Sifat Fisis dan Mekanis Papan Semen dari Limbah Industri Pensil Dengan Berbagai Rasio Bahan Baku dan Target Kerapatan

TINJAUAN PUSTAKA

  Papan Semen Partikel

  Papan semen adalah papan tiruan yang menggunakan semen sebagai perekatnya sedangkan bahan bakunya dapat berupa partikel kayu atau partikel bahan berlignoselulosa lainnya. Papan semen juga lebih tahan terhadap serangan rayap tanah dibanding bahan baku kayunya (Sukartana dkk., 2000). Dengan demikian papan semen merupakan salah satu bahan bangunan yang tahan lama dalam penggunaannya sehingga biaya pemeliharaan rumah yang terbuat dari papan semen akan lebih murah.

  Papan semen partikel memiliki ketahanan yang istimewa terhadap perusakan, pembusukan, serangga perusak dan api. Hal ini mengakibatkan papan semen partikel sangat cocok digunakan sebagai dinding eksterior dan interior (Haygreen dan Bowyer, 1989).

  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) 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 mengganggu pengerasan semen dengan bahan baku tersebut.

  Berdasarkan kesesuaian jenis kayu sebagai bahan papan semen dikenal tiga macam mutu yaitu baik, sedang dan jelek. Pengujiannya dilakukan reaksi antara semen, kayu dan air. Bila suhu maksimum lebih dari 41°C termasuk baik, 36°C–41°C termasuk sedang dan kurang dari 36°C termasuk jelek (Sulastiningsih dan Sutigno, 2008).

  Beberapa faktor yang menentukan sifat papan semen antara lain perbandingan (rasio) semen dengan partikel kayu, besarnya tekanan kempa, kerapatan papan, jenis mineral perekat (semen) yang digunakan, kadar air partikel kayu, dimensi (ukuran) partikel kayu dan pengeras atau katalisator (Prayitno, 1995).

  Sifat-sifat dan Penggunaan Papan Semen Partikel

  Papan semen partikel memiliki sifat yang istimewa dibandingkan jenis papan tiruan lainnya yaitu tidak dihasilkannya emisi bahan-bahan kimia yang berbahaya dan tidak mempengaruhi kualitas udara dalam ruangan selama penggunaan (Pease, 1994). Persyaratan standar sifat-sifat fisis dan mekanis papan semen partikel menurut paten Bison (1975) adalah :

  1. Sifat fisis

  3 a. (pada perbandingan partikel dan semen = 1 : 2,75).

  Kerapatan 1,25 kg/m b. Kadar air sebesar 12-15%.

  c.

  Pengembangan tebal selama 2 jam (0,8-1,2%), selama 24 jam (1,2-2,0%), selama 28 hari (1,2-2,0%).

  d.

  Pengembangan linier adalah 0,3-0,4%.

  e.

  C] tidak ada Ketahanan terhadap cuaca dan uap air, pada kisaran [(-20)-20 perubahan dalam kerapatan papan.

  2 o f.

  h C. Daya hantar panas sebesar 0,155 kkal/m g.

  Isolasi terhadap suara adalah 30 dB untuk kayu lapis dengan ketebalan 12 mm, 36 dB untuk satu lapis ketebalan 14 mm dan (45-50 dB) untuk dua lapis dengan ketebalan 16 mm dan 18 mm dengan celah udara 50 mm.

  2. Sifat mekanis

  3 Untuk panil yang kerapatannya 1,250 kg/m dan tebal 16 mm adalah:

  2 a.

  . Keteguhan patah adalah 90-150 kg/cm

  2 b.

  . Keteguhan tarik tegak lurus permukaan panil adalah 4-6 kg/cm

  2 c. .

  Keteguhan tekan sebesar 150 kg/cm

  2 d.

  . Modulus elastisitas (sifat kekakuan) sebesar 30.000-50.000 kg/cm e.

  Kuat pegang sekrup untuk panil dengan tebal 12-24 mm adalah 90-120

  2 kg/cm .

  f.

  Kuat pegang paku pada arah tegak lurus permukaan untuk panil yang

  2 tebalnya 12-24 mm adalah 40-80 kg/cm .

  Bison (1975) juga menyatakan bahwa sifat-sifat papan semen partikel ditentukan oleh dua komponen dasar, yaitu kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya dan semen sebagai bahan perekatnya. Papan semen partikel ini bisa dilapisi dengan bahan lain yang mempunyai kekuatan yang baik.

