Ketahanan Papan Semen-Serat Limbah Kertas Kardus Terhadap Perendaman Air.

KETAHANAN PAPAN SEMEN-SERAT LIMBAH KERTAS KARDUS
TERHADAP PERENDAMAN AIR

SKRIPSI

Oleh :
Tigor Barus
041203022

DEPARTEMEN KEHUTANAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011

Universitas Sumatera Utara

Judul Skripsi

: Ketahanan Papan Semen-Serat Limbah Kardus Terhadap
Perendaman Air

Nama

: Tigor Barus

NIM

: 041203022

Program Studi

: Teknologi Hasil Hutan

Disetujui,
Komisi Pembimbing

Luthfi Hakim, S.Hut. M.Si

Arif Nuryawan, S.Hut. M.Si

Ketua

Anggota

Mengetahui,
Ketua Departemen Kehutanan

Dr. Ir. Edy Batara Mulya Siregar, MS
Ketua Departemen Kehutanan

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
TIGOR BARUS : Resilience-Fiber Cement Board Cartons Paper Waste Of Water
Immersion. Supervisied by Luthfi Hakim and Arif Nuryawan.
Cement board has great potential as a substituted wood for building
construction. The research was conducted in Laboratoruim Forestry Department
of Forest Products Technology, Faculty of Agriculture, University of North
Sumatera aim of this study was to evaluate the durability of cement boards from
cardboard waste to water depth. Cement board under test measuring 50 mm x 50

mm x 10 mm with the addition of catalyst Calcium Chloride (CaCl2), Aluminum
sulfate (Al2(SO4 3), and Sodium Silicate (SiSO2) and without catalyst as a control.
Tests physical properties based on the standard JIS A 5908-2003 obtained
an average density value of cement board around 0.68 g/cm3 - 1.04 g/cm3, the
moisture content ranges from 14.31% - 14.92%, rated power Water absorpted,
development of thick and cyclic tests

KEYWORDS: control, catalysts and composition of cement board

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
TIGOR BARUS : Ketahanan Papan Semen-Serat Limbah Kertas Kardus
Terhadap Perendaman Air. Dibimbing oleh LUTHFI HAKIM dan ARIF
NURYAWAN.
Papan semen berpotensi besar sebagai subsitusi kayu untuk kontruksi
bangunan. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratoruim Teknologi Hasil Hutan
Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara Tujuan
penelitian ini adalah untuk mengevaluasi ketahanan papan semen dari limbah
kardus terhadap rendaman air. Papan semen yang diuji berukuran 50 mm x 50

mm x 10 mm dengan penambahan katalis Kalsium Klorida (CaCl2), Alumunium
Sulfat ( Al2(SO4)3), dan Sodium Silikat (SiSO2) dan tanpa katalis sebagai kontrol.
Pengujian sifat fisis berdasarkan pada standar A JIS 5908-2003 diperoleh
nilai kerapatan rata-rata papan semen berkisar 0,68 g/cm3 - 1,04 g/cm3, nilai
kadar air berkisar 14,31 % - 14,92 %, nilai daya serap air, nilai pengembangan
tebal dan uji siklis
KATA KUNCI : kontrol, katalis dan komposisi papan semen

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
TIGOR BARUS : Ketahanan Papan Semen-Serat Limbah Kertas Kardus
Terhadap Perendaman Air. Dibimbing oleh LUTHFI HAKIM dan ARIF
NURYAWAN.
Papan semen berpotensi besar sebagai subsitusi kayu untuk kontruksi
bangunan. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratoruim Teknologi Hasil Hutan
Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara Tujuan
penelitian ini adalah untuk mengevaluasi ketahanan papan semen dari limbah
kardus terhadap rendaman air. Papan semen yang diuji berukuran 50 mm x 50
mm x 10 mm dengan penambahan katalis Kalsium Klorida (CaCl2), Alumunium

Sulfat ( Al2(SO4)3), dan Sodium Silikat (SiSO2) dan tanpa katalis sebagai kontrol.
Pengujian sifat fisis berdasarkan pada standar A JIS 5908-2003 diperoleh
nilai kerapatan rata-rata papan semen berkisar 0,68 g/cm3 - 1,04 g/cm3, nilai kadar
air berkisar 14,31 % - 14,92 %, nilai daya serap air, nilai pengembangan tebal dan
uji siklis
KATA KUNCI : kontrol, katalis dan komposisi papan semen

Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Pangururan pada tanggal 25 Nopember 1983 dari
Bapak R. Barus dan Ibu R. br. Simbolon. Penulis merupakan anak ketiga dari
enam bersaudara.
Tahun 1996 penulis lulus dari SD N Inpress Pangururan, tahun 1999
penulis lulus dari SMP S Budi Mulia Pangururan. Selanjutnya pada tahun 2002
penulis lulus dari SMU S Raksana Medan. Pada tahun 2003 penulis diterima di D3 Komputer FMIPA USU melalui jalur SPMD (Seleksi Penerimaan Mahasiswa
Daerah) dan lulus pada tahun 2006. Pada tahun 2004 penulis juga diterima di
USU melalui jalur SPMB.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi anggota staff Himpunan

