PEMANFAATAN SERBUK SABUT KELAPA SEBAGAI PENGISI GIPSUM PADA PEMBUATAN LEMBARAN PLAFON DENGAN BAHAN PENGIKAT POLIURETAN. TESIS.

PEMANFAATAN SERBUK SABUT KELAPA SEBAGAI PENGISI GIPSUM PADA PEMBUATAN LEMBARAN PLAFON DENGAN BAHAN PENGIKAT POLIURETAN.

TESIS

Oleh

JOHAIDIN SARAGIH 097026002/FIS

PROGRAM PASCA SARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N

2 0 1 1

PEMANFAATAN SERBUK SABUT KELAPA SEBAGAI PENGISI GIPSUM PADA PEMBUATAN LEMBARAN PLAFON DENGAN BAHAN PENGIKAT POLIURETAN.

TESIS

Oleh

JOHAIDIN SARAGIH 097026002/FIS

PROGRAM PASCA SARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N

2 0 1 1

PEMANFAATAN SERBUK SABUT KELAPA SEBAGAI PENGISI GIPSUM PADA PEMBUATAN LEMBARAN PLAFON DENGAN BAHAN PENGIKAT POLIURETAN.

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Oleh

JOHAIDIN SARAGIH 097026002/FIS

PROGRAM PASCA SARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N

2 0 1 1

PENGESAHAN TESIS

Judul : PEMANFAATAN SERBUK SABUT KELAPA

SEBAGAI PENGISI GIPSUM PADA PEMBUATAN LEMBARAN PLAFON DENGAN BAHAN PENGIKAT

POLIURETAN.

Nama : JOHAIDIN SARAGIH

Nomor Induk Mahasiswa : 097026002 Program Studi : Magister Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing

Dr. Anwar Dharma S,MS Prof. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D

Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Dekan,

Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Dr. Sutarman, M.Sc NIP. 195507061981021002 NIP. 196310261991031001

Tanggal lulus : 21 Juni 2011

Telah diuji pada

Tanggal : 21 Juni 2011

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Dr. Anwar Dharma S,MS

Anggota : 1. Prof. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D 2. Dr. H. Nasruddin MN,M.Eng.Sc 3. Prof. H.M Syukur,MS

4. Dr. Kerista Sebayang,MS

PERNYATAAN ORISINALITAS

PEMANFAATAN SERBUK SABUT KELAPA SEBAGAI PENGISI GIPSUM PADA PEMBUATAN LEMBARAN PLAFON DENGAN BAHAN

PENGIKAT POLIURETAN.

TESIS

Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil karya saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar

Medan, 28 Juni 2011

Johaidin Saragih NIM. 097026002

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Johaidin Saragih

NIM : 097026002

Program Studi : Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :

PEMANFAATAN SERBUK SABUT KELAPA SEBAGAI PENGISI GIPSUM PADA PEMBUATAN LEMBARAN PLAFON DENGAN BAHAN PENGIKAT

POLIURETAN.

Beserta perangkat yang ada. Dengan Hak Bebas Royalti ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, 28 Juni 2011

Johaidin Saragih

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama Lengkap berikut gelar : Johaidin Saragih, S.Si

Tempat dan Tanggal Lahir : Panggalangan, 01 Januari 1977 Alamat Rumah : Jl. Amal Luhur No. 125 Medan

Telepon/HP : 081263482158/08566365799

Email : Joe_Fmipausu@yahoo.com

Instansi Tempat Bekerja : Departemen Fisika FMIPA USU

Alamat Kantor : Jl. Bioteknologi No.1 Kampus USU Pd.

Bulan

Telepon/Faks/HP : 0618222995

DATA PENDIDIKAN

SD : SDN 094125 Desa Boluk Tamat : 1990

SMP : MTs. Islamiyah PTP-IV Gunung Bayu Tamat : 1993

SMU : MAN 2 Medan Tamat : 1996

Strata-1 : Fisika FMIPA USU Tamat : 2001

Strata-2 : Program Studi Magister Fisika USU Tamat : 2011

KATA PENGANTAR

Pertama dan yang paling utama penulis ucapkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmad dan karunia- Nya sehingga tesis yang berjudul “Pemanfaatan Serbuk Sabut Kelapa Sebagai Pengisi Gipsum Pada Pembuatan Lembaran Plafon Dengan Bahan Pengikat Poliurethan” ini dapat diselesaikan.

Dengan diselesaikannya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister.

Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universtas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan yang diberikan kepada penulis menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.

Ketua Program Studi Magister Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc, dan Sekretaris Program Studi Magister Fisika Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.

Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada :

1. Bapak Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS selaku Pembimbing Utama dan Bapak Prof. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini.

2. Bapak Dr. Nasruddin MN,M.Eng.Sc, Bapak Prof. Drs. Muhammad Syukur, MS, dan Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyelesaikan tesis ini.

3. Ibu Dr. Yugia Muis, M.Sc selaku Kepala Laboratoium Polimer FMIPA USU beserta staf atas fasilitas dan sarana yang diberikan selama penelitian.

4. Kepala Laboratorim Penelitian FMIPA USU dan Kepala Laboratorium PTKI

1. Kepada Bapak Prof. Eddy Marlianto,M.Sc, Ph.D yang banyak memberikan arahan,masukan dan dorongan kepada penulis karena atas arahan Bapak, Penulis bisa melanjutkan kuliah di Program Megister ini.

2. Kepada Ketua Departemen Fisika Dr. Marhaposan Situmorang dan Sekretaris Departemen dra. Justinon, Terima Kasih atas Dorongan Semangat kepada Saya sehingga selesainya Tesis ini.

3. Kepada Kak Tini dan Kak Yusfa, Terima kasih atas semangat dan dorongannya hingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini.

4. Ayahanda Tercinta S. Saragih dan Ibunda Tercinta S. Damanik yang telah memberikan do’a restu serta dorongan moril maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan, sembah sujud ananda untuk keduanya.

5. Kepada Kakak tercinta Nurbaiyah Saragih, Jurati Saragih, Kak Endang, Kak Nelli,Kak Erni, Mpok Susi, Mpok Sugianti dan Abangda Saipun Saragih,Jiman Sahari Saragih, Muliadi Saragih, Irwan Saputra Saragih, Ramdani Syawaluddin Saragih serta adikku tersayang Rajohan Saragih yang banyak memberikan Dorongan Semangat baik moril maupun materil dan selalu mendoakan saya sehingga dapat terselesaikan tesis ini.

6. Rekan-rekan seangkatan 2009 atas kekompakan dan kerjasamanya yang baik selama perkuliahan maupun selama penelitian khususnya Kak Tirama, Bang Ramadhani kawan satu tim, Bang Indra, Bang Adi Rusdianto, Bang Paino, Bang Suriadi dan Mbak probo dengan julukan grup jaringnya yang merupakan kawan seperjuangan sehari – hari selama proses penyelesaian tesis ini.

Penulis menyadari bahwa tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi kesempurnaan tesis ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang.

(Johaidin Saragih)

PEMANFAATAN SERBUK SABUT KELAPA SEBAGAI PENGISI GIPSUM PADA PEMBUATAN LEMBARAN PLAFON DENGAN

BAHAN PENGIKAT POLIURETAN

ABSTRAK

Dalam tesis ini telah dibahas tentang pengaruh serbuk sabut kelapa sebagai pengisi gipsum pada pembuatan lembaran plafon terhadap sifat fisis dan mekanis dan DTA. Jenis perekat yang digunakan adalah pengikat poliuretan. Serbuk sabut kelapa divariasikan 5 gr, 10 gr, 15 gr, 20 gr dan 25 gr. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sifat fisis (densitas 1.77 gr/cm³ dan penyerapan air 25.8 gr/cm³ ) pada komposisi 5 gr serbuk sabut kelapa adalah hasil terbaik. Semakin tinggi kadar serbuk semakin rendah nilai densitas, sehinggga serapan airnya makin tinggi.Hasil uji sifat fisis ini masih memenuhi standar SNI 03-2105, 1996 dan masih diatas nilai sifat fisis plafon gipsum jaya board. Dari pengujian sifat mekanik ( uji impak 2.93 x 10^-2 J/cm², uji tarik 208,06 kPa, Uji kuat lentur 4498,37 kg/cm², Uji kuat patah 7,90 MPa) merupakan nilai terbaik dan berada pada komposisi 30:20:15. Ini menunjukkan bahwa komposisi 30:20:15 merupakan komposisi yang paling homogen sehingga sifat mekaniknya optimum.

