Jurnal Asiimetrik: Jurnal Ilmiah Rekayasa Dan Inovasi Terakreditasi “Peringkat 4” oleh Kemenristek/BRIN, Nomor SK: 200/M/KPT/2020 Volume 4 Nomor 2 Tahun 2022, Juli 2022, Halaman 117-124 Website : http://journal.univpancasila.ac.id/index.php/asiimetrik/

## Studi Eksperimental Sekam Padi sebagai Zat Campuran pada Komposit Termoplastik untuk Meningkatkan Sifat Isolator

## Experimental Study on Rice Husk as Filler Substance on Thermoplastic Composite to Reduce Thermal Conductivity
Agus Riyanto dan Yulian Hanafi  Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pancasila, Jakarta, 12640, Indonesia

## Informasi artikel
Diterima: 12/04/2022 Direvisi: 20/04/2022 Disetujui: 24/04/2022

## Abstract
Every year, Indonesia produces a large amount of rice husks. Insulating composites can benefit from the use of rice husks because of their high silica content and low thermal conductivity. The resin composite specimen with fibre and rice husk reinforcing agents is tested for heat insulating properties  by  insulating the  specimen  plate.  The  composite with fibre reinforcement and rice husk ash had the lowest thermal conductivity value of 0.3770 W/m 2 K, according to the results of the test. To put it another way, ash made from rice husks contains more silica than the husks themselves or the husks that have been milled.
Keywords: rice husk, composite, thermal conductivity.

## Abstrak
Indonesia menghasilkan sekam padi dengan jumlah yang tak sedikit tiap tahunnya. Sekam padi  mengandung  kadar  silika  yang  cukup  tinggi  sehingga  cocok  dijadikan  zat  penguat pada komposit isolator karena silika memiliki konduktivitas thermal yang rendah. Metode pengujian  yang  dilakukan  adalah  dengan  penyekatan  plat  spesimen  untuk  mengetahui sifat isolator panas dari spesimen komposit resin dengan zat penguat serat fiber dan sekam padi. Dari pengujian didapatkan bahwa komposit dengan zat penguat serat fiber dan abu sekam padi memiliki nilai konduktivitas thermal yang paling kecil yaitu 0,3770 W/m 2 K. Hal  itu  disebabkan  karena  abu  sekam  padi  memiliki  kandungan  silika  yang  lebih  besar dibanding sekam padi murni maupun sekam padi giling .
Kata Kunci: sekam padi, komposit, konduktivitas panas .
 Penulis Korespondensi. Tel: -; Handphone: +62 857 7727 5123 email : yulianhanif22@gmail.com
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License

## 1. PENDAHULUAN
Meningkatnya Sebagian besar rakyat Indonesia bekerja dibidang pertanian dan produk utama  dari  pertanian  di  Indonesia  adalah  padi. Berdasarkan  data  Badan  Pusat  Statistik  pada tahun  2021  Indonesia  memproduksi  sekitar  54.4 juta ton sekam padi giling (BPS, 2021) . Sekam padi telah lama terkenal sebagai sumber silika (Nurlia dkk . ,  2020;  Handayani,  Nurjanah  dan  Rengga, 2014) . Kandungan kimia sekam padi adalah 15 – 20% silika, 25 – 30% lignin, dan 50% selulosa (Ismail dan Waliuddin, 1996) . Sedangkan menurut Nur Saadah Zainal  sekam  padi  mengandung  kadar  silika, sekitar 18% ( Zainal dkk . , 2018) . Namun abu sekam padi  mengandung  silika  yang  lebih  tinggi  yaitu 89,17% (Meliyana,  Rahmawati  dan  Handayani, 2019) . Sudah banyak penelitian yang membuktikan silika sebagai material dengan sifat isolasi  yang  cukup  baik (Savitri,  Syakur  dan Hermawan, 2019) .
Penelitian  mengenai  pemanfaatan  sekam padi  sebagai  isolator  sudah  pernah  dilakukan sebelumnya  dengan  meneliti  beberapa  variabel yang akan mempengaruhi efektivitas sekam padi dalam  membuat  material  isolator.  Menurut  Sri Handani  besar  partikel  sekam  padi  berbanding terbalik dengan nilai konduktivitas panas sebuah material isolator yang dibuat dengan sekam padi (Handani,  2010) .  Dan  Hary  Wibowo  pada penelitian  mereka  yang  berjudul  “Konduktivitas Termal Papan Partikel Sekam Padi” berpendapat bahwa kepadatan partikel sekam padi berbanding terbalik dengan nilai konduktivitas panas material isolator yang dibuat dengan sekam padi (Wibowo dkk . , 2008) .
Sependapat  dengan  penelitian  yang  telah dilakukan  Sri  Handani  serta  Al-Noamany  dalam penelitiannya berkesimpulan bahwa semakin kecil partikel sekam padi yang menjadi bahan penguat suatu  komposit,  maka  semakin  kecil  pula  nilai konduktivitas  panas  dari  komposit  tersebut (Handani,  2010;  Al-Noamany,  Habieb  dan Alkhayatt,  2020) .  Selain  itu  kandungan  air  suatu zat  juga  mempengaruhi  nilai  konduktivitas material tersebut (Prasojo, Sulistyo dan Listyanto, 2012) .
Ada  banyak  variabel  yang  menentukan  nilai konduktivitas  material  selain  besar  atau
kepadatan partikel, oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk melakukan eksperimen pemanfaatan sekam padi sebagai isolator dengan proses  pengolahan  sebagai  variabelnya.  Melihat abu sekam padi memiliki jumlah silika yang lebih banyak dibanding sekam padi yang belum dibakar (Fatriansyah, Situmorang dan Dhaneswara, 2018) , berdasarkan  hal  tersebut,  maka  dilakukan penelitian  mengenai  proses  pengolahan  sekam padi  dengan  metode  pengolahan  yang  paling efektif untuk memanfaatkan sekam padi sebagai isolator.

