KUALITAS PAPAN SEMEN DARI SEKAM PADI (Oryza sativa Linn) RATU FORTUNA

Transkripsi

1 KUALITAS PAPAN SEMEN DARI SEKAM PADI (Oryza sativa Linn) RATU FORTUNA DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

2 ABSTRACT INTRODUCTION: Recently, plenty of waste of paddy as a lignosellulosic organic material was obtained due to increasing. However, utilization of rice hull still not optimally done and it has low economic value. In some countries, the lignosellulosic waste becomes a problem because it pollutes the environment. Many researches showed that rice hull can be used in several necessity product, such as, alternative energy source, particle board, and cement bonded board and this research was to find out the substitution of solid wood and it may solve environmental problem. The objective of the study was to evaluate the effect of cement portion variation on the physical and mechanical properties of cement bonded boards from rice hull. MATERIAL AND METHOD: The cement bonded board were manufacture using rice hull particles (Oryza sativa,l.), portland cement, calcium chloride, and water. The rice hull particles were immersed in cold water for 24 hours prior to board manufacture. The rice hull-cement-water ratios applied were 1,00 : 2,75 : 1,38 ; 1,00 : 3,00 : 1,50, and 1,00 : 3,25 : 1,63 with used calcium chloride at 2 % of total weight. Manufacturing process the cement bonded board from rice hull can be divided into several operations including: the preparation of a raw material, mixing, mat forming (30 cm x 30 cm x 1 cm) at target density was 1,2 g/cm³, pressing (35 kgf/cm²), setting (60ºC for 24 hours), hardening (room temperature for 2 weeks), drying (80ºC for 10 hours), conditioning (2 weeks) and the test of physical and mechanical properties of cement bonded board. This experiment was designed using a Completely Randomized Design (CRD) with one treatment and three replicates. RESULT: Result showed that moisture content of cement bonded board is 8,01-9,33%, density 1,15-1,26 g/cm³, for immersion period of 2 hours showed thickness swelling 0,12-0,35%, linear expansion 0,21-0,32%, and water absorption 20,98-24,78% while the immersion period of 24 hours thickness swelling 0,32-0,51%, linear expansion 0,29-0,33%, and water absorption 24,89-28,14%, modulus of elasticity , ,66 kgf/cm², modulus of rupture 22,99-29,63 kgf/cm², internal bond 0, ,58797 kgf/cm², and screw holding strength 19,75-23,39 kgf. Physical properties of the boards requirement fulfilled the JIS A 5417 (1992) standard and Bison (1975) while mechanical properties of the boards were MOE, MOR, IB, screw holding strength did not fulfill the JIS A 5417 (1992) standard and Bison (1975). Result of research showed that increase in cement portion did not significantly effect the properties of cement bonded board from rice hull. KEYWORDS: Cement bonded board, rice hull, cement portion, physical and mechanical properties.

3 Ratu Fortuna. E Kualitas Papan Semen dari Sekam Padi (Oryza sativa Linn). Pembimbing : Dr. Ir. Dede Hermawan, M.Sc RINGKASAN SKRIPSI Masalah serius yang dihadapi oleh industri kayu saat ini adalah kekurangan bahan baku kayu. Untuk mengatasi hal ini berbagai upaya dilakukan diantaranya dengan mensubstitusi penggunaan kayu yang selama ini dipergunakan, dengan bahan-bahan non kayu yang masih terbatas dan belum optimal pemanfaatannya. Salah satunya dengan pemanfaatan sekam padi yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan papan semen. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh perbedaan kadar semen terhadap sifat fisis dan mekanis papan semen dari sekam padi. Bahan yang digunakan adalah sekam padi (Oryza sativa Linn), semen portland, kalsium klorida (CaCl2), dan air. Papan semen dibuat dengan perbandingan antara partikel sekam : semen : air yaitu 1,00 : 2,75 : 1,38 ; 1,00 : 3,00 : 1,50, dan 1,00 : 3,25 : 1,63 dengan menggunakan katalis CaCl2 2 % dari berat total. Pembuatan papan semen dari sekam padi meliputi penyiapan bahan, pencampuran, pembuatan lembaran (30 cm x 30 cm x 1 cm) dengan kerapatan sasaran 1,2 g/cm³, pengempaan dengan tekanan 35 kgf/cm², pengerasan awal suhu 60ºC selama 24 jam, pengerasan lanjutan suhu kamar selama 2 minggu, pengeringan suhu 80ºC selama 10 jam, pengkondisian selama 2 minggu dan pengujian sifat fisis dan mekanis. Analisis data menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan tiga perlakuan dan enam ulangan. Hasil pengujian sifat fisis papan semen diperoleh nilai rata-rata kadar air yaitu 8,53 %, kerapatan 1,22 g/cm³, untuk perendaman 2 jam pengembangan tebal 0,27%, pengembangan linear 0,25 %, dan daya serap air 22,93 %, perendaman 24 jam pengembangan tebal 0,39 %, pengembangan linear 0,31 %, daya serap air 26,46 %. Sifat fisis papan semen seperti kadar air, kerapatan, pengembangan tebal, dan pengembangan linear memenuhi persyaratan JIS A Hasil pengujian sifat mekanis papan semen diperoleh nilai rata-rata MOE sebesar 19110,37 kgf/cm², MOR 27,17 kgf/cm², internal bond 0,51533 kgf/cm², dan kuat pegang sekrup 21,28 kgf. Sifat mekanis papan semen semuanya tidak memenuhi JIS A Hasil penelitian menunjukkan bahwa perbedaan kadar semen tidak memberikan hasil yang berpengaruh nyata terhadap papan semen partikel dari sekam padi.

4 KUALITAS PAPAN SEMEN DARI SEKAM PADI (Oryza sativa Linn) RATU FORTUNA Karya Ilmiah Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Kehutanan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

5 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Kualitas Papan Semen dari Sekam Padi (Oryza sativa Linn) adalah benar-benar hasil karya sendiri dengan bimbingan dosen pembimbing dan belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Bogor, September 2009 Ratu Fortuna NRP E

6 LEMBAR PENGESAHAN Judul Skripsi Nama NIM : Kualitas Papan Semen dari Sekam Padi (Oryza sativa Linn) : Ratu Fortuna : E Menyetujui: Dosen Pembimbing, Dr. Ir. Dede Hermawan, M.Sc NIP Mengetahui: Dekan Fakultas Kehutanan IPB, Dr. Ir. Hendrayanto, M.Agr NIP Tanggal Lulus :

