BAB III HASIL PENELITIAN DAN DISKUSI
3.1 Pengaruh Konsistensi Asam Klorida dan Waktu Pemasakan
Seperti diperlihatkan dalam Tabel 3-1 dan Gambar 3-1, penurunan bilangan kappa, rendemen dan sisa kayu yang tidak termasak sangat dipengaruhi oleh waktu pemasakan dan konsentrasi asam klorida dengan variabel tetap konsentrasi asam asetat 93% dan temperatur 110˚C. Pada konsentrasi asam klorida antara 0,12 – 0,17% (berdasarkan volume larutan), akan terjadi penurunan bilangan kappa hingga mencapai nilai optimal. Pada konsentrasi di atas 0,2% terjadi kenaikan bilangan kappa (sisa lignin), yang disebakan oleh terjadinya reaksi kondensasi dan rekombinasi antara gugusan lignin yang sudah terlarut. Pada konsentrasi asam klorida 0,12% dan waktu pemasakan 6 jam, ternyata nilai bilangan kappa masih di atas 35. Penyebab tingginya nilai bilangan kappa adalah chip kayu yang belum termasak secara sempurna, sehingga lamela tengah belum terurai semuanya, karena lamela tengah mengandung sebagian besar lignin. Pada konsentrasi asam klorida 0,17%, didapatkan nilai bilangan kappa 25. Selanjutnya, untuk konsentrasi asam klorida antara 0,15 – 0,17% dan waktu pemasakan 3 - 6 jam di peroleh kisaran bilangan kappa antara 24 - 30. Dengan kenaikkan konsentrasi asam klorida, terjadi peningkatan bilangan kappa hingga di atas 40%. Rendemen dan sisa kayu yang tidak termasak dipengaruhi oleh perbedaan waktu pemasakan dan konsentrasi asam klorida. Secara khusus, pada konsentrasi asam klorida yang rendah, nilai rendemen sangat dipengaruhi oleh waktu pemasakan. Pada konsentrasi asam klorida 0,12– 0,14% larutan dan waktu pemasakan antara 3 - 4 jam, di peroleh nilai rendemen total antara 55 – 59%. Sedangkan untuk waktu pemasakan 5 - 6 jam, di peroleh rendemen yang berkisar antara 53–55%. Dengan kenaikkan konsentrasi asam klorida menjadi 0,15 – 0,16%, diperoleh rendemen
Tabel 3-1. Pengaruh Konsentrasi Asam Klorida dan Waktu Pemasakan Terhadap Perubahan Bilangan Kappa, Sisa Kayu Yang Tidak Termasak Dan Rendemen Total (dengan variabel tetap konsentrasi asam asetat 93%, temperatur 110ºC dan rasio 1 : 6).
No. Waktu HCl Bilangan Sisa Kayu Rendemen Total
(jam) (%) Kappa (%) (%) A1 3 0,12 47,7 15,0 58,7 A2 4 0,12 45,0 6,0 55,5 A3 5 0,12 40,1 2,6 54,8 A4 6 0,12 35,6 2,0 54,0 A5 3 0,14 44,8 12,0 57,9 A6 4 0,14 38,0 3,0 54,7 A7 5 0,14 36,0 0,2 53,1 A8 6 0,14 30,6 0,1 53,4 A9 3 0,15 40,3 9,8 54,6 A10 4 0,15 36,2 2,2 53,3 A11 5 0,15 29,8 0,1 51,5 A12 6 0,15 26,8 0,0 51,5 A13 3 0,16 35,4 8,3 53,4 A14 4 0,16 33,2 0,9 52,5 A15 5 0,16 30,9 0,0 51,4 A16 6 0,16 25,5 0,0 50,4 A17 1 0,17 51,7 24,0 60,1 A18 2 0,17 43,2 11,8 55,1 A19 3 0,17 33,4 6,0 53,4 A20 4 0,17 28,0 0,9 52,8 A21 5 0,17 25,4 0,0 50,6 A22 6 0,17 24,2 0,0 50,0 A23 8 0,17 29,7 0,0 48,0 A24 3 0,20 44,1 0,4 50,5 A25 5 0,20 56,5 0,4 48,5
Gambar 3-1. Pengaruh Konsentrasi Asam klorida dan Waktu Pemasakan Terhadap Perubahan Bilangan Kappa, Sisa Kayu Yang Tidak Termasak dan Rendemen Total (dengan Variabel tetap konsentrasi asam asetat 93 %, temperatur 110º C dan rasio 1 : 6).
