Transcription

SIFAT FISIK DAN MEKANIS PAPAN SEMENBERBAHAN SABUT KELAPA PADA BERBAGAIKOMPOSISI UKURAN PARTIKELOleh:ABD. RAISM11116010DEPARTEMEN KEHUTANANFAKULTAS KEHUTANANUNIVERSITAS HASANUDDINMAKASSAR2021

ii

iii

ABSTRAKAbd. Rais (M111 16 010). Sifat Fisik dan Mekanis Papan Semen BerbahanSabut Kelapa pada Berbagai Komposisi Ukuran Partikel di bawah bimbinganSahriyanti Saad dan SuhasmanDengan menurunya produktifitas kayu perlu dilakukan pengembangan teknologipemanfaatan bahan baku bukan kayu untuk mengurangi penggunaan kayu sebagaikebutuhan utama dengan memanfaatkan sabut kelapa sebagai bahan pembuatanproduk papan semen. Papan semen partikel pada penelitian ini dibuat dari campuranpartikel sabut kelapa dengan menggunakan semen sebagai bahan pengikatnya.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dan mekanis papan semensabut kelapa pada berbagai komposisi ukuran partikel.Metode penelitian dilakukan dengan mencampur partikel, semen dan air secarahomogen dengan komposisi ukuran partikel yang berbeda, yaitu 100% partikelkasar, 100% partikel halus, serta kombinasi campuran partikel kasar dan halusdengan perbandingan 50:50, 80:30 dan 70:20.Hasil Penelitian menunjukkan bahwa papan semen menghasilkan nilai kerapatanberkisar 1,00-1,08 g/cm3, kadar air 29,68-38,81%, pengembangan linear padaperendaman 2 jam dan 24 jam sekitar 0,20-0,49% dan 0,42-0,99%, pengembangantebal pada 2 jam dan 24 jam sekitar 0,55-2,62% dan 1,29-4,19%, daya serap airpada perendaman 2 jam dan 24 jam sekitar 26,23-35,75% dan 27,81-37,2%,keteguhan patah sekitar 31,63-42,75 kg/cm2 dan keteguhan lentur sekitar 8049,6511055,51 kg/cm2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ukuran dan komposisipartikel tidak berpengaruh nyata terhadap sifat fisik dan mekanis papan semen yangdihasilkan. Kerapatan, pengembangan linear dan pengembangan tebal telahmemenuhi JIS A5417-2019, namun kadar air, keteguhan patah dan geteguhanlentur belum memenuhi standar.Kata Kunci : Semen, sabut kelapa, papan semen, komposisi partikel dan kombinasipartikel.iv

KATA PENGANTARSegala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas berkatdan rahmat, maka skripsi dengan judul : “Sifat Fisik dan Mekanis Papan SemenBerbahan Sabut Kelapa pada Berbagai Komposisi Ukuran Partikel” dapatterselesaikan dengan baik sebagai salah satu syarat akademik dalam menyelesaikanProgam Studi Strata 1 Jurusan Kehutanan Fakultas Kehutanan UniversitasHasanuddin. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih terdapatbanyak kekurangan dan masih jauh dari kata sempurna, hal ini dikarenakan adanyaketerbatasan kemampuan yang penulis miliki. Untuk itu, pada kesempatan ini sayaingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya dan penghormatan yangsetinggi-tingginya kepada Ibu Sahriyanti Saad, S.Hut., M.Si., Ph.D dan BapakDr. Suhasman, S.Hut., M.Si selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkanbanyak waktu dan pemikiran dalam mengarahkan dan membantu penulis untukmenyelesaikan penyusunan skripsi.Penulis juga menyadari dalam penyelesaian skripsi ini tidak lepas dari kerjakeras dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh Karena itu penulis ingin berterimakasih yang sebesar-besarnya kepada:1. Bapak Dr. Ir. Beta Putranto, M.Sc. dan Bapak Andang Suryana Soma,S.Hut., M.P, Ph.D selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran danmasukan dalam penyelesaian skripsi ini.2. Seluruh Dosen dan Staf Administrasi Fakultas Kehutanan UniversitasHasanuddin yang telah memberikan bimbingan selama menempuh pendidikanserta membantu dalam pengurusan administrasi.3. Teman-Teman yang membantu dalam penelitian Mimi Mayzurah, Sulpiana,Jusri S.Hut, Fitri Handayani, Lidya Rasti, Astika, Anggara Putra, HariatoS.Hut, Muh. Alwi S.Hut terima kasih atas kerja samanya dan bantuannyaselama melakukan penelitian.4. Teman-teman Laboratorium Pengolahan dan Pemanfaatn Hasil Hutanyang telah memeberikan semangat dan dukungan dalam penyelesaianpenyusunan skripsi.v