  Simatupang (1974), menetapkan bahan bangunan yang terbuat dari campuran semen dan partikel kayu dapat dibagi atas 3 kelas, yaitu :

  1. Papan semen kayu yang memiliki berat jenis lebih kecil atau sama dengan 0,7 digunakan untuk bahan isolasi, dinding atap pabrik terutama untuk daerah beriklim sedang dan panas.

2. Papan semen kayu yang memiliki berat jenis 0,7-0,9 dapat digunakan untuk dinding bangunan di daerah beriklim panas.

3. Papan semen kayu yang memiliki berat jenis lebih dari 0,9 banyak digunakan untuk lantai di daerah beriklim panas.

  Sifat fisis dan mekanis papan semen yang terpenting adalah kerapatan, kadar air, pengembangan tebal, daya serap air, modulus patah, modulus elastisitas dan keteguhan rekat internal. Sifat ini penting terutama untuk pemakaian struktural seperti pelapisan, atas lantai, dinding sisi, dan bagian-bagian industri yang memerlukan kekuatan dan ketegaran (Haygreen dan Bowyer, 1989). Penggunaan akhir papan semen partikel antara lain untuk dinding bangunan pabrik, konstruksi bangunan tanpa tiang, peredam suara, dinding dan pagar taman, sebagai pengganti papan asbes dan pengganti kayu lapis.

  Bahan Pengisi Papan Semen Partikel a. Partikel Serutan

  Menurut Maloney (1977) dalam Kusuma (2003) 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 (exselsior). Bentuk partikel yang digunakan dalam penelitian ini adalah serutan (shaving) yang diperoleh dari limbah industri pensil yang selama ini kurang dimanfaatkan.

  Partikel serutan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu sembarang, pihak industri pensil tidak meneliti jenis kayu apa yang mereka gunakan. Sulastiningsih dan Sutigno (2008) mengatakan bahwa tidak semua jenis partikel kayu atau bahan berlignoselulosa dapat digunakan sebagai bahan baku papan semen karena adanya zat ekstraktif seperti gula, tanin dan minyak yang

  Ukuran partikel juga dapat mempengaruhi sifat fisis dan mekanis papan semen yang akan dihasilkan. Mujtahid (2010) menyatakan partikel dengan ukuran yang lebih kecil tertutup baik oleh semen dan memiliki ikatan yang lebih erat antara rasio massa partikel dan semen yang digunakan. Ukuran partikel yang kecil mempunyai luas permukaan partikel yang lebih besar sehingga ikatan antar partikel akan semakin efektif. Partikel serutan pensil merupakan jenis partikel yang tergolong kecil sehingga cukup baik digunakan sebagai bahan baku pembuatan papan semen.

  Zhongli dkk., (2007) juga mengatakan bahwa ukuran mesh yang besar menghasilkan permukaan kasar dan ikatan antar partikel lemah sehingga ada pori di antara partikel serta tidak semua partikel berikatan baik dengan matrik, sementara ukuran partikel yang kecil menghasilkan permukaan yang halus dan ikatan antar partikel yang baik karena matrik berikatan baik dengan partikel.

b. Semen

  Semen atau magnesit berfungsi sebagai bahan pengikat. Namun oleh karena magnesit sukar didapat maka semen saja sudah cukup baik dan memadai sebagai bahan pengikat (Dumanauw, 1990). Semen sebagai bahan pengikat partikel memiliki ketahanan yang istimewa terhadap perusakan dan pembusukan, serangga dan api, sehingga papan partikel yang menggunakan perekat semen cocok untuk permukaan dinding-dinding eksterior dan interior (Haygreen & Bowyer, 1989).

  Berdasarkan fungsi semen sebagai perekat, maka semen dibedakan menjadi semen portland dan sorell. Semen portland ialah perekat hidrolis yang tidak akan larut dalam air. Bahan baku semen portland adalah batu kapur dan tanah liat yang mengandung oksida besi, alumina, dan silika, serta oksida lainnya.

  Sedangkan semen sorell dibuat dari campuran bahan MgCl

  2 dan MgO (Simatupang, 1974).

  Penambahan air pada semen menghasilkan suatu pasta yang jika mengering akan mempunyai kekuatan seperti batu. Jumlah air yang digunakan untuk sejumlah semen menentukan kualitas adukan campuran yang dihasilkan. Apabila air sedikit, maka kemudahan dalam pekerjaan tidak tercapai, sedangkan apabila air terlalu banyak akan mengurangi kekuatan semen. Semen portland cenderung lebih tahan terhadap air dan sifat mengeras lebih cepat dibandingkan dengan jenis semen yang lain, sehingga umum diapakai dalam pembuatan papan semen partikel (Mulyono, 2003).

