TINJAUAN PUSTAKA
Papan Semen Partikel
Papan semen partikel adalah produk pabrik berupa lembaran panil yang
diberi tekanan atau kempa, dengan bahan dasar berupa partikel-partikel kayu atau
partikel dari tumbuhan yang mengandung lignoselulosa yang direkat dengan
semen dan diberi penambahan berupa zat adiktif (Pease, 1994).Menurut
Kasmudjo(2001), papan semen (cementboard) adalah papan yang dibuat dari
serpih kayuatau wol kayu yang direkat dengan perekat anorganik/semen.Semen
merupakan bahan perekat atau bahan pengikat anorganik/perekat mineral,
sehingga papan semen sering juga disebut papan mineral.
Papan semen partikel memiliki ketahanan yang istimewa terhadap
perusakan, pembusukan, serangga perusak dan api. Hal ini mengakibatkan papan
semen partikel sangat cocok digunakan sebagai dinding eksterior dan interior
(Haygreen dan Bowyer, 1989). Papan semen juga lebih tahan terhadap serangan
rayap tanah dibanding bahan baku kayunya (Sukartana et al., 2000). Dengan
demikian papan semen merupakan salah satu bahan bangunan yang tahan lama
dalam penggunaannya sehingga biaya pemeliharaan rumah yang terbuat dari
papan semen akan lebih murah.
Selain memiliki kelebihan, papan semen partikel juga memiliki beberapa
kekurangan diantaranya membutuhkan waktu yamg lama dalam proses
pengerasan, terbatas penggunaannya serta memiliki kerapatan yang sangat tinggi
(1,25 gr/cm3) dibandingkan dengan papan berkerapatan tinggi (0,8-1,05gr/cm3)
partikelsulit dipotong dan dipasang sehingga menjadi penghambat dalam
perkembangannya (Haygreen dan Bowyer, 1989).
Berdasarkan kesesuaian jenis kayu sebagai bahan papan semen dikenal
tiga macam mutu yaitu baik, sedang dan jelek.Pengujiannya dilakukan
berdasarkan uji hidrasi, yaitu mengukur suhu maksimum yang terjadi pada saat
reaksi antara semen, kayu dan air. Bila suhu maksimum lebih dari 41°C termasuk
baik, 36°C–41°C termasuk sedang dan kurang dari 36°C termasuk jelek
(Sulastiningsih dan Sutigno, 2008).
Pembuatan Papan Semen Partikel
Pembuatan papan semen partikel menurut paten Bison (1975) meliputi
beberapa tahap dimulai dari pembuatan partikel; pembuatan adonan yaitu partikel,
semen, air dan zat adiktif; pengempaan serta diakhiri dengan pengkondisian.
Menurut Kasmudjo (2001) proses pembuatan papan semen ini sangat sederhana
karena dapat dilakukan dengan tangan dan menggunakan perekat mineral yang
mudah didapat sehingga sangat cocok diproduksi di negara berkembang seperti
Indonesia.
Pada pembuatan papan semen, perlu ditetapkan target kerapatan papan
dengan tujuan agar papan semen yang dihasilkan memiliki kerapatan yang
homogen. Hakim dan Sucipto (2011) menyatakan bahwa kerapatan papan semen
yang dihasilkannya pada penelitian papan semen dari serat kertas kardus sangat
seragam karena menggunakan target kerapatan yaitu 1 gr/cm3.
Kualitas papan semen partikel juga sangat dipengaruhi oleh
perbandingan partikel kayu dengan semen saat pembuatan papan semen.
baku serbuk gergaji menyatakan bahwa perbandingan semen:bahan baku 3:1
adalah perbandingan yang menghasilkan sifat-sifat paling baik. Menurut
Arief (2012) dalam penelitiannya membuat papan semen dari limbah kertas
kardus, papan semen yang memiliki kualitas terbaik adalah papan semen dengan
perbandingan semen : fiber : air sebesar 1,75 : 1,75 : 1,25.
