KARAKTERISTIK KERTAS BERBAHAN BAKU BATANG
PISANG (
Musa paradisiaca
) DAN SAMPAH KERTAS
SKRIPSI
OLEH
NOVA SURIANI
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
KARAKTERISTIK KERTAS BERBAHAN BAKU BATANG
PISANG (
Musa paradisiaca
) DAN SAMPAH KERTAS
SKRIPSI
OLEH :
NOVA SURIANI
090308060/KETEKNIKAN PERTANIAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas
Sumatera Utara
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2013
Disetujui Oleh :
Komisi Pembimbing
( Ainun Rohanah, STP, M. Si ) Ketua
ABSTRAK
NOVA SURIANI: Karakteristik Kertas Berbahan Baku Batang Pisang (Musa Paradisiaca) dan Sampah Kertas, dibimbing oleh AINUN ROHANAH dan
NAZIF ICHWAN.
Sudah saatnya Indonesia mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian kertas yang bahan bakunya dari pohon. Maka dapat dilakukan pengembangan alternatif lain yang ramah lingkungan dan tidak menambah jumlah pohon untuk ditebangi. Pembuatan kertas dengan memanfaatkan limbah pada batang pisang (Musa paradisiaca) dan sampah kertas yang terbuang dirasa cocok untuk mengatasi permasalahan penggunaan kertas saat ini. Penelitian ini bertujuan mempelajari karakteristik kertas yang dibuat dari pulp batang pisang (Musa paradisiaca) dan pulp sampah kertas. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei-Juni 2013. Pembuatan kertas dilakukan di Jl. Roso No. 8 Delitua Medan, Sumatera Utara dan pengujian kertas dilakukkan di Laboratorium PT PDM Indonesia, Medan, menggunakan rancangan acak lengkap non faktorial yaitu komposisi sampah kertas (0%, 10%, 20%, 30%, 40% dan 50%). Parameter yang diamati adalah gramatur kertas, kekuatan tarik dan ketahanan sobek kertas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposisi sampah kertas memberikan pengaruh berbeda nyata terhadap gramatur. Kertas yang dihasilkan dapat dikategorikan sebagai kertas seni dengan hasil terbaik diperoleh pada nilai gramatur komposisi 30% (350 g batang bisang dan 150 g sampah kertas), kekuatan tarik dan ketahanan sobek pada komposisi 0% (500 g batang pisang).
Kata kunci: batang pisang, sampah kertas, komposisi pulp, kertas.
ABSTRACT
NOVA SURIANI: Characteristics of Paper-Based Stem Banana
(Musa Paradisiaca) and Waste Paper, supervised by AINUN ROHANAH and
NAZIF ICHWAN.
It is time for Indonesia to reduce dependence on paper usage with raw
Penulis dilahirkan di Medan, Deli tua pada tanggal 28 November 1990 dari ayah Supianto dan ibu Trubus. Penulis merupakan putri keempat dari lima bersaudara.
Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 5 Medan dan pada tahun yang sama masuk ke Fakultas Pertanian USU melalui jalur ujian tertulis SPMPRM (Seleksi Penerimaan Masuk Program Reguler Mandiri). Penulis memilih program studi Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam mengikuti organisasi Ikatan Mahasiswa Keteknikan Pertanian (IMATETA) serta asisten praktikum di Laboratorium Keteknikan Pertanian.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Karakteristik Kertas Berbahan Baku Batang Pisang (Musa paradisiaca) dan sampah kertas” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Pada kesempatan ini, penulis menghaturkan terima kasih sebesar-besarnya kepada kedua orang tua yang telah membesarkan dan mendidik penulis hingga saat ini. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada Ibu Ainun Rohanah, STP, M.Si dan Bapak Nazif Ichwan, STP, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan anggota komisi pembimbing yang telah membimbing serta memberikan berbagai masukan kepada penulis. Kepada bapak Sayuti dan seluruh karyawan di PT PDM Indonesia, Medan penulis mengucapkan terima kasih atas bantuan selama penulis melakukan penelitian di perusahaan tersebut. Di samping itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua staf pengajar dan pegawai di Program Studi Keteknikan Pertanian, serta semua rekan mahasiswa yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Semoga skripsi dari penelitian ini memberi manfaat bagi kita semua. Terima kasih.
Medan, September 2013
Hal.
Pisang (Musa paradisiaca) ... 4
Kertas dan Serat ... 5
Pembuatan Kertas dan Penggunaan NaOH ... 8
Pengujian kertas ... 10
Karakteristik kertas ... 12
BAHAN DAN METODE ... 14
Waktu danTempat ... 14
2. Kuat tarik/ Tesile strenght ... 16
3. Ketahanan sobek (mN)/ Tearing strenght ... 16
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 18
Gramatur ... 19
Kekuatan Tarik ... 20
Ketahanan Sobek ... 21
Karakteristik kertas ... 22
KESIMPULAN DAN SARAN ... 24
Kesimpulan ... 24
Saran ... 24
DAFTAR TABEL
No. Hal.
1. Komposisi kimia batang pisang setiap (100 kg) ... 5
2. Toleransi gramatur ... 11
3. Karakteristik kertas ... 18
No. Hal.
