Praktikum Perancangan Industri Terintegrasi
3.2 Alat Dan Bahan
3.2.1 Alat
1. Alat pencacah, untuk mendapatkan serat limbah sagu dan serabut kelapa yang sesuai .
3.2.2 Bahan
1. Limbah serat sagu dan serabut kelapa yang dikeringkan
3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Pembuatan Contoh Uji
a. Persiapan Partikel
Bahan baku yang digunakan berupa limbah serat sagu serta serabut kelapa, Serat buah didapat secara manual dengan menggunakan alat parut dan pisau, sehingga serat terpisah dengan cangkang buah kelapa. Proses pemisahan serat dari kulit buah kelapa dilakukan secara manual dengan memilah anatara serat serabut yang halus dan yang kasar dimana yang akan digunakan adalah serat yang kasar, kulit buah yang mulai mengelupas tanpa dikeringkan terlebih dahulu untuk memudahkan pengerjaan terhadap buah tersebut. Serat sagu maupun serabut yang didapat melalui pencacahan manual tersebut kemudian diseragamkan ukurannya dengan panjang 2-4 cm menggunakan gunting. Untuk menghasilkan papan partikel dengan sifat-sifat mekanis yang tinggi, maka dibutuhkan partikel dengan slenderness ratio (nisbah panjang dengan tebal partikel) yang optimal.
Akan tetapi ukuran partikel yang optimal seperti halnya dalam papan partikel konvensional dapat saja menyebabkan penurunan assesibilitas oksidator terhadap komponen kimia partikel sehingga diduga akan menurunkan sifat mekanis papan. Oleh karena itu, terdapat ukuran partikel yang optimal yang dapat menghasilkan papan partikel dengan kualitas yang baik. Partikel tersebut kemudian dikeringkan dengan bantuan panas matahari hingga mencapai kadar air < 8%.
b. Pencampuran Bahan
Partikel dan perekat ditimbang sesuai kebutuhan yang didasarkan pada kadar perekat dan target kerapatan papan partikel, dalam penelitian ini kadar perekat yang digunakan adalah 10% dan 12%, sedangkan target kerapatan adalah 0.7 g/cm3. Partikel yang telah ditimbang kemudian dimasukkan ke dalam rotary blender, sedangkan perekat fenol formaldehida dimasukkan ke dalam spray gun. Saat rotary blenderberputar, perekat fenol formaldehida disemprotkan ke dalam blender menggunakan spray gun hingga perekat dan partikel tercampur merata.
c. Pembuatan Lembaran
Campuran partikel dan perekat yang telah tercampur meratadimasukkan ke dalam pencetak lembaran yang berukuran (30 x 30 x 10) cm dan kemudian dipadatkan. Pada bagian bawah dan atas cetakan dilapisi dengan pelat alumunium dan kertas teflon. Campuran partikel dan perekat yang dimasukkan harus dipastikan tersebar secara merata di dalam cetakan agar menghasilkan papan dengan kerapatan yang seragam.
d. Pengempaan
Pengempaan dingin dilakukan pada pembentukan mat. Menurut Kollman (1975), tujuan pembentukan mat adalah untuk menyiapkan bentuk dasar yang tetap dari partikel dan siap untuk dikempa. Mat kemudian dikempa tanpa proses pemanas dan langkah ini merupakan pengempaan pendahuluan atau prepassing(Bowyer et al.,2003). Kemudian dilakukan pengempaan panas terhadap mat yang sudah dilakukan pengempaan dingin (pendahuluan). Sebelum pengempaan dilakukan pada bagian dua sisi kiri dan kanan diletakkan batang besi profil persegi dengan panjang sisi 1 cm agar didapat ketebalan yang diinginkan,yaitu 1 cm. Pengempaan panas dilakukan dengan menggunakan mesin kempa panas (hot press) dengan waktu pengempaan kurang lebih 12 menit, suhu kempa 160°C dan tekanan kempa 25 kg/cm².Spesifikasi mesin kempa disajikan pada lampiran 3.
a. Pengkondisian
b. Pemotongan Contoh Uji
Gambar 2. Pola pemotongan sampel uji
Keterangan:
1 = contoh uji kerapatan dan kadar air, berukuran 10 cm x 10 cm.
