HASIL DAN PEMBAHASAN
4.3. Sifat Mekanis Panel Sandwich
Tsoumis (1991) menyebutkan bahwa kadar air, kerapatan, struktur (lingkaran tumbuh, ultrastruktur) temperatur, lama pembebanan (creep fatique), cacat kayu (mata kayu, penyimpangan arah serat), cacat (checks, kayu tekan dan kayu tarik, deteriorasi) merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mekanis kayu. Sedangkan sifat mekanis yang diuji pada panel sandwich adalah MOE, MOR dan keteguhan geser rekat.
Modulus of Elasticity (MOE)
Haygreen dan Bowyer (2003) menyatakan bahwa Modulus of Elasticity (MOE) merupakan ukuran ketahanan kayu dalam mempertahankan perubahan bentuk akibat adanya beban yang mengenainya. Dari hasil pengujian yang dilakukan dengan menggunakan mesin uji Instron didapatkan nilai MOE panel yang dihasilkan berkisar dari 23222kgf/cm2 sampai 44411 kgf/cm2, seperti yang terlihat pada Gambar 8 di bawah ini:
25
Gambar 8 histogram moe panel Sandwich dibandingkan kontrol Terlihat pada Gambar 8 bahwa nilai MOE dari ketiga pola anyaman bambu dengan tiga jenis core yang berbeda lebih tinggi daripada kontrol yang tidak dilapisi anyaman bambu. Hal ini menunjukkan bahwa pola anyaman mempengaruhi kekuatan kayu.
Jika dibandingkan dengan standard JIS A 5908-2003, nilai MOE panel
sandwich yang dihasilkan tidak seluruhnya memenuhi standard veneered particleboard tipe 30-15. Pada Gambar 8 di atas terlihat bahwa nilai rata-rata
MOE terendah adalah panel dengan jenis pola bambu bilik yaitu sebesar 25962 kgf/cm2 pada kayu sengon, 23222 kgf/cm2 pada kayu gmelina, dan 34333 kgf/cm2 pada kayu afrika. Hal ini disebabkan karena pada pola ini, penetrasi perekat antar bilik dan antar bilik dengan kayu tidak dapat maksimal. Penyebab tidak maksimalnya penetrasi perekat ini karena adanya rongga pada bilik yang tidak terisi perekat sehingga menurunkan ketahanan panel terhadap deformasi (kekakuan). Semakin tinggi nilai MOE suatu panel maka akan semakin tahan terhadap perubahan bentuk. Dibandingkan dengan hasil penelitian Suryansyah (2005) yang membuat balok laminasi (sandwich) dari kayu sengon-bambu, MOE yang dihasilkan berada dibawah hasil penelitian tersebut. Nilai MOE penelitian tersebut berkisar dari 57646 kgf/cm2 sampai 58345 kgf/cm2, namun apabila dibandingkan dengan hasil penelitian Setyo (2006) yang membuat batang
28850 21849 47425 25962 23223 34334 43576 38808 44411 32655 29853 40188 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
sengon gmelina afrika
n ilai M OE ( kg/c m 2) jenis kayu
moe kontrol moe pola bilik
moe pola sejajar moe pola tegak lurus
JIS A 5908 2003
komposit (sandwich) dari kayu sengon-bambu, nilai MOE yang dihasilkan lebih tinggi. Setyo (2006) menghasilkan produk dengan nilai MOE berkisar dari 11367 kgf/cm2 sampai 19627 kgf/cm2 . Pada data MOE terlihat bahwa adanya perbedaan nilai MOE panel dari ketiga jenis kayu dan pola.