Sifat-sifat dan Penggunaan Papan Semen Partikel
Papan semen partikel memiliki sifat yang istimewa dibandingkan jenis
papan tiruan lainnya yaitu tidak dihasilkannya emisi bahan-bahan kimia yang
berbahaya dan tidak mempengaruhi kualitas udara dalam ruangan selama
penggunaan (Pease, 1994). Papan semen juga dapat dipakai pada iklim yang
berubah-ubah, dimana untuk kegunaan ekterior antara lain sebagai atap, dinding
rumah, garasi dan dinding kedap suara, sedangkan untuk interior antara lain
sebagai dinding kamar mandi, lantai, plafon, mebel dan panel peralatan elektronik
(Dix, 1989).
Sifat-sifat papan semen partikel secara lengkap menurut paten (Bison, 1975) adalah sebagai berikut:
1. Sifat fisis
a. Kerapatan 1,25 kg/m3 (pada perbandingan partikel dan semen = 1:2,75).
b. Kadar air sebesar 12-15%.
c. Pengembangan tebal selama 2 jam (0,8-1,2%), selama 24 jam (1,2-2,0%),
selama 28 hari (1,2-2,0%).
d. Pengembangan linier adalah 0,3-0,4%.
e. Ketahanan terhadap cuaca dan uap air, pada kisaran [(-20)-200C] tidak ada
f. Daya hantar panas sebesar 0,155 kkal/m2hoC.
g. Isolasi terhadap suara adalah 30 dB untuk kayu lapis dengan ketebalan 12
mm, 36 dB untuk satu lapis ketebalan 14 mm dan (45-50 dB) untuk dua
lapis dengan ketebalan 16 mm dan 18 mm dengan celah udara 50 mm.
2. Sifat mekanis
Untuk panil yang kerapatannya 1,250 kg/m3 dan tebal 16 mm adalah:
a. Keteguhan patah adalah 90-150 kg/cm2.
b. Keteguhan tarik tegak lurus permukaan panil adalah 4-6 kg/cm2.
c. Keteguhan tekan sebesar 150 kg/cm2.
d. Modulus elastisitas (sifat kekakuan) sebesar 30.000-50.000 kg/cm2.
e. Kuat pegang sekrup untuk panil dengan tebal 12-24 mm adalah 90-120
kg/cm2.
f. Kuat pegang paku pada arah tegak lurus permukaan untuk panil yang
tebalnya 12-24 mm adalah 40-80 kg/cm2.
Maloney (1977) mengatakan bahwa papan semen partikel berkerapatan
rendah biasanya digunakan sebagai langit-langit, peredam suara dan untuk
keperluan dekoratif, sedangkan yang berkerapatan tinggi umumnya digunakan
sebagai pintu, lantai, penyekat, dinding eksterior dan interior pada bangunan
umum. Papan semen partikel dapat juga digunakan sebagai konstruksi bukan
perumahan seperti sandaran dan lantai balkon, sebagai substitusi asbes, penahan
suara, pagar taman dan dinding bangunan industri. Di Amerika Utara papan
semen partikel digunakan sebagai lantai dasar dan sebagai dinding bangunan
Simatupang (1974), menetapkan bahan bangunan yang terbuat dari
campuran semen dan partikel kayu dapat dibagi atas 3 kelas, yaitu :
1. Papan semen kayu yang memiliki berat jenis lebih kecil atau sama dengan 0,7
digunakan untuk bahan isolasi, dinding atap pabrik terutama untuk daerah
beriklim sedang dan panas.
2. Papan semen kayu yang memiliki berat jenis 0,7-0,9 dapat digunakan untuk
dinding bangunan di daerah beriklim panas.
3. Papan semen kayu yang memiliki berat jenis lebih dari 0,9 banyak digunakan
untuk lantai di daerah beriklim panas.
