8
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Januari 2011 sampai Agustus 2011. Pemotongan kayu dilakukan di Work Shop Laboratorium Peningkatan Mutu
Kayu, Pembuatan OSB dilaksanakan di Laboratorium Bio Komposit dan pengujian sifat fisis dan mekanis OSB dilaksanakan di Laboratorium Rekayasa
dan Desain Bangunan Kayu Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor.
3.2 Alat dan Bahan
Dalam penelitian ini digunakan kayu Akasia Acacia mangium Willd., kayu Manii Maesopsis eminii Engl. perekat MDI, dan paraffin cair. Sedangkan
peralatan yang dipergunakan terdiri dari disk flaker, saringan, kantong plastik, oven, desikator, gelas ukur, gelas aqua, timbangan digital, rotary blender, spray
gun, cetakan berukuran 30 cm x 30 cm dan 81 cm x 81 cm, kain teflon ukuran 35 cm x 35 cm dan 100 cm x 100 cm, hot press, plat besikayu dengan tebal 1 cm,
caliper, dan alat uji sifat mekanis Universal Testing Machine merk Instron.
3.3 Pembuatan OSB 3.3.1 Persiapan Bahan Baku
Strand dibuat dari log segar kayu Akasia dan Manii dengan menggunakan disk flaker. Strand yang telah dibuat kemudian disortir, strand yang memiliki
ukuran panjang antara 5 - 7 cm, lebar 1 - 3 cm dan tebal 0,1 - 0,3 cm diambil sedangkan sisanya dibuang. Dari strand yang telah terpilih tersebut kemudian
akan diambil 100 sample strand secara acak dari masing-masing jenis kayu kemudian diukur panjang dan lebarnya untuk menentukan nilai aspect ratio
strand perbandingan panjang dan lebar strand dan nilai slenderness ratio perbandingan panjang dengan tebal strand.
9
3.3.2 Pengeringan dan Penyimpanan Strand
Strand yang telah dipilih kemudian disimpan dalam keadaan terbuka sampai kadar airnya mencapai kadar air kering udara, kemudian strand tersebut akan
dioven hingga mencapai kadar air berat kering tanur BKT. Strand yang telah dioven dimasukkan kedalam kantung plastik dan disimpan di tempat yang kering.
3.3.3 Persiapan Perekat
Perekat yang dipakai adalah perekat MDI. Banyaknya perekat MDI yang digunakan adalah sebesar 5 dan 7 dari berat kering oven strand. Dalam
perhitungannya diberi tambahan 5 dari berat perekat yang dibutuhkan untuk menggantikan perekat yang tersisa pada spray gun dan rotary blender.
3.3.4 Pencampuran Strand dan Perekat
Pencampuran perekat dengan strand dilakukan dengan menggunakan alat rotary blender, sedangkan untuk memasukan perekat ke dalam rotary blender
dilakukan dengan bantuan spray gun.
3.3.5 Pembentukan Lapik Mats OSB
Lapik yang dibuat terdiri dari 3 lapis yaitu lapisan face, back dan core. Arah strand lapisan face dan back disusun sejajar menurut arah memanjang panil,
sedangkan lapisan core arahnya tegak lurus terhadap lapisan face dan back untuk meningkatkan stabilitas dimensi panil yang dibentuk. Lapik yang dibuat
berukuran 30 cm x 30 cm x 1 cm dan 81 cm x 81 cm x 1 cm dengan kerapatan target sebesar ± 0.6 gcm
3
. Tebal lapisan core ditargetkan setengah dari tebal papan.
3.3.6 Pengempaan
Tekanan spesifik yang digunakan dalam pengempaan sebesar 15 kgfcm
2
, dengan waktu kempa selama 7 menit dan suhu 170
C. Pengempaan menggunakan kempa panas karena perekat MDI merupakan tipe perekat termosetting yang dapat
mengeras bila terkena panas. Pengempaan diharapkan menghasilkan papan dengan ketebalan 1 cm.
10
3.3.7 Pengkondisian
Setelah proses pengempaan, lembaran-lembaran OSB diberi perlakuan conditioning dengan cara penumpukan rapat solid files selama ± 14 hari agar
perekat dapat mengeras dengan baik dan kadar air papan mencapai kesetimbangan. Setelah dua minggu papan dapat dipotong untuk diuji sifat fisis
dan mekanisnya.
