Pengaruh Rasio Komposisi Semen dan Partikel Terhadap Kualitas Papan Semen Partikel dari Limbah Industri Pensil

  Papan Semen Partikel

  Papan semen partikel adalah produk pabrik berupa lembaran panil yang diberi tekanan atau kempa, dengan bahan dasar berupa partikel-partikel kayu atau partikel dari tumbuhan yang mengandung lignoselulosa yang direkat dengan semen dan diberi penambahan berupa zat adiktif (Pease, 1994).Menurut Kasmudjo(2001), papan semen (cementboard) adalah papan yang dibuat dari serpih kayuatau wol kayu yang direkat dengan perekat anorganik/semen.Semen merupakan bahan perekat atau bahan pengikat anorganik/perekat mineral, sehingga papan semen sering juga disebut papan mineral.

  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 juga lebih tahan terhadap serangan rayap tanah dibanding bahan baku kayunya (Sukartana et al., 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.

  Selain memiliki kelebihan, papan semen partikel juga memiliki beberapa kekurangan diantaranya membutuhkan waktu yamg lama dalam proses pengerasan, terbatas penggunaannya serta memiliki kerapatan yang sangat tinggi

  3

  3

  (1,25 gr/cm ) dibandingkan dengan papan berkerapatan tinggi (0,8-1,05gr/cm ) (Bison, 1975). Kerapatan yang tinggi akan menyebabkan papan semen partikelsulit dipotong dan dipasang sehingga menjadi penghambat dalam perkembangannya (Haygreen dan Bowyer, 1989).

  Berdasarkan kesesuaian jenis kayu sebagai bahan papan semen dikenal tiga macam mutu yaitu baik, sedang dan jelek.Pengujiannya dilakukan berdasarkan uji hidrasi, yaitu mengukur suhu maksimum yang terjadi pada saat 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).

  Pembuatan Papan Semen Partikel

  Pembuatan papan semen partikel menurut paten Bison (1975) meliputi beberapa tahap dimulai dari pembuatan partikel; pembuatan adonan yaitu partikel, semen, air dan zat adiktif; pengempaan serta diakhiri dengan pengkondisian. Menurut Kasmudjo (2001) proses pembuatan papan semen ini sangat sederhana karena dapat dilakukan dengan tangan dan menggunakan perekat mineral yang mudah didapat sehingga sangat cocok diproduksi di negara berkembang seperti Indonesia.

  Pada pembuatan papan semen, perlu ditetapkan target kerapatan papan dengan tujuan agar papan semen yang dihasilkan memiliki kerapatan yang homogen. Hakim dan Sucipto (2011) menyatakan bahwa kerapatan papan semen yang dihasilkannya pada penelitian papan semen dari serat kertas kardus sangat

  3 seragam karena menggunakan target kerapatan yaitu 1 gr/cm .

  Kualitas papan semen partikel juga sangat dipengaruhi oleh perbandingan partikel kayu dengan semen saat pembuatan papan semen. baku serbuk gergaji menyatakan bahwa perbandingan semen:bahan baku 3:1 adalah perbandingan yang menghasilkan sifat-sifat paling baik. Menurut Arief (2012) dalam penelitiannya membuat papan semen dari limbah kertas kardus, papan semen yang memiliki kualitas terbaik adalah papan semen dengan perbandingan semen : fiber : air sebesar 1,75 : 1,75 : 1,25.

  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). Papan semen juga dapat dipakai pada iklim yang berubah-ubah, dimana untuk kegunaan ekterior antara lain sebagai atap, dinding rumah, garasi dan dinding kedap suara, sedangkan untuk interior antara lain sebagai dinding kamar mandi, lantai, plafon, mebel dan panel peralatan elektronik (Dix, 1989).

  Sifat-sifat papan semen partikel secara lengkap menurut paten (Bison, 1975) adalah sebagai berikut:

  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 .

  Maloney (1977) mengatakan bahwa papan semen partikel berkerapatan rendah biasanya digunakan sebagai langit-langit, peredam suara dan untuk keperluan dekoratif, sedangkan yang berkerapatan tinggi umumnya digunakan sebagai pintu, lantai, penyekat, dinding eksterior dan interior pada bangunan umum. Papan semen partikel dapat juga digunakan sebagai konstruksi bukan perumahan seperti sandaran dan lantai balkon, sebagai substitusi asbes, penahan suara, pagar taman dan dinding bangunan industri. Di Amerika Utara papan semen partikel digunakan sebagai lantai dasar dan sebagai dinding bangunan bengkel, sedang di Australia dan Asia digunakan sebagai atap dan dinding.

  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.

