© 2001 Sutrisno Posted: 16 Nov. 2001 [rudyct]

Makalah Falsafah Sains (PPs 702)   

Program Pasca Sarjana / S3

Institut Pertanian Bogor

November 2001

Dosen:

Prof Dr Ir Rudy C Tarumingkeng (Penanggung Jawab)

HUBUNGAN ANTARA KETEGUHAN GESER TEKAN

DENGAN KETEGUHAN REKAT INTERNAL PAPAN UNTAI

Oleh :

Sutrisno

E 016010021/IPK

E-mail: trisno62@plasa.com

Ringkasan

Salah satu sifat papan untai yang harus diuji adalah keteguhan rekat internal atau keteguhan tarik tegak lurus permukaan. Cara pengujian tersebut relatif sukar karena contoh uji harus direkatkan pada alat penguji, sehingga ada kalanya contoh uji lepas dari alat penguji terutama pada pengujian basah, di mana contoh ujinya harus direbus dahulu. Untuk memudahkan cara pengujian tersebut, telah dicoba cara lain yaitu pengujian keteguhan geser tekan. Hubungan antara keteguhan geser tekan (X) dengan keteguhan rekat internal (Y) dapat dinyatakan dengan garis regresi linier yaitu Y= -0,007 + 0,114 X dengan koefisien korelasi (r)=0,999 untuk papan untai pada pengujian kering, dan Y= -0,002 + 0,117 X dengan koefisien korelasi (r)=0,975 untuk papan untai pada pengujian basah. Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa keteguhan rekat internal papan untai dapat diduga dari keteguhan geser tekannya.

Abstract

One of oriented strand board (OSB) properties tested was internal bond. Internal bond testing method was difficult because the specimen must be adhesived to tester. So sometimes this specimen separates from the tester especially for wet testing, because the specimens must be boiled prior to the test. To simplify this method, stress shear strength test was conducted.

Relationship of stress shear strength (X) to internal bond (Y) stated with linear regression equation, Y = - 0.007 + 0.114X with correlation coefficient (r) = 0.999 for dry testing OSB and Y = -0.002 + 0.117X with correlation coefficient (r) =0.975 for wet testing OSB. Based of this research, OSB internal bond can be estimated from its stress shear strength.

PENDAHULUAN

Papan untai (Oriented Strand Board atau OSB) merupakan salah satu jenis papan partikel yang dibuat dari partikel yang berbentuk untai (strand). Berdasarkan arah seratnya, papan untai bisa dibuat dengan arah serat sejajar dan tidak sejajar. Papan untai dengan arah serat tidak sejajar, dapat berupa papan untai lapisan luar sejajar sedangkan lapisan tengahnya acak, atau lapisan luar tegak lurus dengan lapisan tengah. Berdasarkan jumlah lapisannya, papan untai terdiri dari papan satu lapis, tiga lapis, lima lapis atau lebih. Papan untai berlapis tiga dengan arah serat lapisan luar tegak lurus dengan lapisan tengah memiliki sifat sama dengan kayu lapis, sehingga dalam pemakaiannya dapat menggantikan kayu lapis dengan ketebalan yang sama (Blomquist, Christiansen, Gillespie dan Myers (1983) dan Blinn, Sinclair, Gallagher, Wengert dan Crist (1986).

Keteguhan rekat internal atau keteguhan tarik tegak lurus permukaan diuji berdasarkan contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm. Cara demikian terdapat pada standar beberapa negara, seperti Indonesia (SNI, 1996), Jepang (JIS, 1994), Amerika, Inggris dan Kanada (Walter, 1993). Cara ini relatif sukar karena contoh uji harus direkatkan pada alat penguji, sehigga ada kalanya contoh uji terlepas dari alat penguji terutama pada pengujian papan untai eksterior di mana contoh ujinya harus direbus lebih dahulu.

Oleh karena itu ada usaha untuk mengganti cara pengujian tersebut dengan cara lain. Hall, Haygreen dan Lee (1984) telah mencoba memakai cara uji geser dengan membuat alat khusus. Ternyata terdapat hubungan antara keteguhan geser dengan keteguhan rekat internal. Sutigno dan Sulastiningsih (1992) telah mencoba memakai cara uji geser tekan dengan menggunakan alat uji geser tekan atau alat uji geser blok seperti terdapat pada ASTM D 1037-93 (ASTM, 1995). Hasilnya menunjukkan bahwa terdapat hubungan antara keteguhan geser tekan dengan keteguhan rekat internal. Dengan demikian sifat keteguhan rekat internal papan untai dapat diduga dari keteguhan geser tekannya. Pada tulisan ini dikemukakan hubungan antara keteguhan geser tekan dengan keteguhan rekan internal papan untai. Pengujian keteguhan geser tekan dilakukan menggunakan alat uji geser tekan seperti terdapat pada ASTM D 1037-93 (ASTM, 1995).

