KARAKTERISTIK PAPAN PARTIKEL SEKAM PADI VARIASI CAMPURAN DEDAK (SEKAM PADI GILING) DAN RASIO KOMPAKSI

Transkripsi

1 ISSN Cetak : ISSN Online : KARAKTERISTIK PAPAN PARTIKEL SEKAM PADI VARIASI CAMPURAN DEDAK (SEKAM PADI GILING) DAN RASIO KOMPAKSI Mohammad Nurhilal Program Studi Teknik Mesin, Politeknik Negeri Cilacap najiwaa@yahoo.com ABSTRACT Nowdays, the utilization of rice husk waste is still developed for making materials of particleboard as an alternative of wood or board replacement.. The purpose of the research includes: a) use rice husks to make particleboard; b) identify physical characteristics and mechanics from all composition mixtures between rice husks with bran and types of compaction ratio. The methods of this research is experimental approach, e.g., mold making with the size 2x1x1 cm 3, resin mixture and catalyst in constant number, the bran mixture using bran with the comparison 7:3, 8:2, and 9:1, and also types of compaction ratio with the comparison 3:1, 4:1, and 5:1. The results of internal bond strength test, elastic modulus, and rupture modulus composition of husk rice using bran and the highest compaction ratio on the composition 8:2 and the compaction ratio 5:1, i.e 3,2 kg/cm 2, 7585 kg/cm 2, and 7,523 kg/cm 2, respectively. The value of density and the highest mass is.256 gr/cm 3 and 1,298% with the composition 8:2 and 7:3, and both of them have the value of compaction 5:1. Keywords: characteristics, particleboard, compaction ratio ABSTRAK Pemanfaatan limbah sekam padi saat ini masih dikembangkan untuk bahan pembuatan papan partikel sebagai alternative pengganti kayu atau papan. Tujuan penelitian ini meliputi: a) pemanfaatan sekam padi untuk pembuatan papan partikel; b) mengetahui sifat fisik dan mekanik dari berbagai campuran komposisi antara sekam padi dengan dedak dan variasi rasio kompaksi. Metode penelitian ini adalah pendekatan eksperimen, seperti: pembuatan cetakan dengan ukuran 2x1x1 cm 3, pencampuran resin dan katalis dalam jumlah yang konstan, campuran dedak dengan sekam padi 7:3, 8:2, dan 9:1, serta variasi tekanan kompaksi 3:1, 4:1, dan 5:1. Hasil pengujian internal bond strength, modulus elastis, dan modulus rupture dari komposisi sekam padi dengan dedak dan rasio kompaksi tetinggi pada komposisi 8:2 dan rasio kompaksi 5:1, yaitu secara berturut-turut sebesar 3,2 kg/cm 2, 7585 kg/cm 2, dan 7,523 kg/cm 2. Harga density dan massa jenis air tertinggi berturut-turut pada komposisi 8:2 dan 7:3, dan keduanya pada kompaksi 5:1 yaitu,256 gr/cm 3, dan 1,298%.. Kata kunci: karakteristik, papan partikel, rasio kompaksi PENDAHULUAN Pemanfaatan limbah sekam padi saat ini belum dapat dikelola dengan baik, yaitu dengan mempertimbangkan dari segi ekonomi dan kualitas yang dihasilkan dari pengolahan limbah sekam padi. Limbah sekam padi tersebut hanya dapat dimanfaatkan sebagai pengganti media tanam atau bahan bakar untuk proses pembakaran bata. Dalam hal ini, Eder A, Carus M. (213: 16) mengungkapkan bahwa komposit kayu dengan perekat plastik WPCs juga dapat digunakan untuk keperluan eksterior dan interior, dan beberapa aplikasi umum termasuk bahan bangunan, produk otomotif (interior dan mesin), keperluan rumah tangga. Umumnya bahan utama pembuat papan partikel adalah dari serbuk kayu dengan penambahan perekat, ukuran serbuk partikel dari banhan merupakan faktor dalam pembentukan ikatan antar partikel. Pengolahan limbah sekam padi sekarang banyak dimanfaatkan untuk pembuatan papan partikel sebagai alternatif 192