Mahasiswa Sylva (HIMAS) di Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian,
Universitas Sumatera Utara pada tahun 2005-2006. Selain itu, penulis juga pernah
mengikuti Praktik Pengenalan dan Pengelolaan Hutan (P3H) di Lau Kawar pada
tahun 2007. Penulis juga pernah mengikuti kegiatan Praktik Kerja Lapangan
(PKL) di Taman Nasional Batang Gadis pada tahun 2007-2008.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena
atas berkat dan kasih karunia-Nya maka penulis dapat menyelesaikan usulan
penelitian ini. Adapun judul dari penelitian ini adalah “Ketahanan Papan SemenSerat Limbah Kertas Kardus Terhadap Perendaman Air” .
Pada kesempatan ini penulis tak lupa memberikan ucapan terimakasih
kepada kedua orangtua terkasih yang sampai saat ini masih memberikan bantuan
baik secara materil maupun spiritual. Penulis juga tak lupa mengucapkan
terimakasih kepada dosen pembimbing yaitu bapak Lutfhi Hakim, S.Hut, M.Si
dan Arif Nuryawan, S.Hut, M.Si atas bimbingannya terhadap laporan usul
penelitian ini.
Pada hakekatnya penulis menyadari bahwa usulan penelitian ini masih

jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis akan dengan senang hati
menerima saran dan kritik yang membangun guna perbaikan dan kesempurnaan
usulan penelitian ini.
Akhir kata penulis mengharapkan semoga skripsi ini dapat diterima dan
untuk selanjutnya akan dapat dimanfaatkan untuk kepentingan bersama.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRACT ....................................................................................................i
ABSTRAK .................................................................................................... ii
RIWAYAT HIDUP ......................................................................................iii
KATA PENGANTAR ..................................................................................iv
DAFTAR TABEL ....................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................viii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ix
PENDAHULUAN
Latar Belakang ....................................................................................... 1
Tujuan Penelitian ................................................................................... 2

Manfaat Penelitian ................................................................................. 2
TINJAUAN PUSTAKA
Definisi Semen ....................................................................................... 3
Pengertian Papan Semen ........................................................................ 4
Mekanisme Pembuatan Papan Semen .................................................... 4
Karakteristik Papan Semen .................................................................... 4
METODELOGI
Lokasi dan Waktu .................................................................................. 8
Alat dan Bahan ....................................................................................... 9
Metode Penelitian................................................................................... 9
Prosedur Pengujian................................................................................. 9
Kerapatan ............................................................................................ 9
Kadar Air............................................................................................. 9
Daya Serap Air ................................................................................... 10
Pengembangan Tebal ......................................................................... 10
Evaluasi Stabilitas Dimensi ............................................................... 10
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kerapatan ........................................................................................... 12
Kadar Air............................................................................................ 13
Daya Serap Air ................................................................................... 16

Pengembangan Tebal ......................................................................... 18
Evaluasi Stabilitas Dimensi ............................................................... 20
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ........................................................................................... 21
Saran ...................................................................................................... 21
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
TIGOR BARUS : Ketahanan Papan Semen-Serat Limbah Kertas Kardus
Terhadap Perendaman Air. Dibimbing oleh LUTHFI HAKIM dan ARIF
NURYAWAN.
Papan semen berpotensi besar sebagai subsitusi kayu untuk kontruksi
bangunan. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratoruim Teknologi Hasil Hutan
Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara Tujuan
penelitian ini adalah untuk mengevaluasi ketahanan papan semen dari limbah
kardus terhadap rendaman air. Papan semen yang diuji berukuran 50 mm x 50
mm x 10 mm dengan penambahan katalis Kalsium Klorida (CaCl2), Alumunium

Sulfat ( Al2(SO4)3), dan Sodium Silikat (SiSO2) dan tanpa katalis sebagai kontrol.
Pengujian sifat fisis berdasarkan pada standar A JIS 5908-2003 diperoleh
nilai kerapatan rata-rata papan semen berkisar 0,68 g/cm3 - 1,04 g/cm3, nilai
kadar air berkisar 14,31 % - 14,92 %, nilai daya serap air, nilai pengembangan
tebal dan uji siklis
KATA KUNCI : kontrol, katalis dan komposisi papan semen

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
TIGOR BARUS : Ketahanan Papan Semen-Serat Limbah Kertas Kardus
Terhadap Perendaman Air. Dibimbing oleh LUTHFI HAKIM dan ARIF
NURYAWAN.
Papan semen berpotensi besar sebagai subsitusi kayu untuk kontruksi
bangunan. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratoruim Teknologi Hasil Hutan
Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara Tujuan
penelitian ini adalah untuk mengevaluasi ketahanan papan semen dari limbah
kardus terhadap rendaman air. Papan semen yang diuji berukuran 50 mm x 50
mm x 10 mm dengan penambahan katalis Kalsium Klorida (CaCl2), Alumunium
Sulfat ( Al2(SO4)3), dan Sodium Silikat (SiSO2) dan tanpa katalis sebagai kontrol.

Pengujian sifat fisis berdasarkan pada standar A JIS 5908-2003 diperoleh
nilai kerapatan rata-rata papan semen berkisar 0,68 g/cm3 - 1,04 g/cm3, nilai kadar
air berkisar 14,31 % - 14,92 %, nilai daya serap air, nilai pengembangan tebal dan
uji siklis
KATA KUNCI : kontrol, katalis dan komposisi papan semen

Universitas Sumatera Utara

PENDAHULUAN

Latar Belakang
Di beberapa belahan dunia, papan semen digunakan sebagai pelengkap
untuk dinding dan pelapis lantai bangunan. Pada bagian luar bangunan berfungsi
sebagai papan untuk melapisi dan pada bagian dalam berfungsi sebagai pelindung.
Papan berkerapatan tinggi digunakan untuk lantai, penutup atap, pintu tahan api,
dinding penahan muatan, dan pembentuk lapisan semen (Youngquist, 1999).
Kardus atau Corrugated Paper sebagai sebuah bahan dasar kemasan
memiliki daur hidup yang sangat singkat, dihargai hanya selama proses distribusi
produk dari produsen kekonsumen berlangsung. Material kardus untuk saat ini
dipandang sebagai kebutuhan sekunder dalam suatu proses produksi industri.
Kenyataannya kardus sangat rasionil dan potensial dalam satu rekayasa desain,
memenuhi kriteria untuk digunakan sebagai bahan baku utama (Willy dan Yahya,
2001).
Papan semen adalah papan tiruan yang menggunakan semen sebagai
perekatnya (matriks) sedangkan bahan bakunya dapat dapat berupa partikel kayu
atau partikel bahan berlignoselulosa lainnya. Seperti halnya dengan papan partikel
maka bentuk partikel untuk papan semen antara lain dapat berupa selumbar
(flake), serutan (shaving), untai (strand), suban (splinter) atau wol kayu
(excelsior). Papan semen mempunyai sifat lebih baik dibanding papan partikel
yaitu lebih tahan terhadap jamur, tahan air dan tahan api (Maloney, 1977).
Jenis perekat juga merupakan suatu indikator penting yang mempengaruhi
keberhasilan dalam pembuatan papan semen. Pemilihan jenis dan konsentrasi