BAHAN DAN METODE

Jenis kayu yang digunakan dalam pembuatan papan untai adalah sengon (Paraserianthes falcataria) dan tusam (Pinus merkusii). Papan untai dibuat berlapis tiga dengan arah serat lapisan luar tegak lurus dengan lapisan tengah, menggunakan perekat fenol formaldehida dengan penambahan pengeras paraformal-dehida sebanyak 0%, 1% dan 2% dan nisbah tekan 1,1; 1,3 dan 1,5. Lembaran papan untai terdiri dari lapisan luar dan tengah campuran merata kayu sengon dengan tusam, lapisan luar kayu tusam dan lapisan tengah kayu sengon, lapisan luar dan tengah kayu sengon serta lapisan luar dan tengah kayu tusam (Sutrisno, Hadi, Sutigno dan Prihanto, 1999). Pengujian papan untai dilakukan pada keadaan kering dan basah yaitu setelah perebusan dalam air mendidih selama 2 jam dan perendaman dalam air dingin selama 1 jam.

Ukuran contoh uji untuk keteguhan rekat internal adalah 5 cm x 5 cm sedangkan ukuran contoh uji untuk keteguhan geser tekan adalah 5 cm x 5 cm tetapi bidang gesernya 4 cm x 5 cm. Seperti dikemukakan sebelumnya bahwa ukuran contoh uji keteguhan rekat internal sebesar 5 cm x 5 cm terdapat pada standar papan untai dari beberapa negara, sehingga hasil penelitian ini dapat diterapkan juga pada standar tersebut.

Berdasarkan pengujian keteguhan geser tekan dan keteguhan rekat internal diperoleh pasangan data sebanyak 108 untuk pengujian pada keadaan kering dan 108 untuk pengujian basah. Melalui sidik regresi dicari hubungan antara keteguhan geser tekan dengan keteguhan rekat internal pada pengujian kering dan basah.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil perhitungan sidik regresi tercantum pada Tabel 1 yang menunjukkan bahwa hubungan antara keteguhan geser tekan dengan keteguhan rekat internal dapat dinyatakan dengan garis regresi linier. Penelitian Hall et al. (1984) dan Sutigno dan Sulastiningsih (1992) menunjukkan bahwa hubungan tersebut berupa garis regresi linier. Selang nilai keteguhan geser papan untai pada pengujian kering adalah 10,98 – 72,08 kg/cm² sedangkan selang nilai keteguhan rekat internal-nya adalah 1,26 – 8,13 kg/cm². Untuk papan untai pada pengujian basah, selang nilai tersebut adalah 5,10 – 28,66 kg/cm² untuk keteguhan geser tekan dan 0,71 – 3,29 kg/cm² untuk keteguhan rekat internal. Bentuk kedua garis regresi tersebut tercantum pada Gambar 1 dan 2.

Hasil penelitian ini (Tabel 1) menunjukkan nilai intersep (a) adalah negatif yang sesuai dengan hasil penelitian Hall et al. (1984) dan Sutigno dan Sulastiningsih (1992). Selain itu dapat diketahui pula bahwa nilai keteguhan geser tekan selalu lebih besar dari nilai keteguhan rekat internal.

Tabel 1.Hubungan Antara Keteguhan Geser Tekan (X, kg/cm²) Dengan Keteguhan Rekat Internal

(Y, kg/cm²) Papan Untai

Papan Untai	Bentuk Hubungan	n	F Hitung	r
Pengujian Kering	Y = -0,007 + 0,114 X	108	185447,62^**	0,999
Pengujian basah	Y = -0,002 + 0,117 X	108	963,50^**	0,975

Keterangan :

^** = sangat nyata

Penelitian Hall et al. (1984) menunjukkan bahwa selang keteguhan geser tekan adalah 36,41 – 40,38 kg/cm² sedangkan keteguhan rekat internal adalah : 5,93 – 6,66 kg/cm². Hasil penelitian Sutigno dan Sulastiningsih (1992) menunjukkan bahwa selang nilai tersebut adalah 2,24 – 51,20 kg/cm² untuk keteguhan geser tekan papan partikel interior sedangkan selang nilai keteguhan rekat internalnya adalah 0,40 – 9,28 kg/cm². Pada papan partikel eksterior selang nilai tersebut adalah 2,25 – 7,43 kg/cm² untuk keteguhan geser tekan dan 0,34 – 2,49 kg/cm² untuk keteguhan rekat internal. Hal serupa dapat dijumpai pada sifat kayu utuh, yaitu nilai keteguhan geser tekan lebih besar daripada nilai keteguhan tarik tegak lurus serat (Martawijaya, Kartasajuna, Kadir dan Prawira, 1981). Pada prinsipnya cara pengujian keteguhan tarik tegak lurus serat pada kayu utuh sama dengan pengujian keteguhan rekat internal pada papan untai.