Hasil pengujian spesimen nilainya masih diatas nilai sifat mekanik plafon gipsum jaya board. Hasil pengujian DTA diperoleh bahwa suhu endotermik komposisi 25:25:15 yang terbaik dengan suhu endotermiknya 80⁰C. Dari seluruh pengujian spesimen, komposisi 30:20:15 yang sifat mekanik terbaik, sifat fisisnya juga nasih memenuhi standar SNI 03-2105, 1996 dan Plafon gipsum jaya board dengan suhu endotermiknya 75 ⁰C, sehingga komposisi 30:20:15 dapat digunakan sebagai plafon.

Kata kunci: Serbuk sabut kelapa, lembaran plafon, poliuretan

UTILIZATION OF COCONUT POWDER AS GYPSUM CHARGER THE MAKIN CEILING SHEETS WITH BINDER POLIURETHANE

ABSTACT

In this thesis have been discussed about the effect of coconut coir dust as filler in the manufacture gypsum ceiling sheets of physical and mechanical properties and the DTA. This type of adhesive used is a polyurethane binder. Varied coco powder 5 gr, 10 gr, 15 gr, 20 gr and 25 gr. The results showed that the physical properties (density and water absorption 1.77gr/cm³, and water absorption 25,8

%) on the composition of coconut fiber 5 g powder is the best result. The higher levels of pollen density the lower the value, the more so as the water absorption test tinggi.Hasil physical properties still meet the standards of SNI 03-2105, 1996 and is still above the value of physical properties jaya gypsum board ceiling.

From testing the mechanical properties (impact test 2.93 x 10-2 J/cm², 208.06 kPa tensile test, Modulus Of Elasticityh test 4498.37 kg/cm² , Modulus Of Rapture Test 7.90 MPa) is the best value and are on a composition of 30: 20:15.

This suggests that the composition of 30:20:15 is the most homogeneous composition so that optimum mechanical properties. The results of testing specimens in value is still above the value of the mechanical properties of gypsum ceiling board victorious. Test results obtained that the temperature of endothermic DTA 25:25:15 the best composition with endotermiknya temperature 80 ⁰C. From all the test specimens, the composition of 30:20:15 the best mechanical properties, the nature of fate fisisnya also meet the standards of SNI 03-2105, 1996 and ceiling gypsum board with glorious endotermiknya temperature 75 ⁰C, so that the composition can be used as a ceiling 30:20:15.

Keywords: coconut husk powder, ceiling slabs, polyurethane

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR i

ABSTRAK iii

ABSTRACT iv

DAFTAR ISI v

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR LAMPIRAN x

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penelitian 1

1.2 Tujuan penelitian 5

1.3 Permasalahan 5

1.4 Batasan Masalah 6

1.5 Manfaat Penelitian 6

1.6 Tempat Penelitian 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gipsum 7

2.2 Standar papan gipsum 9

2.3 Kelapa 11

2.4 Poliuretan 14

2.5. Uji Fisik 16

2.6. Uji Mekanik 17

2.6.1 Kekuatan Impak 17

2.6.2 Uji tarik 18

2.6.3 Pengujian kuat patah (Modulus Of Rapture/MOR) 20 2.6.4 Pengujian kuat lentur ( Modulus Of Elastis/MOE) 21

2.7. Thermal Analyzer (DTA) 22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan waktu penelitian 26

3.2 Alat dan bahan 27

3.3 Pengujian Sampel 28

3.3.1. Pengujian Densitas (Density) 28

3.3.2. Pengujian serapan air 29

3.3.4. Pengujian Impak 29

3.3.5. Uji tarik 30

3.3.6. Pengujian kuat lentur (Modulus Of Elastis/MOE) 30 3.3.7. Pengujia kuat patah (Modulus Of Rapture/MOR) 31 3.3.8. Pengujian termal dengan DTA 31

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Sifat Fisis 33

4.1.1 Densitas 33

4.1.2 Daya Serap air 34

4.2 Sifat mekanik 36

4.2.1 Uji Impak 36

4.2.2 Uji tarik 37

4.2.3 Uji kuat lentur ( Modulus Of Elastis/MOE) 38 4.2.4 Uji kuat patah (Modulus Of Rapture/MOR) 39

4.2.5 Uji DTA 41

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 47

5.2 Saran 48

DAFTAR PUSTAKA 49

LAMPIRAN L

DAFTAR TABEL

Nomor

Tabel Judul Halaman

Tabel 1 Standar Papan gipsum 10

Tabel 2 Reaksi endotermik dan eksotermik bahan 24

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar Judul Halaman

Gambar 2.1 Reaksi antar gugus fungsi dengan gugus hidrosil 14

Gambar 2.2 Sintesis elastomer poliuretan 15

Gambar 2.3 Skema model pengujian tarik dengan UTM 19 Gambar 2.4 Kurva tegangan regangan Teknik 20 Gambar 2.5 Cara pembebanan pengujian kuat lentur dan patah 21 Gambar 2.6 Sistem pemanasan dalam tungku DTA 23

Gambar 2.7 Kurva ideal DTA 23

Gambar 3.1 Pengukuran massa sampel gantung 28

Gambar 3.2 Model spesimen pengujian tarik 30

Gambar 4.1 Grafik densitas 33

Gambar 4.2 Grafik serapan air 35

Gambar 4.3 Grafik uji impak 36

Gambar 4.4 Grafik uji tarik 37

Gambar 4.5 Grafik kuat lentur (MOE) 38

Gambar 4.6 Grafik kuat patah (MOR) 40

Gambar 4.7. Grafik DTA Gipsum 42

Gambar 4.8 Grafik DTA komposisi 25:25:15 43

Gambar 4.9 Grafik DTA komposisi 45:5:15 44

Gambar 4.10 Grafik DTA komposisi terbaik (30:20:15) 45

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Lampiran Judul Halaman

Lampiran I Model perhitungan hasil Pengujian Fisis dan Mekanik 51 Lampiran II Gambar alat pembuatan dan pengujian spesimen 56

PEMANFAATAN SERBUK SABUT KELAPA SEBAGAI PENGISI GIPSUM PADA PEMBUATAN LEMBARAN PLAFON DENGAN

BAHAN PENGIKAT POLIURETAN

ABSTRAK

Dalam tesis ini telah dibahas tentang pengaruh serbuk sabut kelapa sebagai pengisi gipsum pada pembuatan lembaran plafon terhadap sifat fisis dan mekanis dan DTA. Jenis perekat yang digunakan adalah pengikat poliuretan. Serbuk sabut kelapa divariasikan 5 gr, 10 gr, 15 gr, 20 gr dan 25 gr. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sifat fisis (densitas 1.77 gr/cm³ dan penyerapan air 25.8 gr/cm³ ) pada komposisi 5 gr serbuk sabut kelapa adalah hasil terbaik. Semakin tinggi kadar serbuk semakin rendah nilai densitas, sehinggga serapan airnya makin tinggi.Hasil uji sifat fisis ini masih memenuhi standar SNI 03-2105, 1996 dan masih diatas nilai sifat fisis plafon gipsum jaya board. Dari pengujian sifat mekanik ( uji impak 2.93 x 10^-2 J/cm², uji tarik 208,06 kPa, Uji kuat lentur 4498,37 kg/cm², Uji kuat patah 7,90 MPa) merupakan nilai terbaik dan berada pada komposisi 30:20:15. Ini menunjukkan bahwa komposisi 30:20:15 merupakan komposisi yang paling homogen sehingga sifat mekaniknya optimum.

Hasil pengujian spesimen nilainya masih diatas nilai sifat mekanik plafon gipsum jaya board. Hasil pengujian DTA diperoleh bahwa suhu endotermik komposisi 25:25:15 yang terbaik dengan suhu endotermiknya 80⁰C. Dari seluruh pengujian spesimen, komposisi 30:20:15 yang sifat mekanik terbaik, sifat fisisnya juga nasih memenuhi standar SNI 03-2105, 1996 dan Plafon gipsum jaya board dengan suhu endotermiknya 75 ⁰C, sehingga komposisi 30:20:15 dapat digunakan sebagai plafon.

Kata kunci: Serbuk sabut kelapa, lembaran plafon, poliuretan

UTILIZATION OF COCONUT POWDER AS GYPSUM CHARGER THE MAKIN CEILING SHEETS WITH BINDER POLIURETHANE

ABSTACT

In this thesis have been discussed about the effect of coconut coir dust as filler in the manufacture gypsum ceiling sheets of physical and mechanical properties and the DTA. This type of adhesive used is a polyurethane binder. Varied coco powder 5 gr, 10 gr, 15 gr, 20 gr and 25 gr. The results showed that the physical properties (density and water absorption 1.77gr/cm³, and water absorption 25,8

%) on the composition of coconut fiber 5 g powder is the best result. The higher levels of pollen density the lower the value, the more so as the water absorption test tinggi.Hasil physical properties still meet the standards of SNI 03-2105, 1996 and is still above the value of physical properties jaya gypsum board ceiling.

