BAHAN DAN METODE PENELITIAN
3. Pembuatan Papan Semen
Papan semen partikel dibuat dengan perbandingan partikel kayu, semen dan air ada lah 1,0 : 2,5 ; 1,25. Kerapatan sasaran papan semen sebesar 1,2 gr/cm3, bahan yang digunakan untuk substitusi semen adalah gypsum. Total berat adonan yang digunakan untuk membuat satu lembar panil ukuran (30 x 30 x 1,2) cm dengan kerapatan 1,2 gr/cm3 adalah 1296 gr.
Adonan dibuat dengan tahapan sebagai berikut : Air disemprotkan secara merata kedalam partikel kayu, kemudian ditambahkan campuran (semen + gypsum) dan diaduk sampai homogen. Komposisi bahan dalam pembuatan papan semen partikel dapat dilihat pa da tabel 4.
Tabel 4 Komposisi bahan adonan dalam pembuatan papan semen partikel Taraf Semen
Tersubstitusi (%)
Bahan Substitusi (gr)
Semen (gr) Partikel Kayu (gr) Air (gr) 0 0 682,10 354,69 259,20 10 68,21 613,89 354,69 259,20 20 136,42 545,68 354,69 259,20 30 204,63 477,47 354,69 259,20 40 272,84 409,26 354,69 259,20 50 341,05 341,05 354,69 259,20
Pembuatan lembaran lapik dilakukan diatas plastik dan plat seng dengan cetakan berukuran (30 x 30) cm (dapat dilihat pada Gambar 2). Lapik yang ada pada plat besi dikempa dengan tekanan spesifik 35 kg/cm2 sampai ketebalan 1,2 cm, sementara itu baut dikencangkan (lihat Gambar 3) dan setelah dikempa serta diklem lapik dimasukkan kedalam oven dengan suhu ± 60oC selama 24 jam (setting process).
a
b
d c
Gambar 2 Pembuatan lembaran lapik menggunakan cetakan Keterangan:
a. Adonan
b. Cetakan berukuran (30 x 30) cm c. Plastik transparan
a b c d e g f Tekanan
Gambar 3 Pengempaan lapik dan sistem klem Keterangan gambar:
a. Plat besi bagian atas b. Lubang sekrup
c. Ganjal (setebal 1,2 cm) d. Plat seng
e. Plastik
f. Plat besi bagian bawah g. Lapik
Setelah lapik diklem dan dioven selama 24 jam kemudian lapik dikeluarkan dari plat besi dan panil diletakkan diruangan untuk pengerasan lanjutan (curing) pada suhu ruangan selama tiga minggu. Setelah itu panil dikeringkan didalam oven pada suhu ± 80oC selama 10 jam. Tahap akhir dalam proses pembuatan papan semen partikel yaitu pengkondisian pada suhu ruangan selama satu minggu, tujuannya adalah untuk menyamakan suhu panil dengan suhu ruangan. Proses pembuatan papan semen partikel dapat dilihat pada Gambar 4.
Gamabar 4. Alur proses pembuatan papan semen
Panil-panil yang telah dibuat dan telah selesai dalam semua proses pembuatan papan semen partikel dipotong-potong untuk dilakukan pengujian, guna mengetahui sifat fisis dan mekanis papan yang dibuat. Bentuk dan ukuran contoh uji mengacu pada standar JIS A 5908 (1994) dapat dilihat pada Gambar 5.
Kempa Dingin Tekanan 35 kg/cm2 Pengkondisian 1 Minggu Pengeringan (Suhu ± 80oC, 10 Jam) Semen : Partikel : Air
2,5 : 1,0 : 1,25
Pengerasan Lanjutan (Curing 3 Minggu, Suhu
Kamar) Pengerasan Awal (Setting ± 60oC, 24 Jam)
Gambar 5 Pola pemotongan contoh uji menurut JIS A 5908 (1994)
Keterangan gambar :
1. Contoh uji kerapatan dan kadar air, berukuran (10 x 10) cm.
2. Contoh uji pengembangan linear, tebal dan daya serap air, berukuran (5 x 5) cm.
3. Contoh uji modulus patah dan modulus elastisitas, berukuran (5 x 20) cm. 4. Contoh uji keteguhan rekat internal bond, berukuran (5 x 5) cm.
