PEMANFAATAN SERBUK BATANG KELAPA SAWIT SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM PLAFON MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA TESIS.

Transkripsi

1 PEMANFAATAN SERBUK BATANG KELAPA SAWIT SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM PLAFON MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA TESIS Oleh TIRAMA SIMBOLON /FIS PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

2 PEMANFAATAN SERBUK BATANG KELAPA SAWIT SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM PLAFON MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA TESIS Oleh TIRAMA SIMBOLON /FIS PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

3 PEMANFAATAN SERBUK BATANG KELAPA SAWIT SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM PLAFON MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA TESIS Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Oleh TIRAMA SIMBOLON /FIS PROGRAM PASCA SARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

4 PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : PEMANFAATAN SERBUK BATANG KELAPA SAWIT SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM PLAFON MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA Nama : TIRAMA SIMBOLON Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi Fakultas : Magister Fisika : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Menyetujui Komisi Pembimbing Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS Ketua Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc Anggota Ketua Program Studi, Dekan, Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Dr. Sutarman, M.Sc NIP NIP

5 Telah diuji pada Tanggal : 21 Juni 2011 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS Anggota : 1. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc 2. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc 3. Prof. Drs. Muhammad Syukur, MS 4. Dr. Kerista Sebayang, MS

6 PERNYATAAN ORISINALITAS PEMANFAATAN SERBUK BATANG KELAPA SAWIT SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM PLAFON MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA TESIS Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil karya saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar Medan, 21 Juni 2011 Tirama Simbolon NIM

7 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Tirama Simbolon NIM : Program Studi : Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul : Pemanfaatan Serbuk Batang Kelapa Sawit Sebagai Pengisi Pada Pembuatan Papan Gipsum Plafon Menggunakan Perekat Tepung Tapioka Beserta perangkat yang ada. Dengan Hak Bebas Royalti ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, 21 Juni 2011 Tirama Simbolon

8 PEMANFAATAN SERBUK BATANG KELAPA SAWIT SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM PLAFON MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA ABSTRAK Telah dilakukan penelitian mengenai pemanfaatan serbuk batang kelapa sawit sebagai pengisi pada pembuatan papan gipsum plafon menggunakan perekat tepung tapioka. Papan gipsum plafon dibuat dengan mencampurkan serbuk batang kelapa sawit dan gipsum ke dalam tepung tapioka yang telah dilarutkan dengan air, dan variasi dilakukan antara serbuk batang kelapa sawit dengan gipsum. Pembanding yang digunakan papan gipsum merk Jayaboard yang komersial. Variasi paling optimum gipsum, batang kelapa sawit, dan tepung tapioka yaitu (35:15:15). Untuk karakterisasi sifat fisik diperoleh densitas 1,43 g/cm 3 dan penyerapan air 23,82%, namun hasil ini tidak jauh berbeda dibandingkan dengan densitas 1,03 g/cm 3 dan penyerapan air 37,4% dari papan gipsum komersial. Untuk karakterisasi sifat panas diperoleh suhu transisi gelas 170 o C dan titik dekomposisi 310 o C dan menunjukkan bahwa campuran hanya terjadi ikatan secara fisis. Untuk karakterisasi sifat mekanik dihasilkan nilai MOE 62,22 MPa, MOR 16,62 MPa, kuat tarik 6,52 MPa, dan impak 4777,8 J/m 2, yang menunjukkan hasil lebih baik daripada nilai MOE 6,13 MPa, MOR 1,28 MPa, kuat tarik 0,91 MPa, dan impak 2500 J/m 2 papan gipsum komersial. Kata kunci : Gipsum, Serbuk batang kelapa sawit, Tapioka, Plafon. i

