22
METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari-Agustus 2015. Pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel dilaksanakan di Laboratorium Teknologi
Hasil Hutan, Program Studi Kehutanan, Fakultas Petanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.
B. Bahan dan Alat Penelitian 1. Bahan Penelitian
BKS yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari hasil penebangan tanaman kelapa sawit di daerah Tuntungan. Kayu meranti diperoleh dengan cara
membeli dari toko kayu yang menjual kayu meranti. Perekat PF diperoleh dari Laboratorium Teknologi Hasil Hutan, Program Studi Kehutanan, Fakultas
Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
2. Alat Penelitian
Alat – alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah mesin serut, serut manual, sprayer, kompresor, cetakan papan partikel, universal testing machine
dan mesin kempahot press.
C. Metode 1. Persiapan partikel BKS dan serutan Meranti
Kelapa sawit ditebang kemudian kelapa sawit dibersihkan dari kotoran dan dipotong dengan ukuran 50x10x5 cm untuk mempermudah proses penyerutan.
Universitas Sumatera Utara
23
Partikel BKS kemudian dikeringkan sampai kadar air 5. Kayu meranti dibagi menjadi ukuran 30x10x1,5 cm dan diserut menggunakan serut manual hingga
mendapatkan serutan kayu meranti.
2. Perhitungan Bahan Baku
Kebutuhan bahan baku papan partikel tergantung pada jumlah partikel dan jumlah perekat yang digunakan, ukuran papan serta kerapatan sasaran yang
ditetapkan. Papan partikel yang dibuat berukuran 25 x 25 cm
2
dengan tebal dan kerapatan sasaran masing – masing sebesar 1 cm dan 0,7 grcm
3
. Jumlah kebutuhan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan papan partikel disajikan
secara lengkap pada Tabel 1 dan data perhitungan bahan baku selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 1.
Tabel 1. Kebutuhan bahan baku papan partikel Kadar
perekat Jumlah partikel g
Jumlah perekat g 8
10 468
460 95,8
117,6 12
14 16
452
444 436
138,5 158,8
178,3
3. Pencampuran Perekat
Partikel BKS dan serutan meranti masing-masing ditambahkan perekat PF dengan kadar 8, 10, 12, 14, 16 . Setelah dicampur perekat, partikel BKS dan
serutan meranti kemudian disusun dengan komposisi dalam lapisan face : core : back
adalah 1 : 2 : 1 dimana partikel BKS sebagai core dan serutan meranti sebagai bagian atas dan bawah layer.
Universitas Sumatera Utara
24
4. Pembentukan Lembaran
Setelah tercampur dengan baik, campuran partikel BKS dan serutan meranti dengan perekat PF disusun kedalam cetakan kemudian ditekan hingga
campuran partikel BKS dan serutan meranti menjadi padat.
5. Hotpress Pengempaan Panas
Setelah lembaran papan partikel terbentuk, kemudian dilakukan pengempaan panas menggunakan mesin kempa dengan suhu 170
o
C, waktu 8 menit dan tekanan 30 kgcm
2
.
6. Pengkondisian
Setelah dikempa panas, papan partikel dikeluarkan dari mesin kempa kemudian dilakukan pengkondisian selama 1 minggu terhadap lembaran papan
partikel. Pengkondisian bertujuan untuk menghilangkan sisa-sisa stress papan partikel akibat pengempaan panas.
7. Pemotongan Contoh Uji
Pemotongan contoh uji dilakukan untuk mendapatkan ukuran specimen yang sesuai dengan SNI 03-2105-2006.
25 cm
25 cm
Gambar 1. Pola pemotongan untuk contoh uji fisis dan mekanis papan A
B C
D
Universitas Sumatera Utara
25
Keterangan : 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 5 x 5 cm
2
D = contoh uji IB 5 x 5 cm
2
8. Pengujian Papan Partikel
Pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel kombinasi partikel BKS dan serutan meranti yang dilakukan meliputi sifat fisis kerapatan, kadar air, daya
serap air, dan pengembangan tebal dan sifat mekanis MOE, MOR dan IB berdasarkan SNI 03-2105-2006 disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Standar Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel
No. Sifat Fisis dan Mekanis SNI 03-2105-2006
1 Kerapatan grcm
3
0,4 - 0,9 2
Kadar Air ≤14
3 Daya Serap Air
- 4
Pengembangan Tebal 12
5 MOR kgcm
2
82 6
MOE kgcm
2
20.400 7
Internal Bond kgcm
2
1,5
Pengujian sifat fisis dan mekanis
Adapun pengujian sifat fisis dan mekanis papan partikel yang diuji, dilakukan sesuai dengan SNI 03-2105-2006.
