8

III. METODE PENELITIAN

3.1 WAKTU DAN TEMPAT PELAKSANAAN

Penelitian ini dilakukan mulai Maret sampai Juni 2012 di Laboratorium Wisma Wageningen,

Laboratorium Biokomposit, Laboratorium Penggergajian dan Pengerjaan Kayu, Laboratorium

Anatomi dan Fisika Kayu, serta Laboratorium Keteknikan Kayu Departemen Hasil Hutan, Institut

Pertanian Bogor.

3.2 ALAT DAN BAHAN

3.2.1 Alat

1. Alat pencacah, untuk mendapatkan serat bintaro dari daging buah bintaro utuh.

2. Rotary Blender dan Spray Gun, sebagai tempat pencampuran bahan papan partikel.

3. Oven, untuk mengeringkan bahan.

4. Cetakan terbuat dari kayu, berukuran 30 cm x 30 cm x 1 cm.

5. Alat pengurai serabut, untuk menguraikan serat buah bintaro.

6. Lempeng alumunium 2 buah, sebagai alas bagian atas dan bawah bahan saat pengempaan.

7. Kertas teflon, untuk melapisi lempeng alumunium bagian atas dan bawah.

8. Kempa panas (Hot Press), berfungsi untuk memberi tekanan pada papan partikel agar

sesuai dengan pengatur ketebalan yang dipergunakan.

9. Timbangan, untuk mengukur massa partikel.

10. Neraca analitik digital, mengukur massa perekat, kadar air, dan pengembangan tebal

dalam tahap pengujian.

11. Desikator.

12. Mikrometer.

13. Kaliper.

14. Gergaji.

15. Ember plastik.

16. Universal Testing Machine.

17. Alat Tulis Kantor.

3.2.2 Bahan

1. Daging buah bintaro yang dikeringkan

2. Perekat Fenol Formaldehida

3. Blok kayu untuk pengujian Internal Bonding

4. Lem Epoxy untuk pengujian Internal Bonding

3.3 PROSEDUR PENELITIAN

3.3.1 Pembuatan Contoh Uji a. Persiapan Partikel

Bahan baku yang digunakan berupa serat dari daging buah Bintaro (Cerbera manghas). Serat

buah didapat secara manual dengan menggunakan alat parut dan pisau, sehingga serat terpisah

9

dengan cangkang biji buah Bintaro. Proses ini dilakukan terhadap buah Bintaro yang sudah jatuh

dari pohon dan kulit buah yang mulai mengelupas tanpa dikeringkan terlebih dahulu untuk

memudahkan pengerjaan terhadap buah tersebut. Serat yang didapat melalui pencacahan manual

tersebut kemudian diseragamkan ukurannya dengan panjang 2-4 cm menggunakan gunting. Untuk

menghasilkan papan partikel dengan sifat-sifat mekanis yang tinggi, maka dibutuhkan partikel

dengan slenderness ratio (nisbah panjang dengan tebal partikel) yang optimal. Akan tetapi ukuran

partikel yang optimal seperti halnya dalam papan partikel konvensional dapat saja menyebabkan

penurunan assesibilitas oksidator terhadap komponen kimia partikel sehingga diduga akan

menurunkan sifat mekanis papan. Oleh karena itu, terdapat ukuran partikel yang optimal yang

dapat menghasilkan papan partikel dengan kualitas yang baik. Partikel tersebut kemudian

dikeringkan dengan bantuan panas matahari hingga mencapai kadar air < 8%.

b. Pencampuran Bahan

Partikel dan perekat ditimbang sesuai kebutuhan yang didasarkan pada kadar perekat dan

target kerapatan papan partikel, dalam penelitian ini kadar perekat yang digunakan adalah 10%

dan 12%, sedangkan target kerapatan adalah 0.7 g/cm3. Partikel yang telah ditimbang kemudian

dimasukkan ke dalam rotary blender, sedangkan perekat fenol formaldehida dimasukkan ke dalam

spray gun. Saat rotary blender berputar, perekat fenol formaldehida disemprotkan ke dalam

blender menggunakan spray gun hingga perekat dan partikel tercampur merata.

