Pembuatan Dan Kararkterisasi Kertas Yang Dibuat Dari Kantong Semen Bekas Dengan Pulp Batang Kelapa Sawit

(1)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERTAS YANG DIBUAT

DARI KANTONG SEMEN BEKAS DENGAN PULP BATANG

KELAPA SAWIT

T E S I S

Oleh

EDERIANA BR SIDEBANG

067026008/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERTAS YANG DIBUAT

DARI KANTONG SEMEN BEKAS DENGAN PULP BATANG

KELAPA SAWIT

TESIS

Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

EDERIANA BR SIDEBANG

067026008/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

Judul Tesis : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERTAS YANG DIBUAT DARI KANTONG SEMEN BEKAS DENGAN PULP BATANG KELAPA SAWIT

N a m a Mahasiswa : Ederiana Br Sidebang

Nomor Pokok : 067026008

Program Studi : Fisika

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc) (Drs. Ferdinan Sinuhaj M.Sc) Ketua Anggota

Ketua Program Studi Direktur

( Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc ) ( Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc )

(4)

Telah diuji pada

Tanggal : 04 Agustus 2008

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Dr. Eddy Marlianto,M.Sc

Anggota : 1. Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc

(5)

ABSTRAK

Penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi kertas yang dibuat dari campuran pulp batang kelapa sawit dan pulp kantong semen bekas telah dilakukan. Penelitian yang dilaksanakan dengan metode proses soda, bertujuan untuk memperoleh alternatif bahan baku kertas campuran, dari pulp batang kelapa sawit dan kantong semen bekas. Untuk campuran 0% pulp batang kelapa sawit dan 100% pulpkantong semen bekas,diperoleh contoh kertas yang mempunyai gramatur rata rata 103,63 gr/m , kerapatan massa rata rata 414,44 kg/m , kuat tarik rata rata 32,69

x 105_{N/ m}2_{, kekuatansobek rata rata 5399,62 mN. Untuk campuran 100% pulp}

batang kelapa sawit dan 0% pulp kantong semen bekas, diperoleh contoh kertas yang

mempunyai gramatur rata rata 121,25 gr/m2_{, kerapatan massa rata rata 759,13}

kg/m3, kuat tarik rata rata 118.28 x 10 N/ m , kekuatan sobek rata rata 2088,36 mN.

2 3

5 2

Untuk gramatur yang optimum yaitu campuran 70% pulp batang kelapa sawit dan 30% pulp kantong semen bekas, diperoleh contoh kertas yang mempunyai gramatur rata rata 123,75 gr/m , kerapatan massa rata rata 599,47 kg/m , kuat tarik rata rata 103,84 x10 N/ m , kekuatan sobek rata rata 2017,89 mN.

2 3

5 2

(6)

ABSTRACT

The research of forming and characteristic of paper which is made of mixture of palm oil stems pulp and cemen't bag trace pulp has been conducted. Research with caustic process method aim to obtain, mixture paper raw material alternates mix of palm oil stems and cemen't bag trace. For mixture 0 % palm oil stems pulp and 100% pulp of cemen't bag trace, is got the example of paper which has the gramatur of 103,63 gr/m , the average of density is 414,44 kg/m , the evarage of tensile streng is2 3 32,69 x 10 N/ m , the everage of strength tear is 5399,62 mN. For mixture 100 % palm oil stems pulp and 0 % pulp of cemen't bag trace, is got the average of gramatur is 121,25 gr/m , the average of density is 759,13 kg/m3, the average of tensile strenght is 118.28 x 105 N/ m , the average of strength tear mean in 2088,36 mN.

5 2

2

For the optimum of gramatur is the mixture 70% palm oil stems pulp and 30 % pulp of cemen't bag trace, is got the example of paper wich is has the average gramatur is123,75 gr/m , the average of density is 599,47 kg/m , the average of tensile strength is 103,84 x 10 N/ m , the average of the strength tear is 2017,89 mN

2 3

5 2

Key word : palm oil stems, cemen't bag trace, pulp, caustic process, and paper.

(7)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas kasih

dan karunia yang diberikan Nya kepada penulis sehingga tesis yang diberi judul

Pembuatan dan Karakterisasi Kertas yang dibuat dari Kantong Semen Bekas dengan

Pulp Batang Kelapa Sawit yang diselesaikan sesuai dengan jadwal yang telah

ditentukan tesis ini merupakan tugas akhir pada sekolah Pascasarjana Universitas

Sumatera Utara Program Studi Magister Ilmu Fisika.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang

sebesar besarnya kepada :

Prof. Chairuddin P. Lubis, DTM & Sp.A(K), selaku Rektor Universitas Sumatera

Utara Medan, Ibu Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B. M.Sc selaku Direktur Sekolah

Pascaja Sarjana, Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc selaku Koordinator Program

Studi Magister Ilmu Fisika, Drs. Nasir Saleh, M.Eng. Sc selaku Sekretaris Program

Studi Magister Ilmu Fisika, Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc selaku Ketua

Komisi Pembimbing dan Drs. Ferdinan Sinuhaji, M.S selaku Anggota Komisi

Pembimbing yang telah banyak mencurahkan ilmu dan buah pikirannya dengan

penuh kesabaran selama membimbing penulis dalam melaksanakan tugas akhir,

sehingga tesis ini dapat diselesaikan.

Seluruh staf pengajar pada sekolah pascasarjana program studi magister ilmu fisika

Universitas Sumatera Utara yang telah mencurahkan ilmunya selama masa

perkuliahan.Seluruh staf administrasi sekolah pascasarjana dan Bang Mulkan yang

degan penuh kesabaran memberikan pelayanan terbaik disekolah pascasarjana

program magister ilmu fisika. Rekan rekan angkatan 2006 :

Bang Ramzah, Kak Sukmawati, Ajis, Andrita, Bobbin, Debora, Dormian, Dortauli,

Kasdim, Edy.s, Juliandi, Junaedi, Marlon, Mariono, Amin, Sapta, Sunaryo, Sundari,

Syahwin, Tao dan Tiar terima kasih atas kerja sama dan kebersamaan dalam

(8)

Spesial terimakasih yang sedalam dalamnya penulis sampaikan kepada Ayahanda

Gurtian Sidebang dan Ibunda Lusiana Goknim Simanjorang, Suami tercinta Jonson

Sitanggang yang senantiasa memberikan dorongan semangat dengan penuh kesabaran

dan serta mendoakan keberhasilan penulis dalam menyelesaikan studi ini terlebih lagi

terima kasih dan sayang yang paling tulus kepada anak anakku tercinta ( Qielfrin

Zendrico dan Yovanska ) yang berkorban untuk selalu ditinggalkan selama penulis

mengikuti studi.

Medan, Agustus 2008

(9)

RIWAYAT HIDUP

1. N a m a : Ederiana Br Sidebang

2. Tempat/Tangal Lahir : Kabanjahe 3 Desember 1968

3. Pekerjaan : PNS/Guru

4. A g a m a : Kristen Katolik

5. Orangtua :

Ayah : Gurtian Sidebang

Ibu : Lusia Goknim Simanjorang

6. A l a m a t : Jalan Platina VI No. 14 Kel. Titipapan Medan

Deli / 20244

7. Pendidikan :

SD : Negeri No. 4/040446 Kabanjahe tahun 1975-1981

SMP : Swasta RK Kabanjahe tahun 1981 – 1984

SMA : Negeri 1 Kabanjahe tahun 1984 – 1987

D3-Fisika : Institut Keguruan dan Ilmu Pendidikan Medan

tahun 1987 – 1990

S1-Fisika : Universitas Cendrawasih Jayapura tahun 1998 –

1999

S2-Fisika : Universitas Sumatera Utara tahun 2006 – 2008

Medan, Agustus 2008

(10)

DAFTAR ISI

2.5. Pulp Campuran (Pulp Batang Sawit – Kertas Kantong Semen Bekas) ... 26

3.4. Pembuatan Pulp Campuran Serat Batang Kelapa Sawit dan Serat Kantong Semen Bekas... 42

3.5. Rancangan Penelitian ... 44

(11)

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 57

4.1. Hasil Penelitian... 57

4.2. Pembahasan ... 69

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 80

5.1. Kesimpulan ... 80

5.2. Saran ... 80

(12)

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

2.1 Karakteristik limbah lignosellulosa kelapa sawit... 20

2.2 Klasifikasi umum proses pembuatan pulp... 23

4.1 Hasil pengukuran tebal rata rata kertas campuran serat

kantong semen bekas dan serat batang kelapa sawit. ... 58

4.2 Hasil penghitungan gramatur kertas campuran serat kantong semen bekas dan serat batang sawit. ... 61

4.3 Hasil penghitungan rapat massa rata rata kertas campuran serat kantong semen bekas dan serat batang sawit. ... 63

4.4 Hasil uji tarik rata - rata kertas campuran serat kantong

semen bekas dengan serat batang kelapa sawit. ... 65

4.5 Hasil pengukuran kekuatan sobek kertas campuran serat

kantong semen bekas dengan serat batang kelapa sawit. ... 67

4.6. Analisa kandungan logam Pb, Cu, Zn yang terdapat pada kertas campuran serat kantong semen bekas dan serat batang kelapa sawit. ... 77