Tabel 6 Sidik Ragam MOE Panel Sandwich Sumber Keragaman DB JK KT F P F Tabel 0.05 0.01 Kayu (A) 2 621257008 310628504 9,10++ 0,0006 3,266 5,264 Pola (B) 2 1567381868 783690934 22,97** 0,0001 3,266 5,264 A*B 4 90934827 22733706 0,67tn 0,619 2,642 3,906 Error 36 1228341906 34120608 Total 44 3507915611
Keterangan: ** = sangat nyata,* = nyata, tn = tidak nyata
Berdasarkan sidik ragam Tabel 6 diatas, memperlihatkan bahwa jenis kayu dan pola anyaman bambu berpengaruh sangat nyata terhadap MOE panel
sandwich. Tetapi interaksi kedua faktor tersebut tidak berpengaruh nyata tehadap
nilai MOE panel sandwich. Hal tersebut mengindikasikan bahwa jenis kayu dan pola anyaman bambu sebagai inti mempengaruhi besarnya nilai MOE panel yang dihasilkan.
Tabel 7 Hasil Uji Duncan Pengaruh Jenis kayu Terhadap MOE Pada Panel
Sandwich
Jenis kayu MOE Jumlah Contoh Uji
Uji Wilayah Berganda Duncan (α= 0,05) A3 39645 15 A A1 34064 15 B A2 30628 15 Bb
Keterangan : Huruf yang sama menunjukkan pengaruh yang tidak berbeda
Hasil uji beda rata-rata Duncan pada Tabel 7 menunjukkan bahwa nilai MOE panel sandwich dengan tiga jenis kayu dan pola anyaman berbeda sangat nyata, nilai rata-rata MOE terbesar yaitu pada panel dengan jenis kayu afrika sebesar 39645 kgf/cm2 dan nilai rata-rata MOE terkecil panel dengan jenis kayu gmelina sebesar 30682 kgf/cm2.
27
Dari Tabel 7 diatas juga terlihat bahwa kayu gmelina mempunyai nilai MOE terendah, padahal nilai kerapatan kayu gmelina tertinggi diantara dua jenis kayu lainnya. Penelitian ini menunjukkan bahwa kerapatan tidak berbanding lurus dengan nilai MOE sedangkan menurut Damanik (2005) berat jenis kayu berbanding lurus dengan nilai kekuatan kayu.
Damanik (2005) menyebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan kayu antara lain faktor biologis, kadar air, waktu penyimpanan, suhu, kelelahan, mata kayu, kemiringan serat. Dari faktor-faktor yang disebutkan diatas, faktor yang mempengaruhi nilai MOE pada penelitian kali ini adalah waktu penyimpanan yang agak lama sebelum pengujian menyebabkan kadar air makin meningkat karena kondisi lingkungan yang sering hujan. Kemudian faktor lainnya adalah kemiringan serat dan mata kayu yang terdapat pada jenis kayu tersebut.
Kerapatan kayu juga mempengaruhi nilai kekuatan kayu. Menurut Tsoumis (1991), variasi kerapatan terbagi menjadi dua, yaitu variasi dalam satu pohon dan variasi antar pohon antar spesies yang sama. Pada penelitian kali ini, contoh uji kayu tidak berasal dari satu pohon yang sama sehingga kemungkinan perbedaan kerapatan makin besar. Hal ini menyebabkan kekuatan kayu yang digunakan juga tidak sama dalam satu jenisnya.
Tabel 8 Hasil Uji Duncan Pengaruh Pola Anyaman Bambu Terhadap MOE Pada Panel Sandwich
Perlakuan MOE Jumlah Contoh Uji
Uji Wilayah Berganda Duncan (α= 0,05) B2 42265 15 A B3 34232 15 B B1 27840 15 C
Keterangan : Huruf yang sama menunjukkan pengaruh yang tidak berbeda
Dari Tabel 8 diatas terlihat bahwa pola anyaman pada panel sandwich dengan pola anyaman sejajar memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap nilai MOE. Pola anyaman sejajar memiliki nilai MOE tertinggi yaitu 42265 kgf/cm2 dan nilai MOE terendah dimiliki oleh pola anyaman bilik sebesar 27840 kgf/cm2. Hal ini disebabkan karena pola anyaman menentukan penetrasi perekat yang digunakan. Pola anyaman sejajar memiliki bidang perekatan paling luas dan
Gambar 9 histogram MOR panel Sandwich dibandingkan kontrol maksimal dibandingkan dengan pola anyaman tegak lurus dan pola anyaman bilik karena pada pola tegak lurus dan bilik terdapat bidang yang tidak terkena perekat.