Universitas Sumatera Utara

perekat (semen) yang dibutuhkan sangat penting untuk diperhatikan. Namun,
dalam pembuatan papan semen dari serat kertas kardus, belum diketahui kadar
atau konsentrasi optimal semen dan serat yang dapat memberikan hasil yang
optimum terhadap sifat papan semen yang dihasilkan. Menurut Suprayitno dan
Prayitno (1998) dalam Silaban (2006), semakin tinggi kadar semen papan yang
digunakan akan meningkatkan mutu papan semen.
Katalisator berfungsi untuk meningkatkan daya ikat bahan pengikat
terhadap partikel kayu agar tercapai suatu ikatan yang optimum, dan untuk
mempercepat proses sehingga diperoleh hasil akhir yang baik. Penggunaan
katalisator ini juga dimaksudkan untuk mempercepat proses pengerasan
(pengeringan) dan memperkuat daya rekat semen terpakai.
Atas dasar pemikiran tersebut maka perlu dilakukan penelitian untuk
mengevaluasi ketahanan papan semen-serat limah kertas kardus terhadap
perendaman air. Penelitian diharapkan memperoleh rasio papan semen yang tahan
terhadap air, yang dapat digunakan sebagai alternatif dalam memenuhi kebutuhan
kayu sebagai bahan konstruksi bangunan.
Tujuan Penelitan
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi ketahanan papan semen dari
limbah kardus terhadap rendaman air.
Manfaat Penelitian
Penelitian berguna untuk memberikan alternatif pemanfaatan limbah
kardus menjadi produk yang lebih bernilai ekonomis, ramah lingkungan dan
mempunyai nilai tambah serta dapat menjadi sumber informasi bagi pihak-pihak
yang membutuhkan.

Universitas Sumatera Utara

TINJAUAN PUSTAKA

Definisi Semen
Semen (cement) adalah hasil industri dari paduan bahan baku : batu
kapur/gamping sebagai bahan utama dan lempung / tanah liat atau bahan
pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk/bulk, tanpa
memandang proses pembuatannya, yang mengeras atau membatu pada
pencampuran dengan air. Batu kapur/gamping adalah bahan alam yang
mengandung senyawa Calcium Oksida (CaO), sedangkan lempung/tanah liat
adalah bahan alam

yang mengandung senyawa : Silika Oksida (SiO2),

Alumunium Oksida (Al2O3), Besi Oksida (Fe2O3) dan Magnesium Oksida (MgO).
Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebut dibakar sampai meleleh,
sebagian untuk membentuk clinkernya, yang kemudian dihancurkan dan ditambah
dengan gips (gypsum) dalam jumlah yang sesuai. Hasil akhir dari proses produksi
dikemas dalam kantong/zak dengan berat rata-rata 40 kg atau 50 kg (Anonim,
2009).
Witney dan Washa (1954) dalam Fatimah (1989) menyatakan bahwa
semen terdiri atas mineral penyusun C3S, C2S, C3A, dan C4AF, disamping adanya
MgO dan CaO bebas. Dengan C = CaO, S = SiO2, A = Al2O3, dan F = Fe2O3.
Apabila semen dicampur dengan air maka terbentuk massa koloidal tipis yang
plastis. Plastisitas semakin lama, semakin hilang menjadi massa yang kaku dan
semakin lama semakin keras.

Universitas Sumatera Utara

Pengertian Papan Semen
Papan semen merupakan papan tiruan yang menggunakan semen sebagai
perekatnya (matriks) sedangkan bahan bakunya dapat dapat berupa partikel kayu
atau partikel bahan belignoselulosa lainnya.
Mekanisme Pembuatan Papan Semen
Menurut Suprayitno dan Prayitno (1998) dalam Silaban (2006), proses
pembuatan papan semen tidak begitu rumit, sehingga dapat dilakukan dengan
keterampilan tangan manusia. Mesin-mesin pembuat papan semen sudah
diproduksi dan dipasarkan secara luas sehingga produksi papan semen akan
menjadi sangat mudah dan dapat dilakukan produksi dalam jumlah besar dan
akhirnya dapat memenuhi ketentuan akan perumahan.
Menurut Suprayitno dan Prayitno (1998) dalam Silaban (2006), proses
pembuatan papan semen dimulai dengan persiapan bahan bakunya, dan bahan
yang dipergunakan adalah kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya. Bahan baku
tersebut dicampur dengan semen sebagai bahan perekatnya. Upaya yang dapat
dilakukan dalam meningkatkan sifat kekerasan papan dapat ditambahkan dengan
bahan additive (bahan pengeras) dengan cara disemprot atau dicampur. Kemudian
campuran tersebut dimasukkan dalam cetakan untuk selanjutnya dikempa sesuai
dengan waktu tertentu (± 24 jam). Selanjutnya papan tersebut dikondisikan selama
tujuh hari untuk mendapatkan papan yang benar-benar mengeras. Setelah bagian
tepi papan diperbaiki, papan tersebut siap dipasarkan.
Karakteristik Papan Semen
Papan semen lebih tahan terhadap serangan rayap tanah dibandingkan
bahan kayunya. Papan semen merupakan salah satu bangunan yang tahan lama

