3 PENGARUH JENIS KAYU DAN KADAR PEREKAT TERHADAP KUALITAS PAPAN KOMPOSIT TERHADAP KUALITAS PAPAN KOMPOSIT
3.2 Bahan dan Metode .1 Bahan dan Alat .1 Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah : partikel kayu sengon, akasia dan gmelina (bentuk partikel flake dengan slenderness ratio rata-rata 27,09), kadar air kering udara (13-14%), anyaman bambu tali (anyaman miring, tebal bilah ±1 mm, lebar ±1 cm), perekat PU dan aseton, seperti terlihat pada Gambar 3.1 dan 3.2.
Kayu yang digunakan dalam penelitian ini semuanya berasal dari Ciherang, Jawa Barat. Umur pohon 5-7 tahun dengan diameter berkisar dari 20-30 cm. Bambu tali berasal dari Ciawi, Jawa Barat dengan umur 2-3 tahun. Masing-masing kayu dan bambu dipotong sesuai dengan ukuran contoh uji.
Perekat yang digunakan adalah perekat poliuretan dengan nama dagang lem Presto yang diproduksi oleh PT. Polyoshika Indonesia dengan kode PC 9920, viscositas 500-1.500 cps, pH 7, kadar padatan 90 ± 5% dan berat jenis 1,14.
Alat utama yang digunakan adalah disk flaker, blender dan spray gun, mesin kempa panas, gergaji dan Universal Testing Machine (UTM).
Gambar 3.1 Perekat PU, partikel kayu dan anyaman bambu apus.
Gambar 3.2 Bentuk partikel dan pelapis anyaman bambu yang digunakan
3.2.2 Metodologi
Perlakuan pada tahap ini terdiri atas dua faktor yaitu : - Faktor A : jenis kayu sengon, akasia dan gmelina
Pada tahap ini terdiri dari 9 perlakuan dengan 5 ulangan, jumlah papan 45.
Sketsa papan komposit (kerapatan 0,7 g/cm3 dengan ukuran 30 cm x 30 cm x 1 cm)
yang akan dibuat seperti pada Gambar 3.3.
partikel kayu
Lapisan Back (anyaman bambu) Lapisan face (anyaman bambu)
Gambar 3.3 Sketsa papan komposit
Metode pembuatan papan seperti skema di bawah ini :
Pengempaan Suhu 160oC,15mnt Partikel kayu Perekat polyurethane Pelapis : - Anyaman bambu, lapik Pengkondisian 14 hari Keterangan :
Pemotongan dan Pengujian
JIS A 5908 : 2003 SEM FTIR
FTIR : fourier transform infrared SEM : scanning electron microscope
Secara umum alur pembuatan papan komposit pada tahap ini sebagai berikut :
1. Pembuatan partikel yang berasal dari kayu gubal dan teras menggunakan alat disk flaker, lalu dikeringkan sampai kadar air kering udara. Tipe partikel yang dihasilkan berbentuk flake dengan slenderness ratio rata-rata 27,09.
2. Pencampuran partikel kayu dengan perekat sesuai perlakuan berdasarkan berat kering tanur partikel menggunakan blender dan penyemprotan perekat dengan menggunakan spray gun agar lebih merata. Pada lembaran anyaman bambu disemprotkan perekat pada salah satu sisi yang menempel pada
partikel kayu dengan jumlah perekat setara dengan berat labur 220 g/cm2.
3. Pembentukan lembaran dan pengempaan dengan suhu pengempaan disesuaikan dengan jenis perekat yang digunakan yaitu 160oC selama 15 menit.
4. Pengkondisian dilakukan sekitar 14 hari agar kadar air papan sesuai kondisi lingkungan.
5. Pengujian sifat fisik dan mekanik papan sesuai standar JIS A 5908 : 2003. 6. Untuk mengetahui ikatan yang terjadi digunakan scanning electrone
microscope (SEM).
7. Untuk mengetahui terjadinya ikatan kimia antara komponen perekat dan kayu dilakukan analisis dengan menggunakan FTIR (fourier transform infra red). Sebagai data pendukung sifat dasar kayu yang sangat berpengaruh terhadap kualitas papan yang dihasilkan maka dilakukan pengukuran terhadap berat jenis kayu dan keterbasahan kayu dengan perekat PU dengan metode sudut kontak.
a. Pengukuran Berat Jenis (BJ) Kayu
Pengukuran BJ kayu mengikuti standar ASTM D 2395-02 (Test
Methods for Specific Gravity Wood and Wood-Based Materials), sebagai berikut : 1. Ukuran contoh uji 2 cm x 2 cm x 2 cm. Contoh uji dimasukkan ke dalam oven
2. Rumus yang digunakan untuk menghitung kadar air (moisture content) dan berat jenis (specific gravity) :
Specific gravity = KW/[1 + (M/100)]Lwt
dimana :
Specific gravity = berat jenis
W = berat contoh uji (g)
M = kadar air contoh uji (%)
W/ [1 + (M/100)] = hasil perhitungan berat kering tanur contoh uji
L = panjang contoh uji (cm)
w = lebar contoh uji (cm)
t = tebal contoh uji (cm)
K, konstanta = 1 bila digunakan W dalam g dan V dalam cm3.
3. Bila persamaan [1 + (M/100)] dipindahkan dari rumus, nilai specific gravity akan didasarkan pada berat dan volume saat pengujian, atau pada kadar air saat pengukuran. Bila nilai pengukuran kadar air di atas titik jenuh serat, specific gravity didasarkan pada volume kayu segar (basah).
b. Pengukuran Keterbasahan Kayu dengan Metode Sudut Kontak
Menurut Petrie (2004), keterbasahan kayu tergantung pada tipe kayu tersebut. Salah satu cara yang paling mudah untuk menentukan keterbasahan kayu adalah dengan metode sudut kontak, sudut yang terbentuk antara permukaan kayu dengan perekat yang lebih kecil, menunjukkan bahwa kayu tersebut lebih mudah dibasahi oleh perekat.