Bahan Pengisi a. Partikel Serutan

  Partikel merupakan faktor penting yang harus ada dalam pembuatan papan semen partikel.Maloney (1977) mengatakan bentuk partikel untuk papan semen antara lain dapat berupa selumbar (flake), serutan (shaving), untai (strand), suban (splinter) atau wol kayu (excelsior).Bentuk partikel yang dipakai dalam penelitian ini adalah serutan (shaving) yang diperoleh dari limbah industri pensil yang selama ini tidak termanfaatkan secara optimal.

  Serutan pensil yang dijadikan sebagai bahan baku dalam penelitian ini merupakan limbah industri pensil yang selama ini tidak dimanfaatkan oleh pihak industri. Limbah industri pensil tergolong melimpah dengan jumlah mencapai

  3

  269,6 m per tahun. Partikel serutan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu sembarang, dimana pihak industri pensil tidak meneliti jenis kayu apa yang mereka gunakan. Sulastiningsih dan Sutigno (2008) mengatakan bahwa tidak bahan baku papan semen karena adanya zat ekstraktif seperti gula, tanin dan minyak yang dapat menghambat pengerasan semen. Berdasarkan kesesuaian jenis kayu sebagai bahan papan semen dikenal tiga macam mutu yaitu baik, sedang dan jelek.

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

  Zhongli et al., (2007) juga mengatakan bahwa ukuran meshyang 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. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan Armaya (2012) dalam pembuatan papan semen dengan partikel bambu hitam. Berdasarkan hasil penelitian beliau, papan semen dengan ukuran partikel lolos 40 mesh memiliki sifat fisika dan mekanika yang baik dibandingkan dengan ukuran partikel lolos 20 mesh.

  Semen sebagai bahan pengikat partikel memiliki ketahanan yang istimewaterhadap perusakan dan pembusukan, serangga dan api, sehingga papan partikelyang menggunakan perekat semen cocok untuk permukaan dinding- dinding eksterior dan interior (Haygreen & Bowyer, 1989).Semen juga berfungsi sebagai isolator dan pengawet sehingga dapat mengurangi penyerapan panas atau menahan kebakaran dan serangan jamur.

  Menurut Sagel et al., (1994) semen adalah hidrolik binder (perekat hidrolik) dimana senyawa-senyawa yang terkandung di dalam semen dapat bereaksi dengan air dan membentuk zat baru yang bersifat sebagai perekat terhadap batuan. Semen merupakan hasil industri dari campuran bahan baku batu gamping/kapur sebagai bahan utama, yaitu bahan alam yang mengandung senyawa kalsium oksida (CaO) dan lempung/tanah liat yaitu bahan alam yang mengandung senyawa silika oksida (SiO), alumunium oksida (Al O ), besi oksida

  2

  3

  (Fe

  2 O

3 ) dan magnesium oksida (MgO) atau bahan pengganti lainnya dengan hasil

  akhir berupa padatan bentuk bubuk (bulk), tanpa memandang proses pembuatannya, yang mengeras atau membatu pada pencampuran dengan air (Sihotang, 2010).

  Komposisi semen merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi kualitas papan semen yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan semen memegang peranan penting dalam sistem perekatan papan sehingga besar komposisi semen menentukan kualitas papan yang dihasilkan.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 air terhadap semen juga sangat mempengaruhi sifat-sifat semen, dimana pasta semen memiliki volume tinggi yang konstan. Volume ini akan bertambar besar dengan meningkatnya rasio air terhadap semen dalam campuran awal. Suatu set semen bersifat porous dan mengandung lubang-lubang air yang amat kecil (10-20 Angstrom) maupun lubang-lubang dengan ukuran yang amat besar (1 mikrometer). Hubungan antar kapiler-kapiler yang terdapat di dalamnya sangat mempengaruhi permeabilitas.Adanya interkoneksi antar pori-pori kapiler tentunya harus dihindari, karena melemahkan kekuatan semen.Keadaan ini bisa tercapai apabila ada waktu yang cukup bagi pasta semen untuk hidrasi (West, 1984).

  Semen dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu semen hidrolik dan semen non hidrolik. Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air, contohnya adalah semen pozzolan, semen terak, semen alam, semen portland, semen alumina dan semen expansif. Sedangkan semen non- hidrolik adalah semen yang tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, akan tetapi dapat mengeras di udara, contohnyaadalah kapur (Mulyono, 2004).

  Semen Portland adalah jenis semen yang biasa digunakan dalam pembuatan papansemen.Semen portland sebagai perekat hidrolis dapat mengeras apabilabersenyawa dengan air dan akan membentuk benda padat yang tidak larut dalamair. Jumlah air yang digunakan untuk sejumlah semen menentukan kualitasadukan campuran yang dihasilkan (Purwoko, 1980).Semen Portlandcenderung lebih tahan terhadap air dan sifat mengeras lebih cepat dibandingkandengan jenis semen yang lain, sehingga umum dipakai dalam pembuatan papansemen partikel (Simatupang, 1974).

