 0 : (αβ) 11 = = (αβ) ab = 0 (interaksi faktor A - faktor B tidak berpengaruh) H 1 : paling sedikit ada satu ij dimana (αβ) ij 0 Sedangkan kriteria ujinya yang digunakan adalah jika F hitung lebih kecil atau sama dengan F tabel maka perlakuan tidak berpengaruh nyata pada suatu tingkat kepercayaan tertentu dan jika F hitung lebih besar dari F tabel maka perlakuan berpengaruh nyata pada tingkat kepercayaan tertentu. Untuk mengetahui faktorfaktor yang berpengaruh nyata dan sangat nyata dilakukan uji lanjut dengan menggunakan uji beda Duncan.