From testing the mechanical properties (impact test 2.93 x 10-2 J/cm², 208.06 kPa tensile test, Modulus Of Elasticityh test 4498.37 kg/cm² , Modulus Of Rapture Test 7.90 MPa) is the best value and are on a composition of 30: 20:15.

This suggests that the composition of 30:20:15 is the most homogeneous composition so that optimum mechanical properties. The results of testing specimens in value is still above the value of the mechanical properties of gypsum ceiling board victorious. Test results obtained that the temperature of endothermic DTA 25:25:15 the best composition with endotermiknya temperature 80 ⁰C. From all the test specimens, the composition of 30:20:15 the best mechanical properties, the nature of fate fisisnya also meet the standards of SNI 03-2105, 1996 and ceiling gypsum board with glorious endotermiknya temperature 75 ⁰C, so that the composition can be used as a ceiling 30:20:15.

Keywords: coconut husk powder, ceiling slabs, polyurethane

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penelitian

Asbes merupakan mineral fibrosa yang secara luas banyak dipakai bukan hanya di Negara berkembang melainkan juga di negara yang sudah maju seperti di Amerika. Di Amerika asbes dipakai sebagai bahan penyekat. Terdapat banyak jenis serat asbes tetapi yang paling umum dipakai adalah krisotil, amosit dan krokidolit, semuanya merupakan silikat magnesium berantai hidrat kecuali krokidolit yang merupakan silikat natrium dan besi. Krokidolit dan amosit mempunyai kandungan besi yang besar. Krisotil terdapat dalam lembaran- lembaran yang menggulung, membentuk serat-serat berongga seperti tabung dengan diameter sekitar 0,03 milimikron (Abraham, 1992) . Serat asbes bersifat tahan panas dapat mencapai 800 ⁰C. Karena sifat inilah maka asbes banyak dipakai di industri konstruksi dan pabrik. (Roggli, 1994). Lebih dari 30 juta ton asbes digunakan di dalam konstruksi dan pabrik di Amerika (Murphy LLP) . Selain itu asbes relatif sukar larut, daya regang tinggi dan tahan asam. (Abraham, 1992).

Asbestos adalah bentuk serat mineral silika termasuk dalam kelompok serpentine dan amphibole dari mineral-mineral pembentuk batuan, termasuk:

actinolite, amosite (asbes coklat, cummingtonite, grunnerite), anthophyllite, chrysotile (asbes putih), crocidolite (asbes biru), tremolite, atau campuran yang sekurang-kurangnya mengandung salah satu dari mineral-mineral tersebut. Asbes dapat diperoleh dengan berbagai metode penambangan bawah tanah, namun yang paling umum adalah melalui penambangan terbuka (open-pit mining). Karena

sifatnya yang tahan panas, kedap suara dan kedap air, asbes sering juga digunakan pada isolating pipa pemanas dan juga untuk panel akustik.

Sebenarnya asbes termasuk dalam kategori bahan yang sangat berbahaya, karena asbes terdiri dari serat-serat yang berukuran sangat kecil, kira-kira lebih tipis dari1/700 rambut kita. Serat-serat ini menguap di udara dan tidak larut dalam air, jika terhirup oleh paru-paru akan menetap di sana dan dapat menyebabkan berbagai macam penyakit.

Asbes dapat membahayakan tubuh kita jika ada bagian asbes yang rusak, sehingga serat-seratnya bisa lepas, ini sangat berbahaya karena sulit untuk mendeteksi bagaimanakah yang dikatakan asbes rusak, dan terkadang kita tidak sadar kalau asbes yang kita gunakan sudah rusak.

Kondisi lain yang sangat beresiko adalah saat asbes yang diperbaiki atau dipotong akan mengeluarkan serpihan yang berupa serbuk yang sangat berbahaya bagi paru-paru (WHO, 1995).

...Penyakit karena asbes antara lain adalah:

1. Asbestosis yaitu luka pada paru-paru hingga kesulitan bernafas dan dapat mengakibatkan kematian.

2. Mesothelioma, sejenis kanker yang menyerang selaput pada perut dan dada, muncul gejalanya setelah 20-30 tahun sejak pertama kali menghirup serat asbes.

3. Kanker paru-paru, biasanya asbes putih penyebab utama penyakit kanker paru-paru. ( Diana,dr).

Bahan asbes ini di beberapa negara sudah dilarang penggunaannya seperti di China, USA, Columbia dan negara-negara maju lainnya. Hal ini disebabkan karena bahan ini dapat menyebabkan resiko penyakit kanker bagi para pekerja dan pemakainya(Jacko, 2003). Solusi pengganti plafon asbes adalah papan gipsum plafon.

Serat sabut kelapa ( coconut fibre ) merupakan bahan yang mengandung lignoselulosa yang dapat dimanfaatkan sebagai salah satu alternatif bahan baku pembuatan plafon. Optimasi proses pembuatan asbes sangat dipengaruhi oleh kadar perekat dan kerapatan terhadap sifat fisis dan mekanis. Proses pembuatan plafon berbahan baku serbuk sabut kelapa ini dapat dibuat dengan menggunakan perekat Poliuretan.

Secara umum, zat penyusun di dalam bahan friksi terdiri dari serat, bahan pengisi dan bahan pengikat. Bahan pengikat terdiri dari berbagai jenis resin diantaranya phenolic, epoxy, silicone dan rubber. Resin tersebut berfungsi untuk mengikat berbagai zat penyusun di dalam bahan friksi. Bahan pengikat dapat membentuk sebuah matriks pada suhu yang relatif stabil.

...Gipsum

Gipsum adalah batu putih yang terbentuk karena pengendapan air laut,kemudian dipanaskan pada suhu 175⁰C yang sering disebut dengan nama STUCCO.

Gipsum adalah salah satu mineral terbanyak dalam lingkungan sedimen yaaitu batu yang terdiri dari mineral yang diproduksi secara besar-besaran yang biasanya dengan persitipasi dari air asin. Gipsum adalah penyekat alami, hangat bila disentuh dibandingkan dengan batubata.

Komposisi kimia bahan gipsum adalah:

1. Calcium (Ca) : 23,28 % 2. Hidrogen (H) : 2,34 %

3. Calcium Oksida (CaO) : 32,57 % 4. Air (H2O) : 20,93 %

5. Sulfur (S) : 18,62 %

Adapun sifat Fisis Gipsum adalah:

1. warna : putih, kuning,abu-abu, merah jingga, hitam bila tak murni 2. Massa Jenis : 2,31 - 2,35

1. Konduktivitasnya rendah

2. Sistem kristalin adalah monoklinik Sedangkan Sifat Kimia gipsum adalah:

1. Pada umumnya mengandung SO3 = 46,5 % ; CaO = 32,4 % ; H2O = 20,9 %

2. Kelarutan dalam air adalah 2,1 gram tiap liter pada suhu 40⁰C; 1,8 gram tiap liter air pada 0⁰C; 1,9 gram tiap liter pada suhu 70 - 90⁰C

3. Kelarutan bertambah dengan penambahan HCl atau HNO3

Menurut Toton Sentano Kunrat (1992), di alam gipsum merupakan mineral hidrous sulfat yang mengandung dua molekul air, atau dengan rumus kimia CaSO4-2H2O dengan berat molekul 172,17 gr. Jenis-jenis batuannya adalah sanitspar,alabaster,gypsite dan selenit. Warna gipsum mulai dari putih, kekuning-kuningan sampai abu-abu.

Menurut asalnya gipsum terbagi 2 jenis yaitu gipsum alam dan gipsum sintetik. Gipsum alam adalah yang ditemukan di alam,sedangkan gipsum sintetik adalah yang dibuat manusia. Gipsum sintetik terdiri dari: gipsum sintetik dari air laut, gipsum sintetik dari air kawah dan gipsum sintetik hasil sampingan industri kimia.

Gipsum adalah mineral yang bahan utamanya terdiri dari hidrated calcium sulfate. Seperti pada mineral dan batu, gipsum akan menjadi lebih kuat apabila mengalami penekanan( Gipsum Association, 2007).

