## PENGARUH BUTIRAN FILLER KAYU SENGON TERHADAP KARAKTERISTIK PAPAN PARTIKEL YANG BERPENGUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
Sunardi, Moh. Fawaid, Rina Lusiani, Rumondang Parulian Jurusan Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Jl. Jendral Sudirman KM 03 Cilegon 42435 *Email: sunardi@untirta.ac.id
Diterima: 05-05-2017 Direvisi: 18-05-2017 Disetujui: 01-06-2017

## ABSTRAK
Limbah  kelapa  sawit  di  Banten terutama  Pandeglang  dan  Lebak  belum  dimanfaatkan  secara  optimal hingga  hari  ini.  Sedangkan  di  sisi  yang  lain,  limbah  ini  dapat  menjadi  persoalan  lingkungan.  Dalam artikel ini akan menampilkan pemanfaatan serat tandan kosong kelapa sawit sebagai penguat komposit papan  partikel.  Komposisi  dan  persentase  material  penyusun  papan  partikel  adalah  serat  15%,  resin epoxy 15%, lem PVAc 20%, dan serbuk kayu 50%. Proses pencetakan dilakukan dengan menggunakan metode cold  press  single  punch dengan  tekanan  30  bar.  Karakteristik  papan  partikel  yang  diamati adalah  kerapatan,  kekerasan,  kuat  impak,  batas  elastisitas,  pengembangan  tebal  serta  pengamatan struktur  mikro.  Dari  hasil  penelitian  diperoleh  bahwa  papan  partikel  dengan  besar  butiran filler 18 mesh menghasilkan  nilai  terbaik  dengan  nilai  batas  elastisitas  dan  nilai  kuat  impak  tertinggi  yaitu sebesar  1157.86  N/mm²  dan  8.601  kj/m².  Sedangkan  untuk  pengembangan  tebal  dan  densitasnya didapat nilai masing-masing sebesar 2.42% dan 0.871 gr/cm³
Kata kunci: mesh filler, tandan kosong kelapa sawit, sifat mekanis, papan partikel

## ABSTRACT
The waste of palm empty fruit bunches in Province Banten, especially Pandeglang and Lebak Region had been used optimally until today. The others hand, this waste to be environmental problem. This article will discuss the exploiting fiber of  palm empty fruit bunches for reinforce the particle board. Composition and percentage of particle board consist of 15%  fiber, 15% epoxy resin, 20% PVAc and 50% wood sawdust. Specimens were made by cold press single punch method with pressure 30 bar. The  particle  board  characteristics  will  observed  is  density,  hardness,  impact  strength,  elastic  limit, deformation  and  micro  structure.  From  this  research  was  obtained  that  the  particle  board  mesh  18 have the highest elastic limit and impact strength, that is 1157.86N/mm 2 and 8.601kJ/m 2 , respectively. The deformation and density is 2.42% and 0.87gr/cm 3 , respectively.
Keywords : filler mesh, palm empty fruit bunches, mechanical properties, particle board

