sifat fisis dan mekanis oriented strand board ......jenis dan kadar perekat yang sama (febrianto et...
TRANSCRIPT
SIFAT FISIS DAN MEKANIS ORIENTED STRAND BOARD
BAMBU HIBRIDA PADA BERBAGAI KADAR PEREKAT
Rynaldo Davinsy E251180031
Dosen Pembimbing :
Prof. Dr. Ir. Fauzi Febrianto, MS
Dr. Ir. Deded Sarip Nawawi, M.Sc
Moderator
Sekolah Pascasarjana
Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan
Fakultas Kehutanan dan Lingkungan
IPB University
Seminar Hasil Penelitian
PENDAHULUAN
METODOLOGI
HASIL & PEMBAHASAN
SIMPULAN
HASIL & PEMBAHASAN
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680
Outline
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680
PENDAHULUAN
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680PENDAHULUAN
• Mudah tumbuh, daur panen pendek, dan Sifat mekanis tinggi (+) (Fatrawana et al. 2019; Maulana et al. 2017;
Febrianto et al. 2017)
• Diameter kecil, keteguhan belah, dan mudah terserang organisme (-) Febrianto et al. 2017; Maulana, 2019)
Produksi Bambu Indonesia
20,4 juta batang tahun 2018 (BPS 2019)
Rekayasa lanjut yaitu
dengan olahan OSB.
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680PENDAHULUAN
• OSB merupakan salah satu produk komposit.
OSB bambu memiliki sifat fisis & mekanis
yang lebih baik dibandingkan kayu, pada
jenis dan kadar perekat yang sama (Febrianto
et al. 2012; Adrin et al. 2013)). Namun, perekat yang
digunakan MDI tergolong mahal.
Mensubstitusi perekat MDI ke PF pada OSB
bambu pernah dilakukan, hasilnya
memenuhi kriteria OSB Maulana et al. (2017)
Modifikasi steam dan bilas NaOH dapat
meningkatkan kualitas BOSB (Maulana et al. 2018;
Murda et al. 2018; Fatrawana et al. 2019)
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680Pendahuluan
• Kadar perekat yang tinggi akan menghasilkan sifat fisis dan mekanis yang baik Maulana et al. 2017; Febrianto et al. 2017; Maloney (1993);
Avramidis dan Smith (1989) . Mengevaluasi kinerja OSB hibrida bambu
andong dan betung dengan kadar perekat yang berbeda sangat menarik
diteliti.
• Shelling ratio 25/50/25 memiliki sifat fisis dan mekanis yang terbaik (Muhamad 2019), namun daya rekat internal belum memenuhi syarat.
• Umumnya OSB banyak dibuat dengan bahan baku tunggal dan perekat yang homogen, namun masih memiliki kelemahan.
• Rekayasa baru, dengan menggabungkan dua jenis bahan baku yang berbeda yaitu Hibrida OSB (Maulana 2019; Muhamad 2019;
Nurhazwani et al. 2006).
PENDAHULUAN
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680Pendahuluan
Perumusan Masalah
1. Apakah dengan perlakuan
kombinasi bahan baku bambu
dapat meningkatkan sifat fisis dan
mekanis OSB hibrida?
2. Ap a ka h d en ga n pe r la ku a n
peningkatan kadar perekat dapat
meningkatkan sifat fisis dan mekanis
OSB hibrida?
Tujuan
1. M e n g e v a l u a s i p e r l a k u a n
kombinasi bahan baku bambu
terhadap sifat fisis dan mekanis OSB
hibrida yang dihasilkan.
2. Mengevaluasi hasil perlakuan
peningkatan kadar perekat terhadap
sifat fisis dan mekanis OSB hibrida
yang dihasilkan.
PENDAHULUAN
METODOLOGI
PENELITIAN
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680
Waktu Penelitian Tempat Penelitian
Maret 2020 –September 2020
❖ Laboratorium Biokomposit
❖ Laboratorium Teknologi Peningkatan Mutu
Kayu.
