BAB III METODOLOGI
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan pada bulan Januari sampai dengan September 2011. Pembuatan partikel halus dan partikel sedang dilaksanakan di Laboratorium
SEAFAST Centre IPB, sedangkan pembuatan wol dilakukan di Laboratorium Produk Majemuk serta Laboratorium Penggergajian dan Pengerjaan, Pusat
Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan, Departemen Kehutanan, Bogor. Pembuatan contoh uji papan partikel dan pengujian sifat fisis dilaksanakan di
Laboratorium Biokomposit, pengujian sifat mekanis dilakukan di Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas
Kehutanan, Institut Pertanian Bogor, serta pengujian nondestruktif NDT dilakukan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman Pekerjaan Umum
Puslitbang Permukiman PU, Cileunyi, Bandung.
3.2 Alat dan Bahan
Alat utama yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari: alat uji nondestruktif stress wave timer merk Metriguard 239A dan alat uji destruktif
Universal Testing Machine UTM merk Instron tipe 3369. Alat untuk pembuatan contoh uji yang terdiri dari rotary blender, spray gun, dan hot press. Alat bantu
lainya yaitu label, alat tulis, sarung tangan, masker, kantong plastik, timbangan elektrik, kaliper, dan oven.
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sengon Paraserianthes falcataria L Nielsen, kayu afrika Maesopsis emnii Engl, dan mangium
Acacia mangium Willd dengan ukuran partikel halus cm panjang = 0,4-0,6; lebar = 0,08-0,1; dan tebal = 0,02-0,04, partikel sedang cm panjang = 0,8-1,0;
lebar = 0,2-0,3; dan tebal = ± 0,1, dan partikel wol cm panjang= ± 5, lebar = 0,3-0,4; dan tebal = 0,01-0,04. Bahan perekat yang digunakan adalah diphenyl
methane diisocyanate MDI dengan konsentrasi 12 dari berat kering tanur bahan baku.
3.3 Proses Pembuatan Contoh Uji
Gambar 1 Skema urutan proses penelitian
Pembuatan partikel
Pengkondisian papan selama dua minggu Partikel sedang, halus, dan wol kemudian dikeringkan dengan oven dengan suhu 70-80 °C selama
2 hari, dilanjutkan dengan penimbangan bahan baku serta persiapan perekat MDI yang dibutuhkan Flake + Disk mil dengan
saringan 5 mesh
Proses pengempaan menggunakan suhu 120°C dengan tekanan spesifik 25 kgfcm
2
selama 15 menit
Analisis data
Flake + Disk mil dengan saringan 10 mesh
Pemotongan bahan baku dengan panjang 2 cm kemudian digiling Disk flaker
Pengujian destruktif menggunakan UTM merk Instron tipe 3369
Pengujian nondestruktif menggunakan stress wave timer merk Metriguard 239 A
Pembuatan contoh uji sifat fisis dan mekanis lentur berdasarkan standar JIS A 5908 : 2003
Pemotongan bahan baku menjadi panjang 40 cm, kemudian diberikan ruas tiap 5 cm dan
diserut dengan mesin pembuatan wol merk Takekawa Iron work
Kayu sengon, afrika dan mangium
Pembuatan papan partikel dengan target kerapatan 0,5; 0,8; dan 1,0 gcm
3
3.3.1 Pembuatan Partikel
Partikel yang dibuat ada 3, yaitu partikel halus, sedang dan wol excelsior. Terdapat perbedaan antara pembuatan partikel sedang, halus dengan partikel wol.
Untuk pembuatan partikel sedang dan halus, bahan baku kayu yang sudah dijadikan flake dengan menggunakan mesin disk flaker kemudian digiling kembali
dengan menggunakan mesin disk mill yang berada di Seafast Center dengan perbedaan ukuran saringan. Pembuatan partikel sedang menggunakan saringan
ukuran 5 mesh sedangkan pembuatan partikel halus menggunakan saringan 10 mesh.
