PENGARUH VARIASI BERAT PARTIKEL TERHADAP SIFAT PAPAN GIPSUM (Effect of Particle Weight Variation on the Properties of Gypsum Board) Oleh/By : Gusti Syahrany Noor 1)
ABSTRACT Research of gypsum board made from meranti (Shorea sp) wood particle with particle weight variation of 300 g, 400 g and 500 g has been carried out. Result of research showed that moisture content of gypsum board is 15.56 – 16.18 %, density 0.80 – 1.02 g/cm3, thickness swelling 1.51 – 2.32 % and modulus of rupture 16.28 – 43.98 kg/cm2. Particle weight did not significantly effect thickness swelling, but significantly effect moisture content and density, and had highly significant effect on modulus of rupture. Thickness swelling requirement fulfilled the standard of Germany while density and modulus of rupture did not fulfill that requirement. Keyword : Gypsum board, wood particle, physical property and mechanical property.
ABSTRAK Penelitian papan gipsum yang dibuat dari partikel kayu meranti (Shorea sp) dengan variasi berat partikel 300 g, 400 g dan 500 g telah dilakukan. Hasil penelitian menunjukan bahwa nilai rata-rata kadar air papan gipsum 15,56 - 16,18 %, kerapatan 0,80 - 1,02 g/cm3, pengembangan tebal 1,51 - 2,32 %, modulus patah 16,28 - 43,98 kg/cm2. Berat partikel tidak berpengaruh terhadap pengembangan tebal, tetapi berpengaruh nyata terhadap kadar air dan kerapatan dan berpengaruh sangat nyata terhadap modulus patah. Sifat pengembangan tebal papan memenuhi persyaratan standar Jerman sedangkan kerapatan dan modulus patah tidak memenuhi persyaratan tersebut. Kata kunci : Papan gipsum, partikel kayu, sifat fisis dan sifat mekanis ______________________________________ 1)
Peneliti pada Badan Litbang Daerah Provinsi Kalimantan Selatan di Banjarmasin
0
I. PENDAHULUAN Kebutuhan bahan bangunan berbasis kayu setiap tahun meningkat, sementara akibat krisis bahan baku, produksi industri pengolahan kayu semakin menurun. Dampak
krisis bahan baku kayu menyebabkan percepatan
pembangunan perumahan nasional juga ikut menjadi terganggu karena kekurangan pasokan bahan bangunan berupa papan dari kayu utuh. Salah satu upaya untuk mencukupi kekurangan papan dari kayu utuh sekaligus mendukung upaya peningkatan pemanfatan kayu adalah mengolahnya menjadi papan gipsum. Papan gipsum adalah salah satu produk panel atau papan komposit dan merupakan salah satu bahan bangunan yang banyak diminati oleh masyarakat karena tampilannya yang dekoratif dalam menghiasi dan memperindah ruangan. Papan gipsum cocok untuk pemakaian di bawah atap dan tidak selalu berhubungan dengan kelembaban tinggi (Simatupang dalam Memed, Santoso dan Sutigno, 1992). Produk ini biasanya dipasang sebagai plafon (langit-langit), sekat ruangan, lis dan asesoris ruangan untuk rumah, hotel, gedung dan perkantoran. Keunggulan papan gipsum antara lain tahan terhadap api, jamur, serangga dan mudah dalam pengerjaan. Keberadaan papan gipsum, cukup menguntungkan karena dapat mengurangi dan bahkan menggantikan pemakaian flafon dari kayu lapis, sehingga secara tidak langsung dapat memberikan dampak positif bagi penghematan penggunaan kayu utuh. Di samping itu perekat gips tersedia sangat banyak di dalam negeri, menurut Purwadi dalam Suryaningsih dkk. (2004), gips dapat dihasilkan dari limbah pabrik pupuk dan limbah pabrik gas asetilin.
1
Umumnya produk gipsum yang beredar dipasaran terbuat dari tepung gips dicampur dengan air, serat fiber atau tali dari nilon dan hasilnya berupa lembaran, cetakan atau lis. Sifat fisis dan mekanis papan gipsum dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor, antara lain adalah bahan baku, jenis perekat dan kadar perekat yang digunakan. Penggunaan perekat yang semakin banyak akan meningkatkan kekuatan papan partikel (Haygreen dan Bowyer, 1993). Dalam tulisan ini disajikan hasil penelitian pembuatan papan gipsum dari partikel
finir kayu meranti. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui
pengaruh variasi berat partikel terhadap sifat fisis dan mekanis papan gipsum. Sasaran penelitian adalah untuk mendapatkan
papan gipsum yang memenuhi
persyaratan tehnis sebagai bahan bangunan.