  Menurut Hermawan (2001) pencampuran semen dan air dalam produksi papan semen partikel akan menyebabkan terjadinya reaksi antara komponen semen dengan air yang menghasilkan kalsium silikat hidrat dan kalsium karbonat. Kedua senyawa tersebut kemudian saling berikatan membentuk kristal-kristal padat dan melapisi partikel kayu dalam lembaran panil.

  c.

2 Katalisator MgCl

  Katalisator berfungsi untuk meningkatkan ikatan antara bahan pengikat (semen) dan partikel kayu agar tercapai ikatan yang optimum dan juga mempengaruhi proses secara cepat sehingga didapatkan hasil akhir yang baik.

  Namun setiap jenis kayu memberikan respon yang berbeda terhadap jenis katalis yang digunakan dalam pembuatan papan semen partikel (Cabangon dkk, 1998

  Sulastiningsih (2002) dalam penelitiannya mengungkapkan bahwa jenis katalis sangat berpengaruh terhadap sifat pengembangan tebal, pengembangan linier dan penyerapan air papan semen. Secara keseluruhan penggunaan katalis MgCl memberikan sifat kestabilan dimensi lebih baik dibanding katalis lainnya.

2 Konsentrasi katalis yang digunakaan berbeda-beda dalam setiap

  pembuatan papan semen. Konsentrasi katalis MgCl

  2 yang umumnya dipakai

  adalah 3%, namun berdasarkan penelitian Sulastiningsih dkk., (2000) pembuatan papan semen menggunakan bambu betung sebagai partikel dan MgCl

  2 sebagai

  katalisator pada konsentrasi 0%; 2,5%; 5%; 7,5%; 10% menghasilkan nilai maksimum MOR, MOE dan internal bond (IB) pada konsentrasi 5%.

  Rasio Komposisi Semen dan Partikel

  Rasio semen dengan partikel kayu merupakan salah satu parameter penting yang mempengaruhi sifat papan semen yang dihasilkan. Menurut Bison (1975) dalam pembuatan papan semen partikel, perbandingan antara partikel dan semen berdasarkan berat adalah sekitar 1,00 : 2,75. Berdasarkan rasio komposisi partikel : semen, kayu hanya menyusun sekitar 27% berdasarkan berat produk dan selebihnya didominasi oleh semen (Haygreen & Bowyer, 1989).

  Menurut Hakim dan Sucipto (2011) dalam penelitiannya membuat papan semen dari serat kertas kardus mengatakan bahwa semakin banyak semen yang digunakan semakin kuat papan yang dihasilkan. Rasio semen:serat 60 : 40 merupakan rasio terbaik dalam menghasilkan nilai MOR.

  Dalam penelitian mengenai sifat fisik dan mekanik komposit kayu semen- serbuk gergaji yang dilakukan oleh Bakri dkk (2006) diketahui bahwa rasio semen dan serbuk gergaji yang menghasilkan papan dengan sifat-sifat terbaik adalah 3:1. Pada papan dengan rasio yang tinggi, maka proporsi semen yang digunakan untuk membuat papan lebih banyak dibandingkan proporsi serbuk gergaji. Papan yang mempunyai proporsi semen lebih banyak akan bersifat lebih kuat, sehingga kemampuan papan menahan beban akan lebih besar. Kondisi seperti ini akan menghasilkan papan yang mempunyai nilai MOR lebih besar.

  Target Kerapatan Papan Semen Partikel

  Menurut Sulastiningsih dkk., (2000) dalam penelitiannya membuat papan semen dari partikel bambu menyatakan bahwa papan semen harus memiliki target kerapatan yang tinggi, target kerapatan yang baik dalam pembuatan papan semen

  3

  adalah 1,19 gr/cm . Pada standar Bison (1975) kepadatan maksimum untuk papan

  3 semen adalah 1,25 gr/cm dengan rasio kayu:semen sekitar 1:1,18.

  Menurut Karlinasari (2011) dalam penelitiannya membuat papan partikel wol semen dari beberapa kayu cepat tumbuh dengan berbagai target kerapatan dihasilkan bahwa semakin tinggi kerapatan semakin tinggi kuat lentur papan semen tersebut. Hal ini karena semakin tinggi kerapatan suatu bahan maka kekompakan masa bahan pengisi papan komposit semakin tinggi sehingga kekuatan lenturnya akan semakin tinggi. Papan semen dari kayu sengon memiliki

  

2

  nilai MOR tertinggi mencapai 136 kg/cm , diikuti papan wol semen kayu afrika

  2

  dan sengon dengan nilai masing-masing 84 dan 65 kg/cm untuk kerapatan 1,0

  3 gr/cm .