Papan gipsum adalah nama generik untuk keluarga produk lembaran yang terdiri dari inti utama yang tidak terbakar dan dilapisi dengan kertas pada permukaannya. Ini adalah terminologi yang dipilih untuk produk lembaran gipsum yang didisain untuk digunakan sebagai dinding, langit-langit atau plafon dan memilki kemampuan untuk dihias. Kekuatan papan gipsum berbanding lurus dengan ketebalan.

...Poliuretan

sebagai hasil reaksi antara gugus isosianat dengan gugus hidroksi. Bahan Poliuretan terdapat dalam dua bentuk yaitu bentuk padat (film) dan busa.

Poliuretan diperoleh dari reaksi diisosianat aromatik seperti tolylene diisosianat [(CH₃)C₆H₃(NCO)₂] dan diol (HOROH).

Sifat – sifat utama poliuretan : 1. Tidak berbau

2. Tahan Oksidasi, Tahan minyak

3. Dalam bentuk busa mudah melekat pada permukaan yang bebas minyak dan lilin.

Nama – nama dagang poliuretan adalah : - Arohane

- Chem-o-thane - Chempol - Expamdofoam - Isofoam

- Lux – foam, dll

1.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :

- Untuk mengetahui pengaruh serbuk sabut kelapa dapat memberikan kontribusi kekuatan pada pembuatan plafon.

- Pemanfaatan produk baru lembaran untuk plafon dari serbuk sabut kelapa.

1.3 Permasalahan

Serbuk sabut kelapa akan memberikan nilai tambah bila dapat digunakan sebagai bahan pengisi plafon gypsum.Dari uraian di atas diperoleh pokok permasalahan sebagai berikut:

2. Bagaimana prosedur optimum pada pembuatan dan karakteristik dari gypsum plafon dengan pengisi serbuk sabut kelapa dan pengikat poliuretan ?

1.4 Batasan masalah

Membuat lembaran plafon dengan menggunakan gypsum sebagai matrik dan serbuk sabut kelapa dengan bahan pengikat poliuretan.

Pengujian yang dilakukan meliputi :

* Sifat fisis a.. Densitas b. Penyerapan air * Sifat mekanik:

a. Uji kuat patah (modulus of rapture/MOR) b. Uji kuat lentur (modulus of elasticity/MOE)

c. Uji impak

d. Uji tarik * Sifat thermal

a. Endotermik

b. Eksotermik

1.5 Manfaat Penelitian

1. Upaya pemanfaatan limbah sabut kelapa sebagai filler pada pembuatan lembaran plafon.

1.6 Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di Lab Polimer, Lab Penelitian Fakultas MIPA dan PTKI.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gipsum

Gipsum adalah batu putih yang terbentuk karena pengendapan air laut.

Gipsum merupakan mineral terbanyak dalam batuan sedimen dan lunak bila murni. Merupakan bahan baku yang dapat diolah menjadi kapur tulis. Dalam perdagangan biasanya gipsum mengandung 90% CaSO₄. H₂O (Habson, 1987).

Kata gipsum itu sendiri berasal dari bahasa Yunani mageirenw, yang berarti memasak. Disebut demikian karena didaerah Montmartre Paris, pada beberapa abad yang lalu orang-orangnya membakar gypsum untuk berbagai keperluan dan material itu kemudian disebut plester. Karena gypsum merupakan mineral yang tidak larut dalam air dalam waktu yang lama, sehingga gypsum jarang ditemukan dalam bentuk butiran atau pasir, kecuali yang ditemukan di White Sands National Moument di New Mexico AS terdapat 710 km² pasir gypsum putih yang cukup sebagai bahan baku untuk industry dry wall selama 1000 tahun. Gypsum banyak ditemukan diberbagai daerah di dunia yaitu, Jamaika, Iran, Thailand, Spanyol (Penghasil gypsum terbesar di Eropa). Jerman, Italia, inggris, Irlandia, Ontario, Canada, New York, Michigan, Indiana, Texas, Lowa, Kamsas, Oklahoma, Arizona, New Mexico, Corolado, Utah, Nevada, Paris, California, New South Wales Kalimantan dan Jawa Barat.

Gipsum dapat berubah secara perlahan – lahan menjadi hemihidrat (CaSO4. 0.5H2O) pada suhu 90⁰C. Bila dipanaskan atau dibakar pada suhu 190⁰C – 200⁰C akan menghasilkan kapur gipsum atau stucco yang dikenal dalam perdagangan sebagai plester paris. Pada suhu yang cukup tinggi yaitu lebih kurang 534⁰C akan dihasilkan anhydrite (CaSO4) yang tidak dapat larut dalam air dan dikenal

Penggunaan gypsum dapat digolongkan menjadi dua macam seperti dipaparkan dibawah ini.

1. Yang belum mengalami kalsinasi

Dipergunakan dalam pembuatan semen Portland dan sebagai pupuk.

Jenis ini meliputi 28% dari seluruh volume perdagangan.

2. Yang mengalami proses kalsinasi.

Sebagian besar digunakan sebagai bahan bangunan, flester paris, bahan dasar untuk pembuatan kapur, bedak, untuk cetakan alat keramik, tuangan logam, gigi dan sebagainya. Jumlah tersebut meliputi 72% dari seluruh volume perdagangan.

Gipsum sebagai perekat mineral mempunyai sifat yang lebih baik dibandingkan dengan perekat organic karena tidak menimbulkan pencemaran udara, murah, tahan api, tahan deteriorasi oleh faktor biologis dan tahat terhadap zat kimia ( Purwadi, 1993). Gipsum mempunyai sifat yang cepat mengeras yaitu sekitar 10 menit. Maka dalam pembuatan papan gipsum harus digunakan bahan kimia untuk memperlambat proses pengerasan tanpa mengubah sifat gipsum sebagai perekat (Simatupang, 1985). Perlambatan tersebut dimaksudkan agar tesedia cukup waktu mulai dari tahap pencampuran bahan sampai tahap pengempaan.

Waktu pengerasan gipsum bervariasi tergantung pada kandungan bahan dan airnya. Dalam proses pengerasan gipsum setelah dicampur dengan air maka terjadi hidratasi yang menyebabkan kenaikan suhu. Kenaikan suhu tersebut tidak boleh melebihi suhu 40⁰ C ( Simatupang, 1985 ). Suhu yang lebih tinggi lagi akan mengakibatkan pengeringan gipsum dalam bentuk CaSO₄. 2H₂O sehingga mengurangi bobot air hidratasi. Pengurangan tersebut akan menyebabkan berkurangnya keteguhan papan gipsum.

Gypsum memiliki banyak kegunaan sejak zaman prasejarah hingga sekarang. Beberapa kegunaan gypsum yaitu :

- Dry wall

- Penyaring dan sebagai pupuk tanah, diakhir abad 18 dan awal abad 19, gipsum Nova Scotia atau yang lebih dikenal dengan plaister digunakan dalam jumlah besar sebagai pupuk diladang-ladang gandum AS.

- Campuran pembuatan lapangn tenis

- Sebagai pengganti kayu pada zaman kerajaan-kerajaan ketika kayu menjadi langka pada zaman perunggu, gypsum ini yang digunakan sebagai bahan bangunan.

- Sebagai pengental tofu, karena memiliki kadar kalsium yang tinggi khususnya dibenua Asia diproses secara tradisional.

- Sebagai penambah kekerasan untuk bahan bangunan - Untuk bahan baku kapur tulis

- Sebagai salah satu bahan pembuat portland semen - Sebagai indicator pada tanah dan air.

Saat ini gipsum sebagai bahan bangunan digunakan untuk membuat papan gypsum dan propil pengganti triplek dari kayu. Papan gypsum propil adalah salah satu produk jadi setelah material gypsum diolah melalui proses pabrikasi menjadi tepung. Papan gypsum propil digunakan sebagai salah satu elemen dari dinding partisi dan plafon.

2.2 Standar Papan Gipsum

Standar merupakan sesuatu yang ditetapkan untuk digunakan sebagai dasar pembanding dalam pengukuran atau penilaian terhadap kapasitas, kuantitas, isi, luas, nilai dan kualitas (Guralnik, 1979). Sehubungan dengan hal tersebut, maka pada penelitian ini digunakan standar papan gipsum dari Bison (Hubner, 1985) sebagai pembanding terhadap mutu papan gipsum yang dihasilkan, selain itu digunakan juga standar ISO ( International Standard Organization) 8335 (cement bonded particleboards - boards of Portland or equivalent cement reinforced with fibrous wood particles) (ISO, 1987) dan SNI 03-2105 (papan partikel) (DSN,

papan gipsum yang- dihasilkan telah memiliki mutu sesuai standar atau tidak. Tabel dibawah ini nilai spesifik karakteristik papan tiruan dari tiga buah standar.

