BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian dimulai bulan April 2010 sampai Juli 2010. Proses persiapan bahan baku, pembuatan papan partikel dan pengujian sifat fisis dilakukan di
Laboratorium Bio-Komposit, sedangkan pengujian sifat mekanis dilakukan di Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu. Semua rangkaian penelitian
tersebut dilakukan di Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.
3.2. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain adalah oven, mesin diskflaker, mesin hot press, rotary blender, spray gun, timbangan, alat uji
mekanis merk instron, circular saw, desikator, kaliper, plat seng, kertas teflon, cetakan 30 cm x 30 cm, masker, ember, karung, kantong plastik, microsoft excel
dan software uji statistik SPSS. Sedangkan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah partikel
kayu dari log berdiameter 29 cm yang berumur 10 tahun, dari jenis sengon Paraserianthes falcataria L. Nielsen, cempaka Elmerillia ovalis Miq. Dandy,
dan manglid Manglietia glauca Bl. . Perekat yang digunakan adalah jenis Urea Formaldehida UF, selain itu dalam pembuatan papan partikel ini juga
menggunakan parafin.
3.3. Pembuatan Contoh Uji
3.3.1. Persiapan Bahan
Bahan baku pembuatan papan partikel adalah kayu sengon, cempaka, dan manglid yang sebelumnya telah diubah menjadi partikel dengan menggunakan
mesin diskflaker. Selanjutnya partikel tersebut dikeringkan hingga kadar airnya kurang dari 5 , karena menurut Maloney 1993, bila kadar air partikel setelah
dikeringkan terlalu tinggi akan mengakibatkan terjadinya blows pada saat pengempaan. Lebih lanjut diterangkan juga bahwa kadar air partikel yang terlalu
tinggi akan mengakibatkan peningkatan kebutuhan perekat, sehingga pembuatan papan partikel menjadi tidak ekonomis
Terdapat empat macam papan yang akan dibuat berdasarkan komposisinya, yaitu papan partikel dengan komposisi murni dari masing-masing
jenis dan papan partikel campuran dengan komposisi partikel sengon : cempaka : manglid adalah 1 : 1 : 1 dengan dua target kerapatan yaitu 0,4 gcm
3
dan 0,6 gcm
3
.
3.3.2. Pencampuran
Proses pencampuran perekat dengan partikel kayu menggunakan mesin rotary blender dengan spray gun sebagai alat untuk menyemprotkan perekat urea
formaldehida. Proses yang demikian dimaksudkan agar perekat dapat tersebar secara merata pada partikel kayu. Kadar komposisi perekat yang digunakan adalah
12 dan kadar komposisi parafin 2 , parafin digunakan untuk mengurangi daya serap air papan partikel.
3.3.3. Pembuatan Lembaran
Setelah partikel dan perekat tercampur secara merata kemudian proses selanjutnya adalah pembuatan lembaran dengan menggunakan cetakan berukuran
30 cm x 30 cm. Tahapan penaburan partikel dilakukan secara merata dan perlahan agar ketebalan dan kerapatan papan menjadi seragam. Papan partikel yang akan
dibuat berukuran 30 cm x 30 cm x 1 cm.
3.3.4. Pengempaan
Pengempaan dilakukan menggunakan mesin hot press dengan suhu 150°C dan tekanan 25 kgcm
2
selama 10 menit. Dalam proses ini partikel yang telah dicetak dilapisi dengan kertas teflon dan plat seng pada bagian atas dan bawahnya,
sedangkan bagian tepinya dibatasi plat besi dengan ketebalan 1cm. Menurut Kollman 1975, suhu yang dibutuhkan dalam pengempaan adalah antara 130-
160°C, tekanan yang dibutuhkan untuk membuat papan partikel berkerapatan sedang adalah antara 14-35 kgcm
2
, tekanan rendah adalah untuk membuat
papan partikel berkerapatan rendah dan tekanan yang lebih tinggi untuk papan partikel berkerapatan tinggi.
3.3.5. Pengkondisian
Pengkondisian dilakukan dengan tujuan untuk menghilangkan tegangan sisa yang timbul saat pengempaan, menyeragamkan kadar air papan, dan
menjadikan kadar air papan partikel setimbang. Pengkondisian dilakukan selama dua minggu.
3.3.6. Pemotongan Contoh Uji
Setelah mengalami proses pengkondisian kemudian papan partikel dipotong untuk diuji sifat fisis dan sifat mekanisnya. Ukuran contoh uji yang
digunakan disesuaikan dengan standar pengujian JIS A 5908-2003 tentang papan partikel. Berikut adalah pola pemotongan contoh uji.