4.7. Batas parameter bahan baku mutu TCLP Zat pencemar

(13)

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

2.1 Penampang batang kelapa sawit... 17

2.2 Peralatan Scanning Elektron Mikroskop (SEM)... 29

2.3 Instrumen Spektrofotometer Serapan Atom... 34

3.1 Diagram alir pulp batang kelapa sawit... 40

3.2 Diagram alir proses pembuatan pulp kantong semen bekas.... 41

3.3 Diagram alir pembuatan kertas campuran batang kelapa sawit dan kantong semen bekas... 43

3.4 Neraca analitik... 48

3.5 Alat uji tarik... 51

3.6 Alat uji sobek... 53

3.7 Alat Uji Spektrofotometri Serapan Atom. ... 55

3.8 Alat SEM (Scanning Electron microscope), type ASM-5X. ... 73

3.9 Mikrostruktur dari pulp kertas kantong semen bekas... 74

3.10 Foto mikrostruktur dari pulp dan serat batang kelapa sawit. ....75

(14)

DAFTAR GRAFIK

4.1 Komposisi campuran serat kantong semen dan serat batang kelapa sawit dengan tebal kertas rata-rata. ... 59

4.2 Gramatur rata rata versus komposisi campuran serat kantong semen

dan serat batang kelapa sawit. ... 62

4.3 Rapat massa rata rata versus komposisi campuran serat kantong

semen dan serat batang kelapa sawit. ... 64

4.4 Uji kuat tarik rata rata versus komposisi campuran serat kantong

semen bekas dan serat batang kelapa sawit. ... 66

4.5 Kuat sobek rata rata versus komposisi campuran serat kantong

semen bekas dan serat batang kelapa sawit. ... 68

(15)

DAFTAR LAMPIRAN

1 Pengukuran tebal kertas campuran kertas kantong

semen bekas dan serat batang kelapa sawit... 83

2 Pengukuran gramatur kertas campuran kertas kantong semen bekas dan serat batang kelapa sawit... 84

3 Pengukuran Rapat massa kertas campuran kertas kantong semen bekas dan serat batang kelapa sawit... 85

4 Pengukuran uji tarik kertas campuran kertas kantong semen bekas dan serat batang kelapa sawit... 86

5 Pengukuran kekuatan sobek kertas campuran kertas kantong semen bekas dan serat batang kelapa sawit... 87

6 Menghitung rendemen pulp batang kelapa sawit. ... 88

7 Hasil Uji SSA Pb. ... 89

8 Hasil Uji SSA Cu... 90

9 Hasil uji SSA Zn ... 91

10 Hasil uji tearing (uji sobek )... 92

11 Proses pembuatan pulp batang kelapa sawit ... 93

(16)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Industri kertas di dunia pada saat ini sedang mengalami masalah ekonomi, yaitu

kesulitan untuk mendapatkan pasokan bahan baku yaitu kayu. Keterbatasan

ketersediaan pasokan bahan baku kayu telah membuat naiknya harga pulp di pasar.

Pada awal tahun 1994, harga pulp naik sekitar 80% dan pengaruh kenaikan ini terasa

sampai sekarang (JPKS,1995).

Pada sisi yang lain, sejalan dengan laju pengembangan industri, peningkatan

pertumbuhan ekonomi dan populasi manusia akan mengakibatkan kenaikan

permintaan akan kertas.

Indonesia telah dikenal sebagai salah satu negara pengekspor pulp karena sumber

bahan bakunya yang berlimpah, seperti kayu tropis. Walaupun demikian,

ketersediaan ini akan cenderung tidak berimbang dengan permintaan pulp dan kertas.

Oleh sebab itu, pada masa mendatang Indonesia akan kesulitan untuk

mempertahankan posisinya sebagai salah satu negara pengekspor pulp yang terbesar.

Cara untuk mempertahankan ini, adalah dengan memprioritaskan pencarian alternatif

bahan baku lainnya yang tingkat ketersediaannya berlimpah sepanjang tahun dan

mudah didapat. Bahan baku ini seyogyanya mempunyai sifat ramah terhadap

lingkungan. Salah satu alternatif adalah pemanfaatan limbah pertanian.

(17)

Jerami dan ampas tebu (bagas) telah lama dikenal sebagai bahan baku untuk

membuat pulp dan kertas (Trubus Oktober 2008). Walaupun demikian akhir akhir ini

tingkat ketersediaannya semakin berkurang. Batang kelapa sawit salah satu limbah

pertanian yang tingkat ketersediaannya berlimpah sepanjang tahun. Pemanfaatan

batang kelapa sawit pada saat ini masih sangat minim dan nilai ekonominya tidak

ada. Selama ini batang kelapa sawit dan cangkang sawit banyak digunakan sebagai

bahan bakar boiler, atau dibakar yang abunya dimanfaatkan sebagai pupuk. Suatu saat

hal ini akan dilarang karena hasil pembakaran ini merupakan penyumbang polusi

udara. Begitu juga dengan tandan kosong sawit banyak diteliti orang sebagai bahan

baku papan serat. Namun batang kelapa sawit belum banyak digunakan secara

optimal, padahal dari keseluruhan limbah kelapa sawit batang sawitlah yang paling

banyak menghasilkan limbah dibanding bagian yang lain yang diperoleh selama

estraksi biji kelapa sawit menjadi minyak kelapa sawit. Limbah batang kelapa sawit

yang mencapai jumlah paling besar yaitu 70,2%, dibandingkan dengan pelepah daun

10,16%, tandan buah kosong 2,07 %, sabut kelapa sawit 1,62% dan cangkang biji

yaitu 0,935%. Oleh karena itu perlu dicari cara lain untuk memanfaatkan batang

kelapa sawit. Sebagai limbah lignoselulosa, batang kelapa sawit dapat dimanfaatkan

untuk pembuatan pulp karena kandungan selulosanya yang tinggi. Wahyu et.al

(2008). Selama ini kantong semen bekas banyak digunakan untuk kertas kantong

beras ukuran 5 kg, 10 kg, 15 kg dan 20 kg. Ataupun untuk kantong kantong barang

(18)

Berdasarkan observasi lapangan di Kodya Medan kantong semen dengan bahan

kertas adalah semen Andalas type PPC ukuran berat 40 kg dan semen padang type

PPC ukuran 40 kg. Umumnya setiap pembangunan perumahan / ruko dan lainnya

menggunakan merek semen dan type seperti yang tersebut diatas.

Oleh karena kertas kantong semen memiliki kekuatan yang tinggi, maka pada

penelitian ini dilakukan percobaan dengan mencampurkan serat batang kelapa sawit

untuk menurunkan kekuatan kertasnya dan memperbaiki karakternya.

Dalam hal ini peneliti tertarik untuk memanfaatkan limbah serat batang kelapa

sawit untuk dimanfaatkan sebagai pulp dengan mencampur limbah kertas kantong

bekas semen (kertas kraft) dengan variasi persen campuran untuk dikarakterisasi

menjadi kertas jenis baru.

1.2. Permasalahan

1. Serat pendek dari batang kelapa sawit dapat dicampur dengan serat panjang dari

kantong semen bekas akan diperoleh kertas yang lebih baik.

2. Limbah pertanian berupa batang kelapa sawit dan limbah kantong semen bekas

dapat ditangulangi menuju zerowaste.

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan penulis dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

(19)

2. Untuk memanfaatkan limbah batang kelapa sawit dan limbah kantong semen

bekas kembali menjadi produk kertas.

3. Produk kertas akan diklasifikasian ke jenis – jenis seperti kertas pembungkus,

karton dan bag paper.

1.4. Batasan Masalah

Dalam penelitian ini proses pembuatan pulp yang berasal dari tanaman bukan

kayu dilaksanakan dalam suasana alkali (basa) dengan NaOH sebagai bahan kimia

pemasak. Pemasakan dengan NaOH (kaustik soda), akan melarutkan ligninnya,

sehingga menjadi tercerai berai menjadi pulp. Dalam penelitian ini tidak diberi

tambahan seperti pewarna, filler, larutan kanji dan lain lain.

1.5. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mendapatkan kertas dari limbah batang kelapa sawit dan limbah kantong semen

bekas.

2. Produk kertas/karton tidak hanya dapat dibuat dari kayu tetapi dapat juga dibuat

dari limbah pertanian.

