## PENGARUH VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP NILAI KONDUKTIVITAS TERMAL PAPAN PARTIKEL TONGKOL JAGUNG
Nanda Pratama 1) Djusmaini Djamas 2) Yenni Darvina 2)
1) Mahasiswa Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang
2) Staf Pengajar Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang Nandapratama23maret1990@gmail.com

## ABSTRACT
Corncobs  by  most  people  still  not  optimally  utilized,  even  considered  as  a  waste  byproduct  of  the  primary production of maize. The content of lignocellulosic on corn cob allows for the manufacture of particle board by testing  the  thermal  conductivity  of  which  is  expected  later  can  be  used  as  a  heat  insulator.  The  process  of manufacture  of  particle  board  made  with  compression  heat  for  20  minutes  with  pressure  of  160  Pa  and temperature of 150 ° C, drying particle board  for 15 days, density particle board 0.6x10 3 kg / m 3 and thickness of  particle  board    1  cm.The  results  obtained  for  the  thermal  conductivity  value  of  corncob  particle  board  is greater  mesh  size,  the  smaller  the  size  of  its  particles,  the  greater  the  thermal  conductivity.  From  the  results concluded  that  good  particle  board  to  serve  as  heat  insulator  materials  are  those  that  have  low  thermal conductivity  values  which  qualify  ukaran  8  mesh  sieve  amounted  to  0.1012  W  /  m    °  C.  Increasingly  smaller particle size makes thermal conductivity value increases so that the quality of heat insulator decreases.
Keywords : corncobs, passes sieve mesh size, the value of thermal conductivity, particle board

## PENDAHULUAN
Papan  partikel  merupakan  komposit  yang dibuat  dari  potongan-potongan  kayu  dan  sebuk gergajian  berupa  bahan  anorganik  (seperti phenol formaldehyde) atau bahan organik (seperti polyisocyanates ).  Papan  partikel  adalah  papan buatan yang terbuat dari limbah penggergajian  kayu atau  bahan  selulosa  yang  diikat  dengan  perekat  dan bahan  tambahan  lainnya,  dalam  proses  tekanan  dan suhu  yang cukup tinggi dalam waktu tertentu, maka terciptalah papan partikel [1] .
Saat  ini  bahan  utama  yang  paling  sering digunakan  dalam  pembuatan  papan  partikel  adalah limbah  kayu  industri  penggergajian  yang  berupa serbuk kayu (grajen) dan potongan kayu (tatal). Hal tersebut  cukup  beralasan,  karena  sekitar  80%  dari kayu-kayu  di  Indonesia  merupakan  kayu  yang banyak  dipergunakan  untuk  menghasilkan  produk jadi [2] .  Kayu-kayu  hasil  hutan  Indonesia  juga memiliki kualitas yang baik.
Namun,  ekplorasi  kayu  perlu  dikendalikan dalam  rangka  konservasi  sumber  daya  kehutanan. Salah  satu  alternatif  yang  dapat  ditempuh  adalah pemanfaatan bahan limbah non kayu, seperti limbah pertanian  dan  limbah  industri  untuk  pemasok industri pembuatan papan partikel. Beberapa contoh limbah pertanian  non kayu  yang telah dimanfaatkan untuk keperluan tersebut adalah kulit kakao,  limbah batang tebu, limbah bambu dan limbah sekam padi.
Jagung (Zea  Mays) merupakan  produk pertanian  di  negara-negara  agraris,  termasuk Indonesia.  Hasil  dari  limbah  jagung  juga  bisa dimanfaatkan,  seperti  tongkol  jagung.  Petani tradisional  pada  umumnya  masih  menggunakan
tongkol jagung tersebut sebagai bahan pakan ternak. Penanganan  tongkol  jagung  yang  kurang  tepat  akan menimbulkan  pencemaran  terhadap  lingkungan. Tongkol  jagung  oleh  kebanyakan  masyarakat  masih belum  maksimal  dimanfaatkan,  bahkan  dianggap sebagai bahan limbah hasil sampingan dari produksi utama pertanian yang berupa jagung. Oleh karena itu perlu adanya alternatif untuk dapat lebih dimanfaatkan  di  bidang  keteknikan,  sebagai  bahan pengganti yang mempunyai nilai lebih dibandingkan dengan  bahan  yang sudah ada  baik dari segi teknik, ekonomis maupun kualitas bahan tersebut.
Saat  ini  pemanfaatan  tongkol  jagung  sebagai bahan teknik belum optimal untuk dimanfaatkan dan belum  dikelola  dengan  baik.  Tongkol  jagung mempunyai kemampuan sebagai isolator panas salah satu  diantaranya  adalah  pengawetan  es  terhadap lingkungan,  agar  panas  dari  lingkungan  dicegah tidak  masuk  ke  dalam  es,  yang  dapat  menyebabkan es  cepat  mencair.  Dilihat  dari  potensinya,  tongkol jagung  memiliki  ukuran  partikel  lebih  kecil, memiliki  sifat  mekanis  yang  baik,  ukuran  stabil, memiliki  permukaan  yang  kuat,  dan    tahan  tekanan sehingga berdasarkan sifat ini  memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai bahan isolator. Sebelum papan partikel  tongkol  jagung  ini  digunakan,  terlebih dahulu diadakan berbagai proses pengujian diantaranya  konduktivitas  termal  dengan  kepadatan dan  ketebalan  tertentu  dalam  pembuatan  papan partikel tongkol jagung.
Perbedaan  ukuran    mesh    berpengaruh terhadap  sifat  fisik  dan  mekanik  dari  komposit, ukuran  mesh  yang  kecil  menghasilkan  permukaan kasar  dan  ikatan  antar  partikel  lemah  sehingga  ada
pori  di  antara  partikel  serta  tidak  semua  partikel berikatan  baik  dengan  matrik.  Ukuran  partikel  yang kecil  menghasilkan  permukaan  yang  halus  dan ikatan  antar  partikel  yang  baik  karena  matrik berikatan baik dengan partikel [3] .