## 2. METODOLOGI
Langkah-langkah  dari  penelitian  ini  dapat dilihat  pada  diagram  alir  yang  ditunjukan  oleh Gambar 1 . Langkah awal dari penelitian ini adalah studi literatur untuk memperoleh informasi yang cukup  untuk  merancang  metode  penelitian  dan alat  pengujian  yang  dibutuhkan.  Untuk  metode penelitian  dan  alat  pengujian  yang  akan  dipakai menggunakan  metode  isolasi  plat  spesimen (Handani, 2010) .
Gambar 1. Diagram alir penelitian
Setelah  metode  penelitian  dan  alat pengujian  telah  dirancang,  tahap  berikutnya adalah  pembuatan  spesimen  percobaan  dan  alat pengujian. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan   sekam   padi terhadap  nilai  konduktivitas  panas  spesimen komposit  yaitu  fiberglass  dan  mengetahui  jenis pengolahan  sekam  padi  yang  paling  baik  untuk mengurangi  nilai  konduktivitas  panas  komposit. Karena spesimen berbentuk pelat datar maka nilai konduktivitas  panas  dapat  dicari  dengan  rumus hukum Fourier (Holman, 2002) :
𝑞 =   − 𝑘𝐴 𝑥 ∆𝑇 (1)
dimana: q = Laju perpindahan panas (W) ∆ T = Selisih temperatur (K) k = Konduktivitas panas (W/mK) A = Luas permukaan kontak (m 2 ) x = Ketebalan plat (m)
Untuk  mengetahui  nilai  konduktivitas  panas suatu  benda  berbentuk  plat  datar,  maka diperlukan melakukan percobaan dengan melakukan suatu perlakuan panas dan mengumpulkan  data  berupa  laju  perpindahan panas, ketebalan plat, luas permukaan plat, dan perbedaan  termperatur  di  dua  permukaan  plat. Karena  ketebalan  dan  luas  permukaan  plat merupakan  variabel  bebas  yang  dapat  diatur sesuai dengan pembuatan spesimen percobaannya.  Selain  itu,  untuk  melengkapi analisis  data,  maka  diperlukan  nilai  laju perpindahan panas dan perbedaan temperatur di dua permukaan plat. Skema alat pengujian dapat dilihat pada Gambar 2 .
Gambar 2. Alat pengujian
Dinding  alat  pengujian  dilapisi  dengan isolator  panas  pada  salah  satu  ruangannya  agar panas  dari  elemen  pemanas  tidak  banyak  yang
keluar  ke  lingkungan.  Diletakan  3  termokopel untuk mengetahui nilai suhu masing-masing pada 2 permukaan plat spesimen dan untuk mengetahui nilai suhu pada salah satu ruangan alat pengujian yang  nantinya  akan  dipakai  untuk  mengetahui nilai laju perpindahan panas.
Spesimen dibuat berupa komposit termoplastik  berbentuk  plat  dengan  zat  pengisi resin.  Pengujian  akan  dilakukan  terhadap komposit  termoplastik fiberglass yang  telah ditambahkan sekam padi dan tanpa penambahan sekam  padi.  Sekam  padi  divariasikan  menjadi  3 pengolahan yaitu, sekam padi yang tidak diolah, sekam  padi  yang  telah  digiling,  dan  sekam  padi yang telah dibakar. Selain itu rasio resin dengan zat  penguat  juga  divariasikan  menjadi  2  yaitu, 30:70  dan  40:60.  Variasi  rasio  dilakukan sedemikian  rupa  untuk  mengetahui  hubungan antara  rasio  resin  dan  zat  penguat  dengan  nilai konduktivitas  panas  komposit  termoplastik tersebut. Rasio dan komposisi dari spesimen yang diuji ditunjukan pada Tabel 1 .
Spesimen  nomor  1  merupakan  spesimen komposit  termoplastik  yang  berpenguat  serat fiberglass tanpa  tambahan  sekam  padi  sama sekali.  Itulah  sebabnya  mengapa  volume  resin, filler ,  maupun  volume  spesimen  keseluruhannya sangat  berbeda  dengan  spesimen  lainnya dikarenakan  untuk  menjaga  rasio  antara  zat penguat  dan  zat  pengisi  agar  tetap  40:60,  sama seperti spesimen lainnya.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  dilakukan  dengan  mengatur  daya heater sebesar  80  W  sama  seperti  penelitian terkait yang dilakukan oleh Sri Handani (Handani, 2010) .  Udara  panas  yang  keluar  bertemperatur 220°C.  Semakin  tinggi  suhu  udara  yang  keluar, maka  perbedaan  suhu  akan  semakin  terlihat. Namun  temperatur  tidak  boleh  terlalu  tinggi karena  berpotensi  melelehkan  spesimen.  Suhu 220°C  dinilai  pas  sebagai  temperatur  pengujian. Data  yang  diperoleh  saat  pengujian  ditunjukan pada Tabel 2 . Sedangkan penjelasan lebih detail mengenai  posisi  pengambilan  data  temperatur pada alat uji dapat dilihat pada Gambar 3 . Data temperatur  diambil  setelah  temperatur  pada ruangan pengujian telah stabil.
Tabel 1. Data rasio volume spesimen
Tabel 2. Data hasil pengujian
Tabel 3. Data hasil perhitungan
Keterangan:
• ∆ T   = Selisih temperatur permukaan spesimen
• ∆ Tb = Selisih temperatur permukaan alat uji
Temperatur dimana suhu pada ruangan telah
stabil dicatat dengan nama “Tk”. Tk menggambarkan seberapa isolator spesimen yang diuji.  Segala  data  temperatur  diambil  setelah temperatur pada ruangan pengujian telah stabil. Temperatur  dimana  suhu  pada  ruangan  telah stabil dicatat dengan nama “Tk”. Tk menggambarkan seberapa isolator spesimen yang diuji.  Semakin  rendah  temperatur  Tk,  maka semakin isolator pula spesimen yang diuji.
Gambar 3. Posisi pengambilan data temperatur