II. BAHAN DAN METODE Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sisa-sisa finir kayu meranti (Shorea sp) yang berasal dari limbah industri plywood di Banjarmasin, Kalimantan Selatan, sedangkan
bahan
perekatnya adalah
tepung gips
(CaSO42H2O). Pertama-tama finir kayu dirajang dengan parang kemudian dimasukan kedalam
mesin penghancur (crusher) hingga menjadi partikel.
Partikel yang digunakan dalam penelitian ini adalah yang lolos ayakan 6 mm dan tertahan pada ayakan 0,5 mm. Partikel dibiarkan mengering secara alami di udara terbuka sampai kadar air mencapai ± 12 %. Berat partikel (kadar air ± 12 %) untuk satu buah papan adalah 300 gram, 400 gram dan 500 gram. Jumlah gips yang digunakan pada setiap papan adalah
2
1.200 gram sedangkan air 50% dari berat gips. Proses pembuatan papan dimulai dengan membasahi partikel dengan air, lalu ditaburkan serbuk gips sedikit demi sedikit sambil diaduk hingga rata. Kemudian campuran tersebut dimasukan ke dalam cetakan yang berukuran ukuran 30 cm x 30 cm dan dikempa dingin dengan tekanan 12 kg/cm2 hingga tebal papan menjadi 1,0 cm dan dibiarkan selama 5 menit. Setelah itu dikeluarkan dari cetakan dan dikondisikan di ruangan terbuka di bawah atap selama 7 hari. Selanjutnya papan diuji sifat fisis dan mekanisnya berdasarkan standar Jerman (Kollmann et al., 1975) meliputi kadar air, kerapatan, pengembangan tebal dan keteguhan lentur (modulus patah). Data hasil pengujian dianalisis dengan rancangan acak lengkap dan bagi sidik ragam berpengaruh nyata maka
dilanjutkan dengan uji beda menurut
prosedur Tukey (Sudjana, 1994; Steel and Torrie, 1993). Faktor yang diamati adalah berat partikel kayu yang terdiri atas tiga taraf yaitu 300 gram, 400 gram dan 500 gram dengan ulangan sebanyak 3 kali.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN Kualitas dan kekuatan papan gipsum
ditentukan oleh sifat fisis dan
mekanisnya. Nilai rata-rata hasil pengujian sifat fisis dan mekanis papan gipsum dapat dilihat dalam Tabel 1, sedangkan analisis sidik ragamnya tercantum dalam Tabel 2.
3
Tabel 1. Nilai rata-rata sifat fisis dan mekanis papan gipsum Table 1. Average value of physical and mechanical properties of gypsum board Berat partikel kayu (Weight of wood particle), g 300 400 500
Sifat (Properties)
1. Kadar air (Moisture content), %
16,18
15,89
15,56
2. Kerapatan (Density), g/cm3
1,02
0,91
0,80
3. Pengembangan tebal (Thickness swelling), %
1,51
1,81
2,32
4. Modulus patah (Modulus of rupture), kg/cm2
43,98
31,76
16,28
Pada Tabel 1 dapat dilihat bahwa nilai kadar air papan gipsum rata-rata dari tiga perlakuan berkisar antara 15,56 - 16,18 %. Berdasarkan sidik ragam (Tabel 2) perlakuan berpengaruh nyata terhadap kadar air dan dari uji beda, berat partikel 500 gram berbeda nyata dengan partikel 300 gram. Berarti variasi berat partikel berpengaruh nyata terhadap kadar air papan, yang mana makin banyak partikel kayu yang dicampurkan
makin
rendah kadar air papan gipsum
bersangkutan. Diduga makin banyak partikel kayu, kerapatan papan makin berkurang, akibatnya air yang berada pada partikel mudah keluar sehingga kadar air papan menjadi rendah. Kadar air papan ini (Tabel 1) lebih tinggi dari pada papan gipsum dari wol kayu sengon serta standar papan majemuk. Kadar air papan gipsum dari wol kayu sengon bervariasi dari 12,06 – 12,33 % (Memed, Santoso dan Sutigno, 1992), sedangkan standar papan majemuk dari BISON adalah 12 - 15% (Rosita, 2005).