Perbedaan  ukuran  bulir  dari  papan  partikel serbuk  aren  mempengaruhi  sifat  mekanik,  densitas dan  konduktivitas  panas  papan  partikel  tersebut [4] . Partikel yang berukuran lebih besar nilai konduktivitasnya  lebih  kecil  dibanding  dengan partikel  yang berukuran  lebih kecil. Ukuran partikel yang besar menyebabkan banyak terjadi rongga pada papan partikel. Rongga mempunyai hambatan panas lebih  besar  jika  dibandingkan  dengan  material penyusun papan partikel.
Untuk  mengolah  tongkol  jagung  menjadi papan  pertikel,  tongkol  jagung  dicampur  dengan bahan perekat/pengikat (resin). Untuk  membuktikan kemampuan  papan  partikel  tongkol  jagung  sebagai suatu isolator yang baik, maka dilakukan serangkaian  pengujian  kondiktivitas  termal.  Untuk itu, berdasarkan uraian di atas, penulis tertarik untuk melakukan  penelitian  mengenai  “Pengaruh  Variasi Ukuran  Partikel  terhadap  Nilai  Konduktivitas Termal Papan Partikel Tongkol Jagung”.
Papan  partikel  adalah  salah  satu  jenis produksi  /  suatu  panel  yang  dibuat  dalam  bentuk potongan  kecil  atau  partikel  dicampur  dengan perekat  sintetis  atau  perekat  lain  yang  sesuai  dan direkat  bersama-sama  dibawah  tekanan  dan  pres  di dalam  suatu  alat  kempa  panas  melalui  suatu  proses dimana  terjadi  ikatan  antara  partikel  dan  perekat yang telah ditambahkan [5] .
Berdasarkan  kerapatan/tipe  papan  partikel dapat dibedakan menjadi 3 macam [6] yaitu:
a) Papan partikel berkerapatan rendah (Low Density particleboard) .  Papan  partikel berkerapatan rendah  yaitu  papan  partikel  yang  mempunyai kerapatan  kurang  dari  0.4  gram/cm 3 atau  berat jenis kurang dari 0.59 g/cm 3 .
b) Papan  partikel  berkerapatan  sedang (Medium
Density Particleboard) . Papan partikel berkerapatan  sedang  adalah  papan  partikel  yang mempunyai  kerapatan  kurang  dari  0.4-0.8 gram/cm 3 atau  berat  jenis  kurang  dari  0,59-0.80 g/cm 3 .
c) Papan partikel  berkerapatan tinggi (High Density Particleboard) .  Papan  partikel  berkerapatan tinggi yaitu papan partikel yang mempunyai berat jenis lebih dari 0.80 gr/cm 3 .
Bahan  utama  papan  partikel  adalah  sisa industri  seperti    serbuk    gergaji  kayu.  Selain  itu bahan  material  berlignoseluosa    juga    dapat dijadikan  sebagai  papan partikel. Salah satu bahan yang  memiliki  kandungan  lignoselulosa    yang cukup    berlimpah    adalah    tongkol  jagung  yang berasal dari tanaman jagung.
Jagung merupakan tanaman semusim (annual). Satu  siklus  hidupnya  diselesaikan  dalam
80-150  hari.  Paruh  pertama  dari  siklus  merupakan tahap pertumbuhan vegetatif dan paruh kedua untuk tahap pertumbuhan generatif. Tinggi tanaman jagung sangat  bervariasi.  Meskipun  tanaman  jagung umumnya  berketinggian  antara  1m  sampai  3m,  ada variasi yang dapat mencapai tinggi 6m.
Tanaman  jagung  dalam  tatanama  sistematika (Taksonomi) , diklasifikasikan sebagai berikut [7] : Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Subdivisio : Angiospermae Kelas : Monocotyledoneae Ordo : Graminae Famili : Graminaceae Genus : Zea Spesies : Zea mays
Jagung  biasanya  dikonsumsi  sebagai  makanan,  dan sisanya adalah tongkol jagung.
Tongkol  jagung  merupakan  bagian  terbesar dari  limbah  jagung,  yang  telah  diambil  bijinya sehingga  merupakan  limbah  padat  karena  tongkol jagung tidak dapat dikonsumsi. Tongkol jagung ialah tempat menempelnya biji serta merupakan modifikasi dari  cabang.  Tongkol  mulai  berkembang  pada  ruas- ruas  batang.  Tongkol  jagung  memiliki  kandungan serat  kasar  yang  cukup  tinggi  yakni  33%,  44.9  % selulosa, dan 33.3% lignin.
Banyaknya  kandungan  lignin  dan  selulosa yang terdapat pada tongkol jagung dapat memberikan sifat  isolator,  sehingga  pengujian  nilai  konduktivitas termal  pada  papan  partikel  tongkol  jagung  dapat meningkatkan  nilai guna.Papan partikel  adalah salah satu  jenis  produksi  /  panel  kayu  yang  terbuat  dari partikel-partikel  atau  bahan-bahan  berlignoselulosa lainnya,  yang  diikat  dengan  perekat  atau  bahan pengikat lainnya kemudian dikempa panas [8] . Perekat (adhesiv) adalah suatu substansi  yang dapat menyatukan dua buah benda atau lebih melalui ikatan  permukaan.  Perekatan  merupakan  suatu peristiwa  tarik-menarik  antara  molekul-molekul  dari dua permukaan yang direkat [9] . Merekatnya dua buah benda  yang  direkat  terjadi  oleh  adanya  gaya  tarik- menarik  antar  perekat  dengan  bahan  yang  direkat (adhesi)  dan  gaya  tarik  menarik  (kohesi)  antara perekat dengan perekat dan antar bahan yang direkat.