2 = contoh uji daya serap air dan pengembangan tebal,berukuran 5 cm x 5 cm.
3 = contoh uji MOE dan MOR, berukuran 5 cm x 20 cm.
4 = contoh uji kekuatan rekat internal, berukuran 5 cm x 5 cm.
5 = contoh uji kuat pegang sekrup, berukuran 5 cm x 10 cm.
6 = contoh uji cadangan
3.3.2 Pengujian Papan Partikel
Untuk mengetahui kelayakan papan partikel berbahan baku serat buah bintaro, dilakukan pengujian-pengujian sesuai standar JIS A 5908: 2003, sebagai berikut:
1. Pengujian Sifat Fisis
a.Kerapatan Papan Partikel
Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm yang sudah dalam keadaan kering udara ditimbang. Kemudian pengukuran dimensi dilakukan meliputi panjang, lebar, dan tebal untuk mengetahui volume contoh uji. Kerapatan papan dihitung menggunakan rumus:
b. Kadar Air
Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm ditimbang berat kering udara (BKU), kemudian oven pada suhu 103±2°C selama 24 jam, setelah dioven contoh uji dimasukan ke dalam desikator selama 10 menit, kemudian dikeluarkan untuk ditimbang. Selanjutnya dimasukankembali ke dalam oven selama ± 3 jam, dan dimasukan kedalam desikator, dikeluarkan dan ditimbang. Demikian selanjutnya hingga mencapai berat konstan yaitu berat kering oven (BKO). Nilai kadar air dihitung menggunakan rumus:
Keterangan:
BA = Berat Awal (g)
BKO = Berat Kering Oven (g)
c.Daya Serap Air
Contoh uji 5 cm x 5 cm x 1 cm pada kondisi kering udara ditimbang beratnya (B0). Kemudian direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Selanjutnya contoh uji diangkat dan ditiriskan sampai tidak ada lagi air yang menetes, kemudian timbang kembali beratnya (B1). Nilai daya serap air dihitung menggunakan rumus:
Keterangan:
B0 = Berat Awal (g)
B1 = Berat setelah perendaman (g)
d.Pengembangan Tebal Papan Partikel
Uji ini berhubungan dengan uji daya serap air, dengan ukuran sampel 5cm x 5 cm x 1 cm. Papan partikel yang telah terbentuk kemudian direndam dalam air selama beberapa waktu. Sehingga dapat dihitung pengembangan tebal papan partikel yang menyerapair.
Keterangan:
T0 = Tebal Awal (cm)
T1 = Tebal setelah perendaman (cm)
2. PengujianSifat Mekanis
a.Penentuan modulus elastisitas (MOE)
Pengujian dilakukan menggunakan alat uji mekanis (Universal Testing Machine). Spesifikasi alat uji mekanis disajikan pada lampiran 4. Contoh uji dalam kondisi kering udara dibentangkan dengan jarak sangga 15 kali tebal nominal, tetapi tidak kurang dari 7.5 cm. Kemudian pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga. Nilai MOE dihitung menggunakan rumus :
Keterangan :
∆P = Selisih beban (kg)
L = Jarak sangga (cm)
∆y = Perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm)
b = Lebar contoh uji (cm)
h = Tebal contoh uji (cm)
Gambar 4. Skema pengujian MOE dan MOR menggunakan UTM
b.Penentuan modulus Patah (MOR)
Pengujian modulus patah menggunakan contoh uji yang sama dengan contoh uji pengujian modulus elastisitas. Nilai MOR dapat dihitung menggunakan rumus umumnya :
Keterangan :
P = Berat maksimum (kgf)
L = Jarak sangga (cm)
b = Lebar contoh uji (cm)
h = Tebal contoh uji (cm)
c.Penentuan kekuatan rekat internal (Internal Bonding)
