## Analisis Sifat Fisik dan Mekanik Papan Partikel Berbahan Dasar Sekam Padi
Fauziah 1) , Dwiria Wahyuni* 1) , Boni P. Lapanporo 1)
1) Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Tanjungpura *Email : dwiriawahyuni@physics.untan.ac.id

## Abstrak
Telah  dilakukan  pembuatan  papan  patikel  dari  sekam  padi  dengan  menggunakan  perekat  urea formaldehyde  (UF).  Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  sifat  fisik  dan  mekanik  pada  papan partikel.  Pembuatan  papan  partikel  menggunakan  bahan  baku  sekam  kasar  dan  sekam  halus  dengan perbandingan bahan baku 60 : 40, dan penambahan perekat urea formaldehyde (UF) dengan persentase berat  perekat  yang  digunakan  adalah  18%,  20%,  dan  22%.  Papan  partikel  kemudian  dikempa  dengan tekanan 25 kg/cm 2 pada suhu 140°C selama 8 menit. Papan partikel yang dihasilkan kemudian diuji sifat fisik dan mekaniknya menurut standar JIS A 5908-2003. Dari hasil penelitian  sifat fisik yang  memenuhi standar  JIS  A  5908-2003  yaitu  kerapatan  dengan  nilai  0,703  g / cm 3 sampai  0,709  g / cm 3 dan  kadar  air dengan nilai 8,75% sampai 9,92%. Akan tetapi, sifat mekanik papan partikel tidak memenuhi standar JIS A  5908-2003.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  papan  partikel  dari  sekam  padi  dapat  digunakan sebagai bahan baku papan partikel.
Kata kunci : sekam padi, urea formaldehida, parafin, katalis, dan papan partikel

## 1. Pendahuluan
Padi  merupakan produk utama pertanian di  negara-negara  agraris  termasuk  Indonesia. Penggilingan padi menghasilkan 72% beras, 5% dedak, dan 20-22% sekam (Prasad, dkk., 2001). Sekam  padi  merupakan  produk  samping  yang melimpah  dari  hasil  penggilingan  padi  yang selama  ini  hanya  digunakan  sebagai  bahan bakar untuk pembakaran batu merah, pembakaran  untuk  memasak  atau  dibuang begitu  saja.  Penanganan  sekam  padi  yang  tidak tepat  akan  menimbulkan  pencemaran  terhadap lingkungan.  Sekam  padi  mengandung  78-80% bahan  organik  yang  mudah  menguap  yaitu lignin,  selulosa,  dan  gula.  Abu  sekam  padi  yang dihasilkan  dari  pembakaran  sekam  padi  adalah sekitar  20%  (Yalqin  dan  Selving,  2001).  Untuk mengurangi  dampak  terhadap  lingkungan, diperlukan  alternatif  untuk  memanfaatkan sekam  padi  ini.  Salah  satu  alternatif  yang  bisa digunakan  adalah  menggunakan  sekam  padi sebagai  bahan  pembuatan  papan  partikel. Penggunaan  sekam  diharapkan  dapat  menjadi bahan  pengganti  kayu  yang  sampai  sekarang masih  mendominasi  pembuatan  papan  partikel. Papan  partikel  yang  dibuat  dari  sekam  dapat menjadi  substitusi  kayu  dimana  permintaan kayu  di  pasaran  masih  cukup  tinggi.  Adanya substitusi kayu dengan papan partikel diharapkan dapat mengurangi tingginya penggunaan kayu untuk kebutuhan struktur dan non struktur.
Riska  (2008)  melakukan  penelitian tentang  pembuatan  papan  partikel  dari  sekam yang  direbus  dan  menggunakan  limbah  plastik sebagai  bahan  perekatnya.  Malau  (2009) berhasil  memanfaatkan  ampas  tebu  untuk dijadikan  papan  partikel  dengan  menggunakan urea  formaldehida  sebagai  bahan  perekat.  Pada penelitian  ini  digunakan  cara  yang  berbeda yaitu  dengan  proses  penjemuran  sekam  dan perekat yang digunakan dalam proses pembuatan  papan  partikel  sekam  adalah  urea formaldehida.  Penelitian  ini  dilakukan  untuk mengetahui  sifat  fisik  dan  mekanik  papan partikel  dari  sekam  padi  dan  diharapkan pembuatan  papan  partikel  dari  sekam  padi dapat  bermanfaat  untuk  memenuhi  kebutuhan papan,  serta  mengurangi  dampak  pencemaran lingkungan.
