Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam pembuatan papan partikel adalah perekat likuida tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang dihasilkan menurut prosedur terbaik Masri (2005). Selain itu juga digunakan serbuk TKKS yang tertahan di saringan berukuran 20-40 mesh yang diperoleh dari limbah pengolahan kelapa sawit di Pabrik Kelapa Sawit (PKS) Kertajaya Banten. Untuk pengujian emisi formaldehida digunakan bahan larutan contoh uji papan partikel TKKS, asetil aseton, amonium asetat; iodin 0,05 M, NaOH 1 M, asam sulfat 1 M, kalium bikromat, kalium iodida 10%, dan natrium tiosulfat.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi 3 bagian yaitu peralatan persiapan partikel, peralatan pembuatan papan partikel, dan peralatan pengujian.
Peralatan persiapan partikel terdiri dari golok, ember plastik, oven, Disc mill, Willey mill, dan saringan 20-40 mesh. Peralatan pembuatan papan partikel terdiri dari bak pencampur partikel dan perekat (blender), penyemprot perekat (compressor), spray gun, plat aluminium, aluminium foil, pengempa panas, kipas angin, timbangan elektrik, dan beaker glass. Peralatan pengujian terdiri dari alat tulis-menulis, penggaris, jangka sorong, mikrometer, gergaji, oven, desikator, timbangan elektrik, dan Universal Testing Machine merek Instron. Untuk pengujian emisi formaldehida digunakan peralatan terdiri dari gelas piala, tabung reaksi, gelas ukur, labu Erlenmeyer, labu ukur, pipet volumetrik, pipet Mohr, neraca analitik, oven, vortex, desikator 9-10L, botol plastik, dan spektrofotometer.
Rancangan Percobaan dan Rencana Analisis Data
Besarnya pengaruh perlakuan terhadap sifat fisis mekanis (respon) yaitu kadar air, kerapatan, pengembangan tebal, MOR, MOE, Internal Bond, dan kuat pegang sekrup, diketahui dengan menganalisis data hasil pengukuran menggunakan analisis satu faktor dalam Rancangan Acak Lengkap. Perlakuan yang diberikan pada pembuatan papan partikel adalah kadar perekat (glue spread) terdiri dari tiga taraf (level) perlakuan yaitu 15%, 18%, dan 22% dari berat kering
oven partikel. Masing-masing perlakuan terdiri dari tiga ulangan sehingga jumlah papan yang dibuat adalah 9 buah.
Model statistika rancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut :
Yij = µ + ôi + εij
dimana :
Yij = nilai pengamatan pada perlakuan glue spread ke-i dan ulangan ke-j
i = 1,2,3 j = 1,2,3
µ = nilai rata-rata umum
ôi = pengaruh akibat perlakuan glue spread
εij = kesalahan percobaan pada perlakuan glue spread ke-i dan ulangan ke-j
Untuk mengetahui adanya pengaruh perlakuan kadar perekat (glue spread) terhadap sifat fisis-mekanis papan partikel yang dihasilkan dilakukan analisis keragaman (ANOVA), selanjutnya dilakukan pengujian hipotesis menggunakan uji F, dengan membandingkan F-hitung yang diperoleh dengan F-tabel pada tingkat kepercayaan 95% dan 99% dengan kaidah keputusan :
ϖ Apabila F-hitung < F-tabel, maka perlakuan tidak memberi pengaruh nyata atau sangat nyata pada selang kepercayaan 95% atau 99%.
ϖ Apabila F-hitung > F-tabel, maka perlakuan memberikan pengaruh nyata atau sangat nyata pada selang kepercayaan 95% atau 99%. Uji lanjut Tukey dilakukan apabila perlakuan tersebut berpengaruh nyata atau sangat nyata untuk mengetahui perbedaan antar perlakuan.
Selanjutnya untuk mengetahui kualitas papan partikel terbaik, sifat-sifat papan partikel yang dihasilkan dibandingkan dengan standar JIS A 5908-2003.
Prosedur Penelitian Persiapan Perekat Likuida
Perekat likuida TKKS dipersiapkan melalui prosedur terbaik dari penelitian Masri (2005) dengan tahapan sebagai berikut: Perekat likuida dibuat dengan menggunakan serbuk TKKS berukuran 20-60 mesh dengan KA ±5 %. Terhadap
serbuk ini ditambahkan phenol sebanyak lima kali berat serbuk dan H2SO4 98 %
sebanyak 5 % dari berat phenol. Campurkan ketiga bahan ini dan dipanaskan dengan pemanas elektrik pada suhu 100º C sampai larutan homogen. Larutan yang sudah homogen didinginkan, kemudian ditambahkan NaOH 40% sampai pH 8. Setelah itu ditambahkan formalin dengan perbandingan molar F/P 0,5 dan perekat siap digunakan untuk pembuatan papan partikel.