Bahan Pengisi
a. Partikel Serutan
Partikel merupakan faktor penting yang harus ada dalam pembuatan
papan semen partikel.Maloney (1977) mengatakan bentuk partikel untuk papan
semen antara lain dapat berupa selumbar (flake), serutan (shaving), untai (strand),
suban (splinter) atau wol kayu (excelsior).Bentuk partikel yang dipakai dalam
penelitian ini adalah serutan (shaving) yang diperoleh dari limbah industri pensil
yang selama ini tidak termanfaatkan secara optimal.
Serutan pensil yang dijadikan sebagai bahan baku dalam penelitian ini
merupakan limbah industri pensil yang selama ini tidak dimanfaatkan oleh pihak
industri. Limbah industri pensil tergolong melimpah dengan jumlah mencapai
269,6 m3 per tahun. Partikel serutan yang digunakan dalam penelitian ini adalah
kayu sembarang, dimana pihak industri pensil tidak meneliti jenis kayu apa yang
mereka gunakan. Sulastiningsih dan Sutigno (2008) mengatakan bahwa tidak
bahan baku papan semen karena adanya zat ekstraktif seperti gula, tanin dan
minyak yang dapat menghambat pengerasan semen. Berdasarkan kesesuaian jenis
kayu sebagai bahan papan semen dikenal tiga macam mutu yaitu baik, sedang dan
jelek.
Ukuran partikel juga dapatmempengaruhi sifat fisis dan mekanis papan
semen yang akan dihasilkan. Mujtahid (2010) menyatakan partikel dengan ukuran
yanglebih kecil tertutup baik oleh semen dan memiliki ikatan yang lebih erat
antararasiomassa partikel dan semen yang digunakan. Ukuran partikel yang kecil
mempunyai luas permukaan partikel yang lebih besar sehingga ikatan antar
partikel akansemakin efektif. Partikel serutan pensil merupakan jenis partikel
yang tergolong kecil sehingga cukup baik digunakan sebagai bahan baku
pembuatan papan semen.
Zhongli et al., (2007) juga mengatakan bahwa ukuran meshyang besar
menghasilkan permukaan kasar dan ikatan antar partikel lemah sehingga ada pori
di antara partikel serta tidak semua partikel berikatan baik dengan matrik,
sementara ukuran partikel yang kecil menghasilkan permukaan yang halus dan
ikatan antar partikel yang baik karena matrik berikatan baik dengan partikel. Hal
ini sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan Armaya (2012) dalam
pembuatan papan semen dengan partikel bambu hitam. Berdasarkan hasil
penelitian beliau, papan semen dengan ukuran partikel lolos 40 mesh memiliki
sifat fisika dan mekanika yang baik dibandingkan dengan ukuran partikel lolos 20
b. Semen
Semen sebagai bahan pengikat partikel memiliki ketahanan yang
istimewaterhadap perusakan dan pembusukan, serangga dan api, sehingga papan
partikelyang menggunakan perekat semen cocok untuk permukaan
dinding-dinding eksterior dan interior (Haygreen & Bowyer, 1989).Semen juga berfungsi
sebagai isolator dan pengawet sehingga dapat mengurangi penyerapan panas atau
menahan kebakaran dan serangan jamur.
Menurut Sagel et al., (1994) semen adalah hidrolik binder (perekat
hidrolik) dimana senyawa-senyawa yang terkandung di dalam semen dapat
bereaksi dengan air dan membentuk zat baru yang bersifat sebagai perekat
terhadap batuan. Semen merupakan hasil industri dari campuran bahan baku batu
gamping/kapur sebagai bahan utama, yaitu bahan alam yang mengandung
senyawa kalsium oksida (CaO) dan lempung/tanah liat yaitu bahan alam yang
mengandung senyawa silika oksida (SiO), alumunium oksida (Al2O3), besi oksida
(Fe2O3) dan magnesium oksida (MgO) atau bahan pengganti lainnya dengan hasil
akhir berupa padatan bentuk bubuk (bulk), tanpa memandang proses
pembuatannya, yang mengeras atau membatu pada pencampuran dengan air
(Sihotang, 2010).