Pembuatan partikel wol, awalnya kayu dipotong-potong menjadi panjang 40 cm, kemudian kayu tadi diberikan ruas-ruas dengan jarak 5 cm, setelah itu
kayu akan diserut dengan menggunakan mesin pembuatan wol dengan merk Takekawa Iron Works yang berada Puslitbang Kehutanan. Setelah semua partikel
didapat, selanjutnya partikel-partikel tersebut disaring secara manual dengan menggunakan saringan yang bertujuan untuk menghilangkan debu yang terdapat
pada partikel yang akan digunakan. Partikel-partikel tersebut kemudian dikeringkan dengan menggunakan oven dengan suhu 60-80 °C selama ±2 hari.
3.3.2 Pencampuran Partikel Kayu dengan Perekat
d
a b
c Gambar 2 Proses pencampuran partikel dengan perekat MDI : a penimbangan
perekat, b penyemprotan partikel wol, dan c penyemprotan partikel halus dan sedang
Pencampuran partikel dengan perekat dilakukan di dalam rotation blender untuk partikel halus dan sedang, sedangkan untuk partikel wol penyemprotan
dilakukan secara manual di atas terpal. Hal ini dilakukan karena partikel wol yang sangat panjang sehingga dikhawatirkan jika penyemprotan dilakukan di dalam
rotation blender maka perekat tidak akan tercampur secara merata. Kadar perekat diphenyl methane diisocyanate MDI yang digunakan adalah 12 dari berat
kering tanur bahan baku. Selama proses blending perekat disemprotkan dengan menggunakan spray gun supaya perekat tercampur secara merata pada partikel
yang disemprotkan Gambar 2.
3.3.3 Pembentukan Lembaran Mat Forming
Pembentukan lembaran dilakukan setelah partikel dan perekat tercampur secara merata kemudian campuran tersebut ditimbang kembali untuk memastikan
berat setelah pencampuran perekat, kemudian dimasukkan kedalam pencetak lembaran yang berukuran 30 x 30 x1 cm dengan mendistribusikan partikel secara
merata agar kerapatan papan yang dihasilkan seragam. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 3.
a b
c Gambar 3 Pembentukan lembaran : a partikel dimasukkan kedalam cetakan, b
hasil cetakan partikel sedang, dan c hasil cetakan partikel wol
3.3.4 Pengempaan Pressing
Sebelum dilakukan proses pengempaan, bagian bawah dan atas partikel diberikan alas kertas teflon dan plat alumunium. Pemberian kertas teflon
bertujuan untuk menghindari merekatnya plat alumunium dengan partikel kayu.
Bagian kedua tepi dibatasi dengan mal dengan ketebalan 1 cm yang bertujuan untuk membentuk papan partikel dengan ketebalan 1 cm. Proses pengempaan
dilakukan pada suhu 120°C dengan tekanan spesifik 25 kgfcm
2
selama 15 menit Gambar 4.
a b
c Gambar 4 Pengempaan : a lembaran yang dibentuk dimasukkan kedalam mesin
kempa, b pemberian batas besi dengan tebal 1 cm, dan c penyetelan waktu kempa
3.3.5 Pengkondisian Conditioning
Pengkondisian dilakukan untuk menyeragamkan kadar air dan menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk selama proses pengempaan panas
Gambar 5. Pengkondisian dilakukan kira-kira selama 14 hari pada suhu kamar.
Gambar 5 Pengkondisian papan partikel
3.3.6 Pemotongan Contoh Uji
Papan partikel dari jenis kayu sengon, afrika, dan mangium dengan kerapatan target berbeda yang telah selesai dibuat dipotong-potong dengan ukuran
masing-masing 5 x 20 cm untuk pengujian kerapatan aktual papan partikel serta
pengujian sifat mekanis lentur secara nondestruktif dan destruktif JIS A 5908 : 2003 dan ukuran masing-masing 10 x 10 cm untuk pengujian kadar air papan
partikel.
3.4 Pengukuran Sifat Fisis Papan partikel
Pengukuran sifat fisis papan partikel meliputi pengukuran kadar air dan kerapatan yang mengacu standar JIS A 5908 : 2003. Contoh uji berukuran 10 x 10
cm untuk kadar air sedangkan untuk kerapatan papan partikel menggunakan ukuran contoh uji yang sama pada pengujian sifat mekanis lentur dengan ukuran 5
x 20 cm agar didapatkan kerapatan aktual papan partikel.