7 KATA PENGANTAR Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkat dan rahmat-nya sehingga penulis bisa menyelesaikan karya ilmiah ini. Karya ilmiah ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Karya ilmiah ini dapat terselesaikan dengan baik atas dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Ayah dan Ibu beserta adikku (Citra Primadona dan M. Taufik Akbar) dan seluruh keluarga atas segala doa, kasih sayang, perhatian serta biaya sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan. 2. Bapak Dr. Ir Dede Hermawan M.Sc selaku pembimbing yang telah memberikan pengarahan dan nasehat dengan sabar kepada penulis. 3. Ir. Nandi Kosmaryandi, M.Sc, Ujang Suwarna, S.Hut, M.Sc, dan Dr. Ir. Noor Farikhah Haneda, M.Sc selaku dosen penguji skripsi dan saran yang diberikan. 4. Seluruh dosen dan staf pegawai Fakultas Kehutanan terutama bagian Biokomposit yang telah memberikan ilmu yang tidak terkira banyaknya kepada penulis. 5. Teman-teman satu bimbingan (Miske dan Danu) dan Ni Mona, Kak Fuad, Novi, Desli, Margie, Ani dan THH 42 lainnya atas persaudaraan, dukungan, dan semangatnya. 6. Teman-teman Pondok Putri 26 : Nia, Mila, Ayu dan teman satu SMA Rani dan Reki yang telah meluangkan waktu membantu selama penelitian dan pengolahan data dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu kelancaran penyelesaian penyusunan skripsi ini 7. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis sadar bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna dan banyak kekurangan yang penulis lakukan. Oleh karena itu penulis mengharapkan

8 saran dan kritik untuk perbaikan di masa yang akan datang. Semoga karya ini dapat berguna bagi kita semua. Amien. Bogor, September 2009 Penulis

9 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Payakumbuh, Sumatera Barat pada tanggal 30 April 1987 sebagai anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Hamdi Syakban dan Ibu Erti Pasari. Penulis menyelesaikan pendidikan di Taman Kanakkanak Bundo Kanduang 1993, sekolah dasar di SDN 11 Ampang Gadang 1999, Madrasah Tsanawiyah Negeri di MTsN Padang Japang 2002, dan sekolah lanjutan tingkat atas di SMAN 1 Suliki Gunung Mas. Pada tahun 2005 penulis diterima sebagai mahasiswa di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Ujian Seleksi Masuk IPB (USMI). Diakhir semester 2 penulis terdaftar sebagai mahasiswa Departemen Hasil Hutan, Fakutas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor sebagai program mayor, memilih Sistem Informasi sebagai program minor dan semester 5 penulis pindah dari minor ke Supporting Course (SC). Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif pada berbagai organisasi kemahasiswaan, yaitu Ikatan Kekeluargaan Mahasiswa Payakumbuh (IKMP), Ikatan Kekeluargaan Mahasiswa Minang (IKMM), dan Himpunan Profesi Mahasiswa Hasil Hutan (Himasiltan) IPB. Penulis telah mengikuti kegiatan Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan di Jawa Barat (Linggarjati Indramayu) dan Praktek Pengolahan Hutan di Sukabumi Cianjur, Jawa Barat. Penulis juga telah melaksanakan praktek kerja lapang (PKL) di PT. Foresta Hijau Lestari, Balikpapan Kalimantan Timur. Selama masa kuliah, penulis pernah menerima Beasiswa dari BKM dan Supersemar. Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, penulis melakukan penelitian dengan judul "Kualitas Papan Semen dari Sekam Padi (Oryza sativa Linn)" di bawah bimbingan Dr. Ir Dede Hermawan M.Sc.

10 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR.... i DAFTAR TABEL.... v DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR LAMPIRAN.... vii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Manfaat Hipotesis BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sekam Semen Papan Semen Katalisator BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Bahan dan Alat Prosedur Penelitian Pembuatan Papan Semen Pengujian Papan Semen Metode Analisis Data BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Sifat Fisis Papan Semen Partikel Kadar Air Kerapatan Pengembangan Tebal Pengembangan Linear Daya Serap Air

11 4.2 Sifat Mekanis Papan Semen Partikel Keteguhan Lentur atau Modulus of Elasticity (MOE) Keteguhan Patah atau Modulus of Rupture (MOR) Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) Kuat Pegang Sekrup BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan Saran.. 34 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN.. 38

12 DAFTAR TABEL No. Halaman 1. Unsur Utama Semen Portland dalam Komposisi Campuran Komposisi Bahan Kimia Semen Portland

13 DAFTAR GAMBAR No. Halaman 1. Proses Pembuatan Papan Semen Alur Proses Pembuatan Papan Semen Pola Pemotongan Contoh Uji Menurut JIS A 5908 (1994) Pengujian MOE dan MOR Pengujian Internal Bond Pengujian Kuat Pegang Sekrup Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Kadar Air Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Kerapatan Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Pengembangan Tebal Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Pengembangan Linear Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Daya Serap Air Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Keteguhan Lentur (MOE) Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Keteguhan Patah (MOR) Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Keteguhan Rekat Internal (IB) Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Kuat Pegang Sekrup... 32

14 DAFTAR LAMPIRAN No. Halaman 1. Data Pengamatan Sifat Fisis dan Mekanis Papan Semen Hasil Analisis Sidik Ragam Kadar Air Uji Lanjut Duncan terhadap Nilai Kadar Air Hasil Analisis Sidik Ragam Kerapatan Hasil Analisis Sidik Ragam Pengembangan Tebal Selama 2 jam Hasil Analisis Sidik Ragam Pengembangan Tebal Selama 24 jam Hasil Analisis Sidik Ragam Pengembangan Linear Selama 2 Jam Hasil Analisis Sidik Ragam Pengembangan Linear Selama 24 Jam Hasil Analisis Sidik Ragam Daya Serap Air Selama 2 Jam Hasil Analisis Sidik Ragam Daya Serap Air Selama 24 Jam Hasil Analisis Sidik Ragam Keteguhan Lentur (MOE) Hasil Analisis Sidik Ragam Keteguhan Patah (MOR) Hasil Analisis Sidik Ragam Keteguhan Rekat Internal Hasil Analisis Sidik Ragam Kuat Pegang Sekrup Rincian Waktu Penelitian... 42

15 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Industri kayu merupakan industri kehutanan yang penting dalam rangka pemanfaatan sumberdaya hutan. Masalah serius yang dihadapi oleh industri kayu saat ini adalah kekurangan bahan baku kayu. Hal ini disebabkan oleh kerusakan hutan yang semakin parah dan disertai dengan permintaan kayu yang semakin meningkat. Menurut Statistik Kehutanan Indonesia (2007) industri kayu Indonesia memerlukan m³ kayu, sedangkan pasokan resmi hanya sebesar m³. Dengan demikian terjadi defisit sekitar m³. Kekurangan pasokan yang sangat besar tersebut perlu segera diantisipasi karena akan membahayakan kelestarian hutan di satu sisi dan kelanjutan industri perkayuan di sisi lainnya. Berbagai upaya dilakukan untuk mengatasi kekurangan bahan baku kayu, diantaranya dengan mensubstitusi penggunaan kayu yang selama ini dipergunakan. Salah satu bahan yang dapat digunakan sebagai substitusi penggunaan kayu adalah papan komposit. Papan semen merupakan salah satu produk papan komposit kayu yang dibuat dari campuran partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya dengan semen sebagai perekat (Ajayi 2004). Bahan berlignoselulosa lain yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan papan semen adalah sekam. Sekam merupakan salah satu produk sampingan dari proses penggilingan padi yang cukup melimpah dan dapat digunakan sebagai bahan baku. Meskipun jumlah sawah dan ladang sudah banyak yang beralih fungsi, namun kegiatan bertanam padi masih dominan kecuali di kota Metropolitan. Menurut data statistik Deptan (2008) produksi padi sebesar ton dan tahun 2009 diramalkan ton gabah kering giling (GKG). Pada proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20 % dari bobot gabah (Hara 1986 dalam Bali & Prakoso 2002) dengan demikian perolehan sekam tahun 2009 sekitar ton. Sekam padi telah banyak dibicarakan oleh para peneliti dan telah banyak dilakukan penelitian mengenai pemanfaatan sekam padi diberbagai bidang.