Katalis digunakan untuk menghambat penetrasi  air  pada  produk  jadi.  Penetrasi  air  penting untuk memastikan keberhasilan proses perekatan dan untuk melindungi produk [10] . Katalis yang digunakan adalah  Amonium  Klorida  ( ).  Jika  pada  suatu benda  terdapat  gradien  suhu  ( temperature  gradient ), maka  akan  terjadi  perpindahan  energi  dari  bagian bersuhu  tinggi  ke  bagian  bersuhu  rendah.  Kita katakan  bahwa  energi  berpindah  secara  konduksi (conduction )  atau  hantaran  dan  laju  perpindahan kalor itu berbanding dengan gradient suhu normal.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1)
Jika dimasukkan konstanta proporsionalitas ( proportionality constant ) atau
tetapan kesebandingan, maka . . . . . . .  . . . . . . . (2)
Dimana  q  ialah  laju  perpindahan  kalor  dan merupakan gradient suhu kearah  perpindahan kalor. Konstanta  positif k disebut  konduktivitas  termal. Sedangkan  tanda  minus  diselipkan  agar  memenuhi hukum  kedua  termodinamika,  yaitu  bahwa  kalor mengalir  dari  tempat  yang  tinggi  ke  tempat  yang lebih rendah dalam skala suhu.
Penyelidikan  terhadap  konduktivitas  termal adalah  untuk  menyelidiki  laju  dari  konduksi  termal melalui  beberapa  material.  Jumlah  panas  yang dikonduksikan  melalui  material  persatuan  waktu dilukiskan oleh persamaan:
. . . . . . . . . . . . . . . . . . (3)
Dalam  kasus  perubahan  temperatur  sebagai  akibat dari  perubahan  posisi  yang  sangat  kecil  dimana Δx         0, maka berlaku:
. . . . . . . . . . . . . . . . . .(4)
Bila  garis  dari  aliran  panas  adalah  paralel  , maka  gradien  temperatur  pada  setiap  penampang adalah  sama.  Untuk  kondisi  ini  jumlah  panas  yang dikonduksikan  persatuan  waktu  ,  dapat  dituliskan dalam bentuk :
. . . . . . . . . . . . . . . .(5) Dalam  penampang merupakan  energi
panas  total  yang  dikonduksikan  ,  A  adalah  luas dimana  konduksi  mengambil  tempat, adalah perbedaan  temperatur  dua  sisi  dari  material, merupakan  waktu selama konduksi terjadi, h adalah ketebalan dari material dan k merupakan konduktivitas termal dari material.
Kalor  ( Q) adalah  bentuk  energi  yang berpindah  melewati  batas  sistem  pada  temperatur tertentu  ke  sistem  lain  (sekelilingnya)  dengan temperatur  lebih  rendah,  karena  adanya  perbedaan temperatur  antara  sistem-sistem  itu.  Jadi  panas dipindahkan  dari  sistem  bertemperatur  tinggi  ke sistem bertemperatur rendah [11] . Besarnya kalor yang diserap/dilepas  suatu  benda  berbanding    lurus dengan  massa  benda,  kalor  jenis  benda  dan perubahan  suhu.  Besarnya  kalor  tersebut  dapat dirumuskan sebagai berikut [12] :
Dimana  Q  adalah  besar  kalor  yang  diserap  /  dilepas dengan  satuan  Joule,  m  adalah  massa  benda  dengan
satuan  kilogram,  c  merupakan  kalor  jenis  benda dengan satuan J/kg C, dan adalah perubahan suhu dengan satuan C.
Konduktivitas  termal  adalah  suatu  fenomena transport dimana perbedaan temperatur menyebabkan transfer energi termal dari satu daerah benda panas ke daerah  yang  lain  dari  benda  yang    sama  pada temperatur  yang lebih rendah [13] . Nilai konduktivitas termal  suatu  material  dapat  ditentukan  melalui pengukuran  tak  langsung.  Dengan  melakukan pengukuran  secara  langsung  terhadap  beberapa besaran  lain,  maka  nilai  konduktivitas  termal  secara umum dapat ditentukan melalui persamaan:
. . . . . . . . . . . . . . . (7)
Dalam teknik pengukuran konduktivitas termal, suatu  plat  material  yang  akan  diuji  di  jepitkan  di antara  satu  ruang  uap  (stem  chamber)  dengan mempertahankan    temperatur  konstan  sekitar  100 dan  satu  blok    es  yang  di  pertahankan  pada temperature konstan 0 . Berarti perbedaan temperatur  di  antara  dua  permukaan  dari  material adalah 100 . Panas yang di transfer diukur dengan mengumpulkan  air  yang  berasal    dari  es  yang melebur . Es melebur pada suatu laju 1 gram per  80 kalori dari aliran panas (panas laten untuk peleburan es).  Karena  itu  konduktivitas  termal  dari  suatu material dapat ditentukan menggunakan persamaan:
. . . . . . . . . . . . . . . . (8)
Dimana k adalah konduktivitas termal, h merupakan ketebalan  material,  A  merupakan  luas  penampang es.  ∆T  merupakan  perbedaan  temperature  antara kedua sisi  material sedangkan ∆t  merupakan  selang waktu  selama  terjadinya  kontak  termal  dan bernilai  80  kal/gram.  Dalam  system  CGS    kalor lebur es adalah 80 kal/gram [14] .
Ada  beberapa  faktor  yang  mempengaruhi nilai  konduktivitas  termal  suatu  material,  yaitu sebagai berikut [15] : 1. Kandungan Uap Air
Konduktivitas  termal  air  sebesar  25  kali konduktivitas  udara  tenang.  Oleh  karena  itu,  apabila suatu benda berpori diisi air, maka akan berpengaruh terhadap nilai konduktivitas termalnya. Konduktivitas  termal  yang  rendah  pada  bahan isolator  adalah  selaras  dengan  kandungan  udara dalam bahan tersebut.
Kadar  air  merupakan  banyaknya  air  di  dalam papan  partikel.  Lama  pengeringan  dan  suhu  kempa yang  tinggi  akan  mempengaruhi  kadar  air  karena dapat membuat partikel-partikel penyusunya mengering  dan  pada  saat  air  dikeluarkan  dari dinding-dinding sel, molekul-molekul berantai panjang  bergerak  saling  mendekat  dan  ikatan  antar partikel  menjadi  kuat  sehingga  pori-pori  papan partikel menjadi lebih kecil [16] .
2. Suhu
Pengaruh  suhu  berbanding  lurus  terhadap konduktivitas  termal,  secara  umum  apabila  suhu meningkat  maka  konduktivitas  termalnya  juga  akan meningkat.