❖ Workshop pengerjaan kayu
❖ Laboratorium Rekayasa dan Desain
Bangunan Kayu, DHH, IPB
METODOLOGI
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680
Bahan
Andong (Gigantochloa
pseudoarundinacea) umur
±4 tahun
Betung (Dendrocalamus
asper (Schult.f.)) umur ± 4
tahun
Perekat phenol
formaldehyde (PF) SC
(43%)
Parafin NaOH 1%
Peralatan
Autoclave, oven, desikator,
peralatan gelas, kaliper, kertas
saring, pipet tetes, microscop
macro capture, timbangan
digital, neraca digital, rotary
blender, spraygun, cetakan
berukuran 30cm x 30cm x 0,9
cm, alat kempa panas (hot
press), plat besi, caliper digital,
camera, waterbath, matriguard
239A, spektrofotometer, dan
Universal Testing Machine
(UTM) Chun Yen.
METODOLOGI
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680Metodologi Penelitian
Bahan bakuutuh
bambu
Pemotonganbahan baku
bambu secara manual
• Strand BambuAndong
• Strand bambu betung
Slenderness Ratio (SR)
& Aspect Ratio (AR)
(Maloney 1993)
Pengujian
geometri
strand
Persiapan bahan baku
METODOLOGI
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680Metodologi Penelitian
Perlakuan Awal
Strand di steam dengantekanan 126 ℃, 0.14 MPa, 1 jam (bambu andong)
Bilas NaOH 1%
Strand andong
dilakukan
modifikasi kimia
METODOLOGI
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680Metodologi Penelitian
OSB Hibrida bambu betung dan
andong
Tabel 1 Kombinasi Hibrida Bambu
Ukuran papan
30x30x0.9 cm3
Face Core Back
Kerapatan 0.7 g cm-3
25 2550
METODOLOGI
Kode OSB
A Andong : Andong : Andong
B Betung : Betung : Betung
ABA Andong : Betung : Andong
BAB Betung : Andong : Betung
Tekanan Kempa : 2.45 Mpa | 135oC
Perekat Phenol formaldehyde : 8 dan 10%
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680Metodologi Penelitian
Proses Pembuatan OSB Hibrida
bambu
Strand betung dan
andong KA 5%
Perekat PF
(SC=49,96%) spray
gun, air compressor,
dan rotary bender
dan parafin 1%
Penyusunan strand dengan
cetakan 30x30x0.9 cm3
face:core:back (tabel 1)
pada berbagai kadar
perekat
Tekanan spesifik
25 kg cm-2 Suhu
135 °C, 9 menit
Pengkodisian
± 14 hari
METODOLOGI
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680Metodologi Penelitian
Pembuatan Contoh Uji
30 cmKeterangan:
A,B : Sampel uji dan cadangan untuk MOE
dan MOR sejajar serat (20x5x0.9) cm3
C,D : Sampel uji dan cadangan untuk MOE
dan MOR tegak lurus (20x5x0.9) cm3
E : Sampel uji kadar air dan kerapatan
(10x10x0.9) cm3
F,G : Sampel uji Daya Serap Air (DSA),
Pengembangan Tebal (PT), PT Siklik
(5x5x0.9)cm3
H : Sampel uji Internal bond (5x5x0.9)cm3
METODOLOGI
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680Metodologi Penelitian
Daya Serap Air (DSA)
Pengembangan Tebal (PT) dan PT Siklik
DSA (%) =𝑚2−𝑚1𝑚1 𝑥100%
PT (%) = 𝑡2−𝑡1𝑡1 𝑥100
Kerapatan (ρ)
Kadar Air (KA)
KA(%) = 𝑚1−𝑚2𝑚2 𝑥100
Kerapatan (g cm-3) = m1𝑉
Pengujian Sifat Fisis
METODOLOGI
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680Metodologi Penelitian
𝐌𝐎𝐑 𝐤𝐠 𝐜𝐦 −𝟐 = 𝟑𝐏𝑳𝟑𝟐𝐛𝒉𝟐𝐌𝐎𝐄𝐬 𝐤𝐠 𝐜𝒎 −𝟐 = ∆𝐏𝑳𝟑𝟒∆𝐘𝐛𝒉𝟑 MOEs : modulus of elasticity (kg cm-2)
MOR : modulus of rupture (kg cm-2)
P : beban Maksimum (kg)∆P : beban dibawah batas proporsi
(kg)
L : jarak sangga (cm)∆Y : defleksi pada beban P (cm)
b : lebar contoh uji (cm)
h : tebal contoh uji (cm)
𝑰𝑩 = 𝑷𝒃𝑳 IB : internal bond (kg cm-2)
P : beban maksimum (kg)
L : panjang contoh uji (cm)
b : lebar contoh uji (cm)
Internal Bond
MOE dan MOR
Pengujian Sifat Mekanis Destruktif
METODOLOGI
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680Metodologi Penelitian
Prosedur analisis data
Yij = μ + Ai + εij
Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah rancangan acak lengkap (RAL).
