Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dimulai pada bulan Maret sampai bulan Agustus 2009. Penelitian dilakukan di lingkungan Fakultas Kehutanan IPB, Bogor dan UPT Biomaterial LIPI, Cibinong.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah strands bambu betung, bambu andong dan bambu tali berumur 2-3 tahun berasal dari Kebun Raya Bogor. Perekat yang digunakan adalah urea formaldehida (UF) dan melamin formaldehida (MF) yang diproduksi oleh PT. Pamolite Adhesive Industry Surabaya dan perekat Isosianat yang diproduksi oleh PT. Polychemi Asia Pasifik Jakarta. Bahan-bahan kimia untuk uji emisi formaldehida adalah amonium asetat, asam asetat glasial, larutan formalin 37% dan air suling.
Peralatan yang digunakan terdiri dari gergaji mesin, stick besi, oven, rotary
blender, spray gun, kempa panas, baskom, kantong plastik, aluminum foil, plat
aluminium, timbangan digital, micrometer, calliper, Universal Testing Machine merek Instron, fotomikroskop, tabung WKI, spectrofotometer, desikator, pipet.
Prosedur Penelitian Penelitian Sifat-Sifat Perekat
Kadar Resin Padat
Kadar resin padat ditentukan berdasarkan standar SNI 06-4565-1998. Cara pengujian : perekat ditimbang sebanyak 1,5 g kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 105±2 oC selama 3 jam. Selanjutnya dikondisikan dalam desikator hingga mencapai suhu kamar, lalu ditimbang. Pekerjaan tersebut diulang sampai diperoleh berat konstan. Kadar resin padat dihitung menggunakan rumus:
b
Keterangan :
SC : Resin padat (%) BKT : Berat kering oven (g) BA : Berat awal perekat (g)
Viskositas Perekat
Viskositas perekat ditentukan berdasarkan standar SNI 06-4565-1998. Cara pengujian : perekat sebanyak 200 ml dimasukkan ke dalam wadah viskometer selanjutnya rotor /pengaduk dimasukkan pada posisi di tengah wadah yang telah diisi perekat, tombol dinyalakan dan rotor dibiarkan berputar sampai menunjukkan nilai konstan pada alat.
Keterbasahan Bambu
Pengujian keterbasahan bambu dilakukan dengan mengukur sudut kontak perekat (Sutrisno 1999) dengan meneteskan larutan perekat sebanyak satu tetes (kurang lebih 0,05 ml) ke permukaan strand dengan menggunakan pipet. Tiga detik setelah tetesan perekat tadi jatuh diatas permukaan strands dilakukan pemotretan dengan fotomikroskop. Penentuan sudut kontak perekat dilakukan sebanyak 2 kali dan hasilnya dirata-ratakan.
Penelitian Sifat-Sifat Bahan Baku
Berat Jenis dan Kadar Air Bambu
Metode yang digunakan untuk uji kadar air (KA), kerapatan dan Berat Jenis (BJ) adalah ISO 22157-1:2004(E) Bamboo-Determination of Physical and
Mechanical Properties, Part 1: Requirements. Perhitungan berat jenis dan kadar
air bambu dilakukan dengan menimbang berat contoh uji (BKU), volumenya diukur dengan menghitung selisih volume air saat contoh uji dimasukkan ke dalam gelas ukur, sebelumnya contoh uji dicelupkan kedalam parafin. Contoh uji dibersihkan dari parafin kemudian dimasukkan ke dalam oven pada suhu 103± 2oC sampai beratnya konstan (BKT). Berat jenis dan kadar air bambu dihitung dengan rumus:
BKT/Vol.kering udara BJ =
Kerapatan air
BKU-BKT
KA (%) = x 100 % BKT
Contoh uji untuk penentuan berat jenis dan kadar air bambu diambil dari bagian pangkal, tengah dan ujung batang bambu.
Sifat Mekanis Bambu
Pengujian bending untuk mendapatkan Modulus of Elasticity (MOE) dan
Modulus of Rupture (MOR) berdasarkan ANSI/ASTM D 790-71:1978 Standard Test Methods for Flexural Properties of and Electrical Insulating Materials.
Contoh uji diambil pada bagian pangkal, tengah dan ujung. Beban diberikan pada bagian tengah contoh uji dengan jarak sanggah 15 cm. Pengujian yang dilakukan adalah MOE dan MOR pada setiap jenis bambu.