3. Porositas dan Kepadatan Kerapatan  merupakan    ukuran  kekompakan partikel dalam suatu bahan dan merupakan sifat khas dari  suatu  bahan,  kerapatan  dipengaruhi  oleh temperature  dan  tekanan.  Dengan  mengetahui kerapatan papan maka kita mengetahui kekuatannya. Semakin  rendah  kerapatannya  maka  kekuatan  papan pun  akan  semakin  rendah.  Nilai  kerapatan  dihitung dengan rumus [17] :
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (9)
Dimana  ρ  adalah  nilai  kerapatan  (Kg/m 3 ),  m  adalah massa benda (Kg) dan V adalah volume (m 3 ) Perpindahan  panas  adalah  proses  terjadinya transport  energi,  bila  dalam  suatu  sistem  tersebut terdapat  gradien  temperatur,  atau  bila  dua  sistem yang  temperaturnya  berbeda  disinggungkan,  maka akan  terjadi  perpindahan  energi.  Energi  yang dipindahkan dinamakan kalor  atau panas [18] . Rendahnya nilai konduktivitas termal disebabkan oleh rendahnya konduktivitas udara yang terjebak  dalam  pori-pori.  Namun  penggunaan  pada temperatur  tinggi  yang  berkelanjutan  cenderung terjadi  pemadatan  yang  mengurangi  kualitasnya sebagai  isolator  termal.  Isolator  termal  yang  paling baik  adalah  ruang  hampa,  karena  panas  hanya  bisa dipindahkan  melalui  radiasi.  Material  polimer  yang porous bisa  mendekati  kualitas  ruang  hampa  pada temperatur  sangat  rendah,  gas  dalam  pori  yang membeku  menyisakan  ruang-ruang  hampa  yang bertindak  sebagai  isolator.  Material  isolator  jenis  ini banyak  digunakan  dalam  aplikasi  sebagai  bahan penyekat [19] . Ilmu perpindahan kalor tidak hanya menjelaskan  bagaimana energi kalor  itu dipindahkan dari satu benda ke benda yang lain, tetapi juga dapat meramalkan laju perpindahan kalor dan konduktivitas  termal  bahan  dimana  yang  akan dilakukan  pada  penelitian  ini.  Suatu  bahan  yang mempunyai  konduktivitas  panas  yang  rendah  maka dapat dikatakan bahan tersebut merupakan penghambat  panas  yang  baik  yang  disebut  dengan isolator, sedangkan bahan yang mempunyai konduktivitas  tinggi  disebut  konduktor  karena  dapat menghantarkan  panas dengan  baik.  Bahan  yang  baik untuk  isolator  panas  memiliki  nilai  konduktivitas termal sekitar 0,1 W/m [20] .
Nilai  konduktivitas  panas  penting  untuk menentukan  jenis  dari  penghantar  apakah  termasuk penghantar  panas  yang  baik (  good  konduktor) atau penghantar  panas  yang  tidak  baik (good  isolator). Apabila  suatu  suatu  material  mempunyai  nilai
konduktivitas  yang  rendah  maka  material  tersebut merupakan bahan isolator.
Material  berpori  dapat  mengandung  gas  atau cairan didalam pori-porinya. Sebagaimana yang telah diketahui  bahwa  gas  adalah  pemindah  kalor  yang buruk  dibandingkan  cairan.  Pada  material  yang mengadung gas dan bertemperatur yang tinggi, kalor dapat  berpindah  melalui  radiasi.  Pada  material  yang berpori yang mengadung cairan juga harus memperhitungkan  kadar  air yang  terkandung didalamnya.  Selain  itu  konduktivitas  termal  akan turun  dengan  naiknya  porositas  serta  akan  naik dengan bertambahnya kecepatan [21] .
Konduktivitas termal pada papan partikel juga dipengaruhi  oleh  bahan  penyusunnya.  Suatu  bahan yang  mengandung  silika  dapat  bertindak  sebagai penghambat  hantaran  panas  karena  silika  memiliki bahan  keramik  yang  bersifat  isolator [20] .  Standwhith Insulating Pad merupakan alat yang digunakan untuk mengukur  konduktivatas  termal  suatu  bahan  atau sampel  padat.  Perangkat  alat  yang  dibuat  dari PASCO  Scientific  Compani  ini  Tipenya  adalah Model  TD-8561  dan  dilengkapi  dengan  generator uap Termal (Thermal Conductivity Apparatus) . Cara  kerja  dari  alat  ini  yaitu  dengan memasang  atau  menjepitkan  sampel  berbentuk  plat yang telah diukur diameternya di antara satu  tabung ruang  uap  (steam  chamber  )  yang  temperature konstanya  sekitar  100 0 C  dan  di  atasnya  diletakkan satu balok es yang dipertahankan suhu konstannya 0 0 C.  Panas  yang  di  transfer  di  ukur  dengan mengumpulkan  air  yang  berasal  dari  es  yang melebur.  Es  melebur  pada  satu  laju  1  gram  per  80 kalori  dari  aliran  panas  (  panas  laten  dari  peleburan es). Untuk menghitung nilai konduktivitas termal dari setiap  material  sampel  yang  digunakan  dalam kegiatan penelitian ini menggunakan persamaan :

## k =
. . . . . . . . . . . . . . . .(10)
Koefisien k merupakan nilai konduktivitas termal, R 0 adalah laju pada es yang melebur h adalah ketebalan sampel,  A  adalah  luas  permukaan  sampel,  dan T adalah perbedaan suhu.
Untuk  penentuan  pengukuran  papan  partikel digunakan  satuan  berupa  ukuran  mesh.  Mesh  adalah jumlah  lubang  yang  terdapat  dalam  ayakan  tiap  1 inchi persegi. Misalkan ukuran  mesh adalah 5 mesh artinya  tiap  1  inchi  penrsegi  terdapat  5  lubang.  Jadi makin besar jumlah mesh berarti ukuran lubang akan semakin kecil.