Universitas Sumatera Utara

dalam penggunaanya, sehingga biaya pemeliharaan rumah yang terbuat dari papan
semen akan lebih murah. Di samping itu, industri papan semen dapat
memanfaatkan kayu dengan ukuran yang kecil seperti limbah kayu, limbah
eksploitasi, kayu hasil penjarangan dan kayu diameter kecil dari hutan tanaman
sehingga kayu dapat ditingkatkan. Industri papan semen sudah lama dikenal di
Indonesia, tetapi perkembangannya lambat (Sukartana et al., 2000).
Papan semen di samping memiliki kelebihan juga memiliki kelemahan
dibandingkan papan tiruan lainnya, yaitu berat dan penggunaanya lebih terbatas.
Menurut Moslemi dan Pfister (1987) dalam Sulastiningsih dan Sutigno (2008)
diperlukan waktu yang lama bagi papan semen untuk benar-benar 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, tanin dan minyak yang dapat
menghambat pengerasan semen.
Dewasa ini terjadi perkembangan pabrik komposit wol semen di seluruh
dunia, khususnya di wilayah Asia Pasifik. Keberhasilan subsitusi serat asbes
dengan serat kayu yang dilapisi semen merupakan merupakan hasil penelitan awal
di Australia, yang memimpin perkembangan industri serat kayu semen secara
cepat di Australia dan Amerika Utara. Seiring dengan perkembangan industri
tersebut, telah terjadi diversifikasi produk yang dihasilkan industri. Saat ini
komposit serat wol yang digunakan untuk penerapan bahan perumahan seperti
bufflet, sirap, lantai, pipa dan kolom. Perkembangan terknologi pabrik komposit
wol semen turut mendukung perkembangan industri pada negara-negara
berkembang,

kecuali

pada

perusahaan

multinasional

yang

memilih

Universitas Sumatera Utara

mengembangkan kegiatan tersebut di beberapa negara maju karena akses
pemasaran atau keuntungan harga produksi lebih tinggi (Evans, 2002).
Berdasarkan kesesuaian jenis kayu sebagai bahan papan semen dikenal
tiga macam mutu yaitu baik, sedang dan jelek. Pengujiannya dilakukan
berdasarkan uji hidratasi, yaitu mengukur suhu maksimum yang terjadi pada saat
reaksi antara semen, kayu dan air. Bila suhu maksimum lebih dari 40 0C termasuk
baik, 36 0C-410C termasuk sedang dan kurang dari 36 0C termasuk jelek.
Berdasarkan pengalaman dalam pembuatan papan semen wol kayu ternyata tidak
selalu penggolongan tersebut sesuai dengan sifat papan semen wol kayu yang
diuji menurut standar Jerman adalah kerapatan, keteguhan lentur dan pengurangan
tebal akibat tekanan 3 kg/cm2 (Sulastiningsih dan Sutigno, 2008).
Komposit serat kayu papan partikel semen dan papan wol semen dapat
dibuat dalam pabrik yang kecil dengan pengeluaran yang rendah. Ketahanannya
terhadap kelembapan dan biodeteriorasi khususnya serangan rayap menjadikan
komposit serat papan partikel semen dan papan wol semen saat ini mulai
dikembangkan di banyak negara berkembang. Contohnya sekarang ini di Filipina
ada industri papan wol semen yang menggunakan jenis-jenis asli cepat tumbuh
(limbah pertanian).

Industri ini menghasilkan variasi produk panel yang

disesuaikan dengan pasar lokal. Produk-produk ini pun harus bersaing dengan
produk panel yang berasal dari serat kayu. Ketika perkembangan industri papan
wol semen di negara berkembang lainnya tida sesuai dengan Filipina, permintaan
produk komposit kayu semen pun tetap tinggi. Oleh karena itu, progam penelitian
untuk pengembangan produk komposit serat kayu papan partikel dan papan wol

Universitas Sumatera Utara

semen tetap berjalan untuk mendukung industri negara-negara berkembang di
wilayah Asia-Pasifik (Evans, 2002).

Universitas Sumatera Utara

METODE PENELITIAN

Lokasi dan Waktu
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan
Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Penelitian dilaksanakan pada bulan Juni sampai bulan Nopember 2010.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada penelitian adalah oven, timbangan elektrik,
ember, kaliper, kamera digital, mikrometer skrup dan alat tulis. Sedangkan bahan
yang digunakan adalah papan semen dari kertas kardus dengan katalis Aluminium
Sulfat

(Al2(SO4)3), Sodium Silikat (SiSo2), Kalsium Klorida (CaCl2) dan tanpa

katalis sebagai kontrol.
Prosedur Penelitian
Papan semen yang terbuat dari kertas kardus dengan katalis Aluminium
Sulfat, Sodium Silikat, Kalsium Klorida dan tanpa katalis sebagai kontrol
dipotong menjadi contoh uji berukuran 50 mm x 50 mm x 10 mm, Perbandingan
antara katalis dengan bahan baku adalah 60 : 40, 50 : 50, dan 60 : 40 kecuali pada
Kalsium Klorida perbandingan katalis dengan bahan baku adalah 60 : 40, 50 : 50
dengan jumlah sampel sebanyak 64 buah.
Dalam penelitian ini pengujian yang dilakukan hanyalah pengujian sifat
fisis papan semen. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian untuk
mengetahui kerapatan, kadar air, pengembangan tebal dan daya serap air
berdasarkan standar JIS A 5908-2003.

Universitas Sumatera Utara

No.