Perhitungan Nisbah Kelangsingan (slenderness ratio) dan Nisbah Aspek (aspect ratio)
Perhitungan nisbah kelangsingan (slenderness ratio) dan nisbah aspek (aspect ratio) strands dilakukan dengan cara mengukur dimensi strand yang diambil secara acak sebanyak 50 buah strand untuk setiap jenis bambu. Pengukuran dimensi strand dilakukan dengan menggunakan kaliper pada 2 bagian panjang, 2 bagian lebar dan 1 bagian tengah dan hasilnya dirata-ratakan. Adapun rumus untuk menghitung nisbah kelangsingan (slenderness ratio) dan nisbah aspek (aspect ratio) sebagai berikut:
Prosedur Pembuatan OSB
OSB dibuat tiga lapis, dengan model lapisan permukaan (face) saling tegak lurus dengan lapisan tengah (core). Rasio strands antara face dan core OSB dibuat dengan perbandingan kedua face dengan core 50:50 yang didasarkan pada perbandingan berat strands dalam persen (%). Kerapatan sasaran 0,75 g/cm3 dengan ukuran 30 cm x 30 cm x 0,9 cm. Komposisi jenis perekat yang digunakan
Panjang strand Nisbah kelangsingan = Tebal strand Panjang strand Nisbah aspek = Lebar strand
adalah Isosianat : UF dan Isosianat : MF. Perbandingan komposisi perekat adalah 0:100%, 20:80%, 40:60%, 60:40%, 80:20%, 100:0%. Penelitian ini menggunakan 3 jenis bambu yaitu bambu betung, bambu andong dan bambu tali.
Penelitian ini dilakukan 2 tahap. Tahap pertama, OSB dibuat dari 3 jenis bambu dengan komposisi perekat Isosianat-UF dan Isosianat-MF dengan rasio 40:60. Total OSB yang dibuat pada tahap pertama sebanyak 30 papan (3x2x5). Tujuan penelitian tahap pertama adalah untuk mendapatkan jenis bambu dan komposisi perekat terbaik yang akan digunakan pada tahap 2. Tahap kedua, OSB dibuat dengan menggunakan jenis bambu dan komposisi perekat terbaik pada tahap 1 dan perbandingan perekat adalah 0:100 , 20:80 , 40:60 , 60:40 , 80:20 , 100:0. Total OSB yang dibuat sebanyak 30 papan (1x6x5). Tujuan penelitian tahap 2 adalah untuk mendapatkan perbandingan perekat yang terbaik. Sketsa papan yang akan dibuat ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4 Sketsa OSB dari bambu
Tahapan pembuatan OSB sebagai berikut :
1. Persiapan bahan baku
Masing-masing jenis bambu dipotong dan dibuang bagian buku dan kulitnya. Selanjutnya dengan cara manual dibuat strands dengan ukuran panjang 60-70 mm, lebar 20-25 mm dan tebal 0,6 mm. Strands kemudian dikeringudarakan, lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 60oC sampai diperoleh kadar air 6-7%. Setelah itu strands disimpan dalam kantong plastik.
2. Pencampuran strands dan perekat (blending)
Sebelum dilakukan blending (pencampuran bahan) terlebih dahulu dilakukan penimbangan strands bambu dan perekat sesuai kebutuhan. Perekat yang digunakan sebanyak 10% berdasarkan berat kering strands. Selanjutnya
25 % face
50 % core
strands dimasukkan dalam rotary blender lalu dicampur. Blending dilakukan
dalam rotary blender dengan bantuan spray gun untuk menyemprotkan perekat campuran Isosianat-UF dan Isosianat-MF.
3. Pembentukan lembaran (mat forming)
Strands yang telah tercampur dengan perekat kemudian ditimbang dengan
perbandingan kedua face dan core 50:50. Selanjutnya strands disusun secara manual dan arah antar lapisan saling tegak lurus.
4. Pengempaan panas (hot pressing)
Lembaran papan dikempa panas pada mesin kempa dengan suhu 150oC, tekanan spesifik 25 kgf/cm2 selama 5 menit dengan sistem pengempaan single
step. Untuk mendapatkan ketebalan yang diinginkan maka pada plat kempa
digunakan stick besi dengan ketebalan 9 mm sebagai kontrol.
5. Pengkondisian (conditioning)
Pengkondisian lembaran OSB yang sudah jadi dilakukan selama 14 hari pada suhu kamar. Pengkondisian bertujuan untuk menyeragamkan kadar air lembaran OSB dan melepaskan tegangan sisa yang terdapat dalam lembaran sebagai akibat pengempaan panas. Lembaran disusun membentuk tumpukan dengan menyelipkan sticker diantara papan. Setelah itu dipotong menjadi contoh uji berdasarkan JIS A 5908 : 2003.