Tabel 1. Konversi ukuran mesh ke millimeter
U.S.MESH MILIMETERS 3 6.730 4 4.760 5 4.000 6 3.360
U.S.MESH MILIMETERS 7 2.830 8 2.380 10 2.000 12 1.680 14 1.410 16 1.190 18 1.000 20 0.841 25 0.707 30 0.595 35 0.500 40 0.400
Pada Tabel 1 dapat dijelaskan sebagai berikut, untuk ayakan  3  mesh,  tiap  1  linear  inci  ada  3  lubang  dan tiap lubang ukuran diameternya 6,73mm.
Berdasarkan    latar    belakang    yang    telah dikemukakan    maka    pada    penelitian    ini dirumuskan  suatu    permasalahan    Bagaimana Pengaruh    Variasi  Ukuran  Partikel  Tongkol  Jagung Terhadap Nilai Konduktivitas Termal? Dan Berapakah  Ukuran  Partikel  Tongkol  Jagung  Yang Baik Supaya Didapatkan Nilai Konduktivitas Termal Untuk Dijadikan Sebagai Bahan Isolator Panas.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen. Proses pembuatan papan partikel jagung dilakukan  di  laboratorium  kehutanan    Universitas muhammadiyah    Sumatera  Barat    dan    untuk pengukuran  konduktivitas  termal  dilakukan    di laboratorium  mekanika    dan    kalor    Jurusan    Fisika Universitas Negeri Padang.
Penelitian  ini  memiliki  tiga  variabel,  yaitu variabel  bebas,  variabel  terikat  dan  variabel  kontrol. Variabel  bebas  dalam  penelitian  ini  adalah    ukuran partikel jagung, sedangkan variabel terikatnya adalah nilai konduktivitas termal papan partikel jagung yang telah  dibuat.  Pada  penelitian  ini  ada  beberapa variabel  yang  berhubungan  dikontrol  agar  hasil penelitian lebih akurat, yang disebut dengan variabel kontrol.  Adapun  variabel  kontrol  pada  penelitian  ini adalah  massa tongkol jagung 540 gram,  jumlah resin 30%  dari  massa  bahan,  katalis  (NH 4 CL)  1%  dari massa resin, lama waktu pengempaan 20 menit, suhu mesin    kempa  150 C,  tekanan  pada  mesin  kempa 160  Pa,  pengeringan  papan  partikel  selama  15  hari, kerapatan papan partikel 0,6 x g/ dan ukuran dari papan partikel 30 cm x 30 cm x 1 cm Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  tongkol  jagung,  perekat  /  pengikat  ( resin polyester ),  katalis  dan  es  batu.  Sementara  itu,  alat yang    digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  alat penggiling  tongkol  jagung,    alat    cetak    papan partikel  ukuran  30  cm  x  30  cm  x  1  cm,  ayakan ukuran  8,  16,  30  mesh,  ember,    timbangan    digital, kempa    dingin,    kempa  panas,    jangka  sorong,  gelas ukur  dan Thermal Conductivity Apparatus.
Sampel  pada  penelitian   ini  adalah    papan partikel  tongkol  jagung  dengan  variasi  ukuran partikel  dengan  ukuran  satuan  mesh.  Prosedur penelitian  dilakukan  dengan  beberapa  tahap,  yaitu persiapan  bahan,  pembuatan  sampel  dan  pengujian papan    partikel.  Tahap-tahap    dalam  penelitian  ini dapat diuraikan sebagai berikut: 1. Persiapan bahan
Sebelum  melakukan  penelitian  dilakukan persiapan  bahan-bahan  yang  akan  dipergunakan sewaktu melakukan penelitian. Bahan yang digunakan adalah tongkol  jagung, perekat /  pengikat (resin polyester) , katalis dan es batu. Tongkol jagung terlebih  dahulu  dihancurkan  kemudian  dijemur dibawah  sinar matahari selama 2 hari. Setelah semua bahan  dipersiapkan  dilakukan  pengayakan  bahan dengan ukuran lolos ayakan 8, 16, 30 mesh. 2. Pembuatan Papan Partikel
Pembuatan  papan  partikel  dilakukan  dengan cara  mencampurkan  bahan  perekat  ( resin  polyester ) dan  katalis.  Tongkol  jagung  yang  telah  dipersiapkan dengan  ukuran  lolos  ayakan  8,  16,  30  mesh  yang massa  nya  masing-masing  540  gram  dicampur dengan  resin  dengan  perbandingan  30%  dari  massa bahan dan katalis 1% dari massa resin  diaduk sampai tercampur  rata kemudian dimasukkan dalam  cetakan ukuran 30 cm x 30 cm x 1 cm. Bahan baku kemudian di  kempa  dingin  dan  kempa  panas  selama  20  menit, dengan  tekanan  kempa  160  Pa,  dan  suhu  kempa 150 0 C.
Lembaran  yang  sangat panas  lalu dikeluarkan dari  mesin  kempa  dan  dibiarkan  selama  3  jam  agar terjadi  pengerasan  perekat  sebelum  dikeluarkan  dari cetakan  papan  partikel.  Selanjutnya  dilakukan pengeringan  selama  15  hari  untuk  mencapai distribusi air yang seragam dan melepaskan tegangan sisa  dalam  papan  akibat  pengempaan.  Kemudian papan dipotong menjadi 4 bagian sama besar. 3. Pengujian Papan Partikel
Pengujian  papan  partikel  dengan  mengukur nilai konduktivitas termal papan partikel menggunakan Thermal  Conductivity  Apparatus. Langkah-langkah  dalam  pengukuran  adalah  sebagai berikut:
a. Mengisi  bejana  es  dengan  air  lalu  bekukan dengan freezer. Pekerjaan ini di lakukan sebelum pelaksanaan kegiatan penelitian .
b. Mengukur  ketebalan  dari  setiap  material  sampel yang di gunakan dalam penelitian( h ).
c. Memasang  material  sampel  pada  tabung  ruang uap .
d. Mengukur diameter dari  balok es dan  nilai  ini di lambangkan  dengan  d 1. tempatkan  es  tersebut  di atas sampel.
e. Membiarkan  es  berada  di  atas  sampel  selama beberapa  menit  sehingga  es  mulai  melebur  dan terjadi kontak penuh antara es dengan permukaan material sampel.