Modulus of Rupture (MOR)
Nilai MOR panel yang dihasilkan berkisar dari 276 kgf/cm2 sampai 542 kgf/cm2, jika dibandingkan dengan standard JIS A 5908-2003, nilai MOR panel sandwich yang dihasilkan telah memenuhi standard JIS A 5908-2003 kecuali pada kayu sengon, besarnya nilai MOR seperti terlihat pada gambar berikut :
Pada Gambar 9 di atas terlihat bahwa nilai rata-rata MOR terendah adalah panel dengan jenis kayu sengon dengan pola anyaman bilik yaitu sebesar 276 kgf/cm2 pada pola sejajar sebesar 357 kgf/cm2 dan 279 kgf/cm2 pada pola tegak lurus. Dibandingkan dengan hasil penelitian Suryansyah (2005), nilai MOR yang dihasilkan pada penelitian ini masih kurang baik. Tetapi untuk perbandingan antara kontrol dengan produk dapat terlihat bahwa anyaman bambu memberikan pengaruh dalam peningkatan kekuatan panel. Rendahnya nilai MOR yang dihasilkan disebabkan karena beban maksimum yang diperoleh contoh uji panel bambu tidak sampai mengalami patah, tetapi hanya sampai lepasnya ikatan rekat antara kayu dengan anyaman bambu.
29
Tabel 9 Sidik Ragam MOR Panel Sandwich Sumber Keragaman DB JK KT F P F Tabel 0.05 0.01 A 2 210396 105198 17.74** 0,0001 3,266 5,264 B 2 94823 47411 8** 0,0013 3,266 5,264 A*B 4 2414 603 0,1tn 0,0981 2,642 3,906 Error 36 213445 5929 Total 44 521080
Keterangan: ** = sangat nyata,* = nyata, tn = tidak nyata
Berdasarkan sidik ragam pada Tabel 9, terlihat bahwa jenis kayu dan pola anyaman berpengaruh sangat nyata terhadap MOR panel sandwich. Tetapi interaksi kedua faktor tersebut tidak berpengaruh nyata tehadap nilai MOE panel
sandwich. Fenomena ini menunjukkan bahwa kedua faktor diatas tidak memiliki
pengaruh yang nyata terhadap nilai MOR panel sandwich.
Tabel 10 Hasil Uji Duncan pengaruh Jenis kayu Terhadap MOR Panel
Sandwich
Jenis kayu MOR Jumlah Contoh Uji
Uji Wilayah Berganda Duncan (α= 0,05) A3 467 15 A A2 355 15 B A1 303 15 Bb
Keterangan : Huruf yang sama menunjukkan pengaruh yang tidak berbeda
Hasil uji beda rata-rata Duncan pada Tabel 10 menunjukkan bahwa nilai MOR panel sandwich dengan jenis kayu sangat berbeda nyata. Nilai MOR terbesar yaitu pada panel sandwich dengan jenis kayu afrika sebesar 467 kgf/cm2 dan nilai MOR terendah panel sandwich dengan jenis sengon kayu sebesar 303 kgf/cm2.
Kayu gmelina yang memiliki kerapatan dan berat jenis tertinggi daripada kedua kayu tersebut memiliki MOR lebih rendah daripada kayu afrika yang kerapatannya lebih rendah daripada gmelina. Faktor yang mempengaruhi hal tersebut telah disebutkan sebelumnya yaitu faktor biologis, kadar air, waktu penyimpanan, suhu, kelelahan, mata kayu, kemiringan serat. Satu faktor lainnya adalah panjang dan ikatan antar serat pada kayu. Ketika kayu memiliki berat jenis
dan kerapatan tinggi tetapi ikatan antar seratnya rendah, maka akan mempengaruhi kekuatan kayu tersebut seperti yang disebutkan oleh Pandit (2002) bahwa sekecil apapun perbedaan struktur anatomi suatu jenis kayu, tentu akan menyebabkan perbedaan sifat fisiknya.
