Pemanfaatan Limbah Padat Pabrik Kertas Rokok Sebagai Pengisi Bahan Papan Gipsum Partisi Dengan Perekat Tepung Tapioka

(1)

PEMANFAATAN LIMBAH PADAT PABRIK KERTAS ROKOK

SEBAGAI PENGISI BAHAN PAPAN

GIPSUM PARTISI DENGAN PEREKAT

TEPUNG TAPIOKA

TESIS

Oleh

ROSMAIDA A. PURBA

077026022/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PEMANFAATAN LIMBAH PADAT PABRIK KERTAS ROKOK

SEBAGAI PENGISI BAHAN PAPAN

GIPSUM PARTISI DENGAN PEREKAT

TEPUNG TAPIOKA

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Fisika pada Sekolah Pascasarjana

Universitas Sumatera Utara

Oleh

ROSMAIDA A. PURBA

077026022/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

Judul Tesis : PEMANFAATAN LIMBAH PADAT PABRIK KERTAS ROKOK SEBAGAI PENGISI BAHAN GIPSUM PARTISI

Nama Mahasiswa : Rosmaida. A. Purba Nomor Pokok : 077026022

Program Studi : Fisika

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph. D) ( Prof. Dr. Eddy MarliantoM.Sc) Ketua Anggota

Ketua Program Studi Fisika , Direktur,

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

(4)

Telah diuji pada Tanggal : 9 Juni 2009

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Basuki Wirjosentono. M.S. Ph.D Anggota : 1. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc

(5)

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian dengan judul pemanfaatan limbah padat pabrik kertas rokok sebagai pengisi bahan gipsum partisi dengan perekat tepung tapioka. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer FMIPA USU.Pada penelitian ini digunakan limbah padat pabrik kertas rokok sebagai pengisi dengan menambah pati tepung tapioka sebagai perekat. Hal ini dilakukan untuk mengurangi komposisi tepung gipsum pada pembuatan papan gipsum dengan hasil yang diharapkan minimal sama dengan gipsum standar. Penelitian dilakukan untuk memperoleh titik optimum dengan memvariasikan komposisi jumlah limbah padat kertas rokok sebagai pengisi gipsum partisi, tepung tapioka sebagai pengikat dan gipsum. Spesimen yang diperoleh diuji dengan beberapa parameter yaitu uji tarik, uji kuat fleksural, uji defleksi dan uji penetrasi air sesuai dengan Prosedur ASTM C - 473, prosedur standar yang digunakan oleh papan gipsum jaya board. Penetapan titik optimum dilakukan dengan membandingkan nilai nilai parameter yang di uji dengan nilai nilai parameter standar gipsum partisi. Komposisi Optimum pada pemanfaatan limbah padat pabrik kertas rokok sebagai pengisi bahan gipsum partisi dengan perekat tepung tapioka adalah limbah padat kertas rokok 150 gram, tepung tapioka 15 gram dan gipsum 125 gram. Dengan nilai parameter – parameter uji ; uji tarik 1,93 kgf/mm2, kuat fleksural 0,68 MPa, defleksi 1,62 mm dan penetrasi air 65 %.

(6)

ABSTRACT

Has been done research with exploiting title of cigarette paper mill solid waste as material filler gypsum partition with tapioca flour glue. Research of ii is done in laboratory of Kimia Polymer FMIPA USU At this research applied cigarette paper mill waste as filler by adding flour extract tapioca as glue. This thing done to lessen composition of flour gypsum at making of board gypsum with result expected is minimum equal to gypsum standard Research done to obtain optimum point with various composition number of cigarette paper solid wastes as filler gypsum partition, tapioca flour as fastener and gypsum. Specimen obtained tested with a few parameter that is test draws, test flexural strength, deflection test and penetration test of water as according to Prosedur ASTM C-473, standard procedure applied by Glorious gipsum jaya board. Stipulating of optimum point is done by comparing parameter value which in test with standard parameter value gypsum partition Jaya Board.Optimum Composition at exploiting of cigarette paper mill solid waste as partition gypsum material filler with tapioca flour glue is cigarette paper solid waste 150 grams, tapioca flour 15 grams and gypsum 125 grams. With parameter value - test parameter ; test draws 1,93 kgf/mm2, Flexural strength 0,68 MPa, deflection 1,62 mm and penetration of water 65,12 %.

(7)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena hanya kasih karuniaNya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan tesis ini dengan judul, “PEMANFAATAN LIMBAH PADAT PABRIK KERTAS ROKOK SEBAGAI PENGISI BAHAN GIPSUM PARTISI”, sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Magister Sains (M.Si) pada Program Studi Fisiska Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Dengan kerendahan hati penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada:

Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc dan Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D sebagai dosen pemimbing yang begitu profesional, sabar dan ikhlas dalam memberikan arahan dan memperluas wawasan berpikir Penulis sehingga penyusunan tesis ini dapat selesai.

Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc selaku Ketua Program Studi yang telah mensyahkan tesis ini. Kepala dan Staf di Laboratorium Polimer USU. Kepala dan Staf di Laboratorium FPMIPA USU Medan, atas layanan administrasi dan bantuan teknis yang telah diberikan.

