Penelitian dilaksanakan dari bulan Juli – November 2009. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian dan Laboratorium Kimia Polimer Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara serta Laboratorium Keteknikan Kayu Departemen Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor.
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah disintegrator untuk
mengaduk sludge, kempa panas untuk menekan sampel, saringan ukuran 40 mesh
untuk menyaring sludge, timbangan elektrik untuk menimbang berat sampel, oven
untuk mengeringkan sampel dan mengetahui kadar air sludge, mesin bandsaw,
untuk memotong sampel yang telah jadi, kamera digital untuk dokumentasi hasil, plat besi dan bingkai besi (frame) untuk mencetak sampel jadi papan serat, plastik untuk wadah sludge, kaliper untuk mengukur ketebalan papan serat, circular saw
untuk memotong sampel yang telah jadi, mesin amplas untuk meratakan papan serat yang sudah dipotong, alat tulis, untuk mencatat hasil.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sludge sebagai sampel untuk pembuatan hardboard. Asetat anhidrida (CH3CO2)O untuk memperluas permukaan papan serat sehingga mempermudah untuk dibentuk menjadi papan, perekat isosianat jenis PI-120 dengan pengeras H3M untuk merekatkan sampel.
Metode Pelaksanaan Persiapan bahan baku
Kegiatan persiapan bahan baku dilakukan dalam 5 tahap yaitu: 1. Pengadaan bahan baku
Sludge diperoleh dari PT. Pindo Deli Mandiri Deli Tua Medan. Sludge
diperoleh dari kolam penampungan limbah yang disedot dan diambil secara manual dari kolam, kemudian dimasukkan ke dalam wadah-wadah atau kantong plastik berukuran besar.
2. Proses pencucian
Sludge yang telah diperoleh dimasukkan ke dalam alat disintegrator
(pengaduk) dan ditambahkan air secukupnya sampai sludge tersebut tenggelam. Pengadukan dilakukan selama 20 - 25 menit. Pengadukan ini dilakukan untuk dapat memisahkan sludge dari kandungan kapurnya, sehingga serat-seratnya terpisah.
3. Penyaringan dan pengeringan
Sludge yang sudah dipisahkan dari kandungan kapurnya, kemudian disaring dengan menggunakan saringan 40 mesh agar terpisah serat dari kapur dan airnya. Setelah didapatkan serat sludge maka sludge yang sudah disaring tersebut dikeringkan secara alami sampai kadar air mencapai 5 – 10%.
4. Pencampuran asetat anhidrida
Asetat anhidrida dicampurkan pada serat sludge yang telah disaring dengan pemberian konsentrasi 0%, 3%, 5%, dan 7%. Pemberian asetat anhidrida ini bertujuan untuk memekarkan selulosa serat sludge, agar permukaan serat-serat
sludge melebar sehingga mempermudah untuk dibentuk menjadi papan, kemudian sludge dikeringudarakan.
5. Pencampuran bahan baku dan perekat
Setelah serat kering, dilakukan pencampuran serat sludge dengan perekat isosianat. Pencampuran perekat dilakukan dengan metode pengadukan
Pembuatan Hardboard
Proses selanjutnya adalah pembuatan hardboard akan dilakukan dengan proses kering (dry process) yaitu dengan menggunakan pengempaan panas (hot press). Adonan sampel diaduk dan disemprot kembali dengan perekat isosianat.
Pengempaan dilakukan dengan suhu 1700 C dan tekanan 45 Pa selama 20 – 25 menit. Ukuran papan yang akan dibuat dengan ukuran 25 x 20 x 1 cm dengan kerapatan 1,2 g/cm3. Dilakukan conditioning selama 4 - 5 jam dalam frame tersebut setelah dikeluarkan dari kempa.
Pengujian Hardboard
Pengujian dilakukan dengan menggunakan standar pengujian Japan Industrial Standard (JIS) 5905-2003 untuk hardboard. Pembagian sampel untuk pengujian dapat dilihat pada Gambar 1.