Tabel 11 Hasil Uji duncan pengaruh Pola Anyaman Bambu Terhadap MOR Panel Sandwich
Pola MOR Jumlah Contoh Uji
Uji Wilayah Berganda Duncan (α= 0,05) B2 440 15 A B3 350 15 B B1 336 15 Bb
Keterangan : Huruf yang sama menunjukkan pengaruh yang tidak berbeda
Dari Tabel 11 diatas terlihat bahwa MOR pola anyaman bambu berpengaruh sangat nyata terhadap MOR panel sandwich. Dengan nilai rata-rata tertinggi dimiliki oleh pola sejajar dengan nilai 440 kgf/cm2 dan nilai terendah dimiliki oleh pola anyaman bilik dengan nilai 336 kgf/cm2 . Hal ini disebabkan karena panel dengan pola anyaman sejajar memiliki luas bidang rekat yang lebih baik dibandingkan dengan pola anyaman bilik. Tetapi secara keseluruhan, pola anyaman dapat meningkatkan nilai MOR dari panel sandwich bila dibandingkan dengan nilai kontrol kayu yang lebih rendah daripada panel yang dilapisi anyaman bambu. Nilai MOR cenderung memiliki trend yang sama dengan nilai MOE, pada beberapa penelitian menyebutkan adanya hubungan yang kuat antara MOE dan MOR sehingga pendugaan MOR dapat dilakukan dengan MOE.
Keteguhan geser rekat antara kayu dengan bambu lapis
Kemampuan panel untuk menahan geseran pada luasan tertentu akibat adanya beban yang bekerja padanya disebut keteguhan geser. Pengujian keteguhan geser rekat dilakukan menggunakan uji geser tekan dengan memberikan beban pada arah sejajar serat dalam kondisi yang heterogen ( antara bilik bambu dengan kayu). Pembebanan dilakukan secara perlahan sampai terjadi kerusakan pada contoh uji dengan menggunakan alat uji Instron. Nilai keteguhan geser rekat dapat dilihat dari gambar dibawah ini :
31
Gambar 10 histogram keteguhan geser panel Sandwich dibandingkan kontrol Pada Gambar 10 diatas terlihat bahwa nilai keteguhan geser rekat panel dari tiga jenis kayu berkisar dari 19,5 kgf/cm2 hingga 78,64 kgf/cm2. Nilai keteguhan geser terbesar adalah pada panel dari kayu sengon dengan pola anyaman sejajar sebesar 78,64 kgf/cm2. Pengaruh antara jenis kayu dengan pola anyaman dapat dilihat pada tabel dibawah ini .
Tabel 12 Sidik Ragam Keteguhan Geser Panel Sandwich Sumber Keragaman DB JK KT F P F Tabel 0.05 0.01 A 2 4960 2480 26,37** 0,0001 3,266 5,264 B 2 1029 514 5,48 0,0139 3,266 5,264 A*B 4 2429 607 6,46** 0,0012 2,642 3,906 Error 18 1692 94 Total 26 10112
Keterangan: ** = sangat nyata,* = nyata, tn = tidak nyata
Berdasarkan sidik ragam pada Tabel 12 diatas menunjukkan bahwa jenis kayu serta interaksi antara kayu dengan bambu berpengaruh sangat nyata terhadap nilai keteguhan geser panel. Untuk mengetahui perbedaan keteguhan geser panel pada ketiga jenis kayu dengan pola anyaman bambu yang berbeda dilakukan uji rata-rata Duncan dan hasilnya disajikan pada Tabel 13.