4
Menurut Tabel 1, nilai kerapatan papan gipsum berkisar antara 0,80 - 1,02 g/cm3 dan menurut analisis sidik ragam (Tabel 2), perlakuan berpengaruh nyata dan dari uji beda, partikel 500 gram berbeda nyata dengan partikel 300 gram. Atas dasar tersebut berarti bahwa variasi berat partikel berpengaruh nyata terhadap kerapatan papan, yang mana makin sedikit
partikel kayu yang dicampurkan
makin tinggi kerapatan papan gipsum bersangkutan. Atau dengan kata lain bahwa semakin banyak gips akan meningkatkan kerapatan papan. Hal ini disebabkan semakin banyak gips (semakin sedikit partikel kayu) yang digunakan maka ikatan antar partikel kayu didalam papan akan menjadi lebih kompak. Diduga dengan naiknya kadar gips menyebabkan ikatan adhesi antara partikel kayu dengan gips dalam papan semakin erat, keadaan ini mengakibatkan kerapatan papan semakin tinggi. Nilai kerapatan papan yang dibuat dalam penelitian ini terutama pada perlakuan dengan berat partikel 300 gram dan 400 gram (Tabel 1), ternyata lebih tinggi dibandingkan dengan kerapatan papan gipsum wol kayu tusam. Berdasarkan hasil penelitian Hidayati (1989), kerapatan papan gipsum dari wol kayu tusam berkisar antara 0,70 – 0,88 g/cm3. Tetapi jika dibandingkan dengan papan gipsum dari partikel sekam padi dan papan gipsum dari wol kayu sengon, nilai kerapatan dalam tabel tersebut lebih rendah. Kerapatan papan gipsum dari sekam padi yang diteliti oleh Rosita (2005) pada tekanan kempa 20 – 30 bar berkisar antara 1,11 – 1,20 g/cm3, sedangkan kerapatan papan gipsum dari wol kayu sengon antara 1,11 – 1,24 g/cm3 (Memed, Santoso dan Sutigno, 1992). Selain itu nilai kerapatan papan yang dibuat dalam penelitian ini ternyata juga
5
lebih rendah jika dibandingkan standar Jerman (Lempfer et al., 1990), karena nilai kerapatan papan semen partikel yang dipersyaratkan dalam standar tersebut minimal 1,2 g/cm3. Tetapi jika dibandingkan dengan standar Jerman DIN 1101 (Kollmann et al., 1975) tentang papan semen yang dibuat dari serutan atau wol kayu, maka semua perlakuan memberikan nilai kerapatan yang lebih baik. Karena menurut standar tersebut nilai kerapatan minimal untuk papan wol semen dengan menggunakan perekat semen porland, adalah 0,46 g/cm3
(Kollmann dalam
Kliwon, 1996). Pada Tabel 1 dapat diketahui bahwa persentase
pengembangan tebal
papan akibat perendaman dalam air selama 24 jam berkisar antara 1,51 - 2,32 %. Selanjutnya
berdasarkan analisis sidik ragam (Tabel 2), perlakuan tidak
berpengaruh nyata. Hal ini bermakna bahwa variasi berat partikel kayu tidak berpengaruh nyata terhadap pengembangan tebal papan gipsum. Jika dilihat dalam Tabel 1 ternyata semua perlakuan memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam standar Jerman (Lempfer et al., 1990), karena nilai pengembangan tebal papan partikel perekat gips yang dipersyaratkan tidak melebihi 2,5%. Data dalam Tabel 1 menunjukan bahwa modulus patah papan gipsum rata-rata berkisar antara 16,28 - 43,98 kg/cm2. Berdasarkan analisa sidik ragam (Tabel 2), perlakuan berpengaruh sangat nyata. Dari uji beda, berat partikel 500 gr berbeda nyata dengan 400 gram dan berbeda sangat nyata dengan 300 gram. Dengan demikian berarti semakin sedikit partikel, semakin tinggi modulus patah papan gipsum yang dihasilkan. Hal ini diduga partikel yang sedikit menyebabkan
6