Percobaan rancangan dilakukan 2 kali pada masing-masing perekat 8% dan 10% untuk faktor
kombinasi bambu betung tunggal (B), andong tunggal (A), betung:andong:betung (BAB),
andong:betung:andong (ABA). Masing-masing perlakuan dilakukan 3 ulanganSemua nilai dari
parameter sifat fisis dan mekanis yang diukur dibandingkan dengan standar komersial OSB CSA
0437.0 (Grade 0 - 1).
Model matematik adalah sebagai berikut:
Keterangan
Yij : Nilai pengamatan faktor kombinasi hibrida bambu pada taraf ke-i, dan
ulangan ke j;
µ : Rataan umum pengamatan;
α : Pengaruh kombinasi hibrida pada taraf ke-i;
εij : Galat percobaan faktor kombinasi hibrida bambu taraf ke-i dengan serta
ulangan ke-j;
i : Kombinasi hibrida bambu (B:B:B, A:A:A, B:A:B, A:B:A)
j : Ulangan 1, 2, 3.
METODOLOGI
Pengujian lainnya dilakukan menggunakan Independent T-test dengan tujuan untuk
mengetahui perbedaan pengaruh kadar perekat dan kombinasi hibrida pada sifat
fisis dan mekanis bambu hibrida.
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680
HASIL DAN
PEMBAHASAN
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680HASIL & PEMBAHASAN
Jenis Strand Parameter Minimum Maksimum Rata-Rata* SD
Bambu
Betung
Panjang (cm) 6,71 7,52 7,27 0,12
Lebar (cm) 1,88 3,05 2,45 0,22
Tebal (cm) 0,04 0,10 0,06 0,01
AR 2,39 3,85 3,00 0,27
SR 72,15 184,88 122,27 23,39
Bambu
Andong
Panjang (cm) 6,89 7,85 7,24 0,11
Lebar (cm) 2,16 2,93 2,39 0,16
Tebal (cm) 0,05 0,10 0,07 0,01
AR 2,50 3,31 3,04 0,20
SR 72,55 147,30 110,78 16,83
Tabel 2 Nilai SR dan AR strand Bambu betung dan bambu andong.
Geometri Strand
Keterangan : *) Rata-rata dari 100 ulangan; SD = Standar Deviasi.