9 UTILIZATION OF POWDER PALM OIL STEM AS A FILLER IN THE MANUFACTURE OF GYPSUM BOARD CEILING USING TAPIOCA FLOUR ABSTRACT The research about the utilization of palm oil stem powder as a filler in the manufacture of gypsum board ceiling using tapioka flour has been done. Gypsum board ceiling made by mixing palm oil stem powder and gypsum into tapioca flour that has been diluted with water, and variations between palm oil stem powder with gypsum. The comparison used gypsum board a commercial brand of Jayaboard. The optimum variation of gypsum, oil palm stem powder, and tapioca flour is (35:15:15). The characterize for physical properties obtained by the density of 1,43 g/cm 3 and water absorption of 23,82%, but this result not too different than the commercial gypsum board is density of 1,03 g/cm 3 and water absorption of 37,4%. The characterize for termal properties obtained temperature of glass transition 170 C and a melting point of 310 o C and showed that a mixture occurred only in a physical bond only. The characterize for mechanical properties of the resulting value of 62,22 MPa MOE, 16,62 MPa MOR, 6,52 MPa tensile strength, and 4777,8 J/m 2 impact, which showed better results than the value of 6,13 MPa MOE, 1,28 MPa MOR, 0,91 MPa tensile strength, and 2500 J/m 2 impact of commercial gypsum board. Keywords: Gypsum, Palm oil stem powder, Tapioca, Ceiling. ii

10 KATA PENGANTAR Pertama-tama penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmad dan karunia-nya sehingga tesis yang berjudul Pemanfaatan Serbuk Batang Kelapa Sawit Sebagai Pengisi Pada Pembuatan Papan Plafon Menggunakan Perekat Tepung Tapioka ini dapat diselesaikan. Dengan diselesaikannya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : Rektor, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universtas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan yang diberikan kepada penulis menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA. Ketua Program Studi Magister Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc, dan Sekretaris Program Studi Magister Fisika Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA. Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada : 1. Bapak Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS selaku Pembimbing Utama dan Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc., selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini. 2. Bapak Dr. Nasruddin MN, M. Eng.Sc, Bapak Prof. Drs. Muhammad Syukur, MS, dan Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyelesaikan tesis ini. 3. Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc., atas dorongan dan do a yang diberikan sehingga saya dapat menyelesaikan pendidikan pada Pascasarjana USU 4. Ibu Dr. Yugia Muis, M.Sc selaku Kepala Laboratoium Polimer FMIPA USU beserta staf atas fasilitas dan sarana yang diberikan selama penelitian. 5. Kepala Laboratorim Penelitian FMIPA USU dan Kepala Laboratorium PTKI Medan dalam bantuannya menganalisa sampel. 6. Ayahanda H. Abbas Simbolon dan Ibunda Hj. Nurmahasa Hasibuan yang telah memberikan do a restu serta dorongan moril maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan. iii

11 7. Suami tercinta Jafar Siddik, SE dan anak tersayang Rizky Khairiyah Siregar yang telah memberikan dorongan moril yang sangat besar sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan. 8. Abangda Tamrin Simbolon, Kakanda Doharni Simbolon, Sarintan Simbolon, Masdewani Simbolon, Adinda Nursamian Simbolon dan Yuli Ros Epita Simbolon, serta keponakan yang sangat aku cintai yang selalu mendo akan dan memberikan semangat kepada penulis. 9. Rekan-rekan seangkatan 2009 atas kekompakan dan kerjasamanya yang baik selama perkuliahan maupun selama penelitian. Penulis menyadari bahwa tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi kesempurnaan tesis ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang. Hormat Penulis, Tirama Simbolon iv

12 RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama Lengkap berikut gelar : Tirama Simbolon, S.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Sibontar, 13 september 1975 Alamat Rumah : Jl. Pintu Air IV Gg. Dahlia N0.10, Medan Telepon/HP : / tiramasimbolon@yahoo.co.id Instansi Tempat Bekerja : Fakultas Kedokteran -USU Alamat Kantor : Jl. Dr. Mansur No. 5 Medan Telepon/Faks/HP : DATA PENDIDIKAN SD : SDN Sisalean Tamat : 1989 SMP : MTsN Padang Sidimpuan Tamat : 1992 SMU : MAN 2 Padang Sidimpuan Tamat : 1995 Strata-1 : Fisika FMIPA USU Tamat : 2001 Strata-2 : Program Studi Magister Fisika USU Tamat : 2011 v

