Persiapan Bahan Baku Pengaruh Perendaman Serutan Kayu pada Beberapa Konsentrasi Larutan Asam Asetat terhadap Kualitas Papan Partikel

BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian ini dilaksanakan pada Juli–Agustus 2015. Penelitian pembuatan papan partikel dan pengujian sifat fisis dilakukan di Work Shop WS dan Laboratorium Teknologi Hasil Hutan THH Progran Studi Kehutanan, Fakultas Petanian, Universitas Sumatera Utara, Medan, sementara pengujian sifat mekanis dilakukan di Laboratorium Keteknikan Kayu IPB. Alat dan Bahan Alat yang digunakan adalah oven, compressor, spray gun, plat besi, mesin kempa, timbangan digital, kaliper digital, moisture meter dan Universal Testing Mechine UTM. Bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah limbah serutan kayu yang diambil dari industri penggergajian sekitar kota Medan. Perekat yang digunakan yaitu urea formaldehida UF diperoleh dari PT. Palmolite Adhesive Indusrty PT. PAI Probolinggo, Jawa Timur dan asam asetat sebagai bahan peningkatan stabilisasi dimensi diperoleh dari Toko Kimia Rudang Jaya. Prosedur Penelitian

1. Persiapan Bahan Baku

Pembuatan larutan asam asetat pada konsentrasi 1, 2, 3, dan 4 berdasarkan metode pengenceran dengan mengguakan rumus : V1M1 = V2M2 Keterangan : V1 : volume asam asetat M1 : molaritaskonsentrasi asam asetat V2 : volume larutan asam asetat M2 : molaritaskonsentrasi larutan asam asetat 10 Universitas Sumatera Utara Serutan kayu direndam ke dalam larutan asam asetat untuk masing-masing konsentrasi selama 24 jam. Selanjutnya serutan ditiriskan dan dikeringkan dalam oven hingga mencapai kadar air 5. Tahap berikutnya dilakukan perhitungan bahan baku berupa serutan kayu campuran dan kebutuhan perekat yang digunakan untuk pembuatan partikel. Perhitungan bahan baku serutan kayu dibuat berdasarkan pada ukuran papan, jumlah papan, kerapatan target, dan kadar perekat. Untuk perhitungan perekat yang digunakan ditentukan berdasarkan pada kebutuhan serutan kayu, kadar perekat, dan kadar padatannya. Papan dibuat berukuran 25 x 25 x 1 cm 3 dengan target kerapatan sebesar 0,75 gcm 3 . Hasil perhitungan kebutuhan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan partikel disajikan dalam Tabel 1 berikut. Tabel 1. Perhitugan kebutuhan bahan baku papan partikel Bahan Baku Kebutuhan grpapan Total gr15 papan Partikel serutan kayu 439,46 6.591,90 Perekat UF 83,71 1.339,36 2. Proses Pencetakan Papan Serutan dicampur dengan perekat UF kadar padatan 63 dan kadar perekat 12. Selanjutnya dilakukan pencetakan lembaran dalam cetakan berukuran 25 x 25 cm². Lembaran yang sudah dicetak dikempa panas pada suhu 130ºC dan tekanan 30 kgcm² selama 10 menit. Papan yang dicetak sebanyak 15 papan dengan perincian 5 perlakuan konsentrasi larutan asam asetat 0, 1, 2, 3, dan 4 dengan 3 ulangan untuk masing-masing perlakuan. Universitas Sumatera Utara 3. Pengkondisian Conditioning Papan yang telah dicetak dengan menggunakan kempa panas hot press selanjutya memasuki masa pengkondisian selama ±1 minggu untuk menyeimbangkan kadar air sehingga stabilitas dimensi dapat tercapai dan tidak mempengaruhi pemotongan contoh uji. 4. Pemotongan Contoh Uji Setelah melalui tahap pengkondisian selama ±1 minggu, tahapan berikutnya adalah pemotongan papan menjadi contoh uji dengan berbagai ukuran masing-masing sesuai dengan standar JIS A 5908 2003. Dimensi pemotongan contoh uji untuk pengujian sifat fisis dan mekanis antara lain kerapatan dan KA 10 cm x 10 cm, DSA, PT dan IB 5 cm x 5 cm, MOE dan MOR 20 cm x 5 cm. Pola pemotongan contoh uji papan partikel dari serutan kayu