Pengujian Kualitas OSB
Pengujian kualitas OSB difokuskan pada pengujian sifat fisis dan mekanis sesuai standar JIS A-5908 2003. Sifat fisik yang diuji meliputi; kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal dan pengembangan linier, sedangkan sifat mekanis yang diuji meliputi keteguhan patah (MOR), modulus elastisitas MOE), serta keteguhan rekat internal (internal bond) dan kuat pegang sekrup.
Penentuan arah panjang didasarkan pada arah panjang strand pada lapisan
face sedangkan arah lebar tegak lurus arah panjang strands pada face. Pola
Gambar 5 Pola pemotongan contoh uji Keterangan :
1 = contoh uji modulus elastisitas (MOE) dan keteguhan patah (MOR) kering sejajar panjang OSB (20 cm x 5 cm)
2 = contoh uji modulus elastisitas (MOE) dan keteguhan patah (MOR) kering sejajar lebar OSB (20 cm x 5 cm)
3 = contoh uji modulus elastisitas (MOE) dan keteguhan patah (MOR) basah sejajar panjang OSB (20 cm x 5 cm)
4 = contoh uji modulus elastisitas (MOE) dan keteguhan patah (MOR) basah sejajar lebar OSB (20 cm x 5 cm)
5 = contoh uji kerapatan dan kadar air (10 cm x 10 cm)
6 = contoh uji daya serap air, pengembangan tebal, dan pengembangan linier (5 cm x 5 cm)
7 = contoh uji internal bond (5 cm x 5 cm) 8 = contoh uji kuat pegang sekrup (10 cm x 5 cm) 9,10,11,12 = contoh uji emisi formaldehida (2,5 cm x 2,5 cm)
Rumus-rumus yang digunakan untuk mengetahui nilai masing-masing parameter sifat yang diuji adalah sebagai berikut :
6 7 5 4 1 2 3 8 30 cm 30 cm 9 10 11 12
Kerapatan
Penentuan kerapatan papan partikel dihitung berdasarkan berat dan volume kering udara dengan menggunakan rumus :
Keterangan :
Kr = Kerapatan (g/cm3)
B = Berat contoh uji kering udara (g) V = Volume contoh uji kering udara (cm3)
Kadar Air
Penentuan kadar air papan dilakukan dengan menghitung selisih berat awal dengan berat setelah dikeringkan dalam oven sampai mencapai berat konstan pada suhu 103±2 oC. Kadar air tersebut dihitung dengan rumus :
Keterangan :
KA = Kadar air (%)
BA = Berat awal contoh uji setelah pengkondisian (g)
BK = Berat tetap contoh uji setelah dikeringkan dalam oven (g)
Daya Serap Air
Penentuan daya serap air dilakukan dengan menghitung selisih berat sebelum dan setelah perendaman dalam air dingin selama 2 dan 24 jam. Daya serap air tersebut dihitung dengan rumus :
B Kr = V BA – BK KA = x 100% BK BB – BA DS = x 100% BA
Keterangan :
DS = Daya serap air (%)
BA = Berat awal contoh uji setelah pengkondisian (g)
BB = Berat contoh uji setelah perendaman 2 jam dan 24 jam (g)
Pengembangan Tebal dan Pengembangan Linier
Penentuan pengembangan tebal dan pengembangan linier didasarkan atas selisih tebal dan panjang sebelum dan setelah perendaman dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Pengembangan tebal dan linier tersebut dihitung dengan rumus :
Keterangan :
P = Pengembangan tebal dan linier (%)
T1 = Tebal atau panjang awal contoh uji setelah pengkondisian (cm) T2 = Tebal atau panjang contoh uji setelah perendaman 2 jam dan 24 jam
(cm)
Keteguhan Patah (MOR)
Penentuan MOR dan MOE dilakukan bersamaan dengan menggunakan mesin penguji universal testing machine (UTM). Pengujian dilakukan pada arah sejajar panjang dan sejajar lebar papan. Pengujian MOE dan MOR basah dilakukan dengan cara direndam dengan air hangat pada suhu 70 ± 3 oC selama 2 jam, selanjutnya direndam ke dalam air dingin selama 1 jam lalu diuji. Pengujian dilakukan dengan memberikan beban dengan kecepatan 10 mm/menit pada bagian tengah contoh uji. Jarak sangga/bentang yang digunakan adalah 15 cm x tebal papan (minimal 15 cm). Posisi beban dan jarak sangga/bentang disajikan pada Gambar 6.