Tabel 1. Standar JIS A 5908-2003
Sifat Fisis Mekanis

Standar JIS A 5908-2003

1

Kerapatan (g/cm3)

0,4 – 0,9

2

Kadar Air (%)

5 – 13

3

Daya Serap Air (%)

-

4

Pengembangan Tebal (%)

Maksimal 12

5

MOR (kgf/cm2)

Minimal 80

6

MOE (kgf/cm2)

Minimal 2,0 x 104

Kerapatan
Masing-masing contoh uji diukur kerapatannya berdasarkan bobot dan
volume kering udara dengan menggunakan rumus:





B
V

Keterangan:
B
V

: kerapatan (g/cm3)
: bobot contoh uji kering udara (g)
: volume contoh uji kering udara (cm3)

Kadar Air
Penentuan kadar air masing-masing contoh uji dilakukan dengan
menghitung selisih bobot awal contoh uji dengan bobot setealah dikeringkan
dalam oven selama 24 jam pada suhu (103 ± 2) 0C. Kadar air contoh uji dihitung
dengan rumus :

KA 

B0  B1
x100%
B1

Keterangan :
KA
B0
B1

: kadar air (%)
: bobot awal contoh uji setelah pengkondisian (g)
: bobot kering oven contoh uji (g)

Universitas Sumatera Utara

Daya Serap Air
Perhitungan daya serap air papan semen dilakukan dengan mengukur
selisih berat sebelum dan setelah perendaman dalam air dingin pada suhu kamar
dalam selang waktu yang telah ditentukan, yaitu 2 jam-22 jam dan 2 hari-30 hari.
Daya serap air papan semen dihitung dengan rumus :

DSA 

B2  B1
x100%
B1

Keterangan :
DSA : daya serap air (%)
B2
: berat papan semen setelah perendaman (g)
B1
: berat papan semen sebelum perendaman (g)

Pengembangan Tebal
Perhitungan pengembangan tebal contoh uji didasarkan pada hasil
pengukuran pengembagan setelah contoh uji direndam sesuai dengan waktu yang
telah ditentukan, yaitu selama 1 bulan. Pengembangan tebal yang terjadi ini
dihitung dengan rumus:

TS 

T2  T1
x100%
T1

Keterangan :
TS
T2
T1

: pengembangan tebal (%)
: tebal contoh uji setelah perendaman (mm)
: tebal contoh uji sebelum perendaman (mm)

Evaluasi Stabilitas Dimensi
Untuk mengevaluasi stabilitas dimensi, maka dilkukan uji siklik sesuai
dengan metode McNatt dan Laufenberg (2008) dalam Forest Products
Laboratory yang dimodifikasi. Caranya adalah dengan melakukan perendaman

Universitas Sumatera Utara

dan pengovenan contoh uji papan semen. Masing-masing contoh uji direndam
selama 24 jam, kemudian diovenkan dengan suhu 103 ± 2 0C selama 48 jam.
Dilakukan terus-menerus sampai contoh uji papan semen hancur.

Universitas Sumatera Utara

HASIL DAN PEMBAHASAN

Sifat Fisis Papan Semen
Kerapatan
Kerapatan

merupakan

salah

satu

sifat

fisis

yang

menunjukkan

perbandingan antara massa benda terhadap volumenya atau dengan kata lain
menunjukkan banyaknya massa persatuan volume. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa setiap kerapatan papan semen berbeda pada setiap variasi komposisi bahan,
baik dengan menggunakan katalis maupun tanpa katalis.

Keterangan:
K
K
64
K
55
A
46
A
55
A
64
S
46
S

=

Sampel Kontrol papan semen

=

Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Kalsium Klorida 60:40

=

Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Kalsium Klorida 50:50

=

Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Aluminium Sulfat 40:60

=

Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Aluminium Sulfat 50:50

=

Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Aluminium Sulfat 60:40

=

Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Sodium Silikat 40:60

=

Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Sodium Silikat 50:50

Universitas Sumatera Utara

55
S
64

=

Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Sodium Silikat 60:40

Gambar.1 Rata-rata nilai kerapatan dengan katalis dan tanpa katalis (kontrol)
Nilai kerapatan rata-rata yang diperoleh untuk papan semen dengan
penambahan katalis sebesar 0,48 g/cm3-0,83 g/cm3 sedangkan pada papan semen
kontrol mempunyai kerapatan sebesar 0,71 g/cm3.
Hal ini menunjukkan bahwa kerapatan terendah papan semen terdapat
pada A46 (Katalis Aluminium Sulfat dengan Semen 40 : Kardus 60) sebesar 0,48
g/cm3, sedangkan kerapatan tertinggi terdapat pada Papan Semen A64
(Aluminium Sulfat dengan perbandingan 60 Semen : 40 Kardus) sebesar 0,83
g/cm3.
Hasil peneletian menunjukkan bahwa tinggi rendahnya kerapatan papan
semen tergantung pada komposisi semen dan serat yang digunakan. Semakin
tinggi komposisi semen yang digunakan maka semakin tinggi

pula nilai

kerapatan dan sebaliknya.
Berdasarkan standar JIS A 5908-2003, papan semen dengan penambahan
atau tanpa katalis semuanya dinyatakan lulus syarat uji, karena nilai kerapatan
papan semen berada diantara 0,40-0,90 g/cm3. Kecuali pada K1 (Kontrol satu)
tidak lulus standar JIS A 5908-2003 karena memeliki nilai sebesar 0,93 (lampiran
1).
Hal ini sesuai dengan dengan penelitian Fernandez and Vanessa (1996)
yang menyatakan bahwa, kerapatan papan kayu komposit sangat dipengaruhi sifat
kekuatan ikatan semen dengan komposit kayu. Pada kadar air konstan, semakin
tinggi kerapatan papan semen maka semakin besar kekuatannya.

Universitas Sumatera Utara

Kadar Air
Kadar air adalah banyaknya air yang terkandung dalam sebuah benda
dinyatakan sebagai persentase dari perbandingan berat benda dalam keadaan
kering udara dengan berat benda kering oven. Banyaknya kandungan air pada
kayu bervariasi tergantung dari suhu dan kelembapan udara disekitarnya dan
tergantung dari jenis kayu. Semua sifat fisik kayu sangat dipengaruhi oleh
perubahan kadar air kayu karena berat kayu per unit volume akan berubah jika
kadar air kayu berubah. (Dumanauw, 1984).