5. Keluarga Besar Kerukunan Keluarga Mahasiswa Bulukumba (KKMBUNHAS) yang selama ini menjadi tempat belajar di luar bangku kuliah. Terimakasih untuk segala ilmu.6. Teman-teman Lignum 2016 atas dukungan dan motivasinya selama penulisanskripsi dan penelitian7. Kedua orang tua saya yang telah memeberikan motivasi dan doa sehinggasaya bisa menyelesaikan skripsi ini.Akhir kata, saya berharap Allah SWT membalas segala kebaikan semua pihak yangtelah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu.Makassar,Juli 2021Abd. Raisvi

DAFTAR ISIHalamanHALAMAN JUDUL iLEMBAR PENGESAHAN . iiABSTRAK .iiiiKATA PENGANTAR . ivDAFTAR ISI . viDAFTAR GAMBAR . viiiDAFTAR TABEL . ixDAFTAR LAMPIRAN . xII. PENDAHULUAN . 11.1 Latar Belakang . 11.2 Tujuan dan Kegunaan . 2II. TINJAUAN PUSTAKA . 32.1 Sabut kelapa . 32.2 Semen . 42.3 Papan Semen. 6III. METODE PENELITIAN . 83.1 Waktu dan Tempat Penelitian. 83.2 Alat dan Bahan . 83.3 Prosedur Penelitian . 83.3.1 Penyiapan Bahan . 83.3.2 Pembuatan Papan Semen . 93.4 Pengujian . 103.4.1 Sifat Fisik Papan Semen . 10vii

3.4.2 Sifat Mekanis Papan Semen . 113.5 Standar Pengujian . 123.6 Rancangan Percobaan dan Analisis Data . 12IV. HASIL DAN PEMBAHASAN . 144.1 Sifat Fisik. 144.1.1 Kerapatan . 144.1.2 Kadar Air . 154.1.3 Pengembangan Linear dan Tebal . 164.1.4 Daya Serap Air . 204.2 Sifat Mekanis . 214.2.1 Keteguahan Patah (Modulus of Rupture) . 214.2.2 Keteguhan lentur (Modulus of Rupture) . 23V. KESIMPULAN DAN SARAN . 255.1 Kesimpulan . 255.2 Saran. 25DAFTAR PUSTAKA . 26viii

DAFTAR GAMBARGambarJudulHalamanGambar 1. Histogram Kerapatan . 14Gambar 2. Histogram Kadar Air . 15Gambar 3. Histogram Pengembangan Linear . 17Gambar 4. Histogram Pengembangan Tebal . 18Gambar 5. Histogram Daya Serap Air . 20Gambar 6. Histogram Keteguhan Patah (Modulus of Rupture) . 22Gambar 7. Histogram Keteguhan Lentur (Modulus of Elasticity). 23ix

DAFTAR TABELTabelJudulHalamanTabel 1. Komposisi Bahan Kimia Semen Portland . 5Tabel 2. Komposisi Ukuran Partikel . 9x