Uji ini merupakan upaya pengendalian kualitas yang penting karena menunjukkan ke sempurnaan pencampuran, pembentukan,dan pengepresan papan partikel,serta merupakan ukuran terbaik tentang kualitas pembuatan suatu papan karena menunjukkan ikatan antar partikel. Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm pada kondisi kering udara diukur panjang dan lebarnya untuk menghitung luas permukaan (A). selanjutnya contoh uji direkatkan diantara dua buah blok kayu yang berukuran 5 cm x 5 cm dengan perekat epoxy dan biarkan mengering selama 24 jam agar proses perekatannya sempurna (Gambar 3). Kemudiancontoh uji diletakkan pada mesin uji Kemudian blok kayu ditarik tegak lurus permukaan contoh uji sampai diketahui nilai beban maksimum. Nilai kekuatan rekat internal dihitung dengan menggunakan rumus :
Keterangan :
IB = Kekuatanrekat internal (kg/cm2)
Pmax = Beban maksimum (kg)
A = Luas permukaan contoh uji (cm)
Gambar 5. Sampel uji kekuatan rekat internal (Internal Bonding)
d.Penentuan kuat pegang sekrup (Screw Holding)
Sekrup yang digunakan berdiameter 0.31 cm, panjang 1.3 cm dimasukkan kedalam contoh uji hingga mencapai kedalaman 0.8 cm. Proses pengujian dilakukan dengan cara contoh uji dijepit pada sisi kanan dan kiri. Kemudian sekrup ditarik keatas hingga beban maksimum sampai sekrup tercabut. Besarnya beban maksimum yang tercapai dalam satuan kilogram
3.4 Rancangan Percobaan Dan Analisis Data
Data penelitian ini diolah dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) pola faktorial, yang terdiri dari satu faktor yaitu variasi kadar perekat dengan duataraf perlakuan perekat 10% dan 12%, sehingga papan partikel yang akan dibuat sebanyak 6 papan. Rancangan acak lengkap merupakan jenis rancangan percobaan yang paling sederhana. Pada Rancangan Acak Lengkap (RAL), tidak ada faktor lain di luar faktor yang diteliti, yang mempengaruhi percobaan atau faktor yang dapat mempengaruhi percobaan tersebut sudah diketahui, namun dapat dikontrol (Montgomery, 2001). Pada Rancangan Acak Lengkap (RAL) ini, data hasil percobaan Y dinyatakan dalam model matematik :
Yij = µ + τ i + ε ij
dimana :
i = kadar perekat 10% dan 12%
ke-j
Selanjutnya, papan partikel tersebut diuji dan diperoleh data berupa data sifat fisis dan mekanis. Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan Microsoft Excel 2007, untuk mengetahui pengaruh perlakuan (perbedaan persentase kadar perekat)yang diberikan terhadap sifat-sifat papan partikel dari serat buah bintaromaka dilakukan analisis keragaman uji F. Nilai F yang dihitung dibandingkan dengan nilai F tabel 5% dan nilai F tabel 1%. Nilai F hitung didapat melalui rumus:
dimana :
KTP = Kuadrat Tengah Perlakuan, merupakan pembagian antara Jumlah
Kuadrat Perlakuan (JKP) dengan derajat bebas perlakuan
Nilai Jumlah Kuadrat Perlakuan (JKP) merupakan jumlah pengaruh perlakuan (Ʃτi), sedangkan Jumlah Kuadrat Galat (JKG) merupakan jumlah pengaruh acak (Ʃεij). Derajat bebas perlakuan merupakan jumlah perlakuan dikurangi 1 (i-1), sedangkan derajat bebas galat merupakan perkalian antara jumlah perlakuan dengan jumlah ulangan dikurangi 1 (i(j-1)). Nilai F tabel 1% dan F tabel 5% disajikan pada lampiran 5 dan lampiran 6.
Apabila F hitung < F tabel 5 %, makatidak ada perbedaan nyata (non-significantdifferent). Apabila F tabel 1% > F hitung > F tabel 5 %, maka terdapat perbedaan nyata (significant different). Sedangkan apabila F hitung > F tabel1 % > F tabel 5 %, maka terdapat perbedaan sangat nyata (highly significantdifferent) antar perlakuan.