ikatan adhesi antara partikel dengan gips semakin kuat. Karena kekompakan ikatan antara partikel dengan gips semakin erat sehingga nilai modulus patah meningkat dan papan gipsum semakin stabil. Menurut Budhi (1999), dimensi papan gips yang stabil lebih tahan menerima beban dan nilai keteguhan tekan akan lebih baik. Tabel 2. Rekapitulasi sidik ragam sifat fisik dan mekanik papan gipsum Table 2. Recapitulation of the analysis of variance on physical and mechanical properties of gypsum board Sumber keragaman (Source of variation)
Dk (Df)
Kuadrat tengah (Mean square)
F.hitung (F.calc)
A. Kadar air (Moisture content) - Perlakuan (Treatment) - Galat (Error)
2 6
0,164 0,017
9,65*
B. Kerapatan (Density) - Perlakuan (Treatment) - Galat (Error)
2 6
0,036 0,0037
9,73*
C. Pengembangan tebal (Thickness swelling) - Perlakuan (Treatment) - Galat (Error)
2 6
2,678 1,243
2,15
D. Modulus patah (Modulus of Rupture) - Perlakuan (Treatment) - Galat (Error)
2 6
578,412 24,894
23,23**
Keterangan (Remarks) : ** = berpengaruh sangat nyata (highly significant effect) * = berpengaruh nyata (significant effect)
Dalam penelitian ini, modulus patah papan gipsum pada perlakuan berat partikel 300 gram dan 400 gram (Tabel 1) ternyata nilainya lebih tinggi dibandingkan dengan papan gipsum yang dibuat dari wol kayu tusam. Nilai modulus patah papan gipsum dari wol kayu tusam menurut hasil penelitian
7
Hidayati (1989) adalah 25,80 – 31,73 kg/cm2. Tetapi nilai modulus patah papan gipsum dalam penelitian ini lebih rendah jika dibandingkan dengan papan gipsum dari wol kayu sengon dan standar Jerman. Kerapatan papan gipsum dari wol kayu sengon adalah 71,02 – 80,42 kg/cm2 (Memed, Santoso dan Sutigno, 1992). Sedangkan menurut Hubner (1985), persyaratan papan gipsum
berdasarkan
standar Jerman, keteguhan lenturnya (modulus patah) adalah 60 kg/cm 2 untuk yang kerapatan 1 g/cm3 , 75 – 80 kg/cm2 untuk yang kerapatan 1,1 g/cm3 dan 85 – 90 kg/cm2 untuk yang kerapatan 1,2 g/cm3. Tidak tercapainya nilai modulus patah yang dipersyaratkan sesuai standar tersebut di atas, kemungkinan disebabkan oleh sifat perekat gips dan tekanan kempa. Dalam kasus ini diduga akibat perekat gips terlalu cepat mengeras ketika dicampur dengan air, sehingga tekanan kempa yang diberikan pada saat proses pembuatan papan tersebut belum mampu memampatkan atau memadatkan papan, dan akhirnya papan gipsum yang dihasilkan hanya memiliki nilai kerapatan dan modulus patah yang rendah.
IV. KESIMPULAN DAN SARAN Partikel dari finir kayu meranti
dapat dicampur dengan perekat gips
untuk dijadikan papan gipsum dan dapat dikembangkan sebagai bahan bangunan di bawah atap. Berat partikel kayu berpengaruh terhadap modulus patah, kadar air dan kerapatan, tetapi tidak berpengaruh terhadap pengembangan tebal papan gipsum. Semakin sedikit partikel,
kerapatan dan modulus patah semakin tinggi dan
8
pengembangan tebal papan gipsum semakin rendah atau kualitas papan gipsum semakin baik. Sifat pengembangan tebal papan gipsum memenuhi standar Jerman sedangkan kerapatan dan modulus patah tidak memenuhi standar. Untuk mendapatkan kualitas papan gipsum yang lebih tinggi, disarankan penggunaan partikel kayu maksimal 25 % dari berat gipsum dan tekanan kempa harus tinggi. Agar papan
tidak cepat mengeras saat dilakukan pengempaan,
disarankan dalam perekat gips diberi boraks sebelum dicampur dengan partikel.