diilustrasikan pada Gambar 1. Gambar 1. Pola contoh uji papan partikel Keterangan gambar : A = contoh uji MOE MOR 5 x 20 cm 2 B = contoh uji kerapatan dan KA 10 x 10 cm 2 C = contoh uji PT dan DSA 5x 5 cm 2 A B C D Universitas Sumatera Utara D = contoh uji IB 5 x 5 cm 2 Prosedur pembuatan papan partikel dari serutan kayu campuran dengan perlakuan perendaman dalam berbagai kosentrasi asam asetat disajikan dalam bagan pada Gambar 2. Gambar 2. Bagan alir prosedur pembuatan papan partikel Pengujian Contoh Uji Parameter pengujian papan partikel terdiri dari pengujian sifat fisis berupa kerapatan dan kadar air KA, daya serap air DSA, pengembangan tebal PT Serutan kayu campuran shaving Perhitungan kebutuhan bahan baku partikel dan perekat Perendaman partikel dalam konsentrasi asam asetat 0 kontrol, 1, 2, 3 dan 4 Pengeringan partikelserutan hingga KA 5 Blending serutan + perekat UF Pemotongan contoh uji Pengujian contoh uji Pembentukan lembaran pada cetakan ukuran 25 x 25 x 1 cm Pengempaan panas dengan suhu 130ºC dan tekanan 30 kgcm 2 selama 10 menit Pengkondisian lembaran pada suhu ruangan selama ±1 minggu Pengujian sifat fisis berdasarkan JIS A 5908 2003 Pengujian sifat mekanis berdasarkan JIS A 5908 2003 Universitas Sumatera Utara dan pengujian sifat mekanis berupa internal bond IB, modulus of elasticity MOE, dan modulus of rupture MOR. Pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel pada penelitian ini mengacu pada standar JIS A 5908 2003. 1. Pengujian Sifat Fisis Papan Berdasarkan Standar JIS A 5908 2003 Kerapatan Kerapatan dihitung berdasarkan berat dan volume kering udara contoh uji. Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm ditimbang beratnya B, lalu diukur rata-rata panjang, lebar, dan tebalnya untuk menentukan volume V contoh ujinya. Nilai Kerapatan dapat dihitung dengan rumus: ρ = BV Keterangan : ρ = kerapatan gcm 3 B = berat contoh uji kering udara g V = volume contoh uji kering udara cm 3 Kadar air KA Contoh uji kadar air berukuran 10 cm x 10 cm yang digunakan adalah sama dengan contoh uji kerapatan. Contoh uji ditimbang berat awalnya BA, selanjutnya contoh uji dikeringkan dalam oven pada suhu 103±2 C selama 24 jam hingga beratnya konstan. Contoh uji didinginkan dalam desikator kemudian ditimbang BKO. Nilai kadar air papan dihitung dengan rumus: BA - BKO KA = x 100 BKO Keterangan: KA = kadar air BA = berat awal contoh uji g BKO = berat kering oven contoh uji g Pengembangan tebal PT Universitas Sumatera Utara Contoh uji pada pengujian ini dibuat dengan ukuran 5 cm x 5 cm dalam kondisi kering udara. Pengujian dilakukan dengan mengukur rata-rata dimensi tebal pada 4 titik pengukuran T . Selanjutnya contoh uji direndam dalam air dingin selama 2 dan 24 jam, lalu diukur kembali rata-rata dimensi tebal pada 4 titik pengukuran T 1 . Nilai pengembangan tebal dihitung dengan rumus: T 1 -T PT = x 100 T Keterangan: PT = pengembangan tebal T = tebal contoh uji sebelum perendaman g T 1 = tebal contoh uji setelah perendaman g Daya serap air DSA Daya serap air papan dilakukan dengan mengukur selisih berat sebelum B dan setelah perendaman B 1 dalam air dingin selama 24 jam. Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm sama dengan contoh uji pengembangan tebal. Daya serap air tersebut dihitung dengan rumus: B 1 – B DSA = x 100 B Keterangan : DSA = daya serap air B = berat contoh uji sebelum perendaman g B 1 = berat contoh uji setelah perendaman g 2. Pengujian Sifat Mekanis Papan Berdasarkan Standar JIS A 5908 2003 Internal bond IB Contoh uji keteguhan rekat internal internal bond berukuran 5 cm x 5 cm. Contoh uji diukur dimensi panjang dan lebar untuk mendapatkan luas Universitas Sumatera Utara permukaan. Kemudian contoh uji dilekatkan pada dua blok besi dengan perekat epoksi dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Cara pengujian internal bond seperti pada Gambar 3. Arah beban Balok besi Contoh uji Arah beban Gambar 3. Pengujian keteguhan rekat internal Keteguhan rekat tersebut dihitung dengan rumus: IB = PA Keterangan: IB = keteguhan rekat internal kgfcm 2 P = beban maksimum kgf A = luas permukaan contoh uji cm 2 Modulus of rupture MOR Modulus patah MOR adalah sifat mekanis papan yang menunjukkan kekuatan dalam menahan beban. Untuk memperoleh nilai MOR, maka pengujian pembebanan dilakukan sampai contoh uji patah. Pengujian MOR dilaksanakan bersamaan dengan pengujian MOE. Contoh uji berukuran 20 cm x 5 cm. Pengujian modulus patah MOR dan modulus elastisitas MOE diilustrasikan seperti pada Gambar 4. P Universitas Sumatera Utara L Gambar 4. Pengujian modulus patah MOR dan modulus elastisitas MOE Nilai MOR dihitung dengan rumus: 3PL MOR = 2bh 2 Keterangan: MOR = modulus of rupture kgfcm 2 P = beban maksimum kgf b = lebar contoh uji cm h = tebal contoh uji cm L = jarak sangga cm Modulus of elasticity MOE Pengujian modulus elastisitas dilakukan bersama-sama dengan pengujian modulus patah, sehingga contoh ujinya sama. Pada saat pengujian MOE, dicatat besarnya defleksi yang terjadi pada setiap perubahan beban tertentu. Rumus yang digunakan adalah: ΔPL 3 MOE = 4bh 3 ΔY Keterangan: MOE = modulus of elasticity kgfcm 2 ΔP = perubahan beban yang digunakan kgf L = jarak sangga cm ΔY = perubahan defleksi pada setiap perubahan beban cm b = lebar contoh uji cm h = tebal contoh uji cm Analisis Data Analisis data pada penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap RAL non faktorial. Perlakuan dalam penelitian ini terdiri dari 5 taraf konsentrasi asam asetat 0, 1, 2, 3 dan 4 dengan tiga ulangan. Model statistik linier dari rancangan percobaan ini dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara Yij = µ + α i + ∑ ij Keterangan: Yij = respon pengamatan pada papan partikel dengan perlakuan perendaman partikel dalam larutan asam asetat ke-i dan ulangan ke-j µ = nilai rata-rata umum α i = pengaruh perlakuan perendaman partikel dalam larutan asam asetat ke-i ∑ ij = sisaan acak dari satuan percobaan perlakuan perendaman partikel dalam larutan asam asetat ke-i ulangan ke-j i = 1,2,3,4,5 j = 1,2,3 Hipotesis yang digunakan dalam penelitian ini adalah : H = tidak terdapat pengaruh perbedaan perlakuan perendaman partikel dalam beberapa konsentrasi larutan asam asetat terhadap sifat fisis-mekanis papan partikel. H 1 = terdapat pengaruh perbedaan perlakuan perendaman partikel dalam beberapa konsentrasi larutan asam asetat terhadap sifat fisis-mekanis papan partikel. Untuk mengetahui pengaruh perendaman partikelserutan kayu campuran dalam beberapa konsentrasi larutan asam asetat terhadap sifat fisis dan mekanis papan maka dilakukan analisis keragaman analysis of variance. Analisis keragaman tersebut menggunakan kriteria uji sebagai berikut: a. Jika Fhitung Ftabel maka H ditolak atau perbedaan perlakuan perendaman partikel dalam beberapa konsentrasi asam larutan asetat tidak berpengaruh nyata terhadap sifat fisis-mekanis papan partikel. b. Jika Fhitung Ftabel maka H 1 diterima atau perbedaan perlakuan perendaman partikel dalam beberapa konsentrasi larutan asam asetat berpengaruh nyata terhadap sifat fisis-mekanis papan partikel. Universitas Sumatera Utara Selanjutnya untuk mengetahui perbedaan perlakuan perendaman