DAFTAR LAMPIRANLampiranJudulHalamanLampiran 1. Data Penelitian Kerapatan . 30Lampiran 2. Data Hasil Kadar Air . 32Lampiran 3. Data Hasil Pengembangan Linear dan Tebal . 33Lampiran 4. Data Hasil Daya Serap Air . 36Lampiran 5. Data Hasil MOR dan MOE . 37Lampiran 6. Analisis Data Kerapatan . 39Lampiran 7. Analisis Data Kadar Air . 49Lampiran 8. Analisis Pengembangan Linear dan Tebal . 49Lampiran 9. Analisis Data Daya Serap Air . 40Lampiran 10. Analisis Data MOR . 40Lampiran 11. Analisis Data MOE . 41Lampiran 12. Dokumentasi Penelitian . 42xi

I. PENDAHULUAN1.1. Latar BelakangKebutuhan manusia akan kayu semakin meningkat seiring bertambahnyajumlah penduduk yang menyebabkan ketersediaan bahan baku semakin berkurangdari tahun ke tahun. Menurut Badan pusat statistik Indonesia (2018) jumlahproduksi kayu bulat di Indonesia pada tahun 2016 sebesar 42, 28 juta m³, tahun2017 berkisar 34, 95 juta m³ dan pada tahun 2018 sebesar 31,11 juta m³. Hal inimenyebabkan industri pengolahan kayu mengalami krisis kebutuhan bahan bakuseiring dengan menurunnya produksi kayu dari tahun ke tahun. Oleh karena ituperlu adanya pengembangan teknologi mengenai pemanfaatan non kayu berbasisramah lingkungan untuk mengurangi pengunaan kayu sebagai bahan bakukebutuhan utama seperti halnya sabut kelapa.Kelapa merupakan salah satu jenis tanaman tropis yang banyak ditemukandisetiap daerah yang ada di Indonesia, hal ini banyak menimbulkan limbah berupatempurung atau sabut yang belum banyak dimanfaatkan. Menurut Sudarsono dkk(2010) sabut kelapa merupakan bahan yang mengandung lignoselulosa yang dapatdimanfaatkan sebagai salah satu bahan alternatif dalam pembuatan produk papankomposit. Adapun kandungan yang dimiliki sabut kelapa antara lain kandunganhemiselulosa, lignin, selulosa, kalium, magnesium, kalsium, nitrogen, protein, sertapektin. Selain itu sabut kelapa juga mengandung zat ekstraktif antara lain tanin,gula dan lain sebagainya. Sabut kelapa memiliki banyak keunggulan diantaranyadaya apung yang tinggi, tahan terhadap air, tahan terhadap bakteri dan sangatmudah didapatkan serta terbilang sangat murah (Lukman, 2018).Produksi kelapa pada tahun 2018 sebanyak 2.899,725 ton pada tahuntersebut, produktivitas kelapa adalah sebanyak 1,157 kg/ha dengan bagian sabutkelapa merupakan yang cukup besar dari berat keseluruhan buah kelapa yaituberkisar 35% dari bobot buah kelapa (Kementerian Pertanian, 2018). Dengantingginya produksi kelapa yang dihasilkan maka perlu adanya pengembanganpengembangan pemanfaatan sabut kelapa menjadi produk yang mempunyai nilai1