T2 – T1
P = x 100%
Gambar 6 Posisi beban dan jarak sangga/bentang
MOR contoh uji dihitung dengan menggunakan rumus :
Keterangan :
MOR = Keteguhan patah (kgf/cm2)
L = Jarak sangga/Bentang (cm)
P = Beban maksimum (kgf)
h = Tebal contoh uji (cm)
b = Lebar contoh uji (cm)
Modulus Elastisitas (MOE)
Penentuan MOE dilakukan dengan menggunakan contoh uji yang sama dengan MOR. Pengujian juga dilakukan bersamaan dengan pengujian MOR, namun yang dicatat dalam pengujian ini adalah perubahan defleksi setiap perubahan beban tertentu. Nilai MOE dihitung dengan rumus :
3 P L MOR = 2 b h2 b h b Contoh uji Beban L l Keterangan :
L : Panjang contoh uji (20 cm) l : Jarak sangga (15 cm) h : Tebal contoh uji (0,9 cm) b : Lebar contoh uji (5 cm)
Keterangan :
MOE : Modulus Elastisitas (kgf/cm2) L : Jarak sangga/Bentang (cm)
P : Beban sampai batas proporsi (kgf)
∆Y : Perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm) h : Tebal contoh uji (cm)
b : Lebar contoh uji (cm)
Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond)
Pengujian keteguhan rekat dilakukan dengan merekatkan kedua permukaan papan pada balok besi kemudian balok besi tersebut ditarik secara berlawanan. Cara pengujian internal bond ini disajikan pada Gambar 7.
Gambar 7 Pengujian keteguhan rekat (Internal bond).
Keteguhan rekat tersebut dihitung dengan menggunakan rumus :
Keterangan :
KR = Keteguhan rekat (kgf/cm2)
P = Beban maksimum (kgf)
b1, b 2 = Lebar dan panjang contoh uji (cm) P L3 MOE = 4bh3∆Y P KR = b1 x b2 Contoh uji Balok besi Arah beban Arah beban
Kuat Pegang Sekrup
Pengujian kuat pegang sekrup dilakukan dengan memasang sekrup berukuran panjang 20 mm dan diameter 2 mm. Sekrup tersebut ditancapkan ke papan OSB sedalam 8 mm kemudian dicabut tegak lurus permukaan dengan kecepatan 2 mm/menit. Gaya yang dibutuhkan untuk mencabut sekrup menunjukkan kekuatan OSB dalam memegang sekrup.
Gambar 8 Bentuk sekrup pengujian
Pengujian Emisi Formaldehida (Metode Botol WKI-Wilhelm Klaunitz Institute)
Langkah-langkah pengujian emisi formaldehida dengan menggunakan metode botol WKI :
1. Contoh uji berukuran 2,5 cm x 2,5 cm yang sudah diketahui kadar airnya dimasukkan ke dalam botol WKI 500 ml yang berisi 50 ml air suling.
2. Botol WKI berisi contoh uji dimasukkan ke dalam oven pada suhu 40ºC selama 24 jam, setelah itu disimpan di dalam lemari pendingin pada suhu sekitar 6ºC.
3. Larutan asetil aseton-ammonium asetat disiapkan dengan prosedur berikut ini Sebanyak 70 g ammonium asetat ditimbang dan dilarutkan dalam 400 ml air suling, kemudian ditambahkan 1,5 ml asam asetat glasial dan 1 ml asetil aseton. Campuran dikocok dengan baik. Kemudian ditambahkan air suling sampai volume larutan mencapai 500 ml. Larutan tersebut kemudian disimpan di dalam botol kaca berwarna coklat.
20 mm
4. Persiapan kurva kalibrasi
a. Pembuatan larutan standar formaldehida
- sebanyak 1 ml larutan formalin 37% dipipet ke dalam labu takar, kemudian diencerkan sampai volume larutan mencapai 1000 ml, sehingga diperoleh larutan dengan konsentrasi 370 ppm.