13 DAFTAR ISI ABSTRAK ABSTRACT KATA PENGANTAR RIWAYAT HIDUP DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR ISTILAH Halaman i ii iii v vi x xi xiii xv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Pembatasan Masalah 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Batang Kelapa Sawit Sifat Fisik Batang Kelapa Sawit Pemanfaatan Batang Kelapa Sawit Gipsum Sifat, Bentuk dan Jenis Gipsum Aplikasi Gipsum Papan Gipsum Jenis Papan Gipsum 12 vi

14 2.3.2 Pemanfaatan Papan Gipsum Sebagai Plafon Tepung Tapioka Karakterisasi Fisik Papan Gipsum Plafon Dengan Pengisi Serbuk Batang Kelapa Sawit Menggunakan Perekat Tepung Tapioka Karakterisasi Densitas Karakterisasi Penyerapan Air Karakterisasi Panas dengan Differential Thermal Analysis (DTA) Papan Gipsum Plafon Dengan Pengisi Serbuk Batang Kelapa Sawit Menggunakan Perekat Tepung Tapioka Karakterisasi Mekanik Papan Gipsum Dengan Pengisi Serbuk Batang Kelapa Sawit Menggunakan Perekat Tepung Tapioka Pengujian MOR dan MOE Pengujian Kuat Tarik Pengujian Impak 23 BAB III METODOLOGI Tempat dan Waktu Penelitian Bahan Alat Diagram Alir Preparasi Bahan Pengisi Serbuk Batang Kelapa Sawit Pembuatan Papan Gipsum Plafon Dengan Pengisi Serbuk Batang Kelapa Sawit dan Perekat Tepung Tapioka Prosedur Preparasi Bahan Pengisi Serbuk Batang Kelapa vii

15 Sawit Pembuatan Papan Gipsum Plafon Dengan Perekat Tepung Tapioka dan Bahan Pengisi Serbuk Halus Batang Kelapa Sawit Pembuatan Papan Gipsum Plafon Murni Karakterisasi Fisik Dari Papan Gipsum Plafon Karakterisasi Densitas Karakterisasi Dengan Penyerapan Air Karakterisasi Termal Dengan DTA Dari Papan Gipsum Plafon Karakterisasi Sifat Mekanik Papan Gipsum Plafon Proses Pengujian Mekanik MOE dan MOR Proses Pengujian Mekanik Kuat Tarik Proses Pengujian Impak 33 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pemanfaatan Serbuk Batang Kelapa Sawit Dalam Pembuatan Papan Gipsum Plafon Hasil Karakterisasi Fisik Dari Papan Gipsum Plafon Hasil Karakterisasi Densitas Hasil Karakterisasi Penyerapan Air Hasil Karakterisasi Termal Dengan DTA Dari Papan Gipsum Plafon Pengukuran Temperatur Kritis Perhitungan Perubahan Temperatur Hasil Pengujian Sifat Mekanik Papan Gipsum Plafon Hasil Pengujian MOE dan MOR Hasil Pengujian Kuat Tarik Hasil Pengujian Impak 50 viii

16 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 53 DAFTAR PUSTAKA 54 LAMPIRAN 57 ix

17 DAFTAR TABEL Nomor Tabel Judul Halaman 2.1 Sifat Sifat Fisik Pada Bagian Dalam Batang Sawit Spesifikasi Ukuran Papan Gipsum Variasi Campuran Gipsum, Batang Kelapa Sawit, Dan Tepung Tapioka 15 x

18 DAFTAR GAMBAR Nomor Gambar Judul Halaman 2.1 Pola Umum Kurva DTA Uji MOR dan MOE Defleksi Maksimum Ilustrasi Skematis Pengujian Impak Dengan Benda Uji Charpy Preparasi Batang Kelapa Sawit Menjadi Serbuk Halus Pembuatan Papan Gipsum Plafon Dengan Bahan Pengisi Serbuk Halus Batang Kelapa Sawit Menggunakan Perekat Tepung Tapioka Sampel Uji Kuat Tarik Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan Sampel (Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) Grafik Hubungan Antara Persentase Penyerapan Air Dengan Sampel (Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) Diagram Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan Gipsum Plafon Untuk Sampel Gipsum Murni Diagram Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan Gipsum Plafon Untuk Sampel Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka (35:15:15) 40 xi