Gambar 1. Hubungan Antara Keteguhan Geser Tekan (X, kg/cm²) Dengan keteguhan Rekat Internal (Y, kg/cm²) Papan Untai pada Pengujian Kering

Gambar 2. Hubungan Antara Keteguhan Geser Tekan (X, kg/cm²) Dengan keteguhan Rekat Internal (Y, kg/cm²) Papan Untai pada Pengujian Basah

Keeratan hubungan antara keteguhan geser tekan dengan keteguhan rekat internal papan untai cukup tinggi seperti terlihat dari nilai koefisien korelasinya yaitu r = 0,999 untuk papan untai pada pengujian kering dan r = 0,975 untuk papan untai pada pengujian basah (Tabel 1). Sedangkan nilai koefisien determinasi hubungan tersebut adalah r² = 0,998 untuk papan untai pada pengujian kering dan r² = 0,951 untuk papan untai pada pengujian basah. Hal ini berarti bahwa keragaman keteguhan rekat internal dapat dijelaskan oleh keteguhan geser tekan sebesar 99,80% untuk papan untai pada pengujian kering dan 95,10% untuk papan untai pada pengujian basah. Pada penelitian Hall et al. (1984) terlihat pula koefisien korelasi yang cukup tinggi yaitu 0,96 untuk contoh uji geser tekan yang tepinya tegak lurus dan 0,75 untuk contoh uji geser tekan yang tepinya miring. Demikian pula pada penelitian Sutigno dan Sulastiningsih (1992) nilai koefisien korelasinya cukup tinggi yaitu 0,91 untuk papan partikel tipe interior dan 0,84 untuk papan partikel tipe eksterior.

Pada papan untai, ikatan antar untai terjadi karena adanya perekat. Menurut Marra dalam Brown, Panshin dan Forsaith (1952) hasil suatu perekatan dapat digambarkan seperti lima mata rantai. Dua mata rantai menggambarkan keteguhan permukaan kayu (prinsip kohesi dari bahan yang direkat), dua mata rantai menggambarkan ikatan permukaan kayu dengan perekat (prinsip adhesi) dan satu mata rantai menggambarkan garis perekat (prinsip kohesi dari perekat). Pada pengujian keteguhan geser tekan, mata rantai tersebut diputuskan oleh gaya geser, sedangkan pada pengujian keteguhan rekat internal diputuskan oleh gaya tarik. Karena bentuk hubungan antara kedua macam keteguhan tersebut diketahui (Tabel 1), maka dapat disusun pasangan nilai dari keduanya (Tabel 2)

Tabel 2.Nilai Keteguhan Rekat Internal dan Keteguhan Geser Tekan Papan Untai Dibandingkan

Dengan Papan Partikel Hasil Penelitian Sutigno dan Sulastiningsih (1992)

Papan untai pada pengujian kering/ papan partikel interior			Papan untai pada pengujian basah/ papan partikel ekterior
Keteguhan rekat internal (kg/cm^2)	Keteguhan geser tekan (kg/cm^2)		Keteguhan rekat internal (kg/cm^2)	Keteguhan geser tekan (kg/cm^2)
	a	b		a	b
1 2 3 4 5 6 7 8 9	8,83 (9) 17,61 (18) 26,38 (26) 35,15 (35) 43,92 944) 52,69 (53) 61,46 (61) 70,24 (70) 79,01(79)	6,14 (6) 11,69 (12) 17,25(17) 22,80 (23) 28,36 (28) 33,92 (34) 39,47 (39) 45,03 (45) 50,58 (51)	0,5 1,0 1,5 2,0 2,5	4,29 (4) 8,56 (9) 12,84 (13) 17,11 (17) 21,38 (21)	3,58 (4) 4,84 (5) 6,09 (6) 7,35 (7) 8,6 (9)