16 Kandungan silika (SiO2) yang cukup tinggi dalam sekam mengindikasikan potensi besar yang dimiliki sekam padi untuk dimanfaatkan. Bermacam-macam sisa pertanian dapat digunakan untuk bahan baku papan semen. Penggunaan sisa pertanian punya beberapa keuntungan: Meningkatkan penghasilan petani dan mengurangi kemiskinan, meningkatkan persediaan bahan baku untuk konstruksi, menciptakan lapangan kerja dan mengurangi tekanan pada sumber daya hutan. Ketertarikan menghasilkan papan semen dihubungkan oleh beberapa faktor: tersedianya bahan baku dalam jumlah besar, teknologi sederhana, tersedianya pengusaha kecil, persediaan kayu dikenal yang daya tahan alaminya tinggi berkurang, dan biaya perekat semen relatif rendah dari resin (Ajayi 2004). Hasil penelitian Subagio (1987) menunjukkan bahwa pemakaian kalsium klorida (CaCl2) sebagai katalisator dalam produksi papan semen dari sekam memberikan hasil yang lebih baik dibanding kapur dan tawas sedangkan sifat mekanis yaitu keteguhan tekan dan MOR nilainya belum memenuhi JIS A Tujuan Mengevaluasi pengaruh perbedaan kadar semen terhadap sifat fisis dan mekanis papan semen dari sekam padi. 1.3 Manfaat Hasil penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan produk papan semen kualitas tinggi menggunakan sekam padi dan menjadi substitusi penggunaan kayu yang semakin langka ketersediaannya. 1.4 Hipotesis Peningkatan kadar semen pada berbagai taraf tertentu berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanis papan semen dan peningkatan kualitas papan semen.

17 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sekam Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri dari dua belahan yang disebut lemma dan palea yang saling bertautan. Sel-sel sekam yang telah masak mengandung lignin dan silika dalam konsentrasi tinggi. Kandungan silika diperkirakan berada dalam lapisan luar (De Datta 1981 dalam Setiawan 2008) sehingga permukaannya keras dan sulit menyerap air, mempertahankan kelembaban, serta memerlukan waktu yang lama untuk mendekomposisinya (Houston 1972 dalam Setiawan 2008). Pada proses penggilingan beras, sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa atau limbah penggilingan. Proses penggilingan padi biasanya menghasilkan sekam sekitar 20 % dari bobot awal gabah (Hara 1986 dalam Bali & Prakoso 2002). Menurut Luh (1991) padi kering dalam satu malai menghasilkan 52 % beras putih (% dalam berat), 20 % sekam, 15 % jerami, dan 10 % dedak, sisanya 3 % hilang selama konversi. Sekam dikategorikan sebagai biomassa yang dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak dan energi atau bahan bakar. Ditinjau dari komposisi kimiawi, sekam mengandung beberapa unsur kimia penting, komposisi kimia sekam padi menurut DTC - IPB : Karbon (zat arang) : 1,33% Hidrogen : 1,54% Oksigen : 33,64% Silika : 16,98% Menurut Juliano (1985) dalam Luh (1991) komposisi dari sekam padi: Kelembaban: 7,6 10,2 % Abu: 13,2 21,0 % Silika: 18,8 22,3 % Kalsium: 0,6 1,3 mg/g Phospor: 0,3 0,7 mg/g

18 Menurut Jackson (1977) dalam Budaarsa (1997), sekam padi (paddy hull) mengandung bahan kering 86 % serta dinding sel tanaman yang terdiri atas selulosa 39 %, hemiselulosa 14 %, dan lignin 11 %. Sekam memiliki kadar SiO2 15 % dengan endapan terbanyak terdapat pada antar ruang, antara kutikula dan sel-sel epidermis (Yoshoda 1975 dalam Soepardi et al. 1982). 2.2 Semen Menurut Sutigno (1994), perekat adalah suatu bahan yang dapat menahan dua buah benda berdasarkan ikatan permukaan. Tali, paku, pasak, dan baut tidak termasuk perekat karena bukan berdasarkan ikatan permukaan. Berdasarkan komposisi bahan kimianya perekat kayu dibedakan menjadi 2 jenis yaitu perekat organik dan perekat anorganik (Wills 1965). Perekat organik contohnya urea formaldehid, fenol formaldehid, sedangkan semen, gypsum, dan magnesit adalah contoh perekat anorganik. Perekat anorganik disebut juga perekat mineral. Semen disebut perekat hidrolisis, karena daya rekatnya disebabkan oleh adanya air. Jumlah air yang digunakan untuk sejumlah semen menentukan kualitas adukan campuran yang dihasilkan. Pada umumnya jenis semen yang digunakan untuk bahan bangunan adalah semen portland. Semen portland dibuat dari hasil pembakaran bahan-bahan dasar yang terdiri dari batu kapur (yang mengandung CaO), tanah geluh atau serpih (yang mengandung H2O dan SiO2) dan tambahan bahan lain yang sesuai dengan jenis semen yang diinginkan. Campuran dari bahan tersebut di atas selanjutnya dibakar pada temperatur tinggi dalam tanur bakar, dan digiling halus secara mekanik sambil ditambahkan gips tak terbakar. Hasilnya terbentuk tepung kering yang dikemas dalam kantong semen (Purwoko et al dalam Setiadhi 2006). Semen portland terdiri dari 3CaOSiO2 dan 2CaOSiO2 dengan beberapa komponen minor 3CaOAl2O3 dan 4CaOAl2O3Fe2O3. Papan semen memerlukan waktu untuk mencapai kekuatan maksimum (Wills 1965).

19 Tabel 1 Unsur Utama Semen Portland dalam Komposisi Campuran Nama Bentuk Bahan Kimia Persen Tricalcium silicate 3CaOSiO2 50 Dicalcium silicate 2CaOSiO2 25 Tricalcium aluminate 3CaOAl2O3 12 Tetracalcium aluminoferrite 4CaOAl2O3Fe2O3 8 Calcium sulfate dehydrate CaSO42H2O 3 Sumber: Simatupang dan Geimer 1990 Badan Standar Nasional (1994) menggolongkan semen portland menjadi lima jenis, yaitu: Semen portland jenis I, yaitu semen portland untuk penggunaan umum yang tidak membutuhkan persyaratan-persyaratan khusus seperti pada jenis-jenis yang lain Semen portland jenis II, yaitu semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat atau kalor hidrasi sedang Semen portland jenis III, yaitu semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan tinggi pada tahap permulaan setelah pengikatan terjadi Semen portland jenis IV, yaitu semen portland yang dalam penggunaanya memerlukan kalor hidrasi rendah Semen portland jenis V, yaitu semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat Mutu semen sebagai bahan pengikat sangat ditentukan oleh mutu ikatannya, sedangkan mutu ikatan semen ditentukan oleh jenis semen. Semen portland cenderung lebih tahan terhadap air dan sifat mengeras lebih cepat dibandingkan dengan jenis semen yang lain, sehingga umum dipakai dalam pembuatan papan semen partikel. Secara umum komposisi bahan kimia yang terdapat dalam semen portland menurut Moslemi (1994) dalam Setiadhi (2006) dapat dilihat pada Tabel 2.

