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 gcm
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 kgfcm
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 :
dimana : Kr = kerapatan gramcm
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=
−
X 100 dimana :
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:
dimana : 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:
dimana : 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:
dimana : MOR = modulus patah kgfcm
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 :
dimana : MOE= modulus lentur kgfcm
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:
dimana : IB= keteguhan rekat kgcm
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 + αβij +
ε
ijk
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 = Pengaruh perlakuan jenis perekat pada taraf ke- i
βj = Pengaruh perlakuan kadar perekat pada taraf ke-j
αβij = Pengaruh interaksi dari unit percobaan yang mendapatkan perlakuan jenis perekat ke-i, dan kadar perekat ke-j
εijk = 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
Keragaman Db
JK KT
F
hitung
A B
AB Sisa
Total A-1
B-1 A-1B-1
ABn-1 ABn-1
JKA JKB
JKAB JKS
JKT JKAA-1
JKBB-1 JKABA-1B-1
JKSABn-1 KTAKTS
KTBKTS KTABKTS
Adapun hipotesis yang diuji adalah sebagai berikut : Pengaruh utama faktor jenis perekat faktor A :
H :
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 :
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 :
H :
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 faktor-
faktor yang berpengaruh nyata dan sangat nyata dilakukan uji lanjut dengan menggunakan uji beda Duncan.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat fisis papan partikel jerami yang diuji meliputi kerapatan, kadar air, daya serap air, dan pengembangan tebal. Sifat mekanis yang diuji meliputi
Modulus of Rupture MOR, Modulus of Elasticity MOE, Internal Bonding IB dan kuat pegang sekrup.
4.1 Sifat Fisis Papan Partikel Jerami 4.1.1 Kerapatan
Hasil pengujian kerapatan didapatkan nilai kerapatan rata-rata papan partikel berkisar antara 0,75 gcm
3
-0,90 gcm
3
. Nilai kerapatan rata-rata tertinggi terdapat pada papan partikel dengan perekat UF 14, sedangkan nilai kerapatan
rata-rata terendah terdapat pada papan partikel dengan perekat isocyanate 10.
Gambar 3 Kerapatan papan partikel Data menunjukkan bahwa penggunaan perekat UF cenderung memberikan
nilai kerapatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan perekat isocyanate. Kedua penggunaan jenis perekat dengan kadar perekat yang semakin meningkat,
menjadikan nilai kerapatan cenderung meningkat pula dalam penelitian ini. Namun jika dilihat dari data statistik, pengaruh perlakuan jenis perekat dan kadar
perekat maupun interaksi antara keduanya terhadap nilai kerapatan papan tidak berpengaruh nyata. Hal ini berarti nilai kerapatan papan tidak dipengaruhi oleh
perbedaan jenis perekat dan penambahan kadar perekat. Dalam penelitian ini jika papan harus dipilih maka papan dengan kadar perekat paling sedikit 10 yang
dipilih, karena memberikan hasil yang sama namun dapat menghemat penggunaan perekat.
0,30 0,40
0,50 0,60
0,70 0,80
0,90 1,00
10 12
14
K E
R A
P A
T A
N g
c m
3
UF ISO
Kadar Perekat
JIS A 5908:2003
Kategori