1. Flow Chart Prosedur Penelitian ... 27
2. Prosedur Pengujian Kertas ... 28
3. Data gramatur (basic weight) kertas (gr/m²) ... 30
4. Data kekuatan tarik (tensile strenght) kertas (kgf) ... 31
5. Data ketahanan sobek (tearing strenght) kertas (mN) ... 32
6. Persyaratan mutu kertas ... 33
7. Dokumentasi Penelitian ... 34
8. Gambar Hasil Uji Kertas ... 36
ABSTRAK
NOVA SURIANI: Karakteristik Kertas Berbahan Baku Batang Pisang (Musa Paradisiaca) dan Sampah Kertas, dibimbing oleh AINUN ROHANAH dan
NAZIF ICHWAN.
Sudah saatnya Indonesia mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian kertas yang bahan bakunya dari pohon. Maka dapat dilakukan pengembangan alternatif lain yang ramah lingkungan dan tidak menambah jumlah pohon untuk ditebangi. Pembuatan kertas dengan memanfaatkan limbah pada batang pisang (Musa paradisiaca) dan sampah kertas yang terbuang dirasa cocok untuk mengatasi permasalahan penggunaan kertas saat ini. Penelitian ini bertujuan mempelajari karakteristik kertas yang dibuat dari pulp batang pisang (Musa paradisiaca) dan pulp sampah kertas. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei-Juni 2013. Pembuatan kertas dilakukan di Jl. Roso No. 8 Delitua Medan, Sumatera Utara dan pengujian kertas dilakukkan di Laboratorium PT PDM Indonesia, Medan, menggunakan rancangan acak lengkap non faktorial yaitu komposisi sampah kertas (0%, 10%, 20%, 30%, 40% dan 50%). Parameter yang diamati adalah gramatur kertas, kekuatan tarik dan ketahanan sobek kertas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposisi sampah kertas memberikan pengaruh berbeda nyata terhadap gramatur. Kertas yang dihasilkan dapat dikategorikan sebagai kertas seni dengan hasil terbaik diperoleh pada nilai gramatur komposisi 30% (350 g batang bisang dan 150 g sampah kertas), kekuatan tarik dan ketahanan sobek pada komposisi 0% (500 g batang pisang).
Kata kunci: batang pisang, sampah kertas, komposisi pulp, kertas.
ABSTRACT
NOVA SURIANI: Characteristics of Paper-Based Stem Banana
(Musa Paradisiaca) and Waste Paper, supervised by AINUN ROHANAH and
NAZIF ICHWAN.
It is time for Indonesia to reduce dependence on paper usage with raw
Latar Belakang
Batang pisang (Musa paradisiaca) adalah batang tanaman pisang yang berupa umbi batang dan memiliki serat (selulosa). Pemanfaatan batang pisang (Musa paradisiaca) telah dimanfaatkan oleh para peneliti sebelumnya menjadi
kertas seni. Berdasarkan hasil penelitian Sucipto, dkk (2009) kertas seni yang terbuat dari pelepah pisang berwarna kecoklatan dengan kenampakan serat yang panjang, sedangkan kertas seni yang ada di pasaran berwarna lebih kekuningan tetapi cenderung tidak merata. Semakin tinggi konsentrasi larutan NaOH yang digunakan pada proses pulping maka tingkat kecerahan semakin tinggi. Titanium dioksida (TiO2) dapat membantu memutihkan serat dan menghasilkan kertas yang lebih putih.
Batang pisang (Musa paradisiaca) merupakan salah satu sumber pati yang belum banyak dimanfaatkan, mengandung senyawa karbohidrat dan mudah diperoleh. Menurut Rukmana (2001) batang pisang mengandung karbohidrat yakni 11,60% dari bobot totalnya.
2
bersifat ramah lingkungan, dapat terurai, dan mampu mengurangi jumlah pohon yang ditebangi (Sjostrom,1995).
Perkembangan konsumsi kertas dan kertas board di Indonesia dari tahun ke tahun terus mengalami peningkatan, yaitu rata-rata 14% per tahun pasa periode 1970-1977, dimana peningkatan masing-masing jenis kertas adalah kertas koran 9,2%, kertas cetak dan tulis 8,9%, kertas wrapping packaging dank raft 28,1%, kertas board 44,8% dan kertas lainnya 35,3%. Kertas telah lama diketahui bahwa merupakan barang yang “price ellasticity” artinya perubahan harga-harga hanya menyebabkan perubahan permintaan yang kecil.Ada suatu hubungan yang erat untuk kertas tulis dan cetak yaitu meningkatnya aktivitas pemerintah dan pemakaian komputer yang banyak menggunakan kertas. Disini kertas telah menggantikan bahan lain seperti kayu dan kaca (Departemen Perindustrian, 1982).
Penelitian ini dilakukan untuk memberikan suatu solusi yang dapat diaplikasikan untuk permasalahan pulp dan kertas dimana sebagai bahan mentahnya digunakan Abaca (tanaman pisang).Abaca (tanaman pisang) Ini juga mengatasi permasalahan abaca (tanaman pisang) yang tumbuh dengan liar rumput khususnya dihutan.Sulfat diperoleh dari kayu dan bukan kayu dan lebih dari 80% pulp dan kertas diproduksi (Muladi daan Arifin, 2005).