Komposisi semen merupakan salah satu faktor yang dapat
mempengaruhi kualitas papan semen yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan semen
memegang peranan penting dalam sistem perekatan papan sehingga besar
komposisi semen menentukan kualitas papan yang dihasilkan.Hakim dan Sucipto
mengatakan bahwa semakin banyak semen yang digunakan semakin kuat papan
yang dihasilkan.
Rasio air terhadap semen juga sangat mempengaruhi sifat-sifat semen,
dimana pasta semen memiliki volume tinggi yang konstan. Volume ini akan
bertambar besar dengan meningkatnya rasio air terhadap semen dalam campuran
awal. Suatu set semen bersifat porous dan mengandung lubang-lubang air yang
amat kecil (10-20 Angstrom) maupun lubang-lubang dengan ukuran yang amat
besar (1 mikrometer). Hubungan antar kapiler-kapiler yang terdapat di dalamnya
sangat mempengaruhi permeabilitas.Adanya interkoneksi antar pori-pori kapiler
tentunya harus dihindari, karena melemahkan kekuatan semen.Keadaan ini bisa
tercapai apabila ada waktu yang cukup bagi pasta semen untuk hidrasi
(West, 1984).
Semen dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu semen hidrolik dan
semen non hidrolik. Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan
mengeras di dalam air, contohnya adalah semen pozzolan, semen terak, semen
alam, semen portland, semen alumina dan semen expansif. Sedangkan semen
non-hidrolik adalah semen yang tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, akan
tetapi dapat mengeras di udara, contohnyaadalah kapur (Mulyono, 2004).
Semen Portland adalah jenis semen yang biasa digunakan dalam
pembuatan papansemen.Semen portland sebagai perekat hidrolis dapat mengeras
apabilabersenyawa dengan air dan akan membentuk benda padat yang tidak larut
dalamair. Jumlah air yang digunakan untuk sejumlah semen menentukan
kualitasadukan campuran yang dihasilkan (Purwoko, 1980).Semen
dibandingkandengan jenis semen yang lain, sehingga umum dipakai dalam
pembuatan papansemen partikel (Simatupang, 1974).
Faktor Pengerasan Semen
a. Kehalusan (finese)
Kehalusan semen mempengaruhi waktu pengerasan pasta semen, kualitas
semen baik ketika butirannya makin halus, dan luas permukaan yang dapat
dihidrasi semakin luas sehingga banyak gel semen yang terbentuk pada umur
muda, maka kekuatan awal yang dicapai akan lebih tinggi.
b. Waktu pengikat semen
Pada proses ini terjadi reaksi kimia antara semen dan air supaya proses tersebut
berlangsung dengan sempurna. Batas waktu pengikatan terbagi dua yaitu waktu
ikat awal (45 menit) yaitu waktu yang diperlukan pasta semen untuk mulai
pengikatan dan waktu akhir, yaitu waktu yang diperlukan semen untuk
mengikat sempurna pada umumnya dalam waktu 480 menit.
c. Panas hidrasi
Ketika semen dan air bereaksi timbul panas, panas ini dinamakan panas hidrasi,
semakin tinggi panas hidrasi dari semen maka dapat mengakibatkan keretakan
pada beton dan reaksi dari komponen dasar semen membentuk komponen lain.
d. Faktor air semen (FAS)
Aspek lain yang besar pengaruhnya terhadap pembentukan panas hidrasi
adalah faktor air semen. Faktor air semen yang rendah (kadar air sedikit)
menyebabkan air diantara bagian-bagian semen sedikit, sehingga jarak antara
Katalisator Magnesium Klorida (MgCl2)
Salah satu faktor yang juga dapat mempengaruhi sifat fisika dan
mekanika papan semen adalah katalisator.Penambahan katalisator dalam
campuran kayu, semendan air berfungsi untuk meningkatkan pengerasan semen.