f. Menetukan  massa  dari  tabung  kecil  yang digunakan untuk menampung es yang melebur(M t ).
g. Mengumpulkan  es  yang  melebur  dalam  tabung untuk suatu waktu pengukuran i a, misalnya sekitar 3 menit, lakukan untuk 3 kali pengukuran.
h. Menentukan  masa dari tabung  yang  berisi kan es yang melebur tadi (M ta ).
i. Menentukan  massa  es  yang  melebur(M a )dengan cara mengurangi M ta dengan M t.
j. Mengalirkan  Uap  ke  dalam  ruang  uap.  Biarkan uap  mengalir  untuk  beberapa  menit  sampai temperature  mencapai  stabil  sehingga  aliran panas  dalam  keadaan  mantap(steady),artinya temperature  pada  beberapa  titik  tidak  berubah terhadap waktu.
k. Mengosongkan  tabung  yang  di  gunakan  untuk mengumpulkan  es  yang  melebur.  ulangi  langkah 6  sampai  9  tetapi  pada  waktu  ini  dengan  uap  di alirkan  ke  dalam  ruang  uap  dalam  suatu  waktu tertentu t au (misal sekitar 3 menit). ukur massa es yang  melebur  ( M au ).lakukan  untuk  3  kali pengukuran.
l. Melakukan  pengukuran  ulang  diameter  balok  es yang dinyatakan dengan d 2.
m. Melakukan  kegiatan  yang  sama  dengan  sampel material ukuran lainnya.
4. Tahap Analisis Data Setelah nilai kelajuan lelehan batu es yang dipanaskan  dengan  menggunakan  papan  partikel jagung,  maka  dilakukan  analisis  data  untuk menentukan nilai konduktivitas termal dari papan partikel yang telah dibuat.
Secara  ringkas  tahap  penelitian  ini  dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1. Diagram Alur Penelitian
Data hasil pengamatan pengukuran ketebalan, diameter, massa dan waktu pada Termal Conduktivity Appratus. Pengamatan  pengukuran  yang  dilakukan dengan  mengukur  diameter  es,  waktu  pengukuran dan  massa  es  sebelum  dialiri  uap  dan  setelah  dialiri uap  dengan  waktu  selama  3  menit  sebanyak  3  kali pengukuran  yang  dilakukan  secara  langsung  di Laboratorium  Mekanika  dan  Kalor  Jurusan  Fisika Universitas Negeri Padang.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  konduktivitas  termal  pada  papan partikel  tongkol  jangung  menggunakan thermal conductivity apparatus. Papan partikel dibuat dengan membandingkan ukuran mesh. Sampel papan partikel dibuat  sebanyak  tiga  buah  dengan  ukuran  lolos ayakan 8, 16, 30 mesh, dan menghitung konduktivitas termal masing-masingnya.
Data  hasil  pengukuran  yang  didapat  secara langsung berupa ketebalan sampel (1cm) dan  massa tabung  (63gr).    Data  hasil  pengukuran  pada  sampel papan partikel tongkol jagung dengan ukuran partikel yang  lolos  ayakan  8,  16,  32    mesh.  Tabel  penelitian terdiri  dari  diameter  rata-rata  total  es  (d),  luas  aliran panas  antara  es  yang  berkontak  dengan  permukaan sampel  (A),  laju  es  melebur  (R 0 ),  dan  nilai konduktivitas  termal  (K)  dapat  dilihat  pada  Tabel  2, Tabel 3, dan Tabel 4.
Hasil pengukuran papan partikel tongkol jagung dengan  ukuran  lolos  ayakan  8  mesh  dapat  dilihat pada Tabel 2.
Tabel  2.  Hasil  Pengukuran  Sampel  Papan    Partikel Tongkol  Jagung  dengan  Ukuran  Lolos Ayakan 8 mesh.
Ukuran Mesh Peng ujian d (cm) A (cm 2 ) R 0 (gr/s) K (W/m 0 C) 8 1 7,878 48,719 0,017 0,1199 2 8,155 52,205 0,015 0,0965 3 8,210 52,910 0,014 0,0873
Pada  Tabel  2  dapat  dilihat,  hasil  pengukuran  pada pengujian  1  dengan  diameter  7,878  cm,  luas penampang  48,179  cm 2 dan  kelajuan  0,017  gr/s diperoleh  nilai  konduktivitas  termalnya  0.1199 W/m 0 C. Pada pengujian 2 dengan diameter 8,155 cm, luas penampang 52,205 cm 2 dan kelajuan 0,015  gr/s diperoleh  nilai  konduktivitas  termalnya  0,0965 W/m 0 C. Pada pengujian 3 dengan diameter 8,210 cm, luas  penampang  52,91  cm 2 dan  kelajuan  0,014  gr/s diperoleh nilai konduktivitas termal 0.156 W/m 0 C. Hasil pengukuran papan partikel tongkol jagung dengan  ukuran  lolos  ayakan  16  mesh  dapat  dilihat pada Tabel 3.
Tabel  3.  Hasil  Pengukuran  Sampel  Papan  Partikel
Tongkol  Jagung  dengan  Ukuran  Lolos Ayakan 16 Mesh. Ukuran Mesh Pengujian d (cm) A (cm 2 ) R o (gr/s) K (W/m 0 C) 16 1 8.080 51.249 0.0200 0.130 2 8.276 53.760 0.0178 0.110 3 8.200 52.780 0.0246 0.156 Mulai Persiapan
Sampel Proses
Crushing Proses Pengayakan mesh Proses Pencampuran
(Mixing)
Cetak Spesimen Papan Partikel
Pengeringan Spesimen Papan Partikel Pengujian Konduktivitas Termal Papan Partikel Analisis Data Kesimpulan Selesai
Pada  Tabel  3  dapat  dilihat,    hasil  pengukuran  pada pengujian  1  dengan  diameter  8,080  cm,  luas penampang  51,249  cm 2 dan  kelajuan  0,0200  gr/s diperoleh  nilai  konduktivitas  termalnya  0.130 W/m 0 C. Pada pengujian 2 dengan diameter 8,276 cm, luas penampang 53,760 cm 2 dan kelajuan 0,0178 gr/s diperoleh  nilai  konduktivitas  termalnya  0.110.  pada pengujian  3  dengan  diameter  8,200  cm,  luas penampang  52,780  cm 2 dan  kelajuan  0,0246  gr/s diperoleh  nilai  konduktivitas  termalnya  0.156 W/m 0 C.