## Keterangan:
• Ta  = Temperatur permukaan spesimen 1
• Tb  = Temperatur permukaan spesimen 2
• Tk  = Temperatur konstan pada alat uji setelah heater dinyalakan
• Tb 1 = Temperatur permukaan alat uji 1
• Tb 2 = Temperatur permukaan alat uji 2
Nilai  Tk  dari  beberapa  spesimen  ditunjukan pada Gambar  4 .  Untuk  data  Tb 1 maupun  Tb 2 di dapat  menggunakan  termokopel  lain  yang  tidak terpaku pada alat pengujian.
Gambar 4. Bar chart dari nilai temperatur konstan beberapa spesimen
Temperatur  konstan  adalah  nilai  dimana temperatur  pada  ruangan  ‘dingin’  alat  penguji sudah  konstan  (tidak  naik  ataupun  turun  lagi selama  pemanas  masih  dinyalakan).  Jika temperatur sudah konstan, itu artinya kalor yang masuk  ke  ruangan  ‘dingin’  alat  penguji  sama besarnya  dengan  kalor  yang  keluar  dari  ruangan ‘dingin’  alat  penguji.  Pada  spesimen  1  terlihat nilainya jauh lebih besar dari spesimen lain. Hal itu  disebabkan  ketebalan  spesimen  1  yang  lebih kecil  sehingga  panas  lebih  mudah  mengalir  dari ruangan  ‘panas’  menuju  ruangan  ‘dingin’  alat pengujian.  Dari Gambar  4 terlihat  bahwa spesimen yang menggunakan bahan penguat serat fiberglass ditambah abu sekam padi memiliki nilai temperatur  konstan  paling  kecil  dibanding spesimen lainnya. Nilai temperatur konstan yang kecil  berarti  sifat  isolator  yang  baik  pada spesimen  karena  panas  sulit  berpindah  dari ruangan  ‘panas’  menuju  ruangan  ‘dingin’  alat pengujian.
Setelah semua data yang dibutuhkan berhasil dikumpulkan,  perlu  dilakukan  perhitungan matematika dengan menggunakan hukum Fourier seperti  pada  persamaan  (1)  untuk  mencari  nilai konduktivitas thermal dari  spesimen.  Namun sebelum menentukan nilai konduktivitas thermal, kita  perlu  mencari  nilai  laju  perpindahan  panas terlebih  dahulu  dengan  menggunakan  hukum Fourier juga. Hasil pengolahan/perhitungan data ditunjukan oleh Tabel 3.
Gambar 5. Bar chart nilai konduktivitas panas
Seberapa  isolatornya  suatu  spesimen  dapat dilihat  dari  nilai  k  atau  konduktivitas  panas spesimen tersebut.
Agar  perbedaan  nilai  konduktivitas  panas seluruh spesimen lebih terlihat, data konduktivitas  panas  disajikan  dalam  sebuah  bar chart yang dapat dilihat pada Gambar 5 . Pada Gambar 5 terlihat bahwa spesimen yang menggunakan  bahan  penguat  serat  fiberglass ditambah  abu  sekam  padi  dengan  rasio  40:60 (kode  spesimen  nomor  7)  memiliki  nilai konduktivitas  thermal  yang  paling  kecil  yaitu 0.377  W/mK.  Spesimen  lainnya  memiliki  nilai konduktivitas  panas  yang  lebih  besar  dibanding spesimen  1  yang  merupakan fiberglas s  +  resin, artinya penambahan sekam padi dan sekam padi giling  tidak  dapat  memperbaiki  sifat  isolator komposit fiberglass .
Namun besar partikel sekam padi berbanding terbalik  dengan  sifat  isolator (Handani,  2010) . Jadi  nilai  konduktivitas  panas  dari  komposit fiberglass +  Sekam  padi  giling  masih  dapat dikurangi  dengan  menggiling  sekam  padi  lebih halus, namun hal tersebut dapat menambah biaya produksi dari komposit.
Selain  itu  terlihat  bahwa  penambahan  rasio filler pada komposit berbanding lurus dengan sifat isolator komposit tersebut. Namun rasio filler dan matrix pada  komposit  mempengaruhi  sifat mekanis  komposit  tersebut,  jadi  perlu  berhati- hati dalam menentukan rasio filler dan matrix . Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Sri Handani (Handani, 2010) dalam jurnalnya yang berjudul “Sifat Isolator Panas Papan Sekam Padi  Dengan  Variasi  Resin  Dan  Ukuran  Partikel.” dan penelitian yang dilakukan oleh Hary Wibowo (Wibowo  dkk.,  2008) dalam  jurnalnya  yang berjudul  “Konduktivitas  Termal  Papan  Sekam Padi”,  menemukan  bahwa  semakin  kecil  besar partikel  dari  zat  penguat  suatu  komposit termoplastik, maka akan semakin kecil pula nilai konduktivitas panas komposit tersebut.
Pada penelitian ini spesimen yang menggunakan abu sekam padi sebagai zat penguat nya  mempunyai  nilai  konduktivitas  panas  yang paling  kecil.  Hal  itu  disebabkan  selain  karena kandungan  silika  yang  lebih  banyak  dibanding spesimen  lain,  namun  juga  disebabkan  besar partikel  abu  sekam  padi  lebih  kecil  dibanding sekam padi tanpa pengolahan maupun sekam padi giling.