19 Nomor Gambar Judul Halaman 4.5 Diagram Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan Gipsum Plafon Untuk Sampel Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka (45:5:15) Grafik Hasil Pengukuran Uji MOE dan MOR Terhadap Papan Gipsum Plafon Grafik Hubungan Antara Nilai MOE Dengan Sampel (Gipsum : Batang Sawit : Tapioka) Grafik Hubungan Antara Nilai MOR Dengan Sampel (Gipsum : Batang Sawit : Tapioka) Grafik Hasil Pengukuran Uji Kuat Tarik Terhadap Papan Gipsum Plafon Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tarik Dengan Variasi Sampel (Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) Grafik Hubungan Antara Harga Impak Dengan Variasi Sampel (Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 51 xii

20 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran Judul Halaman A B C D E F G H Densitas Dari Papan Gipsum Plafon Terhadap Sampel (Gipsum : Serbuk Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 57 Persentase Penyerapan Air Dari Papan Gipsum Plafon Terhadap Sampel (Gipsum : Serbuk Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 58 Data Hasil Perhitungan Perubahan Temperatur ( T) Terhadap Sampel (Gipsum : Serbuk Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 59 Modulus Elastisitas Dari Papan Gipsum Plafon Terhadap Sampel (Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 60 Modulus Patah Dari Papan Gipsum Plafon Terhadap Sampel (Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 61 Kuat Tarik Dari Papan Gipsum Plafon Terhadap Sampel (Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 62 Uji Impak Dari Papan Gipsum Plafon Terhadap Sampel (Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 63 Uji Fisis Densitas dan Penyerapan Air dari Papan Gipsum Plafon Jayaboard Komersial 64 xiii

21 Nomor Lampiran Judul Halaman I Uji Mekanis Modulus Elastisitas dari Papan Gipsum Plafon Jayaboard Komersial 65 J Uji Mekanis Modulus Patah dari Papan Gipsum Plafon Jayaboard Komersial 66 K Uji Mekanis Kuat Tarik dari Papan Gipsum Plafon Jayaboard Komersial 67 L Uji Mekanis Impak dari Papan Gipsum Plafon Jayaboard Komersial 68 M Foto Hasil Pencetakan Papan Gipsum Plafon Dengan Pengisi Serbuk Batang Kelapa Sawit dan Perekat Tepung Tapioka 69 N Foto Karakterisasi Fisis Densitas dan Penyerapan Air Terhadap Papan Gipsum Plafon 70 O Foto Karakterisasi Mekanis MOE dan MOR, Kuat Tarik, dan Impak Terhadap Papan Gipsum Plafon 71 P Foto Bahan-Bahan Penelitian 72 Q Foto Peralatan Penelitian 73 R Foto Aktivitas Selama Penelitian 74 S Grafik DTA Gipsum Murni 75 T Grafik DTA 35 : 15 : U Grafik DTA 45 : 5 : xiv

22 DAFTAR ISTILAH ASTM : American Standart for Testing and Material. Densitas : Ukuran kepadatan dari suatu material. DTA : Differential Thermal Analysis, merupakan alat untuk mengidentifikasi sifat termal dari suatu senyawa. Gipsum : Mineral yang bahan utamanya terdiri dari hydrated calcium sulfate. MOE : Perbandingan antara tegangan (σ) dan regangan (Ɛ). MOR : Tegangan lengkung akhir sebelum terjadinya patah dari suatu material dalam kelengkungannya. MPa : Satuan kekuatan tekan dalam satuan Mega Pascal. Plafon : Interior permukaan bagian atas dari ruangan yang digunakan untuk menutupi sebagian atau seluruh struktur dasar dari atap. SNI : Standar Nasional Indonesia Tg : Transisi Gelas dalam satuan o C. Tm : Titik maksimum atau titik lebur dalam satuan o C. xv