3.2.1 Alat
1. Alat pencacah, untuk mendapatkan serat limbah sagu dan serabut kelapa yang sesuai .
3.2.2 Bahan
1. Limbah serat sagu dan serabut kelapa yang dikeringkan
3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Pembuatan Contoh Uji
a. Persiapan Partikel
Bahan baku yang digunakan berupa limbah serat sagu serta serabut kelapa, Serat buah didapat secara manual dengan menggunakan alat parut dan pisau, sehingga serat terpisah dengan cangkang buah kelapa. Proses pemisahan serat dari kulit buah kelapa dilakukan secara manual dengan memilah anatara serat serabut yang halus dan yang kasar dimana yang akan digunakan adalah serat yang kasar, kulit buah yang mulai mengelupas tanpa dikeringkan terlebih dahulu untuk memudahkan pengerjaan terhadap buah tersebut. Serat sagu maupun serabut yang didapat melalui pencacahan manual tersebut kemudian diseragamkan ukurannya dengan panjang 2-4 cm menggunakan gunting. Untuk menghasilkan papan partikel dengan sifat-sifat mekanis yang tinggi, maka dibutuhkan partikel dengan slenderness ratio (nisbah panjang dengan tebal partikel) yang optimal.
Akan tetapi ukuran partikel yang optimal seperti halnya dalam papan partikel konvensional dapat saja menyebabkan penurunan assesibilitas oksidator terhadap komponen kimia partikel sehingga diduga akan menurunkan sifat mekanis papan. Oleh karena itu, terdapat ukuran partikel yang optimal yang dapat menghasilkan papan partikel dengan kualitas yang baik. Partikel tersebut kemudian dikeringkan dengan bantuan panas matahari hingga mencapai kadar air < 8%.
b. Pencampuran Bahan
Partikel dan perekat ditimbang sesuai kebutuhan yang didasarkan pada kadar perekat dan target kerapatan papan partikel, dalam penelitian ini kadar perekat yang digunakan adalah 10% dan 12%, sedangkan target kerapatan adalah 0.7 g/cm3. Partikel yang telah ditimbang kemudian dimasukkan ke dalam rotary blender, sedangkan perekat fenol formaldehida dimasukkan ke dalam spray gun. Saat rotary blenderberputar, perekat fenol formaldehida disemprotkan ke dalam blender menggunakan spray gun hingga perekat dan partikel tercampur merata.
c. Pembuatan Lembaran
Campuran partikel dan perekat yang telah tercampur meratadimasukkan ke dalam pencetak lembaran yang berukuran (30 x 30 x 10) cm dan kemudian dipadatkan. Pada bagian bawah dan atas cetakan dilapisi dengan pelat alumunium dan kertas teflon. Campuran partikel dan perekat yang dimasukkan harus dipastikan tersebar secara merata di dalam cetakan agar menghasilkan papan dengan kerapatan yang seragam.
d. Pengempaan
Pengempaan dingin dilakukan pada pembentukan mat. Menurut Kollman (1975), tujuan pembentukan mat adalah untuk menyiapkan bentuk dasar yang tetap dari partikel dan siap untuk dikempa. Mat kemudian dikempa tanpa proses pemanas dan langkah ini merupakan pengempaan pendahuluan atau prepassing(Bowyer et al.,2003). Kemudian dilakukan pengempaan panas terhadap mat yang sudah dilakukan pengempaan dingin (pendahuluan). Sebelum pengempaan dilakukan pada bagian dua sisi kiri dan kanan diletakkan batang besi profil persegi dengan panjang sisi 1 cm agar didapat ketebalan yang diinginkan,yaitu 1 cm. Pengempaan panas dilakukan dengan menggunakan mesin kempa panas (hot press) dengan waktu pengempaan kurang lebih 12 menit, suhu kempa 160°C dan tekanan kempa 25 kg/cm².Spesifikasi mesin kempa disajikan pada lampiran 3.
a. Pengkondisian
b. Pemotongan Contoh Uji
Gambar 2. Pola pemotongan sampel uji
Keterangan:
1 = contoh uji kerapatan dan kadar air, berukuran 10 cm x 10 cm.