Persiapan Partikel
TKKS dicacah secara manual dengan menggunakan golok untuk dihancurkan hingga berbentuk partikel kasar. Partikel diberi perlakuan dengan perendaman di dalam air selama 12 jam, lalu dilakukan pencucian untuk menghilangkan kotoran yang tidak diinginkan. Setelah itu partikel dijemur dalam ruangan terbuka, dan kemudian digiling menjadi partikel-partikel yang diinginkan dengan menggunakan Disc mill dan dilanjutkan dengan Willey mill. Partikel yang sudah terbentuk disaring dengan saringan ukuran 20-40 mesh artinya partikel yang digunakan adalah partikel yang lolos pengayak 20 mesh dan tertahan pada saringan 40 mesh. Partikel dikeringkan dalam oven sampai kadar airnya ± 5%. Pembuatan Papan Partikel
Papan partikel dibuat berukuran 30cm x 30cm x1cm dengan kerapatan sasaran 0,60 g/cm3, melalui tahapan kegiatan sebagai berikut :
a.Pencampuran perekat dan serbuk: partikel TKKS dan perekat dicampur dalam blender drum pencampur. Perekat disemprotkan ke dalam blender dengan menggunakan spray gun.
b.Pembentukan lembaran (mat forming): pembentukan lembaran dilakukan dengan menghamparkan partikel yang sudah dicampur dengan perekat pada cetakan.
c.Pengempaan: sesudah lembaran terbentuk kemudian masukkan ke dalam mesin kempa dan dilakukan pengempaan pada suhu 160 oC selama 10 menit dengan tekanan sebesar 20 kgf/cm2.
d.Pengkondisian: setelah pengempaan, keluarkan papan dan biarkan di dalam ruangan sampai papan menjadi dingin dengan sendirinya. Setelah itu papan ditumpuk menggunakan sticker. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan tegangan-tegangan dalam papan sesudah pengempaan dan memberikan
waktu tambahan untuk pengerasan perekat. Waktu pengkondisian adalah selama 7 hari.
Pengujian Papan Partikel a. Penyiapan Contoh Uji
Lembaran-lembaran papan partikel TKKS yang telah mendapatkan perlakuan pengkondisian, siap untuk dipotong-potong menjadi contoh-contoh uji sifat fisis-mekanis. Pengambilan contoh uji untuk pengujian dipotong menurut ukuran yang mengacu pada standar JIS A 5908-2003.
Gambar 1 Pola pemotongan contoh uji.
Keterangan :
a. Contoh uji kerapatan dan kadar air berukuran 10 cm x 10 cm.
b. Contoh uji pengembangan tebal dan daya serap air berukuran 5 cm x 5 cm. c. Contoh uji kuat pegang sekrup berukuran 5 cm x 10 cm
d. Contoh uji kekakuan dan keteguhan patah berukuran 5 cm x 20 cm. e. Contoh uji keteguhan rekat internal berukuran 5 cm x 5 cm.
b. Pengujian Sifat Fisis 1. Kerapatan
Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm, dalam keadaan kering udara, ditimbang beratnya. Diukur rata-rata dimensi panjang, lebar dan tebalnya untuk menentukan volume contoh uji.
a c b e d 30 cm 30 cm
Kerapatan papan dihitung dengan rumus : Kerapatan (g/cm3) = ) ( ) ( 3 cm Volume g Berat 2. Kadar air
Contoh uji yang digunakan adalah contoh uji kerapatan berukuran 10 cm x 10 cm ditimbang untuk menentukan berat awal (BA), kemudian di oven pada suhu 103±2 0C sampai beratnya konstan (BKO). Nilai kadar air dihitung menggunakan rumus : Kadar air (%) = BKO BKO BA− x 100 Keterangan :
BA = berat awal/kering udara (g) BKO = berat kering oven (g) 3. Pengembangan tebal
Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm diukur tebalnya (pada kondisi kering udara) pada keempat sudut papan kemudian dirata-ratakan (D1). Selanjutnya
contoh uji direndam dalam air dingin dimana seluruh permukaan papan terendam air selama 24 jam. Setelah 24 jam dilakukan pengukuran tebal papan pada keempat sisi yang sama dan dirata-ratakan (D2). Nilai pengembangan tebal
dihitung menggunakan rumus :
Pengembangan (%) = 1 1 2 D D D − x 100 Keterangan :
D1 = tebal sebelum direndam (cm) D2 = tebal setelah direndam (cm) 4. Daya serap air
Pengujian daya serap air dilakukan bersamaan dengan pengujian pengembangan tebal papan. Contoh uji ditimbang sebelum (B1) dan sesudah
perendaman (B2) . Nilai daya serap air dapat dihitung dengan rumus :
Daya serap air (%) = 1 1 2 B B B − x 100
Keterangan :
B1 = berat sebelum direndam (g) B2 = berat setelah direndam (g)
c. Pengujian Sifat Mekanis
1. Keteguhan elastisitas (Modulus of Elasticity/MOE)
Pengujian dilakukan dengan menggunakan mesin Universal Testing Machine (UTM) merk Instron. Beban diletakkan pada permukaan contoh uji yang berukuran 5 cm x 20 cm pada kondisi kering udara dengan kecepatan pembebanan sebesar 10 mm/menit. Kemudian ukur besarnya beban yang mampu ditahan oleh contoh uji tersebut sampai batas proporsi. Nilai MOE dihitung dengan rumus :
MOE = 3 3 4 ybh PL ∆ ∆ Keterangan :
MOE = modulus elastisitas (kg/cm2)
ÄP = perubahan beban yang digunakan (kg)
L = panjang bentangan contoh uji (cm)
Äy = perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm)
b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm)
Gambar 2 Pengujian MOE dan MOR.