c. Pembuatan Lembaran

Campuran partikel dan perekat yang telah tercampur merata dimasukkan ke dalam pencetak

lembaran yang berukuran (30 x 30 x 10) cm dan kemudian dipadatkan. Pada bagian bawah dan

atas cetakan dilapisi dengan pelat alumunium dan kertas teflon. Campuran partikel dan perekat

yang dimasukkan harus dipastikan tersebar secara merata di dalam cetakan agar menghasilkan

papan dengan kerapatan yang seragam.

d. Pengempaan

Pengempaan dingin dilakukan pada pembentukan mat. Menurut Kollman (1975), tujuan

pembentukan mat adalah untuk menyiapkan bentuk dasar yang tetap dari partikel dan siap untuk

dikempa. Mat kemudian dikempa tanpa proses pemanas dan langkah ini merupakan pengempaan

pendahuluan atau prepassing (Bowyer et al., 2003). Kemudian dilakukan pengempaan panas

terhadap mat yang sudah dilakukan pengempaan dingin (pendahuluan). Sebelum pengempaan

dilakukan pada bagian dua sisi kiri dan kanan diletakkan batang besi profil persegi dengan panjang

sisi 1 cm agar didapat ketebalan yang diinginkan,yaitu 1 cm. Pengempaan panas dilakukan dengan

menggunakan mesin kempa panas (hot press) dengan waktu pengempaan kurang lebih 12 menit,

suhu kempa 160oC dan tekanan kempa 25 kg/cm

2. Spesifikasi mesin kempa disajikan pada

lampiran 3.

e. Pengkondisian

Pengkondisian dilakukan selama 7-14 hari pada suhu kamar supaya kadar air lembaran papan

partikel yang dibuat seragam pada seluruh bagian papan partikel. Selain itu, pengkondisian juga

berfungsi untuk melepaskan tegangan pada papan setelah pengempaan sekaligus memungkinkan

proses perekatan lebih sempurna.

10

f. Pemotongan Contoh Uji

Papan partikel yang telah dilakukan pengkondisian kemudian dipotong sesuai pola yang

mengacu pada standar JIS 5908 : 2003 sesuai dengan Gambar 2.

Gambar 2. Pola pemotongan sampel uji

Keterangan:

1 = contoh uji kerapatan dan kadar air, berukuran 10 cm x 10 cm.

2 = contoh uji daya serap air dan pengembangan tebal,berukuran 5 cm x 5 cm.

3 = contoh uji MOE dan MOR, berukuran 5 cm x 20 cm.

4 = contoh uji kekuatan rekat internal, berukuran 5 cm x 5 cm.

5 = contoh uji kuat pegang sekrup, berukuran 5 cm x 10 cm.

6 = contoh uji cadangan.

11

Gambar 3. Diagram alir (flow chart) proses pembuatan papan partikel

Persiapan partikel dari cangkang buah bintaro

Pengeringan partikel

Pemotongan partikel dengan panjang 2-4 cm

Penimbangan partikel

Pencampuran partikel dengan perekat

Pengisian campuran ke dalam cetakan

Pengempaan pendahuluan (dingin)

Pengempaan panas

Produk papan partikel

Pengkondisian

Pengujian sifat fisis -mekanis

Analisis hasil pengujian

12

3.3.2 Pengujian Papan Partikel

Untuk mengetahui kelayakan papan partikel berbahan baku serat buah bintaro, dilakukan

pengujian-pengujian sesuai standar JIS A 5908: 2003, sebagai berikut:

1. Pengujian Sifat Fisis

a. Kerapatan Papan Partikel

Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm yang sudah dalam keadaan kering udara

ditimbang. Kemudian pengukuran dimensi dilakukan meliputi panjang, lebar, dan tebal untuk

mengetahui volume contoh uji. Kerapatan papan dihitung menggunakan rumus:

() = ()

()

