PEMANFAATAN SERBUK BATANG KELAPA SAWIT SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM PLAFON MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA TESIS.

(1)

PEMANFAATAN SERBUK BATANG KELAPA SAWIT

SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM

PLAFON MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA

TESIS

Oleh

TIRAMA SIMBOLON

097026001/FIS

PROGRAM PASCA SARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2011

(2)

PEMANFAATAN SERBUK BATANG KELAPA SAWIT

SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM

PLAFON MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA

TESIS

Oleh

TIRAMA SIMBOLON

097026001/FIS

PROGRAM PASCA SARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2011

(3)

PEMANFAATAN SERBUK BATANG KELAPA SAWIT

SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM

PLAFON MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA

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

TIRAMA SIMBOLON

097026001/FIS

PROGRAM PASCA SARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2011

(4)

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis : PEMANFAATAN SERBUK BATANG

KELAPA SAWIT SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM PLAFON

MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG

TAPIOKA

Nama : TIRAMA SIMBOLON

Nomor Induk Mahasiswa : 097026001 Program Studi : Magister Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing

Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc

Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Dekan,

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

(5)

Telah diuji pada Tanggal : 21 Juni 2011

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS Anggota : 1. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc

2. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc 3. Prof. Drs. Muhammad Syukur, MS 4. Dr. Kerista Sebayang, MS

(6)

PERNYATAAN ORISINALITAS

PEMANFAATAN SERBUK BATANG KELAPA SAWIT SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM PLAFON

MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA

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, 21 Juni 2011

Tirama Simbolon NIM. 097026001

(7)

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

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

Nama : Tirama Simbolon

NIM : 097026001

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 Batang Kelapa Sawit Sebagai Pengisi Pada Pembuatan Papan Gipsum Plafon Menggunakan Perekat Tepung Tapioka 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, 21 Juni 2011

(8)

i

PEMANFAATAN SERBUK BATANG KELAPA SAWIT SEBAGAI PENGISI PADA PEMBUATAN PAPAN GIPSUM PLAFON

MENGGUNAKAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian mengenai pemanfaatan serbuk batang kelapa sawit sebagai pengisi pada pembuatan papan gipsum plafon menggunakan perekat tepung tapioka. Papan gipsum plafon dibuat dengan mencampurkan serbuk batang kelapa sawit dan gipsum ke dalam tepung tapioka yang telah dilarutkan dengan air, dan variasi dilakukan antara serbuk batang kelapa sawit dengan gipsum. Pembanding yang digunakan papan gipsum merk Jayaboard yang komersial. Variasi paling optimum gipsum, batang kelapa sawit, dan tepung tapioka yaitu (35:15:15). Untuk karakterisasi sifat fisik diperoleh densitas 1,43 g/cm3 dan penyerapan air 23,82%, namun hasil ini tidak jauh berbeda dibandingkan dengan densitas 1,03 g/cm3 dan penyerapan air 37,4% dari papan gipsum komersial. Untuk karakterisasi sifat panas diperoleh suhu transisi gelas 170 oC dan titik dekomposisi 310 oC dan menunjukkan bahwa campuran hanya terjadi ikatan secara fisis. Untuk karakterisasi sifat mekanik dihasilkan nilai MOE 62,22 MPa, MOR 16,62 MPa, kuat tarik 6,52 MPa, dan impak 4777,8 J/m2, yang menunjukkan hasil lebih baik daripada nilai MOE 6,13 MPa, MOR 1,28 MPa, kuat tarik 0,91 MPa, dan impak 2500 J/m2 papan gipsum komersial.

(9)