Tabel 1. Standar Papan Tiruan Gipsum

Sifat papan Standar

ISO BISON¹ BISON² SNI 03-

2105 1996

Gipsum Jaya Board/ ASTM C36/C36M-01

Kerapatan (gr/cm³ 1.15 1.2 Maks 1 0,55 gr/cm³

(*) Kadar air (%) 6 – 12 - - Maks 10

(*) Penyerapan air (%) - - - Mkas 50 37,4 %

Pengembangan tebal(%) 3 2.5 -

Pengembangan panjang (%) - 0.03 – 0.05 0.05 -

Pengembangan lebar (%) - 0.03 – 0.05 0.05 -

Modulus Elastisitas (kg/cm²) 29411.76 28.4-29.4 44.1-49.0 - 1578,29 Modulus patah (kg/cm²) 88.235 53.9 83.3-88.2 100-140 156,122

Keteguhan rekat internal(kg/cm²) - 1.98 3.9 -

KCTP (kg) 50 39.2 68.6 -

KCSP (kg) - 19.6 29.4 -

(*) Setelah direndam air selama 24 jam pada suhu kamar

Keterangan : ISO 8335 (1987) (Cement bonded particleboards) SNI 03 – 2105 (1996) (papan partikel)

(1) Gypsum fibre board – Bison (Hubner, 1985)

(2) Gypsum board flake reinforced – Bison (Hubner,1985) KCTP = Keteguhan cabut sekrup tegak lurus permukaan

2.3 Kelapa

Sebagai negara kepulauan dan berada di daerah tropis dan kondisi agroklimat yang mendukung, Indonesia merupakan negara penghasil kelapa yang utama di dunia. Pada tahun 2000, luas areal tanaman kelapa di Indonesia mencapai 3,76 juta Ha, dengan total produksi diperkirakan sebanyak 14 milyar butir kelapa, yang sebagian besar (95 persen) merupakan perkebunan rakyat.

Kelapa mempunyai nilai dan peran yang penting baik ditinjau dari aspek ekonomi maupun sosial budaya.

Kelapa merupakan salah satu anggota keluarga palmae. Kelapa dikenal sebagai tanaman serba guna karena seluruh bagian tanamn ini bermanfaat bagi kehidupan manusia.

Berikut adalah bagian-bagian dari tanaman kelapa.

1. Batang 2. Daun 3. Akar 4. Bunga 5. Buah

Buah kelapa terdiri dari beberapa bagian, yaitu kulit luar, sabut, tempurung, kulit daging buah, daging buah, air kelapa dan lembaga. Sabut kelapa merupakan hasil samping, dan merupakan bagian yang terbesar dari buah kelapa, yaitu sekitar 35 persen dari bobot buah kelapa yang merupakan sisa buah kelapa yang banyak terdapat di indonesia. Bagian yang berserabut merupakan kulit dari buah kelapa. Dengan demikian, apabila secara rata-rata produksi buah kelapa per tahun adalah sebesar 5,6 juta ton, maka berarti terdapat sekitar 1,7 juta ton sabut kelapa yang dihasilkan (Palungkun, 1992) .

Potensi produksi sabut kelapa yang sedemikian besar belum dimanfaatkan sepenuhnya untuk kegiatan produktif yang dapat meningkatkan nilai tambahnya.

Oleh karena itu, peneliti tertarik untuk mendayagunakan limbah sabut kelapa

Serat sabut kelapa, atau dalam perdagangan dunia dikenal sebagai Coco Fiber, Coir fiber, coir yarn, coir mats, dan rugs, merupakan produk hasil pengolahan sabut kelapa. Secara tradisionil serat sabut kelapa hanya dimanfaatkan untuk bahan pembuat sapu, keset, tali dan alat-alat rumah tangga lain. Tetapi berdasarkan sifat kimianya serat sabut kelapa dapat digunakan sebagai bahan baku dalam membuat papan partikel karena dalam serat sabut kelapa terkandung lignoselulosa (Palungkun, 1992).

Sabut kelapa tersusun atas unsur organik dan mineral yaitu; pectin dan hemisellulose (merupakan komponen yang larut dalam air), lignin dan sellulose (komponen yang tidal larut dalam air), kalium, kalsium, magnesium, nitrogen serta protein. Perbandingan komponen diatas tergantung dari umur sabut kelapanya. Lignin pada serat sabut kelapa berkisar antara 40 % sampai 50%.

Serat sabut tergolong relatif pendek, sel seratnya sepanjang kira–kira 1 mm dengan diameter 15 micron dan sehelai serat terdiri dari 30 sampai 300 sel atau lebih, dilihat dari penampang lintangnya. Panjang serat sabut berkisar 15 sampai 35 cm dengan diameter 0,1 sampai 1,5 mm. Serat sabut mempunyai daya apung yang tinggi, tahan terhadap bakteri, air garam dan murah, sedang kelemahannya ialah, tidak dapat digintir dengan baik dan tergolong serat yang kaku (The Encyclopedia of wood, 1980). Mutu serat sabut kelapa atau coconut fibre, ditentukan oleh warna, persentase kotoran, kadar air, dan proporsi antara bobot serat panjang dan serat pendek.

Serat sabut kelapa juga dimanfaatkan untuk pengendalian erosi. Serat sabut kelapa diproses untuk dijadikan coir fiber sheet yang digunakan untuk lapisan kursi mobil, spring bed dan lain-lain. Serat sabut kelapa bagi Negara- Negara tetangga penghasil kelapa sudah merupakan komoditi ekspor yang memasok

kebutuhan dunia yang berkisar 75,7 ribu ton pada tahun 1990 . Indonesia walaupun merupakan negara penghasil kelapa terbesar di dunia,- pangsa pasar serat sabut kelapa masih sangat kecil. Kecenderungan kebutuhan dunia terhadap serat kelapa yang meningkat dan perkembangan jumlah dan keragaman industri

bahan baku / bahan pembantu, merupakan potensi yang besar bagi pengembangan industri pengolahan serat sabut kelapa. Dari aspek teknologi, pengolahan serat sabut kelapa relatif sederhana yang dapat dilaksanakan oleh usaha-usaha kecil. Adapun kendala dan masalah dalam pengembangan usaha kecil/menengah industri pengolahan serat sabut kelapa adalah keterbatasan modal, akses terhadap informasi pasar dan pasar yang terbatas, serta kualitas serat yang masih belum memenuhi persyaratan (BI, 2004). Dalam rangka menunjang pengembangan industry serat sabut kelapa yang potensial ini, maka perlu dilakukan pengujian yang memanfaatkan sabut kelapa ini sebagai papan serat yang nantinya dapat digunakan sebagai bahan teknik. Dari hasil penelitian nantinya dapat dihasilkan data-data teknik yang berkenaan dengan pemanfaatan tersebut, sehingga apakah dapat dipertanggung jawabkan keamanannya atau tidak. Disamping hal itu juga memanfaatkan serat sabut kelapa sebagai hasil samping, agar memiliki nilai tambah dan nilai ekonomi yang lebih tinggi.

Serbuk sabut kelapa (cocopeat) adalah hasil sampingan dari proses pengambilan serat sabut kelapa. Cocopeat merupakan pengikat antar serat kelapa di dalam sabut kelapa. Cocopeat mempunyai kandungan lignin dan selulosa yang tinggi. Bahan-bahan yang terkandung di dalam cocopeat menyebabkan cocopeat tahan terhadap bakteri dan jamur. Cocopeat memiliki pH sebasar 5,2-6,8 dann sangat sulit untuk diuraikan. Cocopeat akan mulai terurai dalam jangka waktu 10 tahun pemakaian, sehingga manfaat-manfaat dari cocopeat ini dapat berlangsung lama. Cocopeat sangat cocok digunakan untuk campuran tanah dalam pot, media pembenihan, media hydroponik, dan material lapangan golf (Anonim 2007).

Cresswell (2009) mengatakan, cocopeat terdiri dari 2% - 13% serat pendek yang panjangnya kurang dari 2 cm. Cocopeat bersifat hydrophilik dimana kelembaban akan tersebar merata pada permukaan serbuk. Kondisi seperti ini menyebabkan - cocopeat mudah untuk menyerap air meskipun berada di udara kering. Cocopeat tidak cocok digunakan sebagai bahan bakar karena menghasilkan banyak asap dan panas yang dihasilkan sedikit. Cocopeat memiliki daya serap air yang cukup

mineral-mineral seperti N, P, K, Ca, Cl, Mg, Na yang baik untuk media pembibitan tanaman . (DAPCA 2008).