2 = contoh uji daya serap air dan pengembangan tebal,berukuran 5 cm x 5 cm.
3 = contoh uji MOE dan MOR, berukuran 5 cm x 20 cm.
4 = contoh uji kekuatan rekat internal, berukuran 5 cm x 5 cm.
5 = contoh uji kuat pegang sekrup, berukuran 5 cm x 10 cm.
6 = contoh uji cadangan
3.3.2 Pengujian Papan Partikel
Untuk mengetahui kelayakan papan partikel berbahan baku serat buah bintaro, dilakukan pengujian-pengujian sesuai standar JIS A 5908: 2003, sebagai berikut:
1. Pengujian Sifat Fisis
a.Kerapatan Papan Partikel
Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm yang sudah dalam keadaan kering udara ditimbang. Kemudian pengukuran dimensi dilakukan meliputi panjang, lebar, dan tebal untuk mengetahui volume contoh uji. Kerapatan papan dihitung menggunakan rumus:
b. Kadar Air
Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm ditimbang berat kering udara (BKU), kemudian oven pada suhu 103±2°C selama 24 jam, setelah dioven contoh uji dimasukan ke dalam desikator selama 10 menit, kemudian dikeluarkan untuk ditimbang. Selanjutnya dimasukankembali ke dalam oven selama ± 3 jam, dan dimasukan kedalam desikator, dikeluarkan dan ditimbang. Demikian selanjutnya hingga mencapai berat konstan yaitu berat kering oven (BKO). Nilai kadar air dihitung menggunakan rumus:
Keterangan:
BA = Berat Awal (g)
BKO = Berat Kering Oven (g)
c.Daya Serap Air
Contoh uji 5 cm x 5 cm x 1 cm pada kondisi kering udara ditimbang beratnya (B0). Kemudian direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam. Selanjutnya contoh uji diangkat dan ditiriskan sampai tidak ada lagi air yang menetes, kemudian timbang kembali beratnya (B1). Nilai daya serap air dihitung menggunakan rumus:
Keterangan:
B0 = Berat Awal (g)
B1 = Berat setelah perendaman (g)
d.Pengembangan Tebal Papan Partikel
Uji ini berhubungan dengan uji daya serap air, dengan ukuran sampel 5cm x 5 cm x 1 cm. Papan partikel yang telah terbentuk kemudian direndam dalam air selama beberapa waktu. Sehingga dapat dihitung pengembangan tebal papan partikel yang menyerapair.
Keterangan:
T0 = Tebal Awal (cm)
T1 = Tebal setelah perendaman (cm)
2. PengujianSifat Mekanis
a.Penentuan modulus elastisitas (MOE)
Pengujian dilakukan menggunakan alat uji mekanis (Universal Testing Machine). Spesifikasi alat uji mekanis disajikan pada lampiran 4. Contoh uji dalam kondisi kering udara dibentangkan dengan jarak sangga 15 kali tebal nominal, tetapi tidak kurang dari 7.5 cm. Kemudian pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga. Nilai MOE dihitung menggunakan rumus :
Keterangan :
∆P = Selisih beban (kg)
L = Jarak sangga (cm)
∆y = Perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm)
b = Lebar contoh uji (cm)
h = Tebal contoh uji (cm)
Gambar 4. Skema pengujian MOE dan MOR menggunakan UTM
b.Penentuan modulus Patah (MOR)
Pengujian modulus patah menggunakan contoh uji yang sama dengan contoh uji pengujian modulus elastisitas. Nilai MOR dapat dihitung menggunakan rumus umumnya :
Keterangan :
P = Berat maksimum (kgf)
L = Jarak sangga (cm)
b = Lebar contoh uji (cm)
h = Tebal contoh uji (cm)
c.Penentuan kekuatan rekat internal (Internal Bonding)