Hubungan antara bilangan kappa dan rendemen total di peroleh hubungan positif. Hubungan ini hanya berlaku pada konsentrasi asam klorida 0,12 - 0,17%. Hubungan antara bilangan kappa (X) dengan rendemen total (Y) diperoleh suatu persamaan regresi linier y= 43,10 + 0,31x dengan nilai r = 0,95 (Gambar 3-2). Untuk konsentrasi asam klorida 0,20% (berdasarkan volume larutan) diperoleh hubungan negatif antara bilangan kappa dengan rendemen total. HaI ini berarti bahwa terjadi kerusakan selulosa cukup besar, sehingga terbentuk monomer glukosa atau gula-gula sederhana larut dalam air (Tabel 1).
Gambar 3-2. Korelasi Antara Bilangan Kappa Dengan Rendemen Total Pada Proses Pulping Acetosolv Dengan Katalisator Asam Klorida (93% Asam asetat, rasio 1 : 6, dan Temperatur 110ºC).
Sifat Kekuatan Kertas
Hubungan antara derajat giling dan waktu giling.
Seperti diperlihatkan pada Gambar 3-3, nilai derajat giling sete1ah proses pulping relatif tinggi. Dengan penggilingan pulp acetosolv untuk waktu beberapa menit saja, telah di peroleh derajat giling yang cukup tinggi, jika dibandingkan pulp Sulfat (memerlukan waktu ± 2 jam untuk memperoleh nilai derajat giling 40 - 50ºSR). Hubungan antara waktu giling (x dalam menit) dan derajat giling (y dalam ºSR) pada pulp Acetosolv menunjukan hubungan yang positif. Persamaan regresi linier tersebut adalah y = 18,05 + 2,23 x, dengan nilai Koefisien regresi (r) = 0,97.
Gambar 3-3. Perubahan Nilai Rata-Rata Derajat Giling Pada Pulp Acetosolv Kayu Fichte dengan Katalisator Asam Klorida (dari 200 pengujian derajat giling).
Sifat Kekuatan Kertas
Sifat kekuatan kertas dari 25 macam pulp yang diperoleh dari berbagai macam ketentuan proses pulping diperoleh nilai derajat giling yang berkisar antara 20 – 52ºSR dan waktu giling antara 0 – 15 menit. Untuk kisaran derajat giling tersebut, diperoleh nilai kekuatan tarik yang berkisar antara 9,300 –12,200 km, kekuatan jebol antara 50 - 70 m2 dan kekuatan sobek antara 70 - 56 cN. Secara umum dapat disimpulkan bahwa makin tinggi nilai derajat giling, kekuatan tarik dan kekuatan jebol akan meningkat, akan tetapi sifat kekuatan sobeknya makin menurun. Sifat kekuatan kertas yang paling baik diperoleh pada kertas hasil proses pulping Acetosolv dengan ketentuan konsentrasi asam asetat 93%, konsentrasi asam klorida 0,17% (berdasarkan volume larutan), rasio antara kayu : larutan (1 : 7), waktu pemasakkan 5 jam dan temperatur pemasakkan 110ºC. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai optimal bilangan kappa adalah 19 dan rendemen total 50%. Sifat kekuatan kertasnya di dapat kisaran nilai derajat giling antara 20 –64 ºSR, kekuatan tarik 9,480 –12,600 km, kekuatan jebol antara 53 - 78 m2 dan kekuatan sobek antara 70 - 61 cN. Untuk melihat secara jelas hasil penelitian tersebut data-data penelitian diringkas pada Tabel 3-2 dan Gambar 3-4.