Pemprovsu yang telah memberikan bantuan beasiswa selama studi di Sekolah Pascasarjana Fisika USU. Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof.Chairuddin P. Lubis, DTM & H, Sp.A (K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program Magister .

Direktur Sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Rekan rekan mahasiswa S2, S.Sinaga, Hotman Arnold Tampubolon dan Tiambun Simanjutak, atas dukungan , saran dan diskusi selama penelitian.

Orangtua, keluarga dan Suami tercinta Sabam Sitorus SH serta anak – anakku Tresia, Sonia, Ayub Einstein, Dan Windi tersayang atas semua dukungan, bantuan dan doanya.

Penulis menyadari tesis ini belum sempurna, dengan senang hati penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca. Semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian selanjutnya.

(8)

Penulis

Rosmaida Asianna Purba

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama Lengkap : Dra. Rosmaida Asianna Purba Tempat dan Tanggal Lahir : Medan 12 Mei 1967

Alamat Rumah : Jl. Keruntung No. 5 Medan

Telepon/HP : +62616633539 / +628126378701 Unit Kerja : SMA Swasta Teladan Medan

Alamat : Jl Pertiwi No. 95 Medan Telepon : (061) 7382218

DATA PENDIDIKAN

SD : St. Antonius Tamat : 1980 SMP : SMP Negeri 7 Medan Tamat : 1983 SMA : SMA Negeri 5 Medan Tamat : 1986 Diploma 3 : Fisika USU Medan Tamat : 1989 Strata – 1 : Fisika IKIP Medan Tamat : 1995 Strata – 2 : Program Studi Magister Fisika Tamat : 2009

(9)

DAFTAR ISI

1.5 Lokasi Penelitian --- 7

(10)

2.4 Pengetesan Fisik--- 14

3.3.3 Uji Kekuatan Fleksural--- 23

3.3.4 Uji Defleksi--- 24

3.3.5 Uji Ketahanan Terhadap Penetrasi Air--- 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN--- 26

4.1 Spesifikasi Papan Gipsum Jayaboard--- 26

4.1.1 Karakterisasi Limbah Padat Kertas Rokok --- 27

4.2 Pengujian Sampel--- 27

4.2.1 Massa jenis--- 27

4.2.2 Uji Kuat Fleksural --- 28

(11)

4.2.4 Uji Penetrasi Air --- 31

4.2.5 Uji Defleksi--- 32

4.2.6 Uji Struktur Mikroskopis--- 34

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN --- 38

5.1 Kesimpulan --- 38

5.2 Saran--- 39

(12)

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

2.1 Sifat Fisika Tepung Tapioka --- 13 3.1 Variasi Komposisi Perbandingan Antara Limbah,

(13)

DAFTAR GAMBAR

4.3 Grafik hubungan fleksural dengan modulus Young --- 30

(14)

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

A Kurva Uji Tarik--- 42

B Kurva Uji Fleksural --- 44

C Massa Jenis--- 46

D Uji Kuat Fleksural --- 47

E Uji Tarik --- 48

F Uji Defleksi--- 50

G Uji Penetrasi Air--- 51

H DokumentasiPenelitian--- 52

I Spesifikasi Papan Gipsum Jaya Board --- 56

(15)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pada umumnya, industri selalu memiliki buangan sisa proses yang dikenal sebagai limbah. Limbah tersebut dapat menjadi penyebab pencemaran lingkungan bila tidak dikelola dengan baik atau jika jumlahnya sudah melebihi kemampuan lingkungan untuk mengelolahnya sehingga tidak bisa lagi diproses secara alami. Pada umumnya, pemerosesan limbah diawali dengan pemisahan antara bahan padat dengan cairan. Air yang sudah terpisah akan dibuang ke aliran air yang ada, sedangkan bahan padatnya akan dikumpulkan. Pengumpulan limbah padat tersebut akan menjadi pengganggu bila telah mencapai jumlah yang relatif besar. Pada banyak industri, limbah padat yang terkumpul hanya ditempatkan di suatu tempat tanpa ada pemrosesan lebih lanjut, karena akan menjadi biaya tambahan yang tidak kecil sedangkan nilai tambah finansialnya bagi perusahaan itu tidak ada. Hal tersebut juga terjadi pada industri kertas.

Limbah padat pada industri kertas sebagian besar tidak berbahaya karena pada umumnya industri kertas menggunakan bahan-bahan nonlogam. Pemakaian bahan nonlogam yang tidak beracun terutama pada kertas yang berhub`ungan dengan makanan dan manusia, seperti pada kertas rokok.