Keteranga
n:
K
=
K 64
=
K 55
=
A 46
=
A 55
=
A 64
=
S 46
=
S 55
=
S 64
=

Sampel Kontrol Papan Seman dari Kardus
Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Kalsium Klorida 60:40
Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Kalsium Klorida 50:50
Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Aluminium Sulfat 40:60
Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Aluminium Sulfat 50:50
Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Aluminium Sulfat 60:40
Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Sodium Silikat 40:60
Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Sodium Silikat 50:50
Sampel Papan Semen dari Kardus + Katalis Sodium Silikat 60:40

Gambar 2. Perbedaan nilai kadar air rata-rata kontrol dan dengan katalis papan
semen

Universitas Sumatera Utara

Nilai rata-rata kadar air tertinggi terdapat pada papan semen dengan
perlakuan A46 sebesar 16,79%. Hal ini menandakan bahwa tinggi rendahnya
kadar air papan semen tergantung pada komposisi semen dan serat yang
digunakan. Semakin tinggi komposisi semen yang digunakan maka semakin
semakin tinggi pula nilai kerapatan dan sebaliknya.
Berdasarkan standar JIS A 5908-2003, nilai kadar air rata-rata papan
semen kontrol maupun dengan katalis pada perlakuan K, K55, A46 dan S46 yang
masing-masing nilainya sebesar 13,02%, 13,22%, 16,79% dan 15,58%
dinyatakan tidak memenuhi standar, karna nilai Kadar Air-nya lebih besar dari
13%.
Hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak serat yang digunakan maka
akan semakin tinggi pula kadar air papan semen dan sebaliknya. Disamping itu,
tingginya kadar air juga dipengaruhi oleh sifat higroskopis kardus yang mudah
menyerap air, sehingga kadar air cendrung akan lebih tinggi pada komposisi yang
tinggi pula.
Menurut Willy dan Yahya (2001), kelemahan kardus diantaranya adalah
kertas sebagai bahan dasarnya tidak tahan terhadap air dan kelembapan
(hidrofilik), baik yang disebabkan oleh zat cair atau kelembapan udara. Dalam
keadaan kadar air tinggi, kardus sangat mudah terjadi perubahan permukaan atau
kekuatan struktur gelombang dan yang paling parah terbukanya rekatan antar
lapisan.
Menurut Maskar (2009), papan semen mengandung air hidrat, air gel, air
kapiler dan air permukaan. Air hidrat merupakan air yang terikat pada senyawa

Universitas Sumatera Utara

hidrat, air gel ialah air yang mengisi pori-pori kapiler yang tersebar di seluruh
pasta dan air permukaan adalah air yang terdapat dipermukaan pasta semen.

Daya Serap Air
Daya serap air merupakan kemampuan papan untuk menyerap air dalam
jangka waktu tertentu. Pengujian daya serap air dilakukan setelah contoh uji
direndam dalam air dingin selama 2 jam-22 jam dan 2 hari-31 hari.

Gambar. 3 Rata-rata Daya Serap Air 2-22 jam

Papan Semen Kontrol
Hasil pengujian daya serap air pada papan semen menunjukkan bahwa
pada waktu perendaman 2 jam sangat tinggi yaitu sebesar 16,03%. Menurut
penelitian Saputra (2010), hal ini disebabkan papan semen pada perlakuan kontrol

Universitas Sumatera Utara

proses pengeringannya lebih lambat sehingga menyebabkan ikatan antar serat dan
semen tidak maksimal.

Papan Semen dengan Penambahan Katalis Alumunium Sulfat ( Al2(SO4)3)
Hasil pengujian daya serap air pada papan semen menunjukkan bahwa
nilai daya serap air

selama 2-22 jam berada antara 7,77%-29,79%. Hal ini

menunjukkan bahwa komposisi papan semen sangat mempengaruhi nilai daya
serap air. Semakin tinggi komposisi semen yang digunakan maka semakin kecil
daya serap air dan sebaliknya.
Tingginya kandungan semen menyebabkan lapisan permukaan pada papan
semen semakin tebal sehingga lebih sulit untuk ditembus air dan dapat
mengurangi inetensitas serapan air pada papan semen. Kandungan semen yang
tinggi akan mempenetrasi permukaan serat dan menembus ruang-ruang kosong
yang terdapat pada papan semen. Menurut Fernandez and Vanessa (1996)
kandungan semen yang tinggi akan menyebabkan pengembangan kristal-kristal
semen dari partikel semen selama proses hidrasi sehingga mempenetrasi
permukaan serat dan menembus ruang-ruang kosong yang tersedia dan mengisi
tempat tersebut. Oleh karena itu, semakin besar kandungan semen maka akan
semakin kuat ikatan antar kristal semen dan serat, sehingga akan menghasilkan
produk komposit semen yang kuat.
Papan Semen dengan Penambahan Katalis Sodium Silikat (SiSO2)

Universitas Sumatera Utara

Hasil pengujian daya serap air pada papan semen menunjukkan bahwa
nilai daya serap air berada antara 12,12-27,14%. Pengaruh komposisi papan
dengan semen sangat mempengaruhi daya serap papan semen terhadap air.
Kondisi di atas menunjukkan bahwa papan semen berbahan dasar limbah
kardus bersifat higoskopis, sehingga mudah untuk menyerap air. Sama halnya
dengan kadar air, nilai daya serap air sangat berpengaruh terhadap komposisi
semen dengan serat, semakin tinggi komposisi serat maka semakin tinggi pula
daya serap air tersebut dan sebaliknya.
Tingginya kandungan semen menyebabkan lapisan permukaan pada papan
semen semakin tebal sehingga lebih sulit untuk ditembus air dan dapat
mengurangi inetensitas serapan air pada papan semen. Kandungan semen yang
tinggi akan mempenetrasi permukaan serat dan menembus ruang-ruang kosong
yang terdapat pada papan semen. Menurut Fernandez and Vanessa (1996)
kandungan semen yang tinggi akan menyebabkan pengembangan kristal-kristal
semen dari partikel semen selama proses hidrasi sehingga mempenetrasi
permukaan serat dan menembus ruang-ruang kosong yang tersedia dan mengisi
tempat tersebut. Oleh karena itu, semakin besar kandungan semen maka akan
semakin kuat ikatan antar kristal semen dan serat, sehingga akan menghasilkan
produk komposit semen yang kuat.
Pengembangan Tebal
Pengembangan tebal papan semen merupakan sifat fisis untuk mengukur
kemampuan papan menjaga stabilitas dimensinya selama direndam dalam air pada
selang waktu 2 jam dan 30 hari. Semakin tinggi nilai pengembangan tebal maka
semakin rendah kestabilan dimensinya, demikian pula sebaliknya. Pengukuran