3. Untuk menambah petani kelapa sawit.

4. Mengatasi pencemaran udara akibat pembakaran limbah kelapa sawit.

(20)

1.6. Perumusan Masalah

Masalah yang akan diselesaikan pada penelitian dirumuskan sebagai berikut:

1. Menentukan sifat mekanis kertas campuran serat batang sawit dan kertas kantong

semen bekas antara lain :

a. Rendemen ( % )

b. Tebal kertas, yaitu jarak antara kedua permukaan kertas diukur pada kondisi

standar ( SNI 14 – 4977 – 1999 ).

c. Gramatur, yaitu massa lembaran kertas dalam gram dibagi dengan satuan

luasnya dalam meter persegi, diukur pada kondisi standar ( SNI 14 – 0439 –

1989 ).

d. Rapat massa (density), yaitu besaran yang menyatakan perbandingan antara

massa dengan volume serpih berbentuk tumpukan, dinyatakan dalam kg/m3,

diukur pada kondisi standar ( SNI 14 – 0702 – 1989 ).

e. Kuat tarik, yaitu daya tahan maksimum jalur pulp, kertas terhadap gaya tarik

yang bekerja pada kedua ujung jalur tersebut sampai putus, diukur pada

kondisi standar ( SNI 14 – 4737 – 1989 ).

f. Ketahanan sobek adalah gaya dalam gram gaya ( gf ) atau milineuton (mN)

yang diperlukan untuk menyobek kertas pada kondisi standar standar ( SNI

(21)

g. Spektrofotometri Serapan Atom adalah penyerapan energi radiasi oleh atom

atom netral pada keadaan dasar, dengan panjang gelombang tertentu yang

menyebabkan terereksitasinya dalam berbagai tingkatan energi (ppm).

2. Menentukan komposisi yang paling baik antara serat batang kelapa sawit dan

kertas kantong semen bekas untuk memperoleh kualitas kertas yang baik.

1.7. Lokasi Penelitian

1. Laboratorium Spektroskopi Universitas Sumatera Utara

2. Laboratorium Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan.

3. PT. DMI Medan.

(22)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengertian Kertas

Kertas adalah bahan yang tipis dan rata, yang dihasilkan dengan kompresi

serat yang berasal dari pulp. Serat yang digunakan biasanya adalah alami, dan

mengandung selulosa dan hemiselulosa. Kertas dikenal sebagai media utama untuk

menulis, mencetak serta melukis dan banyak kegunaan lain yang dapat dilakukan

dengan kertas misalnya kertas pembersih (tissue) yang digunakan untuk hidangan,

kebersihan ataupun toilet.

Adanya kertas merupakan revolusi baru dalam dunia tulis menulis yang

menyubangkan arti besar dalam peradaban dunia. Sebelum ditemukan kertas, bangsa

bangsa dahulu menggunakan tablet dari tanah lempung yang dibakar. Hal ini bisa

dijumpai dari peradaban bangsa Sumeria, Prasasti dari batu, kayu, bambu, kulit atau

tulang bnatang, sutera, bahkan daun lontar yang dirangkai seperti dijumpai pada

naskah naskah Nusantara beberapa abad lampau

2.2. Proses Pembuatan Kertas

Proses pembuatan kertas dapat dilakukan dengan mengubah bahan baku serat

(23)

Urutan proses pembuatannya adalah persiapan bahan baku, pembuatan pulp (secara

kimia, semi-kimia, mekanik atau limbah kertas),pemutihan, pengambilan kembali

bahan kimia, pengeringan pulp dan pembuatan kertas. Proses yang membutuhkan

energi paling tinggi adalah proses pembuatan pulp dan proses pengeringan kertas

(Britt Kenneth, 1970).

Tahapan utama dan proses sederhana dalam pembuatan pulp dan kertas adalah

sebagai berikut:

a. Pembuatan pulp pada pulper

Dalam tanki pencampur, pulp dicampur dengan air menjadi slurry . Slurry

kemudian dibersihkan lebih lanjut dan dikirimkan ke mesin kertas. Bahan baku

dimasukkan kedalam PULPER untuk defiberiztion dan mempercepat beating serta

fibrillation dikarenakan pemekaran serat.

b. Cleaner

Proses pemutihan untuk tipe pulp Kraft dilakukan dalam beberapa menara

dimana pulp dicampur dengan berbagai bahan kimia, kemudian bahan kimia diambil

(24)

c. Permurnian

Pulp dilewatkan plat yang berputar pada alat pemurnian bentuk disk. Pada proses

mekanis ini terjadi penguraian serat pada dinding selnya, sehingga serat menjadi lebih

lentur. Tingkat pemurnian pada proses ini mempengaruhi kualitas kertas yang

dihasilkan.

d. Pembentukan

Selanjutnya ,proses dilanjutkan dengan proses sizing dan pewarnaan untuk

menghasilkan spesifikasi kertas yang diinginkan. Sizing dilakukan untuk

meningkatkan kehalusan permukaan kertas;pada saat pewarnaan ditambahkan

pigmen, pewarna dan bahan pengisi. Proses dilanjutkan dengan pembentukan

lembaran kertas yang dimulai pada headbokx, dimana serat basah ditebarkan pada

saringan berjalan.

e. Pengepresan

Lembaran kertas kering dihasilkan dengan cara mengepres lembaran diantara

silinder pada calendar stack.

f. Pengeringan

Sebagian besar air yang terkandung didalam lembaran kertas dikeringkan dengan

(25)

g. Calender Stack

Tahap akhir dari proses pembuatan kertas dilakukan pada Calendar Stack, yang

terdiri dari beberapa pasangan silinder dengan jarak tertentu untuk mengontrol

ketebalan dan kehalusan hasil akhir kertas.

h. Pope Reel

Bagian ini merupakan tahap akhir dari proses proses pembuatan kertas yaitu

pemotongan kertas dari gulungannya. Pada bagian ini, kertas yang digulung dalam

gulungan besar,dibelah pada ketebalan yang diinginkan, dipotong menjadi lembaran,

dirapikan kemudian dikemas.

2.2.1. Proses pembuatan pulp

Pulp adalah kumpulan serat serat yang diambil dari bagian bagian

tumbuh-tumbuhan yang mengandung yang mengandng serat antara lain dari bagian kayu,

kulit , akar, daun dan buah. Pulp yang berasal dari bagian kayu disebut pulp kayu

(wood pulp) sedangkan pulp yang berasal dari bagian bukan kayu dinamai pulp

bukan kayu (non wood pulp).

Menurut proses pembuatannya, pulp dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu

(Tjahjono Yudi, 1998) :

1. Pulp yang dibuat secara mekanis, dinamai pulp mekanis.

2. Pulp yang dibuat secara semi kimia atau semi mekanis, dinamai pulp semi

(26)

3. Pulp yang dibuat secara kimia penuh dinamai pulp kimia. Contoh : dissolving

pulp, pulp sulfat, pulp soda dan lain lain.

Jika dilihat dari rendemen (hasil akhir) pulp dibagi 2 macam, pulp rendemen

tinggi dan pulp rendemen rendah. Dari kedua rendemen ini mempunyai sifat sifat

fisika dan kimia yang berbeda beda. Sifat fisik dari pulp mekanis biasanya lebih

buruk dari pada sifat dari pulp kimia. Keuntungan dari pulp dengan proses mekanis

ini adalah rendemen yang tinggi.

Pulp mekanis ini biasanya dibuat untuk kertas yang bermutu rendah dan murah,

misalnya kertas Koran, sedangkan pulp kimia dipakai untuk membuat kertas yang

berkualitas baik, misalnya kertas tulis, kertas cetak. Pulp mekanis sifat kimianya

masih sama dengan sifat kimia kayu, sedangkan pada pulp kimia sifat kimanya sudah

sangat jauh berbeda dengan sifat kimia dari kayu asalnya. Antara pulp yang belum

diputihkan dan yang sudah di putihkan baik sifat fisik maupun sfat kimia juga

berbeda. Untuk mencari perbedaan sifat sifat, baik sifat fisik maupun sifat kimia,

perlu dilakukan pengujian baik pengujian sifat fisik maupun pengujian sifat kimia.

Sifat sifat fisik pulp itu adalah : Gramatur, Tebal, Bulky, Ketahanan Sobek, Retak,

Tarik, Lipat, Derajat putih dan Opasitas. Sedangkan sifat sifat kimia adalah : Kadar

alpa selulosa, kadar abu kadar lignin, kadar pentosan dan lain lain.

Pengujian pulp harus dilakukan pada ruang kondisi karena suhu dan kelembapan

(27)

Kondisi ruang dan pengkondisian pulp, untuk pengujian dilakukan berdasarkan

Stadar Internasional ISO 187 : 1997 (E), Paper, Board dan pulps stadard atmosphere

for conditioning and testing procedure for monitoring the atmosphere and

conditioning of samples dan standar ASTM D 685 – 93, Standard practice for

conditioning paper and paper products for testing.

Sampel yang akan diuji sifat sifat fisiknya sebelumnya harus ditempatkan dalam

ruang kondisi yang sudah distandartkan selama waktu sekitar 24 jam, bahkan untuk

beberapa jenis karton memerlukan waktu sampai 48 jam (SNI 14 – 0402 – 1999).