Tujuan Penelitian
Kegunaan Penelitian
1. Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk menyusun usulan penelitian yang merupakan syarat untuk menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
2. Bagi mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai cara pembuatan kertas.
3. Bagi masyarakat, khususnya bagi petani agar dapat memanfaatkan hasil samping produksi pisang sehingga dapat digunakan secara efektif dan efisien. Hipotesis Penelitian
Adanya pengaruh komposisi sampah kertas dan batang pisang (Musa Paradisiasa) terhadap karakteristik kertas industri (kraft) yang akan
TINJAUAN PUSTAKA
Pisang (Musa paradisiaca)
Pisang (Musa paradisiaca) berasal dari Asia dan tersebar di Spanyol, Itali, Indonesia serta Amerika. Pisang merupakan salah satu buah tropik yang mempunyai nilai ekonomi tinggi, ketersediaannya tidak mengenal musim dan harganya terjangkau. Tanaman pisang bersifat monokarfik artinya hanya berbuah sekali dan kemudian mati. Tanaman pisang akan berproduksi dengan baik apabila pertumbuhannya juga subur (Nurjanah, 2007).
Pisang umumnya dapat tumbuh di dataran rendah dengan ketinggian 1.000 m diatas permukaan laut. Pisang dapat tumbuh pada iklim tropis basah, lembab dan panas. Meskipun demikian pisang dapat tumbuh di dataran tinggi sampai ketinggian 1.300 m diatas permukaan laut. Di dataran tinggi umur tanaman sampai berbuah lebih lama dan kulitnya lebih tebal. Taksonomi tanaman pisang adalah sebagai berikut :
Kingdom : Plantae
Devisi : Spermatophyta Sub. Divisi : Angiospermae Kelas : Monocotylae Bangsa : Musales Suku : Musaceae Marga : Musa
Batang pisang mempunyai manfaat cukup banyak dapat dipergunakan sebagai bahan makanan tambahan ternak dimusim kering, dan dapat pula dipergunakan sebagai bahan baku pupuk kompos, yang nantinya akan mempunyai nilai-nilai ekonomi yang baik. Batang pohon pisang dapat digunakan sebagai bahan dasar kertas daur ulang (Satuhu dan Ahmad, 1999).
Kandungan yang terdapat pada batang pisang sebagian besar berisi air dan serat (selulosa), disamping bahan mineral kalium, kalsium, fosfor, besi (Satuhu dan Ahmad, 1999). Komposisi kimia batang pisang dapat dilihat pada Tabel 1.
Batang pisang sebenarnya terletak dalam tanah berupa umbi batang. Batang pisang ini terbentuk dari pelepah daun panjang yang saling menelangkup dan menutupi dengan kuat dan kompak sehingga bisa berdiri tegak seperti batang
tanaman dengan tinggi berkisar 3,5-7,5 meter tergantung jenisnya. (Satuhu dan Ahmad, 1999).
Tabel 1. Komposisi kimia batang pisang setiap (100 kg)
Unsur Jumlah Sumber : Munadjim, 1983
Kertas dan Serat
6
kecenderungan untuk meningkatkan pemakaian kertas bekas (waste paper), hal ini tercermin dalam hal-hal sebagai berikut:
- menurunnya persentase pemakaian/konsumsi kertas koran. (dimana pembuatan kertas koran sedikit memakai kertas bekas). - Pemakaian pulp cenderung menurun per unit produksi kertas. (Departemen Perindustrian, 1982).
Kertas adalah suatu bahan yang disusun terutama oleh serat-serat sellulose yaitu tanaman, mineral, bulu binatang, serat sintetis. Umumnya proses pembuatan kertas terdiri dari 2 bagian kelompok besar yaitu proses pembuatan pulp dari proses pembuatan kertas dan board. Proses pembuatan pulp yang melalui 2 tahap proses yaitu proses mekanis dan kimia (Soekartawi, 1989).
Selulosa merupakan komponen penting dari kayu yang bermanfaat sebagai bahan baku pembuatan kertas. Menurut Zulferiyenni, dkk (2009) menyatakan bahwa perbedaan rasio antara ampas tebu dan batang pisang tidak berbeda nyata sedangkan konsentrasi asam asetat berpengaruh nyata terhadap kadar selulosa
pulp yang dihasilkan. Kadar selulosa yang dihasilkan pada semua perlakuan
berkisar 42–56%.
Jenis cetakan tidak menggunakan mesin handpress melainkan menggunakan screen. Meskipun ciri-ciri alat pencetaknya berbeda, hasil kedua cetakan mesin sama. Ada beberapa jenis kertas yang dipakai untuk usaha percetakan tangan. Yaitu buffalo (ada yang tebal dan tipis atau disebut dengan kertas litax), orien (tebal dan tipis), HVS, BC, BC buffalo, hammer, undangan merah, kertas jeruk dan sebagainya. Harga-harga tiap jenis kertas berbeda-beda (Karyadi, 2000).
Pertanaman serat lunak (soft fibre) terdiri dari jenis rosella, kenaf dan jute. Saat ini pengembangannya yang terbanyak ialah kenaf, lebih kurang 85%, kemudian rosella, lebih kurang 15% dan sedikit jute. Menurut Soekartawi (1989) menyatakan serat maupun batang berkulit rosella, kenaf dan jute dapat dijadikan pulp kertas. Kertas yang dihasilkan merupakan kertas yang dipakai untuk surat-surat berharga seperti cek, perangko, ijazah dan lain-lain.
Serat yang berdinding tipis akan menghasilkan lembaran pulp dan kertas yang lebih padat dan kekuatan retak yang lebih baik dibandingkan dengan serat yang berdinding tebal (Soekartawi, 1989). Serat yang berdinding tebal menghasikan lembaran yang mempunyai kekuatan sobek yang tinggi, tetapi kekuatan retak yang rendah. Untuk memperoleh kekuatan retak dan sobek yang tinggi, serat yang berdinding tebal perlu dicampur dengan serat panjang dan berdinding tipis misalnya dengan serat kayu daun jarum.