Bahan utama pembuatan kertas rokok adalah serat-serat pohon yang berupa serat panjang dan seran pendek yang dibuat menjadi pulp. Pulp akan mengalami perlakuan mekanis seperti pemotongan dan fibrilasi untuk menghasilkan ikatan yang kuat pada kertas yang diproses. Pada tahap ini pulp disebut dengan stock. Sebelum dibentuk menjadi lembaran, maka stock akan diberi kalsium karbonat untuk menambah porositas pada kertas

(16)

rokok. Pada umumnya penambahan kalsium karbonat berkisar sekitar 15 hingga 22 persen. Setelah pencampuran, stock akan digiling kembali pada refiner untuk mencapai kekentalan

stock yang dikehendaki tercapai, stock akan disaring untuk menyeragamkan ukuran serat

yang masuk ke dalam head box. Head box adalah alat yang digunakan untuk meratakan aliran yang akan masuk ke mesin kertas.

Pada proses penyaringan, serat-serat yang ukurannya sudah terlalu pendek akan terbuang bersama kelebihan kandungan kapur. Stock yang terbuang, dalam bentuk slurry, akan masuk ke dalam pengolahan limbah yang akan memisahkan kandungan padat dengan cairan.

Limbah padat yang dihasilkan oleh industri kertas rokok masih mengandung serat, kapur, dan bahan-bahan lainnya yang tidak beracun. Dengan adanya serat di dalam limbah padat tersebut, maka diharapkan terjadi ikatan melalui proses pengeringan dan penambahan zat aditif yang sesuai. Bahan-bahan lain yang terdapat di dalam limbah padat tersebut akan tertahan oleh ikatan yang dihasilkan oleh serat-serat kertas. Limbah padat inilah yang akan menjadi bahan penelitian untuk digunakan sebagai pengisi bahan papan gypsum partisi sehingga memberikan nilai tambah. (Hermansyah, T, 2005).

Gypsum terbuat dari batu putih yang terbentuk karena pengendapan air laut. Bahan itu kemudian dipanaskan dalam temperature 750 C sehingga membentuk material bernama

Stucco. Stucco dicampur air, Zat aditif dan diolah menjadi papan menjadi papan gypsum

dengan dilapisi kertas khusus di permukaannnya. Papan ypsum dipasar umumnya berukuran 1,2 x 2,4 meter. Ukuran lain bisa dipesan, ketebalan antara 9 – 15 mm.

(17)

kedap suara, ruang tahan api dan ruang lembab. (Gypsum Praktis Dan Efisien, 2008). Gypsum tahan api mampu menahan menjalarnya api antara 30 menit sampai dengan 2 jam karena mengandung fiber glass (serat fiber) dan zat aditif lain. Biasanya gypsum tipe ini berwarna merah mudah. Sementara gypsum anti lembab berwarna biru, mampu menahan kelembaban karena mengandung Silicon oil dan lapisan kertas khusus yang menghambat pertumbuhan jamur. Sedangkan untuk ruangan akustik, seperti studio musik atau ruang kantor ada gypsum akustik. Gypsum akustik memiliki lubang lubang dan lapisa kertas, tissue akurtik yang menyerap dan memantulkan suara. Gypsum akustik juga didesain mengurangi polutan dalam ruang seperti asap ruang, bau, toilet dan debu karpet. Memiliki unsur katalis yang dapat mengubah bau menjadi unsure higienis. Jadi ruangan yang memakai gypsum ini tetap segar. (Gypsum Ringan, Praktis dan Fungsional, 2007)

Gypsum dapat memberi nilai artistic pada flapon sehingga rumah menjadi cantik. Gypsum mudah dibentuk sesuai dengan motif yang diinginkan, misalnya bentuk lurus dengan bermacam motif, bentuk oval atau melingkar dengan berbagai motif pula. Sehingga mempunyai niai seni dekorasi. (Gypsum Membuat Rumah Menjadi Mewah. 2003).

Pada penelitian ini digunakan limbah pabrik kertas rokok sebagai pengisi dengan menambah pati tepung tapioca sebagai perekat. Hal ini dilakukan untuk mengurangi komposisi tepung gypsum pada pembuatan papan gypsum dengan hasil yang diharapkan minimal sama dengan gypsum standar.

Tepung tapioka adalah tepung pati ubi kayu yang dibuat dengan cara mengekstraksi ubi kayu segar (singkong) dan mengeringkannya hingga menjadi tepung. Produk ini digunakan untuk pengolahan makanan, pakan, kosmetika, industri kimia dan pengolahan kayu.

(18)

dan kalsium. Dengan penambahan tepung tapioca akan meningkatkan kekuatan serat pada limbah padat kertas rokok. Kekuatan ikatan diperoleh setelah kadar air berkurang melalui proses pegeringan. Semakin tinggi ikatan serat pada limbah akan memperbesar penahanan zat – zat lain yang terkandung di dalam limbah. Dengan semakin kuatnya ikatan antar serat pada limbahotomatis meneingkatkan kekuatan material yang dihasilkan. (http://www.ftsl.itb.ac.id/kk/wp-content/up-load/2007/12/23).

1.2 Perumusan Masalah

Limbah kertas rokok akan memberikan nilai tambah jika dapat digunakan sebagai bahan dasar pengganti gipsum partisi.

1. Apakah karakteristik limbah padat pabrik kertas rokok sesuai untuk dapat digunakan sebagai pengisi gipsum partisi?

2. Bagaimana prosedur optimum pada pembuatan dan karakteristik dari papan gipsum partisi dengan bahan pengisi limbah padat kertas rokok dengan tepung tapioka sebagai perekat?