.............................................(1)

b. Kadar Air

Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm ditimbang berat kering udara (BKU), kemudian

oven pada suhu 1032C selama 24 jam, setelah dioven contoh uji dimasukan ke dalam desikator

selama 10 menit, kemudian dikeluarkan untuk ditimbang. Selanjutnya dimasukan kembali ke dalam

oven selama 3 jam, dan dimasukan kedalam desikator, dikeluarkan dan ditimbang. Demikian

selanjutnya hingga mencapai berat konstan yaitu berat kering oven (BKO). Nilai kadar air dihitung

menggunakan rumus:

% =

100% ..........................................(2)

Keterangan:

BA = Berat Awal (g)

BKO = Berat Kering Oven (g)

c. Daya Serap Air

Contoh uji 5 cm x 5 cm x 1 cm pada kondisi kering udara ditimbang beratnya (B0).

Kemudian direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Selanjutnya contoh uji diangkat dan

ditiriskan sampai tidak ada lagi air yang menetes, kemudian timbang kembali beratnya (B1). Nilai

daya serap air dihitung menggunakan rumus:

% = 10

0 100% .....................................(3)

Keterangan:

B0 = Berat Awal (g)

B1 = Berat setelah perendaman (g)

d. Pengembangan Tebal Papan Partikel

Uji ini berhubungan dengan uji daya serap air, dengan ukuran sampel 5 cm x 5 cm x 1 cm.

Papan partikel yang telah terbentuk kemudian direndam dalam air selama beberapa waktu. Sehingga

dapat dihitung pengembangan tebal papan partikel yang menyerap air.

% =1 0

0 100% ..............................(4)

Keterangan:

T0 = Tebal Awal (cm)

T1 = Tebal setelah perendaman (cm)

13

2. Pengujian Sifat Mekanis

a. Penentuan modulus elastisitas (MOE)

Pengujian dilakukan menggunakan alat uji mekanis (Universal Testing Machine). Spesifikasi

alat uji mekanis disajikan pada lampiran 4. Contoh uji dalam kondisi kering udara dibentangkan

dengan jarak sangga 15 kali tebal nominal, tetapi tidak kurang dari 7.5 cm. Kemudian pembebanan

dilakukan di tengah-tengah jarak sangga. Nilai MOE dihitung menggunakan rumus :

=3

43 ...............................................................................(5)

Keterangan :

P = Selisih beban (kg)

L = Jarak sangga (cm)

y = Perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm)

b = Lebar contoh uji (cm)

h = Tebal contoh uji (cm)

Gambar 4. Skema pengujian MOE dan MOR menggunakan UTM

b. Penentuan modulus Patah (MOR)

Pengujian modulus patah menggunakan contoh uji yang sama dengan contoh uji pengujian

modulus elastisitas. Nilai MOR dapat dihitung menggunakan rumus umumnya :

=3

22 ....................................................................(6)

Keterangan :

P = Berat maksimum (kgf)

L = Jarak sangga (cm)

b = Lebar contoh uji (cm)

h = Tebal contoh uji (cm)

c. Penentuan kekuatan rekat internal (Internal Bonding)

14

Uji ini merupakan upaya pengendalian kualitas yang penting karena menunjukkan

kesempurnaan pencampuran, pembentukan, dan pengepresan papan partikel, serta merupakan

ukuran terbaik tentang kualitas pembuatan suatu papan karena menunjukkan ikatan antar partikel.

Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm pada kondisi kering udara diukur panjang dan lebarnya

untuk menghitung luas permukaan (A). selanjutnya contoh uji direkatkan diantara dua buah blok

kayu yang berukuran 5 cm x 5 cm dengan perekat epoxy dan biarkan mengering selama 24 jam agar

proses perekatannya sempurna (Gambar 3). Kemudian contoh uji diletakkan pada mesin uji

Kemudian blok kayu ditarik tegak lurus permukaan contoh uji sampai diketahui nilai beban

maksimum. Nilai kekuatan rekat internal dihitung dengan menggunakan rumus:

IB =

.........................................................................(7)