## PENDAHULUAN
Limbah  kelapa  sawit  pada  industri  minyak kelapa  sawit  merupakan  limbah  padatan  yang cukup berlimpah di Propinsi Banten, khususnya  Kabupaten  Lebak  dan  Pandeglang. Limbah  tersebut  belum  memperoleh  perhatian yang  lebih jauh,  kecuali  hanya  untuk  kompos. Pada  penelitian  ini,  akan  dibahas  secara  rinci tentang  potensi  limbah  sawit  untuk  dijadikan
sebagai  salah  satu  unsur  penyusun  papan partikel.
Komposit merupakan perpaduan dua atau lebih material  untuk  memeroleh  sifat  baru  yang diinginkan.  Dalam  penelitian  ini  akan  dibahas karakteristik papan partikel yang menggunakan filler kayu sengon dengan penguat serat tandan kosong  kelapa  sawit.  Hal  ini  didasari  oleh keberadaan bahan tersebut di Provinsi Banten.
Limbah  kelapa  sawit  ini  akan  dimanfaatkan untuk  menemukan  bentuk  material  baru  yang memiliki  nilai  ekonomi  dan  teknologi  yang lebih baik.
Penelitian  tentang  potensi  limbah  sawit  sudah banyak  dilakukan  dengan  memanfaatkan  serat tandan  kosong  kelapa  sawit.  Variasi  yang digunakan  antara  lain  perlakukan  alkali, tekanan kompaksi, panjang serat maupun fraksi volume serat.
Volume  serat  tandan  kosong  kelapa  sawit memiliki  pengaruh  yang  cukup  signifikan terhadap  sifat  mekanis  papan  partikel.  Dari penelitian  sebelumnya  diperoleh  hasil  bahwa bertambahnya  fraksi  volume  serat  akan meningkatkan  sifat  mekanis  papan  partikel antara  lain  kekerasan,  kekuatan  bending, kekuatan impak dan persentase pengembangan tebal,  tetapi  berbanding  terbalik  terhadap densitasnya (1) .
Penelitian  yang  dilakukan  oleh  Lusiani  dkk menunjukkan  bahwa  semakin  panjang  serat maka  semakin  besar  nilai  kekerasan,  kekuatan impak,  kekuatan  lentur,  densitas    tetapi berbanding terbalik terhadap persentase pengembangan tebalnya (2) .
Karakteristik  komposit  polimer  juga  sangat dipengaruhi  oleh  jenis  dan  ukuran  filler  yang digunakan.  Sunardi  dkk  menggunakan  fly  ash batubara  dan  serbuk  bambu  sebagai  filler dalam  pembuatan  material  komposit  kampas rem.  Dari  penelitian  yang  dilakukan  diperoleh kesimpulan  bahwa  semakin  tinggi  komposisi fly  ash  maka  kekerasan,  densitas  meningkat sedangkan  porositas  dan  laju  keausannya mengalami penurunan (3) .
Ukuran  partikel  filler  memiliki  pengaruh  yang cukup  unik.  Dari  sebuah  penelitian  diketahui bahwa  filler  serbuk  kayu  dengan  ukuran  0.4-1 mm  memiliki  karakteristik  yang  paling  baik dibandingkan  dengan  ukuran  yang  lebih  kecil maupun  lebih  besar.  Dalam  publikasinya, ukuran  filler  kayu  gergajian  sebesar  0.4-1  mm memiliki kekuatan tarik, elongasi dan kemampuan  menyerap  energi  paling  besar (4) . Dalam publikasi tersebut juga diketahui bahwa partikel  yang  berbentuk  memanjang  memiliki ketahanan  yang  lebih  baik  jika  dibandingkan
dengan  partikel  yang  berbentuk  bulat  maupun segiempat.
Dalam  publikasinya,  Nwanonenyi  dkk  juga melakukan  pengamatan  pada  perilaku  ukuran butiran  rumah  kerang  laut sebagai filler  dalam pembuatan  komposit  linear  low  density polyethylene  filled  periwinkle  shell  powder. Ukuran  filler  yang  digunakan  adalah  75,  125 dan  150  µm.  Dari  penelitian  diketahui  bahwa semakin  besar  ukuran  filler  maka  semakin kecil  nilai  densitas,  kekuatan  tarik,  modulus elastisitas,  kekuatan  impak  dan  kekerasan komposit (5) .
Pengaruh  mesh  filler  kayu  sengon  terhadap sifat  mekanis  papan  partikel  akan  diuraikan lebih lanjut dalam tulisan ini.

## METODE PENELITIAN

## A. Material
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
1. Serat tandan kosong kelapa sawit;
2. Serbuk kayu sengon;
3. Resin epoxy;
4. Lem PVAc.
Specimen  papan  partikel  dibuat  dengan menggunakan metode cold compaction. Sebagai  matrik  digunakan  Lem  PVAc  yang diperkuat dengan resin epoxy.

## B. Persiapan Sampel
Serat  tandan  kosong  kelapa  sawit  dan  serbuk kayu  sengon  diaduk  dengan  lem  PVAc. Setelah  tercampur  secara  sempurna  maka diberikan  kompaksi  sebesar  30  bar  pada  cold compaction.  Ukuran  butiran  serbuk  kayu sengon  dinyatakan  dalam  mesh  yakni  18,  40, 60  dan  80.  Penambahan  resin  epoxy  untuk meningkatkan sifat tertentu papan partikel.

## C. Sifat Mekanis Sampel
Pengujian  sifat  mekanis  papan  partikel menggunakan metode standar, seperti kekerasan  (ISO  2039-1),  kekuatan  lentur (ASTM D790), kekuatan impak ( ISO 179-1),

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Densitas
Ukuran  butiran  kayu  sengon  sebagai  filler memiliki  pengaruh  terhadap  densitas  papan
partikel  yang  dihasilkan.  Dari  Gambar  1 terlihat bahwa semakin besar mesh filler maka densitasnya  mengalami  peningkatan.  Hal  ini disebabkan  oleh  sebaran  filler  yang  lebih merata pada mesh yang besar.
Gambar 1 .   Hubungan mesh filler dan densitas papan partikel
Menurut  standar  SNI  03-2105-2006  tentang papan  partikel  yang  diterbitkan  oleh  Badan Standarisasi  Nasional  bahwa  kerapatan  papan partikel  antara  0.40-0.90  gr/cm 3 .  Dengan demikian,  maka  mesh  18  yang  memenuhi kriteria papan partikel (6) .