Papan  partikel  mempunyai  beberapa kelebihan  dibanding  kayu  asalnya  yaitu  papan partikel bebas dari mata  kayu, pecah dan retak, selain  itu  ukuran  dan  kerapatan  papan  partikel dapat disesuaikan dengan kebutuhan, mempunyai  sifat  isotropis,  serta  sifat  dan kualitasnya  dapat  diatur.  Kelemahan  papan partikel  adalah  stabilitas  dimensinya  yang rendah.  Pengembangan  tebal  papan  partikel sekitar  10%  hingga  25%  dari  kondisi  kering  ke basah  melebihi  pengembangan  kayu  utuhnya serta  pengembangan  liniernya  sampai  0,35%. Pengembangan  panjang  dan  tebal  pada  papan partikel  ini  sangat  besar  pengaruhnya  terhadap
pemakaian,  terutama  bila  digunakan  sebagai bahan bangunan (Haygreen dan Bowyer, 1996).

## 2. Metodologi Material dan Peralatan
Sekam  padi  diperoleh  dari  penggilingan padi  jalan  Parit  Haji  Husin  2  Pontianak, sedangkan bahan lainya adalah urea formaldehyda  (UF),  parafin,  katalis.  Peralatan yang  digunakan  alat  press  hidrolik  panas  (Hot press),  ayakan  berukuran  20-25  mesh,  blender, cetakan,  cutter,  ember  plastik,  kaliper,  kantong plastik,  kertas  teflon  2  buah,  lempeng alumunium  2  buah,  mikrometer,  neraca  digital, oven, rotary blender, spray gun, timbangan.

## Persiapan bahan baku
Persiapan  penelitian  dilakukan  dengan mengeringkan  sekam  dengan  penjemuran selama  1  hari.  Sebagian  sekam  kering  digiling kemudian  diayak  dengan  ayakan  berukuran  20 mesh.  Selanjutnya  partikel  sekam  padi  dioven pada suhu 85°C sampai kadar airnya 5% sekitar 24  jam  –  27  jam  pengovenan.  Setelah  itu, hasilnya dimasukkan ke dalam plastik kemasan. Pembuatan papan partikel Pembuatan papan partikel dimulai dengan mencampur partikel  sekam  murni  60%, sekam  halus  40%,  perekat,  parafin,  dan  katalis. Campuran  partikel  dan  perekat  yang  telah tercampur  merata  dimasukkan  ke  dalam pencetak  ukuran  (30  x  30  x  1)  cm  kemudian dipadatkan.  Campuran  partikel  yang  telah dimasukkan  ke  dalam  cetakan  kemudian dikempa  panas,  namun  sebelumnya,  pada bagian sisi kiri dan kanan diletakkan batang besi persegi  dengan  panjang  sisi  1  cm  agar  didapat ketebalan  yang  diinginkan,  yaitu  1  cm. Pengempaan  dilakukan  dengan  menggunakan mesin  kempa  panas  (hot  press)  dengan  waktu kempa 8 menit, suhu kempa 140°C dan tekanan kempa  25  kg/cm 2 .  Kemudian  papan  partikel didinginkan  dan  dilepaskan  dari  cetakan  lalu dilakukan  pengkondisian  selama  7-14  hari supaya kadar air lembaran  papan partikel yang dibuat seragam pada seluruh bagian papan. Pengujian Sifat Fisik Papan Partikel
 Uji kerapatan Pada uji ini, contoh uji berukuran 10 cm x
10  cm  dalam  keadaan  kering  udara  dan kemudian  diukur  panjang,  lebar  dan  tebalnya untuk  menentukan  volume  contoh  uji  (panjang, lebar, tebal).  Kerapatan papan partikel dihitung dengan menggunakan persamaan (1) :
K = (1)
Keterangan:
K  = Kerapatan (g/ 3 ) ; B  = berat kering udara (g) ; V  = volume kering udara(g)
 Uji Kadar Air
Contoh  uji  berukuran  10  cm  x  10  cm ditimbang  berat  awalnya  (BA),  kemudian dikeringkan  dalam  oven  pada  suhu  103±2°C. kegiatan  ini  diulang  sampai  beratnya  konstan (BKO).  Contoh  uji  dimasukkan  ke  dalam desikator  selama  15  menit,    kemudian ditimbang,  kadar  air  papan  partikel  dihitung dengan persamaan (2) :
KA = 1 2 2 x100% (2) Keterangan : KA = Kadar air (%)
= Massa kering udara bahan uji (g)
=massa kering bahan setelah dioven (g)
 Pengembangan Tebal Sebelum diberi air, terlebih dahulu diukur ketebalan  bahan  uji,  kemudian direndam dalam air dingin selama 24 jam. Selanjutnyan bahan uji diukur kembali tebalnya. Perhitungan sampel uji melalui pengukuran tebal  sebelum perendaman air ( ) dan tebal setelah perendaman selama 24 jam( ).