2 ISSN Cetak : ISSN Online : pengganti material kayu/papan. Sekam padi juga dapat digiling menjadi serbuk (dedak). Dedak hasil giling sekam padi ini jika digunakan sebagai bahan papan partikel dimungkinkan dapat memiliki ikatan antar partikel yang kuat. Sehingga, dengan pencampuran dedak dengan sekam padi dapat dihasilkan karakteristik papan partikel yang memadai. Hal inilah yang mendasari permasalahan penting yang perlu dikaji dalam pembuatan papan partikel. Tujuan utama penelitian ini adalah menentukan karakteristi papan partikel sekam padi variasi campuran dedak dan rasio kompaksi. Kajian tentang pembuatan papan partikel diantaranya oleh Mulana, F., Hisbullah., dan Iskandar (211: 17-22) tentang pembuatan papan komposit dari plastik daur ulang dan serbuk kayu serta jerami sebagai filler. Kemudian Wibowo. H. dkk (28: ) tentang pemanfaatan Sekam Padi Sebagai Papan Partikel untuk Isolator Panas. Sekam padi juga dapat dijadikan sebagai bahan tambahan untuk meningkatkan kualitas genteng (Jolianingsih, 24: 1-9), dan bahan pembuatan silika amorf (Harsono, 22: 98-13). Berat jenis komposit berbahan kayu secara umum didasarkan pada berat kering oven, dimana diperoleh setelah pengeringan suatu benda uji pada temperatur pemanasan 13 ± 2 C sampai berat konstan dicapai. perhitungna berat jenis adalah seperti berikut: Berat Jenis kg m 3 ρ = f L.w.t f = berat kering oven (kg) L = panjang benda uji (m) w = lebar benda uji (m) t = tebal benda uji (m). (1) Umumnya, suatu benda uji lebar 76 mm dengan panjang 152 mm dengan ketebalan penuh digunakan untuk mendapatkan dengan akurasi tidak lebih dari ±,3% dan berat secara akurat tidak lebih dari ±,21%. Berat kering oven dari benda uji yang diperoleh sesudah pengeringan pada 13 ± 2 C sampai berat konstan dicapai. Kandungan air dihitung sebagai berikut: M = 1 [ (w f) ] (2) f M = kandungan air W = berat mula-mula f = berat setelah pengeringan oven Kekuatan tarik tegak lurus terhadap permukaan diukur untuk melihat ketahanan bahan ditarik dengan arah tegak lurus permukaannya. Benda uji seluas 5 mm persegi ditempelkan dengan lem pada blok pembebanan dari baja atau paduan aluminium dengan dimensi yang sama. Kekuatan ikatan internal dihitung dengan rumus berikut: IB = P bl (3) IB = Internal Bond (ikatan internal), kpa P = beban maksimum, N B = lebar benda uji, mm L = panjang benda uji, mm Gambar 1. Skematik benda uji bending F/2 L/2 F L F/2 Gambar 2. Skematik pengujian bending (ASTM Standard C1161). 193

3 ISSN Cetak : ISSN Online : Pengujian elastis menggunakan metode uji lengkung dengan mesin Universal Testing Machine. Metode penelitian ini menggunakan Three Point Bending Test. Adapun skematik pengujian seperti Gambar 2. Sifat ini dijabarkan dari kemiringan (slope) dari porsi garis lurus dari kurva lengkungan beban (P 1/Y 1). Modulus elastis (MOE) dihitung dengan persamaan berikut: MOE = (P 1 L 3 ) 4 b d 3 y 1 (4) MOE = kekakuan (muncul sebagai modulus elastisitas), kpa P 1 = beban pada batas proporsional, N L = panjang benda uji, mm, 24 kali