## B. Kekerasan Papan Partikel
Uji  kekerasan  papan  partikel  menggunakan standar  ISO  2039-1.  Spesimen  pengujian berbentuk balok dengan panjang 70 mm, lebar 35  mm  dan  tinggi  14  mm.  Hasil  pengujian kekerasan  dapat  dilihat  pada  gambar  2  di bawah ini.
Gambar 2 Pengaruh mesh filler terhadap
kekerasan papan partikel
Dari  gambar  2  terlihat  bahwa  semakin  kecil ukuran butiran kayu maka semakin tinggi nilai kekerasan papan partikel yang dihasilkan. Nilai kekerasan tertinggi dimiliki oleh papan partikel dengan  mesh  80,  yakni  sebesar  21  N/mm 2 . Sedangkan nilai kekerasan papan partikel yang ada di pasaran saat ini sebesar 22 N/mm 2 .
Peningkatan  kekerasan  papan  partikel  seiring dengan  peningkatan  mesh  filler  kayu  sengon yang  digunakan.  Hal  ini  disebabkan  oleh ukuran  butiran  yang  lebih  kecil    memiliki distribusi  butiran  yang  lebih  merata  di  seluruh bagian papan partikel.

## C. Kekuatan Lentur Papan Partikel
Pengujian  kekuatan  lentur  dilakukan  dengan metode  three  point  bending  menurut  standar ASTM D 790. Kecenderungan hasil penelitian menunjukkan  bahwa  semakin  besar  mesh partikel  kayu  akan  semakin  tinggi  kekuatan tariknya.
Nilai batas elastisitas yang paling tinggi terjadi pada  butiran filler 18 mesh sebesar  1157.358 N/mm 2 ,  dan  terendah  pada  mesh  40  yakni sebesar  734.358  N/mm 2 .  Namun  nilai  tersebut meningkat  kembali  hingga  mesh  80.  Pada mesh  40  mengalami  penurunan  yang  cukup tajam.  Hal  ini  disebabkan  oleh  distribusi  serat pada specimen M40.
Gambar 3. Pengaruh mesh filler terhadap batas elastis papan partikel
Pola  distribusi  partikel  berpengaruh  terhadap sifat  mekanik  papan  partikel  yang  dihasilkan. Kekuatan  lentur  papan  partikel  semakin  baik jika ikatan antara matrik, filler dan serat terjadi secara merata dan tidak terjadi pull out.

## D. Pengujian Impak
Pengujian  impak  dilakukan  mengacu  pada standar  ISO  179-1.  Spesimen  dengan  ukuran 80  x  10  x  4  mm  yang  diletakkan  horizontal pada alat uji dan dihantam oleh pendulum yang berenergi 2 joule dengan kecepatan 2.9 m/sec². Papan  partikel  yang  dihasilkan  memiliki kekuatan  impak  antara  3,201  s.d.  8,601  kJ/m². Kekuatan  impak  tertinggi  dimiliki  oleh  papan partikel  dengan  mesh  18  sebesar  8,601  kJ/m². Tingginya  nilai  ini  disebabkan  oleh  filler
0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 M18 M40 M60 M80 Densi ta s, g r/cm 3 Mesh Filler 0 5 10 15 20 25 M18 M40 M60 M80 K ek er a sa n, N/m m 2 Mesh Filler 0 500 1000 1500 M18 M40 M60 M80 B a ta s E la st is , N/m m 2 Ukuran Butiran
dalam  papan  partikel  dapat  berfungsi  ganda yaitu sebagai filler sekaligus serat.

## Gambar 4 . Kekuatan impak papan partikel pada variasi mesh filler
Dari  Gambar  4  menunjukkan  bahwa  semakin besar  mesh  partikel  maka  kekuatan  impaknya semakin  turun.  Hal  ini  disebabkan  oleh  peran filler  sebagai  pengikat  yang  semakin  kecil karena butiran fillernya juga semakin kecil.
Jika  dibandingkan  dengan  kekuatan  impak papan  partikel  di  pasaran  maka  nilai  papan partikel  yang  dihasilkan  dari  penelitian  ini sudah  terlampaui.  Dari  hasil  pengujian, kekuatan  impak  papan  partikel  di  pasaran sebesar 3,201 kJ/m 2 .