8
antara 3,44 juta dan 5,53 juta ton per tahun. Negara konsumen serat sebagian besar adalah negara sedang berkembang (Soekartawi, 1989).
Pembuatan Kertas dan Penggunaan NaOH
NaOH (Natriun Hidroksida) yang termasuk senyawa alkali ini banyak dikenal sebagai soda (caustic soda) telah banyak dikenal dalam industry pembuatan kertas. Fungsi umum penggunaan dalam proses pembuatan kertas NaOH ada pada proses pendegradasian lignin. Selain untuk degradasi lignin, penggunaan NaOH digunakan untuk memperbaiki sifat serat dalam prosesnya untuk dibuat menjadi kertas (Sjostrom, 1995). Perbaikan serat yang dimaksud adalah perbaikan sifat dalam usahanya untuk lebih mempermudah dan memperkuat jalinan serat kertas yang terbentuk. Dalam proses pemasakan serat dengan larutan NaOH, serat akan mengalami efek ribbon. Efek ribbon adalah efek fisik dimana serat tunggal menjadi kasar dan berserabut.
Ketebalan kertas dinyatakan dalam satuan mikron (µm) berdasarkan hasil penelitian Sucipto, dkk (2009) ketebalan kertas seni pelepah pisang dari hasil penelitian sebesar 235 µm lebih rendah dari kertas seni yang ada di pasaran, yaitu sebesar 246 µm. perbedaan ketebalan kertas ini disebabkan adanya pengaruh perlakuan komposisi yaitu konsentrasi NaOH.
kimia hasil pemasakan dalam larutan bisulfat. Pembuatan pulp kraft dilakukan dengan larutan yang terdiri atas natrium hidroksida dan natrium sulfida, yang dinamakan “lindi putih”. Dimana semua bahan kimia dihitung sebagai ekuivalen natrium dan dinyatakan sebagai berat NaOH atau Na2O. Dalam kimia pembuatan pulp modern unit-unit berat NaOH sering diganti dengan unit-unit molar,
misalnya efektif per liter larutan atau per kilogram kayu (Sjostrom, 1995).
Kadar alfa selulosa dari alang-alang memiliki nilai tertinggi dibandingkan dengan jenis bahan baku yang lain. Menurut Wibisono, dkk (2011) diketahui bahwa kadar alfa selulosa yang semakin tinggi mengakibatkan daya tarik kertas semakin kuat dan daya hapus juga semakin baik sehingga kualitas dari kertas yang dihasilkan oleh pulp berbahan baku alang-alang lebih baik jika dibandingkan dengan pulp dari ampas tebu dan eceng gondok. Akan tetapi pulp dari alang-alang memiliki intensitas kecerahan kertas yang lebih jelek jika dibandingkan dengan pulp dari eceng gondok, karena banyak lignin yang terkandung dalam pulp
menyebabkan kertas yang dihasilkan menjadi lebih gelap.
10
Perbedaan utama di antara berbagai proses pembuatan kertas ialah metode yang digunakan untuk menyelesaikan langkah pertama pembuatan pulp. Cara mekanis, cara kimia, atau energi panas atau kombinasi-kombinasinya digunakan dalam memproduksi pulp. Dua proses kimia yang berbeda digunakan dan keduanya berbeda pada tipe bahan kimia penyusun cairan pemasak, proses-proses ini ialah proses sulfit dan proses sulfat (Bowyer, 1996).
Larutan natrium hidroksida digunakan sebagai lindi pemasak dan lindi bekas yang dihasilkan dipekatkan dengan cara penguapan dan dibakar. Proses kraft telah hampir menggantikan secara lengkap proses soda yang tua karena
keunggulan selektifitas delignifikasi yang menghasilkan juga kualitas pulp yang lebih tinggi. Disamping dimensi dan nilai turunan serat dipergunakan sebagai pengukur kualitas bahan baku. Komponen kimia serat atau kayu umumnya terdiri dari selulosa, hemi-selulosa, lignin dan zat okstraktif. Selulosa sangat dibutuhkan dalam pembuatan kertas karena selulosa mempunyai daya gabung yang besar sehingga hal ini memudahkan pengerjaan jalinan serat (Soekartawi, 1989).
Pengujian kertas
Gramatur adalah massa lembaran kertas dibagi luasnya dalam satuan g/m2. Gramatur kertas dipengaruhi oleh kadar air pada kelembapan udara relatif disekitar kertas. Semakin besar gramatur yang dihasilkan maka ketahanan sobek dan ketahanan tarik pada kertas seni semakin kuat (Sucipto, dkk, 2009).
Tabel 2. Toleransi gramatur
Gramatur (g/m²) Toleransi (%)
< 28,00 ± 7
35,00 ± 6
45,00 – 55,00 ± 5
>60,00 ± 4
(BSN, 2006).
Ketahanan tarik adalah daya tahan lembaran kertas atau karton terhadap gaya tarik yang bekerja pada kedua ujung kertas tersebut diukur pada kondisi standar. Daya regangan adalah regangan maksimum yang dapat dicapai oleh jalur kertas tersebut diukur pada kondisi standar. Panjang putus adalah jalur kertas atau karton dengan lebar sama yang beratnya dapat memutuskan jalur tersebut apabila digantung satu ujungnya.