20 Tabel 2 Komposisi Bahan Kimia Semen Portland No Komposisi Bahan Kimia Jumlah (%) 1 Kapur (CaO) Silikat (SiO2) Alumina (Al2O3) 3,0-7,0 4 Besi Oksida (Fe2O3) 0,7-3,0 5 Magnesia (MgO) 1,5-7,2 6 Sulfur Trioksida (SO3) 0,0-1,0 7 Soda (Na2O) 0,1-1,5 8 Potasium (K2O) 0,3-0,6 Hermawan (2001) menyatakan bahwa pencampuran semen dengan air dalam produksi papan semen partikel akan terjadi reaksi antara komponen semen dengan air dan menghasilkan kalsium silikat hidrat dan kalsium karbonat. Kemudian kedua senyawa tersebut saling berikatan membentuk kristal-kristal padat dan melapisi partikel kayu dalam lembaran panil. Adapun reaksi komponen semen dengan air sebagai berikut: 1. Pengerasan awal (setting) 2Ca3SiO5 + 6H2O Ca3Si2O7.3H2O + 3Ca(OH)2 2Ca2SiO4 + 4H2O Ca3Si2O7.3H2O + Ca(OH)2 2. Pengerasan lanjutan (curing) Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O 2.3 Papan Semen Papan semen adalah papan tiruan yang menggunakan semen sebagai perekatnya sedangkan bahan bakunya dapat berupa partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya. Papan semen mempunyai sifat yang lebih baik dibanding papan partikel yaitu lebih tahan terhadap jamur, tahan air, dan tahan api. Papan semen juga lebih tahan terhadap serangan rayap tanah dibanding kayu. Papan semen juga tidak menghasilkan bahan-bahan kimia berbahaya dan tidak berpengaruh pada kualitas udara di dalam ruangan. (Haygreen & Bowyer 1989), menambahkan bahwa kelebihan papan semen lainnya adalah dapat disambung, disekrup, dipaku, dan dibor.

21 Papan semen di samping memiliki kelebihan juga memiliki kelemahan dibanding papan tiruan lainnya antara lain adalah berat dan penggunaannya lebih terbatas sebagai bahan bangunan. Menurut Moslemi dan Pfister (1987) dalam Sulastiningsih (2008) diperlukan waktu yang lama bagi papan semen untuk benarbenar mengeras sebelum mencapai kekuatan yang cukup. Kelemahan lainnya adalah tidak semua jenis kayu atau bahan berlignoselulosa dapat digunakan sebagai bahan baku papan semen karena adanya zat ekstraktif seperti gula, tannin, dan minyak yang dapat mengganggu pengerasan semen dengan bahan baku tersebut. Kesesuaian kayu dengan semen juga ditemukan berbeda-beda dalam satu spesies bergantung tempat pohon ditanam (Hachmi et al dalam Karade et al. 2003) dan bagian pohon yang digunakan (Moslemi et al dalam Karade et al. 2003). Sekarang ini lebih dari 30 tanaman di seluruh dunia dapat digunakan sebagai bahan baku papan semen, 10 tanaman di Rusia, 5 tanaman di Jepang dan sisanya di 10 negara lain (Simatupang & Geimer 1990). Beberapa usaha dapat dilakukan untuk mengurangi ketidaksesuaian suatu jenis kayu atau bahan berlignoselulosa lain sebagai bahan papan semen antara lain dengan jalan merendam partikel kayu atau bahan berlignoselulosa dalam air dingin atau air panas sehingga zat penghambat tersebut larut dalam air (Kamil 1970). Perpanjangan lama perendaman partikel tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap perbaikan sifat papan semen manii (Sulastiningsih 2008). Di samping itu beberapa peneliti telah meneliti secara mendalam penambahan bahan kimia dalam campuran kayu, semen, dan air untuk meningkatkan pengerasan semen. Hermawan (2001) menyatakan untuk memperbaiki kesesuaian kayu sebagai bahan baku papan semen dapat dilakukan melalui penyimpanan dan penggunaan mineral. Hasil penelitian Hermawan (2001) menyatakan bahwa pemberian gas CO2 dan supercritical CO2 setelah pengempaan ke dalam papan semen mampu mempercepat proses pengerasan semen dan meningkatkan kualitas panil. Sifat-sifat papan semen ditentukan oleh dua komponen dasar yaitu kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya dan semen sebagai bahan pengikatnya. Papan

22 semen ini bisa dilapisi dengan bahan lain yang mempunyai kekuatan yang baik (Bison 1975). Tahap-tahap pembuatan papan semen menurut paten Bison (1975) adalah sebagai berikut : 1. Persiapan flake (Flake preparation) Sebelum dibuat flake, kayu dibersihkan dari kulit dan disimpan selama beberapa bulan untuk menyesuaikan kadar air sekaligus mengurangi zat-zat penghambat ikatan antara semen dengan partikel-partikel kayu. 2. Pembuatan partikel Kayu dipotong-potong menjadi ukuran 50 cm dengan chain saw, kemudian dimasukkan dalam flaker. Hasilnya berupa partikel berukuran panjang mm dengan tebal 0,2 0,3 mm. Partikel yang ukurannya lebih besar dari ukuran ini secara otomatis dipisahkan dan kemudian digiling kembali lalu disimpan dalam storage bin. 3. Pengendalian kadar air Pengukuran kadar air dilakukan di storage bin secara kontinyu. Variasi kadar air dikompensasi dengan cara penambahan air pada tahap pengelolaan selanjutnya. 4. Penimbangan dan pembuatan adonan (proportion and mixing) Bahan-bahan dalam pembuatan papan semen seperti semen, kayu, air, dan zat kimia tambahan dicampur dalam satu tangki pencampuran (mixing station). Semua bahan yang digunakan dalam pembuatan adonan ditimbang secara seksama. 5. Pembuatan lembaran (mats forming) Kualitas lapik dipengaruhi oleh toleransi ukuran tebal akhir panil, sehingga diperlukan toleransi penyebaran adonan secara merata di atas plat cetakan. Penyebaran adonan yang homogen dalam cetakan sangat berpengaruh terhadap kerapatan lapik. 6. Pengempaan (pressing) Tekanan yang dibutuhkan pada proses pengempaan sampai dengan 25 kg/cm³. Tingkat tekanan tergantung pada ukuran dan ketebalan papan serta jumlah papan. Proses ini membutuhkan waktu yang cukup lama.

