METODOLOGI PENELITIAN
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dimensi Serat
Serat alam merupakan komponen dalam pembuatan kertas, sedangkan dimensi serat merupakan salah satu ciri kriteria kayu sebagai bahan baku pulp dan kertas. Casey (1960) dalam Sahwalita et.al (2005) serat dipilih sebagai bahan baku untuk kertas tergantung pemanfaatannya. Dimensi serat dan turunannya merupakan salah satu sifat penting kayu yang dapat digunakan untuk menduga sifat-sifat pulp yang dihasilkan. Peranan dimensi serat seperti panjang, diameter, dan tebal dinding serat mempunyai hubungan satu sama lain yang kompleks dan mempunyai pengaruh terhadap tujuan penggunaanya. Hasil pengukuran dimensi serat seperti panjang serat, diameter serat, dan tebal dinding serat disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Rata-Rata Serat Sludge
Dimensi Serat N (buah) Rata-rata (Mikron) Std.Deviasi Tingkat Kesalahan Perbedaan Jarak Panjang Serat 200 894,6 180,00 12,73 894,6 ± 180,00 Diameter Serat 200 22,33 4,65 0,33 22,33 ± 4,65 Diameter Lumen 200 8,97 3,85 0,28 8,97 ± 3,85 Tebal Dinding Serat 200 6,68 2,98 0,22 6,68 ± 2,98
Tabel 3 menunjukkan bahwa variasi dimensi serat memiliki nilai kekuatan Terlihat bahwa rata-rata panjang serat adalah 894,60 mikron. Berdasarkan Casey (1960) ini berarti panjang serat memiliki serat pendek karena panjang serat dari
Sri Ingeten Br Tarigan : Dimensi Serat Sludge Primer Industri Pulp Dan Kertas, 2009.
(LPPH, 1976) maka, nilai rata-rata panjang serat berada dalam kelas mutu III yang artinya mempunyai dinding serat yang tebal dan lumen sempit. Dalam pembentukan lembaran pulp, serat sulit digepengkan dengan ikatan antar serat dan tenunan tidak baik, menghasilkan lembaran dengan keteguhan sobek dan tarik yang lemah
Oluwadare, et al 2007 dalam penelitiannya tentang hubungan karakteristik dan serat pulp dari leucaena leucocephala, bahwa panjang serat yang di peroleh sebesar 652,00 mikron termasuk ke dalam serat yang pendek. Leucaena
leucocephala merupakan kayu daun lebar. Hal tersebut mendukung penelitian
yang dilakukan dengan menghasilkan serat yang sama pendek karena serat sludge berasal dari kayu daun lebar (Acacia Mangium)
Fatima et.al (2000) dalam penelitiannya tentang panjang serat di kayu dan kulit Eucalyptus Globulus bahwa panjang serat kayu akan meningkat signifikan dari inti ke kulit dari sebuah ketinggian pohon. Panjang serat tersebut dijadikan parameter kualitas untuk kayu pulp. Dalam kayu Eucalyptus Globulus mewakili serat 64-68% dari kayu dan pada kulit 35% dari semua jenis sel yang berpengaruh terhadap usia pohon. Tingkat pertumbuhan pohon di diameter terkait dengan usia. Tingkat pertumbuhan tertinggi yang disajikan di tahun-tahun pertama sesudah itu, tingkat pertumbuhan mulai menurun dengan bertambah usia. Dimensi serat yang menurun secara signifikan dengan peningkatan tingkat pertumbuhan, tetapi rendahnya penetapan koefisien ditemukan korelasi batas
Serat yang panjang dianggap akan memberikan kertas dengan sifat kekuatan sobek yang tinggi. Kekuatan sobek adalah sifat yang paling berpengaruh dan berhubungan langsung dengan panjang serat (makin panjang serat makin
Sri Ingeten Br Tarigan : Dimensi Serat Sludge Primer Industri Pulp Dan Kertas, 2009.
tinggi kekuatan sobeknya) sampai panjang 4-5 mm (Haygreen dan Bowyer, 1996).
Gambar 2. Panjang serat sludge
Haygreen dan Boywer (1996) mengatakan bahwa hasil tersebut dipengaruhi oleh kekuatan ikatan antar serat dan integrasi serat. Panjang serat diperoleh dengan kekuatan regang dan kekuatan robek yang tinggi, karena serat memiliki nilai yang lebar sehinggga mudah menahan kekuatan yang besar.
Menurut Casey (1960), panjang serat tidak selalu berpengaruh terhadap kekuatan kertas, serat yang panjang belum tentu menghasilkan kekuatan kertas yang baik, kadang kala serat yang lebih pendek memberikan dampak yang baik terhadap kekuatan kertas. Walaupun pada umumnya serat yang lebih panjang menghasilkan kekuatan kertas`yang lebih baik. Namun, Sahwalita (2007) dalam penelitiannya menunjukkan serat leda yang memiliki serat lebih pendek menghasilkan kekuatan kertas yang lebih baik. Pada dasarnya kekuatan kertas dipengaruhi oleh kekuatan seratnya, yakni ikatan antar serat dan distribusi serat di dalam lembaran kertas.
