SIFAT FISIK DAN MEKANIK PAPAN GIPSUM DARI TAN DAN KOSONG DAN SABUT KELAPA SAWIT
Oleh:
RUDIHARIAWAN
I
F31.0518
2000 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
SIFAT FISIK DAN MEKANIK PAPAN GIPSUM DARI TANDAN KOSONG DAN SABUT KELAPA SAWIT
Oleh:
RUDIHARIAWAN F31.0518
SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
2000 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
SIFAT FISIK DAN MEKANIK PAPAN GIPSUM DARI TANDAN KOSONG DAN SABUT KELAPA SAWIT
Oleh:
RUDIHARIAWAN F31.0518
SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pad a Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Dilahirkan pada tanggal 28 November 1973 di Api-api -Tanggal IUlus, 27 September 2000
.~~
~
Dr Ir Paribotro Sutigno, MS, APU Dosen Pembimbing II
RUDIHARIAWAN. F 31.0518. Sifat Fisik dan Mekanik Papan Gipsum dari Tandan Kosong dan Sabut Kelapa Sawit. Di bawah bimbingan E. Gumbira Sa'id dan Paribotro Sutigno.
RINGKASAN
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dan sabut kelapa sawit merupakan bahan yang mengandung lignoselulosa. Kandungan selulosa pad a TKKS dapat mencapai 44.19 persen dan pad a sabut kelapa sawit mencapai 39.98 persen. Kandungan selulosa pada TKKS dan sabut kelapa sawit tersebut tidak jauh berbeda dari beberapa jenis kayu, sehingga TKKS dan sabut kelapa sawit dapat dijadikan bahan baku papan tiruan (papan gipsum) seperti yang terjadi pad a kebanyakan kayu selama ini. Selulosa memiliki gugus OH' (gugus fungsional) yang dapat membentuk ikatan hidrogen bila gugus tersebut berinteraksi antara satu dengan yang lainnya. Gugus OH' dapat berasal dari molekul selulosa atau bahan lain seperti gipsum. Gipsum dengan rumus kimia CaS04.J!2H 2 0 mengandung molekul air. Sama halnya dengan selulosa air juga memiliki gugus OW Oleh karena itu antara selulosa dan gipsum terjadi ikatan hidrogen dan saling mengikat satu sama lain. Ikatan tersebut menyebabkan proses pembuatan papan gipsum dapat terlaksana. Papan gipsum merupakan papan tiruan yang dapat dibuat dari partikel kayu, wol kayu, pulp dan bahan berlignoselulosa lainnya. Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan bahwa TKKS dan sabut kelapa sawit dapat dijadikan sebagai bahan baku papan gipsum dan juga untuk mempelajari pengaruh komposisi partikel dan ukuran partikel tandan kosong dan sabut kelapa sawit terhadap sifat fisik dan mekanik papan gipsum. Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap, yaitu penelitian pendahuluan dan utama. Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mengetahui rendemen partikel bahan baku hasil penggilingan, kadar ekstraktif, suhu hidratasi, kadar perekat papan gipsum dan lama perendaman terbaik terhadap partikel tandan kosong dan sabut kelapa sawit. Pada penelitian utama dilakukan pembuatan papan gipsum dan pengujian sifat fisik dan mekanik papan gipsum. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rendemen partikel tandan kosong kasar «18 mesh) dan halus (18-32 mesh) masing-masing sebesar 48.81 dan 25.46 persen dan rendemen sabut kasar «18 mesh) dan halus (18-32 mesh) masingmasing sebesar 35.93 dan 22.03 persen. Suhu hidratasi maksimum partikel tandan kosong kelapa sawit ada)ah 57. 5°C pada perendaman satu jam dalam air panas (100°C), dan partikel sabut sebesar 56.2°C pada perendaman tiga hari dalam air ding in (suhu kamar). Kadar zat ekstraktif terendah diperoleh pad a tandan kosong yang direndam dalam air panas selama tiga jam sebesar 3.887 persen. Kadar gipsum yang memberikan sifat fisik mekanik papan gipsum terbaik adalah 3.5 kali bobot bahan baku. Hasil pengujian papan gipsum dari partikel tandan kosong yang direndam selama satu jam dalam air panas dan partikel sabut yang direndam selama dua jam dalam air panas memberikan sifat fisik dan mekanik terbaik. Pad a penelitian utama kadar perekat yang digunakan adalah 3.5 kali bobot bahan baku, dengan partikel tandan kosong direndam dalam air panas selama satu jam dan partikel sabut direndam dalam air panas selama dua jam.