Tabel 3-2. Sifat Kekuatan Kertas Pada Nilai Derajat Giling Yang Berbeda
Waktu Derajat Kekuatan Kekuatan Kekuatan
Giling Giling Tarik Jebol Sobek
(menit) (⁰SR) (km) (m2) (cN) Nilai Rata-Rata 0 20 9,340 49,7 71,9 2,5 24 10,490 59,9 65,3 5 30 11,190 64,9 59,5 10 43 11,670 68,1 58,0 15 52 12,200 69,5 55,6
Nilai Optimal 0 20 9,480 53,2 70,0 2,5 29 11,110 69,6 63,0 5 38 11,770 73,7 60,0 10 54 12,500 75,2 60,2 15 64 12,600 78,3 60,8
Gambar 3-4. Nilai Rata-rata Sifat Kekuatan Kertas Yang Didasarkan Pada Perubahan Derajat Giling (dengan katalisator HCl)
Tabel 3-3 menunjukkan sifat kekuatan kertas dengan perbedaan konsentrasi asam klorida dan waktu pemasakan. Nilai derajat giling di interpolasi menjadi 30 ºSR dan nilai sifat kekuatan kertasnya juga di interpolasi berdasarkan nilai derajat giling. Nilai sifat kekuatan kertas yang paling baik ditunjukkan pada konsentrasi asam klorida yang berkisar antara 0,14 – 0,17% berdasarkan volume (0,84 - 1,02% berdasarkan berat kayu). Pada konsentrasi asam klorida yang lebih rendah dari 0,14% atau lebih besar dari 0,17% akan menyebabkan penurunan sifat kekuatan kertas, khususnya kekuatan tarik. Pada konsentrasi asam klorida 0,12%, sifat kekuatannya tidak baik, yang disebabkan oleh kadar hemiselulosa di dalam pulp masih relatif besar, sehingga ikatan antar serat tidak kuat (hemiselulosa bersifat amorphus). Pada konsentrasi asam klorida 0,20% juga menyebabkan sifat kekuatan kertasnya tidak baik. Hal ini disebabkan oleh terjadinya reaksi kondensasi dan kerusakan selulosa yang cukup besar, sehingga derajat polimerisasi selulosa relatif kecil. Reaksi kondensasi menyebabkan reaksi rekombinasi monomer lignin yang sudah terputuskan rantainya, sehingga mempengaruhi jumlah selulosa per satuan berat. Sifat kekuatan sobek kertas tidak mengalami perubahan yang cukup berarti pada konsentrasi asam klorida 0,15 – 0,17% dan waktu pemasakan 2–8 jam.
Tabel 3-3. Interpolasi Derajat Giling 30 ºSR Terhadap Sifat Kekuatan Kertas Dengan Variasi Konsentrasi Asam Klorida dan Waktu Pemasakan.
No. HCl Waktu Derajat Kekuatan Kekuatan Kekuatan
Giling Tarik Jebol Sobek
(%) (jam) (⁰SR) (km) (m2) (cN) A2 0,12 4 30 11,210 60,0 57,2 A3 0,12 5 30 11,200 65,2 60,0 A4 0,12 6 30 10,900 65,0 59,6 A5 0,14 3 30 11,470 60,3 57,3 A6 0,14 4 30 11,000 60,0 60,1 A7 0,14 5 30 11,710 68,9 59,0 A8 0,14 6 30 10,560 65,5 59,9 A14 0,16 4 30 11,330 66,8 58,1 A15 0,16 5 30 11,700 65,6 62,7 A18 0,17 2 30 10,130 53,0 57,7 A19 0,17 3 30 11,000 64,0 53,4 A20 0,17 4 30 11,500 60,1 71,5 A21 0,17 5 30 11,600 69,9 61,3 A22 0,17 6 30 11,100 65,0 60,0 A23 0,17 8 30 11,580 63,0 59,5 A24 0,20 3 30 11,010 70,2 57,6 A25 0,20 5 30 10,500 61,0 51,4
Gambar 3-5. Interpolasi Derajat Giling 30 ºSR Terhadap Sifat Kekuatan Kertas Dengan Variasi Konsentrasi Asam Klorida dan Waktu Pemasakan