Keterangan gambar:
A = Contoh uji kadar air dan kerapatan
B = Contoh uji untuk MOR dan MOE
C = Contoh uji untuk daya serap air dan pengembangan tebal
D = Contoh uji untuk IB
E = Contoh uji untuk kuat pegang sekrup
F = Contoh uji untuk keawetan
Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian sifat fisis, sifat mekanis dan keawetannya, yaitu:
1. Pengujian sifat fisis papan serat a. Kerapatan
Pengujian kerapatan dilakukan pada kondisi kering udara dan volume kering
10 cm 2,5 cm 2,5 cm 5 cm 5 cm
A
B
C D
E
F 10 cm 2,5 cm 2,5 cm 5 cm 1 cmGambar 2. Pola pengambilan contoh uji pada masing-masing pengujian dengan ukurra 20 x 25 x 1 cm
Kerapatan (g/cm3) = ) ( ) ( 3 cm Volume gram Berat Keterangan:
Berat = berat awal sampel
Volume = volume (panjang x lebar x tebal) sampel
b. Kadar Air (KA)
Kadar air papan serat dihitung berdasarkan berat awal (BA) dan berat kering setelah dioven (BKO) selama 24 jam pada suhu 103 ± 20 C.
Nilai KA dihitung berdasarkan rumus:
Kadar air (%) = x100%
BKO BKO
BA−
Keterangan:
Berat = berat awal sampel
Volume = volume (panjang x lebar x tebal) sampel
c. Daya Serap Air (DSA)
Daya serap air (DSA) papan serat dihitung berdasarkan berat sebelum (B1) dan setelah perendaman (B2) dalam air selama 2 dan 24 jam dihitung dengan rumus : DSA(%) = 100% 1 1 2 x B B B − Keterangan:
B1 = berat sebelum perendaman
B2 = berat setelah perendaman
d. Pengembangan Tebal
Pengembangan tebal berdasarkan pada tebal sebelum (T1) dan tebal setelah perendaman (T2) dalam air selama 2 dan 24 jam dihitung dengan berdasarkan rumus : T (%) = 100% 1 1 2 x T T T −
Keterangan:
T1 = tebal sebelum perendaman
T2 = tebal setelah perendaman
2. Pengujian sifat mekanis papan serat
a. Keteguhan Patah (Modulus of Rupture = MOR)
Pengujian keteguhan patah dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine dengan menggunakan lebar bentang (jarak penyangga) 15 cm. Beban h L Penyangga l b b
Gambar 3. Cara Pembebanan Pengujian MOR
Nilai MOR dihitung dengan menggunakan rumus:
Keterangan :
MOR : Modulus patah (kg/cm2)
P : Beban Maksimum (kg)
L : Jarak sangga (cm)
b : Lebar contoh uji (cm)
d : Tebal contoh uji (cm)
b. Keteguhan Lentur (Modulus of Elasticity = MOE)
Pengujian modulus lentur papan serat dilakukan bersama-sama dengan pengujian keteguhan patah dengan memakai contoh uji yang sama. Besarnya
Contoh Uji MOR = 2 . . 2 . . 3 d b L P
defleksi yang terjadi pada saat pengujian dicatat pada setiap selang beban tertentu.
Nilai MOE dihitung berdasarkan rumus :
Keterangan:
MOE : Modulus lentur (kg/cm2)
∆P : Beban sebelum batas proporsi (kg)
L : Jarak sangga (cm)
∆Y : Lenturan pada beban (cm)
b : Lebar contoh uji (cm)
d : Tebal contoh uji (cm)
c. Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond)
Keteguhan rekat diperoleh dengan cara merekatkan kedua permukaan contoh uji pada balok besi. Kemudian balok besi tersebut ditarik secara berlawanan. Nilai keteguhan rekat internal dihitung berdasarkan rumus :
IB =
A
Pmax
Keterangan
IB = Keteguhan rekat internal (kg/cm2) P max = Beban maksimum (kg)
A = Luas permukaan contoh uji (cm2) Arah beban Balok besi Contoh uji Arah beban
Gambar 4. Pengujian Keteguhan Rekat (Internal Bond) MOE = 3 3 . . . 4 . d b Y L P ∆ ∆
d. Kuat Pegang Sekrup
Sekrup dimasukkan ke dalam contoh uji yang berukuran 5 x 10 cm hingga mencapai kedalaman 8 mm. Sekrup yang digunakan berdiameter 7 mm dan panjangnya 16 mm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam kilogram.