tebal benda uji b = lebar benda uji, mm d = tebal benda uji, mm Y 1 = titik pusat kelengkungan pada batas proporsional, mm Pengujian modulus rupture prosesnya sama dengan pengujian modulus elastis, yaitu menggunakan metode uji lengkung dengan mesin Universal Testing Machine. Modulus rupture (MOR) adalah tegangan lengkung puncak dari suatu bahan dalam lendutan (flexure) atau lengkungan (bending), dan sering digunakan untuk membandingkan satu bahan dengan yang lain. Untuk mengitung modulus rupture digunakan persamaan berikut: Gambar 3. Universal Testing Machine Tujuan dari penelitian ini : a. Pemanfaatan sekam padi untuk pembuatan papan partikel sebagai bahan alternatif kayu atau papan. b. Untuk mengetahui sifat fisik dan mekanik dari berbagai campuran komposisi antara sekam padi dalam bentuk chip dan serbuk dengan campuran resin. c. Untuk mengetahui tekanan kompaksi terhadap pengaruh rasio pemadatan. METODE PENELITIAN Tahapan dalam penelitian tentang karakteristik papan partikel dari sekam padi ini meliputi : a. Pembuatan alat press dan cetakan papan partikel MOR = 3PL 2 b d 2 (5) MOR = Modulus of Rupture, kpa P = beban maksimum, N L = panjang benda uji, mm, 24 kali tebal benda uji B = lebar benda uji, mm d = tebal benda uji, mm. Gambar 4. Alat press dan cetakan papan partikel 194

4 h2 h1 ISSN Cetak : ISSN Online : b. Penyiapan bahan sekam padi Sekam padi (Gambar 2) disiapkan kemudian ditimbang dengan timbangan untuk menentukan fraksi berat campuran yang akan dicampur dengan dedak dengan pengaturan variasi komposisi 7:3, 8:2, dan 9:1. pemadatan adalah 3:1, 4:1, dan 5:1, skema rasio pemadatan dapat dilihat pada Gambar 4. P Cetakan P Gambar 5. Sekam padi c. Penyiapan resin bahan perekat sekam padi Perbandingan resin dan katalis tetap yaitu (6:1). Gambar 7. Ilustrasi Perbandingan pemadatan papan partikel sekam padi. f. Hasil papan partikel sekam padi Papan partikel yang sudah jadi siap untuk di uji karakteristik fisik dan mekanik. (a) (b) Gambar 6. Bahan baku resin dan katalis d. Pengadukan Proses pencampuran terlebih dahulu sekam padi dengan dedak, kemudian masukan resin yang sudah dicampur katalis kedalam ember kemudian diaduk hingga homogen. Campuran sekam padi dan dedak masukan kedalam ember yang sudah berisi perekat kemudian diaduk hingga homogen. e. Pengepresan untuk membentuk green body Campuran yang telah dituang ke dalam cetakan dilakukan pengepresan dengan menggunakan mesin pres, perbandingan rasio (c) Gambar 8. Produk papan partikel variasi (a) 7:3; (b) 8:2; (c) 9:1. g. Pengujian sifat fisik dan mekanik papan partikel meliputi : density, internal bond, 195

5 Internal Bond (Kg/Cm 2 ) MOR (Kg/cm 2 ) MOE (Kg/Cm 2 ) ISSN Cetak : ISSN Online : modulus of elastisitas, modulus of rupture, moisture content. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil kekuatan ikatan internal dari grafik didapat harga yang bervariasi. Harga kekuatan ikatan internal tertinggi pada komposisi 8:2 dan tekanan kompaksi 5:1; 3:1; dan 4:1 yaitu sebesar 3,2 kg/cm 2 ; 3,13 kg/cm 2 ; dan 3,1kg/cm 2. Kemudian komposisi 7:3 pada tekanan kompaksi 5:1; 3:1; dan 4:1 memiliki harga kekuatan ikatan internal sebesar 2,727 kg/cm 2 ; 2,689 kg/cm 2 ; dan 2,598 kg/cm 2. Selanjutnya harga kekuatan ikatan internal terendah yaitu pada komposisi 9:1 dengan tekanan kompaksi 2,232 kg/cm 2 ; 2,245 kg/cm 2 ; dan 2,124 kg/cm 2. 