3.4 Pengujian Sifat Fisis OSB 3.4.1 Kadar Air KA
Pengujian kadar air dilakukan dengan menggunakan contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 2003. Pertama - tama
contoh uji ditimbang berat awalnya m1, selanjutnya contoh uji dikeringkan dalam oven dengan temperatur 103±2º C selama 24 jam sampai contoh uji
mencapai kondisi BKT Berat Kering Tanur. Setelah 24 jam contoh uji dikeluarkan dari oven dan dimasukkan kedalam desicator agar beratnya konstan
kemudian ditimbang beratnya m2. Kadar air dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
ࡷሺΨሻ ൌ െ
࢞Ψ
3.4.2 Kerapatan KR
Pengujian kerapatan OSB dilakukan pada kondisi kering udara dengan contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908
2003. Dimensi panjang dan lebar diukur pada dua sisi yang berbeda kemudian hasilnya dirata-ratakan. Sedangkan dimensi tebal diukur pada keempat sisi
berbeda dan hasilnya dirata-ratakan. Hasil rata-rata dari ketiga dimensi tersebut dikalikan sehingga diperoleh nilai volume V. Contoh uji kemudian ditimbang
beratnya m1. Nilai kerapatan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
ࡷࡾሺࢍ ࢉ
Τ ሻ ൌ
ࢂ
11
3.4.3 Pengembangan Tebal Thickness Swelling, TS
Pengujian pengembangan tebal dilakukan dengan contoh uji yang berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 2003. Pengembangan tebal
didasarkan pada tebal sebelum t1 yang merupakan rata-rata tebal yang diukur pada keempat sisi dalam kondisi kering udara dan tebal yang diukur setelah
perendaman t2 dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Nilai Pengembangan tebal Thickness swelling, TS dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
ࢀࡿሺΨሻ ൌ ࢚ െ ࢚
࢚ ࢞Ψ
3.4.4 Daya Serap Air Water Absorpsion, WA
Pengujian daya serap air dilakukan dengan menggunakan contoh uji yang sama dengan pengujian pengembangan tebal dengan ukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm
berdasarkan standar JIS A 5908 2003 ditimbang berat awalnya m1. Kemudian direndam dalam air dingin selama 2 dan 24 jam, setelah itu ditimbang beratnya
m2. Nilai Daya serap air Water absorpsion, WA dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
ࢃሺΨሻ ൌ െ
࢞Ψ
3.5 Pengujian Sifat Mekanis OSB 3.5.1 Kekuatan Lentur Modulus Of Elasticity = MOE
Pengujian MOE dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine merk Instron dengan menggunakan lebar bentang jarak penyangga 15
kali tebal nominal, tetapi tidak kurang dari 15 cm. Contoh uji yang digunakan berukuran 5 cm x 20 cm x 1cm
berdasarkan standar JIS A 5908 2003 yaitu pada arah longitudinal searah dengan orientasi strand pada lapisan permukaan OSB
dan pada arah transversal tegak lurus dengan orientasi strand pada lapisan permukaan OSB. Pembebanan contoh uji diberikan dengan kecepatan 10
mmmenit. Nilai MOE dihitung dengan persamaan: ࡹࡻࡱሺࢍࢌ ࢉ
ሻ ൌ οࡼࡸ
οࢅ࢈ࢎ
ൗ
12 Keterangan :
MOE : Modulus Of Elasticity kgfcm
2
ΔY : defleksi cm
ΔP : beban dibawah batas proporsi kgf
b : lebar contoh uji cm
L : jarak sangga cm
h : tebal contoh uji cm
3.5.2 Keteguhan Patah Modulus of Rupture = MOR
Pengujian MOR dilakukan bersama-sama dengan pengujian MOE dengan memakai contoh uji yang sama. Pada pengujian ini, pembebanan pada pengujian
MOE dilanjutkan sampai contoh uji mengalami kerusakan patah. Nilai MOR dihitung dengan persamaan:
ࡹࡻࡾሺࢍࢌ ࢉ
ሻ ൌ ࡼࡸ
࢈ࢎ
ൗ
Keterangan : MOR :
Modulus Of Rupture kgfcm
2
b : lebar contoh uji cm
P : beban maksimum kgf
h : tebal contoh uji cm
L : jarak sangga cm
3.5.3 Keteguhan Rekat Internal Internal Bond, IB
Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 2003 direkatkan pada dua buah blok alumunium dengan perekat dan dibiarkan
mengering selama 24 jam. Kedua blok ditarik tegak lurus permukaan contoh uji dengan kecepatan 2 mmmenit sampai beban maksimum. Nilai IB dihitung
dengan persamaan sebagai berikut :
ࡵሺࢍࢌ ࢉ
ሻ ൌ ࡼ
࢈ࡸ ൗ
Keterangan : IB :
Internal Bond Strength kgfcm
2
b : lebar contoh uji cm
P : beban maksimum kgf
L : panjang contoh uji cm
13
3.5.4 Kuat Pegang Sekrup Screw Holding Power
Contoh uji berukuran 5 cm x 10 cm x 1 cm berdasarkan standar JIS A 5908 2003. Sekrup yang digunakan memiliki diameter sebesar 2.7 mm dengan
panjang 16 mm. Sekrup ini kemudian ditancapkan pada papan hingga mencapai kedalaman 8 mm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban
maksimum yang dicapai dalam kilogram.