Metode sudut kontak dilakukan dengan cara penetesan cairan perekat di atas permukaan kayu yang telah diketam halus, dengan menggunakan pipet kecil. Tinggi penetesan ±2 cm di atas permukaan kayu dengan volume tetesan sekitar 0,01 ml. Pemotretan dilakukan 5 detik setelah penetesan. Kamera dilengkapi dengan lensa mikro untuk memperjelas obyek yang kecil. Besarnya sudut kontak diukur berdasarkan besar sudut yang dibentuk antara garis lengkung cairan
perekat dengan permukaan horizontal kayu (Satuhu, 1987; Sutrisno, 1999 dalam Priyono, 2002).
c. Karakteristik Bambu Tali
Untuk mengetahui kekuatan bambu tali yang digunakan, dilakukan pengujian karakteristik bambu mengacu pada ASTM D 143-94 yang dimodifikasi.
Pengukuran Kadar Air
1. Ukuran contoh uji 2 cm x 3 cm x 1 cm ditimbang beratnya setelah kering udara (berat awal) dan kemudian dimasukkan dalam oven dengan suhu
103±2 oC lalu ditimbang setelah beratnya konstan (berat akhir).
2. Perhitungan kadar air dengan rumus : KA (%) = (A- B)/B x 100 dimana :
KA = Kadar Air (%) A = massa awal (g)
B = massa kering tanur (g)
Pengukuran Kerapatan
Ukuran sampel 2 cm x 3 cm x 1 cm. Penentuan berat jenis bambu atas dasar volume basah dengan tahapan sebagai berikut :
1. Contoh uji dalam keadaan basah ditentukan beratnya (BB).
2. Contoh uji dimasukkan kedalam parafin untuk ditentukan volume basahnya (VB) berdasarkan prinsip Archimedes dengan menghitung perbedaan berat suatu bejana yang berisi air sebelum dan sesudah pencelupan contoh uji. 3. Setelah dibersihkan parafinnya, contoh uji dimasukkan ke dalam oven dengan
temperatur 103±2 oC sampai beratnya konstan (BKT).
4. Kerapatan diperoleh dengan rumus = BJ = BKT
Dimana :
BJ = berat jenis
BKT = berat kering tanur
VB = Volume basah
Pengukuran MOR dan MOE
Penentuan nilai MOR dilakukan dengan menggunakan mesin penguji Universal Testing Machine (UTM). Jarak sangga yang digunakan pada mesin adalah 15 cm. Keteguhan patah dihitung dengan rumus :
3 P L MOR =
2 b h2 dimana :
MOR = Keteguhan patah (kg/cm2) L = Jarak sangga (cm)
P = Beban maksimum (kg) h = Tebal contoh uji (cm) b = Lebar contoh uji (cm)
Nilai MOE dihitung dengan menggunakan contoh uji yang sama dengan MOR. Pengujian ini dilakukan dengan cara mencatat perubahan defleksi yang terjadi pada setiap perubahan beban tertentu. Nilai MOE dihitung dengan rumus :
MOE = 3 3
Ybh
4
PL
dimana :MOE = Modulus Elastisitas (kg/cm2) L = Jarak sangga (cm)
P = Beban sebelum batas proporsi (kg) Y = Lenturan pada beban P
h = Tebal contoh uji (cm)
3.2.3 Analisis Data
Analisa data menggunakan rancangan faktorial (2 faktor) dalam RAL, dengan model matematika menurut Mattjik dan Sumertajaya (2002) sebagai berikut:
Yijk = µ + αi + βj + (αβ)ij + εijk dimana :
Yijk = nilai pengamatan pada jenis kayu taraf ke-i kadar perekat taraf ke-j dan ulangan ke-k
µ = komponen aditif dari rataan
αi = pengaruh utama faktor A (jenis kayu)
βj = pengaruh utama faktor B (kadar perekat)
(αβ)ij = komponen interaksi dari faktor A dan faktor B εijk = pengaruh acak percobaan.
3.2.4 Pengujian Kualitas Papan
Parameter kualitas papan yang diuji adalah kerapatan, kadar air, pengembangan tebal, daya serap air, keteguhan patah (modulus of rupture/MOR), modulus elastisitas (modulus of elasticity/MOE), kuat pegang sekrup dan keteguhan rekat (internal bond/IB) menurut standar JIS A 5908:2003. Selanjutnya semua data yang diperoleh dikoreksi berdasarkan perbedaan kerapatan aktual dengan kerapatan sasaran. Pola pemotongan contoh uji seperti pada gambar berikut :
2 6 1 5 4 6 3 30 cm 30 cm
Gambar 3.5 Pola pemotongan contoh uji Keterangan :
1 dan 2 = contoh uji untuk MOR dan MOE (20 cm x 5 cm)
3 = contoh uji keteguhan rekat (5 cm x 5 cm)
4 = contoh uji daya serap air, pengembangan tebal (5 cm x 5 cm)
5 = contoh uji kuat pegang sekrup (10 cm x 5 cm)
6 = contoh uji kerapatan dan kadar air (10 cm x 10 cm)
Prosedur Pengujian Kualitas Papan 1 Kerapatan Papan Partikel
Kerapatan papan partikel dihitung berdasarkan berat dan volume kering udara contoh uji dengan menggunakan rumus :
B Kr =
V dimana :
Kr = Kerapatan (g/cm3)
B = Berat contoh uji kering udara (g) V = Volume contoh uji kering udara (cm3)