Sri Ingeten Br Tarigan : Dimensi Serat Sludge Primer Industri Pulp Dan Kertas, 2009.
Gambar 3. Diameter serat Sludge
Hasil Rata-rata nilai diameter serat untuk serat sludge 22,33 mikron (0,02233 mm). Klemm dalam Casey (1960), membagi diameter serat menjadi tiga kelas yaitu diameter lebar (0,025-0,040 mm), diameter sedang (0,010-0,025 mm), dan diameter tipis (0,002-0,010 mm). Berdasarkan klasifikasi tersebut maka serat
sludge termasuk memiliki diameter serat lebar berada pada selang (0,025-0,040
mm). Besarnya variasi dari diameter serat sludge yang diperoleh memiliki standart error 0,33%, yaitu tidak lebih dari 5%, artinya tidak ada penambahan pengukuran serat. Menurut klasifikasi Runkel (1952), maka nilai rata-rata diameter serat berada pada kelas II (0,25-0,50),dinding sel yang tipis dan lumen agak lebar, terdapat pada jenis kayu ringan. Serta dalam lembaran pulp memipih dan ikatan antar serat baik.
Diameter serat mempunyai pengaruh besar terhadap sifat kekuatan pulp, dalam pencucuian, penyaringan, refining, berpengaruh terhadap pembentukan lembaran, ikatan antar serat, kekuatan serat dan mobilitas serat dalam lembaran. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa serat dengan diameter besar dan berdinding sel tipis mampu memberikan ikatan antar serat yang kuat dengan kekuatan yang tinggi (Haygreen dan Bowyer,1996).
Sri Ingeten Br Tarigan : Dimensi Serat Sludge Primer Industri Pulp Dan Kertas, 2009.
Sahwalita et.al (2005) Peningkatan pada diameter serat dan diameter lumen menyebabkan peningkatan kekuatan di atas kertas, disebabkan oleh pemukulan serat sehingga serat memiliki bentuk tipis, dinding serat memiliki variasi yang dipengaruhi oleh ketebalan dan kekuatan kertas. Diameter lumen akan berpengaruh sebagai perbandingan dengan diameter serat yang disebut sebagai fleksibility ratio (tingkat fleksibilitas ratio) yang menunjukkan hubungan parabolis dengan kekuatan tarik dan panjang putus. Hasil rata- rata diameter lumen adalah 8,97 mikron, termasuk ke dalam serat yang tipis. Sahwlita et.al 2005 mengatakan bahwa, peningkatan dan penurunan pada diameter serat dan diameter lumen disebabkan oleh resistensi karena bentuk serat dan komposisi kimia dari dinding serat. Tebal dinding serat dengan dengan diameter kecil dan menolak bentuk yang lebih besar dari proses pemukulan dan menyebabkan peningkatan pada diameter serat. Penurunan pada diameter lumen disebabkan oleh air yang digunakan dalam proses pemukulan karena serat dan menyebabkan pembengkakan diameter lumen menjadi tipis
Tebal dinding serat merupakan salah satu ukuran dimensi serat yang ikut menentukan sifat-sifat kertas. Data diameter serat dan diameter lumen maka dapat dijadikan dasar dalam menghitung tebal dinding serat dengan cara pengurangan diameter serat dengan diameter lumen dibagi dua. Tebal dinding serat rata-rata serat untuk sludge adalah 6,68 mikron. Serat dapat dikatakan berdinding tebal jika lumen atau rongga selnya hampir seluruhnya terisi dengan satu lapisan-lapisan dinding. Semakin tipis tebal dinding serat berarti semakin baik sebagai bahan baku pulp karena dapat membentuk ikatan serat yang lebih kuat. Serat berdinding tebal akan menghasilkan kertas dengan kekuatan jebol dan tarik yang lebih rendah
Sri Ingeten Br Tarigan : Dimensi Serat Sludge Primer Industri Pulp Dan Kertas, 2009.
tetapi dengan kekuatan sobek yang tinggi. Kertas yang dibuat terutama dari sel-sel yang berdinding tebal juga cendrung memiliki ketahanan lipat yang rendah. Dinding serat yang tebal menyebabkan terbentuknya lembaran yang kasar dan tebal dan serat berdinding tipis mudah mengalami lembek sedangkan serat berdinding tebal sukar menjadi lembek atau lembut atau bentuknya tetap membulat pada waktu pembentukan lembaran (Haygreen dan Bowyer,1996).