ii

UTILIZATION OF POWDER PALM OIL STEM AS A FILLER IN THE MANUFACTURE OF GYPSUM BOARD CEILING USING

TAPIOCA FLOUR

ABSTRACT

The research about the utilization of palm oil stem powder as a filler in the manufacture of gypsum board ceiling using tapioka flour has been done. Gypsum board ceiling made by mixing palm oil stem powder and gypsum into tapioca flour that has been diluted with water, and variations between palm oil stem powder with gypsum. The comparison used gypsum board a commercial brand of Jayaboard. The optimum variation of gypsum, oil palm stem powder, and tapioca flour is (35:15:15). The characterize for physical properties obtained by the density of 1,43 g/cm3 and water absorption of 23,82%, but this result not too different than the commercial gypsum board is density of 1,03 g/cm3 and water absorption of 37,4%. The characterize for termal properties obtained temperature of glass transition 170 °C and a melting point of 310 oC and showed that a mixture occurred only in a physical bond only. The characterize for mechanical properties of the resulting value of 62,22 MPa MOE, 16,62 MPa MOR, 6,52 MPa tensile strength, and 4777,8 J/m2 impact, which showed better results than the value of 6,13 MPa MOE, 1,28 MPa MOR, 0,91 MPa tensile strength, and 2500 J/m2 impact of commercial gypsum board.

(10)

iii

KATA PENGANTAR

Pertama-tama penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmad dan karunia-Nya sehingga tesis yang berjudul “Pemanfaatan Serbuk Batang Kelapa Sawit Sebagai Pengisi Pada Pembuatan Papan Plafon Menggunakan Perekat Tepung Tapioka” 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. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc., 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. Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc., atas dorongan dan do’a yang diberikan sehingga saya dapat menyelesaikan pendidikan pada Pascasarjana USU

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

5. Kepala Laboratorim Penelitian FMIPA USU dan Kepala Laboratorium PTKI Medan dalam bantuannya menganalisa sampel.

6. Ayahanda H. Abbas Simbolon dan Ibunda Hj. Nurmahasa Hasibuan yang telah memberikan do’a restu serta dorongan moril maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan.

(11)

iv

7. Suami tercinta Jafar Siddik, SE dan anak tersayang Rizky Khairiyah Siregar yang telah memberikan dorongan moril yang sangat besar sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan.

8. Abangda Tamrin Simbolon, Kakanda Doharni Simbolon, Sarintan Simbolon, Masdewani Simbolon, Adinda Nursamian Simbolon dan Yuli Ros Epita Simbolon, serta keponakan yang sangat aku cintai yang selalu mendo’akan dan memberikan semangat kepada penulis.

9. Rekan-rekan seangkatan 2009 atas kekompakan dan kerjasamanya yang baik selama perkuliahan maupun selama penelitian.

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.

Hormat Penulis,

(12)

v

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama Lengkap berikut gelar : Tirama Simbolon, S.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Sibontar, 13 september 1975

Alamat Rumah : Jl. Pintu Air IV Gg. Dahlia N0.10, Medan Telepon/HP : 081361780321/085275436667

Email : tiramasimbolon@yahoo.co.id

Instansi Tempat Bekerja : Fakultas Kedokteran -USU Alamat Kantor : Jl. Dr. Mansur No. 5 Medan Telepon/Faks/HP : 061-8211045

DATA PENDIDIKAN

SD : SDN Sisalean Tamat : 1989

SMP : MTsN Padang Sidimpuan Tamat : 1992

SMU : MAN 2 Padang Sidimpuan Tamat : 1995

Strata-1 : Fisika FMIPA USU Tamat : 2001

(13)

vi

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK i

ABSTRACT ii

KATA PENGANTAR iii

RIWAYAT HIDUP v

DAFTAR ISI vi

DAFTAR TABEL x

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTAR LAMPIRAN xiii

DAFTAR ISTILAH xv BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 3 1.3 Tujuan Penelitian 3 1.4 Manfaat Penelitian 3 1.5 Pembatasan Masalah 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 Batang Kelapa Sawit 5

2.1.1 Sifat Fisik Batang Kelapa Sawit 6 2.1.2 Pemanfaatan Batang Kelapa Sawit 7

2.2 Gipsum 8

2.2.1 Sifat, Bentuk dan Jenis Gipsum 9

2.2.2 Aplikasi Gipsum 10

2.3 Papan Gipsum 11

(14)

