BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Pembuatan Papan Partikel
Ukuran papan partikel yang dibuat yaitu 30 cm x 30 cm x 1 cm dengan kerapatan sasaran 0,7 g/cm3. Tahapan yang dilakukan dalam pembuatan papan partikel dari sabut kelapa adalah sebagai berikut:
1. Persiapan partikel 1.1 Pembuatan partikel
Sabut kelapa dipotong-potong menjadi partikel dengan ukuran (5±1) cm. Pemotongan sabut kelapa dilakukan secara manual. Sabut kelapa yang sudah dipotong-potong selanjutnya disaring untuk mendapatkan ukuran partikel yang seragam.
1.2 Perlakuan pendahuluan partikel sabut kelapa
Perlakuan pendahuluan terhadap partikel dilakukan dengan dua cara, yaitu perendaman dingin, dan perendaman panas. Untuk perendaman dingin dilakukan dengan cara partikel direndam dalam air dingin selama 24 jam. Untuk perendaman panas dilakukan dengan cara partikel direndam dalam air panas suhu sekitar 80 ºC selama 3 jam.
1.3 Pengeringan partikel
Partikel-partikel sabut kelapa yang sudah direndam dalam air panas, direndam dengan air dingin dan tanpa perendaman dioven pada suhu 103±2ºC hingga mencapai kadar air (4±1) %.
2. Persiapan Perekat
Perekat yang digunakan adalah Urea Formaldehida, Melamin Formaldehida dan Melamin Urea Formaldehida. Kadar perekat yang digunakan adalah adalah 12%, 15% dan 18% dari berat kering partikel.
3. Pencampuran partikel dengan perekat
Pencampuran perekat dengan partikel sabut kelapa dilakukan secara manual dengan menggunakan tangan. Perekat yang sudah dimasukkan ke dalam
sprayer disemprotkan keseluruh bagian partikel sabut kelapa yang dihamparkan di lantai yang sudah dialasi dengan plastik. Agar perekat merata keseluruh bagian partikel sabut kelapa, partikel dibolak-balik dengan tangan pada saat perekat disemprotkan ke partikel.
4. Pembentukan lembaran
Pembentukan lembaran partikel adalah tahap yang menentukan keberhasilan dalam produksi papan partikel, karena penyebaran partikel yang kurang merata akan menyebabkan perbedaan kerapatan pada panil tersebut. Pembentukan lembaran dilakukan dengan menghamparkan partikel yang sudah dicampur dengan perekat pada cetakan.
5. Pengempaan
Setelah lembaran papan terbentuk maka langkah selanjutnya adalah pengempaan dengan menggunakan mesin kempa panas pada suhu 160ºC dengan tekanan sebesar 25 kg/cm2 selama 15 menit.
6. Pengkondisian
Pengkondisian sangat berperan untuk mendapatkan penyebaran kadar air yang lebih merata pada setiap lembaran papan. Hal ini dapat mencegah timbulnya tegangan yang menyebabkan lembaran papan melengkung. Proses pendinginan papan partikel dapat dilakukan dengan menyusun lembaran-lembaran panil dalam tumpukan-tumpukan kecil menggunakan sticker di antara lembaran tersebut agar
sirkulasi udara lebih lancar. Pengkondisian dilakukan selama 14 hari pada suhu kamar.
3.3.2 Penyiapan contoh uji
Lembaran-lembaran papan partikel sabut kelapa yang telah mendapatkan perlakuan pengkondisian dipotong menjadi beberapa ukuran contoh uji sifat fisis dan mekanis menurut standar JIS A 5908-2003 serta pengujian emisi formaldehida menurut metode WKI modifikasi yang diacu dalam penelitian Jatmiko (2006). Pengujian sifat fisis meliputi kerapatan, kadar air, daya serap air, dan pengembangan tebal. Pengujian sifat mekanis meliputi modulus elastisitas atau Modulus Of Elasticity (MOE), keteguhan patah atau Modulus Of Rupture
(MOR), Internal Bond (IB), dan kuat pegang sekrup. Contoh pemotongan dapat dilihat pada Gambar 1.
30 cm
30 cm
Gambar 1 Pola pemotongan contoh uji.
Keterangan :
A = Contoh uji MOE dan MOR berukuran 5 cm × 20 cm.
B = Contoh uji kerapatan dan kadar air berukuran 10 cm × 10 cm. C = Contoh uji kuat pegang sekrup berukuran 5 cm × 10 cm.
D = Contoh uji pengembangan tebal dan daya serap air berukuran 5 cm × 5 cm. E = Contoh uji internal bond berukuran 5 cm × 5 cm.