a. Kerapatan
Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume kering udara. Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm ditimbang beratnya, lalu
diukur rata-rata panjang, lebar, dan tebalnya untuk menentukan volume contoh uji. Nilai kerapatan dapat dihitung dengan rumus :
K = MV
Universitas Sumatera Utara
26
Keterangan: K = kerapatan gcm
3
M = berat contoh uji kering udara g V = volume contoh uji kering udara cm
3
b. Kadar Air
Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm yang digunakan adalah bekas contoh uji kerapatan. Kadar air papan partikel dihitung berdasarkan berat awal BA dan
berat kering oven BKO. BKO diperoleh setelah contoh uji dioven selama 24 jam pada suhu 103±2
o
C. Penimbangan dilakukan sampai BKO nilainya konstan. Nilai kadar air dihitung berdasarkan rumus:
KA =
100 x
BKO BKO
- BA
Keterangan: KA = kadar air
BA = berat awal contoh uji g BKO = berat kering oven contoh uji setelah pengeringan g
c. Daya Serap Air
Daya serap air dihitung dari berat sebelum B
1
dan berat sesudah B
2
perendaman dalam air selama 2 jam dan 24 jam. Pengukuran berat dilakukan setelah perendaman selama 2 jam kemudian direndam lagi, setelah direndam
selama 22 jam kemudian dilakukan pengukuran kedua. Nilai daya serap air dihitung dengan rumus :
DSA =
100 x
B B
- B
1 1
2
Keterangan : DSA = daya serap air
B1 = berat contoh uji sebelum perendaman g B2 = berat contoh uji setelah perendaman g
Universitas Sumatera Utara
27
d. Pengembangan Tebal
Pengembangan tebal dihitung atas tebal sebelum T1 dan tebal sesudah perendaman T2 dalam air selama 24 jam. Pengukuran tebal dilakukan setelah
perendaman selama 2 jam kemudian direndam lagi, setelah direndam selama 22 jam kemudian dilakukan pengukuran kedua. Pengembangan tebal dihitung dengan
rumus : PT =
100 x
T T
- T
1 1
2
Keterangan: PT = pengembangan tebal
T1 = tebal contoh uji sebelum perendaman mm T2 = tebal contoh uji setelah perendaman mm
e. Keteguhan Rekat Internal internal bond
Contoh uji diukur dimensi panjang dan lebar untuk mendapatkan luas permukaan. Contoh uji keteguhan rekat internal berukuran 5 cm x 5 cm
direkatkan pada dua blok besi dengan perekat epoxy dan dibiarkan mengering selama 24 jam dan. Kedua blok besi ditarik tegak lurus permukaan contoh uji
sampai beban maksimum menggunakan UTM. Cara pengujian keteguhan rekat internal dapat dilihat pada Gambar 2.
Arah beban Balok besi
Contoh uji
Arah beban Gambar 2. Pengujian keteguhan rekat internal
Universitas Sumatera Utara
28
Nilai keteguhan rekat dihitung dengan rumus: IB =
A P
Keterangan: IB = keteguhan rekat internal kgcm
2
P = beban maksimum kg A = luas permukaan contoh uji cm
f. MOE Modulus of Elasticity dan MOR Modulus of Rupture
Pengujian MOE dilakukan bersama-sama dengan pengujian keteguhan patah MOR dengan menggunakan Universal Testing Machine UTM. Cara
pengujian MOR dan MOE dapat dilihat pada Gambar 3. P
L
Gambar 3. Cara pengujian MOR dan MOE Nilai MOE dan MOR dihitung dengan rumus :
MOE =
3 3
h b
4 L
P Υ
∆ ∆
MOR =
2
h b
2 L
Pmax 3
Keterangan : MOE = modulus lentur kgcm
2
MOR = modulus patah kgcm
2
ΔP = selisih beban kg
Pmax = beban maksimum kg L
= jarak Sangga cm ΔY
= selisih lenturan pada beban cm b
= lebar contoh uji cm h
= tebal contoh uji cm
Universitas Sumatera Utara
29
Analisis Data
Penelitian ini menggunakan analisis Rancangan Acak Lengkap RAL Non Faktorial. Perlakuan variasi kadar perekat terhadap papan partikel dengan
kadar 8, 10, 12, 14, dan 16, masing-masing dengan jumlah ulangan sebanyak tiga. Menurut Mustari 2014 model statistik linier dari rancangan
percobaan ini dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut: Yij =
Keterangan: Yij : Respon pengamatan pada pengaruh kadar perekat phenol formaldehid PF
pada papan partikel taraf ke-i dan ulangan ke-j : Nilai rata-rata umum
: Pengaruh perlakuan kadar perekat phenol formaldehida PF pada papan taraf ke-i
: Sisaan acak dari satuan percobaan ulangan ke-j yang dikenai perlakuan kadar perekat taraf ke-i
i : 8, 10, 12, 14, 16 j : 1, 2, 3
Adapun hipotesis yang digunakan adalah Ho : Komposisi kadar perekat phenol formaldehida PF tidak berpengaruh
terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel. H1 : Komposisi kadar perekat phenol formaldehida PF berpengaruh terhadap
sifat fisis dan mekanis papan partikel. Analisis keragaman dilakukan untuk mengetahui pengaruh kadar perekat
terhadap sifat fisis dan mekanis papan. Analisis keragaman tersebut menggunakan kriteria uji sebagai berikut:
a. Jika Fhitung Ftabel maka Ho diterima atau kadar perekat tidak berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel.