Pt = 2 1 1 x100% (3)
Keterangan : PT   = Pengembangan tebal (%)
= Tebal bahan uji sebelum perendaman (cm)
= Tebal bahan uji setelah perendaman (cm)
Pengujian Sifat Mekanik Papan Partikel
 Keteguhan Lentur ( MOE) Bahan  uji  diukur  panjang,  lebar  dan tebalnya,  kemudian  ditempatkan  pada  alat  uji MOE.  Untuk  pengujian,  jarak  sengga  yang digunakan  adalah  15  cm.  Pengujian  keteguhan lentur  papan  partikel  dilakukan  bersama-sama dengan  pengujian  modulus  patah,  namun  yang dicatat  dalam  pengujian  ini  adalah  perubahan defleksi  setiap  perubahan  beban  tertentu dengan persamaan (4) :
MOE = 3 4 3 (4) Keterangan : MOE  =   modulus elastisitas(kg/ 2 )
p =   beban sampai batas proporsi(kg)
L =   panjang bentangan contoh uji(cm) y =   perubahan  defleksi  setiap  perubahan beban(cm)
b =   lebar contoh uji(cm)
h =   tebal contoh uji (cm)
 Keteguhan patah (MOR)
Pengujian  dilakukan  dengan  mesin  uji universal dengan  contoh uji  berukuran 20 cm  x 5  cm.  Jarak  penyangga  yang  digunakan  adalah 15  cm.  Nilai  MOR  dihitung  dengan  Persamaan (5) :
MOR = 3 2 3 (5)
Keterangan:
MOR  =   Modulus patah (kg/ 2 ) p =   berat beban maksimum (kg) L =   panjang bentangan contoh uji (cm)
b =   lebar contoh uji (cm) h =   tebal contoh uji (cm) 3. Hasil Sifat Fisik Papan Partikel
 Kerapatan
Tabel  1.  Hasil  pengujian  kerapatan  papan partikel No. Persentase Berat Perekat Rerata Kerapatan (g/cm 3 ) 1 18% 0,709 2 20% 0,705 3 22% 0,703
Berdasarkan    hasil  pengujian  yang dilakukan, diperoleh  nilai dari kerapatan papan partikel  adalah  antara  0,703  g/cm 3 sampai dengan  0,709  g/cm 3 .  Kerapatan  tertinggi terdapat  pada  persentase  berat  perekat  18% dan  yang  terendah  terdapat  pada  persentase berat  perekat  22%.  Standar  JIS  A  5908-2003 mensyaratkan  bahwa  kerapatan  papan  partikel yang  baik  yaitu  0,5  –  0,9    g/cm 3 .  Secara keseluruhan  kerapatan  papan  partikel  yang dibuat  melalui  penelitian  ini  sudah  sesuai dengan  standar  kerapatan  yang  ditargetkan yaitu sekitar 0,70 g/cm 3 .
Semakin  besar  konsentrasi  perekat  yang digunakan  maka  nilai  kerapatan  papan  partikel akan semakin tinggi (Sulastiningsih, 2009), akan tetapi  hasil  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa nilai  kerapatan  menurun  karena  ketebalan papan  yang  dibuat  berbeda  dari  sisi  tepi  dan tengah  papan.  Sedangkan  nilai  kerapatan diambil  pada  sisi  tengah  papan.  Hal  ini berpengaruh terhadap kerapatan yang bergantung  pada  volume  papan.  Kerapatan papan juga dipengaruhi oleh bahan baku sekam padi. Kerapatan menurun dikarenakan komposisi  partikel  yang  minim  dan  rongga banyak  diisi  oleh  perekat  sehingga  papan mempunyai  berat  yang  kecil  dibanding  dengan volume dari papan itu sendiri (Mawardi, 2009).
 Kadar Air
Kadar  air  merupakan  sifat  fisis  yang ditentukan  setelah  melalui  proses  pengovenan. Kadar  air  menunjukkan  kandungan  air  yang terdapat  pada  papan  partikel  ketika  berada dalam keadaan kesetimbangan dengan lingkungan sekitarnya.