3. Pengujian ketahanan hardboard terhadap serangan rayap
Pengujian ketahanan ini dilakukan untuk mengetahui sifat ketahanan
hardboard terhadap serangan rayap dan organisme perusak lainnya. Metode pengujian ketahanan terhadap serangan rayap dilakukan berdasarkan metode Santoso dan Jassni (2003). Pengujian ketahanan dilakukan dengan mengumpankan contoh uji berukuran 1 x 1 x 1 cm pada rayap yang diletakkan di dalam botol. Rayap yang diumpankan berjumlah 50 rayap, dengan komposisi yaitu 45 rayap pekerja dan 5 rayap prajurit. Lama pengujian dilakukan hingga seluruh rayap mati dimana pengamatan mortalitas (tingkat kematian) rayap dihitung setiap hari dengan rumus:
Mortalitas (%) =
Keterangan:
M0 = total jumlah rayap yang diumpankan
M1 = jumlah rayap yang mati
Pengujian rayap dilakukan dengan standar SNI 01-7207-2006 tentang uji ketahanan kayu dan produk kayu terhadap organisme perusak kayu. Pada akhir pengujian dihitung persentasi kehilangan berat contoh uji dengan rumus:
Kehilangan berat (%) =
Keterangan:
W0 = berat kering oven sampel sebelum diumpankan pada rayap tanah W1 = berat kering oven sampel setelah diumpankan pada rayap tanah
Analisis Data
Analisis data yang digunakan adalah rancangan acak lengkap yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian asetat anhidrida dalam konsentrasi yang berbeda yaitu 0%, 3%, 5%, dan 7% dan masing-masing sebanyak 3 kali ulangan. Model statistik dari rancangan percobaan ini adalah sebagai berikut:
Yij= µ + τi+ εij Keterangan:
Yij = respon unit percobaan yang dikenakan perlakuan ke-i ulangan ke-j
µ = Nilai rataan umum
τi = pengaruh perlakuan pemberian asetat anhidrida ke-i
εij = kesalahan unit percobaan yang dikenakan perlakuan ke-i ulangan ke-j i = pemberian asetat anhidrida dengan jumlah konsentrasi 0%, 3%, 5%, dan
7%
j = ulangan 1, 2, 3
Hipotesis yang digunakan adalah :
Ho : pemberian asetat anhidrida dengan konsentrasi 0%, 3%, 5%, dan 7% tidak meningkatkan nilai sifat fisis, mekanis, dan keawetan hardboard yang dihasilkan.
H1 : pemberian asetat anhidrida dengan konsentrasi 0%, 3%, 5%, dan 7% meningkatkan nilai sifat fisis, mekanis, dan keawetan
hardboard yang dihasilkan.
Jika pemberian asetat anhidrida dengan konsentrasi 0%, 3%, 5%, dan 7% memberikan pengaruh terhadap sifat fisis, mekanis dan keawetan hardboard.
Test) untuk mengetahui faktor perlakuan mana yang paling berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanis dan keawetan hardboard yang dihasilkan.
Skema proses pengerjaan hardboard mulai dari persiapan bahan baku hingga pembuatannya.
Gambar 5. Skema Proses Pengerjaan Hardboard dengan Ukuran Dimensi (pxlxt) = 25 x 20 x 1 cm
Pengambilan Bahan
Pencucian dan Repulping
Penyaringan Sludge
Pengeringan Sludge
Pemberian Asetat Anhidrida
Pencampuran dengan Perekat Isosianat
Pengempaan
Conditiong