2.2.2. Dimensi serat

Kertas terdiri dari serat selulosa yang berasal dari tumbuh tumbuhan. Serat

mempunyai panjang, lebar dan dinding yang berpariasi, tergantung pada jenis dan

posisinya dalam suatu pohon serta lokasi tumbuhnya. Pembuatan kertas merupakan

proses penyusunan serat kedalam bentuk lembaran. Selama proses tersebut, air

dikeluarkan dari jaringan serat sehingga terjadi ikatan antar serat yang semakin rapat

dan disertai perubahan bentuk serat menjadi pipih. Kekuatan ikatan serat merupakan

fungsi dari luas dan intensitas ikatannya. Luas ikatan dipengaruhi oleh morfologi,

sedangkan intansitas oleh susunan molekul selulosa.

Peranan dimensi serat sebagai bahan baku kertas mempunyai hubungan satu sama

lain yang kompleks dan mempunyai pengaruh yang mendasar terhadap sifat fisik

(28)

Diameter serat tergantung dari letak sel. Ukuran sel terpendek dan berdinding tebal

terdapat pada bagian akhir dan awal kayu.

2.2.3 Panjang serat

Menurut penelitian-penelitian yang telah dilakukan bahwa panjang serat

merupakan sifat yang sangat menentukan kekuatan kertas dan sangat mempengaruhi

kekuatan sobek serta pembentukan formasi. Serat yang panjang memberi kekuatan

yang lebih baik dari serat pendek, tetapi serat pendek memberi formasi yang lebih

baik dari pada serat panjang. Serat yang terdapat dalam satu jenis kayu panjangnya

bervariasi, maka distribusi frekuensi panjang serat turut berperan juga dalam

menentukan kekuatan kertas. Klasifikasi panjang serat menurut Klemm, adalah

sebagai berikut :

a. Serat panjang : 2,0 – 3,0 mm

b. Serat sedang : 1,0 – 2,0 mm

c. Serat pendek : 0,1 – 1,0 mm

Serat yang panjangnya lebih dari 5 mm sukar untuk dikerjakan dengan mesin kertas

(29)

2.2.4. Kekasaran serat (Diameter serat)

Sifat kekasaran serat pada bahan baku maupun pulpnya banyak dipengaruhi oleh

faktor dimensi penampang melintang serat (diameter dan dinding serat). Bntuk

penampang melintang serat berupa elips dan tidak beraturan. Untuk mendekati

diameter serat yang sebenarnya diadakan koreksi dan hasilnya disebut perimeter.

Klasifikasi diameter/perimeter serat, menurut Klemm adalah sebagai berikut :

1. Serat lebar : 0,025 – 0,040 mm

2. Serat sedang : 0,010 – 0,025 mm

3. Serat sempit/kurus : 0,002 – 0,010 mm

2.3. Kelapa Sawit (Elaeis Guineensis Jaco)

Berdasarkan bukti yang ada kelapa sawit diperkirakan berasal Nigeria, Afrika

Barat, namun adapula yang menyatakan bahwa tanaman tersebut berasal dari

America, yakni dari Brazilia. Zeven menyatakan bahwa tanaman kelapa sawit berasal

dari daratan Tersier, yang merupakan penghubung yang terletak diantara Afrika dan

Amerika. Kedua daratan ini kemudian terpisah oleh lautan menjadi Benua Africa dan

Amerika sehingga asala komoditas kelapa sawit ini tidak lagi dipermasalahkan orang.

Masuknya bibit kelapa sawit ke Indonesia tahun 1948 hanya sebanyak 4 batang yang

berasal dari Borbon dan Amsterdam. Kempat kelapa sawit tersebut ditanam di Kebun

Raya Bogor dan selanjutnya disebarkan ke Deli Sumatera Utara. Menurut Hunger

(1924) pada tahun 1869 Pemerintah Kolonial Belanda mengembangkan kelapa sawit

(30)

Sejak tahun 1977 – 1978 Pemerintah Indonesia bertekad mengembangkan tanaman

ini melalui sistim PIRBUN ( Perusahaan Inti Rakyat Perkebunan). Kelapa sawit di

Indonesia dewasa ini merupakan komoditas primadona untuk meningkatkan

kesejahtraan rakyat. Pohon kelapa sawit terdiri dari pada dua spesies Arecaceae atau

famili palma yang digunakan untuk pertanian komersil dalam pengeluaran minyak

kelapa sawit. Pohon kelapa sawit Afrika, Elaeis guineensis, berasal dari Afrika Barat

di antara Angola dan Gambia, manakala pohon kelapa sawit Amerika, Elaeis oleifera,

berasal dari Amerika tengah dan Amerika Selatan.

Kelapa sawit termasuk tumbuhan pohon dan tingginya dapat mencapai 24 meter.

Bunga dan buahnya berupa tandan, serta bercabang banyak. Buahnya kecil dan

apabila masak, berwarna merah kehitaman. Daging buahnya padat. Daging dan kulit

buahnya mengandung minyak. Minyak tersebut digunakan sebagai bahan minyak

goreng, sabun, kosmetika, lilin dan ampasnya dimanfaatkan untuk makanan ternak.

Urutan dari turunan kelapa sawit adalah :

Kingdom : Tumbuhan

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Liliopsida

Ordo : Arecales

Famili : Arecaceae

Jenis : Elaeis

(31)

2.3.1. Ciri ciri Fisiologi Kelapa Sawit

1. Daun

Daunnya merupakan daun majemuk. Daun berwarna hijau tua dan pelepah

berwarna sedikit lebih muda. Penampilannya sangat mirip dengan

tanaman salak, hanya saja dengan duri yang tidak terlalu keras dan tajam.

2. Batang

Batang tanaman diselimuti bekas pelepah hingga umur 12 tahun. Setelah

umur 12 tahun pelepah yang mengering akan terlepas sehingga menjadi

mirip dengan tanaman kelapa. Komposisi dan karakterisasi log kayu

kelapa sawit :

a. Komposisi volume rata rata log kayu sawit ( Puslitbang Hasil Hutan

Bogor).

Bagian kulit = 17 %

Bagian keras = 56 %

Bagian medium = 17 %

Bagian lunak = 10 %

b. Rendemen penggergajian rata rata log kayu sawit ( Puslitbang Hasil

(32)

Bagian keras = 31 %

Bagian medium = 9 %

Bagian lunak = 4 %

Limbah penggergajian = 56 %

Bagian lunak

Bagian medium

Bagian keras

Kulit

Gambar 2.1. Penampang Melintang Batang Kayu Sawit (Puslitbang Hasil Hutan Bogor)

Sifat – sifat fisik log kayu kelapa sawit :

Kerapatan. : 210 kg/m s/d 410 kg/m3 3

Badan air kayu hasil tebangan : 138,90 % s/d 343, 69 %.

Kerapatan ikatan pembuluh : 0,84 buah / mm2 s/d 1,01 buah/mm . 2

Tebal kulit rata – rata : 1,97 cm.

Tebal bagian keras rata – rata : 9.09 Cm.

(33)

Tebal bagian lunak rata rata : 7.77 Cm

(Puslitbang Hasil Hutan Bogor).

2. Akar

Akar serabut tanaman kelapa sawit mengarah kebawah dan kesamping. Selain

itu juga terdapat beberapa akar napas yang tumbuh mengarah kesamping atas

untuk mendapatkan tambahan aerasi.

3. Bunga

Bunga jantan dan betina terpisah dan memiliki waktu pematangan berbeda

sehingga sangat jarang terjadi penyerbukan sendiri. Bunga jantan memiliki

bentuk lancip dan panjang sementara bunga betina terlihat lebih besar dan

mekar.

4. Buah

Buah sawit mempnyai warna bervariasi dari hitam, ungu, hingga merah

tergantung bibit yang digunakan. Buah bergerombol dalam tandan yang

muncul dari tiap pelapah.

Buah terdiri dari tiga lapisan :

a. Eksoskarp, bagian kulit buah berwarna kemerahan dan lincin.

b. Mesoskarp, serabut buah.

(34)

Inti sawit merupakan endosperm dan embrio dengan kandungan minyak inti

berkualitas tinggi.

Kelapa sawit merupakan pohon yang mengandung serat berlignoselulosa. Oleh

karena itu salah satu cara pemanfaatan limbah berupa batang dan tandan kosong

kelapa sawit adalah sebagai bahan baku serat untuk menghasilkan kertas atau sebagai

bahan baku papan serat. Dalam kaitannya degan kemungkinan pemanfaatan limbah

batang dan tandan kosong sawit, Badan Pengkajian dan Penerapan Tehnologi, Jakarta

(BPPT) bekerja sama dengan Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutam

Bogor melakukan penelitian pembuatan pulp yang direncanakan untuk kertas tisue

dengan pengolahan sulfat dan soda antrakinon, serta penelitian pulp kertas dari

limbah batang dan tandan kosong sawit.