Hasil  pengujian  yang  telah  dilakukan menunjukkan  nilai  kadar  air  papan  partikel berkisar  antara  8,75%  sampai  9,92%.  Nilai kadar air papan partikel yang tertinggi terdapat pada  papan  dengan  persentase  berat  perekat
22%, sedangkan nilai yang terendah adalah yang terdapat  pada  persentase  berat  perekat  18%. Untuk  standar  JIS  A  5908-2003  pada  kadar  air papan  partikel  adalah  5%  sampai  13%.  Kadar air papan partikel pada penelitian ini dari semua perlakuan  sudah  sesuai  dengan  standar  JIS  A 5908-2003 sebagaimana terlihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil pengujian kadar air papan partikel No Persentase Berat Perekat Rerata Kadar Air (%) 1 18% 8,75 2 20% 9,00 3 22% 9,92
Besarnya  kadar  air  dalam  papan partikel dipengaruhi oleh kadar air bahan baku. Kadar air sekam kasar lebih besar dari kadar air sekam  halus  yang  telah  dioven  selama  24  jam pada  suhu  85°C  dengan  kadar  air  5%.  Semakin sedikit bahan baku yang digunakan maka kadar air  juga  semakin  kecil,  akan  tetapi  hasil penelitian  ini  menunjukkan  bahwa  nilai  kadar air  semakin  besar.  Tingginya  nilai  kadar  air disebabkan  sifat  papan  partikel  yang  bersifat higroskopis  karena  mengandung  lignin  dan selulosa,  dimana  semua  bahan  mengandung lignin dan selulosa sangat mudah menyerap dan melepaskan  air  (higroskopis)  dan  selain  bahan baku  yang  berpengaruh  terhadap  tingginya kadar  air  papan,  penggunaan  perekat  cair  juga dapat  meningkatkan    kadar  air  papan  sebesar 4%  sampai  dengan  6%  (Haygreen  dan  Bowyer, 2003).
 Pengembangan Tebal
Tabel 3. Hasil pengujian pengembangan tebal No Persentase Berat Perekat Rerata Pengembangan Tebal (%) 1. 18% 19,4 2. 20% 16,0 3. 22% 13,5 Hasil pengujian papan partikel yang telah dilakukan
menunjukkan persentase pengembangan  tebal  setelah  direndam  selama 24  jam  yang  dialami  oleh  papan  adalah    13,5% sampai  dengan  19,4%.  Pengembangan  tebal tertinggi terdapat pada persentase berat perekat 18%  dan  pengembangan  tebal  yang  terendah terdapat  dapa  persentase  berat  perekat  22%. Pada  penelitian  ini,  papan  partikel  yang dihasilkan  belum    memenuhi  standar  yang ditentukan  karena  melebihi  standar.  Untuk standar  JIS  A  5809-2003  pengembangan  tebal papan partikel yaitu maksimal 12%.
Dari  hasil  pengujian    papan  partikel pada  Tabel  3,  nilai  pengembangan  tebal  yang tidak memenuhi standar diperkirakan dipengaruhi  faktor  jumlah  sekam  padi  yang
digunakan  terutama  sekam  padi  kasar.  Selama penelitian diketahui bahwa pengembangan tebal terjadi  karena  bahan  baku  yang  terdiri  dari sekam
kasar mudah
mengembang. Pengembangan tebal berkaitan dengan penyerapan  air  oleh  papan  partikel.  Dengan semakin  tingginya  serapan  air,  maka  partikel- partikel sekam menyerap air sehingga melemahkan ikatan  antar  partikel dan  akhirnya membuat  papan  partikel  mengembang,  artinya semakin banyak pula perubahan dimensi  papan partikel  yang  terjadi.  Jumlah  sekam  padi  yang banyak    membuat  hasil  pengembangan  tebal menjadi semakin besar pula.
Sifat Mekanik Papan Partikel
 Modulus Elastisitas (MOE)
Tabel 4 pengujian MOE papan partikel No Persentase Berat Perekat Rerata MOE (kg/cm 2 ) 1 18% 8.695,99 2 20% 10.470,49 3 22% 10.465,26
Tabel  4  menunjukkan  bahwa  nilai  MOE yang diperoleh berkisar antara 8.695,99 kg/cm 2 sampai  dengan  10.470,49  kg/cm 2 .  Nilai  MOE yang  tertinggi  terdapat  pada  papan  partikel dengan persentase berat perekat 20%  dan  nilai MOE  yang  terendah  pada  persentase  berat perekat  18%.  Pada  penelitian,  papan  partikel yang  dihasilkan  belum  memenuhi  standar  JIS  A 5809-2003. Standar JIS A 5809-2003
mensyaratkan MOE papan partikel  yaitu 20.000 kg/cm 2 .