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680HASIL & PEMBAHASAN
Kerapatan (ρ)
Gambar 3 Sebaran nilai kerapatan OSB hibrida kayu sengon dan bambu andong pada
berbagai kadar perekat
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
Betung Andong BAB ABA
Ker
ap
ata
n (
g c
m-3
)
Jenis Perlakuan
Perekat 8% Perekat 10%
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680HASIL & PEMBAHASAN
Kadar Air (KA)
Gambar 4 Sebaran nilai kadar air OSB hibrida kayu sengon dan bambu andong pada berbagai
kadar perekat
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
Betung Andong BAB ABA
Kad
ar
air
(%
)
Jenis Perlakuan
Perekat 8% Perekat 10%
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680HASIL & PEMBAHASAN
Daya Serap Air (DSA)
(a) (b)
Gambar 6 Nilai DSA 2 jam (a) dan DSA 24 jam (b) hibrida OSB bambu pada berbagai
kadar perekat; huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata (α<0.05)
0
5
10
15
20
25
30
Betung Andong BAB ABA
Da
ya
se
rap
air
2 j
am
(%
)
Jenis Perlakuan
Perekat 8% Perekat 10%
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
Betung Andong BAB ABADa
ya
se
rap
air
24
ja
m (
%)
Jenis Perlakuan
Perekat 8% Perekat 10%
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680HASIL & PEMBAHASAN
Pengembangan Tebal (PT)
Gambar 5 Nilai PT 2 jam (a) dan PT 24 jam (b) hibrida OSB bambu pada berbagai
kadar perekat; huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata (α<0.05)
(a) (b)
0
2
4
6
8
10
Betung Andong BAB ABAPe
ng
em
ba
ng
an
te
ba
l 2
ja
m
(%)
Jenis Perlakuan
Perekat 8% Perekat 10%
0
5
10
15
20
Betung Andong BAB ABA
Pe
ng
em
ba
ng
an
te
ba
l 2
4 j
am
(%)
Jenis Perlakuan
Perekat 8% Perekat 10%
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680HASIL & PEMBAHASAN
Modulus Lentur (MOE)
Gambar 9 Nilai MOE OSB hibrida bambu betung dan andong pada berbagai kadar
perekat: (a) sejajar serat, (b) tegak lurus serat; huruf yang berbeda
menunjukkan tidak berbeda nyata (α<0,05),
(a) (b)
abc
bca
aa
c
aa aa
0
1000
2000
3000
4000
Betung Andong BAB ABA
MO
Es ⊥
sera
t(M
Pa
)
Jenis Perlakuan
Perekat 8% Perekat 10%
a
b
a a
aa aa aabb
0
1500
3000
4500
6000
7500
9000
Betung Andong BAB ABA
MO
Es
//
se
rat
(MP
a)
Jenis Perlakuan
Perekat 8% Perekat 10%
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680HASIL & PEMBAHASAN
Modulus Patah (MOR)
Gambar 9 Nilai MOR OSB hibrida bambu betung dan andong pada berbagai kadar perekat:
(a) sejajar serat, (b) tegak lurus serat; huruf yang berbeda menunjukkan tidak
berbeda nyata (α<0,05),
(a) (b)
ab
a a
cc cc
bb
aa
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
Betung Andong BAB ABA
MO
R/
/ s
era
t(M
Pa
)
Jenis perlakuan
Perekat 8% Perekat 10%
b
c
aab
aa
aa
aa aa
0
5
10
15
20
25
30
35
Betung Andong BAB ABA
MO
R⊥
se
rat
(MP
a)
Jenis perlakuan
Perekat 8% Perekat 10%
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680HASIL & PEMBAHASAN
Keteguhan Rekat (IB)
Gambar 10 Nilai IB OSB hibrida bambu betung dan andong pada berbagai kadar perekat
b
a
b b
abb
aa
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
Betung Andong BAB ABA
Inte
rna
l B
on
d (
IB)
(MP
a)
Jenis perlakuan
Perekat 8% Perekat 10%
SIMPULAN
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680SIMPULAN
• Geometri strand pada bambu betung dan bambu andong yang digunakan
dalam pembuatan OSB hibrida berkategori baik.
• Sifat fisis seperti kerapatan (ρ), kadar air (KA), daya serap air (DSA),
pengembangan tebal (PT) pada OSB hibrida bambu seluruhnya telah
memenuhi standar JIS A 5908:2003 dengan adanya kombinasi bahan baku
dan meningkatnya kadar perekat.