b. Jika Fhitung Ftabel maka Ho ditolak atau kadar perekat berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel.
Universitas Sumatera Utara
30
Setelah data hasil pengujian untuk setiap respon yang diuji dianalisis, lalu dibandingkan dengan persyaratan SNI 03-2105-2006 dengan maksud untuk
mengetahui apakah sifat-sifat papan yang dibuat memenuhi standar atau tidak. Selain itu, Apabila kadar perekat berpengaruh nyata terhadap sifat fisis dan
mekanis papan partikel maka dilakukan uji lanjut yaitu uji wilayah berganda Duncan Multi Range
dengan tingkat kepercayaan 95.
Universitas Sumatera Utara
Bagan alur penelitian papan partikel dari kombinasi partikel batang kelapa
sawit dengan serutan meranti dapat dilihat pada Gambar 4.
Serutan mesin Serutan manual
Gambar 4. Bagan alur penelitian
Batang kelapa sawit
Pencampuran partikel batang kelapa sawit dan serutan meranti dengan beberapa i i
k k d
k 8 10 12 14 16 Pembentukan lembaran papan
Face : Core : Back = Serutan Meranti : Partikel batang kelapa sawit : Serutan Meranti
Ukuran Lembaran = 25 cm x 25 cm x 1 cm
3
Target Kerapatan = 0,7 gcm
3
Pengempaan dengan suhu 170
o
C dengan tekanan 30 kgcm
2
selama 8 menit Pengkondisian selama 7 hari dan dilakukan
pemotongan contoh uji
Pengujian kualitas berdasarkan standar SNI 03-2105-2006
Pengujian sifat fisis yaitu kerapatan, kadar air, daya serap air, dan
pengembangan tebal Pengujian sifat mekanis yaitu keteguhan
rekat internal, keteguhan patah MOR dan keteguhan lentur MOE
Kayu meranti
Partikel batang kelapa sawit
Pengeringan hingga kadar air 5
Perhitungan proporsi partikel batang kelapa sawit dengan serutan meranti yaitu 50:50
Serutan meranti
Universitas Sumatera Utara
iii
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Sifat Fisis Papan Partikel A.1. Kerapatan
Nilai kerapatan papan partikel berkisar antara 0,59-0,62 gcm
3
. Rata- rata nilai kerapatan papan partikel disajikan pada Gambar 5. Nilai kerapatan
papan partikel tertinggi dihasilkan pada perlakuan kadar perekat PF 16 sebesar 0,62 gcm
3
.
Gambar 5. Histogram rata-rata nilai kerapatan papan partikel Maloney 1993 menyatakan bahwa terdapat beberapa faktor yang
mempengaruhi kerapatan papan partikel diantaranya adalah jenis bahan yang digunakan, berat jenis bahan yang digunakan, ukuran partikel, proses
pengeringan bahan baku, perekat yang digunakan, peralatan yang digunakan dan proses pengempaan. Gambar 5 menunjukkan bahwa nilai kerapatan
papan partikel yang dihasilkan meningkat seiring dengan penambahan kadar perekat PF. Hal ini diduga karena semakin tinggi kadar perekat PF yang
digunakan maka ikatan antar partikel semakin kuat dan penetrasi perekat
SNI 03-2105-2006 0,4-0,9 gcm
3
Universitas Sumatera Utara
iii kedalam pori-pori kayu semakin baik. Sulastiningsih et al. 2008
menyatakan bahwa semakin tinggi kadar perekat, maka semakin tinggi kerapatan papan partikel. Hal ini juga sesuai dengan pernyataan Maloney
1993 yang menyatakan peningkatkan kadar resin dalam pembuatan papan partikel merupakan cara yang paling mudah untuk meningkatkan sifat-sifat
papan partikel. Seluruh kerapatan yang dihasilkan masih berada dibawah target
kerapatan sebesar 0,7 gcm
3
. Hal ini karena adanya spring back yang mengakibatkan volume papan partikel meningkat sementara massanya tetap.