Tebal dinding serat mempunyai pengaruh yang berbeda-beda terhadap kekuatan kertas, karena pada kenyatannya sulit untuk memprediksi pengaruh tebal dinding serat terhadap kekuatan kertas. Dinding serat memiliki hubungan dekat dengan komponen kimia dan cukup sulit untuk melihat perbedaan pada struktur kimia (Haygreen dan Bowyer, 1996). Dinding serat memiliki kekuatan yang rendah dan ketegangan yang tinggi, ledakan dan kekuatan lipat, sedangkan yang mempertebal dinding serat memiliki tingkat kekuatan yang rendah, letusan lipat dan kekuatan serta permukaan kertas
Turunan Dimensi Serat
Dimensi serat dan turunannya merupakan salah satu sifat penting kayu yang dapat digunakan untuk menduga sifat-sifat pulp yang dihasilkan. Turunan dimensi serat (Nisbah Runkle, Daya Tenun, Nisbah Muhlsteph, Nisbah Fleksibilitas, Koefisien Kekakuan). Turunan dimensi serat untuk serat sludge yang disajikan pada Tabel 4.
Sri Ingeten Br Tarigan : Dimensi Serat Sludge Primer Industri Pulp Dan Kertas, 2009.
Tabel 4. Rata-Rata Turunan Dimensi Serat Sludge Primer Industri Pulp dan Kertas.
No Uraian
Kelas Mutu
I II III
Syarat Nilai Syarat Nilai Syarat Nilai
Hasil Rata-Rata Nilai 1 2 3 4 5 6 Panjang (Mikron) Nisbah Runkell Daya tenun Muhlsteph Ratio Fleksibility Ratio Koeff. Kekakuan >2000 <0,25 >90 <30 >0,80 <0,10 100 100 100 100 100 100 1000-2000 0,25-0,50 50-90 30-60 0,50-0,80 0,10-0,15 50 50 50 50 50 50 <1000 0,5-1,0 < 50 60-80 <0,50 >0,15 25 25 25 25 25 25 894,6 2,01 42,08 78,35 0,42 0,29 25 0 25 25 25 25 Selang Nilai 450-500 225-449 < 225 125 Sumber :LPHH (1976)
Nilai rata-rata Runkle Ratio (bilangan runkle) serat dari sludge primer adalah 2,01. Dari data tersebut berdasarkan klasifikasi Runkle (1952) dalam Casey (1960) termasuk ke dalam kelas V ( >2,00) dimana dinding sel sangat tebal dan lumen sangat sempit, terdapat pada kayu sangat berat. Serat dalam lembaran pulp mempertahankan bentuk semula dan ikatan antar serat sangat kecil, sehingga hubungannya dengan penilaian serat kayu Indonesia untuk mutu pulp dan kertas termasuk dalam kelas III (0,5 – 1,0) dengan nilai nol
Bilangan Runkle adalah ratio antara dua kali tebal dinding serat dengan diameter lumen. Serat dengan bilangan Runkle kurang atau sama dengan satu sangat baik digunakan sebagai bahan baku pembuatan pulp. Wasrin dan iskandar (2006) apabila Serat dengan bilangan Runkle kecil berarti serat ini mempunyai dinding sel tipis, diameter lumen lebar, mudah memipih dan pembentukan lembaran pulp mempunyai kekuatan tarik dan kekuatan jebol yang tinggi.
Sri Ingeten Br Tarigan : Dimensi Serat Sludge Primer Industri Pulp Dan Kertas, 2009.
Sebaliknya serat dengan bilangan Runkle tinggi berarti serat tersebut berdinding sel tebal dan berdiameter kecil serta akan mempertahankan bentuk pipa waktu digiling sehingga menghasilkan lembaran pulp dengan kekuatan tarik dan kekuatan jebol yang rendah. Berdasarkan hal tersebut, serat sludge merupakan kurang baik karena mempunyai bilangan Runkle yang tinggi.
Nilai rata- rata Felting Power (daya tenun) serat sludge primer adalah 42,08. Berdasarkan kriteria penilaian serat kayu Indonesia untuk bahan baku pulp dan kertas di (<50) yang termasuk kelas mutu III dengan nilai 25. Wasrin dan iskandar (2006) Semakin tinggi nilai daya tenun maka sifat serat cenderung semakin lentur. Daya tenun serat ini berpengaruh terhadap kekuatan sobek, artinya semakin tinggi daya tenun maka semakin tinggi pula kekuatan sobek dari kertas tersebut. Dalam menjalin ikatan antar serat, panjang serat merupakan faktor yang lebih penting karena panjang serat akan berperan dalam meningkatkan kekuatan sobek kertas. Hal ini disebabkan karena gaya sobek akan terbagi dalam luasan yang lebih besar, maka serat sludge yang diperoleh kurang baik karena mempunyai daya tenun rendah.