Komponen utama limbah padat adalah selulosa dan lignin sehingga limbah ini

disebut juga lignoselulosa. Bahan bahan lignoselulosa pada umumnya mengandung

(35)

Tabel 2.1. Karakteristik limbah ligno selulosa kelapa sawit

Serat yang digunakan disini adalah serat batang kelapa sawit, serat ini terdiri dari

selulosa 45,7 %, hemiselulosa 18,8 % dan lignin 18,8 %.

Hidrolisis selulosa dengan asam berlangsung melalui reaksi sebagai berikut:

selulosa glukosa produk produk dekomposisi

Sifat sifat selulosa antara lain:

1. Tidak larut dalam air, asam, basa encer serta pelarut organik.

2. Dapat larut dalam cuproammonium hidroksida

3. Bila dihidrolisi secara sempurna akan meghasilkan glukosa dalam suasana

Asam.

4. Bila dihidrolisis secara tidak sempurna akan menghasilkan maltosa.

Hemilulosa merupakan komponen utama gula beratom C = 5 seperti silosa dan

(36)

Hemiselulosa Silosa dan Arabinosa furfural produk produk

komposisi

Lignin adalah makromolekul dari polifenol yang merupakan hasil samping

hidrolisis lignoselulosa. Perlakuan hidrogenolisis dan hidroalkilasi lignin akan

menghasilkan fenol, Benzen dan senyawa monofenol lainnya.Senyawa ini juga

mempunyai potensi untuk diubah menjadi toluene dan Xilen. Jumlah lignin yang

terdapat dalam tumbuhan yang berbeda sangat bervariasi. Dalam spesies kayu,

kandungan lignin berkisar 20 % sampai 40 %.

Disamping itu distribusi lignin di dalam sel dan kandungan lignin bagian pohon yang

berbeda tidak sama. Sebagai contoh kandungan lignin yang tinggi adalah khas untuk

bagian batang yang paling rendah, paling tinggi dan paling dalam untuk tanaman

kayu lunak. Dalam pembuatan pulp dan pengelantangan, lignin dilepaskan dari kayu

dalam bentuk terdegradasi dan berubah, dan merupakan sumber karbon lebih dari 35

juta ton tiap tahun diseluruh dunia yang sangat potensial untuk keperluan kimia dan

energi.

2.3.2. Proses Pembuatan Pulp Batang Kelapa Sawit

Pulp merupakan hasil pemisahan serat kayu atau tanaman berserat lainnya melalui

(37)

Pulp selanjutnya digunakan sebagai bahan baku pembuatan berbagai macam kertas.

Proses pembuatan pulp secara komersil dapat diklasifikasikan dalam proses mekanis,

semikimia (kombinasi kimia dan mekanis) dan kimia. Pemilihan jenis proses

pembuatan pulp tergantung kepada spesies kayu yang digunakan dan penggunaan

akhir dari pulp yang diproduksi.

Proses pembuatan pulp secara kimia adalah dengan melarutkan lignin yang

mengikat serat selulosa satu sama lain.Serat yang dihasilkan lebih utuh dan panjang,

lebih fleksibel dan lebih kuat daripada pulp mekanis. Formasi lembaran pulp kimia

lebih baik, lebih teratur dan lebih rata. Pulp mekanis mempunyai sifat sifat yang

berlainan dengan pulp kimia. Sifat sifat pulp mekanis pada umumnya merupakan sifat

sifat asli yang diperoleh dari bahan bakunya. Pada pembuatan pulp mekanis, lignin

tidak dihilangkan atau sebagian saja dihilangkan sehingga mempunyai kandungan

serat utuh yang lebih sedikit, bersifat kaku dan lebih pendek. Serat serat pulp mekanis

terdiri dari bundelan bundelan serat dan fragmen fragmen serat dari beberapa

individu. Proses semikimia merupakan kombinasi dari proses mekanis kimia. Serpih

kayu atau tanaman berserat lainnya terlebih dahulu dilunakkan sebagian dengan

bahan kimia kemudian diikuti dengan aksi mekanis yang biasanya dengan refiner.

Rendemen dan sifat sifat pulp semi kimia merupakan pertengahan pulp kimia dan

(38)

Tabel 2.2. Klasifikasi umum proses pembuatan pulp

Mekanis Kombinasi mekanis Kimia kimia

- Pulping dengan energi -Pulping dengan kombinasi - Pulping dengan

mekanik (sedikit atau sama perlakuan kimia dan bahan kimia dan

sekali tanpa perlakuan awal mekanis panas (sedikit atau

kimia dan panas) dengan -Pendemen sedang tidak ada energi

dengan bahan kimia panas (intermediate) 55 %-90 % mekanis)

- Randemen tinggi - Sifat-sifat pulp sedang - Rendemen rendah

(90 %-95 %)- (intermediate); 40 %-55 %

- Serat pendek, tidak utuh,tidak NSSC,High yield kraft - Serat pulp,panjang

murni,lemah, dan tidak setabil. Cold soda (soda dingin) dan murni, stabil.

- Kualitas cetak baik. – Kualitas cetak

rendah

- Sulit diputihkan contoh; stone - Mudah diputihkan

Grondwoo Contoh;

RMP, TMP, CTMP. Kraft,sulfite,soda.

Dalam penelitian ini, lignifikasi limbah batang kelapa sawit dilakukan melalui

proses kimia. Serpih diproses dengan menggunakan bahan kimia dan yang tidak

terlalu banyak untuk melunakkan ikatan antar serat selulosa dan menghilangkan

(39)

Kemudian dilaksanakan proses pemasakan kedua dengan larutan bahan kimia dan

penambahan tekanan untuk menaikkan suhu sesuai dengan yang dibutuhkan untuk

membantu mempercepat memisahkan lignin untuk mendapatkan serat batang sawit

yang sudah berupa pulp sawit.

2.4 Kertas Limbah Kantong Semen

Kantong Semen termasuk jenis kertas kraft (kertas sack), yang dibuat dari bahan

baku pinus. Kertas sack kraft mempunyai ciri ciri berat jenis tinggi, berwarna

kecoklatan,kertasnya dibuat berdasarkan proses kraft pertama sekali ditemukan oleh

C.F. Dahl, seorang bangsa Jerman di Danzing yang kemudian hari dipatenkan pada

tahun 1884.

Proses kraft ditemukan, yaitu ketika beliau menambahkan sodium sulfat

( Na SO ) kedalam ketel pemasak pulp, sebagai pengganti bahan kimia yang hilang

selama pemasakan pulp dengan proses soda ( NaOH). Adanya reaksi kimia didalam

ketel pemasak pulp menyebabkan terbentuknya senyawa sulfida ( Na S) didalam

cairan pemasak, yang mana pada proses pemasakan pulp tersebut akan menghasilkan

pulp dengan ikatan antar serat yang lebih kuat bila dibandingkan dengan proses

pemasak pulp jenis lainnya (proses sulfit ataupun proses soda ). Kelebihan dari kertas

kraft adalah bahan kimia yang digunakan dapat didaur ulang (recycle ) dan digunakan

kembali dalam proses berikutnya. Kelebihan lainnya adalah di hasilkan serat yang

kuat (Jerman : ”kraft” berarti kuat ). Majalah, kertas grafis dan percetakan, kantong

2 4

(40)

belanja dan pembungkus (packaging) terbuat dari kraft pulp.kraft pulp biasanya

berwarna gelap dan umumnya diputihkan dengan senyawa klorik LKEKLB (2002).

Kertas kraft menghasilkan kertas lebih kuat karena pulpnya menghasilkan ikatan

antar serat yang lebih besar. Apabila kertas kraft ini mengalami daur ulang, yaitu

dilakukan penggilingan kembali maka seratnya akan menjadi lemas.

Pada saat pertama sekali serat dibuat menjadi kertas, fibril fibril yang ada pada

serat akan terjalin dan terikat satu sama lain oleh katan hydrogen pada waktu kertas

mengalami proses pengeringan dan mengalami pemipihan oleh penekanan pada roll

pengepresan ataupun kelender.

Pengeringan dan pemipihan ini akan mengakibatkan pori pori didalam serat yang

sebelumnya diisi oleh lignin dan hemiselulosa, menjadi tertutup dan terjadi ikatan

hydrogen. Apabila kertas kraft mengalami daur ulang yaitu dibuburkan kembali

( refiner), maka fibril fibri pada permukaan serat kertas banyak yang lepas dari

permukaan seratnya, sehingga permukaan serat menjadi gundul dan seratnya banyak

yang putus. Sudut fibril yang dianggap penting adalah sudut yang dibentuk oleh

mikro fibril – mikro fibril dalam lapisan yang paling tebal dan mengandung selulosa

paling banyak. Sudut fibril yang kecil memberikan kekuatan serat yang tinggi. Maka

kekuatan kertaspun akan lebih kuat apabila sudut fibril kecil.