Uji ini merupakan upaya pengendalian kualitas yang penting karena menunjukkan ke sempurnaan pencampuran, pembentukan,dan pengepresan papan partikel,serta merupakan ukuran terbaik tentang kualitas pembuatan suatu papan karena menunjukkan ikatan antar partikel. Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm pada kondisi kering udara diukur panjang dan lebarnya untuk menghitung luas permukaan (A). selanjutnya contoh uji direkatkan diantara dua buah blok kayu yang berukuran 5 cm x 5 cm dengan perekat epoxy dan biarkan mengering selama 24 jam agar proses perekatannya sempurna (Gambar 3). Kemudiancontoh uji diletakkan pada mesin uji Kemudian blok kayu ditarik tegak lurus permukaan contoh uji sampai diketahui nilai beban maksimum. Nilai kekuatan rekat internal dihitung dengan menggunakan rumus :
Keterangan :
IB = Kekuatanrekat internal (kg/cm2)
Pmax = Beban maksimum (kg)
A = Luas permukaan contoh uji (cm)
Gambar 5. Sampel uji kekuatan rekat internal (Internal Bonding)
d.Penentuan kuat pegang sekrup (Screw Holding)
Sekrup yang digunakan berdiameter 0.31 cm, panjang 1.3 cm dimasukkan kedalam contoh uji hingga mencapai kedalaman 0.8 cm. Proses pengujian dilakukan dengan cara contoh uji dijepit pada sisi kanan dan kiri. Kemudian sekrup ditarik keatas hingga beban maksimum sampai sekrup tercabut. Besarnya beban maksimum yang tercapai dalam satuan kilogram
3.4 Rancangan Percobaan Dan Analisis Data
Data penelitian ini diolah dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) pola faktorial, yang terdiri dari satu faktor yaitu variasi kadar perekat dengan duataraf perlakuan perekat 10% dan 12%, sehingga papan partikel yang akan dibuat sebanyak 6 papan. Rancangan acak lengkap merupakan jenis rancangan percobaan yang paling sederhana. Pada Rancangan Acak Lengkap (RAL), tidak ada faktor lain di luar faktor yang diteliti, yang mempengaruhi percobaan atau faktor yang dapat mempengaruhi percobaan tersebut sudah diketahui, namun dapat dikontrol (Montgomery, 2001). Pada Rancangan Acak Lengkap (RAL) ini, data hasil percobaan Y dinyatakan dalam model matematik :
Yij = µ + τ i + ε ij
dimana :
i = kadar perekat 10% dan 12%
ke-j
Selanjutnya, papan partikel tersebut diuji dan diperoleh data berupa data sifat fisis dan mekanis. Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan Microsoft Excel 2007, untuk mengetahui pengaruh perlakuan (perbedaan persentase kadar perekat)yang diberikan terhadap sifat-sifat papan partikel dari serat buah bintaromaka dilakukan analisis keragaman uji F. Nilai F yang dihitung dibandingkan dengan nilai F tabel 5% dan nilai F tabel 1%. Nilai F hitung didapat melalui rumus:
dimana :
KTP = Kuadrat Tengah Perlakuan, merupakan pembagian antara Jumlah
Kuadrat Perlakuan (JKP) dengan derajat bebas perlakuan
Nilai Jumlah Kuadrat Perlakuan (JKP) merupakan jumlah pengaruh perlakuan (Ʃτi), sedangkan Jumlah Kuadrat Galat (JKG) merupakan jumlah pengaruh acak (Ʃεij). Derajat bebas perlakuan merupakan jumlah perlakuan dikurangi 1 (i-1), sedangkan derajat bebas galat merupakan perkalian antara jumlah perlakuan dengan jumlah ulangan dikurangi 1 (i(j-1)). Nilai F tabel 1% dan F tabel 5% disajikan pada lampiran 5 dan lampiran 6.
Apabila F hitung < F tabel 5 %, makatidak ada perbedaan nyata (non-significantdifferent). Apabila F tabel 1% > F hitung > F tabel 5 %, maka terdapat perbedaan nyata (significant different). Sedangkan apabila F hitung > F tabel1 % > F tabel 5 %, maka terdapat perbedaan sangat nyata (highly significantdifferent) antar perlakuan.
No comments:
Post a Comment