23 7. Pengerasan awal, pematangan, dan pengkondisian (hardening, maturing, and conditioning) Pada pengerasan awal panil diberi tekanan dan panas yang dikontrol. Pemberian panas dilakukan selama 6 8 jam. Pematangan ikatan semen dengan partikel kayu memerlukan waktu minimal 18 hari. Setelah itu panil mencapai kekuatan optimum. Lembaran-lembaran panil ditumpuk di gudang atau diletakkan berdiri tegak dan diberi celah supaya sirkulasi udara baik, sehingga kadar air panil dengan lingkungan sesuai. 8. Penyelesaian (finishing) Penyelesaian dilakukan dengan cara pengampelasan panil pada satu sisi atau dua sisi sesuai dengan permintaan konsumen. Pengampelasan pada satu atau dua sisi harus memperhatikan tingkat ketebalan. Pada umumnya untuk meratakan tepi papan menggunakan mesin pemotongan manual yang digunakan pada industri papan partikel. Terdapat dua alternatif ukuran panil yaitu x mm dan x mm. Ukuran ketebalan berkisar 8 40 mm dengan kerapatan maksimum 1,25 kg/cm³ untuk perbandingan partikel : semen adalah 1 : 2,75 (Bison 1975). 2.4 Katalisator Katalisator adalah suatu bahan yang dapat mempercepat reaksi kimia tanpa merubah strukturnya. Selain itu, katalisator adalah bahan kimia yang menyebabkan suatu reaksi kimia dapat berlangsung lebih cepat dan dapat ditemukan kembali serta tidak berubah di akhir reaksi tersebut. Katalisator berfungsi untuk meningkatkan daya ikat bahan pengikat terhadap partikel kayu atau bahan berlignoselulosa agar tercapai suatu ikatan yang optimum dan untuk mempercepat proses pengerasan (pengeringan) sehingga didapatkan hasil akhir yang lebih baik. Pemakaian katalisator dimaksudkan untuk mempercepat proses pengerasan (pengeringan) dan memperkuat daya rekat semen (Simatupang 1971 dalam Setiadhi 2006). Bahan kimia seperti kalsium klorida (CaCl2), besi klorida (FeCl2), besi sulfat (Fe2(SO4)3), magnesium klorida (MgCl2), dan kalsium hidroksida Ca(OH)2 telah dilaporkan dapat mengurangi hambatan pengerasan semen dan kayu.

24 Subagio (1987) menunjukkan bahwa pemakaian kalsium klorida sebagai katalisator dalam produksi papan semen sekam memberikan hasil yang lebih baik dibanding kapur dan tawas.

25 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan mulai bulan Februari hingga Juni 2009 dengan rincian waktu penelitian terdapat pada Lampiran 3. Penelitian dilakukan di Laboratorium Biokomposit, Laboratorium Kimia Hasil Hutan, Laboratorium Peningkatan Mutu, Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan, dan Seafast Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. 3.2 Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah partikel sekam padi kasar (Oryza sativa Linn) dan serbuk sekam ukuran mesh, semen portland sebagai perekat, kalsium klorida (CaCl2) sebagai katalis dan air. Alat-alat yang digunakan adalah hammer mill, saringan, ember, timbangan elektrik, plastik, oven, sprayer, gelas plastik, wadah plastik, lakban, plastik cor, plat besi dan mur-nya, plat seng, cetakan kayu (30 cm x 30 cm), desikator, kaliper, mesin kempa, circular saw, kertas label, Universal Testing Machine merk Instron, kamera, alat tulis, dan program SAS Prosedur Penelitian Pembuatan Papan Semen Ukuran papan semen yang dibuat adalah 30 cm x 30 cm x 1 cm dengan kerapatan sasaran 1,2 g/cm 3. Proses pembuatan papan semen adalah sebagai berikut: a. Pembuatan Partikel Partikel sekam kasar dari limbah penggilingan padi serta serbuk sekam berukuran mesh. b. Perendaman Partikel Partikel sekam kasar diberi perlakuan pendahuluan berupa perendaman dalam air dingin selama 24 jam. Partikel yang sudah direndam kemudian diangin-anginkan sampai kadar air sekam setelah perendaman kurang dari air yang ditambahkan dalam campuran papan semen.

26 c. Pembuatan papan semen Papan semen dibuat dengan menggunakan partikel sekam padi yang sudah direndam dalam air dingin selama 24 jam dan serbuk untuk lapisan permukaan dengan perbandingan antara serbuk : semen adalah 1,00 : 13,33. Untuk mengetahui pengaruh peningkatan kadar semen terhadap sifat papan yang dihasilkan maka penelitian ini menggunakan 3 perlakuan dengan perbandingan sekam : semen : air yaitu A = 1,00 : 2,75 : 1,38 ; B = 1,00 : 3,00 : 1,50, dan C = 1,00 : 3,25 : 1,63. Setiap perlakuan dilakukan penambahan katalis CaCl2 2 % dari berat total papan semen. Untuk masing-masing kombinasi perlakuan dibuat 3 ulangan. (1) (2) (3) (4) Pengujian (7) (6) Gambar 1 Proses Pembuatan Papan Semen. (5) Proses pembuatan papan antara lain: (1) Partikel sekam yang telah dipersiapkan disemprot dengan menggunakan larutan katalis seperti terlihat pada Gambar 1, adonan diaduk sampai kadar air partikel sekam merata di seluruh bagian kemudian ditaburkan semen ke dalam adonan dan diaduk sampai rata. (2) Pembuatan lembaran lapik dilakukan di atas plat besi yang dilapisi dengan plastik cor agar papan semen mudah diangkat dari plat besi. Pembuatan lembaran dilakukan dengan menggunakan cetakan 30 cm x 30 cm. Lapik diberi tekanan awal (pre press) setelah itu cetakan diangkat. Bagian atas lapik dilapisi plastik coran dan diletakkan plat besi pasangan di atasnya. (3) Lapik yang ada pada plat besi dimasukkan ke dalam mesin kempa dingin dengan

27 tekanan spesifik 35 kgf/cm² sampai ketebalan 1 cm dan baut dikencangkan (pengkleman). (4) Setelah klem plat besi yang berisi lapik dioven selama 24 jam dengan suhu 60 C. (5) Lembaran lapik dikeluarkan dari plat besi dan dibiarkan pada suhu ruangan untuk pengerasan lanjutan (curing) selama 2 minggu. (6) Setelah itu lembaran lapik dimasukkan ke dalam oven suhu 80 C selama 10 jam. (7) Lembaran lapik dibiarkan selama 2 minggu pada suhu kamar untuk menyamakan suhu panil dengan suhu ruangan. Proses pembuatan papan semen secara skematis ditampilkan pada Gambar 2. KATALIS PARTIKEL SEKAM AIR PENCAMPURAN SEMEN PEMBENTUKAN LEMBARAN PRESSING Tekanan 35 kgf/cm² PENGERASAN AWAL Setting ± 60 C, 24 jam PENGERASAN LANJUTAN Hardening 2 minggu, suhu kamar PENGERINGAN Suhu 80 C, 10 jam PENGKONDISIAN 2 minggu PENGUJIAN Gambar 2 Alur Proses Pembuatan Papan Semen.