2.4 Poliuretan

Poliuretan merupakan bahan polimer yang mengandung gugus fungsi uretan (-NHCOO-) dalam rantai utamanya. Gugus uretan terbentuk dari reaksi antara gugus isosianat dengan gugus hidroksil, seperti nampak dalam persamaan reaksi berikut :

Gambar 2.1 Reaksi antara gugus isosianat dengan gugus hidroksil

Pada awalnya banyak poliuretan yang dipatenkan adalah dari hasil reaksi diamin dan biskloroformat pada temperatur rendah. Setelah itu berkembang metode polimerisasi lelehan (melt polymerization method) dan metode larutan temperatur tinggi (hightemperaturesolution method) yang meliputi reaksi diisosianat dengan diol. Metode yang meliputi reaksi diisosianat dengan diol berkembang lebih pesat melebihi metode biskloroformat-diamin karena lebih sederhana dan tidak

menghasilkan produk samping. Henrie Ulrich (1982) dalam studinya mengenai poliol, melaporkan bahwa poliol polieter dan poliester biasa digunakan untuk sintesis poliuretan. Poliol polieter merupakan polimer berat molekul rendah yang diperoleh dari reaksi pembukaan cincin pada polimerisasi alkilen oksida. Poliol poliester diperoleh dari reaksi polimerisasi glikol dengan asam dikarboksilat.

Jadi- pada dasarnya, poliuretan dibuat dari reaksi polimerisasi antara monomer- monomer diisosianat dengan poliol polieter atau poliester. Elastomer poliuretan memiliki formasi kopolimer blok (A-B)n yang terdiri atas segmen keras dan segmen lunak. Elastomer umumnya terbentuk dengan cara mereaksikan

diisosianat aromatik berlebih dengan polieter atau poliester yang memiliki gugus ujung hidroksi untuk menghasilkan prepolimer dengan gugus ujung isosianat.

Prepolimer yang terbentuk direaksikan dengan senyawa dihidroksi, diamin, atau senyawa dengan gugus

asam dikarboksilat

Gambar 2.2 Sintesis Elastomer Poliuretan

Konsumsi bahan polimer poliuretan khususnya di Indonesia setiap tahunnya mengalami peningkatan, terutama digunakan pada berbagai komponen kendaraan yang meliputi bagian eksterior dan interior misalnya bumper,panel-panel, tempat duduk, dan lain-lain. Dibidang kedokteran, poliuretan digunakan sebagai bahan pelindung muka, kantung darah, dan lain-lain. Selain itu poliuretan telah digunakan pula untuk perabot rumah tangga (furniture), bangunan dan konstruksi, insulasi tanki dan pipa, pabrik pelapis, alat-alat olahraga, serta sebagai bahan pembungkus. H. Hatakeyama (1995) dalam penelitiannya mengenai poliuretan yang biodegradable berasal dari tumbuhan, menunjukkan bahwa poliuretan dapat- disintesis menggunakan komonomer berupa polimer alam yang dikenal sebagai lignoselulosa. Berbagai sumber tumbuhan seperti lignin kraft, lignin solvolisis, kopi, sakarida seperti glukosa, fruktosa, sukrosa, dan molasse dapat dibuat poliuretan lewat pencampuran dengan polietilen glikol (PEG) atau polipropilen glikol (PPG) dan direaksikan dengan difenilmetan diisosianat (MDI). S. Owen (1995) telah dapat mensintesis poliuretan yang

biodegradable dengan menggunakan poliol berupa poli-D,L-asam laktat dan direaksikan dengan pMDI (polimetilen polifenil poliisosianat). (Eli R dkk 2000).

2.5 Uji Fisik.

2.5.1 Densitas

Densitas merupakan ukuran kepadatan dari suatu material. Ada dua macam densitas yaitu : Bulk Density dan true density. Bulk density adalah densitas dari suatu sampel yang berdasarkan volume bulk atu volume sampel yang termasuk dengan pori – pori atau rongga yang ada pada sampel tersebut. Pengukuran bulk density untuk bentuk yang tidak beraturan dapat ditentukan dengan Metode Archimedes yaitu dengan menggunakan persamaan sebagai berikut (SNI 03-2105 (1996) (Faisal, 2008):

ñbenda = x ñH2O ………. (2.1)

Dengan :

ñbenda = Densitas benda (gr/cm³) Mk = massa kering benda Msg = Massa sampel gantung Mkp = Massa kawat penggantung ñH2O = Densitas air ( 1 gr/cm³)

2.5.2 Pengujian daya serap air

Daya serap air suatu papan partikel dipengaruhi oleh jenis partikelnya.

Menurut Siagian (1983), semakin besar tekanan kempa, suhu kempa dan kombinasi keduanya maka makin kecil daya serap air papan serat. Perbedaan daya serap papan serat terhadap air berhubungan dengan kerapatan papan yang berbanding terbalik dengan daya serap terhadap air. Semakin besar kerapatan papan maka makin kecil daya serapnya terhadap air.

Pengukuran daya serap air dilakukan dengan mengukur massa awal (Mk), kemudian direndam dalam air selama 24 jam. Setelah dilakukan perendaman

Nilai daya serap air papan partikel dapat dihitung berdasarkan rumus ( SNI 03- 2105, 1996) :

Daya Serap Air (%) = ……… (2.2)

Dengan :

Mb = Massa basah (gr) Mk = Massa kering (gr)

2. 6 Uji mekanik 2.6.1 Kekuatan Impak

Kekuatan material terhadap beban kejut dapat diketahui dengan cara melakukan uji impak. Dari hasil pengujian akan dapat diperoleh tingkat kegetasan material tersebut. Kekuatan impak komposit rata-rata masih dibawah kekuatan impak logam. Kekuatan impak komposit sangat tergantung pada ikatan antar molekulnya semakin kuat ikatan antar molekulnya maka akan semakin tinggi pula kekuatan impaknya.

Pengujian impak komposit dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu flat impact method (impak depan) dan edge impact method (impact samping).

Pengujian impak dari samping akan menghasilkan kekuatan impak yang lebih rendah dibandingkan dengan pengujian dari depan. Pada penelitian ini menggunakan metode flat impact method, hal ini dilakukan karena pertimbangan aplikasinya sebagai dinding panel interior.

Untuk pengujian impak core kayu Sengon Laut mengacu pada standar ASTM uji impak material plastik. Hal ini dikarenakan belum ditemukannya standar uji impak izod untuk material kayu.

Pada pengujian impak, energi yang diserap oleh benda uji saat diberi beban kejut oleh pendulum dapat diketahui dengan persamaan 2.3 (Instruction Manual Toyo Seiki Izod impact tester ).

ù

é æa+bö

W = berat pendulum, (N)

R = jarak pendulum terhadap titik poros, (cm) á = sudut pendulum pada posisi pengujian,( º)

â = sudut ayun pendulum pada sisi sebelah setelah menghantam spesimen, (º)

Ü = sudut ayun pendulum dari posisi sudut á, tanpa spesimen, (º)

Dengan mengetahui besarnya energi yang diserap oleh material maka kekuatan impak benda uji dapat dihitung sesuai persamaan 2.4 (Instruction Manual Toyo Seiki Izod impact tester).

Kekuatan Impak (ó)

A

=E^{ser ap} ……… (2.4)

(ó) = Kekuatan Impak( J/cm²) A = luas, (cm²)

2.6.2 Uji Tarik

Uji tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Pada uji tarik benda uji diberi beban gaya tarik sesumbu yang bertambah secara kontinu, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai perpanjang yang dialami benda uji dengan extensometer, seperti terlihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Skema model pengujian tarik dengan UTM

Tegangan yang didapatkan dari kurva tegangan teoritik adalah tegangan yang membujur rata-rata dari pengujian tarik. Tegangan tersebut diperoleh dengan cara membagi beban dengan luas awal penampang lintang benda uji itu.

s = F / Ao ... 2.5 Regangan yang didapatkan adalah regangan linear rata-rata, yang diperoleh dengan cara membagi perpanjangan (gage length) benda uji (d atau DL), dengan panjang awal.

e = d/ Lo = DL/ Lo = ( L - Lo ) / Lo ... 2.6 Karena tegangan dan regangan dipeoleh dengan cara membagi beban dan perpanjangan dengan faktor yang konstan, kurva beban – perpanjangan akan mempunyai bentuk yang sama seperti pada gambar 2.4. Kedua kurva sering dipergunakan.