3. Bagaimana peranan tepung tapioka terhadap karakteristik papan gipsum partisi dari bahan limbah padat kertas rokok ?

1.3 Tujuan Penelitian

Berdasarkan permasalahan di atas penelitian ini bertujuan untuk :

1. Mengetahui karakteristik limbah padat pabrik kertas rokok untuk dapat digunakan sebagai pengisi gipsum partisi.

2. Mengoptimasi pembuatan dan karakteristik dari papan gipsum partisi dari bahan limbah padat kertas rokok dengan tepung tapioka sebagai perekat.

(19)

1.4. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan nilai tambah pada limbah padat kertas rokok sehingga layak digunakan sebagai bahan dasar pengisi bahan papan gipsum partisi

Penelitian ini dibatasi pada proses pemanfaatan limbah padat pabrik kertas rokok sebagai pengisi bahan papan gipsum partisi dengan perekat yang paling mudah didapat dengan komposisi yang optimum hingga material hasil penelitian ini layak untuk dipergunakan.

1.5. Lokasi Penelitian

(20)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

(21)

2.1 Serat

Serat limbah kertas pada dasarnya mengandung selulosa. Tanaman memiliki 9 – 25% selulosa.

7

Gambar 2.1 Rantai Selulosa (Mark, R.E, 1983)

Microfibuls hemiselulosa (20 – 50%) pectic substances (10 – 35%) dan protein 10%.

Dinding sel utama memiliki kekuatan tarik yang tinggi dan berpori-pori kandungan di dalam dinding sel utama diikat dengan lamella tengah. (McKinney, R.W.J, 1995 )

(22)

ikatan hidrogen rantai selulosa berkisar antara 5000 sampai 10.000 rantai. (McKinney, R.W.J,

1995 ).

Sifat khusus selulosa merupakan hasil dari kumpulan rantai panjangnya untuk membentuk serat yang disebut microfibrils membentuk serat yang lebih besar. Gaya antar molekul yang kuat dan struktur yang berulang menghasilkan derajat kristalin yang tinggi.

Kemampuan larut selulosa ini sangat rendah kecuali menggunakan zat kimia deviratif. Bagian selulosa yang tidak larut dalam 17,5% larutan sodium hidroxide disebut alpha selulosa. Selulosa mengembang dalam pelarut ikatan hidrogen, termasuk air. Pengembangan tersebut terbatas pada kemampuan struktur ikatan selulosa itu sendiri. Pengembangan tersebut menyebabkan selulosa dapat menyerap air dengan baik. ( McKinney, R.W.J, 1995 )

2.1.1 Kekuatan Ikatan Antar Serat

Fase matrik dalam dinding sel serat selulosa memiliki berbagai molekul yang tidak terorientasi dan amorphous harus seperti ligmin dan hemiselulosa mengelilingi microfibrils. Selulosa memiliki struktur kristal monoklinik yang terkarakterisasi oleh jarak berulang sejauh 1,034 nm.

Ikatan hidrogen lateral menghasilkan mekanisme untuk menstabilkan kristal agar tidak berpindah apabila terkena gaya luar. Ikatan ini menghalangi adanya tendensi untuk translasi dan rotasi di dalam crystalline microfibrils. Selulosa I dikomposisikan pada bidang rantai selulosa diikat secara lateral oleh ikatan hidrogen dengan kontrak Van Der Waals sebagai gaya penarik antar bidang. (Mark, R.E, 1983)

(23)

semua luas permukaan menahan tegangan dan tidak terdapat konsentrasi tegangan( Mark, R.

E, 1983 ).

Selain itu secara tradisional, diasumsikan bahwa perbandingan antar serat halus dengan serat kasar di dalam campuran berada sekitar 20/80 %. Akan tetapi analisis serta menunjukkan bahwa campuran serat yang terdapat pada limbah padat adalah 23% serat halus dan 73% serat kasar.( Mark, R. E, 1983 ) Kondisi ini mempengaruhi kekuatan ikatan serat maka untuk membuat ikatan yang kuat harus memberikan bahan penambah yang sesuai.

2.1.2. Pengaruh Penggunaan Serat pada Limbah Padat

Kekuatan ikatan antar serat pada limbah padat kertas rokok banyak berkurang disebabkan oleh penggabung banyak mekanisme (Hammer, Mark J, Waste, 1992 ) diantaranya :

1. Karena adanya proses refining, maka serat menjadi halus.

2. Hornification pada permukaan serat akan meningkatkan kekakuan serat

sehingga akan semakin sedikit ikatan antar serat yang terjadi.

3. Terjadinya pengakumulasian kontaminasi dari bahan-bahan bukan serat yang akan menghambat terjadinya formasi ikatan antar serat.

Untuk meningkatkan kekuatan antar serat pada limbah padat kertas biasanya dengan dengan menambahkan perekat atau starch. .( Mark, R. E, 1983)

2.2. Gipsum

(24)

Gipsum adalah mineral yang bahan utamanya terdiri dari hydrated calcium sulfate.