Hasil pengukuran papan partikel tongkol jagung dengan  ukuran  lolos  ayakan  30  mesh  dapat  dilihat pada Tabel 4.
Tabel  4.  Hasil  Pengukuran  Sampel  Papan  Partikel Tongkol  Jagung  dengan  Ukuran  Lolos Ayakan 30 Mesh.
Ukuran Mesh Pengujian d (cm) A (cm 2 ) R o (gr/s) K
(W/m 0 C) 30 1 8.289 53.9365 0.0425 0.2640 2 8.894 62.1065 0.0310 0.1677 3 8.240 53.2900 0.0313 0.1973
Pada  Tabel  4  dapat  dilihat,    hasil  pengukuran  pada pengujian  1  dengan  diameter  8,289  cm,  luas penampang  53,9365  cm 2 dan  kelajuan  0,0425  gr/s diperoleh  nilai  konduktivitas  termalnya  0.2640 W/m 0 C. Pada pengujian 2 dengan diameter 8,894 cm, luas  penampang  62,1065  cm 2 dan  kelajuan  0,0310 gr/s  diperoleh  nilai  konduktivitas  termalnya  0,1677. Pada  pengujian  3  dengan  diameter  8,240  cm,  luas penampang  53,2900  cm 2 dan  kelajuan  0,0313  gr/s diperoleh nilai konduktivitas termal 01973 W/m 0 C. Data  hasil  pengukuran  yang  didapat  secara tidak  langsung yaitu nilai konduktivitas termal, yang dihitung  berdasarkan  nilai  pengukuran  langsung dengan  menggunakan  Persamaan  10.  Konduktivitas termal menunjukkan kemampuan benda menghantarkan  panas.  Untuk  melihat  pengaruh  dari variasi  ukuran  partikel  terhadap  nilai  konduktivitas termal  papan  partikel  tongkol  jagung  dapat  dilihat pada Tabel 5.
Tabel  5.  Data  Nilai  Konduktivitas  Termal  Papan Partikel  dengan  Variasi  Ukuran  Partikel yang Lolos Ayakan 8, 16, 30 Mesh Kompo sisi Konduktivitas termal (W/m ) Rata-rata Konduktivitas Termal(W/m ) Ukuran Mesh 1 2 3 8 mesh    0.1199  0.0965  0.0873 0.1012 16 mesh 0.1300   0.1100  0.1560 0.1320 30 mesh 0.2640  0.1677  0.1973 0.2090
Tabel  5.  menunjukkan  bahwa  semakin  besar  ukuran lolos  ayakan  mesh  yang  digunakan,  yang  mana ukuran  partikelnya  semakin  kecil  maka  nilai konduktivitas  termal  dari  papan  partikel  semakin besar dan sebaliknya.
Pada  hasil  pengujian  rata-rata  konduktivitas termal  pada  Tabel  5  dapat  dilihat  semakin  besar
ukuran  lolos  ayakan  mesh,  ukuran  partikelnya semakin  kecil  maka  nilai  konduktivitas  termal semakin  tinggi  dan  sebaliknya.  Hal  ini  dapat  dilihat pada  grafik  hubungan  antara  ukuran  ayakan  mesh terhadap nilai konduktivitas termal pada Gambar 2.
Gambar  2.  Grafik  Variasi  Ukuran  Partikel  pada Papan Partikel Tongkol Jagung terhadap Konduktivitas Termal.
Gambar  2  memperlihatkan  bahwa  variasi  ukuran partikel  pada  papan  partikel  terhadap  konduktivitas termal.  Papan  partikel  yang  memiliki  ukuran  lolos ayakan 8 mesh yang mana ukuran partikel nya besar, memilliki  nilai  konduktivitas  terkecil  yaitu  0.1012 W/m dan nilai konduktivitas terbesar terdapat pada ukuran  lolos  ayakan  30  mesh  yaitu  0.209  W/m yang mana ukuran partikelnya kecil.
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  nilai konduktivitas  termal  papan  partikel  tongkol  jagung dipengaruhi  oleh  ukuran  partikel,  semakin  kecil ukuran  partikel  semakin  besar  konduktivitas  termal. Berdasarkan  Tabel  5  nilai  konduktivitas  termal terkecil  terdapat  pada  ukuran  partikel  yang  besar yaitu  dengan  ukuran  lolos  ayakan  8  mesh  yaitu 0,1012  W/m .  Nilai  konduktivitas  termal  terbesar terdapat  pada  ukuran  partikel  yang  kecil  dengan ukuran  lolos  ayakan    30  mesh  yaitu  0,2090  W/m . Bahan  yang  baik  dijadikan  sebagai  bahan  untuk isolator  panas  memiliki  nilai  konduktivitas  termal sekitar 0.1 W/m 0 C [20] .
Berdasarkan  Gambar  2,  tampak  perbedaan nilai  kondutivitas  termal  papan  partikel  berbeda  di setiap  perbedaan  ukuran  mesh  yang  digunakan. Semakin  kecil  ukuran  partikel  maka  semakin  besar nilai konduktivitas termalnya dan sebaliknya semakin besar  ukuran  partikel  maka  konduktivitas  termalnya kecil.  Papan  partikel  dengan  ukuran  partikel  yang lebih  kecil  membuat  nilai  konduktivitas  termalnya juga semakin besar.
Salah  satu  faktor  yang mempengaruhi konduktivitas  termal  suatu  material  adalah  porositas dan kepadatan material tersebut [15] . Apabila pori pori
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 8 16 30 K O N D U K T IV IT A S T E R M A L
bahan semakin banyak maka konduktivitas termalnya makin kecil. Material berpori dapat mengandung gas dalam pori-porinya. Sebagaimana yang telah diketahui  bahwa  gas  adalah  pemindah  kalor  yang buruk  dibandingkan  cairan  atau  padatan.  Rendahnya konduktivitas  termal  disebabkan  oleh  rendahnya konduktivitas udara yang terjebak dalam pori.