Nilai rata-rata Muhlsteph Ratio (bilangan muhlsteph) serat dari sludge primer adalah 78,35%. Berdasarkan klasifikasi Muhlsteph dalam hubungannya dengan kualitas pulp maka serat dari sludge dapat digolongkan dalam kelas III serat yang mempunyai nisbah muhlsteph (30-80%). Berdasarkan penilaian serat kayu Indonesia untuk bahan baku untuk bahan baku pulp dan kertas ternyata sama, termasuk dalam kelas III (60-80} dengan nilai 25, seratnya bersifat plastis dan memberikan lembaran yang lebih halus, mempunyai dinding serat tebal dan lumen sempit. Dalam pembentukan lembaran pulp, serat sulit digepengkan dengan
Sri Ingeten Br Tarigan : Dimensi Serat Sludge Primer Industri Pulp Dan Kertas, 2009.
ikatan antar serat dan tenunan tidak baik, menghasilkan lembaran dengan keteguhan sobek, letup dan tarik yang rendah. Wasrin dan iskandar (2006), Besarnya nilai Muhlsteph ratio berpengaruh terhadap kerapatan lembaran pulp yang dihasilkan. Semakin kecil Muhlsteph ratio maka kerapatan lembaran pulp yang dihasilkan semakin baik dengan sifat kekuatan yang baik. Sebaliknya,
Muhlsteph ratio yang tinggi akan menghasilkan lembaran pulp dengan kerapatan
rendah dan kekuatan yang rendah pula. Berdasarkan sifat ini, maka serat sludge yang dihasilkan merupakan serat yang tidak baik karena mempunyai Muhlsteph
ratio yang rendah
Nilai rata – rata Coofficient Of Rigidity (koefisien kekakuan) serat dari sludge primer adalah 0,29. Berdasarkan penilaian serat kayu Indonesia untuk bahan baku pulp dan kertas maka serat dari sludge termasuk kelas mutu III (>0,15) dengan nilai 25. Artinya serat tersebut mempunyai dinding serat tebal dan lumen sempit dalam pembentukan lembaran pulp, serat sulit digepengkan dengan ikatan antar serat dan tenunan tidak baik, menghasilkan lembaran dengan kekuatan sobek, letup dan tarik yang rendah. Nilai Coofficient Of Rigidity merupakan perbandingan antara tebal dinding serat dengan diameter serat. Wasrin dan iskandar (2006), nilai Coofficient Of Rigidity berbanding terbalik dengan sifat kekuatan tarik kertas, artinya semakin tinggi Coofficient Of Rigidity, maka semakin rendah kekuatan kertas yang bersangkutan dan sebaliknya. Dari sifat ini, maka serat yang dihasilkan dari serat sludge merupakan serat tidak baik bila digunakan dalam pembuatan pulp dan kertas, sebab kekakuannya tinggi.
Nilai rata-rata Flexibility Ratio (bilangan flexibilitas) untuk serat dari
Sri Ingeten Br Tarigan : Dimensi Serat Sludge Primer Industri Pulp Dan Kertas, 2009.
termasuk dalam kelas mutu III (< 0,50) artinya serat tersebut mempunyai dinding serat yang tebal dan tidak mudah berubah bentuk, hal ini menyebabkan serat yang akan dihasilkan lembaran pulp dengan kekuatan tidak baik. Sunyata dan sumaryo 2008 , apabila digunakan sebagai pembuatan kertas, akan menghasilkan kertas yang mempunyai kekuatan sobek, retak dan tarik yang rendah. Sunyata, et al 2009 dalam
(Kasmudjo, 1994) mengatakan bahwa, Nilai fleksibilitas yang semakin tinggi, semakin baik digunakan sebagai bahan pulp dan kertas, diduga kertas yang dihasilkan memiliki kekuatan sobek, retak dan tarik yang sangat baik
Flexibility ratio adalah perbandingan antara diameter lumen dengan
diameter serat. Wasrin dan Iskandar (2006), serat dengan flexibility ratio tinggi berarti serat tersebut mempunyai tebal dinding yang tipis dan mudah berubah bentuk. Semakin tinggi nilai Flexibility ratio yang lebih besar terutama pada gaya tarik kekuatan kertas, sedangkan koefisien dari ketegangan dan muhlsteph ratio memiliki korelasi negative ke gaya tarik yang semakin tinggi koefisien kekakuan yang rendah dari kekuatan kertas. Sahwalita et.al (2005). Kemampuan berubah bentuk ini menyebabkan persinggungan antara permukaan serat lebih leluasa sehingga terjadi ikatan serat yang lebih baik yang akan menghasilkan lembaran pulp dengan kekuatan baik.
Sri Ingeten Br Tarigan : Dimensi Serat Sludge Primer Industri Pulp Dan Kertas, 2009.