3.4.1 Kadar Air KA
Contoh uji ditimbang untuk mengetahui berat awal, kemudian diukur dimensi meliputi panjang, lebar, dan tebal untuk mengetahui volume papan
partikel. Kemudian dikeringkan di dalam oven pada suhu 103±2ºC selama 24 jam. Setelah itu contoh uji dikeluarkan dari oven dan dimasukkan kedalam
desikator selama 15 menit kemudian contoh ditimbang kembali. Selanjutnya nilai kadar air dihitung dengan menggunakan rumus :
Keterangan : KA : kadar air papan partikel
BA : berat awal contoh uji g
BKT : berat kering tanur contoh uji g
3.4.2 Kerapatan
Kerapatan yang digunakan adalah kerapatan aktual dari contoh uji yang sama untuk pengujian sifat mekanis lentur dengan ukuran 5 x 20 cm. Berat
contoh uji ditimbang kemudian diukur dimensi yang meliputi panjang, lebar, dan tebal untuk mencari volume kemudian dihitung dengan menggunakan rumus:
Keterangan : : kerapatan gcm
3
B : berat contoh uji kering
udara g v
: volume contoh uji kering udara cm
3
3.5 Pengujian Sifat Mekanis Papan Partikel 3.5.1 Pendugaan Sifat Mekanis Kayu Secara Nondestruktif
Pendugaan nondestruktif dilakukan dengan menggunakan alat Metriguard 239 A. Metode ini didasarkan pada pengukuran kecepatan rambatan gelombang
stress wave velocity, SWV yang dibangkitkan oleh getaran dengan cara mengukur waktu rambatan gelombang contoh uji. Getaran yang timbul
merupakan getaran yang ditimbulkan dari impact pendulum yang dijatuhkan dari ketinggian maksimum dan waktu perambatan gelombang tegangan dari ‘start
accelerometer’ sebagai pengirim dan ‘stop accelerometer’ sebagai transduser atau
sensor penerima akan tercatat Bechtel 1986. Alat dan skema pengujian disajikan pada Gambar 6.
Setelah didapat waktu tempuh antara dua transduser masing-masing contoh uji maka dapat dihitung kecepatan rambatan gelombang V dengan
menggunakan rumus:
Keterangan : V : kecepatan rambatan gelombang suara mdetik
d : jarak tempuh gelombang antar dua transduser m
t : waktu tempuh gelombang antara dua transduser detik
Selanjutnya dilakukan perhitungan modulus elastisitas dinamis MOEd dengan menggunakan rumus:
Keterangan : MOEd
: modulus elastisitas dinamis kgfcm
2
: kerapatan papan partikel gcm
3
V : kecepatan rambatan gelombang suara md
g : konstanta gravitasi 9,81 md
2
a b
Gambar 6 Pengujian nondestruktif : a Alat uji nondestruktif merk Metriguard 239 A dan b proses pengukuran waktu rambatan gelombang suara
3.5.2 Pengujian Secara Destruktif 3.5.2.1 Modulus elastisitas Statis
Modulus of Elasticity, MOEs
Setelah dilakukan pengujian secara nondestruktif, kemudian dilakukan pengujian secara destruktif pada contoh uji yang sama. Pengujian destruktif
dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine UTM merk Instron tipe 3369 dengan menggunakan lebar bentang jarak penyangga 15 kali tebal
nominal, tetapi tidak kurang dari 15 cm Gambar 7. Contoh uji sifat mekanis lentur yang digunakan berukuran 5 x 20 cm yang mengacu standar JIS A 5908 :
2003. Nilai MOEs dihitung dengan persamaan:
Keterangan : MOEs : modulus elastisitas statis kgfcm
2
ΔP : beban dibawah batas proporsi kgf
L : jarak sangga cm
ΔY : defleksi pada beban P cm
b : lebar contoh uji cm
h : tebal contoh uji cm
3.5.2.2 Modulus Patah Modulus of Rupture, MOR
Pengujian MOR dilakukan bersama-sama dengan pengujian MOEs dengan memakai contoh uji yang sama. Pada pengujian ini, pembebanan pada pengujian