Universitas Sumatera Utara

pembangan tebal papan semen dilakukan setelah perendaman dalam air selama 2
jam dan 30 hari.
Pengembangan Tebal pada Papan Semen dengan Katalis Kalsium Clorida
(CaCl2)
Hasil penelitian menunjukkan bahwa, pengembangan tebal rata-rata papan
semen berada antara 2,64% - 8,74%. Dimana pengembangan tebal rata-rata yang
paling kecil terdapat pada K642 sebanyak

2,64% dan

pengembangan tebal

terbesar terdapat pada papan semen K551 sebanyak 8,74%. Berdasarkan Standar
JIS A 5908-2003 dinyatakan bahwa rata-rata papan semen dinyatakan memenuhi
standar karena pengembangan tebal rata-ratanya di bawah 12%.
Pengembangan Tebal pada Papan Semen dengan Katalis Aluminium Sulfat
(Al2(SO4)3)
Hasil penelitian menunjukkan bahwa, pengembangan tebal rata-rata papan
semen berada antara 3,83% - 21,13%. Dimana pengembangan tebal rata-rata yang
paling kecil terdapat pada A643 dan pengembangan tebal terbesar terdapat pada
papan semen A461. Berdasarkan Standar JIS A 5908-2003 dinyatakan bahwa ratrata papan semen dinyatakan lulus standar kecualai pada perbandingan semen 40
% dan seratnya 60 % tidak lulus standar uji.
Pengembangan Tebal pada Papan Semen dengan Katalis Sodium Silikat
Hasil penelitian menunjukkan bahwa, pengembangan tebal rata-rata papan
semen berada antara 3,91% - 20,35%. Dimana pengembangan tebal rata-rata yang
paling kecil terdapat pada A643 dan pengembangan tebal terbesar terdapat pada
papan semen A461.

Universitas Sumatera Utara

Berdasarkan Standar JIS A 5908-2003 dinyatakan bahwa rata-rata papan
semen dinyatakan lulus standar kecuali pada perbandingan semen 40 % dan
seratnya 60 % tidak lulus standar uji.
Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa sifat higokopis kardus yang
menyebabkan tingginya pengembangan tebal yang terjadi pada papan semen,
terutama pada papan semen komposisi serat yang lebih banyak. Pengembangan
tebal yang terjadi berkaitan dengan sifat ketidakstabilan dimensi papan semen.
Semakin besar pengembangan tebal papan, maka papan yang dihasilkan
mempunyai tingkat kestabilan yang rendah.
Pengembangan tebal yang terjadi pada papan semen juga erat kaitannya
dengan daya ikat antar serat dengan semen yang berfungsi sebagai perekat. Ikatan
yang kuat antar serat dan semen akan menghambat terjadinya pengembangan
tebal pada papan semen.
Evaluasi Stabilitas Dimensi
Uji siklis dilakukan untuk mengevaluasi stabilitas dimensi papan semen
setelah direndam selama 24 jam setelah itu contoh uji diovenkan dengan suhu 103
± 2 0C selama 48 jam. Perlakuan ini dilakukan terus menerus sampai papan semen
hancur.
Dari hasil pengamatan secara visual dalam rangkaian uji siklik yang
dilakukan, setelah 10 siklus, secara keseluruhan didapatkan bahwa hasil papan
semen dalam kondisi baik.

Universitas Sumatera Utara

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan
1. Nilai pengujian sifat fisis papan semen tidak seluruhnya memenuhi
standar JIS A 5098-2003.
2. Komposisi serat dan semen sangat berpengaruh terhadap semua
pengujian fisis papan semen.
Saran
Agar dilakukan penelitian lebih lanjut dengan perendaman pada air panas
untuk mengetahui perbandingan kerapatan, kadar air, daya serap air dan
ketahanan papan semen pada perendaman air panas.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR PUSTAKA

Evans, P.D. 2000. Wood-Composites In The Asia-Pasific Region: An Introduction
to Wood-Cement Composites. Canberra. Australia.

Fernandez, E.C., and P.T Vanessa.1996. The Use and Processing of Rice Straw in
The Manufacture of Cement-Bonded Fiberboard. Departement of Forest
Products and Paper Science, Colege and Forestry and Natural
Resoucerses. University of The Philippines. Los Banos.

Maloney, T.M. 1997. Modern Particleboard & Dry-Process Fiberboard
Manufacturing. Miler Freeman Publication, San Fracisco. California.

McNatt, JD dan TL, Laufenberg. 2000. How Moistrure Changes Affect Long
Term-Load Performance of Wood-Base Panels in I-Beams and Other
Structural Composite Members. USDA, Forest Service, Forest Products
Laboratory. Wiscosin, USA.

Nuryawan, A. Dan Massijaya MY. 2006. Mengenal Oriented Strand Board
(OSB). Departemen Ilmu Kehutanan Fakultas Pertanian Sumatera Utara.
Medan.