• Peningkatan kadar perekat juga meningkatkan sifat mekanis kombinasi OSB
hibrida bambu seperti nilai modulus patah (Modulus of Rufture/MOR),
modulus lentur (Modulus of Elasticity/ MOE), nilai keteguhan rekat internal
(Internal Bond/ IB). Nilai IB hanya betung:betung:betung (BBB) dan
andong:andong:andong (AAA) dengan perekat 10% yang telah memenuhi
kriteria, kemudian yang lain belum memenuhi kriteria. Hal ini diduga karena
perbedaan kerapatan kedua bahan baku yang berbeda, sehingga kekuatan
ikatan antar strand kayu sengon dan bambu andong tidak baik.
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Jawa Barat, 16680Daftar Pustaka
Adrin, Febrianto F, Sadiyo S. 2013. Properties of oriented strand board prepared from steam treated bamboo strands under
various adhesive combinations. JITKT 11(2):109-119.
[BPS] Badan Pusat Statistik. 2019. Statistik Produksi Kehutanan 2018. Jakarta (ID): Badan Pusat Statistik. Indonesia.
Fatrawana A, Maulana S, Nawawi DS, Sari RK, Hidayat W, Park S, Febrianto F, Lee SH, Kim NH. 2019. Changes in chemical
components of steam-treated betung bamboo strands and their efects on the physical and mechanical properties of bamboo-
oriented strand boards. Euro J of Wood and Wood Prod. 25(3): 212-221.
Febrianto F, Jang JH, Lee SH, Santosa IA, Hidayat W, Kwon JH, Kim NH. 2015. Effect of bamboo species and resin content on
properties of oriented strand board prepared from steam treated bamboo strands. Bio Resources 10(2): 2642-2655.
Febrianto F, Purnamasari I, Arinana, Gumilang A, Kim NH, 2013. Steaming effect on natural durability of bamboo oriented strand
board against termites and power post beetle. JITKT 11(2): 161-169.
Febrianto F, Sahroni, Hidayat W, Bakar ES, Kwon GJ, Kwon JH, Kim NH. 2012. Properties of oriented strand board made from
betung bamboo (Dendrocalamus asper (Schultes.f) Backer ex Heyne). Wood Sci Technol 46: 53-62.
Febrianto F, Sumardi I, Hidayat W, Maulana S. 2017. Papan Untai Bambu Berarah Material Unggul Untuk Komponen Bangunan
Struktur. Bogor (ID): IPB Press.
[JSA] Japanese Standard Association. 1963. JIS A 1405. Methods of Test for Sound Absorption of Acoustical Material by the Tube
Method. Japanese Standard Association.
Karlinasari L, Hermawan D, Maddu A, Martiandi B, Hadi YS. 2012. Development of particleboard from tropical fast growing
species for acoustic panel. J of Trop Forest Sci 24(1): 64–69
[KLHK] Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan. 2016. Statistik KLHK 2016. Jakarta (ID). Kementerian Lingkungan
Hidup dan Kehutanan. Indonesia
Maulana S, Busyra I, Fatrawana A, Hidayat W, Sari RK, Sumardi I, Wistara INJ, Lee SH, Kim NH, Febrianto F. 2017. Effects of
steam treatment on physical and mechanical properties of bamboo oriented strand board. J Korean Wood Sci Technol.
46(6): 872-882.
Maulana S. 2019. Peningkatan kualitas pada untai bambu berarah melalui modifikasi kimia [Disertasi]. Bogor (ID): Sekolah
Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Mattjik AA, Sumertajaya IM. 2002. Perancangan Percobaan dengan Aplikasi SAS dan Minitab Jilid 1. Bogor (ID): IPB Press.
Muhamad S. 2019. Sifat fisis dan mekanis hibrida oriented strand board kayu mangium dan bambu betung akibat modifikasi strand
[Tesis]. Bogor (ID): Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Ningsih RV. 2016. Evaluasi kekutan oriented strand board (OSB) bambu andong (Gigantochloa verticillata Wild. Munro) pada
berbagai shelling ratio melalui pengujian nondestruktif dan destruktif [Tesis]. Bogor (ID): Sekolah Pascasarjana Institut
Pertanian Bogor.
TERIMAKASIH