28 3.3.2 Pengujian Papan Semen a). Penyiapan Contoh Uji Papan semen yang sudah mendapat perlakuan pengkondisian kemudian dipotong untuk diuji sifat fisis dan mekanisnya, meliputi kadar air, kerapatan, pengembangan tebal & linear, penyerapan air, modulus of rupture (MOR), modulus of elasticity (MOE), internal bond (IB), dan kuat pegang sekrup dengan menggunakan standar JIS A cm cm Gambar 3 Pola Pemotongan Contoh Uji Menurut JIS A 5908 (1994). Keterangan : 1. Contoh uji kerapatan dan kadar air, berukuran 10 cm x 10 cm 2. Contoh uji pengembangan linear, tebal dan daya serap air, berukuran 5 cm x 5 cm 3. Contoh uji modulus patah dan modulus elastisitas, berukuran 5 cm x 20 cm 4. Contoh uji keteguhan rekat internal bond, berukuran 5 cm x 5 cm 5. Contoh uji kuat pegang sekrup, berukuran 4 cm x 7,5 cm b). Pengujian Papan Semen 1. Sifat Fisis Papan Semen a). Kerapatan Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm dalam keadaan kering udara ditimbang beratnya, lalu diukur rata-rata panjang, lebar,

29 dan tebal untuk menentukan volume. Jumlah contoh uji kerapatan tiap papan adalah 2 buah. Kerapatan papan semen dihitung m enggunakan rumus: b). Kadar Air Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm x 1 cm ditimbang untuk mendapatkan berat awal (BA), kemudian dioven dengan suhu 103 ± 2 C selama 24 jam sampai beratnya konstan. Nilai kadar air papan dapat dihitung dengan rumus : 100 % Keterangan : BA : Berat awal (gr) BKO : Berat kering oven (gr) c). Pengembangan Linear dan Tebal Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm diukur dimensinya pada kondisi kering udara. Dimensi lebar diukur pada kedua sisinya kemudian dirata-ratakan (D1), sedangkan tebal diukur pada pusat contoh uji. Selanjutnya contoh uji direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam, kemudian diukur kembali dimensinya (D2). Nilai pengembangan tebal dan linear papan dapat dihitung dengan rumus: ₁ ₀ ₀ 100 % Keterangan: D0 D1 : Dimensi awal (cm) : Dimensi setelah perendaman (cm)

30 d).daya Serap Air Pengujian daya serap air dilakukan bersamaan dengan pengujian pengembangan linear dan tebal. Contoh uji ditimbang kemudian direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam, kemudian contoh uji ditimbang kembali. Nilai daya serap dapat dihitung dengan menggunakan rumus: ₂ ₁ 100 % ₁ Keterangan: B1 B2 : Berat contoh uji sebelum perendaman (gr) : Berat contoh uji setelah perendaman (gr) 2. Sifat Mekanis Papan Semen a). Keteguhan Lentur atau Modulus of Elasticity (MOE) Pengujian dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine (UTM) merk Instron. Contoh uji berukuran 5 cm 20 cm 1 cm pada kondisi kering udara dibentangkan dengan jarak sangga 15 cm seperti terlihat pada Gambar 3. Pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga. Kemudian ukur besarnya beban yang mampu ditahan oleh contoh uji tersebut sampai batas proporsi. Pada pengujian ini kecepatan pembebanan sebesar 6 mm/menit. Nilai MOE dihitung dengan rumus: ³ 4 ³ Keterangan : MOE : Modulus of Elasticity (kgf/cm 2 ) P L y b h : perubahan beban yang digunakan (kgf) : jarak sangga (cm) : perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm) : lebar contoh uji (cm) : tebal contoh uji (cm)

31 b). Keteguhan Patah atau Modulus of Rupture (MOR) Pengujian dilakukan dengan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) merk Instron. Contoh uji berukuran 5 cm x 20 cm x 1 cm pada kondisi kering udara dibentangkan dengan jarak sangga 15 kali tebal nominal, tetapi tidak kurang dari 15 cm (seperti tertera pada gambar 3) dan kemudian pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga. Pada pengujian ini, pembebanan pada pengujian MOE dilanjutkan sampai contoh uji mengalami kerusakan (patah) dengan kecepatan pembebanan 6 mm/menit. Nilai MOR dihitung dengan menggunakan rumus: Keterangan: MOR P L b h 3 2 ² : Modulus patah (kgf/cm²) : Beban sampai patah (kgf) : Panjang bentang (cm) : Lebar contoj uji (cm) : Tebal contoh uji (cm) P Contoh Uji L/2 L/2 L = 15 cm Keterangan : P = Beban L = Panjang bentang Gambar 4 Pengujian MOE dan MOR.

32 c). Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) Contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1 cm direkatkan pada dua buah median (blok besi/kayu) dengan menggunakan perekat epoxy Gambar 4 dan dibiarkan mengering selama 24 jam. Kedua median ditarik tegak lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum (contoh uji rusak). Nilai keteguhan rekat internal dapat dihitung dengan menggunakan rumus: Keterangan: IB : Keteguhan rekat internal (kgf/cm²) P : Beban maksimum saat ikatan partikel lepas (kgf) A : Luas permukaan contoh uji (cm²) 5 cm Blok kayu Contoh Uji Blok Kayu Gambar 5 Pengujian Internal Bond. d).kuat Pegang Sekrup Pada titik pertemuan diagonal contoh uji berukuran 4 cm x 7,5 cm x 1 cm dipasang sekrup berdiameter 3,1 mm dan panjang 13 mm hingga kedalaman 8 mm. Sekrup kemudian ditarik ke atas hingga beban maksimum yaitu sampai sekrup tercabut. Kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam satuan kg. Posisi sekrup dapat dilihat pada Gambar 5 di bawah ini.

33 4 cm 7,5 cm Gambar 6 Pengujian Kuat Pegang Sekrup. 3.4 Metode Analisis Data Analisis data menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan tiga faktor perlakuan dan enam ulangan. Faktor perlakuan terdiri dari tiga taraf semen sehingga terdapat 9 papan dengan 18 satuan percobaan. Model umum rancangan yang digunakan adalah sebagai berikut: Y (ij) = µ + τ (i) + ε (ij) Dimana: Y (ij) = Variabel respon pengamatan ke-i ulangan ke-j µ = Nilai rata-rata umum τ (i) = Pengaruh perlakuan ke-i ε (ij) = Pengaruh galat (kesalahan) percobaan perlakuan ke-i ulangan ke-j i = 2,75 : 1,00 ; 3,00 : 1,00, dan 3,25 : 1,00 j = 1, 2, 3, 4, 5, 6 Pengaruh dari seluruh perlakuan dapat diketahui dengan menggunakan uji F pada taraf 5 %. Apabila terdapat pengaruh nyata terhadap peubah yang diamati dalam sidik ragam maka setiap perlakuan dibandingkan dengan menggunakan uji lanjut Duncan Multiple Range Test (DMRT) pada taraf kesalahan 5 %.