dalam beberapa konsentrasi larutan asam asetat terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel maka dilanjutkan pengujian dengan menggunakan uji wilayah berganda Duncan Multiple Range Test DMRT. Kemudian setelah data hasil pengujian untuk setiap respon yang diuji dianalisis, dibandingkan dengan persyaratan JIS A 5908 2003 dengan maksud untuk mengetahui apakah sifat fisis dan mekanis papan partikel yang dihasilkan memenuhi standar atau tidak. Universitas Sumatera Utara HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Fisis Papan Partikel 1. Kerapatan Nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan pada penelitian ini disajikan pada Gambar 5. Nilai kerapatan papan yang tertinggi dan terendah masing-masing terdapat pada perlakuan perendaman partikel serutan kayu dalam asam asetat pada konsentrasi 1 dan 2. Nilai kerapatan rata-rata papan partikel tersebut berkisar antara 0,52–0,55 gcm 3 . Gambar 5. Pengaruh konsentrasi asam asetat terhadap kerapatan papan partikel Kerapatan papan partikel yang dihasilkan tidak sesuai dengan kerapatan target sebesar 0,75 gcm 3 . Sesuai dengan penelitian Nuryawan et al. 2008 dan 2009 terjadi kerapatan yang di bawah kerapatan target. Hal ini diakibatkan oleh adanya sping back atau usaha pembebasan dari tekanan yang dialami pada waktu pengempaan. Nilai rata-rata spring back papan partikel pada penelitian ini sebesar 0,53 0,55 0,52 0,55 0,54 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 K era p a ta n g cm³ Konsentrasi Asam Asetat 1 2 3 4 Universitas Sumatera Utara 36,5. Hal ini mengakibatkan nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan dibawah kerapatan target. Hubungan antara spring back dengan kerapatan papan partikel tersebut ditunjukkan pada Gambar 6. Gambar 6. Hubungan antara spring back dengan kerapatan Berdasarkan Gambar 6 tersebut, menunjukkan bahwa semakin kecil nilai spring back pada suatu papan partikel maka nilai kerapatan akan semakin besar dan mendekati kerapatan target. Menurut Kelly 1977 bahwa salah satu faktor penting yang mempengaruhi nilai kerapatan papan partikel adalah tekanan mesin kempa. Kondisi ini juga memungkinkan kerapatan papan partikel yang dihasilkan menjadi rendah. Kerapatan papan partikel yang dihasilkan dalam penelitian ini termasuk dalam kategori kerapatan sedang, sebab kerapatan yang dihasilkan masuk dalam syarat kerapatan 0,40-0,80 gcm 3 . Hal ini sesuai dengan Maloney 1993 yang menyatakan bahwa papan partikel berkerapatan sedang medium density particleboard , yaitu papan yang mempunyai kerapatan antara 0,4-0,8 gcm 3 . y = -0,001x + 0,593 R² = 0,532 0,50 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 10 20 30 40 50 60 K e r ap at an g c m ³ Spring back Universitas Sumatera Utara Hasil sidik ragam terhadap kerapatan papan partikel pada penelitian ini disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Sidik ragam kerapatan papan partikel Sumber Keragaman Db F-Hitung Probabilitas Keterangan Perlakuan 4 1,312 0,330 tn Galat 10 - - - Total terkoreksi 14 - - - Keterangan : tn = Tidak berpengaruh nyata pada selang kepercayaan 95 Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa perlakuan papan partikel dengan perendaman serutan kayu dalam beberapa konsentrasi larutan asam asetat tidak berbeda nyata terhadap nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan pada selang kepercayaan 95. Secara keseluruhan nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan pada penelitian ini telah memenuhi standar JIS A 5908 2003 yang mensyaratkan nilai kerapatan partikel sebesar 0,4-0,9 gcm 3 .

2. Kadar Air