Gipsum akan menjadi lebih kuat apabila mengalami penekanan. (Gypsum Association, 2007). Gypsum terbuat dari kalsium sulfat (CaSO4 2 H2O). gypsum memiliki criteria antara lain untuk dibentuk memiliki kestabilan kimia dan fisik yang tinggi, memiliki kemampuan untuk menyerap air dengan baik, mudah untuk di dapat.

Material gypsum tidak membahayakan bagi kesehatan manusia, sebagai faktanya banyak pengobatan modern dengan gypsum sudah dimulai sejak dulu diman gypsum digunakan sebagai pengisi pencetakan gigi dalam bidang kedokteran. (Ali Noerdin, dkk. 2003).

Gypsum juga digunakan sebagai plafon dimana gypsum mempunyai kelendutan paling minimal, fleksibel dan memiliki kemampuan konduktivitas suhu yang rendah. Berdasarkan sifat diatas gypsum sebagai plafon dengan mudah dapat di modifikasi sesuai dengan kebutuhan.

Seperti modifikasi tempat lampu dan hiasan – hiasan di dalam rumah. Aplikasi papan gypsum sangat mudah dan bisa digunakan pada rangka kayu, metal, maupun dinding bata.

Papan gipsum adalah nama generik untuk keluarga produk lembaran yang terdiri dari inti utama yang tidak terbakar dan dilapisi dengan kertas pada permukaannya. Selain untuk plafon, gypsum bias dipakai dinding partisi seperti skat kamar dan lining wall (penutup tembok). Hanya saja gypsum tak bias diaplikasikan untuk eksterior, kolom dinding atu penahan beban. Gypsum ini hanya untuk interior yang tidak berkaitan dengan struktur bangunan. Kekuatan papan gipsum berbanding lurus dengan ketebalannya (Gypsum Association, 2007). Bagian inti papan gipsum yang di bawah memiliki tegangan.

(25)

berkekuatan tarik tinggi. Kertas pada permukaan gipsum dipergunakan sebagai penguat komposit dan menjadi bagian penting dari kekuatan ultimate dan kemampuan panel (Gypsum Association, 2007).

2.3 Tepung Tapioka

Tepung tapioka mempunyai kandungan moisture (kelembaban), protein, karbohidrat, lemak, serat, kalsium, thiamin, dan lain-lain. Persentase kandungan protein, lemak, serat, kalsium, thiamin sangat sedikit. Unsure di dalam tapioca yang paling berperan adalah karbohidrat, dimana unsure yang paling dominan dalam karbohidrat adalah unsur karbon, hydrogen dan oksigen.

Sifat fisika dari tepung tapioca disajikan dalam tabel berikut :

Tabel 2.1 Sifat Fisika Tepung Tapioka

(26)

Kadar pati (%)

Ukuran dan bentuk granula merupakan bentuk khas, yaitu granula mempengaruhi sifat gelatinasi. Proses gelatinasi dimulai pada suhu 100C dan mencapai maksimal pada suhu 580 -700C, dimana ikatan hidroksil berkurang dan membentuk massa gel. (Ali Nurdin, dkk. 2003)

2.4 Pengetesan Fisik

Pengetesan fisik yang dilakukan sesuai dengan ASTM C473, yang berhubungan dengan pengetesan fisik untuk gypsum.

2.4.1 Kekuatan Fleksural

Kekuatan fleksural dapat didefenisikan sebagai kemampuan material untuk menahan deformasi di bawah beban hingga bengkok sebelum patah.

(27)

m

m = Defleksi Maksimum

Gambar 2.2 Defleksi

Pada gambar 2.2 tampak beam segi empat ditekan oleh gaya tunggal F pada bagian tengah sehingga beam mengalami defleksi. Jarak terbesar bean mengalami defleksi disebut defleksi maksimum (m).

Bagian atas beam mengalami kompresi dan bagian bawah mengalami tarikan. Permukaan imaginer pada bagian tengah beam disebut bidang netral. Besarnya tekanan atau tarikan bertambah besar bila semakin menjauhi bidang netral. Tekanan dan tarikan akan maksimum pada permukaan atas dan bawah untuk menghitung fleksural digunakan rumus (Dieter, G. E, 1981) :

P = Beban maksimum (beban patah) L = Jarak penyangga

d = Tebal specimen

2.4.2 Uji Defleksi

(28)

adalah 600 mm. Dengan jarak yang cukup jauh ini akan terjadi defleksi yang sering disebut dengan sag. Sag yang terlalu besar akan menyebabkan gaya tarikan horizontal pada ikatan antara papan gipsum dengan kerangka. Hal ini akan mengurangi kekuatan ikatan antara papan gipsum dengan kerangka (gypsum association,2007).

2.4.3 Uji Tarik

Uji tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan maksimum suatu material bila dikenai beban (Dieter, G.E, 1981). Pengujian ini dilakukan dengan menarik spesimen di kedua ujungnya hingga putus. Hasil yang di dapat dari uji tarik adalah beban maksimum yang dapat ditahan dengan kemuluran material. Karena kekuatan material untuk menahan beban sangat dipengaruhi oleh luas penampangnya, maka biasanya hasil pengujian dituliskan dalam bentuk gaya per satuan luas (Dieter, G. E, 1981).