Peralatan yang digunakan mengukur kekuatan tarik adalah: 1. Dua buah alat penjepit untuk kedua ujungnya
2. Bandulan kertas
3. Skala pembaca untuk ketahanan tarik
4. Motor untuk menggerakkan bandul dengan kecepatan tetap
Ketahanan tarik dapat dinyatakan sebagai panjang putus dengan perhitungan:
panjang putus (m)=kekuatan tarik× panjang jalur (m) berat jalur (BSN, 1998).
12
dengan hilangnya energi potensial dari pendulum. Peralatan uji ketahanan sobek metode Elmendorf adalah:
1. Alat penjepit yang terdiri dari sebuah penjepit statis dan sebuah penjepit yang dapat bergerak bersama sektor pendulum
2. Sektor pendulum
3. Alat penahan sektor pendulum 4. Jarum penunjuk dan skala 5. pisau
(BSN, 2009).
Karakteristik kertas
Kualitas suatu produk kertas merupakan suatu hal yang terukur. Kualitas ini dilihat dari karakteristiknya berdasarkan kegunaan kertas itu sendiri. Diantara karakteristik-karakteristik itu adalah :
1. Bonding strength : Daya ikat serat dalam lembaran kertas. Kertas dengan daya ikat yang baik tidak akan mudah rusak di saat proses pencetakan
2. Burst Strength : Ukuran tentang kekuatan selembar kertas untuk dapat
menahan suatu tekanan
3. Brightness : Sifat pemantulan cahaya yang dimiliki kertas atau pulp.
Pengukuran brightness dilakukan dengan kertas dan pulp dengan standard referensi (dalam skala 1 sampai 100 yang mewakili pemantulan sinar magnesium oksida)
5. Tear (Indeks sobek) : Indikator panjang serat dan keseragaman serat dalam selembar kertas. Tear dihitung dengan satu tes yang mengukur besarnya tenaga yang dibutuhkan untuk dapat merobek kertas itu saat pertama kali
6. Tensile Strength : didefinisikan sebagai besarnya gaya maksimum yang
BAHAN DAN METODE
Waktu danTempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei sampai dengan Juni 2013 pembuatan kertas dilakukan di Jl. Roso No. 8 Delitua Medan, Sumatera Utara dan pengujian kertas dilakukkan di Laboratorium PT PDM Indonesia Jl. Brigjend. Zein Hamid KM 6,9 Titi Kuning Medan.
Bahan dan Alat
Adapun bahan-bahan yang digunakan adalah batang pisang (Musa paradisiaca), sampah kertas, NaOH dan air.
Adapun alat-alat yang digunakan adalah pisau dan gunting untuk mencacah batang pisang (Musa paradisiaca) dan memotong sampah kertas, ember sebagai wadah mencampur bahan, blender untuk menghancurkan serat batang pisang (Musa paradisiaca) dan sampah kertas, pengaduk, screen sablon untuk mencetak kertas, kain, kaca, penggerus, gelas ukur, masker, sarung tangan, komputer, kamera, panci dan kompor.
Metodologi Penelitian
Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) non-faktorial dengan 3 kali ulangan di setiap perlakuan:
Komposisi Sampah Kertas (K) yang terdiri dari 6 taraf:
K0 = 0% K3 = 30%
K1 = 10% K4 = 40%
Model rancangan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL) non-faktorial dengan perlakuan komposisi sampah kertas (K) dengan kode rancangan:
Yij = μ + αi + εij ... (1) Dimana:
Yij = Hasil pengamatan dari faktor K pada taraf ke-i pada ulangan ke-j
µ = Nilai tengah sebenarnya αi = Efek faktor K pada taraf ke-i εij = Pengaruh galat (pengacakan) Prosedur Penelitian
1. Membersihkan batang pisang (Musa paradisiaca) dari kotoran dan menjemurnya
2. Mencacah batang pisang (Musa paradisiaca) hingga berukuran ± 3 cm 3. Menimbang serat batang pisang (Musa paradisiaca) sebanyak 500 g 4. Memasak serat batang pisang (Musa paradisiaca) dengan menambahkan
air 2000 ml selama 60 menit
5. Menambahkan NaOH 10% pada saat pemasakan
6. Membersihkan serat batang pisang (Musa paradisiaca) dari sisa kotoran dan NaOH
7. Menghancurkan batang pisang (Musa paradisiaca) yang telah dimasak hingga menjadi bubur
16
9. Menimbang sampah kertas sesuai perlakuan dengan komposisi (0%, 10%, 20 %, 30%, 40% dan 50% dari massa bahan baku)
10.Merendam sampah kertas selama 15 menit dan menghancurkan hingga menjadi bubur
11.Mencampur pulp batang pisang (Musa paradisiaca) dan pulp sampah kertas hingga menyatu
12.Mencetak pulp kertas menggunakan screen (35cm × 25cm) pencetak sablon. Mengulangi pencetakan sebanyak 3 kali dengan massa cetakan 400 gr setiap ulangan.
13.Menjemur kertas yang telah dicetak hingga kering 14.Melakukan pengujian pada kertas sesuai parameter Parameter Penelitian
1. Gramatur (g/m²)
Gramatur merupakan massa kertas dari suatu satuan luas tertentu yang akan diukur pada masing-masing ulangan dan perlakuan. Diuji menggunakan SNI 14-0439-1989.
2. Kuat tarik/ Tesile strenght
Kuat tarik adalah daya tahan maksimum jalur pulp kertas terhadap gaya tarik yang bekerja pada kedua ujung jalur tersebut sampai putus Pengujian kuat tarik kertas dilakukan dengan menggunakan modifikasi dari SNI 14-0437-2008.