Nilai konduktivitas termal yang semakin besar dikarenakan  materi  penyusun  papan  partikel  lebih padu  dan  sedikit  menghasilkan  rongga  di  dalam papan partikel yang menyebabkan terjadinya gesekan-gesekan  antar  partikel  yang  mengakibatkan hantaran panas jadi meningkat.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah dilakukan  mengenai  papan  partikel  tongkol  jagung dengan variasi ukuran partikel, dapat disimpulkan:
1. Pengaruh  variasi  ukuran  partikel  pada  papan partikel  tongkol  jagung  adalah  semakin  kecil ukuran  partikel  pada  papan  partikel  tongkol jagung,  maka  semakin  besar  nilai  konduktivitas termalnya.
2. Ukuran  partikel  yang  baik  dijadikan  sebagai bahan isolator pada papan partikel tongkol jagung adalah ukuran partikel yang besar dengan ukuran lolos ayakan 8 mesh.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dra.  Syakbaniah,  M.Si,  Bapak  Zulhendri  Kamus, S.Pd,  M.Si,  dan  Bapak  Yohandri,  S.Si,  Ph.D  yang telah  banyak  memberikan  saran  dalam  penulisan jurnal  ini.    Selanjutnya  kepada  pihak  laboran Universitas  Muhammadiyah  Sumatera  Barat  yang telah memberikan izin untuk membuat papan partikel dan  kepada  Ibu  Dra.  Syakbaniah,  M.Si  sebagai Kepala  Labor  Mekanika  dan  Geofisika  yang  telah memberikan izin untuk melakukan pengambilan data nilai  konduktivitas  termal  papan  partikel  jagung, sehingga  penelitian  ini  dapat  diselesaikan  dengan baik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].Sulastiningsih,  I.M.  2004. Pengharuh  Kadar Perekat dan Campuran Kulit Terhadap Sifat Fisis  dan  Mekanis  Papan  Partikel  Tusam. Jurnal  Penelitian  Hasil  Hutan.  Vol.  4  No.  5 Hal 184-191.
[2].Subiyakto  dan  Prasetya    B.  2003. Pemanfaatan Langsung  Serbuk  Kulit  Kayu  Akasia Sebagai Perekat Papan Partikel. Jurnal Ilmu dan  Teknologi  Kayu  Tropis  Vol.  1  LIPI. Bogor.
[3].Zhongli,  P.,  Ruihong,  Z.  dkk.  2007. Physical Properties of Thin Particleboard Made from Saline Eucalyptus. Elsevier.
[4].Mujahid.  2008. Pengharuh  Variasi  Sambungan Satu  Ruas  dan  Dua  Ruas  Bambu  Terhadap Kekuatan  Balok  Laminasi  Bambu  Tali
[skripsi]. Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor [5].Suhasman.2008. Papan Komposit . Fakultas
Kehutanan Universitas Hasanudin:Makasar.
[6].Kollman,  F.F.P.,  E.W  Kwenzi,  dan  A.J.  Stamm 1975. Principle  of  Wood  Science  and Technology  Vol  II,  Wood  Based  Materials. Springer  Verley  Berlin  Heidelberg.  New York.
[7].Wakman,  dan  Burhanuddin.  2007. Pengelolaan Penyakit  Tanaman  Jagung. Balai  Penelitian Tanaman Serealia, Maros.
[8].Maloney  TM.  1993. Modern  Particleboard  and Dry-Process  Fiberboard  Manufacturing. San Fransisco: Miller Freeman Inc.
[9].Houwink R dan Solomon G. 1965. Adhesion and Adhesive .  Vol  I  &  II.  Elseiver  Publishing Company. Amsterdam.
[10].Haygreen dan Bowyer. 1989. Langkah Langkah Dasar Dalam Pembuatan Papan Partikel .
[11].Harmanto.1989. Dasar-Dasar  Termodinamika Teknik . Depertemen Pendidikan dan Kebudayaan,Direktorat  Jendral  Pendidikan Tinggi: Jakarta.
[12].Haugh D.Young & Roger A. 2001. Fisika Untuk Universitas,  Edisi  Kesepuluh  Jilid  1 . Jakarta: Erlangga.
[13].J. P. Holman.1997. Perpindahan Kalor. Jakarta : Erlangga.
[14].Anonim.1987. Thermal Conductivity Apparatus, Instruction  Manual  and  Experiment  Guide for  the  Pasco  Scientific  Model  TD-8561 . PASCO scientific.
[15].Hidayat,  Syarif  .  2000. Pusat  Pengembangan Bahan Ajar. Fisika Bangunan. UMB.
[16].Haygreen JG dan Bowyer JL. 1989. Hasil Hutan dan  Ilmu  Kayu .  Terjemahan.  Gadjah  Mada University Press: Yogyakarta.
[17].Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika 1 . Erlangga:Jakarta.
[18].Kreith,  F.,  1976, Prinsip-Prinsip  Perpindahan Panas ,  edisi  ketiga,  (Alih  Bahasa:  A Prijono), Erlangga:Jakarta.
[19].Asyhari,  Muhammad.  2012. Isolator  dan Semikonduktor. Gadjah  Mada  University Press. Yogyakarta.
[20].Wibowo,  Hari,  dkk.  2008. Pengaruh  Ketebalan dan  Kepadatan  Terhadap  Sifat  Isolator Panas  Papan  Partikel  dari  Sekam  Padi. Jurnal  Teknik  Mesin,  Fakultas  Teknik Industri, IST AKPRIND Yogyakarta (Diakses pada tanggal 25 Januari 2014).
[21].Arbintarso,Ellyawan  S,  dkk.  2008. Kotak Penyimpanan  Dingin  dari  Papan  Partikel Sekam  Padi. Jurnal  Teknik  Mesin,  Fakultas Teknik Industri, IST AKPRIND Yogyakarta (Diakses pada tanggal 21 Maret 2012 ).