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 7:3 8:2 9:1 Gambar 9. Grafik pengaruh komposisi Sekam padi dengan dedak dan rasio kompaksi terhadap kekuatan Internal Bond. Hasil karakteristik MOE papan partikel sekam padi dengan dedak tertinggi pada komposisi 8:2 dengan tekanan kompaksi 5:1; 3:1; dan 4:1 yaitu sebesar 7585 kg/cm 2 ; 7349 kg/cm 2 ; dan 721 kg/cm 2. Kemudian pada komposisi 7:3 dengan tekanan kompaksi 5:1; 3:1; dan 4:1 dengan harga MOE sebesar 2313 kg/cm 2 ; 228 kg/cm 2 ; dan 2165 kg/cm 2. Selanjutnya harga MOE terendah pada komposisi sekam dengan dedak 9:1 dengan tekanan kompaksi 3:1; 5:1; dan 4:1 yaitu sebesar 297 kg/cm 2 ; 23 kg/cm 2 ; dan 211 kg/cm Gambar 1. Garfik pengaruh komposisi Sekam padi dengan dedak dan rasio kompaksi terhadap MOE :3 8:2 9:1 7:3 8:2 9:1 Gambar 11. Garfik pengaruh komposisi Sekam padi dengan dedak dan rasio kompaksi terhadap Modulus of Rupture (MOR). Karakteristik MOR papan partikel komposisi sekam padi dengan dedak memiliki harga tertinggi pada komposisi 8:2 dengan tekanan kompaksi 5:1; 3:1 dan 4:1 yaitu sebesar 7,532 kg/cm 2 ; 68,291 kg/cm 2 ; dan 66,522 kg/cm 2. Selanjutnya komposisi 7:3 pada tekanan kompaksi 5:1; 3:1 dan 4: 1 memiliki harga MOR sebesar 45,89 kg/cm 2 ; 43,52 kg/cm 2 ; 41,671 kg/cm 2. Harga MOR papan partikel terendah pada komposisi 9:1 dengan tekanan 196

6 Densitas (gr/cm 3 ) Kadar Air (%) ISSN Cetak : ISSN Online : kompaksi 5:1; 3:1 dan 4:1 sebesar 39,863 kg/cm 2 ; 38,6 kg/cm 2 ; dan 36,211 kg/cm 2. 1,4 1,2 1,8,6,4,2 Gambar 13. Grafik pengaruh komposisi Sekam padi dengan dedak dan rasio kompaksi terhadap kadar air.,3,25,2,15,1,5 7:3 8:2 9:1 7:3 8:2 9:1 Gambar 12. Grafik pengaruh komposisi Sekam padi dengan dedak dan rasio kompaksi terhadap Berat Jenis Papan Partikel. Hasil uji karakteristik berat jenis (density) papan partikel sekam padi dengan dedak memiliki harga yang bervariasi. Harga density tertinggi pada komposisi dedak dengan sekam padi 8:2 denga tekanan kompaksi 5:1; 3:1 dan 4:1 yaitu,256 gr/cm 3 ;,249 gr/cm 3 ;,241 gr/cm 3. Kemudian komposisi 9:1 pada tekanan kompaksi 5:1; 3:1 dan 4:1 dengan harga density,239 gr/cm 3 ;,228 gr/cm 3 ; dan,223 gr/cm 3. Harga density terendah pada komposisi 7:3 dengan tekanan kompaksi 5:1; 3:1 dan 4:1 yaitu,215 gr/cm 3 ;,21 gr/cm 3 ; dan,26 gr/cm 3. Hasil kadar air papan partikel tertinggi pada komposisi sekam padi dengan dedak 7:3 dengan tekanan kompaksi 5:1; 3:1; dan 4:1 yaitu 1,298 %; 1,189 %; dan 1,153 %. Kemudiaa pada komposisi 9:1 dengan tekanan kompaksi 5:1; 3:1; dan 4:1 sebesar,81 %; o,765 %; dan,721 %. Sedangkan harga kadar air terendah pada komposisi 8:2 dengan tekanan kompaksi 5:1; 3:1; dan 4:1 yaitu,71 %;,63 %; dan,57 %. Harga kekuatan ikatan internal tertinggi pada komposisi pencampuran sekam padi dengan dedak 8:2 pada rasio pemadatan 5:1. Faktor kompaksi penekanan dan pencampuran dedak dengan sekam padi yang sesuai memberikan kekuatan internal pada papan partikel. Peningkatan komposisi dedak tidak berarti menghasilkan ikatan menjadi kuat. Sedangkan pada komposisi 9:1 harga kekuatan ikatan internal relatif lebih rendah. Hasil ini mengindikasikan pada komposisi tersebut kurangnya ikatan pada