Katalisator sepertikalsium klorida (CaCl2), feri klorida (FeCl3), feri sulfat
(Fe2(SO4)3), magnesiumklorida (MgCl2) dan kalsium hidroksida (Ca(OH)2) dapat
mengurangi hambatanpengerasan semen dan kayu (Moslemi and Pfister, 1987).
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa magnesium klorida adalah
katalisator terbaik dalam pembuatan papan semen partikel.Menurut
Sulastiningsih(1998) penggunaan MgCl2 sebanyak 2,5% dan serbuk
bambumenghasilkan suhu hidrasi 48,2˚C, sedangk an katalisator CaCl2
menghasilkan suhu hidrasi 29,6˚C. Penelitian yang dilakukan Kawai et al., (1998)
juga mengatakan bahwa campuran semen-pelepah daun kelapa sawit yang
ditambahkan MgCl2 menghasilkan faktor kesesuaian dan suhu maksimum yang
lebih tinggi dibandingkan dengan penambahan CaCl2.Namun penelitian Sotannde
et al., (2012) menunjukkan bahwa papan semenAfzelia africana dengan
katalisator CaCl2memiliki sifat fisika dan mekanika yang lebihbaik dibandingkan
katalisator MgCl2.
Konsentrasi katalis yang digunakaan berbeda-beda dalam setiap
pembuatan papan semen. Konsentrasi katalis MgCl2 yang umumnya dipakai
adalah 3%, namun berdasarkan penelitian Sulastiningsih et al., (2000) pembuatan
papan semen menggunakan bambu betung sebagai partikel dan MgCl2 sebagai
katalisator pada konsentrasi 0%; 2,5%; 5%; 7,5%; 10% menghasilkan nilai
Rasio Komposisi Semen dan Partikel
Sifat khusus dari papan semen partikel ditentukan oleh dua komponen
utama yaitu partikel dan semen yang digunakan. Erakhrumen et al., (2008)
menyatakan bahwa papan dengan kandungan semen yang lebih tinggi memiliki
nilai densitas yang lebih tinggi. Elvira dan Vanessa (2000) dalam penelitiannya
mengenai penggunaan jerami padi pada pembuatan papan semen partikel
menjelaskan bahwa rasio komposisi semen:partikel sebesar 60:40 lebih stabil
dibandingkan rasio 50:50. Hal ini disebabkan pada rasio 60:40, persentase
pembengkakan dan penyerapan air lebih rendah serta hasil dari pengujian mekanis
juga menunjukkan bahwa rasio komposisi 60:40 lebih kuat dibandingkan rasio
50:50.
Menurut Bison (1975) dalam pembuatan papan semen partikel,
perbandingan antara partikel dan semen berdasarkan berat adalah sekitar 1,00 :
2,75. Berdasarkan rasio komposisi partikel : semen, kayu hanya menyusun sekitar
27% berdasarkan berat produk dan selebihnya didominasi oleh semen
(Haygreen & Bowyer, 1989).
Bakri dan Sanusi (2006) juga mengatakan dalam penelitiannya mengenai
papan semen dari sebuk gergaji, bahwa rasio semen dan serbuk gergaji yang
menghasilkan papan dengan sifat-sifat terbaik adalah 3 : 1. Arief (2012) juga
meneliti mengenai pembuatan papan semen dari serat kertas kardus dengan 3 rasio
komposisi semen : fiber yaitu 1,75 ; 1,75 ; 1 : 2,5 dan 2,5 ; 1. Berdasarkan hasil
penelitiannya, papan semen yang memiliki kualitas terbaik berdasarkan uji fisis
dan mekanis serta uji ketahanan terhadap rayap adalah papan semen dengan