50.62 29.18 52.77 59.55 19. 50 22.32 78.64 33.56 30.43 35.80 36.89 32.93 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
sengon gmelina afrika
n ilai G ES ER (k gf/c m 2) jenis kayu
Tabel 13 Hasil Uji Duncan Perlakuan Terhadap keteguhan Geser Pada Panel Sandwich
Perlakuan Keteguhan geser Jumlah Contoh Uji
Uji Wilayah Berganda Duncan (α= 0,05) A1B2 78,64 3 A A1B1 59,51 3 B A2B3 36,9 3 C A1B3 35,8 3 Cc A2B2 33,54 3 Cc A3B3 32,92 3 Cc A3B2 30,43 3 Cc A3B1 22,32 3 Cc A2B1 19,5 3 C
Keterangan : Huruf yang sama menunjukkan pengaruh yang tidak berbeda
Hasil uji beda rata-rata Duncan pada Tabel 13 menunjukkan bahwa nilai keteguhan geser panel sandwich berbeda nyata. Nilai rata-rata tertinggi adalah panel dari jenis kayu sengon dengan pola anyaman sejajar sebesar 78,64 kgf/cm2 dan rata-rata terendah adalah panel dari kayu afrika dengan pola anyaman bilik sebesar 19,5 kgf/cm2.
Perbedaan nilai ini seharusnya menunjukkan keteguhan geser antar bambu dengan kayu, tetapi pada saat pengujian hal yang terjadi adalah keberhasilan keteguhan geser antar bahan lebih kecil dibandingkan dengan keteguhaan geser antar bambu dengan keteguhan geser antar kayu. Hal ini dapat terlihat dari uji Duncan dimana nilai tertinggi dan terendah keteguhan geser berbeda dengan nilai yang sangat jauh.
Seperti yang terlihat pada Gambar 10 diatas, nilai keteguhan geser kontrol lebih tinggi dibandingkan dengan panel. Jika keteguhan geser antara kayu dan bambu terjadi, maka seharusnya nilai keteguhan gesernya lebih rendah dibandingkan dengan kontrol karena pada kontrol yang terjadi adalah keteguhan antara serat kayu. Hanya pada kayu sengon dengan pola bambu tegak lurus yang memiliki nilai keteguhan geser yang lebih rendah daripada kontrol. Hal ini
33
a. Contoh uji rekat antar kayu dengan bambu.
b. Contoh uji rekat antara bambu dengan bambu.
c. Contoh uji rekat antar kayu
menunjukkan bahwa keteguhan geser antara bambu dengan kayu hanya terjadi pada contoh uji tersebut.
Hal ini dikarenakan contoh uji yang dimodifikasi dari ASTM D 143-94 mengenai contoh uji geser kayu tidak dapat menumpu dengan sempurna pada alat uji Instron. Selain itu, penetrasi perekat antar bambu tidak dapat maksimal. Ruhendi dan Hadi (1997) menyebutkan bahwa kesesuaian jenis bahan yang direkat, jenis perekat, dan metode perekatan akan menentukan keberhasilan pemenuhan penggunaan produk. Perlakuan terhadap produk sebelum dan selama penggunaan juga akan menentukan keutuhan ikatan. Contoh uji geser rekat dapat dilihat pada Gambar 11.
Keteguhan rekat antar bambu
Dari hasil pengujian keteguhan rekat antar bambu berdasarkan SNI 01-5008.7-1999 Mengenai Kayu Lapis Struktural diperoleh hasil yang dapat dilihat dari Tabel 14 dibawah ini .
Tabel 14 Nilai Keteguhan Geser Rekat Antar Bambu
keteguhan geser (kg/cm2)
contoh 1 contoh 2 contoh 3 contoh 4 contoh 5
bambu lapis 13.1 8.9 7.2 9.2 5.1
Dari tabel 14 diatas dapat terlihat bahwa nilai keteguhan rekat yang ada pada lapisan antar bambu sangat berbeda jauh nilainya jika dibandingkan dengan keteguhan geser antar bambu dengan kayu. Pada pengujian keteguhan rekat ini tidak dilakukan pengujian secara menyeluruh pada seluruh contoh uji. Pengujian ini merupakan pengujian keterwakilan dengan mengambil beberapa sampel secara acak.