masing-masing partikel. Faktor yang mungkin menyebabkan hasil kekuatan ikatan internal ini juga dapat di sebabkan oleh proses pencampuran, dimana proses pencampuran sekam padi dengan dedak dilakukan pada kondisi kering dapat menghasilakan pencampuran yang lebih merata. Rusianto. T, Wibowo. H, Muhajir. K, dan Arbintarso. E (27 :36) dalam penelitiannya menghasilkan kekuatan internal bonding papan partikel didapat harga rasio kompaksi dengan variasi besar yaitu 5:1. Jadi untuk mendapatkan rasio kepadatan yang lebih tinggi, maka dibutuhkan tekanan kompaksi yang lebih besar. Tingkat elastisitas papan partikel paling tinggi pada pencampuran komposisi sekam padi dan dedak 8:2 pada rasio kompaksi 5:1. Tingkat 197

7 ISSN Cetak : ISSN Online : elastisitas papan partikel juga dipengaruhi oleh adanya unsur dedak yang memberikan hasil elastisitas yang bervariasi antar masing masing komposisi, unsur serbuk halus justru akan mudah mengikat perekat, sehingga semakin banyak unsur serbuk halus dapat memudahkan terjadinya ikatan antar partikel masing-masing serbuk. Menurut Maloney (1993: ) bahwa nilai MOE dipengaruhi oleh kandungan dan jenis bahan perekat yang digunakan, daya ikat perekat dan panjang serat. Peningkatan pencampuran komposisi dedak 7:3 menghasilkan harga modulus elastis papan partikel menurun. Hasil ini mengindikasikan bahwa pencampuran komposisi yang sesuai akan menghasilkan modulus elastis papan partikel meningkat. Dengan kata lain, menambahkan serbuk halus kedalam campuran sekam padi tidak berarti akan meningkatkan harga modulus elastis papan partikel. Tingkat modulus patah (MOR) papan partikel sekam padi bertambah tinggi ketika perbandingan komposisi sekam padi dengan dedak 8:2 pada rasio kompaksi 5:1. Pada komposisi tersebut butiran serbuk dedak dan sekam padi dapat merekat secara maximal, sehingga dapat membentuk padatan papan partikel yang baik. Pada komposisi sekam padi dengan dedak 7:3 modulus patah cenderung menurun. Hasil ini mengindikasikan bahwa komposisi sekam padi dengan dedak memberikan pengaruh pada tingkat modulus patah papan partikel. sekam padi dengan dedak yang sesuai dapat memberikan harga modulus patah papan partikel menjadi lebih baik. Ukuran dan geometri partikel merupakan salah satu faktor bentuk perpatahan papan partikel, selain dari faktor lainnya. Menurut Maloney (1993: ) bahwa nilai MOR dipengaruhi oleh geometri partikel. Densitas merupakan massa per satuan volume. sekam padi dengan dedak 8:2 menghasilkan density paling tinggi. Pada komposisi ini didapat harga kekuatan ikatan internal paling tinggi, sehingga ikatan yang terjadi antar partikel pada kondisi ini menjadi kuat dan semakin padat. Semakin kuat ikatan internal partikel sekam maka akan sulit memuai pada saat di oven. penurunan density pada komposisi 9:1, hal ini dimungkinkan oleh kekuatan ikatan internal antar partikel satu dengan lainnya menurun. Kondisi yang sama juga terjadi pada komposisi sekam padi dengan dedak 7:3, menurunnya faktor kekuatan ikatan internal antar partikel yang menurun, sehingga kepadatan yang dihasilkan juga menurun. Density juga dipengaruhi oleh faktor kompaksi. Kelly (1997: 4) menjelaskan bahwa beberapa faktor yang mempengaruhi density papan partikel adalah kerapatan, penekanan (kompaksi), kapasitas partikel, kandungan resin, dan perekat lainnya. Kadar air merupakan kandungan air yang terdapat di dalam papan partikel dalam keadaan kesetimbangan dengan lingkungan di sekitarnya. sekam padi dengan dedak 7:3 pada rasio kompaksi 5:1 menunjukkan kadar air tertinggi. Penambahan dedak pada pencampuran sekam padi akan menambah kadar air dalam papan partikel. Di sisi lain, serbuk halus memiliki sifat penyerapan cairan lebih banyak. Massijaya, et al. (1999:13) menyebutkan bahwa air yang masuk ke dalam papan komposit dapat dibedakan atas 2 macam, yaitu air yang langsung dapat masuk ke dalam papan komposit dan mengisi rongga-rongga kosong di dalam papan serta air yang masuk ke dalam partikel atau sabut pembentuk papan komposit. Pada komposisi 8:2 menunjukan kadar air lebih kecil dibandingkan dengan komposisi 9:1. Hasil ini dimungkinkan faktor lain seperti tekanan kompaksi merupakan parameter yang sangat berkaitan, karena jika tekanan press yang dihasilkan besar maka akan menghasilkan pemadatan yang besar juga, begitu juga sebaliknya. 198

8 ISSN Cetak : ISSN Online : SIMPULAN Harga internal bond strength, modulus elastis, modulus rupture, dan density paling tinggi pada komposisi sekam padi dengan dedak 8:2 pada kompaksi 5:1, yaitu secara berturut-turut sebesar 3,2 kg/cm 2, 7585 kg/cm 2, 7,523 kg/cm 2. Harga density dan massa jenis air tertinggi dihasilkan pada komposisi sekam padi dengan dedak 8:2 dan 7:3 keduanya pada kompaksi 5:1, yaitu,256 gr/cm 3 dan 1,298%. Tekanan kompaksi, ukuran partikel, bentuk partikel, jenis perekat, dan faktor lainnya merupakan parameter yang mempengaruhi karakteristik papan partikel. DAFTAR RUJUKAN Dieter, E George Flexural Strength of advanced Ceramics at Ambient Temperature, ASTM Standard C1161, American Society for Testing Materials, Philadelpia, PA. Eder A, Carus M Global trends in composites (WPC). Bioplastics Magazine. Vol. 8: p Mulana. F, Hisbullah, Iskandar Pembuatan Papan Komposit Dari Plastik Daur Ulang dan Serbuk Kayu serta Jerami Sebagai Filler. Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 8, No. 1, hal Wibowo. H, Rusianto. T dan Manarul Ikhsan. 27. Pengaruh Kepadatan dan Ketebalan Terhadap Sifat Isolator Panas Papan Partikel Sekam Padi. Jurnal Teknologi. Vol 1. No.2. hal Joelianingsih, 24. Peningkatan Kualitas Genteng Keramik Dengan Penambahan Sekam Padi dan Daun Bambu, Makalah Pribadi Falsafah Sains (PPS 72), IPB. Harsono, Heru. 22. Pembuatan Silika Amorf dari Limbah Sekam Padi, Jurnal Ilmu Dasar. Vl. 3. No.2Universitas Brawijaya. Rusianto. T, Wibowo. H, Muhajir. K, dan Arbintarso. E. 27. Pemanfaatan Sekam Padi Sebagai Papan Partikel Untuk Isolator Panas, Penlitian Hibah Bersaing KemenristekDikti. Maloney. T.M Modern particle board and dry-process fiberboard manufacturing (updated edition). Miller Freeman, San Francisco. M.W. Kelly Crical Literature Review of Relationship Between Processing Parameter and Physical Propoerties of Particleboard, General Technical Report FPL-1, U.S. Department of Agriculture Forest Service and Forest Product Laboratory University of Wisconsin. Massijaya, M. Y., Y.S. Hadi, B. Tambunan, E.S. Bakar, I. Sunarni Studi Pembuatan Papan Partikel dari Limbah Kayu dan Plastik Polystiren. Jurnal Teknologi Hasil Hutan Vo. XII No