3. Ketahanan sobek (mN)/ Tearing strenght
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil penelitian yang dilakukan, diperoleh hasil bahwa perbandingan komposisi pulp sampah kertas dan pulp batang pisang (Musa Paradisiaca) memberikan pengaruh terhadap nilai gramatur, kekuatan sobek dan ketahanan sobek kertas. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Karakteristik kertas Perlakuan Gramatur
Dari tabel 3 dapat dilihat bahwa gramatur tertinggi yaitu K3 435,64 g/m² dan nilai gramatur terendah yaitu K5 156,30 g/m². Nilai kekuatan tarik tertinggi diperoleh pada perlakuan K0 7,45 kN/m dan nilai kekuatan tarik terendah pada perlakuan K5 4,29 kN/m. Nilai ketahanan sobek tertinggi diperoleh pada K0 324,66 mN dan nilai ketahanan sobek terendah pada perlakuan K2 230 mN.
Kertas ini jika dibandingkan dengan syarat mutu gramatur kertas cetak A (lampiran 6) 50-100 g/m² maka tidak memenuhi syarat untuk dijadikan kertas cetak A, sedangkan jika dibandingkan dengan nilai gramatur karton duplex (lampiran 6) yang memiliki gramatur 225-500 g/m² maka kertas yang dihasilkan ini masuk ke dalam kertas karton karena kertas cukup tebal.
Gramatur
Dari hasil analisis sidik ragam (Lampiran 3) dapat dilihat bahwa komposisi sampah kertas memberikan pengaruh nyata terhadap gramatur kertas. Hasil pengujian menggunakan DMRT (Duncan Multiple Range Test) menunjukkan pengaruh komposisi kertas terhadap gramatur kertas untuk tiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Pengaruh komposisi sampah kertas terhadap gramatur kertas
Jarak DMRT Perlakuan Rataan Notasi
0,05 0,01 0,05 0,01
Keterangan: notasi yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perlakuan memberikan pengaruh yang berbeda nyata pada taraf 5% dan sangat nyata pada taraf 1%.
Dari Tabel 4 dapat dilihat bahwa nilai gramatur terbesar diperoleh pada perlakuan K3 yaitu 435,64 gr/m² dan terkecil pada K5 yaitu 156,30 gr/m². Perlakuan K3, K2, K4, K1 memberikan pengaruh yang berbeda nyata terhadap perlakuan K0 dan K5 pada taraf uji ketelitian 0,01.
Hubungan antara perlakuan (komposisi sampah kertas) dan gramatur dapat dilihat pada gambar 1.
20
Dari gambar 1 menunjukan bahwa pada komposisi sampah menghasilkan nilai gramatur kertas yang fluktuatif yaitu naik dari K0 ke K3 kemudian turun ke K4 yaitu pada komposisi sampah kertas 40% dan naik kembali pada K5 yaitu kompoisi kertas 50%.
Nilai gramatur yang besar disebabkan alat yang digunakan masih menggunakan alat manual yaitu berupa screen sablon yang digunakan untuk mencetak kertas pada penelitian ini, proses penggerusan juga memberikan pengaruh terhadap gramatur kertas. Dimana ketika melakukan penggerusan yang fungsinya untuk menghilangkan air tebalnya kertas menjadi tidak merata, serta tidak adanya proses penekanan atau pressing pada kertas.
Kertas hasil penelitian ini dimaksudkan untuk diolah lagi menjadi barang lain maka nilai gramatur yang besar lah yang lebih baik karena semakin besar nilai gramatur maka semakin tebal dan luas kertas tersebut. Jadi perlakuan terbaik terdapat pada K3 435,64 g/m2.
Kekuatan Tarik
Hasil uji analisis sidik ragam kekuatan tarik menunjukkan bahwa setiap perlakuan komposisi kertas memberikan pengaruh tidak nyata sehingga pengujian DMRT tidak dilanjutkan. Menurut Hanafiah (1995) hasil perlakuan tidak nyata memiliki makna bahwa tidak ada perlakuan yang pengaruhnya menonjol dibanding perlakuan lain. Hal ini terjadi jika H0 (hipotesis percobaan) diterima pada taraf uji 5%.
Ketahanan Sobek
Ketahanan sobek merupakan indikator panjang dan keseragaman serat dalam selembar kertas, berarti semakin besar nilai ketahanan sobek menunjukkan bahwa kertas tersebut memiliki panjang serat yang baik dan keseragaman serat yang baik pula. Namun nilai ketahanan sobek untuk berbagai kertas memiliki standard nilai yang berbeda disesuaikan dengan penggunaanya. Karena kertas seni pada penelitian ini digunakan untuk keperluan lain maka dibutuhkan ketahanan sobek yang besar. Nilai ketahanan sobek tertinggi diperoleh pada K0 324,66 mN dan nilai ketahanan sobek terendah pada perlakuan K2 230 mN sedangkan nilai terbaik diperoleh pada perlakuan K0 yaitu 324,66 mN.
22
Karakteristik kertas
Karakteristik kertas hasil penelitian ini dinilai dari nilai gramatur, kekuatan tarik dan ketahanan sobek. Kertas yang dihasilkan dari campuran batang pisang (Musa Paradisiaca) dan sampah kertas ini memiliki penampakan serat yang timbul dipermukaan kertas.