MOEs dilanjutkan sampai contoh uji mengalami kerusakan Gambar 7. Nilai MOR dihitung dengan persamaan:
Keterangan : MOR : modulus patah kgfcm
2
P : beban maksimum kgf
L : jarak sangga cm
b : lebar contoh uji cm
h : tebal contoh uji cm
a b
Gambar 7 Pengujian destruktif dengan menggunakan alat UTM Instron tipe 3369 : a proses pengujian dan b bentuk kerusakan contoh uji
3.6 Analisis Data
Analisis data yang digunakan pada penelitian ini adalah analisis deskriptif sederhana untuk mencari nilai rata-rata dan rancangan percobaan berupa
Rancangan Acak Lengkap Faktorial 2 faktor yang terdiri dari faktor A dan faktor B. Faktor A merupakan ukuran partikel penyusun halus, sedang, dan wol dan
faktor B merupakan kerapatan target 0,5; 0,8 dan 1,0 gcm
3
pada semua jenis kayu. Setiap jenis kayu sengon, afrika, dan mangium mempunyai persamaan
faktorial masing-masing:
Yijk = μ + αi + βj + αβij+ εijk Keterangan :
i = ukuran partikel halus, sedang, dan wol ; j = kerapatan
target 0,5; 0,8; dan 1,0; k = ulangan 1, 2, 3, dan 4. Yijk = nilai pengamatan pada papan partikel dari ukuran partikel
ke-i, kerapatan target ke-j, dan ulangan ke-k. μ
= rataan umum αi
= pengaruh ukuran partikel penyusun βj
= pengaruh perbedaan kerapatan target αβij
= interaksi antara partikel penyusun dan kerapatan target εijk = kesalahan percobaan pada ukuran partikel ke-i,
kerapatan target ke-j, dan ulangan ke-k Analisis ragam pada selang kepercayaan 95 dilakukan untuk mencari
pengaruh perlakuan terhadap nilai pengamatan. Jika hasil analisis tersebut menunjukkan hasil yang signifikan, maka dilakukan uji lanjut Duncan untuk
melihat pengaruh yang berbeda nyata dari ukuran partikel dan kerapatan target. Analisis regresi linear sederhana digunakan untuk mengetahui hubungan
hasil pengujian nondestruktif dengan hasil pengujian destruktif pada papan partikel. Persamaan yang digunakan adalah :
Ŷ = α + βx+ε Keterangan :
Ŷ = peubah tak bebas nilai dugaan
α = konstanta regresi
β = kemiringan gradient
x = nilai peubah bebas
ε = galat
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Sifat Fisis Papan Partikel 4.1.1 Kerapatan Papan Partikel
Kerapatan papan partikel merupakan perbandingan antara berat dan volume kering udara papan partikel. Bowyer et al. 2003 menyatakan nilai
kerapatan sangat tergantung pada kerapatan kayu asal yang digunakan dan besarnya tekanan kempa yang diberikan selama pembuatan lembaran. Sifat papan
yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh kerapatan, karena kerapatan akan mempengaruhi penggunaan produk tersebut.
Gambar 8 Kerapatan papan partikel pada berbagai jenis kayu dan kerapatan target Pada Gambar 8 menunjukkan papan partikel yang dihasilkan mempunyai
nilai yang berkisar antara 0,41 –0,91 gcm
3
. Papan partikel yang disusun oleh partikel halus memiliki nilai rata-rata kerapatan tertinggi untuk ketiga kerapatan
target 0,5; 0,8; dan
1,0 gcm
3
secara berurutan adalah papan partikel dari jenis sengon dengan nilai 0,51 gcm
3
, sengon dan mangium mempunyai nilai kerapatan 0,68 gcm
3
, dan sengon 0,91 gcm
3
. Nilai kerapatan tertinggi pada partikel penyusun sedang untuk kerapatan target 0,5 gcm
3
adalah papan partikel kayu afrika dengan nilai 0,48 gcm
3
sedangkan untuk sasaran kerapatan 0,8 gcm
3
dan
Kategori