Spring back merupakan usaha pembebasan dari tekanan yang dialami pada
waktu pengempaan yang lebih besar sehingga tebal akhir papan yang diinginkan kurang terpenuhi Nurwayan et al., 2008. Nilai rata-rata
spring back papan partikel pada penelitian ini sebesar 23,46. Rata-rata
nilai spring back papan partikel disajikan pada Gambar 6.
Gambar 6. Histogram rata-rata nilai spring back papan partikel
Universitas Sumatera Utara
iii Selain faktor spring back, nilai kerepatan papan yang dihasilkan juga
dipengaruhi oleh kerapatan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan papan. Semakin tinggi kerapatan bahan baku yang digunakan, maka
semakin tinggi nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan. Bakar 2003 menyatakan kerapatan BKS berkisar antara 0,28-0,35 gcm
3
. Hasil sidik ragam menunjukkan faktor kadar perekat PF berpengaruh
nyata terhadap kerapatan papan partikel Lampiran 8. Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa perlakuan kadar perekat PF 16 tidak berbeda
nyata dengan kadar perekat 14, namun berbeda nyata dengan kadar perekat lainnya. Seluruh nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan
dalam penelitian ini telah memenuhi standar SNI 03-2105-2006 yang mensyaratkan nilai kerapatan 0,4-0,9 gcm
3
.
A.2. Kadar Air KA
Nilai kadar air papan partikel berkisar antara 4,65-5,94. Rata-rata kadar air papan partikel dapat dilihat pada Gambar 7. Nilai KA terbaik
dihasilkan pada kadar perekat PF 10 yaitu 4,65.
Gambar 7. Histogram rata-rata nilai kadar air papan partikel
SNI 03-2105-2006
KA
maks. 14
Universitas Sumatera Utara
iii Kadar perekat diatas 8 menunjukkan nilai KA yang lebih rendah.
Gambar 7 menunjukkan semakin tinggi kadar perekat, maka semakin rendah nilai KA papan partikel yang dihasilkan. Penambahan kadar perekat dapat
meningkatkan ikatan antar partikel sehingga menurunkan nilai kadar air. Hal ini sesuai dengan pernyataan Sulastiningsih et al. 2008 bahwa jumlah
perekat yang banyak akan meningkatkan ikatan antar partikel sehingga papan partikel yang dibuat lebih tahan terhadap air dan lebih stabil. Pada
penelitian Iskandar dan Supriadi 2012 juga meperlihatkan hal yang serupa, dimana penambahan kadar perekat menurunkan nilai KA
papan partikel. Nilai KA menurun seiring penambahan kadar perekat. Rendahnya nilai kadar air yang dihasilkan pada penelitian ini diduga
akibat proses pengeringan partikel dan pengempaan panas papan. Bahan baku dioven hingga mencapai KA
≤ 5 dan saat dibentuk menjadi papan. Serta bahan baku kembali dikempa pada suhu 170
o
C selama 8 menit. Menurut Maloney 1993 variasi kadar air awal bahan baku menjadi
bagian penting yang menentukan hasil akhir kadar air papan partikel. Hasil sidik ragam KA papan partikel menunjukkan faktor kadar
perekat memberikan pengaruh yang nyata pada selang kepercayaan 95 terhadap KA papan partikel Lampiran 9. Hasil uji lanjut Duncan
menunjukkan bahwa kadar perekat 10 tidak berbeda nyata dengan kadar perekat 16, namun berbeda nyata dengan kadar perekat lainnya. Seluruh
nilai KA papan partikel yang dihasilkan dalam penelitian ini telah memenuhi standar SNI 03-2105-2006 yang mensyaratkan nilai KA
maksimum 14 .
Universitas Sumatera Utara
iii
A.3. Daya Serap Air DSA
Nilai DSA yang dihasilkan dari perendaman 2 jam sebesar 45,16- 76,19 dan untuk perendaman 24 jam sebesar 61,05-95,14. Nilai rata-rata
DSA perendaman selama 2 jam dan 24 jam dapat dilihat pada Gambar 8. Nilai DSA terbaik dihasilkan pada kadar perekat 16 baik perendaman 2
jam maupun 24 jam yaitu 45,16 dan 61,05.