3.6 Perancangan Percobaan
Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap, tahap pertama menggunakan Rancangan Acak Lengkap RAL faktorial dengan 2 faktor. Faktor A adalah jenis
kayu yang digunakan, yaitu kayu Akasia, Manii dan campuran keduanya, sedangkan faktor B adalah kadar perekat yang digunakan, yaitu 5 dan 7.
Jumlah ulangan yang dilakukan sebanyak 4 kali sehingga disebut percobaan 3 x 2 x 4. Kadar perekat terbaik dari penelitian tahap pertama akan digunakan pada
penelitian tahap kedua. Model umum rancangannya adalah sebagai berikut :
Y
ijk
= µ + A
i
+ B
j
+ AB
ij
+ HH
ijk
Keterangan : Y
ijk
= nilai respon pada taraf ke-i faktor jenis kayu yang digunakan dan pada taraf ke-j faktor kadar perekat yang digunakan.
µ = nilai rata-rata pengamatan.
A
i
= pengaruh sebenarnya faktor jenis kayu pada taraf ke-i. B
j
= pengaruh sebenarnya faktor kadar perekat pada taraf ke-j. i
= jenis kayu Akasia, kayu Manii dan campuran keduanya. j
= kadar perekat 5 dan 7. k
= ulangan 1, 2, 3 dan 4. ABij =
pengaruh interaksi
faktor jenis
kayu pada taraf ke-i dan faktor kadar perekat pada taraf ke-j.
Εijk = kesalahan galat percobaan.
14 Adapun hipotesis yang diuji adalah sebagai berikut :
Pengaruh utama faktor jenis kayu 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 papan 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 - B tidak berpengaruh H
1
: paling sedikit ada satu ij dimana αβ
ij
≠ 0 Untuk melihat adanya pengaruh perlakuan terhadap respon maka dilakukan
analisis keragaman dengan menggunakan uji F pada tingkat kepercayaan 95. Tabel 2 Analisis keragaman ANOVA penelitian tahap pertama
Sumber Keragaman
Db JK
KT F
hitung
Perlakuan A
B AB
Sisa Total
ab-1 a-1
b-1 a-1b-1
abr-1 abr-1
JKP JKA
JKB JKAB
JKS JKT
JKPab-1 JKAa-1
JKBb-1 JKABa-1b-1
JKSabr-1 KTPKTS
KTAKTS KTBKTS
KTABKTS
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 dilakukan uji lanjut dengan menggunakan uji beda Duncan. Analisis dilakukan dengan menggunakan bantuan program komputer
SPSS 16.0 dan Microsoft Excell 2007.
15
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Penelitian Tahap Pertama Small Scale Board 4.1.1 Sifat Fisis Oriented Strand Board OSB
4.1.1.1 Kerapatan
Kerapatan didefinisikan sebagai massa atau berat per satuan volume, kerapatan biasanya dinyatakan dalam gram per sentimeter kubik gcm
3
. Kerapatan adalah salah satu faktor penting yang sangat mempengaruhi sifat-sifat
papan yang dihasilkan dan menjadi dasar dalam penentuan kegunaan suatu produk Bowyer et al. 2003. Data lengkap hasil pengujian OSB dapat dilihat pada
Lampiran 4 .
Sedangkan rata-ratanya disajikan pada Gambar 1. Berdasarkan data pada Gambar 1 diketahui bahwa nilai rata-rata kerapatan
OSB hasil penelitian berkisar antara 0,49-0,56 gcm
3
. Nilai rata-rata kerapatan terendah 0,49 gcm
3
terdapat pada OSB C5 kayu campuran dengan perekat 5, sedangkan nilai rata-rata kerapatan tertinggi 0,56 gcm
3
terdapat pada OSB M5 kayu Manii dengan perekat 5.
Gambar 1 Rata-rata nilai kerapatan OSB kecil. Kerapatan OSB hasil penelitian tidak mencapai kerapatan yang ditargetkan,
yaitu sebesar 0,60 gcm
3 .
Kerapatan target tidak tercapai karena tekanan spesifik yang dikenakan pada papan hanya sebesar 15 kgcm
2
, tekanan ini tidak cukup kuat untuk menekan papan sehingga tebal OSB yang dihasilkan lebih besar dari 1
0,0 0,1
0,2 0,3
0,4 0,5
0,6 0,7
0,8 0,9
M A
C
Kerapatan gcm
3
Jenis Kayu
Perekat 5 Perekat 7
JIS A 5908 : 2003
M = Manii A = Akasia
C = Campuran