A D D* F E E* A* F* C C*
F = Contoh uji emisi formaldehida berukuran 2,5 cm x 2,5 cm * = Contoh uji cadangan
3.3.3 Pengujian papan partikel
3.3.3.1 Pengujian sifat fisis papan partikel 3.3.3.1.1Kerapatan
Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm yang dalam keadaan kering udara ditimbang beratnya. Volume contoh uji diperoleh dengan mengalikan rataan hasil keempat sisi dan tebalnya. Kerapatan papan dihitung dengan rumus berikut:
Kerapatan cm3) ( (g) Volume Berat 3.3.3.1.2Kadar air
Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm ditimbang sehingga didapatkan berat awal atau berat kering udara, kemudian contoh uji dioven pada suhu 103 ± 20C selama 24 jam. Setelah itu contoh uji dikeluarkan dari oven dan dimasukkan ke dalam desikator dan ditimbang. Selanjutnya contoh uji dioven kembali pada suhu yang sama selama 3 jam. Setelah 3 jam contoh uji dimasukkan kedalam desikator dan ditmbang. Pengulangan pengovenan dan penimbangan dilakukan setiap tiga jam sekali sampai beratnya konstan (perbedaan hasil penimbangan terakhir dan sebelumnya maksimal 1 %). Nilai kadar air dihitung dengan rumus berikut: Kadar air(%) 100
BKO BKO BKU
Keterangan :
BKU = berat kering udara (g) BKO = berat kering oven (g)
3.3.3.1.3 Daya serap air
Contoh berukuran 5 cm x 5 cm ditimbang berat awalnya (B1) kemudian direndam dalam air dingin selama 24 jam, setelah itu ditimbang beratnya (B2). Nilai daya serap air dihitung dengan rumus berikut:
Daya serap air(%) 100
1 1 2 B B B
Keterangan :
B1 = berat awal contoh uji sebelum perendaman (g) B2 = berat contoh uji setelah perendaman (g)
3.3.3.1.4 Pengembangan tebal
Contoh berukuran 5 cm x 5 cm dalam keadaan kering udara diukur dimensi tebalnya (dimensi awal) yang diukur pada tiap sudut kemudian dihitung rata-ratanya. Selanjutnya contoh uji direndam dalam air dingin selama 24 jam dan dilakukan pengukuran dimensinya setelah perendaman. Nilai pengembangan tebal dihitung dengan rumus berikut:
Pengembangan tebal(%) 100 1 1 2 D D D Keterangan :
D1 = dimensi contoh uji sebelum perendaman (cm) D2 = dimensi contoh uji setelah perendaman (cm)
3.3.3.2 Pengujian sifat mekanis papan partikel
3.3.3.2.1 Modulus elastisitas atau Modulus of Elasticity (MOE)
Pengujian modulus elastisitas dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine (UTM). Contoh uji berukuran 5 cm x 20 cm pada kondisi kering udara dibentangkan dengan pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga. Kecepatan pembebanan sebesar 10 mm/menit yang selanjutnya diukur besarnya beban yang dapat ditahan oleh contoh uji tersebut sampai batas proporsi. Pola pembebanan dalam pengujian disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2 Pengujian MOE dan MOR. Contoh Uji
L1=7,5 L2=7,5
L = 15 cm P
Keterangan :
P = posisi dan arah pembebanan L = panjang bentangan contoh uji (cm)
L1, L2 = panjang bentangan dari titik sangga ke titik pembebanan (cm) Nilai MOE dihitung dengan rumus berikut:
3 3 4 ybh PL MOE Keterangan :
MOE = Modulus of Elasticity (kg/cm2), satuan kg/cm2 dikonversi menjadi N/mm2 dengan menggunakanfaktor konversi sebesar 0,098
∆P = perubahan beban yang digunakan (kg) L = panjang bentangan contoh uji (cm)
∆y = perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm) b = lebar contoh uji (cm)
h = tebal contoh uji (cm)
3.3.3.2.2 Modulus patah atau Modulusof Rupture (MOR)
Pengujian modulus patah menggunakan contoh uji yang sama dengan contoh uji pengujian modulus elastisitas. Contoh pengujian MOR dapat dilihat pada Gambar 2. Nilai MOR dihitung dengan rumus berikut:
MOR 2 2 3 bh PL Keterangan :
MOR = Modulus of Rupture (kg/cm2), satuan kg/cm2 dikonversi menjadi N/mm2
dengan menggunakanfaktor konversi sebesar 0,098 P = berat beban maksimum (kg)
L = panjang bentangan contoh uji (cm) b = lebar contoh uji (cm)
h = tebal contoh uji (cm)
3.3.3.2.3 Keteguhan rekat internal atau Internal Bond (IB)
Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm direkatkan pada dua buah median (kayu) menggunakan perekat epoxy seperti yang terlihat pada Gambar 3 dan
dibiarkan mengering selama 24 jam. Kedua median ditarik lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum. Nilai keteguhan rekat internal atau Internal Bond (IB) dihitung dengan rumus berikut:
IB A P
Keterangan :
IB = Internal Bond atau keteguhan rekat internal (kg/cm2), satuan kg/cm2
dikonversi menjadi N/mm2 dengan menggunakanfaktor konversi sebesar 0,098
P = beban saat ikatan partikel lepas (kg) A = luas permukaan contoh uji (cm2)
Gambar 3 Pengujian Internal Bond.
3.3.3.2.4 Kuat pegang sekrup
Contoh uji berukuran 5 cm x 10 cm dipasang sekrup berdiameter 3,1 mm hingga kedalaman 8 mm pada sisi kiri dan kanan contoh uji. Besarnya kuat pegang sekrup merupakan beban maksimum yang dicapai oleh papan partikel untuk menahan sekrup atau sampai sekrup tercabut. Kuat pegang sekrup menurut JIS A 5908 2003 dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam satuan Newton (N). Posisi sekrup dapat dilihat pada Gambar 4
Gambar 4 Pengujian kuat pegang sekrup. 5 cm Blok kayu Blok Kayu Contoh Uji 10 cm 5 cm Posisi sekrup
3.3.3.3 Pengujian Emisi Formaldehida
Pengujian emisi formaldehida dilakukan pada papan partikel terbaik dengan contoh uji berukuran 2,5 cm x 2,5 cm. Pengujian ini dilakukan oleh Laboratorium Biomaterial Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) yang menggunakan metode WKI (Wilhelm Klaunitz Institute) modifikasi.