## 4. SIMPULAN
Dari hasil pengujian dan perhitungan analisa data  dapat  ditarik  beberapa  kesimpulan  bahwa spesimen  komposit  dengan  serat fiberglass dan abu sekam padi sebagai zat penguatnya memiliki nilai  konduktivitas  panas  yang  paling  kecil.  Abu sekam padi dinilai paling baik digunakan sebagai zat penguat komposit isolator karena kadar silika yang  lebih  murni  dibanding  sekam  padi  murni ataupun  yang  sudah  digiling  dan  memiliki  nilai besar  partikel  yang  kecil.  Kemudian  dengan penambahan rasio filler pada komposit berbanding  lurus  dengan  sifat  isolator  komposit tersebut.  Untuk  penggunaan  sekam  padi  utuh maupun  sekam  padi  yang  sudah  digiling  dinilai tidak  optimal  untuk  memperbaiki  sifat isolator dari  komposit fiberglass .  Terlihat  dari  nilai konduktivitas  panas  spesimen  yang  lebih  besar dibanding spesimen komposit fiberglass .
Untuk  penelitian  lanjut  dapat  diteliti  dari beberapa faktor lain selain besar partikel maupun kandungan  silika  yang  mempengaruhi  nilai konduktivitas  panas,  sebagai  contoh:  penelitian terhadap  faktor  kandungan  air,  maupun kerapatan  zat  sekam  padi  untuk  dapat memanfaatkan sekam padi secara optimal.