34 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Sifat Fisis Papan Semen Kadar Air Nilai rata-rata kadar air papan semen sekam hasil pengukuran disajikan pada Gambar Kadar air (%) A B C Komposisi semen : sekam : air JIS A : < 16% Gambar 7 Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Kadar Air. Pada Gambar 7 diketahui bahwa nilai kadar air papan semen berkisar antara 8,01 9,33 % dengan rata-rata 8,53 %. Nilai kadar air yang diperoleh lebih rendah dibandingkan papan semen sekam (Subagio 1987) yang berkisar antara 11,49 11,64 % dengan rata-rata 11,62 %. Komposisi semen : sekam yang digunakan Subagio (1987) adalah 1,50 : 1,00 ; 1,75 : 1,00, dan 2,00 : 1,00 dengan nilai kadar air tertinggi terdapat pada komposisi 2,00 : 1,00 dan terendah 1,50 : 1,00. Hal ini disebabkan kadar semen yang digunakan pada penelitian ini lebih tinggi dibandingkan penelitian Subagio (1987) sehingga papan semen yang dihasilkan lebih padat dengan struktur yang lebih kompak dan akan memperbaiki stabilitas dimensi papan yang dihasilkan. Menurut Haligan (1970) dalam Djalal (1986), disamping sifat absorpsi air dari bahan baku yang digunakan dan ketahanan perekat terhadap

35 air, terdapat beberapa faktor lain yang mempengaruhi pertambahan kadar air dari papan semen. Faktor-faktor tersebut meliputi: a) volume ruang kosong yang dapat menampung air di antara partikel, b) adanya saluran kapiler yang menghubungkan ruang kosong satu sama lainnya, c) luas permukaan partikel dan, d) luas permukaan partikel yang tidak dapat ditutupi perekat. Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa komposisi A, B, dan C berpengaruh nyata terhadap nilai kadar air papan semen yang dihasilkan. Uji lanjut Duncan menunjukkan komposisi A berbeda nyata dengan komposisi B dan C. Komposisi C mempunyai nilai kadar air terendah tetapi nilai yang dihasilkan tidak berbeda dengan komposisi B sehingga untuk efisiensi sebaiknya dipilih komposisi B karena dengan meningkatnya kadar semen memberikan pengaruh yang signifikan terhadap nilai kadar air papan semen yang dihasilkan. Nilai kadar air semua papan pada penelitian ini lebih rendah dari nilai yang digunakan perusahaan Bison karena nilainya tidak lebih dari 12 % dan JIS A 5417 (1992) yang menetapkan maksimum 16 % Kerapatan Kerapatan merupakan faktor penting yang banyak digunakan sebagai pedoman untuk memperoleh gambaran tentang kekuatan dari papan semen yang diinginkan. Nilai rata-rata kerapatan papan semen sekam disajikan pada Gambar 8. Kerapatan (g/cm³) A B C Komposisi semen : sekam : air JIS A : > 0,8 g/cm³ Gambar 8 Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Kerapatan.

36 Nilai kerapatan papan semen sekam pada penelitian ini berkisar antara 1,15 1,26 g/cm³ dengan rata-rata 1,22 g/cm³. Kerapatan yang dihasilkan lebih tinggi dibanding kerapatan papan semen sekam (Subagio 1987) yang berkisar antara 0,93-1,15 g/cm³ dengan rata-rata 1,03 g/cm³. Nilai kerapatan tertinggi papan semen tersebut terdapat pada komposisi semen : sekam = 2,00 : 1,00 dan terendah pada komposisi 1,50 : 1,00. Hal ini dikarenakan jumlah semen yang digunakan pada penelitian ini lebih tinggi dibanding papan semen sekam (Subagio 1987), dengan semakin banyak semen yang digunakan maka ikatan antar partikel di dalam papan menjadi lebih kompak. Meningkatnya kadar semen menyebabkan ikatan adhesi antara partikel dengan semen dalam papan semakin erat, keadaan ini mengakibatkan kerapatan papan semakin tinggi (Noor 2007). Sebagian besar kerapatan papan yang dihasilkan lebih tinggi dari target kerapatan yang diinginkan yaitu 1,2 g/cm³ kecuali papan dengan komposisi A. Hal ini diduga disebabkan penyebaran partikel di dalam lembaran kurang merata sehingga terjadi variasi kerapatan di beberapa bagian lembaran. Akan tetapi, selisih nilai yang dihasilkan tidak terlalu besar yaitu 0,05 g/cm³, sehingga untuk produksi papan secara manual tingkat ketelitian yang dicapai sudah termasuk baik (Setyawati & Massijaya 2005). Variasi kadar semen berpengaruh terhadap kerapatan papan dimana semakin sedikit semen yang dicampurkan makin rendah kerapatan papan semen yang dihasilkan. Chew dan Ong (1980) dalam Djalal (1986) membuktikan bahwa MOR, MOE, dan IB meningkat dengan bertambahnya kerapatan lembaran. Lebih jauh Kollmann et al (1975) menambahkan bahwa daya pegang paku, daya pegang sekrup, dan sifat-sifat mekanik lainnya juga meningkat dengan bertambahnya kerapatan lembaran. Hasil sidik ragam menunjukkan komposisi A, B, dan C tidak berpengaruh nyata terhadap nilai kerapatan papan semen yang dihasilkan. Hal ini menunjukkan nilai kerapatan papan tidak dipengaruhi oleh peningkatan kadar semen. Apabila papan harus dipilih, maka papan dengan kadar semen paling sedikit yaitu komposisi A yang dipilih karena memberikan hasil yang sama dan dapat menghemat penggunaan semen.

37 Kerapatan papan semen pada penelitian ini hanya komposisi C yang berada di bawah nilai yang digunakan perusahaan Bison dengan kerapatan maksimum 1,25 g/cm³ dan semua papan semen pada penelitian ini memenuhi JIS A 5417 (1992) karena nilai kerapatannya > 0,8 g/cm³ Pengembangan Tebal Pengembangan tebal adalah kemampuan papan semen untuk menyerap air yang diukur berdasarkan penambahan tebal sebelum dan sesudah perendaman. Nilai rata-rata pengembangan tebal papan semen sekam setelah direndam dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam disajikan pada Gambar 9. Pengembangan Tebal (%) JIS A : ± 10 % 2 jam 24 jam A B C Komposisi semen : sekam : air Gambar 9 Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Pengembangan Tebal. Hasil pengujian pengembangan tebal papan semen sekam setelah direndam selama 2 jam berkisar antara 0,12-0,35 % dengan rata-rata 0,27 %, dan untuk perendaman selama 24 jam berkisar antara 0,32 % 0,51 % dengan rata-rata 0,39 %. Nilai pengembangan tebal yang dihasilkan lebih kecil dibanding papan semen sekam (Subagio 1987) yang berkisar antara 1,66-1,83 % dengan rata-rata 1,74 % dengan nilai pengembangan tebal tertinggi terdapat pada komposisi semen : sekam = 1,50 : 1,00 dan terendah 2,00 : 1,00. Hal ini disebabkan struktur lembaran papan semen sekam pada penelitian ini lebih padat dari pada struktur lembaran penelitian Subagio