tambah yang lebih tinggi dan memberikan keuntungan agar limbah sabut kelapadapat bernilai ekonomis (Sawir, 2017).Penelitian-penelitian sebelumnya pada pembuatan papan semen telahdilakukan menggunakan bahan baku kayu seperti papan semen kayu kemiri(Suhasman dkk, 2012) dan bahan baku non kayu seperti dari bambu (Suhasman danBakri, 2012), papan semen sabut kelapa dengan peningkatan taraf semen danpenambahan katalisator (Herdiyani, 2006), papan semen partikel sabut kelapadengan campuran plastik polietilena daur ulang (Setyawati, 2006).Khusus untuk pengembangan pada pembuatan papan semen yang dilakukanoleh Purwanto (2014) dengan memanfaatkan limbah kulit kayu galam sebagaibahan utama dalam pembuatan papan semen. Hasil penelitian menujukkan bahwabentuk dan ukuran partikel sangat berpengaruh terhadap kualitas papan semen yangdihasilkan. Pada partikel dengan ukuran 2 cm menghasilkan kadar air,pengembagan tebal, penyerapan air, kerapatan, keteguhan patah dan keteguhanlentur memenuhu standar yang diinginkan dibandingkan dengan ukuran partikellainnya. Oleh karena itu perlu penelitian pembuatan papan semen dengankombinasi ukuran partikel dengan memanfaatkan sabut kelapa untuk meningkatkankualitas papan semen.1.2 Tujuan dan Kegunaan penelitianTujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat fisik dan mekanis papansemen sabut kelapa dengan berbagai komposisi ukuran partikel. Adapun kegunaandari penelitian ini adalah menemukan papan semen yang diharapkan memilikikarasteristik yang optimal untuk meningkatkan penggunaan bahan ramahlingkungan sebagai subsitusi produk-produk kayu solid.2

II. TINJAUAN PUSTAKA2.1 Sabut KelapaKelapa merupakan komoditas yang memiliki peran sosial, budaya, danekonomi dalam kehidupan masyarakat Indonesia. Tumbuhan kelapa dapatdimanfaatkan hampir semua bagiannya oleh manusia sehingga dianggap sebagaitumbuhan serba guna, khususnya bagi masyarakat pesisir. Kelapa diperdagangkansejak abad ke- 17 dahulu termasuk Eropa dan Asia. Pemanfaatan limbah kelapaoleh masyarakat Indonesia dapat berupa serabut, tempurung, lidi dan daun. Kelapasebagai bahan kerajinan tangan serta alat rumah tangga. Serabut kelapa dapatdimanfaatkan menjadi keset (Pratiwi dan Sutara, 2013). Sabut kelapa sendiri terdiriatas berbagai macam bagian yaitu terdiri dari empelur (pith) sebanyak 70% danserat (fibre) sebanyak 30%. Serat sabut kelapa dikenal sebagai coco fiber, coirfiber, cior yarn, coir mats dan rugs yang merupakan produk hasil pengolahan sabutkelapa (Fernando dkk, 2015).Sabut kelapa merupakan limbah kelapa yang banyak ditemukan pada kulitkelapa bagian luar. Jika hal ini dibiarkan limbah yang dihasilkan dari batang kelapautamanya kulit kelapa dapat berdampak buruk bagi lingkungan yang ada disekitarkita maupun berdampak pada manusia ataupun bagi kesehatan. Dari segi aspekkerusakan yang ditimbulkan dari limbah sabut kelapa terhadap pencemaranlingkungan seperti pencemaran air, tanah maupun lingkungan lainnya yang sangatberdampak negatif (Pawestri, dkk 2018).Tingginya potensi sabut kelapa yang tersedia baik dalam bentuk limbahmaupun yang akan dimanfaatkan, maka perlu dilakukan upaya pemanfaatan limbahtersebut sebagai bahan baku dalam pembuatan papan komposit, sabut kelapa inimerupakan limbah dan merupakan bagian yang sangat besar dari kelapa berkisar35% dari total keseluruhan buah kelapa, bagian sabut kelapa terdiri dari serat dansabut kelapa, dengan presentasi sabut berkisar 35% dan seratnya berkisar 75%(Sawir, 2017).Sawir (2017) menyatakan bahwa hal yang sangat penting dalam pembuatanproduk papan komposit adalah jenis bahan yang akan digunakan seperti alat dan3