2,5 cm 2,5 cm P L1=7,5 L2=7,5 S S G G h
Keterangan :
P = posisi dan arah pembebanan S = contoh uji
h = tebal contoh uji (cm) G = penyangga contoh uji
L = panjang bentangan contoh uji (cm)
L1, L2 = panjang bentangan dari titik sangga ke titik pembebanan (cm)
2. Keteguhan patah (Modulus of Rupture/MOR)
Pengujian dilakukan bersamaan dengan pengujian kekakuan. Nilai MOR dihitung menggunakan rumus :
MOR= 3 2 3 bh PL Keterangan :
MOR = modulus patah ( kg/cm2)
P = berat beban sampai patah ( kg ) L = panjang bentang ( cm )
b = lebar contoh uji ( cm ) h = tebal contoh uji ( cm )
3. Keteguhan rekat internal (Internal Bond/IB)
Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm direkatkan pada dua buah blok besi seperti pada gambar dengan menggunakan perekat epoxy dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Kedua blok besi ditarik lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum. Nilai keteguhan rekat internal dihitung menggunakan rumus :
IB= A P
Keterangan :
IB = keteguhan rekat internal (kg/cm2) P = beban maksimum (kg)
Gambar 3 Pengujian keteguhan rekat internal (Internal Bond).
Keterangan : B = Blok kayu S = Contoh uji D = Beban tarik
4. Kuat pegang sekrup
Pengujian kuat pegang sekrup tegak lurus permukaan adalah sebagai berikut : Contoh uji dipasang sekrup berdiameter 3,1 mm hingga kedalaman 8 mm. Kemudian contoh uji diapit kanan kiri. Sekrup kemudian ditarik ke atas hingga beban maksimum atau sampai sekrup tercabut/lepas.
Kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam satuan kilogram(kg).
Gambar 4 Pengujian kuat pegang sekrup. B B S D D 10 cm 5 cm Posisi sekrup
d. Pengujian Emisi Formaldehida
Cara pengujian emisi formaldehida pada contoh uji (papan partikel) dilakukan dengan menggunakan metode WKI modifikasi. Adapun prosedur pengujian emisi formaldehida adalah sebagai berikut :
1. Pengkondisian contoh uji
− Dipersiapkan contoh uji berukuran (2,5 cm x 2,5 cm x tebal) sebanyak 9 buah (masing-masing kadar perekat 3 sampel), dimana kadar airnya telah diketahui.
− Setelah itu, botol plastik 500 ml diisi dengan air destilata 50 ml. − Lalu contoh uji diikat dengan karet atau tali dan digantung dalam
botol plastik.
− Kemudian botol tersebut dimasukkan dalam oven dengan suhu 40º C selama 24 jam.
− Setelah itu, botol plastik diambil dan dimasukkan dalam wadah yang berisi air es untuk menghilangkan panas
− Kemudian pindahkan larutan sampel ke dalam wadah yang lebih kecil.
2. Pembuatan deret standar
• Pembuatan deret standar dilakukan dengan memipet larutan sampel
ke dalam labu ukur 50 ml sebanyak 6 buah dimana masing-masing dengan jumlah larutan 0, 2, 5, 10, 15, dan 20 ml.
• Setelah itu, larutan tersebut ditambahkan aquades hingga mencapai
batas titrasi (50 ml).
• Dari tiap labu di ambil 25 ml dan dimasukkan ke dalam botol kaca,
lalu ditambahkan 25 ml larutan asetil aseton amonium asetat pada masing-masing botol.
• Kemudian dipanaskan dalam waterbath dengan suhu 65±50
C selama 10 menit, lalu didinginkan mencapai suhu kamar.
3. Pengukuran emisi formaldehida
Pengukuran absorbansi larutan dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 415 nm. Konsentrasi formaldehida dapat dihitung dengan
cara membaca absorban pada kurva kalibrasi yang telah dibuat sebelumnya.
4. Perhitungan
Kadar emisi formaldehidaa contoh uji dihitung dengan rumus : Y = a + bX
dimana :
Y = absorbansi (daya serap) contoh X = konsentrasi contoh (mg/l) b = persamaan regresi a = intersep
Pengujian emisi ini dilakukan secara triplo, hasil yang didapat merupakan rata-rata dari masing-masing pengukuran.