## E. Pengembangan Tebal
Persentase pengembangan tebal merupakan indikator  kemampuan  papan  komposit dalam  merespon  serangan  air.  Pengujian pengembangan  tebal  dilakukan  dengan perendaman  di  dalam  air  selama  24  jam pada temperatur ruang.
Gambar 5 .   Pengaruh mesh filler terhadap persentase pengembangan tebal papan partikel
Gambar  5  menunjukkan  bahwa  semakin besar mesh filler maka persentase
pengembangan  tebal  semakin  menurun. Nilai  ini  sejalan  dengan  densitas  papan partikelnya.  Fenomena  pengaruh  mesh filler  terhadap  persentase  pengembangan tebal dapat dilihat pada Gambar 5 di bawah ini.
Penurunan persentase pengembangan tebal ini  disebabkan  oleh  semakin  tingginya densitas papan partikel. Hal ini berdampak pada pada kuatnya ikatan antar partikel dan didominasinya  papan  partikel  oleh  matrik. Argumentasi  lain  adalah  secara  teoritis semakin  tinggi  densitas  maka  semakin keras  papan  partikel  yang  pada  gilirannya akan sulit untuk dipisahkan oleh air.

## F. Struktur Mikro
Jika  diamati  dari  Gambar  6  terlihat  bahwa distribusi  serat  dan  ikatan  antara  matrik, serat dan filler cukup baik. Hal ini ditandai dengan tidak ditemukannya fenomena pull out.
A B C D
Gambar 6. Foto sturktur mikro spesimen papan partikel dengan pembesaran 50X

## KESIMPULAN
Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan,  maka dapat  ditarik  beberapa  kesimpulan  sebagai berikut:
1. Semakin  besar  mesh  filler,  semakin  besar densitas, kekerasan, dan batas elastik papan partikel  tetapi  berbanding  terbalik  terhadap
0 2 4 6 8 10 M18 M40 M60 M80 Im pa ct Str eng th, k J /m 2 Mesh Filler
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 M18 M40 M60 M80 P eng em ba ng a n
T eba l, % Mesh Filler
persentase  pengembangan  tebal  dan  impact strength-nya.
2. Ukuran  butiran  pada  mesh  18  dapat memenuhi persyaratan papan partikel menurut SNI 03-2105-2006.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian ini dibiayai oleh Kementerian Riset, Teknologi  dan  Pendidikan  Tinggi  Republik Indonesia  melalui  Direktorat  Riset  dan Pengabdian  Masyarakat.  Untuk  itu  kami ucapkan terimakasih kepada
DRPM Kemenristekdikti dan LP2M Universitas Sultan  Ageng  Tirtayasa  yang  telah  membantu pelaksanaan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
(1)  Sunardi,  Moh.  Fawaid  dan  M.  Chumaidi,
Pemanfaatan Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit  sebagai  Penguat  Papan  Partikel dengan  Variasi  Fraksi  Volume  Serat,
Jurnal Machine (2016), hal 36-39.
(2)  Rina  Lusiani,  Sunardi,  Yogie  Ardiansah,
Pemanfaatan Serat Tandan Kosong
Kosong  Kelapa  Sawit  sebagai  Papan
Komposit  dengan  Variasi  Pajang  Serat,
Jurnal Flywheel (2015), hal 46-54.
(3)  Sunardi, Moh. Fawaid, Fikry Rasyid Noor M,  Variasi  Campuran  Fly  Ash  Batubara untuk Material Komposit, Jurnal Flywheel
(2015), hal 90-102.
(4) Terciu,  O.  M.;  Curtu,  I.  &  Teodorescu Draghicescu,  H.,  Effect  of  Wood  Particle Size  on  Tensile  Strength  in  Case  of Polymeric  Composites,  8th  International Daaam  Baltic  Conference  "Industrial Engineering (19-21 April 2012).
(5)  S. C. Nwanonenyi, M.U. Obidiegwu, G.C. Onuegbu,  Effects  of  Particle  Sizes,  Filler
Contents  and  Compatibilization  on  the Properties of Linear Low Density
Polyethylene  Filled  Periwinkle  Shell Powder,  The  International  Journal  of Engineering and Science (2013), hal 1-8.
(6)  Badan Standarisasi Nasional, Papan
Partikel (2006).