5. Contoh uji kuat pegang sekrup, berukuran (4 x 7,5) cm.
4. Pengujian
a. Sifat Fisis Papan Semen Partikel a.1. Kerapatan
Contoh uji berukuran (10 x 10) cm dalam keadaan kering udara ditimbang beratnya, lalu diukur rata– rata panjang, lebar dan tebalnya untuk menentukan volumenya. Jumlah contoh uji kerapatan tiap papan adalah 2 buah. Kerapatan papan semen dihitung menggunakan rumus:
) ( ) ( tan 2 cm Volume gr Berat Kerapa = 2 2 3 3 4 1 5 5 1 4
a.2. Kadar Air
Contoh uji berukuran (10 x 10) cm. Contoh uji ditimbang kemudian dioven dengan suhu 103 ± 2oC selama 24 jam sampai beratnya konstan. Nilai kadar air papan dapa t dihitung dengan rumus:
% 100 x BKO BKO BA air Kadar = − Keterangan: BA : Berat Awal (gr)
BKO : Berat Kering Oven (gr)
a.3. Pengembangan Linier dan Tebal
Contoh uji berukuran (5 x 5) cm diukur dimensinya pada kondisi kering udara. Dimensi lebar diukur pada kedua sisinya kemudian dirata-ratakan, sedangkan tebal diukur pada pusat contoh uji, selanjutnya contoh uji direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam, kemudian diukur kembali dimensinya. Nilai pengembangan tebal dan linier papan dapat dihitung dengan rumus:
% 100 0 0 1 x D D D an Pengembang = − Keterangan: D0 : Dimensi awal (cm) D1 : Dimensi akhir (cm)
a.4. Daya Serap Air
Pengujian daya serap air dilakukan bersamaan dengan pengujian pengembangan linier dan tebal. Contoh uji ditimbang kemudian direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam, kemudian contoh ujji ditimbang kembali. Nilai daya serap air dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
% 100 1 1 2 x B B B Air Serap Daya − =
Keterangan:
B1 : Berat awal (gr) B2 : Berat akhir (gr)
b. Sifat Mekanis Papan Semen Partikel
b.1. Keteguhan Patah atau Modulus of Rupture (MOR)
Pengujian dilakukan dengan menggunakan alat Universal Testing Machine
(UTM). Contoh uji berukuran (5 x 20) cm pada kondisi kering udara dibentangkan dengan jarak sangga 15 kali tebal nominal, tetapi tidak kurang dari 15 cm (seperti tertera pada Gambar 6) dan kemudian pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga. Nilai MOR dihitung dengan menggunakan rumus:
2 2 3 bh PL MOR= Keterangan:
MOR : Modulus patah (kg/cm2) P : Beban sampai patah (kg) L : Panjang bentang (cm) b : Lebar contoh uji (cm) h : Tebal contoh uji (cm)
P
L/2 L/2
L
b.2. Keteguhan Lentur atau Modulus of Elastisity (MOE)
Pengujian MOE dilakukan bersamaan dengan pengujian MOR (lihat Gambar 6), pada saat pengujian besarnya defleksi dicatat pada setiap selang beban tertentu. Nilai MOE dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
3 3 4 ybh PL MOE ∆ ∆ = Keterangan:
MOE : Modulus lentur (kg/cm2)
rP : Perubahan beban yang digunakan (kg) L : Jarak sangga (cm)
b : Lebar contoh uji (cm) h : Tebal contoh uji (cm)
ry : Perubahan defleksi pada setiap perubahan beban (cm)
b.3. Ikatan Dalam atau Internal Bond (IB)
Contoh uji (5 x 5) cm direkatkan pada dua buah blok besi dengan perekat
epoxy dan dibiarkan mengering selama 24 jam (Gambar 7). Kedua blok besi ditarik tegak lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum (contoh uji rusak). Nilai Keteguhan Rekat Internal dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
A P IB= Keterangan:
IB : Keteguhan rekat internal (kg/cm2)
P : Beban maksimum saat ikatan partikel lepas (kg) A : Luas permukaan contoh uji (cm2)
P a b a P Gambar 7 Sketsa alat uji internal bond Keterangan:
a : Blok besi / kayu b : Contoh uji
b.4. Kuat Pegang Sekrup
Contoh uji yang digunakan adalah (4 x 7,5) cm, sekrup berdiameter 3,1 mm dan panjang 13 mm dimasukkan di pusat contoh uji hingga kedalaman 8 mm (lihat Gambar 8). Nilai kuat pegang sekrup merupakan beban maksimum saat sekrup tercabut dari contoh uji dalam kg.
Sekrup
4 cm
7,5 cm
Standar Pengujian Papan Semen Partikel
Standar untuk pembuatan contoh uji adalah Japanese Industrial Standard particle Board No. A 5908-1994 dan standar pengujian sifat fisis dan mekanis
adalah Japanese Industrial Standard Cement Bonded Particle Board
No. A 5417-1992. Selain JIS A 5417-1992 digunakan standar menurut paten Bison (1975). Suhu hidrasi dibandingkan dengan penggolongan menurut Sandermann (1956) dan LPHH Bogor, diacu dalam Kamil (1970).
Rancangan Percobaan dan Analisis Data
Analisis data menggunakan rancangan percobaan acak lengkap dengan 3 ulangan. Banyaknya perlakuan adalah 6 perlakuan berdasarkan banyaknya substitusi gypsum terhadap semen dalam pembuatan papan semen partikel Acacia mangium Willd. Adapun model umum dari rancangan tersebut adalah sebagai berikut:
Cij Ai Yij = µ+ + Keterangan:
Yij = Hasil pengamata n pengaruh perlakuan ke-i dan ulangan ke-j µ = Nilai rata-rata umum
Ai = Pengaruh perlakuan ke-i
Cij = Pengaruh galat percobaan akibat perlakuan ke -i dan ulangan ke-j
Komposisi masing-masing perlakuan adalah sebagai berikut: A0 : Gypsum 0% + Semen 100% A1 : Gypsum 10% + Semen 90% A2 : Gypsum 20% + Semen 80% A3 : Gypsum 30% + Semen 70% A4 : Gypsum 40% + Semen 60% A5 : Gypsum 50% + Semen 50%
Pengaruh persentase Gypsum dapat diketahui dengan melakukan analisis keragaman ANOVA. Tabel ANOVA terlihat pada Tabel 5. Jika Fhitung > Ftabel
pada selang kepercayaan 95% atau 99% berarti bahwa faktor tersebut berpengaruh nyata atau sangat nyata terhadap sifat papan semen partikel yang diuji.
Tabel 5 Analisis sidik ragam sifat-sifat papan semen
Sumber Keragaman db JK KT F hitung
Perlakuan a-1 JKP JKP/db Sisa a(n-1) JKS JKS/db Total a.n-1 JKT JKT/db KTP/KTS Keterangan: db = derajat bebas JK = Jumlah kuadrat KT = Kuadrat tengah a = Jumlah perlakuan n = Jumlah ulangan
Uji lanjut Duncan akan dilakukan apabila perlakuan tersebut berpengaruh nyata atau sangat nyata untuk mengetahui perbedaan antar perlakuan.