Hasil pengujian menunjukkan bahwa nilai rerata  MOE  tertinggi  pada  penelitian  ini  adalah pada  papan  partikel  dengan  persentase  berat perekat  20%.  Nilai  MOE  dipengaruhi  oleh kandungan  dan  jenis  bahan  perekat  yang digunakan,  daya  ikat  perekat  dan  ukuran partikel (Maloney 1993). Berdasarkan dari hasil pengujian  MOE  papan  partikel  pada  Tabel  4 diketahui bahwa faktor jumlah campuran sekam padi  kasar  dan  halus  berpengaruh  terhadap MOE  papan  partikel  yang  dihasilkan.  Hal  ini disebabkan  karena  saat  pencampuran  perekat pada  bahan  baku  kurang  merata,  dimana semakin  bertambah  persentase  berat  perekat maka  bahan  baku  juga  berkurang.  Penambahan sekam  kasar pada papan  partikel menyebabkan papan  partikel  menjadi  lebih  kaku,  sehingga tidak elastis.
 Modulus Patah (MOR)
Tabel 5 pengujian MOR papan partikel No Persentase Berat Perekat Rerata MOR (kg/cm 2 ) 1. 18% 56,102 2. 20% 65,567 3. 22% 76,682
Hasil  pengujian  keteguhan  patah  dapat dilihat  pada  Tabel  5.  Nilai  MOR  papan  partikel yang  diperoleh  berkisar  antara  56,102  kg/cm 2 dan    76,682  kg/cm 2 .  Nilai  MOR  yang  tertinggi terdapat pada papan partikel dengan persentase berat  perekat  22%  dan  yang  terendah  terdapat pada persentase berat perekat 18%. Standar JIS A  5809-2003  mensyaratkan  nilai  MOR  papan partikel  yaitu  82  kg/cm 2 sampai  184  kg/cm 2 . Pada  penelitian  ini  nilai  MOR  papan  partikel belum  memenuhi  standar  JIS  A  5809-2003,  hal ini  diperkirakan  karena  partikel  tersebut  tidak saling mengisi dan tidak saling mengikat antara satu  partikel  dengan  partikel  lainnya,  sehingga kekuatan patah papan tersebut rendah.
Maloney  (1993)  menyatakan  bahwa  nilai MOR  dipengaruhi  oleh  kandungan  dan  jenis perekat  yang  digunakan,  daya  ikat  perekat,  dan ukuran  partikel.  Oleh  karena  komposisi  bahan yang  menggunakan  sekam  padi  kasar  memiliki kelemahan,  yaitu  sekam  padi  kasar  memiliki rongga  yang  besar  antar  partikel  tersebut sehingga kekuatan antar partikel lemah.

## 4. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan yaitu sifat fisis papan partikel  sekam  padi  pada  sifat  kerapatan  0,703 gram/cm 3 sampai 0,709 gram/cm 3 dan kadar air 8,75%  sampai  9,92%  memenuhi  standar  JIS  A 5908-2003.  Sedangkan,  sifat  mekanik  papan partikel sekam padi tidak memenuhi standar JIS A 5908-2003.

## Daftar Pustaka
Hasni  Rizka,  2008,  Pembuatan  Papan  Partikel dari  Limbah  Plastik  dan  Sekam.  Institut Pertanian Bogor.
Haygreen,    J.G.,    dan    Bowyer,    J.L.,    1996,  Hasil Hutan  dan  Ilmu  Kayu  :  Suatu Pengantar. Sujipto,    A.H,    penerjemah;    Yogyakarta: Gajah    Mada  University  Press.  Terjemahan dari : Forest Product and Wood Science: An Introduction.
Maloney,  T.M.,  1993.   Modern  Particle  Board and    Dry    Process    Fiberboard Manufacturing.  Inc  Sanfransisco:  Miller Freeman.
Sulastiningsih  IM,  Novitasari,  Turoso  A.  2009. Pengaruh  Kadar  Perekat  Terhadap  Sifat Papan Partikel Bambu. Bogor. Jurnal Pusat Peneltian dan Pengembangan Hasil Hutan.