- pengenceran larutan dilakukan berurutan sebagai berikut, sehingga diperoleh larutan formaldehida dengan berbagai konsentrasi
1 ml → 100 ml (larutan 0,37 ppm) 1,5 ml → 100 ml (larutan 0,56 ppm) 2 ml → 100 ml (larutan 0,74 ppm) 4 ml → 100 ml (larutan 1,48 ppm) 6 ml → 100 ml (larutan 2,22 ppm) 8 ml → 100 ml (larutan 2,96 ppm) 10 ml → 100 ml (larutan 3,70 ppm)
b. Pengukuran absorbansi larutan standar
Sebanyak 10 ml larutan standar formaldehida dipipet ke dalam erlenmeyer 100 ml, kemudian ditambahkan 10 ml larutan asetil aseton-ammonium asetat. Larutan dikocok hingga merata. Erlenmeyer disimpan dalam water
bath pada suhu 60-65ºC selama 10 manit. Kemudian didinginkan pada
suhu ruang dan diukur absorbansinya pada panjang gelombang 412 nm. Berdasarkan hasil pengukuran absorbansi larutan standar formaldehida, dibuat kurva kalibrasinya.
5. Pengukuran absorbansi larutan contoh
Sebanyak 10 ml larutan contoh dipipet ke dalam Erlenmeyer 100 ml, kemudian ditambahkan 10 ml larutan asetil aseton-ammonium asetat. Larutan dikocok hingga merata. Erlenmeyer disimpan dalam water bath pada suhu 60-65ºC selama 10 manit. Kemudian didinginkan pada suhu ruang dan diukur absorbansinya pada panjang gelombang 412 nm. Hasil pengukuran absorbansi larutan contoh diplotkan pada kurva kalibrasi larutan standar formaldehida untuk menentukan konsentrasi formaldehida pada larutan contoh.
Analisis Data
Data-data yang diperoleh dari hasil penelitian akan dianalisis dengan menggunakan rancangan acak lengkap faktorial. Untuk melihat pengaruh dari
jenis bambu dan komposisi perekat campuran digunakan 2 faktor dengan 5 ulangan. Sehingga papan yang dibuat pada tahap 1 sebanyak 30 papan (3 x 2 x 5). Faktor A terdiri dari 3 taraf :
A1 = bambu betung (Dendrocalamus asper (Schult.f.) Backer ex Heyne) A2 = bambu andong (Gigantochloa verticillata (Willd.) Munro)
A3 = bambu tali (Gigantochloa apus (J.A. dan J.H. Schultes) Kurz) Faktor B terdiri dari 2 taraf :
B1 = Isosianat-UF B2 = Isosianat-MF
Menurut Mattjik dan Sumertajaya (2002), model linier aditif untuk rancangan percobaan tersebut adalah :
Yijk = µ + αi + βj + (αβ)ij + εijk
Dimana :
Yijk = Pengamatan jenis bambu taraf ke i, komposisi perekat campuran taraf ke j, pada ulangan ke k
µ = Rataan umum
αi = Pengaruh jenis bambu taraf ke i
βj = Pengaruh komposisi perekat campuran taraf ke j (αβ)ij = Interaksi antara αi dan βj
εijk = Pengaruh acak pada perlakuan α, β, dengan masing-masing taraf ulangan ke k.
Setelah dilakukan penelitian tahap 1, dilanjutkan dengan tahap 2 untuk melihat pengaruh perbandingan komposisi perekat dengan hasil yang diperoleh dari tahap 1. Analisis statistik yang digunakan adalah rancangan acak lengkap satu faktor dengan faktor perbandingan komposisi perekat (6 taraf). Setiap perlakuan diulang sebanyak 5 kali sehingga papan yang dibuat pada tahap 2 sebanyak 30 papan (1 x 6 x 5). Perbandingan yang digunakan untuk perekat yang terbaik adalah 0:100%, 20:80%, 40:60%, 60:40%, 80:20%, 100:0%.
Model linier aditif untuk rancangan percobaan tersebut adalah ;
Yijk = µ + αi + εij
Dimana:
Yijk = Pengamatan pada papan dengan perbandingan komposisi perekat ke-i dan ulangan ke-j
αi = Pengaruh perbandingan komposisi perekat ke i
εij = Pengaruh acak pada perlakuan αi ke-i, ulangan ke-j
Untuk melihat adanya pengaruh perlakuan terhadap respon maka dilakukan analisis keragaman berupa uji F dengan membandingkan F tabel dan F hitung pada tingkat kepercayaan 95% (nyata) dan 99% (sangat nyata). Jika hasil analisis ragam menunjukkan perlakuan berpengaruh nyata terhadap kualitas OSB, maka dilakukan analisis lanjutan dengan menggunakan uji perbandingan berganda Duncan (DMRT).
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Iso-UF Iso- MF Iso-UF Iso- MF Iso-UF Iso- MF
Betung Andong Tali
Perlakuan K e ra p a ta n ( g /c m 3 ) JIS A 5908 : 2003 ρ 0,40 - 0,90 (g/cm3)