30 cm
30 cm Gambar 1 Pola pemotongan contoh uji.
a b
e c
d
Keterangan : a = contoh uji MOE dan MOR berukuran 5 cm x 20 cm b = contoh uji kerapatan dan kadar air berukuran 10 cm x 10 cm
c = contoh uji daya serap air dan pengembangan tebal berukuran 5 cm x 5 cm
d = contoh uji IB berukuran 5 cm x 5 cm e = contoh uji kuat pegang sekrup berukuran 5 cm x 10 cm
3.4. Pengujian Papan Partikel
3.4.1. Pengujian Sifat Fisis
a. Kerapatan Nilai kerapatan papan partikel dihitung berdasarkan berat dan volume
kering udara contoh uji. Volume contoh uji dihitung menggunakan rumus :
V = p x l x t Keterangan :
V = volume contoh uji cm
3
p = panjang contoh uji cm l = lebar contoh uji cm
t = tebal contoh uji cm Kerapatan papan dihitung menggunakan rumus :
KR =
3
cm volume
g berat
Keterangan : KR = kerapatan
b. Kadar Air Nilai kadar air papan partikel dihitung berdasarkan berat awal dan berat
akhir contoh uji setelah dikeringkan dalam oven dengan suhu 103 ± 2°C hingga berat konstan.
Kadar air papan dihitung menggunakan rumus : KA =
BKO BKO
BA
x 100 Keterangan : KA
= kadar air BA
= berat awal g
BKO = berat kering oven g
c. Daya Serap Air Nilai daya serap air papan partikel dihitung berdasarkan berat sebelum
dan sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam. Daya serap air papan dihitung menggunakan rumus :
DSA =
BKO B
B 1
x 100 Keterangan : DSA = daya serap air
B1 = berat awal g B0 = berat setelah perendaman g
d. Pengembangan Tebal Nilai pengembangan tebal papan partikel dihitung berdasarkan tebal
sebelum dan sesudah perendaman dalam air selama 2 dan 24 jam. Pengembangan tebal papan dihitung menggunakan rumus :
PT =
1 D
D D
x 100 Keterangan : PT
= pengembangan tebal D1
= dimensi awal cm D0
= dimensi setelah perendaman cm
3.4.2. Pengujian Sifat Mekanis
a. Modulus Lentur Modulus of Elasticity Nilai MOE diperoleh setelah contoh uji diuji dengan menggunakan alat
uji mekanis Instron. MOE papan dihitung menggunakan rumus :
MOE =
3 3
4 ybh PL
Keterangan : MOE = Modulus of Elasticity kgfcm
2
ΔP = selisih beban kgf L
= jarak sangga cm Δy = perubahan defleksi setiap perubahan beban cm
b = lebar contoh uji cm
h = tebal contoh uji cm
Gambar 2 Pengujian MOE.
b. Modulus Patah Modulus of Rupture Nilai MOR diperoleh setelah contoh uji diuji dengan menggunakan
alat uji mekanis Instron. MOR papan dihitung menggunakan rumus :
MOR =
2
2 3
bh PL
Keterangan : MOR = Modulus of Rupture kgfcm
2
P = berat maksimum kgf
L = jarak sangga cm
Δy = perubahan defleksi setiap perubahan beban cm b
= lebar contoh uji cm h
= tebal contoh uji cm
c. Keteguhan Rekat Internal Internal Bond Nilai MOR diperoleh setelah contoh uji diuji dengan menggunakan
alat uji mekanis Instron. IB papan dihitung menggunakan rumus :
IB =
A P
Keterangan : IB = Internal Bond kgfcm
2
P = beban maksimum kgf A = luas permukaan contoh uji cm
2
d. Kuat Pegang Sekrup Screw Holding Power
Nilai Kuat pegang sekrup diperoleh setelah contoh uji diuji dengan menggunakan alat uji mekanis Instron. Sekrup yang digunakan
berdiameter 0,27 cm, panjang 1,6 cm dan dimasukkan hingga kedalaman 0,8 cm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban
maksimum yang dicapai dalam kilogram.
3.5. Analisis Data
Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap RAL faktorial yang tersusun atas dua macam faktor perlakuan, yaitu faktor A adalah jenis kayu
yang terdiri dari empat taraf, yakni sengon, cempaka, manglid, campuran, dan faktor B adalah target kerapatan yang terdiri dari dua taraf, yakni 0,4 gcm
3
dan 0,6 gcm
3
. Setiap pembuatan papan diulang sebanyak tiga kali, sehingga disebut percobaan faktorial 4 x 2.