vii

2.3.2 Pemanfaatan Papan Gipsum Sebagai Plafon 13

2.4 Tepung Tapioka 14

2.5 Karakterisasi Fisik Papan Gipsum Plafon Dengan

Pengisi Serbuk Batang Kelapa Sawit Menggunakan

Perekat Tepung Tapioka 15

2.5.1 Karakterisasi Densitas 16

2.5.2 Karakterisasi Penyerapan Air 16 2.6 Karakterisasi Panas dengan Differential Thermal

Analysis (DTA) Papan Gipsum Plafon Dengan Pengisi

Serbuk Batang Kelapa Sawit Menggunakan Perekat

Tepung Tapioka 17

2.7 Karakterisasi Mekanik Papan Gipsum Dengan Pengisi Serbuk Batang Kelapa Sawit Menggunakan Perekat

Tepung Tapioka 19

2.7.1 Pengujian MOR dan MOE 19

2.7.2 Pengujian Kuat Tarik 22

2.7.3 Pengujian Impak 23

BAB III METODOLOGI 26

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 26

3.2 Bahan 26

3.3 Alat 26

3.4 Diagram Alir 27

3.4.1 Preparasi Bahan Pengisi Serbuk Batang Kelapa

Sawit 27

3.4.2 Pembuatan Papan Gipsum Plafon Dengan Pengisi Serbuk Batang Kelapa Sawit dan

Perekat Tepung Tapioka 28

3.5 Prosedur 29

(15)

viii

Sawit 29

3.5.2 Pembuatan Papan Gipsum Plafon Dengan Perekat Tepung Tapioka dan Bahan Pengisi

Serbuk Halus Batang Kelapa Sawit 29 3.5.3 Pembuatan Papan Gipsum Plafon Murni 30 3.5.4 Karakterisasi Fisik Dari Papan Gipsum Plafon 30 3.5.4.1 Karakterisasi Densitas 30 3.5.4.2 Karakterisasi Dengan Penyerapan Air 31 3.5.5 Karakterisasi Termal Dengan DTA Dari Papan

Gipsum Plafon 31

3.5.6 Karakterisasi Sifat Mekanik Papan Gipsum

Plafon 32

3.5.6.1 Proses Pengujian Mekanik MOE dan

MOR 32

3.5.6.2 Proses Pengujian Mekanik Kuat Tarik 32 3.5.6.3 Proses Pengujian Impak 33

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 35

4.1 Hasil Pemanfaatan Serbuk Batang Kelapa Sawit Dalam

Pembuatan Papan Gipsum Plafon 35

4.2 Hasil Karakterisasi Fisik Dari Papan Gipsum Plafon 35 4.2.1 Hasil Karakterisasi Densitas 35 4.2.2 Hasil Karakterisasi Penyerapan Air 37 4.3 Hasil Karakterisasi Termal Dengan DTA Dari Papan

Gipsum Plafon 38

4. 3.1 Pengukuran Temperatur Kritis 39 4. 3.2 Perhitungan Perubahan Temperatur 42 4.4 Hasil Pengujian Sifat Mekanik Papan Gipsum Plafon 43 4.4.1 Hasil Pengujian MOE dan MOR 43

4.4.2 Hasil Pengujian Kuat Tarik 47

(16)

ix

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 52

5.1 Kesimpulan 52

5.2 Saran 53

DAFTAR PUSTAKA 54

(17)

x

DAFTAR TABEL

Nomor

Tabel Judul Halaman

2.1 Sifat – Sifat Fisik Pada Bagian Dalam Batang Sawit 6

2.2 Spesifikasi Ukuran Papan Gipsum 12

2.3 Variasi Campuran Gipsum, Batang Kelapa Sawit, Dan

(18)

xi

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar Judul Halaman

2.1 Pola Umum Kurva DTA 18

2.2 Uji MOR dan MOE 20

2.3 Defleksi Maksimum 21

2.4 Ilustrasi Skematis Pengujian Impak Dengan Benda Uji

Charpy 24

3.1 Preparasi Batang Kelapa Sawit Menjadi Serbuk Halus 27 3.2 Pembuatan Papan Gipsum Plafon Dengan Bahan Pengisi

Serbuk Halus Batang Kelapa Sawit Menggunakan Perekat

Tepung Tapioka 28

3.3 Sampel Uji Kuat Tarik 33

4.1 Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan Sampel

(Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 36 4.2 Grafik Hubungan Antara Persentase Penyerapan Air

Dengan Sampel (Gipsum : Batang Kelapa Sawit :

Tapioka) 37

4.3 Diagram Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan

Gipsum Plafon Untuk Sampel Gipsum Murni 39 4.4 Diagram Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan

Gipsum Plafon Untuk Sampel Gipsum : Batang Kelapa

(19)

xii

Nomor

Gambar Judul Halaman

4.5 Diagram Hasil Pengukuran Uji DTA Terhadap Papan Gipsum Plafon Untuk Sampel Gipsum : Batang Kelapa

Sawit : Tapioka (45:5:15) 41

4.6 Grafik Hasil Pengukuran Uji MOE dan MOR Terhadap

Papan Gipsum Plafon 44

4.7 Grafik Hubungan Antara Nilai MOE Dengan Sampel

(Gipsum : Batang Sawit : Tapioka) 45 4.8 Grafik Hubungan Antara Nilai MOR Dengan Sampel

(Gipsum : Batang Sawit : Tapioka) 46 4.9 Grafik Hasil Pengukuran Uji Kuat Tarik Terhadap Papan

Gipsum Plafon 48

4.10 Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tarik Dengan Variasi Sampel (Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 49 4.11 Grafik Hubungan Antara Harga Impak Dengan Variasi

(20)

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Lampiran Judul Halaman

A Densitas Dari Papan Gipsum Plafon Terhadap Sampel

(Gipsum : Serbuk Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 57 B Persentase Penyerapan Air Dari Papan Gipsum Plafon

Terhadap Sampel (Gipsum : Serbuk Batang Kelapa

Sawit : Tapioka) 58

C Data Hasil Perhitungan Perubahan Temperatur (∆T) Terhadap Sampel (Gipsum : Serbuk Batang Kelapa

Sawit : Tapioka) 59

D Modulus Elastisitas Dari Papan Gipsum Plafon Terhadap Sampel (Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 60 E Modulus Patah Dari Papan Gipsum Plafon Terhadap

Sampel (Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 61 F Kuat Tarik Dari Papan Gipsum Plafon Terhadap Sampel

(Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 62 G Uji Impak Dari Papan Gipsum Plafon Terhadap Sampel

(Gipsum : Batang Kelapa Sawit : Tapioka) 63 H Uji Fisis Densitas dan Penyerapan Air dari Papan Gipsum

(21)

xiv

Nomor

Lampiran Judul Halaman

I Uji Mekanis Modulus Elastisitas dari Papan Gipsum

Plafon Jayaboard Komersial 65

J Uji Mekanis Modulus Patah dari Papan Gipsum Plafon

Jayaboard Komersial 66

K Uji Mekanis Kuat Tarik dari Papan Gipsum Plafon

Jayaboard Komersial 67

L Uji Mekanis Impak dari Papan Gipsum Plafon Jayaboard

Komersial 68

M Foto Hasil Pencetakan Papan Gipsum Plafon Dengan Pengisi Serbuk Batang Kelapa Sawit dan Perekat

Tepung Tapioka 69

N Foto Karakterisasi Fisis Densitas dan Penyerapan Air

Terhadap Papan Gipsum Plafon 70

O Foto Karakterisasi Mekanis MOE dan MOR, Kuat Tarik, dan Impak Terhadap Papan Gipsum Plafon 71

P Foto Bahan-Bahan Penelitian 72

Q Foto Peralatan Penelitian 73

R Foto Aktivitas Selama Penelitian 74

S Grafik DTA Gipsum Murni 75

T Grafik DTA 35 : 15 : 15 76

(22)

xv

DAFTAR ISTILAH

ASTM : American Standart for Testing and Material. Densitas : Ukuran kepadatan dari suatu material.

DTA : Differential Thermal Analysis, merupakan alat untuk mengidentifikasi sifat termal dari suatu senyawa. Gipsum : Mineral yang bahan utamanya terdiri dari hydrated

calcium sulfate.

MOE : Perbandingan antara tegangan (σ) dan regangan (Ɛ). MOR : Tegangan lengkung akhir sebelum terjadinya patah

dari suatu material dalam kelengkungannya. MPa : Satuan kekuatan tekan dalam satuan Mega Pascal. Plafon : Interior permukaan bagian atas dari ruangan yang

digunakan untuk menutupi sebagian atau seluruh struktur dasar dari atap.

SNI : Standar Nasional Indonesia

Tg : Transisi Gelas dalam satuan oC.