Gambar 8. Histogram rata-rata nilai DSA pada perendaman 2 jam dan 24 jam
Gambar 8 menunjukkan peningkatan kadar perekat menurunkan nilai DSA papan partikel. Faktor perekat mempengaruhi penurunan nilai
DSA. Ruhendi 2008 menyatakan bahwa dengan semakin bertambahnya jumlah perekat maka daya serap air semakin menurun. Hal
ini mengindikasikan dengan semakin bertambahnya perekat maka partikel akan semakin terlapisi dengan baik oleh perekat, sehingga kontak antara
partikel dan air menjadi lebih kecil. Sulastiningsih et al. 2008 serta Iskandar dan Supriadi 2015 menyatakan bahwa penambahan kadar perekat
Universitas Sumatera Utara
iii menurunkan nilai DSA papan partikel yang dihasilkan. Selain faktor
perekat, nilai DSA juga berhubungan dengan nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan. Ruhendi et al. 2007 menyatakan bahwa penyerapan air
papan partikel dipengaruhi oleh kerapatannya, papan yang berkerapatan tinggi memiliki ikatan antara molekul partikel dengan molekul perekat
terbentuk sangat kuat sehingga molekul air sulit untuk mengisi rongga yang terdapat di dalam papan partikel karena sudah terisi oleh molekul perekat.
Hasil sidik ragam DSA papan partikel menunjukkan faktor kadar perekat memberikan pengaruh yang nyata pada selang kepercayaan 95
terhadap DSA papan partikel perendaman 2 jam dan 24 jam Lampiran 10 dan 11. Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan pada perendaman 2 jam,
kadar perekat 16 berbeda nyata dengan kadar perekat lainnya. Sedangkan untuk perendaman 24 jam kadar perekat 16 tidak berbeda nyata dengan
kadar 14, namun berbeda nyata dengan kadar perekat lain. Nilai DSA tidak disyaratkan didalam SNI 03-2105-2006, namun semakin rendah nilai
DSA suatu papan partikel maka papan partikel akan semakin baik.
A.4. Pengembangan Tebal PT
Nilai PT pada perendaman selama 2 jam sebesar 15,91-35,11 dan perendaman 24 jam sebesar 19,31-43,63. Rata-rata nilai PT papan partikel
disajikan pada Gambar 9. Nilai PT terbaik untuk perendaman 2 dan 24 jam dihasilkan pada kada 16 yaitu 15,91 dan 19,31.
Universitas Sumatera Utara
iii Gambar 9. Histogram rata-rata nilai PT pada perendaman 2 jam dan 24 jam
Gambar 9 menunjukkan peningkatan kadar perekat menurunkan nilai PT papan partikel yang dihasilkan. Sutigno 1994 menyatakan bahwa
kadar perekat berpengaruh terhadap pengembangan tebal papan partikel. Semakin tinggi kadar perekat, maka pengembangan tebal papan partikel
semakin menurun. Sementara itu Haygreen dan Bowyer 1993 menyatakan bahwa semakin banyak perekat yang digunakan dalam pembuatan papan
partikel maka dimensi papan yang dihasilkan akan semakin stabil. Ruhendi dan Sucipto 2013 menyatakan bahwa terjadi penurunan nilai PT seiring
dengan penambahan kadar perekat. Pengembangan tebal pada penelitian ini masih cukup tinggi, hal ini disebabkan oleh jenis partikel yang
dipergunakan. Partikel sawit merupakan bahan lignoselulosa yang sangat higroskopis. Semakin banyak partikel, semakin tinggi kemungkinan air
masuk ke rongga dan dinding sel partikel. Haygreen dan
Universitas Sumatera Utara
iii Bowyer 1993 menyatakan bahwa tingginya nilai kadar air disebabkan sifat
papan partikel yang bersifat higroskopis karena mengandung lignin dan selulosa. Semua bahan yang mengandung lignin dan selulosa sangat mudah
menyerap dan melepaskan air. Hasil sidik ragam PT papan partikel menunjukkan faktor kadar
perekat memberikan pengaruh yang nyata pada selang kepercayaan 95 terhadap PT papan partikel perendaman 2 dan 24 jam Lampiran 12 dan 13.
Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan baik perendaman 2 jam maupun 24 jam, kadar perekat 16 tidak berbeda nyata dengan kadar perekat 14
namun berbeda nyata dengan kadar perekat lainnya. Nilai PT perendaman 2 dan 24 jam yang dihasilkan tidak memenuhi standar SNI 03-2105-2006
yang mensyaratkan nilai PT maksimum 12.
B. Sifat Mekanis Papan Partikel B.1. Internal Bond IB
Kategori