temperatur pada saat proses pembuatannya, selain jenis bahan baku yang digunakanfaktor yang terpenting dan perlu diperhatikan dalam pembuatan papan semen dariserat sabut kelapa adalah ukuran serat dan banyaknya perekat yang akan digunakandalam pembuatannya, sehingga menghasilkan produk dengan kualitas yang lebihbaik.Limbah sabut kelapa merupakan limbah perkebunan yang banyakditemukan disekitar kita, sabut kelapa mengandung unsur penyusun diantaranyaunsur organik dan mineral yaitu hemiselulosa, nitrogen, protein serta peptin.Adapun rasio perbandingan komponen penyusun sabut kelapa tergantung padaumur sabut kelapa yang akan digunakan, keunggulan sabut kelapa dapat dilihatantara lain daya apung yang sangat tinggi, tahan terdapat bakteri, tahan terhadapkandungan garam dan air seta sangat muda didapatkan, tidak terlepas dari kelebihanyang dimiliki sabut kelapa tentunya memiliki kekurangan yang dapat berpengaruhterhadap hasil papan komposit yang dihasilkan (Astari dkk, 2018)Serat sabut kelapa memiliki sifat hidrofilik (suka terhadap air) sulitberikatan dengan matriks yang bersifat hidrofobik (tidak suka air). Permukaan seratsabut kelapa yang mengandung banyak zat sktraktif akan mempengaruhi prosesperikatannya dengan matriks. Perlakuan permukaan serat dapat dilakukan dengancara perendaman air dingin atau air panas. Salah satu cara yang banyak dilakukanuntuk menghilangkan zat ekstraktif pada permukaan serat ialah proses perendamanair dingin. Perlakuan ini bertujuan untuk melarutkan zat-zat ektraktif dan kotoranlainnya. Dengan hilangnya zat tersebut maka ikatan antara serat dan matriks akanmenjadi lebih kuat (Kondo dan Arsyad, 2018). Adapun presentasi kandungan utamayang dimiliki sabut kelapa antara lain terdiri atas 22% selulosa, 10% hemiselulosa,47% lignin, 12% air, 1,5% debu, dan 7,5% ektrak (Mulyawan dkk, 2015).2.2 SemenSemen adalah paduan bahan baku : batu kapur/gamping sebagai bahanutama dan lempung/tanah liat atau bahan pengganti lainnya dengan hasil akhirberupa padatan berbentuk bubuk/bulk, dan mengeras atau membatu apabiladicampur dengan air dan dibiarkan membeku. Batu kapur/gamping adalah bahan4

kanlempung/tanah liat adalah bahan alam yang mengandung senyawa: Silika Oksida(SiO2), Alumunium Oksida (AI2O3), Besi Oksida (Fe2O3) dan Magnesium Oksida(MgO) (Yusril, 2012). Kemudian bahan tersebut dicampur dan dibakar padatemperatur yang tinggi dan dicampur gips hingga diperoleh tepung kering yangdikemas dalam kantong semen (Herdiyan, 2006).Tabel 1. Komposisi bahan kimia semen portlandNoKomposisi Bahan KimiaJumlah (%)1Kapur (CaO)30-35 %2Silika (SiO2)95-99 %3Alumina (Al2O3)4Besi Oksida (Fe2O3)5Magnesia (MgO)6Sulfur Trioksida (SO3)40-45 %7Soda (H2O)15-25 %3-4 %20-35 % 5 %Sumber: Herry (2008)Semen berfungsi sebagai bahan pengikat, selain sebagai bahan pengikatsemen juga berfungsi sebagai isolator dan pengawet. Sehingga dapat mengurangipenerapan panas dan serangan jamur maupun serangga (Dewi, 2003). Untukmenjadikan semen sebagai bahan pengikat dilakukan pencampuran dengan airsehingga menghasilkan suatu adonan kental yang akan mengering dan mempunyaikekuatan seperti batu. Jumlah air yang digunakan untuk sejumlah semen sangatmenentukan kualitas adukan campuran yang dihasilkan. Jumlah ini dinyatakandalam FAS (Faktor Air-Semen). Untuk memperoleh hasil yang baik, umumnyanilai FAS berkisar antara 0,4 sampai 0,65. Apabila air terlalu sedikit, makakelecekan atau kemudahan dalam pekerjaan tidak tercapai. Sedangkan apabila airterlalu banyak akan mengurangi kekuatan semen (Mulyono 2003).5