Dalam proses pembuatan pulp campuran, kantong semen direndam dahulu untuk

membersihkan dari bahan kimia dan kotoran yang menempel dan dijadikan serat

(41)

2.5. Pulp Campuran (Pulp Batang Sawit – Kertas Kantong Semen Bekas)

Kertas adalah suatu lembaran yang terbuat dari serat yang telah mengalami

proses pengepresan, pengeringan,penggilingan dan beberapa tambahan yang saling

menempel dan jalin menjalin. Bahan utama dari pembuatan pulp adalah tanaman

kayu (wood) atau tanaman pertanian yang mengandung selulosa seperti bambu serat

kapas, bagas dan yang akan termanfaatkan limbah batang kelapa sawit sudah diteliti

BBPT Bogor Batang Kelapa Sawit mengandung selulosa 45,7 %, hemiselulosa 18,8

% dan lignin 18,8 %.

Pulp merupakan hasil pemisahan serat dari tanaman kayu (wood) maupun

bukan kayu (non wood), melalui bermacam macam pengolahan. Pembuatan pulp

dibedakan atas proses mekanis, semi kimia (kombinasi kimia dan mekanis) dan

kimia. Umumnya proses kimia, banyak dilakukan untuk pembuatan pulp.Proses

pembuatan pulp secara kimia adalah melarutkan lignin yang mengikat serat satu

dengan yang lainnya. Proses pembuatan pulp yang menggunakan tanaman kayu

(wood) dapat dilaksanakan secara alkali dngan NaOH sebagai bahan kimia pemasak

(Nasution, 2006).

Pembuatan pulp dari batang kelapa sawit (wood) dengan proses kimia dimana

telah diketahui bahwa komposisi kimia bahan baku memegang peranan penting

dalam menentukan proses dan kondisi pemasakan. Dalam proses kimia melarutkan

lignin dengan larutan kimia NaOH pada suhu mendidih di udara terbuka akan

(42)

Pada proses pertama serat yang dihasilkan adalah serat kasar. Setelah serat kasar

dicuci lalu dikeringkan dibawah sinar matahari maka dilakukan proses pemasakan

kedua dengan proses kimia degan larutan NaOH pada tekanan sekitar 4-5 atm diatas

suhu didih air atau sekitar 140-145 ºC proses ini menghasilkan pulp batang kelapa

sawit yang siap dijadikan pulp campuran. Di beberapa hasil penelitian dijelaskan bila

pemasakan sampai suhu diatas suhu 190ºC akan terjadi degradasi serat dan serat yang

dihasilkan akan rusak.Variabel pemasakan adalah waktu , suhu dan konsentrasi cairan

Pulp kertas kraft hanya mengembalikan kertas kantong semen bekas kembali

menjadi pulp untuk pencampuran kertas campuran menjadi kertas jenis baru untuk

diuji sifat fisik dan karakterisasinya.

2.6. Kuat Tarik Kertas (Tensile Strength)

Kekuatan tarik didefenisikan sebagai ketahanan suatu bahan terhadap deformasi

plastis atau ketahanan suatu bahan sampai terjadi deformasi plastis. Ini berbeda

dengan keuletan, dimana keuletan merupakan ketahanan suatu bahan terhadap

menahan deformasi plastis sampai terjadi patahan.

Utuk pengujian tarik, pengukuran dilaksanakan berdasarkan tegangan yang

diperlukan untuk menarik benda uji standard dengan penambahan tegangan konstan.

Regangan dari benda uji diukur dengan ekstenso meter. Hasil pengukuran dari

pengujian kekuatan tarik berasal dari tegangan yang mengakibatkan regangan. Kuat

(43)

=

Ukuran bahan sampel yang diuji adalah ukuran bahan yang sesuai dengan standard

pengujian, dalam hal ini yang dipakai adalah standard pengujian SNI 14 – 4737-1998.

2.7. Kuat Sobek (Taring Strengh)

Kuat sobek adalah gaya dalam gram (gf) atau mili neuton (mN) yang diperlukan

untuk menyobek kertas atau karton pada kondisi standar. Alat uji ketahanan sobek

Elmendorf tearing tester dilengkapi dengan beban yang dapat dipasang pada sektor

bandulan sehingga kapasitas bandulan bertambah, hal ini diperlukan untuk menguji

kertas dengan ketahanan sobek tinggi.

Ketahanan sobek rata-rata dalam gram gaya dapat dihitung dengan mempergunakan

rumus :

Ketahanan sobek rata-rata =

B xA

4

... (2)

Dimana : A = Pembacaan skala rata – rata dalam gaya gaya (gf).

B = Jumlah lembar contoh uji yang dipergunakan pada satu saat

(44)

Hasil yang diperoleh dapat dinyatakan dalam satuan SI dengan konversi :

1 gf = 9.807 mN.

2.8. Scanning Elektron Microscope (SEM)

SEM merupakan peralatan standard untuk menentukan untuk struktur mikro dan

analisis kimia. SEM memberikan resolusi serta kedalaman medan (depth of field)

yang lebih baik dibandingkan dengan mikroskop optik Energi eksitasi pada SEM

melibatkan emisi sinar – X maka dimungkinkan proses analisa komposisi unsur serta

analisis distribusi unsur (pemetaan). SEM mempunyai perbesaran 200.000 kali untuk

mengamati ketebalan dari 200 ºA sampai 0,5 m. Perinsip pemeriksaan sampel

dengan SEM diperlihatkan pada gambar 2.2.

(45)

Berkas elektron yang dihasilkan dari pemanasan filament pada Wehnelt bagian

atas SEM, yang kemudian dipercepat dengan tegangan tinggi dan selanjutnya berkas

elektron difokuskan serta diarahkan secara elektromagnetis menuju sampel.

Saat berkas eloktron mengenai sampel, maka akan dipancarkan kembali elektron

jenis yang terhambur baik ( back scaterred electron, BSE ) ataupun jenis elektron

sekunder ( Secondary Elektron, SE). Secondary Elektron memberikan informasi

tentang fotografi sampel sedangkan back scaterred electron memperlihatkan variasi

nomor atom.Detektor mengumpulkan eloktron, mengubah menjadi sinyal serta

mengirim ke layar sebagai suatu citra tiga demensi. Besar kecilnya efek tiga dimensi

tergantung pada besar kecilnya perbesaran atau (magnifiasi) makin kecil maknifikasi

maan besar efek tiga dimensinya.

2.9. Spektrofotometri Serapan Atom ( SSA )

Beberapa cara analisis logam telah banyak dilakukan baik untuk secara kualitatif

maupun secara kuantitatif. Sistim kualitatif dilakukan jika hanya ingin mengetahui

jenis logam yang tetapi tidak jumlahnya. Sedangkan sistim kuantitatif dilakukan

untuk megetahui secara detail berapa ppm logam tersebut.

Destruksi merupakan suatu cara perlakuan pemecahan senyawa menjadi unsur

unsurnya sehingga dapat dianalisa, dengan kata lain perombakan bentuk organik dari

logam menjadi bentuk logam logam anorganik. Pada dasarnya ada dua jenis destruksi

(46)

a. Destruksi kering

Destruksi kering adalah perombakan sampel organik dengan jalan pengabuan

dalam tanur pada suhu 400-500 ºC, hal ini tergantung pada sampelnya. Metode

Destruksi kering merupakan perombakan logam yang tidak mudah menguap yang

akan membentuk oksidasi logamnya. Oksidasi ini kemudian dilarutkan kedalam

pelarut asam, setelah itu dianalisa dengan menggunakan spektrofotometer Serapan

Atom (SSA).

b. Destruksi basah

Destruksi basah adalah perombakan sampel organik dengan asam asam kuat baik

tunggal maupun campuran. Metode detruksi basah digunakan untuk merombak logam

logam yang mudah menguap. Asam asam yang digunakan adalah asam Nitrat

( HNO ), asam sulfat ( H SO ) asam perklorat ( HclO ), asam klorida ( HCl ) dan

dapat digunakan secara tunggal maupun campuran.

3 2 4 4

Peristiwa serapan atom pertama kali diamati oleh Fraunhofer, ketika menelaah

garis garis hitam pada spektrum matahari. Sedangkan yang memanfaatkan perinsip

serapan atom pada bidang analisis adalah seorang Australia bernama Alan Walsh di

tahun 1955. Sebelumnya ahli kimia banyak bergantung pada cara cara

spektrofotometrik atau metode analisis spektrografik. Beberapa cara ini yang sulit dan

memakan waktu, kemudian segera digantikan dengan Spektroskopi Serapan Atom

(47)

Tehnik ini mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan metode spektroskopi emisi

konvensional.

Pada metode konvensional, emisi tergantung pada sumber eksitasi. Bila eksitasi

dilakukan secara termal, maka ia bergantung pada temperatur sumber. Selain itu

eksitasi termal tidak selalu spesifik, dan eksitasi secara serentak pada berbagai spesies

dalam suatu campuran dapat saja terjadi. Sedangkan dengan nyala, eksitasi unsur

unsur dengan tingkat energi eksistasi yang rendah dapat dimungkinkan. Tentu saja

perbandingan banyaknya atom yang tereksitasi terhadap atom yang berada pada

tingkat dasar harus cukup besar, karena metode serapan atom hanya tergantung pada

perbandingan ini dan tidak bergantung pada temperatur. Metode serapan sangatlah

spesifik. Logam logam yang membentuk campuran komplek dapat dianalisis dan

selain itu tidak selalu diperlukan sumber energi yang besar ( Khopkar, S.M, 1990 ).