## DAFTAR PUSTAKA
Al-Noamany,  A.H.A.,  Habieb,  A.A.W.  dan  Alkhayatt, A.H.O. (2020) ‘ The particle size effect of rice husk on thermal conductivity and dielectric constant of RTV  Silicon  rice  husk  composites ’,  i n Journal  of Physics:  Conference  Series .  IOP  Publishing,  hal. 012060.
BPS, Badan Pusat Statistik (2021) Luas Panen, Produksi, dan  Produktivitas  Padi  Menurut  Provinsi  2019- 2021 . Available at:
https://www.bps.go.id/indicator/53/1498/1/lua s-panen-produksi-dan-produktivitas-padi- menurut-provinsi.html (diakses: 7 May 2022).
Fatriansyah,  J.F.,  Situmorang,  F.W.  dan  Dhaneswara,
D. (2018) ‘ Ekstraksi silika dari sekam padi: metode refluks dengan NaOH dan pengendapan menggunakan  asam  kuat  (HCl)  dan  asam  lemah (CH3COOH) ’, in Prosiding Seminar Nasional Fisika Universitas Riau ke-3 , hal. 123 – 127.
Handani,  S.  (2010)  ‘Sifat  Isolator  Panas  Papan  Sekam Padi  dengan  Variasi  Resin  dan  Ukuran  Partikel’, Jurnal Ilmu Fisika| Universitas Andalas , 2(2), hal.
68 – 73.
Handayani,  P.A.,  Nurjanah,  E.  dan  Rengga,  W.D.P.
(2014) ‘Pemanfaatan limbah sekam padi menjadi silika  gel’, Jurnal  bahan  alam  terbarukan ,  3(2), hal. 55 – 59. Holman,  J.P.  (2002) Heat  Transfer .  McGraw-Hill Education (India) Pvt Limited [Cetak]. Ismail, M.S. dan Waliuddin, A.M. (1996) ‘Effect of rice husk ash on high strength concrete’, Construction and building materials , 10(7), hal. 521 – 526. Meliyana, M., Rahmawati, C. dan Handayani, L. (2019) ‘Sintesis  silika  dari  abu  sekam  padi  dan pengaruhnya terhadap karakteristik bata ringan’, Elkawnie:  Journal  of  Islamic  Science  and Technology , 5(2), hal. 164 – 175. Nurlia dkk . (2020) Mix Sekam Padi, Bonggol Jagung dan Tempurung  Kelapa  Sebagai  Pestisida  Alami .  CV Jejak (Jejak Publisher) [Cetak]. Prasojo,  A.,  Sulistyo,  J.  dan  Listyanto,  T.  (2012) ‘Konduktivitas  panas  empat  jenis  kayu  dalam kondisi  kadar  air  yang berbeda’,  in Prosiding Seminar Nasional MAPEKI , hal. 97 – 101. Savitri,  F.R.,  Syakur,  A.  dan  Hermawan,  H.  (2019) ‘ Analisis  Penambahan  Bahan  Pengisi  Pasir  Silika Pada Bahan Resin Epoksi Silicone Rubber Terhadap Parameter Listrik, Mekanik Dan Fisik Untuk Bahan Isolator ’, Transient: Jurnal Ilmiah Teknik Elektro , 8(2), hal. 171 – 180. Wibowo,  H.  dkk . (2008)  ‘Konduktivitas  Termal  Papan
Partikel Sekam Padi’, Jurnal Teknologi Technoscientia , hal. 29 – 34. Zainal, N.S. dkk . (2018) ‘Study of Characteristics of Rice Husk  and  Silica  Obtained  from  Rice  Husk’, International Journal of Chemical Engineering and Applications , 9(5), hal. 158 – 162.