BAB III METODOLOGI
3.6 Waktu dan Tempat Penelitian
Persiapan bahan baku dan pembuatan lembaran papan partikel dilaksanakan di Laboratorium Bio-Komposit sedangkan untuk pengujian sifat fisis dan mekanis
contoh uji dilakukan di Laboratorium Peningkatan Mutu Kayu dan Laboratorium Keteknikan Kayu. Penelitian dilaksanakan di Departemen Hasil Hutan, Fakultas
Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Penelitian berlangsung mulai bulan Februari 2008 sampai dengan bulan Maret 2008.
3.7 Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari timbangan, desikator, oven, mesin hot press, rotary blender, spray gun, aluminium foil,
caliper, micrometer, cawan porselin, Disk Mill, ember, kantong plastik, penggaris, spidol, label, plat aluminium, cutter, lem epoxy dan alat uji mekanis merk Instron.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sekam padi jenis Ciherang umur 4 bulan yang berasal dari daerah sekitar Darmaga . Perekat yang
digunakan adalah urea formaldehida UF dari PT. Arjuna Utama Kimia. Karakteristik perekat UF dapat dilihat pada Tabel 2. Aditif yang ditambahkan
adalah parafin. Tabel 2 Karakteristik perekat UF
No Test Specification Result
1 Viscosity Poise30
o
C 0,8 - 1,5
0,9 2
pHMeter 7,00 - 8,00
7,00 3
pHBTB 6,8 - 7,2
6,8 4
Non Volatile Content 48,00 - 52,00
49,03 5
Specific Gravity30
o
C 1,180 - 1,200
1,192 6
Temperature
o
C Bellow 35
o
C 33,0 7
Free Formaldehyde 1,00 - 1,40
1,21 8
Appearance Milky White
Milky white
Sumber: PT. Arjuna Utama Kimia 2008
3.8 Proses Pembuatan Contoh Uji
Papan partikel yang dibuat merupakan papan partikel satu lapis. Papan partikel yang dihasilkan memiliki ukuran 30 x 30 x 1 cm, dengan kerapatan sasaran 0,7
gcm
3
. Jumlah papan partikel yang dibuat sebanyak 18 papan. Secara skematis proses pembuatan papan partikel dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Proses pembuatan papan partikel SEKAM
10 mesh, 40 mesh PEREKAT UF
8, 10, 12
PARAFIN 2
PENGUJIAN SIFAT FISIS DAN
SIFAT MEKANIS
PEMOTONGAN CONTOH UJI
JIS A 5908-2003
PENGKONDISIAN 14 hari
PENGEMPAAN Suhu 110
o
C, tekanan 25 kgfcm
2
, waktu 10 menit
PEMBUATAN LEMBARAN
ukuran 30×30×1 cm, kerapatan 0,7 PENCAMPURAN
Proses pembuatan contoh uji papan partikel dideskripsikan sebagai berikut :
3.3.1 Pembuatan Partikel Sekam
Partikel yang digunakan ada dua ukuran yaitu 10 mesh dan 40 mesh. Partikel sekam digiling dengan menggunakan mesin hammer mill. Kadar air
partikel sekam setelah kering oven antara 3,23 - 6,09.
3.3.2 Pencampuran Partikel Sekam dan Perekat
Pencampuran partikel dengan perekat dilakukan dalam rotation blender. Kadar perekat yang digunakan tergantung dari jenis papan yang dibuat. Kadar
perekat UF yang dipakai adalah 8, 10, dan 12 dari berat kering papan. Selama proses blending perekat disemprotkan dengan spray gun supaya tercampur
merata dengan partikel.
3.3.3 Penambahan Aditif
Aditif yang dipakai adalah parafin. Kadar aditif yang ditambahkan sebesar 2 dari berat kering papan.
3.3.4 Pembentukan Lembaran Mat forming
Pembentukan lembaran dilakukan setelah partikel, perekat, dan parafin
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 partikel yang dihasilkan memiliki profil kerapatan yang seragam.
3.3.5 Pengempaan pressing
Sebelum dilakukan proses pengempaan, bagian bawah dan atas lembaran dilapis 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. pada suhu 110
o
C dengan tekanan 25 kgfcm
2
selama 10 menit.
3.3.6 Pengkondisian Conditioning
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 partikel mencapai kesetimbangan.
3.3.7 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 2.
Gambar 2 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
3.9 Pengujian Contoh Uji
Pengujian contoh uji sesuai dengan standar JIS A 5908-2003. Pengujian dilakukan untuk mengetahui sifat fisis dan mekanik papan partikel.
3.4.1 Pengujian Sifat Fisis Papan Partikel
a Kerapatan
Kerapatan papan partikel di ukur 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:
dimana : KA = kadar air
BA = berat awal contoh uji gram BB = berat tetap contoh uji setelah pengeringan gram
c Daya Serap Air
Daya serap air papan partikel 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
T1 = tebal contoh uji sebelum perendaman mm T2 = tebal contoh uji setelah perendaman 2 jam 24 jam mm
3.4.2 Pengujian Sifat Mekanis Papan Partikel
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
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.
3.10 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 2 taraf dengan ulangan sebanyak 3 kali sehingga disebut percobaan 3 x 2 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 A adalah kadar perekat UF yaitu 8, 10, 12, sedangkan faktor B adalah ukuran partikel yaitu 40 mesh dan 10 mesh.
Model umum rancangan yang digunakan adalah sebagai berikut:
Y
ijk
= µ + A
i
+ B
j
+ AB
ij
+
ε
ijk
Keterangan: Y
ijk
= nilai respon pada taraf ke-i faktor kadar perekat UF dan taraf ke-j faktor ukuran partikel
µ = nilai rata-rata pengamatan
A
i
= pengaruh sebenarnya faktor kadar perekat UF pada taraf ke-i B
j
= pengaruh sebenarnya faktor ukuran partikel pada taraf ke-j i
= 8, 10, 12 j
= 40 mesh, 10 mesh k
= ulangan 1, 2, 3 ABij = pengaruh interaksi faktor kadar perekat UF pada taraf ke-i dan
faktor ukuran partikel pada taraf ke-j εijk = kesalahan galat percobaan pada faktor kadar perekat UF taraf ke-
i dan faktor ukuran partikel pada taraf ke-j 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 3 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 kadar perekat UF 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 ukuran partikel 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.
4
B k
s a
p
U n
u k
g 0,00
0,10 0,20
0,30 0,40
0,50 0,60
0,70 0,80
0,90 1,00
U Kerapatan gram
cm
3
4.3 Sifat Fi