Gambar 2.4 Kurva Tegangan Regangan teknik (s - e)

Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung pada komposisi, perlakukan panas, deformasi plastis yang pernah dialami, laju regangan, temperatur, dan keadaan tegangan yang menentukan selama pengujian.

Parameter-parameter yang digunakan untuk menggambarkan kurva tegangan- regangan logam adalah kekuatan tarik, kekuatan luluh atau titik luluh, persen perpanjangan, dan pengurangan luas. Parameter pertama adalah parameter kekuatan, sedangkan yang kedua menyatakan keuletan bahan.

2.6.3 Pengujian keteguhan patah (Modulus Of Rupture/MOR).

Pengujian Modulus Of Rupture (MOR) dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Mechine. Nilai MOR dapat dihitung dengan rumus ( JIS A 5908-2003) :

MOR ……… 2.7

Dengan :

B = Beban maksimum (kg) S = Jarak sangga (cm) l = Lebar spesimen (cm) t = Tebal spesimen (cm)

Contoh uji yang digunakan berukuran (12 x 2 x 0.6) cm pada kondisi kering udara dengan pola pembentukan seperti gambar berikut :

Gambar 2.5 Cara Pembebanan Pengujian kuat lentur dan kuat patah

2.6.4 Pengujian kuat lentur (Modulus of Elasticity/MOE)

Pengujian Modulus of Elasticity (MOE) dilakukan bersama-sama dengan pengujian keteguhan patah dengan memakaicontoh uji yang sama. Besarnya defleksi yang terjadi pada saat pengujian dicatat pada setiap selang beban tertentu.

Hasil pengujian kuat lentur pada papan partikel dapat diperoleh sesuai dengan persamaan ( JIS A 5908-2003) :

MOE ……… 2.8

Dengan :

MOE = Modulus of Elasticity(Modulus Lentur) (kg/cm²) B = Beban sebelum batas proporsi (kg)

S = Jarak sangga (cm)

D = Lenturan pada beban (cm)

B

S

2.7 Thermal Analyzer (DTA)

Menurut International Conferenderation for Thermal Analisys, bahwa analisis termal adalah metode untuk menganalisa suatu material apabila diberikan perlakuan temperatur. Differential Thermal Analyzer (DTA) mengukur perbedaan temperatur (T) antara sampel dan material pembanding (inert) sebagai fungsi temperatur, oleh karena itu DTA mendeteksi perubahan panas yang terjadi. Pada DTA panas yang diabsorbsi dan dipancarkan oleh sistem dapat diselidiki dengan mengukur perbedaan temperatur antara keduanya. Prinsip dasar dari thermal analyzer atau DTA adalah apabila dua buah krusibel dimasukkan kedalam tungku DTA secara bersamaan, krusibel yang berisi sampel ditempatkan disebelah kiri dan krusibel kosong (pembanding) disebelah kanan, kemudian kedua krusibel tersebut dipanaskan dengan aliran panas yang sama besar seperti yang terlihat pada Gambar2.6, akan terjadi penyerapan panas yang berbeda oleh kedua krusibel tersebut. Besarnya perbedaan penyerapan panas yang terjadi disebabkan oleh perbedaan temperature yang menyebabkan terjadinyasuatu reaksi endotermik. Apabila temperatur sampel (Ts) lebih besar dari temperatur pembanding (Tr) maka yang terjadi adalah reaksi eksotermik tetapi apabila temperatur sample (Ts) lebih kecil dari pada temperatur pembanding (Tr) maka reaksi perubahan yang terjadi adalah reaksiendotermik. Hal tersebut dapat dijelaskan bahwa terjadinya reaksi eksotermik disebabkan oleh suatu bahan mengalami perubahan fisika atau kimia dengan mengeluarkan sejumlah panas yang mengakibatkan kenaikan Ts lebih besar dari Tr. Sedangkan terjadinya reaksi endotermik disebabkan oleh terjadinya perubahan fisika atau kimia yang dialami oleh suatu bahan dengan menyerap sejumlah panas yang mengakibatkan Ts lebih kecil dari Tr seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.6 Sistem Pemanasan Dalam Tungku DTA

Gambar . 2.7 Kurva Ideal Differential Thermal Analysis (DTA)

Tetapi apabila terjadi hanya perubahan base line atau membentuk tinggi puncak endotermik maupun eksotermik yang kecil maka hal itu

Ts

Tr

reaksi eksotermik maupun reaksi endotermik ditunjukkan pada tabel 2 dibawah ini.(Aslina, 2005

Tabel 2. Reaksi endotermik dan eksotermik bahan

Fenomena Kondisi

Eksotermis Endotermis

Peristiwa Fisika Adsorbsi Desorpsi Transisi Kristal Kristalisas Pelelehan Penguapan Penyublim an

x - x x - - -

- x x - x x x

BAB III

METODE PENELITIAN

Pada tahap ini merupakan pengumpulan bahan baku limbah, memilih perekat, pencampuran, pembuatan spesimen dengan diagram alirnya sebagai berikut:

a. Diagram alir proses pencampuran.

(*) Sabut kelapa sebagai bahan pengisi (filler) merupakan sabut kelapa sembarang kelapa kampong yang sudah kering, diambil dari Desa Klumpang Kecamatan Hamparan Perak, Kab. Deli Serdang

Pengumpulan bahan sabut kelapa (*) Dijemur hingga kering

Di hancurkan dengan blender Serbuk sabut kelapa

sebanyak 7.7 %

Isosiana + Polyethienglicos 1000

Poliuretan sebanyak 23.07%

Tepung Gipsum sebanyak 69,23%

Dicampurkan

b. Diagram alir proses pencetakan spesimen

- Densitas - Uji Impak - Penyerapan

- Daya serap air - Uji Tarik panas - Uji Kuat lentur (MOE)

- Uji kuat patah (MOR)

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di:

Lab Polimer Kimia USU, Lab Penelitian Fak MIPA USU dan PTKI Medan Waktu penelitian :

Penelitian dilakukan pada Bulan Januari 2011 – Mei 2011 Pencetakan

Sampel

Karaktersisasi

Fisis Mekanik Termal

3.2 Alat dan Bahan A. Alat yang dibutuhkan

1.Untuk menimbang bahan digunakan Neraca Analitik 2. Ayakan 100 mesh.

3. Cetakan Benda Uji (Sampel). Benda uji berbentuk kubus dengan ukuran 6 cm x 12 cm x 0,7 cm .

4. Gelas ukur 1000 ml.

5. Gelas ukur 100 ml.

6. Sendok . 7. Oven

8. Alat Pres (tekan).

9. Blender

10. Aluminium poil 11. Pinset.

12. Benang 13. Kawat.

14. Alat uji lentur (UTM = Universal Testing Machine)

15. Alat uji kekuatan patah (UTM = Universal Testing Machine) 16. Alat Uji Tarik (UTM = Universal Testing Machine).

17. Alat Uji Impak 18. Alat uji DTA.

B. Bahan yang digunakan.

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini : 1. Serbuk sabut kelapa

2. Gipsum 3. Poliuretan

3.3 Pengujian Sampel

3.3.1 Pengujian Densitas (Density)

Cara kerja pengujian Densitas diamati dengan menggunakan prinsip Archimedes dan mengacu pada standar SNI 03-2105 (1996) , prosedur yang dilakukan adalah :

1. Sampel uji kering berbentuk kubus ukuran ( 1 x 1 x 0.6 ) cm3

terlebih dahulu ditimbang di udara dan angkanya dicatat disebut dengan massa kering (Mk).

2. Sampel uji lalu direndam selama 24 jam dan dikeringkan dengan kertas tissue lalu ditimbang di udara dan angkanya dicatat disebut dengan massa basah (Mb).

3. Sampel uji ditimbang dalam air dalam keadaa menggantung dalam aquades dan angkanya dicatat disebut dengan massa sampel gantung (Msg).

Adapun cara penimbangan massa sampel gantung dalam akuades seperti gambar 3.1

Gambar 3.1 Pengukuran massa sampel gantung

Setelah diketahui nilainya, maka Densitas sampel dapat dihitung dengan persamaan 2.1.

Gelas ukur Larutan akuades

Sampel digantung dalam akuades

3.3.2 Pengujian Serapan Air

Cara pengujian Serapan Air mengacu pada standar SNI 03-2105 (1996), prosedur yang dilakukan adalah :

1. Sampel uji kering berbentuk kubus ukuran ( 1 x 1 x 0,6) cm 3 terlebih dahulu ditimbang dan angkanya dicatat disebut dengan massa kering (Mk).