Penelitian utama mempelajari pengaruh faktor komposisi bahan baku (faktor A) dan ukuran partikel (faktor B) terhadap sifat fisik dan mekanik papan gipsum. Taraf faktor komposisi bahan baku adalah A, = 1:0 (partikel tandan kosong kelapa sawit), A2 = 0:1 (partikel sabut sawit), dan A3 = 1:1 (eampuran keduanya) dan faktor ukuran partikel adalah B, = <18 mesh (kasar) dan B2 = 18-32 mesh (halus). Raneangan pereobaan yang digunakan adalah raneangan aeak faktorial sederhana 3x2. Data hasil penelitian tentang kerapatan, kadar air, pengembangan tebal, panjang dan lebar, modolus patah dan modulus elastisitas, keteguhan rekat internal dan keteguhan geser tekan, serta keteguhan eabut sekrup tegak lurus dan sejajar permukaan dianalisa dengan analisa keragaman dan uji lanjut yang digunakan adalah uji wilayah berganda Duncan. Hubungan antara keteguhan geser tekan dengan keteguhan rekat internal dianalisa dengan ana lisa regresi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa faktor komposisi tidak berpengaruh terhadap semua sifat papan gipsum. Faktor ukuran partikel berpengaruh nyata lerhadap nilai kadar air, keteguhan rekat internal, pengembangan lebal setelah perendaman 24 jam, pengembangan panjang setelah direndam dua dan 24 jam, pengembangan lebar setelah perendaman dua jam, dan penyerapan air setelah direndam dua dan 24 jam. Di pihak lain interaksi antara kedua faktor tersebut berpengaruh nyata terhadap nilai keteguhan eabut sekrup tegak lurus dan sejajar permukaan. Uji wilayah berganda Duncan memperlihatkan partikel halus berpengaruh besar terhadap nilai kadar air, keteguhan rekat internal dan penyerapan air setelah Dan partikel kasar berpengaruh besar terhadap perendaman 24 jam. pengembangan tebal setelah direndam 24 jam, pengembangan panjang setelah direndam dua dan 24 jam, pengembangan lebar setelah perendaman dua jam, dan Di pihak lain uji bed a Duncan penyerapan air setelah perendaman 2 jam. menunjukkan pengaruh paling besar terhadap nilai keteguhan eabut sekrup tegak lurus permukaan diberikan oleh partikel sabut halus, kemudian tandan kasar, dan eampuran partikel halus, di mana berbeda nyata dibandingkan eampuran partikel kasar. Berbeda dengan hal tersebut, pengaruh paling besar terhadap keteguhan eabut sekrup sejajar permukaan terjadi pad a eampuran partikel halus dan partikel sabut halus, di mana berbeda nyata dibandingkan partikel sabut kasar. Papan gipsum yang memiliki sifat fisik dan mekanik terbaik diperoleh dari eampuran partikel halus antara sabut dan tandan dengan nilai modulus patah, modulus elastisitas, keteguhan rekat internal dan keteguhan eabut sekrup sejajar permukaan tertinggi masing-masing sebesar 13.23 kg/em2, 319.71 kg/em2, 1.39 kg/em 2 dan 18 kg. Nilai keteguhan geser tekan dan keteguhan eabut sekrup tegak lurus permukaan yang diperoleh masing-masing sebesar 7.85 kg/em 2 dan 36.8 kg, nilai tersebut lebih besar dari nilai rata-ratanya masing-masing sebesar 7.73 kg/em 2 dan 32.72 kg.
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang dilaksanakan dari bulan Agustus 1999 hingga bulan Juli 2000 di Laboratorium Kayu Majemuk, Pusat Penelitian Hasil Hutan Bogor. Atas selesainya skripsi ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Prof Dr Ir H. E. Gumbira Sa'id, MADev selaku Dosen Pembimbing Akademik Pertama yang telah memberikan pengarahan dan bimbingan selama penelitian dan dalam penyusunan skripsi.
2.
Dr Ir Paribotro Sutigno, MS, APU selaku Dosen Pembimbing Kedua yang telah memberikan bimbingan selama penelitian dan penyusunan skripsi.
3.
Drs Adi Santoso, MS yang banyak memberikan bantuan berupa alat penelitian dan saran selama proses penelitian berlangsung.
4.
Staf karyawan Laboratorium Kayu Majemuk Pusat Penelitian Hasil Hutan yang banyak membantu penulis melakukan penelitian.
5.
Kepala Pusat Penelitian Hasil Hutan atas izin penelitian yang telah diberikan.
6.
Iqbal Mahyudan, M. Yayat Dinar, Yumila , dan Rahmawati Fitri yang selalu meinbantu selama penelitian.
7.
Ir Abdul Kholik, F., Ir Dudi Setiadi Hendrawan, MM., Syahrul, Suprapto, Ismail, Gusmed Effendi, Mustafa Kamal, Defri Yoza, Dodi Asaputra, Asrul, M. Isra', Firmansyah, Biryanto, Rafdinal, Firdaus, Heri Firdaus, Wahono, Syihabudin, Teguh Suprianto, Maulana, Neni Astuti, Dewi Fortuna Ayu, Siti Hamdiah, Yessy Diyantari, M Topan, dan Diki Rustaman yang telah memberikan bantuan, saran, dan dorongan selama penelitian dan penyusunan skripsi.
8.
Semua pihak yang telah membantu penulis baik secara moril maupun materi!.
Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini kemungkinan besar masih terdapat kekurangan, oleh karena itu kritikan dan saran membangun penulis harapkan agar penelitian selanjutnya tentang papan gipsum dan penulisan laporannya dapat terlaksana lebih baik.