N =

Selain tegangan tarik hasil lain yang didapat dan diuji tarik adalah kemuluran material sebelum putus seperti pada persamaan berikut ini (Dieter, G. E, 1981)

(29)

Dari tegangan dan kemuluran material di dapat suatu modulus yang biasa disebut modulus young’s (Dieter, G. E, 1981).

E =

e N

(2.4)

(30)

BAB III

METODE PENELITIAN

Tahapan dari penelitian ini dapat digambarkan sebagai berikut :

Tepung tapioca dimasak pada suhu 600_C

(sampai menjadi gel)

Dicampur dalam mixer sampai homogen

Dicampur dalam mixer sampai adonan kalis

• Dimasukkan ke dalama cetakan

• Di Press pada suhu 800_{C dengan Tekanan 30 bar}

• Dipotong sesuai ukuran uji

Gambar 3.1 Alur Penelitian

Karakterisasi Limbah

Perekat dengan variasi tepung tapioca 10 % dari Limbah

Campuran homogen dan kalis

Kekuatan Fleksural Uji Ketahanan Terhadap

(31)

3.1 Bahan dan Peralatan 3.1.1 Bahan

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah : 1. Limbah padat pabrik kertas rokok

2. Tepung tapioca 3. Tepung gypsum

3.1.2 Alat

Untuk melakukan penelitian ini diperlukan peralatan : 1. Timbangan (neraca analitik)

2. Tensile dan Elongasi 3. Cetakan spesimen

4. Mesin Hidroulic Press Test System 5. Oven Blower

(32)

3.2 Pembuatan spesimen

Gambar 3.2 Cetakan Spesimen 3.2.1 diambil dua buah plat baja

3.2.2 Disiapkan cetakan 3.2.3 Disiapkan aluminium foil

3.2.4. Plat baja yang berukuran 15 x 20 cm dilapisi dengan kertas aluminium foil dan dihaluskan permukaannya dengan menggunakan serbet atau tissue.

3.2.5. Diletakkan cetakan dengan ukuran 10 x 15 x 0,95 cm di atas plat baja yang berlapis aluminium foil

3.2.6. Dimasukkan adonan yang sudah diaduk sampai kalis ke dalam cetakan kemudian ditutup dengan plat baja.

3.2.7. Dimasukkan ke dalam mesin hidraulic press pada suhu 800C dengan tekanan 30 bar selama ± 15 Menit

3.2.8. Block specimen dipindahkan ke dalam oven blower pada suhu 500C sampai kering.

(33)

Tabel 3.1 Variasi Komposisi Perbandingan Antara Limbah, Perekat

Komposisi antara limbah dengan perekat sesuai dengan yang diijinkan adalah 1 : 10. (Lawrence H.V, 2004)

3.3 Prosedur Pengujian

Pada dasarnya pengujian dilakukan dengan mangacu pada standar yang berlaku. Secara umum standar yang digunakan adalah ASTM C 473.

3.3.1 Massa Jenis

Setiap material selalu memiliki massa jenis. Massa jenis material biasanya dinyatakan dalam satuan massa/satuan volume. Dalam pengujian ini massa jenis dinyatkan dalam gr/cm3

(34)

1. Siapkan spesimen dengan ukuran masing – masing 25 mm x 150 mm x 9,5 mm 2. Timbang spesimen satu persatu dengan ketelitian 0,05 gr.

3. Catat hasil penimbangan

4. Hitung massa jenis masing – masing specimen dengan cara membagi massa dengan volume.

5. Nyatakan massa jenis spesimen dalam gr/cm3

3.3.2 Prosedur Uji Tarik

Prosedur pengetesan uji tarik adalah sebagai berikut : 1. Siapkan 1 spesimen sesuai dengan gambar 3.3.

Gambar 3.3 Spesimen Uji Tarik

2. Tempatkan spesimen pada mesin uji tarik. Cengkram spesimen dengan pemegang yang tersedia di mesin dengan kuat untuk menghindari spesimen bergeser.

3. Cengkram spesimen dengan jarak pencengkram 34 mm.

4. Berikan beban dengan melakukan penarikan. Kecepatan pembebanan 20 mm/menit. 5. Berikan pembebanan hingga spesimen putus.

6. Catat gaya tarik dalam kilogram dan jarak pencengkram dalam centimeter.

3.3.3 Uji Kekuatan Fleksural

(35)

2. Tempatkan spesimen pada alat test dengan jarak penopang 130 mm. Posisikan garis tengah spesimen tepat dibawah penekan.