2.3 Papan SemenPapan semen partikel adalah salah satu jenis papan komposit yang dibuat daricampuran partikel-partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya denganmenggunakan semen sebagai perekatnya. Partikel berpengikat semen memilikiketahanan yang istimewa terhadap perusakan, pembusukan, serangga dan api.Papan semen juga sangat cocok untuk permukaan dinding eksterior dan interior.Dalam pemakaiannya tidak diperlukan bahan pengawet. Kerapatannya yang tinggimenyebabkan papan semen partikel sulit dipotong dan dipasang sehingga menjadipenghambat dalam perkembangannya (Herdiyan, 2006).Proses pembuatan papan semen tidak begitu rumit, sehingga dapat dilakukandengan keterampilan tangan. Selain itu, mesin yang sudah diproduksi dan banyakdipasarkan secara luas sehingga sangat membantu dalam pembuatan papan semenhingga dalam jumlah yang banyak yang dapat memenuhi ketentuan kebutuhanperumahan dan lainnya (Bambang, 1998). Sifat khusus dari papan semen adalahditentukan oleh dua komponen utama yaitu partikel dan semen yang digunakan.Murni (2003) menyatakan bahwa semakin tinggi kadar semen pada pembuatanpapan semen maka nilai internal bond dan suhu hidrasi semakin tinggi. Selain ituada beberapa faktor yang mempengaruhi papan semen yaitu penggunaan geometripartikel dan rasio pencampuran antara kayu dan semen, faktor ini menentukankualitas papan semen dan penggunaan akhir produk. Lebih lanjut geometri partikeladalah ukuran atau bentuk partikel dalam pembuatan papan semen, dapatmempengaruhi sifat fisik mekanik (Purwanto, 2014)Beberapa penelitian yang terkait papan seman yaitu pada penelitian Herdiyani(2006) yaitu pembuatan papan semen dari sabut kelapa dengan pengamatanpeningkatan taraf semen dan penambahan katalisator dengan melakukan beberapapengujian. Hasil penelitian menunjukkan pada pengujian kerapatan, kadar air,pengembangan linar, pengembangan tebal, daya serap air telah memenuhi standarpengujian, pada pengujian keteguhan lentur nilai rata yang didapatkan denganpenambahan katalisator ataupun tanpa katalisator berkisar antara 5546,69-9724,39kg/cm², sedangkan standar pengujian menurut JIS 5417-1992 mensyaratkan papansemen partikel minimal 24,000 kg/cm², dan pada pengujian keteguhan patah6

penambahan katalisator telah memenuhi standar pengujian yaitu minimal 63 kg/cm²dengan hasil diperoleh berkisar antara 50,67-68,41 kg/cm², pada pengujian tanpakatalisator belum memenuhi standar pengujian.Selain itu pada penelitian Purwanto (2014) yaitu mengenai sifat fisik mekanikpapan semen dari limbah kulit kayu galam, dalam penelitian tersebut kayu galamdibagi dengan tiga jenis ukuran partikel yaitu 2 cm, 3 cm dan 6 cm. Hasil yangdiperoleh partikel dengan ukuran 2 cm dengan perbandingan kayu dan semen 1:2pada pengujian sifat fisik dan mekanik adalah yang terbaik dan memenuhi standarpengujian JIS A 5417-1992 dengan nilai keteguhan lentur 38181,06 kg/cm² danketeguhan patah 79,26 kg/cm².7

Papan semen partikel pada penelitian ini dibuat dari campuran partikel sabut kelapa dengan menggunakan semen sebagai bahan pengikatnya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dan mekanis papan semen sabut kelapa pada berbagai komposisi ukuran partikel. Metode penelitian dilakukan dengan menc