Boger, September 2000
Penulis
ii
DAFTARISI
Halaman KATA PENGANTAR ........................................................................................... DAFTAR lSI ........................................................................................................
iii
DAFTAR TABEL .................................................................................................
v
DAFTAR GAM BAR .............................................................................................
vi
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... viii BAB I.
BAB II.
PENDAHULUAN .................................................................................
1
A.
Latar Belakang ...................................................................... .......
1
B.
Tujuan .........................................................................................
2
C.
Hipotesa ......... ... ........... ............ ... .... .......... ............ ...... ...... ..........
2
TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................
3
A.
Papan Gipsum. ......................... ...... ........... ............. ........ ... ...........
3
1. Pengertian dan Proses Pembuatan Papan Gipsum ...... ..........
3
2. Sifat dan Penggunaan Papan Gipsum ....................................
4
Bahan Baku Pembuatan Papan Gipsum.......................................
7
1. Gipsum ...................................................................................
7
2. Tandan Kosong dan Sabut Kelapa Sawit ................................
9
3. Boraks Sebagai Bahan Penghambat ......................................
13
C.
Perekat dan Perekatan .................................................................
14
D.
Standar Papan Gipsum ................................................................
14
E.
Penelitian Terdahulu ........................................................ .............
16
BAHAN DAN METODE PENELITIAN..................................................
18
A.
Bahan dan Ala!................................... ..........................................
18
B.
Tatacara Penelitian.......................................................................
18
1. Penelitian pendahuluan ..........................................................
18
B.
BAB III.
2. Penelitian utama .................................................................... 22 3. Prosedur Pembuatan Papan Gipsum .....................................
24
4. Pengolahan Data ...................................................................
25
iii
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN.................................................................
28
A.
Penelitian Pendahuluan ................................................................
28
B.
Penelitian Utama ...................................................... ...................
40
1.
Kerapatan ...... ....................................................... .................
40
2.
Kadar air ................................................................................
42
3.
Penyerapan air ................... ...................................................
44
4.
Pengembangan tebal ............................................................
46
5.
Pengembangan panjang .......................................................
48
6.
Pengembangan lebar ............................................................
51
7.
Modulus patah ......................................................................
52
8.
Modulus elastisitas ....................... .................................. .......
54
9.
Keteguhan rekat internal .......................................................
55
10. Keteguhan geser tekan ........... ... ................................... ........
56
11. Keteguhan cabut sekrup ... .... .... ....... ............... .... ............... ...
58
12. Pembahasan Umum .............................................................
60
KESIMPULAN DAN SARAN.................................................................
65
A.
Kesimpulan .................................................................. ,...............
65
B.
Saran............................................................................................ 66
BAB V.
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................
68
LAMPIRAN .........................................................................................................
72
iv
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1.
NHai konversi tandan buah segar kelapa sawit..................................
10
Tabel2.
Kandungan lignoselulosa tandan kosong dan sabut kelapa sawit (%) hasH beberapa penelitian ...................................................
10
Tabel3.
Kandungan lignoselulosa pad a beberapa jenis kayu .........................
12
Tabel4.
Nilai spesifik karakteristik papan tiruan dari tiga buah standar...........
15
Tabel 5.
Karakteristik papan gipsum dari beberapa bahan baku dan papan semen dari sabut sawit........................................... ......... .......
17
Rendemen tandan kosong dan sabut kelapa sawit hasH penggilingan ....... .... ................ ................... ......... .... ...... ........ .... ........
27
Nisbah panjang terhadap tebal pad a setiap kelas ukuran partikel ..............................................................................................
28
Waktu dan suhu hidratasi maksimum, faktor penghambat dan kesesuaian serta pengklasifikasian kesesuaian (dijadikan bahan baku papan tiruan) partikel tandan kosong dan sabut kelapa sawit berdasarkan besamya suhu hidratasi maksimum dan faktor kesesuaian yang dicapai .............. ............... .....................
32
Sifat fisik dan mekanik papan gipsum pad a tiga tingkat kadar perekat .............................................................................................
30
Zat ekstraktif tandan kosong dan kelapa sawit yang terlarut dalam air dingin (suhu kamar) dan air panas (100°C) .......................
37
Sifat fisik mekanik papan gipsum dari tandan kosong kelapa sawit setelah mengalami lama perendaman berbeda .......................
38
Sifat fisik dan mekanik papan gipsum dari sabut kelapa sawit yang mengalami perendaman berbeda ..................... :.,....................
40
Sifat fisik dan mekanik papan gipsum dari campuran partikel halus (18-32 mesh) tandan kosong dan sabut kelapa sawit .............
61
Rekapitulasi data hasH penelitian dan dibandingkan dengan standar ISO 8335, Bison, SNI 03-2105, papan gipsum dari beberapa bahan baku dan papan semen sabut sawit........................
64
Tabel 6.
Tabel7.
Tabel 8.
Tabel 9.
Tabel 10.
Tabel11.
Tabel 12.
Tabel 13.
Tabel 14.
v