Dari hasil penelitian yang dilakukan pada komposisi sampah kertas 0% (K1) kertas berhasil pada ulangan pertama sampai dengan ulangan ketiga dan hasilnya sangat tebal. Hal ini disebabkan karena serat yang terdapat pada batang pisang masih sangat kuat dan tidak dicampur dengan limbah sampah kertas, karena pada perlakuan ini komposisi sampah kertas masih 0% sehingga pada saat proses penjemuran terjadi lekukan pada kertas yang mengakibatkan kertas tidak lurus sempurna. Pelurusan kertas juga dibantu dengan proses pengosokan untuk mengurangi terjadinya pengerutan maupun lekukan pada kertas.
Proses pemasakan pada pembuatan kertas ini dilakukan untuk melunakan serat batang pisang. Lamanya waktu pemasakan selama 60 menit, hal ini dimasukkan agar serat mudah lunak dan tidak hancur. Berdasarkan hasil penelitian Wibisono, dkk (2011) waktu pemasakan memberikan pengaruh terhadap proses pembuatan pulp yaitu semakin lama waktu proses pemasakan serat maka akan meningkatkan reaksi hidrolosis lignin. Untuk waktu dibawah 1 jam pulp belum terbentuk, waktu diatas 5 jam selulosa akan terdegradasi.
Banyaknya limbah batang pisang yang terbuang dan tidak dimanfaatkan kembali inilah yang menjadikan alasan penulis untuk mengolahnya kembali menjadi suatu yang dapat dimanfaatkan. Tanaman pisang umumnya hanya dapat sekali panen dan batang pisang yang tidak dimanfaatkan kembali sangat banyak ditemukan. Limbah batang pisang ini juga tidak begitu menganggu lingkungan karena limbahnya yang dapat mengurai dengan sendirinya tanpa dibantu oleh alat pengurai hanya saja proses penguraiannya cukup lama.
Kertas yang dihasilkan dari batang pisang (Musa Paradisiaca) untuk perlakuan K0 pada penelitian ini memiliki warna yang sangat coklat, penampakan serat yang sangat banyak dan menimbul di permukaan kertas. Pencampuran sampah kertas sangat berpengaruh pada warna kertas yang akan semakin menguning, berwarna coklat muda maupun menjadi putih. Pada penelitian ini kertas dikategorikan ke dalam kertas kraft yaitu jenis kertas yang kegunaannya disesuaikan dengan kebutuhan membuat bahan seni seperti kotak tissue, kotak kado, bingkai foto dan lainnya. Pasaribu dan Sahwalita (2007) yang menyatakan kertas seni dengan campuran serat alam memiliki penampilan yang lebih indah
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Perlakuan terbaik untuk nilai gramatur adalah pada K3 pada komposisi sampah kertas 30% (350 g batang pisang dan 150 g sampah kertas), kekuatan tarik dan ketahanan sobek terdapat pada K0 pada komposisi sampah kertas 0% (500 g batang pisang).
2. Kertas yang dihasilkan dari penelitian ini berupa kertas kraft dikategorikan sebagai kertas seni.
3. Gramatur kertas tertinggi diperoleh pada perlakuan K3 435,64 g/m² dan terendah pada K5 156,30 g/m².
4. Kekuatan tarik tertinggi diperoleh pada perlakuan K0 7,45 kN/m dan terendah pada K5 4,29 kN/m.
5. Ketahanan sobek tertinggi diperoleh pada perlakuan K0 324,66 mN dan terendah K2 230 mN.
Saran
Perlu dilakukan pembuatan alat penghancur serat dan alat rolling atau
pressing untuk membentuk hasil kertas yang lebih bagus, tidak tebal dan
Bowyer, J. L., dan J. G., Haygreen, 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu Suatu Pengantar. Penerjemah: S. A., Hadikusumo. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
BSN, 1998. Kertas: Cara Uji Kekuatan tarik, SNI 14-0437-1998. [diakses pada 6 maret 2013].
BSN, 2006.Gramatur Kertas dan Karton, SNI 14-0436-1989. BSN, 2009. Kertas: Cara Uji Ketahanan SobekMetode Elmendorf, SNI
[diakses pada 12 Desember 2012].
Departemen Perindustrian, 1982. Perkembangan Industri Kertas dan Pulp di Indonesia dan Dunia. Depatemen Perindustrian, Jakarta.
Firmansyah, S., 2007. Pembuatan Kertas Transparan dari Jerami Padi:Kajian Konsentrasi NaOH dan Jumlah Pelapisan PVAc. Skripsi. Universitas Brawijaya. Malang.
Hanafiah, A., 1991. Rancangan Percobaan Teori dan Aplikasi. PT Raja Grafindo Persada, Jakarta.
Karyadi, P., 2000. Percetakan Tangan. Puspa Swara, Jakarta.
Muladi, S., dan Arifin, Z., 2005. Tropical Woods Properties and Utilizations. Gajah Mada University Press, Yogyakarta.
Munadjim, 1983. Teknologi Pengolahan Pisang. PT Gramedia, Jakarta.
Nurjanah, E., 2007. Budidaya, Pengolahan dan Pemasaran Pisang. Cetakan I. Dinamika Media, Jakarta.
Pasaribu, G., dan Sahwalita, 2007. Pengolahan Eceng Gondok Sebagai Bahan Baku Kertas Seni. Prosiding Ekspose Hasil-Hasil Penelitian.
[diakses pada 25 Juni 2013].