2.9.1. Prinsip Dasar Analisa Spektrofotometri Serapan atom

Prinsip penentuan metode ini didasarkan pada penyerapan energi radiasi oleh

atom atom netral pada keadaan dasar, dengan panjang gelombang tertentu yang

menyebabkan tereksitasinya dalam berbagai tingkatan energi. Keaadaan eksitasi ini

tidak stabil dan kembali ke tingkat dasar dengan melepaskan sebagian atau seluruh

energi ekstasinya dalam bentuk radiasi. Sumber radiasi tersebut dikenal sebagai

lampu katoda berongga (hallow lamp). Proses proses yang terjadi dari saat

(48)

Interaksi atom atom dengan berbagai bentuk energi dan pengukuran intensitas

frikwensi radiasi oleh pencatat. Unsur yang diperiksa harus dalam keadaan atom tidak

tereksitasi, proses untuk menghasilkan atom tersebut disebut atomisasi (Khopkar,

S.M, !990).

2.9.2 Pektrofotometri Serapan Atom Graphite Furnace

Mesin AAS model ini sangat sensitif untuk mendeteksi logam dalam konsentrasi

yang sangat kecil dalam sampel (ppm). Biasanya larutan yang diperlukan hanya

1-100 ml dan dengan teperatur pembakaran dapat mencapai 3000 ºC (pembakaran

secara elektrik) Proses atomisasi dengan temperatur yang tinggi tersebut dapat

menyempurnakan proses pengatoman dari suatu larutan sampel. Logam yang dapat

dideteksi dengan mesin ini ialah Cd, Cu, Co, Zn, Pb, Mn dan sebagainya yang

jumlahnya relatif lebih sedikit dalam jaringan biologik.

Sistem kerja dari mesin ini melalui tiga tahap, yaitu pengeringan, pengabuan dan

pembakaran dari cairan sampel,yang masing masing dengan temperatur 500, 700, dan

3000 ºC. Tetapi temperatur dari tiga proses tahapan tersebut berjalan secara elektrik

dan otomatik yang dikontrol dengan komputer (darmono,1995).

2.9.3 Sumber Sinar

Telah diketahui bahwa untuk pengukuran absorbans atau serapan atom diperlukan

sumber sinar yang memberikan spektrum pancaran yang terdiri dari puncak puncak

(49)

Hal ini perlu oleh karena spektrum serapan atom didalam nyala juga terdiri dari

puncak puncak serapan dengan lebar pita yang sempit, kira kira 0,02 – 0,05 ºA.

Lebar pita panjang gelombang sinar dari sumber yang akan diserap harus lebih sempit

dari pada lebar pita serapan. Sumber sinar yang memenuhi persyaratan tersebut dan

lazim digunakan dalam alat SSA adalah Lampu Katoda Berongga, Hallow Cathode

Tubes (Khopkar, S.M, 1990).

2.9.4. Lampu Katoda Berongga (Hallow Cathode Tubes)

Lampu katoda berongga itu terdiri dari tabung kaca tertutup yang mengandung

suatu katoda dan suatu anoda. Katoda tersebut berbentuk selinder berongga yang

terbuat dari atau permukaannya dilapisi dengan unsur yang sama dengan unsur yang

akan dianalisa. Tabung lampu itu dengan gas mulia neon atau argon, intesitas

pancaran lampu yang lebih tinggi.

Sumber cahaya

Nyala _Monikroma

tor Detektor Penguat _arus Pencatat

(50)

2.9.5. Nyala

Bagian yang terpenting dari suatu nyala adalah alas nyala (base), kerucut dalam

(inner cone), daerah reaksi (reaction zone) dan lapisan luar (outer mantle).

a. Alas nyala. Larutkan cuplikan masuk kedalam nyala melalui alas nyala,

berupa tetesan tetesan yang sangat halus. Pada alas nyala ini sudah mulai

terjadi penguapan air dari tetesan tetesan tersebut. Jadi sebagian dari larutan

cuplikan akan memasuki bagian nyala yang disebut kerucut dalam (inner

cone) sebagai butir butir halus yang padat.

b. Kerucut Dalam. Bagian nyala ini terjadi penguapan pelarut (desolvasi) lebih

lanjut dan penguraian cuplikan menjadi atom atom (atomisasi). Dan bagian

ini pula terjadi proses penyerapan sinar oleh atom atom dan proses eksitasi.

c. Daerah reaksi. Sesudah melalui daerah kerucut dalam, maka atom atom akan

memasuki bagian nyala yang disebut derah reaksi (reaction zone).Didalam

daerah reaksi ini, atom atom tersebut bereaksi dengan oksigen menjadi

oksida oksida.

d. Lapisan Luar (Outer Mantle) Oksida yang terjadi dalam daerah reaksi itu

kemudian akan memasuki lapisan luar nyala dan seterusnya keluar

meninggalkan nyala.

2.9.6. Monokromator

Tujuan monokromator adalah untuk memilih garis pancaran tertentu dan

(51)

Dalam spektroskop absorpsi atom fungsi monokromator adalah untuk memencilkan

garis resonansi dari semua garis yang tidak diserap yang dipancarkan oleh sumber

radiasi. Dalam kebanyakan instrumen komersial digunakan kisi difraksi karena

sebaran yang dilakukan oleh kisi lebih seragam daripada yang dilakukan oleh prisma

dan akibatnya instrumen kisi dapat memelihara daya pisah yang lebih tinggi

sepanjang jangka panjang gelombang yang lebih lebar (Vogel, A.I, 1961)

2.9.7. Detektor

Dalam spektrofotometer absorbsi atom, mengigat kepekaan spektral yang lebih

baik yang diperlukan, digunakan pengganda foton. Keluaran dari detektor

diumpankan ke suatu sistem peragaan yang sesuai, dan dalam hubungan ini

hendaknya diingat bahwa radiasi yang diterima oleh detektor berasal tidak hanya dari

garis resonansi yang telah diseleksi tetapi dapat juga timbul dari emisi dalam nyala.

Emisi ini dapat disebabkan oleh emisi atom yang timbul dari atom atom yang sedang

diselidiki dan dapat juga dari emisi pita molekul. Jadi sebagai ganti intensitas isyarat

dengan intensitas I , detektor dapat menerima isyarat dengan intensitas ( I + S )

dengan S ialah intesitas radiasi yang dipancarkan. Karena yang diperlukan

pengukuran yang timbul dari garis resonansi itu, dan penganda detektor itu kemudian

distel pada frekuensi ini, dengan cara ini, isyarat isyarat yang timbul dari nyala, pada

hakekatnya berkarakter arus searah, secara efektif disingkat (Vogel, A.I, 1961).

(52)

2.9.8. Sistem Pencatat

Sistem pencatat yang digunakan pada instrumen SSA berfungsi untuk mengubah

sinyal yang diterima melalui bentuk digital, berarti sistem pencatat mencegah atau

mengurangi kesalahan dalam pembacaan skala dan sebagainya, serta

menyeragamkan tampilnya data (yaitu dalam satuan absorbansi). Sistem pencatat

untuk instrumen SSA sekarang ini dilengkapi dengan suatu mikroprosesor

(komputer) sehingga memungkinkan pembacaan langsung konsentrasi dari pada

analitik didalam sampel yang dianalisis (Haswell, S.J, 1991).

(53)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Alat dan Bahan

Proses pembuatan pulp dari serat kantong semen bekas dengan pulp batang

kelapa sawit dan kertas campuran seperti berikut ini.

3.1.1. Alat

Alat – alat yang digunakan pada pembuatan sampel kertas campuran adalah

sebagai berikut:

1. Ember bekas kaleng cat kapasitas 30 liter tempat memasak batang kelapa sawit

Sampai suhu 100ºC.

2. Ketel untuk tempat memasak batang kelapa sawit diatas suhu 100ºC.

3. Tungku / kompor untuk memasak batang kelapa sawit.

4. Kawat kasa ukuran 30cm x 15cm untuk meniriskan air dan mengeringkan pulp.

5. Blender untuk menghaluskan pulp agar lebih merata.

6. Neraca analitik untuk mengukur sampel.

7. Wadah wadah plastik ; gayung, saringan, ember dan lain lain

3.1.2. Bahan

Bahan - bahan yang digunakan dalam pembuatan sampel adalah ;

(54)

2. NaOH 1,5 % dan NaOH 3 %.

3. Kaporit untuk mencuci dan memutihkan pulp dengan air.

3.2. Pembuatan Pulp Batang Kelapa Sawit

Pembuatan pulp batang kelapa sawit sebagai berikut :

1. Persiapan pemasakan pulp, yaitu pulp batang kelapa sawit diambil dari lahan

pertanian (masa Replanting). Penjemuran dibawah sinar matahari sampai batang

kelapa sawit benar benar kering udara.