Pasaribu, M. 2008. Pengembangan Tebal Oriented Standart Board (OSB) dari
Kayu Cepat Tumbuh Berdiameter Kecil. Skripsi Departemen Kehutanan.
Fakultas Pertanian. Universitas Sumatera Utara. Medan

Saputra, D. 2010. Karakteristik Papan Semen dari Limbah Kardus dengan
Penambahan Katalis Aluminium Sulfat. Skripsi Departemen Kehutanan.
Fakultas Pertanian. Universitas Sumatera Utara. Medan

Silaban, M. 2006. Pengaruh Ukuran Serat, Perendaman Serat dan Kadar Semen
terhadap Sifat Fisik dan Mekanik Papan Semen dari Tandan Kosong

Universitas Sumatera Utara

Sawit. Skripsi Departemen Kehutanan. Fakultas Pertanian. Universitas
Sumatera Utara. Medan. Tidak dipublikasikan.

Sukartana, P., R. Rushelia and I.M. Sulastiningsih. 2000. Resistance of Wood-and
Bamboo-Cement Boards to Subterranean Termite Coptotermes Gestroi
Wasmann (Isoptera: Rhinotermitidae). Wood-Cement Composites in The
Asia-Pasific Region. ACIAR Proceedings. Canbera. No 107: 62-65.

Sulastiningsih, I.M. dan P.Sutigno. 2008. Standardisasi Mutu Kayu untuk Bahan
Papan Semen. Peneliti pada Pusat Penelitian dan pengembangan Hasil
Hutan. Bogor.

Syamani, A.F., K. W. Prasetiyo, I. Budiman, Subyakto, dan B. Subiyanto. 2008.
Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel dari Serat Sisal atau Serat Abaka
setelah Perlakuan Uap. Jurnal Tropical Wood Science and Technology.
Vol 6. No. 2.

Willy, D. dan M. Yahya. 2001. Kardus Sebagai Bahan Baku Furniture Murah.
Institut Teknologi Bandung. Bandung.

Youngquist, J.A. 1999. Wood-Based Composites and Panel Product. Wood
Handbook:wood as an Engineering Material. USDA. USA

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN

Nilai Kerapatan
Tabel 1: Nilai
Kerapatan Papan
Kontrol
Papan
No
Kontrol

Berat
Awal

Panjang

(Sampel)

(g)

1

K1

2
3

Tebal

Dimensi

Kerapatan

rata-rata

Lebar
ratarata

rata-rata

mm3

g/cm3

31.45

50.96

49.40

13.38

33678.10

0.93

K2

23.20

49.77

49.33

13.45

33020.07

0.70

K3

29.75

51.40

52.02

22.70

60690.06

0.49

rata-rata

28.13

50.71

50.25

16.51

42462.74

0.71

Panjang

Tebal

Dimensi

Kerapatan

rata-rata

mm3

g/cm3

Tabel 2: Nilai Kerapatan
Papan Kalsium Klorida
Papan
Kalsium
Berat
Klorida
Awal
No
(Sampel)

(g)

rata-rata

Lebar
ratarata

1

K 55 1

20.30

46.52

50.27

13.45

31455.19

0.65

2

K 55 2

24.00

52.13

48.97

10.80

27564.85

0.87

3

K 55 3

22.45

47.96

50.79

14.22

34636.18

0.65

rata-rata

22.25

48.87

50.01

12.82

31218.74

0.72

4

K 64 1

21.65

50.13

48.88

13.67

33494.48

0.65

5

K 64 2

25.90

49.83

47.60

15.62

37053.95

0.70

6

K 64 3

31.05

49.65

50.12

13.85

34470.12

0.90

rata-rata

26.20

49.87

48.87

14.38

35006.18

0.75

Panjang

Tebal

Dimensi

Kerapatan

rata-rata

mm3

g/cm3

Tabel 3: Nilai Kerapatan
Papan Aluminium Sulfat
Papan
Aluminium Berat
Sulfat
Awal
No
(Sampel)

(g)

(mm)

Lebar
ratarata

1

A 46 1

23.45

48.62

49.57

22.59

54428.77

0.43

2

A 46 2

18.85

50.24

50.85

15.20

38817.42

0.49

3

A 46 3

17.60

49.79

49.25

13.37

32782.02

0.54

Universitas Sumatera Utara

rata-rata

19.97

49.55

49.89

17.05

42009.40

0.48

4

A 55 1

23.85

51.39

50.46

12.25

31764.90

0.75

5

A 55 2

26.05

47.67

48.65

15.82

36689.75

0.71

6

A 55 3

23.05

47.04

49.51

12.65

29470.54

0.78

rata-rata

24.32

48.70

49.54

13.58

32641.73

0.75

7

A 64 1

29.80

51.40

49.86

14.01

35906.52

0.83

8

A 64 2

28.60

49.59

50.99

14.68

37116.02

0.77

9

A 64 3

31.95

50.52

48.56

14.59

35780.80

0.89

rata-rata

30.12

50.50

49.80

14.43

36267.78

0.83

Panjang

Tebal

Dimensi

Kerapatan

rata-rata

mm3

g/cm3

Tabel 4: Nilai Kerapatan
Papan Sodium Silikat
Papan
Sodium
Berat
Silikat
Awal
No
(Sampel)

(g)

(mm)

Lebar
ratarata

1

S 46 1

18.60

48.36

49.73

14.13

33968.81

0.55

2

S 46 2

18.55

49.84

49.95

14.43

35923.60

0.52

3

S 46 3

21.40

46.93

44.66

21.15

44331.57

0.48

rata-rata

19.52

48.38

48.11

16.57

38074.66

0.52

4

S 55 1

29.50

50.19

48.72

20.22

49452.87

0.60

5

S 55 2

28.25

51.57

48.45

14.98

37411.04

0.76

6

S 55 3

23.30

47.54

50.22

14.85

35448.99

0.66

rata-rata

27.02

49.77

49.13

16.68

40770.97

0.67

7

S 64 1

23.00

47.88

48.52

11.98

27828.28

0.83

8

S 64 2

23.20

47.14

49.82

12.40

29113.80

0.80

9

S 64 3

31.20

50.87

47.61

16.09

38978.39

0.80

rata-rata

25.80

48.63

48.65

13.49

31973.49

0.81

Universitas Sumatera Utara