Keterangan : ( ) : Hasil Pembulatan

a : papan untai

b : papan partikel

Persyaratan keteguhan rekat internal papan untai pada pengujian kering menurut Standar Jepang (JIS, 1994), Standar Amerika, Standar Inggris dan Standar Kanada (Walter, 1993) berturut-turut 3,10 kg/cm², 3,52 kg/cm², 5,10 kg/cm² dan 3,52 kg/cm². Berdasarkan data pada Tabel 2, nilai tersebut setara dengan nilai keteguhan geser tekan sebesar berturut-turut 27,25 kg/cm², 30,92 kg/cm², 44,78 kg/cm² dan 30,92 kg/cm². Semua standar tersebut tidak mencantumkan nilai keteguhan rekat internal papan untai pada pengujian basah. Persyaratan keteguhan rekat internal papan partikel pada pengujian basah menurut Standar Indonesia (SNI, 1996) adalah 1,5 kg/cm². Berdasarkan data pada Tabel 2, nilai tersebut setara dengan keteguhan geser tekan sebesar 12,84 kg/cm².

Berdasarkan uji-t, data pada Tabel 2 menunjukkan bahwa keteguhan geser tekan papan untai pada pengujian kering tidak berbeda dengan keteguhan geser tekan pada papan partikel interior, demikan pula untuk papan untai pada pengujian basah dengan papan partikel eksterior.

KESIMPULAN

Pengujian keteguhan rekat internal papan untai relatif sukar, sehingga dicari cara lain untuk menggantikannya yaitu dengan cara pengujian keteguhan geser tekan. Hubungan antara keteguhan geser tekan dengan keteguhan rekat internal papan untai dapat dinyatakan dengan garis regresi linier, baik pada papan untai pengujian kering maupun basah. Dengan demikian dapat diperoleh pasangan nilai dari keduanya. Sebagai contoh dapat dikemukakan bahwa menurut Standar Jepang keteguhan rekat internal papan untai pada pengujian kering adalah 3,10 kg/cm² yang setara dengan keteguhan geser tekan sebesar 27,25 kg/cm². Dengan demikian pengujian keteguhan rekat internal dapat diganti oleh pengujian keteguhan geser tekan.

DAFTAR PUSTAKA

1. American Society for Testing Materials (ASTM). 1995. Annual Book of ASTM Standards Section 4. Construction. Volume 04.10, Wood. ASTM D 1037-93. Philadelphia. p. 137-166.

2. Blinn, C.R., S.A. Sinclair, L.B. Gallagher, E.M. Wengert and J.B. Crist. 1986. Economic Feasibility and Market Potential for Producing Yellow-Poplar Oriented Strand Board in the Appalachians. Forest Product Journal 36(9) : 40 – 44.

3. Blomquist, R.F., A.W. Christiansen, R.H. Gillespie, G.E. Myers (Editors). 1983. Adhesive Bonding of Woods and Other Structural Materials. The Pensylvania State University, New York. p. 391 – 393.

4. Brown, H.P., A.J. Panshin and C.C. Forsaith. 1952. Textbook of Wood Technology. Vol. II. Mac Graw Hill Book Co, New York. p. 185 – 207.

5. Hall, H.J., J.G. Haygreen and Y. Lee. 1984. Minnesota Shear Test Reproducibility and Correlation With Internal Bond. Forest Products Journal 34(9) : 49 – 52.

6. Japanese Industrial Standard. 1994. Japanese Industrial of Particleboard. JIS A 5908 – 1994. Japanese Standards Association, Tokyo.

7. Martawijaya, A., I. Kartasujana, K. Kadir dan S.A. Prawira. 1981. Atlas Kayu Indonesia. Jilid I. Balai Penelitian Hasil Hutan, Bogor.

8. Standar Nasional Indonesia. 1996. Mutu Papan Partikel. SNI 03-2105-1996. Dewan Standardisasi Nasional, Jakarta.

9. Sutigno, P. dan I.M. Sulastiningsih. 1992. Hubungan Antara Keteguhan Geser Dengan Keteguhan Rekat Internal Papan Partikel. Jurnal Penelitian Hasil Hutan 10 (1) : 16 – 19.

10. Sutrisno, Y.S. Hadi, P. Sutigno dan B. Prihanto. 1999. Pengaruh Nisbah Tekan Terhadap Sifat Papan Untai Kayu Sengon dan Tusam. Tesis Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor, Bogor.

11. Walter, K. 1993. Oriented Strand Board (OSB), Parallel Strand Lumber (PSL) and Lamination : Update, Applications and New Developments. Siempelkamp Gmbh, Krefeld, Germany. Woodmac Asia 93 Conference, 24 – 25 November 1983, 11^th Floor, WTC Convention Centre. World Trade Centre Singapore, Asia’s Timber Future : New Responses to New Challenges, Session 3 : The Woodbased Panel Explosion. p. C1 – C19.