2. Batang kelapa sawit 1380 gram yang sudah kering dimasukkan kedalam ember

pemasak pertama yang berisi air 25 liter dan soda api NaOH 1,5 % dan dimasak

diatas tungku perapian sampai suhu 100 ºC selama 2 jam.

3. Bahan pulp yang telah dimasak kemudian didinginkan selama 1 hari.

4. Pencucian serat batang sawit untuk membuang lindi hitam yang terpisah dari

serat. Setelah dicuci bersih dengan air lalu disaring.

5. Serat kasar hasil pemasakan pertama dimasak kembali dalam ketel dengan

menggunakan NaOH 3% sampai suhu 140 ºC dan ditahan pada tekanan 4,2 atm

selama 4 jam.

6. Serat yang telah berubah menjadi pulp dicuci dan direndam dengan larutan

kaporit untuk memutihkan warnanya lalu dicuci kembali dan dijemur diatas

(55)

(56)

3.3. Pembuatan Pulp Kantong Semen Bekas

Kertas kantong semen bekas yang sudah dibersihkan dari sisa sisa kotoran semen

dan zat pengisi serat kertas semen dengan melakukan perendaman 2 x 24 jam untuk

proses pembuburan kembali (refiner). Selanjutnya dibelender untuk mendapatkan

serat yang lebih lemas dan kembali menjadi pulp lalu dijemur diatas kawat kasa agar

air tiris.

Diagram alir proses pembuatan pulp kantong bekas semen

Kantong semen bekas dibersihkan

Kantong semen bekas Direndam 2 x 24 jam

Diblender

Pulp kantong semen bekas

Penyaringan (200 Mesh)

Dikeringkan

Pulp kantong semen bekas kering

(57)

3.4. Pembuatan pulp campuran serat batang kelapa sawit dan serat kantong

semen bekas

Pulp kering batang kelapa sawit dan pulp kertas semen bekas ditambahkan air

untuk larutan stok. Kemudian diaduk ataupun diblender untuk mendapatkan serat

yang lebih halus dan homogen. Setelah itu ditambahkan air untuk mengencerkan

larutan stok, supaya tidak menggumpal. Selanjutnya larutan stok dituangkan keatas

cetakan dengan menggunakan kasa plastik. Air akan keluar dan pulp akan tertahan

diatas plastik. Kemudian pulp dikeringkan dibawah sinar matahari sekitar 2 hari, lalu

kertas yang masih lembab tetapi sudah mempunyai ketetapan yang baik digiling /

roll, sehingga rongga rongga yang ditinggalkan oleh air akan menjadi padat. Setelah

kertas mengalami kering udara kertas kembali digiling sehingga terlihat licin dan

mengkilat. Pembuatan kertas campuran Batang kelapa sawit-kantong bekas semen

(58)

Diagram alir pembuatan kertas campuran batang sawit dan kantong semen

Pulp Kantong semen bekas Pulp Batang

kelapa sawit Air secukupnya

(59)

3.5. Rancangan Penelitian

Rancangan penelitian dalam poenelitian ini adalah :

1. Untuk komposisi 0 % serat kantong semen bekas dan 100 % serat batang kelapa

sawit maka akan dilakukan pengujia fisik berupa : Tebal rata rata (mm), gramatur

(gr/m2), rapat massa (kg/m ), kekuatan tarik ( N/ m ), kekuatan sobek (N)

analisa permukaan pulp batang kelapa sawit (SEM).

3 2

(gr/m2), rapat massa (kg/m3), kekuatan tarik ( N/ m ), kekuatan sobek (N). 2

(gr/m2_{), rapat massa (kg/m}3_{), kekuatan tarik ( N/ m ), kekuatan sobek (N).}2

(60)

Analisa permukaan kantong semen bekas dan pulp batang kelapa sawit (SEM)

dan uji analisa serapan atom (ppm).

(gr/m2), rapat massa (kg/m ), kekuatan tarik ( N/ m ), kekuatan sobek (N) dan

Analisa permukaan pulp kantong semen bekas (SEM)

(61)

3.6. Pengujian Sampel Penelitian

Dalam penelitian ini, sifat sifat kertas yang akan diteliti adalah :

3.6.1. Tebal kertas ( SNI 14 – 4977 – 1999 )

Tebal kertas adalah jarak tegak lurus antara kedua permukaan kertas, diukur

pada kondisi standard. Peralatan yang digunakan dalam pengukuran tebal kertas

adalah sebagai berikut :

1. Mikro meter terdiri dari Kaki penekan dan landasan berbentuk ligkaran

dengan luas permukaan kontak 10 cm ± 0,2 cm . Kaki penekan dapat

digerakkan secara tegak lurus terhadap landasan dengan tekanan tetap 20

kPa ± 0,5 kPa.

2 2

2. Alat penunjuk nilai tebal dengan ketelitian sampai dengan 0,01 mm.

3. Alat pemotong contoh.

4. Mistar ukur.

Untuk menjamin ketelitian hasil uji yang diperoleh maka contoh lebih dahulu

disimpan dalam ruangan sesuai dengan SNI 14 – 0402 – 1989, kodisi ruang

pengujian untk lembaran Pulp, kertas dan karton selama 24 jam. Prosedur

pengukuran tebal kertas adalah sebagai berikut

(62)

2. Tempatkan contoh uji dengan luas 500 cm2 (200 mm x 250 mm) secara

horizontal diantara kaki penekan dan landasan. Pengukuran dilakukan pada

daerah minimal 50 mm dari tepi contoh uji.

3. Turunkan kaki penekan perlahan lahan (2-3 mm/detik) sampai menyentuh

permukaan contoh uji.

4. Baca dan catat nilai tebal contoh uji pada skala mikrometer.

5. Naikka kaki penekan dan lakukan pengukuran tebal untuk contoh uji yang

sama pada daerah pengukuran lainnya.

3.6.2. Gramatur atau berat dasar kertas ( SNI 14 – 0439 – 1989 )

Gramatur adalah massa lembaran kertas dalam gram dibagi dengan satuan

luasnya dalam meter persegi, diukur pada kondisi standar. Cara pengambilan sampel

Sampel dipersiapkan sesuai dengan SNI 14 – 1764 – 1990 mengenai cara

pengambilan contoh kertas dan karton. Untuk menjamin ketelitian hasil uji yang

diperoleh maka contoh lebih dahulu disimpan dalam ruangan sesuai dengan SNI 14 –

0402 – 1989, kondisi ruang pengujian untuk lembaran pulp, kertas dan karton selama

24 jam.

Pralatan yang dipergunakan dalam menghitung gramatur kertas campuran adalah

sebagai berikut

(63)

2. Plat logam berbentuk persegi panjang atau bujur sangkar dengan ukuran

tertentu.

3. Pisau atau gunting.

Gambar 3.4. Neraca Analitik

Prosedur percobaan untuk menghitung gramatur kertas campuran adalah sebagai

berikut :

1. Potong sampel dengan ukuran 10 cm x 10 cm.

2. Mengukur luas potongan sampel

3. Menimbang massa potongan sampel.

(64)

Perhitungan gramatur kertas campuran digunakan rumus sebagai berikut :

G =

a A

... (3)

Keterangan : G = Gramatur lembaran (gr/ m ) 2

A = Massa lembaran yang diuji (gram)

a = Luas lembaran yang di uji (m ) 2

3.6.3. Rapat massa kertas atau density ( SNI 14 – 0702 – 1989 )

Rapat massa atau densitas adalah besaran yang menyatakan perbandingan

antara massa kertas dibagi dengan volume kertas, diukur pada kondisi standard.

Peralatan yang dipergunakan dalam menentukan rapat massa kertas adalah sebagai

berikut :

1. Neraca analitik dengan kepekaan 0,25 %.

2. Pisau atau gunting.

3. Mikrometer.

Prosedur percobaan untuk menghitung rapat massa kertas campuran adalah sebagai

berikut :

1. Potong sampel dengan ukuran 10 cm x 10 cm.

2. Catat luas dan tebal kertas yang akan ditimbang (Volume kertas)

(65)

Perhitungan rapat massa atau density kertas dapat dihitung dengan menggunakan :

tarik yang bekerja pada kedua ujung kertas tersebut diukur pada kondisi standard.

Daya regangan adalah regangan maksimum yang dapat dicapai oleh jalur kertas

tersebut diukur pada kondisi standard.

Panjang putus adalah jalur kertas atau karton dengan lebar yang sama yang beratnya

dapat memutuskan jalur tersebut apabila digantung satu ujungnya. Indek tarik adalah

ketahanan tarik dibagi dengan gramatur kertas tersebut.

Peralatan yang dipergunakan dalam mengukur kekuatan tarik kertas campuran

adalah sebagai berikut

1. Dua buah alat penjepit untuk ujung ujungnya.

2. Bandulan kertas

3. Skala pembaca untuk ketahanan tarik