Keterangan :

IB = Kekuatan rekat internal (kg/cm2)

Pmax = Beban maksimum (kg)

A = Luas permukaan contoh uji (cm)

Gambar 5. Sampel uji kekuatan rekat internal (Internal Bonding)

d. Penentuan kuat pegang sekrup (Screw Holding)

Sekrup yang digunakan berdiameter 0.31 cm, panjang 1.3 cm dimasukkan kedalam contoh

uji hingga mencapai kedalaman 0.8 cm. Proses pengujian dilakukan dengan cara contoh uji dijepit

pada sisi kanan dan kiri. Kemudian sekrup ditarik keatas hingga beban maksimum sampai sekrup

tercabut. Besarnya beban maksimum yang tercapai dalam satuan kilogram.

3.4 RANCANGAN PERCOBAAN DAN ANALISIS DATA

Data penelitian ini diolah dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) pola faktorial,

yang terdiri dari satu faktor yaitu variasi kadar perekat dengan dua taraf perlakuan perekat 10% dan

12%, sehingga papan partikel yang akan dibuat sebanyak 6 papan. Rancangan acak lengkap

merupakan jenis rancangan percobaan yang paling sederhana. Pada Rancangan Acak Lengkap (RAL),

tidak ada faktor lain di luar faktor yang diteliti, yang mempengaruhi percobaan atau faktor yang dapat

mempengaruhi percobaan tersebut sudah diketahui, namun dapat dikontrol (Montgomery, 2001). Pada

Rancangan Acak Lengkap (RAL) ini, data hasil percobaan Y dinyatakan dalam model matematik :

Yij = + i + ij .................................................................(8)

15

dimana : i = kadar perekat 10% dan 12%

j = ulangan

Yij = nilai pengamatan karena pengaruh faktor perbedaan kadar perekat pada

taraf ke-i dan ulangan pada taraf ke-j

= rataan umum

i = pengaruh perlakuan kadar perekat pada taraf ke-i , merupakan selisih antara

rata-rata perlakuan dengan rataan umum (Yi- )

ij = pengaruh acak (galat) pada perlakuan kadar perekat taraf ke-i ulangan ke-j

Selanjutnya, papan partikel tersebut diuji dan diperoleh data berupa data sifat fisis dan mekanis.

Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan Microsoft Excel 2007, untuk mengetahui pengaruh

perlakuan (perbedaan persentase kadar perekat) yang diberikan terhadap sifat-sifat papan partikel dari

serat buah bintaro maka dilakukan analisis keragaman uji F. Nilai F yang dihitung dibandingkan

dengan nilai F tabel 5% dan nilai F tabel 1%. Nilai F hitung didapat melalui rumus:

=

................................................................(9)

dimana : KTP = Kuadrat Tengah Perlakuan, merupakan pembagian antara Jumlah Kuadrat

Perlakuan (JKP) dengan derajat bebas perlakuan

KTG = Kuadrat Tengah Galat, merupakan pembagian antara Jumlah Kuadrat Galat

(JKG) dengan derajat bebas galat.

Nilai Jumlah Kuadrat Perlakuan (JKP) merupakan jumlah pengaruh perlakuan (i), sedangkan

Jumlah Kuadrat Galat (JKG) merupakan jumlah pengaruh acak (ij). Derajat bebas perlakuan

merupakan jumlah perlakuan dikurangi 1 (i-1), sedangkan derajat bebas galat merupakan perkalian

antara jumlah perlakuan dengan jumlah ulangan dikurangi 1 (i(j-1)). Nilai F tabel 1% dan F tabel 5%

disajikan pada lampiran 5 dan lampiran 6.

Apabila F hitung < F tabel 5 %, maka tidak ada perbedaan nyata (non-significant different).

ApabilaF tabel 1% > F hitung > F tabel 5 %, maka terdapat perbedaan nyata (significant different).

Sedangkan apabila F hitung > F tabel1 % > F tabel 5 %, maka terdapat perbedaan sangat nyata (highly

significant different) antar perlakuan.