3. Turunkan penekan dengan kecepatan penekanan 20 mm/menit, variasi yang diijinkan ± 10%.

4. Beban dicatat pada saat terjadi retakan atau mulai patah

5. Pada spesimen tidak boleh terjadi keretakan sebelum dilakukan pengetesan. 6. Beban terukur ditulis dalam Newton.

Prosedur pengetesan menurut ASTM adalah sebagai berikut :

1. Disiapkan masing - masing spesimen limbah padat dengan ukuran 50,75 mm x 101,5 mm x 9,5 mm.

2. Gantung setiap spesimen dengan radius 3,2 mm, panjang 76,25 mm dan terpisah 146 mm.

3. Set temperatur 32 ± 1,70 C dan kelembapan relatif 90 ± 3%. 4. Biarkan spesimen selama 48 jam.

5. Ukur defleksi dengan menempatkan di atas tempat yang rata dan catat defleksi yang terjadi.

6. Catat defleksi dalam milimeter.

3.3.5 Uji Penetrasi Air

Prosedur pengetesannya adalah berikut ini :

1. Disiiapkan masing – masing spesimen limbah padat dengan ukuran 305 mm x 305 mm x 9,5 mm.

(36)

3. Tenggelamkan spesimen pada bak yang berisi air dengan permukaan air 25,4 mm di atas spesimen.

4. Posisikan spesimen sehingga tidak berada pada posisi mendatar. 5. Diamkan selama 2 jam kemudian ambil spesimen.

6. Lap spesimen untuk menghilangkan air yang berada pada permukaan dan sisi spesimen. 7. Timbang spesimen dengan ketelitian 0,5 gram.

8. Hitung selisih penambahan massa dan dibagi dengan massa sebelum dimasukkan ke dalam air.

(37)

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan diketengahkan hasil pengujian specimen yang dibuat dari limbah padat kertas rokok dengan bahan perekat tepung tapioka. Dosis bahan perekat dibuat 10 % dari limbah yang digunakan sebagai pengisi. Variasi Komposisi dilakukan untuk mengetahui apakah sifat fisik limbah padat pabrik kertas rokok sebagai pengisi bahan papan gypsum partisi berubah secara signifikan bila terjadi perubahan komposisi pengisi dan perekat sehingga dapat diketahui jumlah bahan perekatt dan pengisi yang paling optimum. Dari hasil pengujian akan diperoleh kondisi optimum dalam pemanfaatan limbah padat pabrik kertas rokok sebagai pengisi bahan papan gypsum partisi dengan perekat tepung tapioka. Kelayakan akan ditentukan dengan membandingkan hasil pengujian dengan spesifikasi papan gypsum Jayaboard .

4..1 Spesifikasi Papan Gipsum Jayaboard

Untuk mengetahui kemampuan fisik yang memenuhi persyaratan maka hasil percobaan dibandingkan dengan spesifikasi dari gypsum yang telah diprosuksi secara komersial. Sebagai acuan, maka digunakan spesifikasi yang telah dijadikan standar oleh papan gypsum Jayaboard, yang menggunakan C473-00 Standard Test Methods for Physical Testing of Gypsum Panel Products sebagai acuan pengetesan.

4.1.1 Karakterisasi Limbah Padat Kertas Rokok

Karakterisasi dilakukan di laboratorium Balai Besar Selulosa Bandung. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa unsure terbesar adalah Alpha Selulosa. Dengan adanya

(38)

kandungan alpha selulosa yang cukup maka diharapkan dapat terjadi ikatan antarserat yang cukup kuat. Akan tetapi, selain alpha selulosa, terdapat kandungan kalsium yang akan mengurangi sifat kohesif serat. Kalsium merupakan bahan pengisi dan seperti pada umumnya pengaruh bahan pengisi, jumlah kandungan kalsium yang semakin banyak akan menyebabkan limbah padat rokok menjadi getas. Oleh karena itu, sangat diperlukan bahan pengikat yang akan mengikat elastisitas bahan tetapi masih tetap kaku.

4. 2 Pengujian sampel

4.2.1 Massa Jenis

Massa jenis sampel diperoleh dengan membagi massa sampel dengan volumenya. Hasil uji massa jenis dapat dilihat pada grafik dibawah ini

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara komposisi sampel dengan massa jenis

(39)

4.2.2 Uji kuat fleksural

Pada standar gipsum jaya board , kekuatan fleksural dinyatakan dalam satuan N, hal itu sesuai dengan standar yang dikeluarkan oleh ASTM. Sesuai dengan prosedur ASTM adalah lebar 30,5 cm,jarak penyangga 35,6 cm, dan tebal 0,95 cm. Spesifikasi yang didapat dari papan gipsum jaya board beban minimal untuk kekuatan fleksural adalah 356 N atau 36,3 kg. Hasil pengujian yang telah dilakukan untuk uji fleksural dapat di ihat pada gambar grafik di bawah ini.

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara komposisi sampel dengan fleksural

(40)

karena dengan penambahan tepung tapioka sudah cukup mengisi kekosongan antar partikel limbah dengan gipsum sehingga membentuk pase tersendiri dan kuat lentur turun.

0

Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer yang terpenting dan sering digunakan untuk karakteristik suatu bahan. Hasil pengujian kekuatan tarik sampel dapat di lihat pada grafik dibawah ini.