Rismunandar, 1990. Bertanam Pisang. C.V. Sinar Baru, Bandung.
26
Sastrosupadi, A., 2000. Rancangan Percobaan Praktis Bidang Pertanian. Kanisius, yogyakarta.
Satuhu, S., dan Ahmad S., 1999. Pisang: Budidaya, Pengolahan dan Prospek Pasar. Penebar Swadaya, Jakarta.
Sjostrom, E., 1995. Kimia Kayu, Dasar-dasar dan Penggunaan. Penerjemah:Sastrohamidjojo, H. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.
Soekartawi, 1988. Komoditi Serat Karung di Indonesia. UI Press, Jakarta.
Sucipto, S., Wijana dan E., Wahyuningtyas, 2009.Optimasi Penggunaan NaOH dan Tapioka Pada Produksi Kertas Seni dari Pelepah Pisang.Jurnal Teknologi Pertanian Vol. 10 No. 1.
Wibisono, I., Leonardo, H., Antaresti dan Aylianawati, 2011. Pembuatan Pulp dari Alang-alang. Jurnal Widya Teknik Vol. 10 No. 1.
Lampiran 1. Flow Chart Prosedur Penelitian
Pembuatan pulp batang pisang Pembuatan bubur
sampah kertas
Pencampuran dan pengadukan pulp
28
Lampiran 2. Prosedur Pengujian Kertas
a. Adapun prosedur penelitian untuk mengukur gramatur adalah:
- Memotong sampel menggunakan alat “alfa pneumatic precision sample cutter”
- Menghitung luas potongan sampel - Menimbang massa potongan sampel - Ulangi pengujian sampel beberapa kali Perhitungan luas sampel menggunakan rumus: L = 1
Perhitungan gramatur kertas campuran menggunakan rumus:
G
=
Aa
Dimana:G= gramatur lembaran (gr/m²) A= massa lembaran yang diuji (gr) a = luas lembaran yan diuji (m²)
b. Kekuatan tarik (kgf)/ tensile strenght (kgf), adapun prosedur pengukuran kekuatan tarik yaitu:
- Memotong sampel kertas dengan ukuran P= 18 cm, L= 3 cm menggunakan alat pemotong
- Melakukan pengujian
- Mencatat data yang keluar dari display alat
c. Ketahanan sobek/tearing strenght diuji menggunakan alat tearing strenght metode Elmendorf
x =F×p n
Dimana:
x = ketahanan sobek (mN)
F = pembacaan skala rata-rata (mN) p = faktor pendulum
30
Lampiran 3. Data gramatur (basic weight) kertas (gr/m²)
Perlakuan Ulangan Total Rataan
I II III
Uji DMRT (Duncan Multiple Range Test)
Jarak DMRT Perlakuan Rataan Notasi
Lampiran 4. Data kekuatan tarik (tensile strenght) kertas (kgf)
Perlakuan Ulangan Total Rataan
I II III
K0 3,82 8,34 10,2 22,36 7,45
K1 4,35 3,72 9,22 17,29 5,76
K2 6,98 4,07 7,29 18,34 6,11
K3 4,44 6,77 10,2 21,41 7,14
K4 5,92 5,38 6,83 18,13 6,04
K5 7,9 3,67 1,29 12,86 4,29
Total 33,41 31,95 45,03 110,39
Rataan 5,57 5,33 7,51 6,13
Analisis Sidik Ragam
SK DB JK KT F Hitung F 0,05 F 0,01
Perlakuan 5 18,91 3,783 0,53 tn 3,106 5,064
Galat 12 86,25 7,187
Total 17 105,16
Ket: tn = tidak nyata * = nyata
32
Lampiran 5. Data ketahanan sobek (tearing strenght) kertas (mN)
Perlakuan Ulangan Total Rataan
I II III
K0 178 696 100 974 324,66
K1 200 270 170 640 213,33
K2 180 170 340 690 230
K3 309 310 - 619 206,33
K4 311 309 306 925 308,33
K5 298 300 304 910 303,33
Total 1476 2063 1219 4758
Rataan 246 348,83 203,17 264,33
Analisis Sidik Ragam
SK DB JK KT F Hitung F 0,05 F 0,01
Perlakuan 5 42722,67 8544,53 0,35 tn 3,106 5,064
Galat 12 297271,3 24772,61
Total 17 339994,0
Ket: tn = tidak nyata * = nyata
Lampiran 6. Persyaratan mutu kertas
1. Persyaratan mutu kertas cetak A (19608 SNI-7274-2008)
No. Parameter Satuan Persyaratan
1. Komposisi lembaran % Dapat mengandung pulp mekanis
maksimal 15
2. Persyaratan mutu karton duplex (3116 SNI-0123-2008)
No. Parameter Satuan Persyaratan
1. Komposisi
lembaran -
Terdiri dari 2 lapisan/ lebih, lapisan atas dari pulp kimia putih
6. Ketahanan cabut lap. Atas (IGT)
34
Lampiran 7. Dokumentasi Penelitian
Penimbangan NaOH sebanyak 10 gr
Cacahan batang pisang
Menghancurkan batang pisang
Pencetakan kertas
36
Lampiran 8. Gambar Hasil Uji Kertas
Hasil cetakan kertas yang akan di uji
(a) alat (b) kertas Uji kekuatan tarik kertas (tensile strenght)
38
Lampiran 9. Dokumentasi Alat Penelitian
Alfa pneumatic precision sample cutter
Alat uji kekuatan tarik kertas (tensile strenght)