DAFTAR PUSTAKA Budhi, Y.I. 1999. Pengaruh ukuran partikel dan kadar gips terhadap sifat papan gips partikel kayu balsa. Skripsi Fak. Kehutanan, Institut Pertanian INTAN. Yogyakarta. (Tidak diterbitkan). Haygreen, J.G. dan J.L. Bowyer. 1993. Hasil hutan dan ilmu kayu. Suatu Pengantar (Terjemahan). Gajahmada University Press. Yogyakarta. Hidayati, T.1989. Sifat fisis dan mekanis papan wol kayu dari tusam (Pinus merkusii Jungh.et de Vries) dengan perekat gips. Skripsi Fak. Kehutanan, IPB. Bogor. (Tidak diterbitkan). Hubner, J.I. 1985. Gypsum Board with Reinforcement by Wood Flake. Bison Report, pp.14-19. BISON Werke Bahre and Greten. Springe. Kliwon, S. 1996. Sifat papan semen dari batang kelapa sawit (Elaeis guinensis). Buletin Penelitian Hasil Hutan 14 (10) : 454-461. Puslitbang Hasil Hutan. Bogor. Kollmann, F.F.P., E.W. Kuenzi and A.J. Stamm. 1975. Principle of Wood Science and Technology II. Wood-based material. New York, Springer Verlag. Lempfer, K.T., Hilbert and H. Gunzerodt. 1990. Development of Gypsum Bonded Particleboard Manufacture in Europe. Forest Product Journal 40 (6):
9
Memed, R., A. Santoso dan P. Sutigno. 1992. Sifat papan gipsum dari kayu sengon. Jurnal Penelitian Hasil Hutan 10 (4 ): 110-112. Puslitbang Hasil Hutan. Bogor. Rosita, E. 2005. Variasi besar tekanan terhadap sifat-sifat papan gipsum partikel sekam padi (Oryza sativa). Prosiding Seminar Nasional Mapeki VIII, Tenggarong, Kutai Kartanegara, 3 – 5 September. Hlm. B 121-126. Fak. Kehutanan Univ. Mulawarman. Samarinda. Sujana. 1994. Desain dan analisis eksperimen (Edisi ke tiga), PT. Tarsito. Bandung. Suryaningsih, I, T.A. Prayitno, D.S. Hadi. 2004. Pemanfaatan ampas aren (Arenga sp) sebagai bahan baku papan gips. Proceeding Mapeki VII, 5 – 6 Agustus. Hlm. C 35 – 43. Jurusan Kehutanan Univ. Hasanuddin. Makasar. Steel, R.G.D and J.H Torrie. 1993. Prinsip dan Prosedur Statistik (Terjemahaan). PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
ABSTRAK UDC (OSDC)…… ……… Syahrany Noor, Gusti (Badan Litbang Daerah Prov. Kalimantan Selatan, Banjarmasin)
10
Pengaruh variasi berat partikel terhadap sifat papan gipsum J.Penelit.Has.Hut., ……..2007, Vol……..No…….…hlm:……. Hasil penelitian menunjukan bahwa nilai rata-rata kadar air papan 15,56 - 16,18 %, kerapatan 0,80 - 1,02 g/cm3, pengembangan tebal 1,51 - 2,32 %, modulus patah 16,28 43,98 kg/cm2. Berat partikel tidak berpengaruh terhadap pengembangan tebal, tetapi berpengaruh nyata terhadap kadar air dan kerapatan dan berpengaruh sangat nyata terhadap modulus patah. Kata kunci : Papan gipsum, partikel kayu, sifat fisis dan sifat mekanis.
ABSTRACT UDC (OSDC)……… Syahrany Noor, Gusti ( Regional Research and Development Agency, Prov. of South Kalimantan,Banjarmasin) Effect of Particle Weight Variation on the Properties of Gypsum Board J.Forest Products Research,………..2007, Vol…..No…..,pp:……. Result of research shows that moisture content of gypsum board is 15,56 - 16,18 %, density 0,80 - 1,02 g/cm3, thickness swelling 1,51 - 2,32 %, modulus of rupture 16,28 43,98 kg/cm2. Particle weight did not significantly effect thickness swelling, but significantly effect moisture content and density, and had highly significant effect on modulus of rupture. Keyword : Gypsum board, wood particle, physical property and mechanical .property
11