Model umum rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
Y
ijk
= µ + A
i
+ B
j
+ AB
ij
+ ε
ijk
Keterangan : Y
ijk
= nilai respon pada taraf ke-i faktor kombinasi jenis kayu dan taraf ke-j faktor target kerapatan
µ = nilai rata-rata pengamatan
A
i
= pengaruh sebenarnya faktor kombinasi jenis kayu pada taraf ke-i B
j
= pengaruh sebenarnya faktor target kerapatan pada taraf ke-j i
= indeks yang menyatakan taraf jenis kayu j
= indeks yang menyatakan taraf target kerapatan k
= ulangan ke-1, 2 dan 3 AB
ij
= pengaruh interaksi faktor kombinasi jenis kayu pada taraf ke-i dan faktor target kerapatan pada taraf ke-j.
ε
ijk
= nilai kesalahan galat dari percobaan pada faktor kombinasi jenis kayu taraf ke-i dan faktor target kerapatan pada taraf ke-j.
Untuk melihat adanya pengaruh perlakuan terhadap respon maka dilakukan analisis keragaman dengan menggunakan uji F pada tingkat
kepercayaan 95 nyata Tabel 2.
Tabel 2 Analisis keragaman ANOVA
.
Sumber Db
JK KT
Fhitung Keragaman
A A-1
JKA JKAA-1
KTAKTS B
B-1 JKB
JKBB-1 KTBKTS
AB A-1B-1
JKAB JKABA-1B-1
KTABKTS Sisa
ABn-1 JKS
JKSABn-1 Total
ABn-1 JKT
Keterangan: Adapun hipotesis yang diuji sebagai berikut :
Pengaruh utama faktor jenis kayu faktor A : H
: α
1
= . . . = α
a
= 0 faktor A tidak berpangaruh H
1
: paling sedikit ada satu i dimana α
i
≠ 0 Pengaruh utama faktor perlakuan target kerapatan faktor B :
H : β
1
= . . . = β
b
= 0 faktor B tidak berpengaruh H
1
: paling sedikit ada satu j dimana β
j
≠ 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 αβ
ij
≠ 0 Kriteria uji 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 Duncan. Analisis Statistik menggunakan software statistik SPSS, sehingga nilai
signifikansi yang lebih kecil dari α menunjukkan nilai F
hitung
yang lebih besar dari F
tabel
.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Sifat Fisis Papan Partikel
4.1.1. Kerapatan
Kerapatan merupakan suatu ukuran kekompakkan sejumlah partikel dalam lembaran. Nilainya sangat tergantung pada kerapatan kayu asal yang digunakan
dan besarnya tekanan kempa yang diberikan selama pembuatan lembaran
Haygreen dan Bowyer 1989. Nilai kerapatan hasil pengujian dapat dilihat pada
Gambar 3.
Gambar 3 Kerapatan papan partikel.
Penelitian ini memiliki dua target kerapatan, yaitu 0,4 gcm
3
dan 0,6 gcm
3
. Papan partikel dengan target kerapatan 0,4 gcm
3
memiliki nilai kerapatan rata-rata sebesar 0,52 gcm
3
, dengan nilai kerapatan tertinggi sebesar 0,53 gcm
3
adalah papan partikel dari jenis kayu cempaka, dan nilai kerapatan terendah sebesar 0,48 gcm
3
adalah papan partikel dari jenis kayu campuran. Sedangkan papan partikel dengan target kerapatan 0,6 gcm
3
memiliki nilai kerapatan rata- rata sebesar 0,68 gcm
3
, dengan nilai kerapatan tertinggi sebesar 0,71 gcm
3
adalah papan partikel dari jenis kayu sengon, dan nilai kerapatan terendah sebesar 0,64
gcm
3
adalah papan partikel dari jenis kayu manglid. Dapat dilihat pada Gambar 3 bahwa secara keseluruhan nilai kerapatan
papan partikel yang dihasilkan lebih tinggi daripada target kerapatan yang diinginkan, yaitu 0,4 gcm
3
dan 0,6 gcm
3
. Hal ini mengacu kepada Haygreen dan
0.00 0.10
0.20 0.30
0.40 0.50
0.60 0.70
0.80 0.90
sengon cempaka
manglid campuran
KE RA
P A
T A
N g
cm
3
JENIS KAYU
Target 0.4 Target 0.6
Kategori