  Faktor Pengerasan Semen

  a. Kehalusan (finese) Kehalusan semen mempengaruhi waktu pengerasan pasta semen, kualitas semen baik ketika butirannya makin halus, dan luas permukaan yang dapat dihidrasi semakin luas sehingga banyak gel semen yang terbentuk pada umur muda, maka kekuatan awal yang dicapai akan lebih tinggi.

  b. Waktu pengikat semen Pada proses ini terjadi reaksi kimia antara semen dan air supaya proses tersebut berlangsung dengan sempurna. Batas waktu pengikatan terbagi dua yaitu waktu ikat awal (45 menit) yaitu waktu yang diperlukan pasta semen untuk mulai pengikatan dan waktu akhir, yaitu waktu yang diperlukan semen untuk mengikat sempurna pada umumnya dalam waktu 480 menit.

  c. Panas hidrasi Ketika semen dan air bereaksi timbul panas, panas ini dinamakan panas hidrasi, semakin tinggi panas hidrasi dari semen maka dapat mengakibatkan keretakan pada beton dan reaksi dari komponen dasar semen membentuk komponen lain.

  d. Faktor air semen (FAS) Aspek lain yang besar pengaruhnya terhadap pembentukan panas hidrasi adalah faktor air semen. Faktor air semen yang rendah (kadar air sedikit) menyebabkan air diantara bagian-bagian semen sedikit, sehingga jarak antara butiran semen pendek. (Sagel et al., 1994).

  Katalisator Magnesium Klorida (MgCl

2 )

  Salah satu faktor yang juga dapat mempengaruhi sifat fisika dan mekanika papan semen adalah katalisator.Penambahan katalisator dalam campuran kayu, semendan air berfungsi untuk meningkatkan pengerasan semen. Katalisator sepertikalsium klorida (CaCl

  2 ), feri klorida (FeCl 3 ), feri sulfat

  (Fe

  2 (SO 4 ) 3 ), magnesiumklorida (MgCl 2 ) dan kalsium hidroksida (Ca(OH) 2 ) dapat mengurangi hambatanpengerasan semen dan kayu (Moslemi and Pfister, 1987).

  Beberapa penelitian menunjukkan bahwa magnesium klorida adalah katalisator terbaik dalam pembuatan papan semen partikel.Menurut Sulastiningsih(1998) penggunaan MgCl

  2 sebanyak 2,5% dan serbuk

  bambumenghasilkan suhu hidrasi 48,2

  2

  ˚C, sedangk an katalisator CaCl menghasilkan suhu hidrasi 29,6 ˚C. Penelitian yang dilakukan Kawai et al., (1998) juga mengatakan bahwa campuran semen-pelepah daun kelapa sawit yang ditambahkan MgCl menghasilkan faktor kesesuaian dan suhu maksimum yang

  2

  lebih tinggi dibandingkan dengan penambahan CaCl

  2. Namun penelitian Sotannde

et al., (2012) menunjukkan bahwa papan semenAfzelia africana dengan

  katalisator CaCl

  2 memiliki sifat fisika dan mekanika yang lebihbaik dibandingkan

  katalisator MgCl 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 et al., (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

  Sifat khusus dari papan semen partikel ditentukan oleh dua komponen utama yaitu partikel dan semen yang digunakan. Erakhrumen et al., (2008) menyatakan bahwa papan dengan kandungan semen yang lebih tinggi memiliki nilai densitas yang lebih tinggi. Elvira dan Vanessa (2000) dalam penelitiannya mengenai penggunaan jerami padi pada pembuatan papan semen partikel menjelaskan bahwa rasio komposisi semen:partikel sebesar 60:40 lebih stabil dibandingkan rasio 50:50. Hal ini disebabkan pada rasio 60:40, persentase pembengkakan dan penyerapan air lebih rendah serta hasil dari pengujian mekanis juga menunjukkan bahwa rasio komposisi 60:40 lebih kuat dibandingkan rasio 50:50.

  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).

  Bakri dan Sanusi (2006) juga mengatakan dalam penelitiannya mengenai papan semen dari sebuk gergaji, bahwa rasio semen dan serbuk gergaji yang menghasilkan papan dengan sifat-sifat terbaik adalah 3 : 1. Arief (2012) juga meneliti mengenai pembuatan papan semen dari serat kertas kardus dengan 3 rasio komposisi semen : fiber yaitu 1,75 ; 1,75 ; 1 : 2,5 dan 2,5 ; 1. Berdasarkan hasil penelitiannya, papan semen yang memiliki kualitas terbaik berdasarkan uji fisis dan mekanis serta uji ketahanan terhadap rayap adalah papan semen dengan perbandingan semen : fiber = 1,75 : 1,75.