2. Sampel uji lalu direndam selama 24 jam dan dikeringkan dengan kertas koran lalu ditimbang dan angkanya dicatat disebut dengan massa basah (Mb).

Setelah diketahui nilainya, maka Serapan Air sampel dapat dihitung dengan persamaan 2.2.

3.3.4 Pengujian impak

Cara pengujian impak menggunakan mesin uji Wollpert werkstoff Pruf Maschine Type CPSA (Metode charpy) dengan menggunakan pendulum 4 Joule.

Sampel uji berbentuk balok dengan ukuran 12 cm x 1,5 cm x 0,6 cm. Prosedur pengujian impak sbb:

1. Diatur terlebih dahulu jarum skala penunjuk harga impak pada posisi nol.

2. Diputar handel untuk menaikkan pendulum hingga jarum penunjuk beban pada batas maksimum.

3. Benda uji diletakkan pada dengan posisi mendatar dengan posisi menyamping arah datangnya pendulum.

4. Tombol pada tangkai pendulum dilepas sehingga pendulum berayun dan menumbuk benda uji.

5. Dicatat nilai yang dihasilkan skala setelah tumbukan sampel.

6. Hasil skala yang diperoleh dikurang dengan energi kosong sebesar 0,02 joule.

3.3.5 Uji tarik

Pengujian kuat tarik menggunakan mesin uji Tokyo Testing Machine Type- 20E MGF N0. 6079 dengan kapasitas 2000 Kgf. Pengukuran kuat tarik mengacu pada SNI 03-3399-1994.

Adapun prosedur pengujian sbb:

1. Benda uji dipersipakan sesuai dengan gambar dibawah ini:

8 0 m m 1 2 0 m m 1 5 m m

20 mm 25mm

Gambar3.2 Model spesimen pengujian tarik

2. Benda uji ditempatkan pada mesin uji tarik, kemudian di cengkram dengan pemegang yang tersedia dimesin dengan jarak pencengkram 8 cm.

3. Diberikan beban sebesar 100 Kgf sambil melakukan penarikan dengan kecepatan pembebanan 10 mm .menit.

4. Dicatat gaya tarik maksimum.

Berdasarkan gaya tarik tersebut dengan menggunakan persamaan 2.5 maka nilai kuat tariknya dapat dihitung.

3.3.6 Pengujian Kuat Lentur (Modulus Of Elastis/ MOE).

Cara pengujian kuat patah mengacu pada standar ASTM C 133 – 97 dan ASTM C 348 –2002, prosedur yang dilakukan menggunakan alat UTM (Universal Testing Machine) adalah :

1. Sampel berbentuk balok ukuran ( 12 x 2 x 0.6 ) cm 3 , kemudian diatur jarak titik tumpu sebagai dudukan sampel.

2. Diatur tegangan supply sebesar 40 volt untuk menggerakkan motor ke arah atas maupun bawah., kemudian diarahkan switch ke arah on, maka pembebanan secara otomatis akan bergerak.

agar motor berhenti. Dicatat besar gaya yang ditampilkan panel display.

4. Dengan menggunakan persamaan 2.7 , ditentukan kuat lentur.

3.3.7 Pengujian Kuat Patah (Modulus Of Rapture/ MOR).

Cara pengujian kuat patah mengacu pada standar ASTM C 133 – 97 dan ASTM C 348 –2002, prosedur yang dilakukan menggunakan alat UTM (Universal Testing Machine) adalah :

1. Sampel berbentuk balok ukuran ( 12 x 2 x 0.6 ) cm 3 , kemudian diatur jarak titik tumpu sebagai dudukan sampel.

2. Diatur tegangan supply sebesar 40 volt untuk menggerakkan motor ke arah atas maupun bawah., kemudian diarahkan switch ke arah on, maka pembebanan secara otomatis akan bergerak.

3. Apabila sampel uji telah patah, diarahkan swith ke arah off agar motor berhenti. Dicatat besar gaya yang ditampilkan panel display.

4. Dengan menggunakan persamaan 2.8 , dapat ditentukan nilai kuat patah.

3.3.8. Pengujian Termal dengan DTA

Alat yang digunakan untuk menganalisis sifat termal adalah Thermal analyzer DT-30 Shimadzu seperti gambar pada lampiran II halaman 56, dengan prosedur Pengujian sebagai berikut:

1. Alat dinyalakan selama 30 menit sebelum digunakan.

2. Benda uji dipotong – potong kecil dengan massa 30 mg. Lalu ditimbang Al2O3 sebanyak 30 mg sebagai zat pembanding.

3. Benda uji dan pembanding diletakkan diatas Termocoupel. Di Set

4. Alat pengukur temperature kemudian di set sampai menunjukkan pada temperature 650 ⁰C.

5. Pena recorder ditekan dan chart speed di set 2,5 mm/menit dengan laju pemanasan 10 ⁰C/menit untuk hasil out put DTA.

6. Dilanjutkan dengan menekan tombol start dan ditunggu hasil sampai tercapai suhu yang diinginkan.

Hasil Pengujian DTA merupakan kurva termogram yang dapat menentukan Suhu endotermik, suhu eksotermik ( Titik gelas, Titik kritis dan titik melting) .

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Sampel yang akan dibahas dibuat dalam komposisi perbandingan massa dengan massa total 65 gr. Adapun massa total 65 gr digunakan untuk mendapat kan tebal spesimen sebesar 6.5 mm, dengan mengacu pada hasil cetakan untuk plafon yang paling rendah ketebalannya 6.4 mm. Kode penentuan jenis bahan adalah :

Dua angka pertama merupakan komposisi gipsum Dua angka kedua merupakan komposisi serbuk pengisi Dua angka ketiga merupakan komposisi pengikat

4.1 SIFAT FISIS 4.1.1 Densitas

Hasil pengujian yang telah dilakukan pada penelitian ini dapat dilihat pada gambar grafik 4.1 dibawah ini :

1.77 1.62

1.54 1.53

1.38

0 0.5 1 1.5 2

45:05:15 40:10:15 35:15:15 30:20:15 25:25:15

De ns ita s ( gr/

cm

^3 )

Komposisi Sampel

Grafik Densitas

Densitas - vs- komposisi sam pel

Dari gambar grafik 4.1. densitas dapat terlihat bahwa penambahan serbuk sebagai matrik pengisis cenderung mengalami penurunan dimana densitas maksimum berada pada komposisi 45:5:15 yakni sebesar 1,77 g/cm³ dan minimum berada komposisi 25:25:15 yakni sebesar 1.38 gr/cm³. Hal ini menunjukkan bahwa serbuk sebagai pengisi sangat mempengaruhi ikatan butir antar atom gipsum dimana pori – pori antar atom makin membesar setelah disusupi serbuk sabut kelapa. Dengan demikian keadaan ini memperlihatkan bahwa sifat serbuk sabut kelapa sebagai penyusun spesimen dapat menambah atau memperbesar pori-pori spesimen. Dari hasil densitas ini penggunaan untuk lembaran papan masih diatas standar SNI 03-2105 (1996) yakni maksimum sebesar 1 gr/cm³. Serta hasil pengujian juga masih memenuhi standar Bison¹ (Gipsum Fibre Board Bison) yaitu sebesar 1.15 gr/cm³. Serta hasil pengujian densitas yang telah dilakukan terhadap plafon gipsum cetakan jaya board sebagai standar, maka hasil densitas yang diperoleh dari spesimen ini masih memiliki nilai yang lebih baik dibandingkan densitas plafon gipsum jaya board, dimana nilai densitas plafon gipsum jaya board setelah diuji sebesar 0,55 gr/cm³. Dari hasil ini menunjukan adanya penurunan sifat densitas bahan setelah penambahan serbuk sabut kelapa pada gipsum.

4.1.2 Daya serap air

Nilai daya serap air mencerminkan kemampuan papan untuk menyerap air setelah direndam selama 24 jam. Air yang masuk terdiri dari air yang langsung masuk melalui rongga-rongga kosong di dalam papan dan air yang masuk ke dalam partikel-partikel penyusun (Massijaya et al. 2000).

Pengujian ini bertujuan untuk melihat bagaimana ketahanan papan terhadap pengaruh cuaca jika digunakan untuk penggunaan interior. Nilai daya serap air hasil penelitian dapat dilihat pada gambar grafik 4.2 dibawah ini untuk daya serap air dengan waktu perendaman 24 jam.