38 (1987). Struktur lembaran papan semen sekam yang lebih padat akan menyerap air dari lingkungannya lebih sedikit daripada struktur lembaran yang tidak padat. Menurut Pasaribu (1987), struktur lembaran yang padat erat hubungannya dengan kerapatan. Struktur lembaran papan yang semakin padat menyebabkan penurunan pengembangan tebal papan semen. Hasil sidik ragam menunjukkan komposisi A, B, dan C tidak berpengaruh nyata terhadap nilai pengembangan tebal papan semen yang dihasilkan, baik perendaman selama 2 jam maupun setelah perendaman 24 jam. Hal ini menunjukkan nilai pengembangan tebal papan tidak dipengaruhi oleh peningkatan kadar semen, sehingga untuk efisiensi maka sebaiknya diambil komposisi A karena nilai yang dihasilkan tidak berbeda nyata dengan komposisi B dan C. Meskipun demikian dari Gambar 9 dapat dilihat pengembangan tebal papan semen cendrung meningkat dengan bertambahnya kadar semen. Seluruh nilai pengembangan tebal papan pada penelitian ini memenuhi JIS A 5417 (1992) yang menetapkan toleransi perubahan dimensi tebal sebesar 1 mm (± 8,3%) untuk panil dengan tebal 12 mm dan lebih bagus dibandingkan Bison dengan nilai maksimum pengembangan tebal 1,3 % untuk perendaman 2 jam dan 2 % untuk perendaman 24 jam Pengembangan Linear Nilai rata-rata pengembangan linear papan semen sekam setelah perendaman dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam dapat dilihat pada Gambar 10. Pengembangan Linear (%) JIS A : ± 10 % 2 jam 24 jam A B C Komposisi semen : sekam : air

39 Gambar 10 Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Pengembangan Linear. Nilai pengembangan linear papan semen sekam setelah direndam selama 2 jam berkisar antara 0,21-0,32 % dengan rata-rata 0,25 % dan untuk perendaman selama 24 jam berkisar antara 0,29-0,33 % dengan rata-rata 0,31 %. Penelitian Sulastiningsih (2008) papan semen manii dengan menggunakan katalis CaCl2 5 % dari berat semen, nilai pengembangan linear papan yang dihasilkan untuk perendaman selama 24 jam berkisar antara 0,336-0,540 % dengan rata-rata 0,438 %. Nilai pengembangan linear tertinggi pada penelitian tersebut terdapat pada komposisi semen : kayu = 2,40 : 1,00 dan terendah pada komposisi 2,50 : 1,00. Nilai pengembangan linear papan yang dihasilkan pada penelitian ini lebih rendah dari yang dihasilkan perusahaan Bison dengan nilai maksimum 4 % dan papan semen manii (Sulastiningsih 2008). Hal ini disebabkan karena kerapatan papan semen yang dihasilkan (1,22 g/cm³) lebih tinggi dari papan semen (Sulastiningsih 2008) dengan nilai 1 g/cm. Semakin tinggi nilai kerapatan maka semakin sedikit lembaran papan tersebut menyerap air, perubahan tebal dan linear yang terjadi juga semakin rendah sehingga stabilitas dimensi akan semakin baik dan memungkinkan penggunaan eksterior untuk bangunan (Sugita et al. 2006). Menurut Koch (1985) dalam Riyanto (2003) perubahan dimensi panil dipengaruhi oleh varibel-variabel pengolahan produk itu sendiri, seperti kerapatan bahan baku, ketebalan partikel, kadar perekat, dan besarnya tekanan kempa yang diberikan pada lapik. Hasil sidik ragam menunjukkan komposisi A, B, dan C tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap nilai pengembangan linear papan semen yang dihasilkan baik perendaman selama 2 jam maupun setelah perendaman 24 jam. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan kadar semen sampai dengan proporsi 3,25 : 1 menghasilkan nilai pengembangan linear yang sama. Papan dengan komposisi 2,75 : 1 adalah proporsi yang efisien dibandingkan dengan komposisi yang lain. Keseluruhan nilai pengembangan linear papan semen yang dihasilkan memenuhi JIS A5417 (1992) yang menetapkan toleransi

40 pengembangan linear untuk panil dengan tebal 12 mm sebesar 1 mm (± 8,3%) Daya Serap Air Papan semen mengandung bahan berlignoselulosa yang mempunyai sifat afinitas yang tinggi terhadap air. Sifat tersebut akan menyebabkan papan semen mempunyai sifat mengembang dan menyusut sesuai dengan kandungan air di dalam papannya. Nilai rata-rata daya serap air papan semen sekam setelah perendaman dalam air dingin selama 2 jam dan 24 jam disajikan pada Gambar 11. Daya Serap Air (%) A B C Komposisi semen : sekam : air 2 jam 24 jam Gambar 11 Respon Peningkatan Kadar Semen terhadap Daya Serap Air. Hasil pengukuran daya serap air setelah perendaman selama 2 jam berkisar antara 20,98 % 24,78 % dengan rata-rata 22,93 % dan untuk perendaman selama 24 jam berkisar antara 24,89 % - 28,14 % dengan ratarata 26,46 %. Nilai rata-rata daya serap air yang diperoleh lebih tinggi dibandingkan dengan penelitian Subagio (1987) untuk perendaman 24 jam yang berkisar antara 23 % - 30,83 % dengan rata-rata 25,82 %. Hal ini disebabkan campuran yang mengandung semen yang semakin tinggi sifat penyerapan air akan semakin rendah. Vital et al. (1974) dalam Djalal (1986) menyatakan peningkatan kerapatan lembaran akan memperbaiki stabilitas

41 dimensi papan yang dihasilkan. Faktor lain yang menyebabkan peningkatan penyerapan air, yaitu : 1. Struktur lembaran papan semen sekam yang dibuat dari campuran ini tidak rapat atau padat, karena peningkatan kandungan sekam dan semakin rendah semen yang dikandung campuran sehingga semakin banyak partikel sekam yang tidak sempurna dilapisi semen. Lembaran yang memiliki struktur yang tidak rapat akan lebih mudah dimasuki air. Karena pada saat lembaran direndam dalam air, tekanan air di luar lembaran lebih besar dari pada di dalamnya. 2. Dengan semakin tinggi partikel sekam yang dikandung campuran menyebabkan semakin tinggi kemampuan lembaran papan semen sekam untuk mengikat air, karena semakin banyak gugusan hidroksil sekam dalam lembaran yang dapat mengikat air. Hasil sidik ragam menunjukkan komposisi A, B, dan C tidak berpengaruh nyata terhadap nilai daya serap air papan semen yang dihasilkan, baik perendaman selama 2 jam maupun setelah perendaman 24 jam, sehingga untuk efisiensi maka sebaiknya diambil komposisi A karena nilai yang dihasilkan sama dengan komposisi B dan C. Hal ini diduga karena bagian permukaan semua papan dilapisi campuran serbuk dan semen dengan perbandingan yang sama dan sekam yang keras membuat daya serap terhadap air lebih kecil jika dibanding bahan baku kayu. Meskipun demikian dari Gambar 11 dapat dilihat daya serap air papan semen cendrung meningkat dengan bertambahnya kadar semen yang digunakan Sifat Mekanis Papan Semen Keteguhan Lentur atau Modulus of Elasticity (MOE) Keteguhan lentur adalah nilai yang menunjukkan sifat kekakuan dan merupakan ukuran dari perubahan papan dalam menahan perubahan bentuk atau lenturan yang terjadi akibat adanya pembebanan sampai batas proporsi (Bodig dan Jayne 1982 dalam Djalal 1984). Nilai rata-rata keteguhan lentur papan semen sekam hasil pengukuran dapat dilihat pada Gambar 12.