Gambar 4.3 Grafik hubungan fleksural dengan modulus Young

(41)

125 gr gipsum . Sesuai dengan uji kuat lentur semakin besar kuat lentur maka tegangan tariknya semakin besar. Semakin besar modulus Young’s suatu bahan maka regangan semakin kecil. Hal ini dapat dijelaskan dengan penambahn limbah akan menambah serat yang ada pada gipsum, semakin panjang serat maka semakin tinggi kekutan bahan menahan beban. Demikian juga penambahan tapioka akan manambah kekuatan ikatan antar serat.

4.2.4 Uji Penetrasi Air

Uji penyerapan air sangat perlu untuk mengetahui batas penyerapan air pada masing-masing variasi campuran, jika gipsum digunakan pada ruangan yang mengandung kelembapan tertentu. Hasil pengujian dapat dilihat pada grafik di bawah ini.

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara komposisi sampel dengan persentase penetrasi air

(42)

tepung tapioka dan gipsum 125 . Hal ini menunjukkan dengan penambahan limbah kertas rokok maka penyerapan air semakin besar karena limbah kertas mengandung selulosa yang banyak sehingga penyerapan air semakin tinggi, tetapi dengan penambahan tepung tapioka dan limbah justru menurunkan penyerapan air karena massa jenis campuran semakin besar, artinya semakin kecil volume rongga kekosongan antar partikel.

Uji defleksi diperlukan untuk mengetahui kelendutan papan gipsum karena beratnya sendiri jika dipasang pada ruangan dengan kelembapan tertentu. Hasil uji defleksi dapat dilihat pada grafik dibawah ini :

0

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara defleksi dengan fleksural

(43)

grafik semakin besar kuat lentur maka semakin kecil defleksi, hal ini disebabkan kekuatan ikat antar serat semakin besar. Dalam hal ini sangat jelas peranan tepung tapioka adalah untuk memperkuat ikatan antar serat , sehingga limbah padat kertas rokok dan tepung tapioka adalah layak digunakan sebagai bahan pengisi dan perekat papan gipsum partisi.

(44)

Gambar 4.6. Struktur sampel patah setelah dilakukan uji tarik

Pada gambar mikroskopik di atas tampak bahwa susunan partikel memiliki jarak yang semakin jauh setelah diberi beban tarik hingga patah.

Gambar 4.7 Struktur sampel sebelum direndam ke dalam air

(45)

Gambar 4.8 Struktur sampel Setelah direndam ke dalam air

(46)

Gambar 4.9 Struktur sampel gipsum murni tanpa campuran sebagai kontrol uji

(47)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

1. Limbah padat kertas rokok memiliki nilai fleksural dan tegangan tarik lebih tinggi dibandingkan dengan gipsum partisi. Sehingga limbah padat kertas rokok dapat dipergunakan sebagai bahan pengisi papan gipsum partisi dengan perekat tepung tapioka.

2. Kondisi komposisi optimum pada pemanfaatan imbah padat kertas kertas rokok sebagai pengisi papan bahan gipsum partisi dengan menggunakan tepung tapioka sebagai perekat adalah 150 gram limbah padat kertas rokok, 15 gram tepung tapioka dan 125 gram tepung gipsum dengan nilai - nilai parameter uji, Fleksural 0,68 Mpa, tegangan tarik 1.93 Mpa ,defleksi 1.62 mm dan penetrasi air 65 %. 3. Dari hasil pengujian juga didapat bahwa peranan tepung tapioka sangat besar

terhadap karakteristik papan gipsum yaitu dapat menahan beban yang besar . Penambahan tepung tapioka sebagai pengikat akan memperbesar kekakuan, fleksural dan kekuatan tarik papan gipsum partisi.

Saran

1. Penelitian ini dapat ditindak lanjuti dengan menggunakan bahan pengisi silicon oil dan bahan perekat seperti PVA dengan harapan diperoleh produk baru . 38

2. Penggunaan papan gipsum partisi ini sebaiknya digunakan pada ruangan yang kelembapannya rendah, karena penyerapan air yang dapat menimbulkan jamur. 3. Pada penelitian berikutnya sebaiknya dilakukan foto SEM untuk lebih jelas

(48)

DAFTAR PUSTAKA

American Society for Testing and Material,2007 Standard Test Methods for Physical Testing

of Gypsum Panel Products, PA ASTM Standard C473 (97), page 2. Wes Conshihicken,

American Society for Testing and Material 1997, Standard Terminology Relating to Gypsum

and Related Building Materials and System ASTM Standard C11 , PA ASTM, Page 2,

West Conshohocken.

Diater, G. E., 1981, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill Kogakusha, Ltd.

Gypsum Assosiaction, 2007, Application of Gypsum Wallboard on Ceilings to Receive

Water-Based Spray Texture Finishes, GA-215-73, Chicago, IL : Gypsum Association,.

Hammer, M. J, 1992 Waste and Wastwater Technology, Prentice-Hall inc., Englewood Cliffs, New Jersey.

Hermansyah T, 2005, Laporan Praktek Kerja Pabrik di PT.Bukit Muria Jaya (PKP), ATPK, Bandung

Lawrence, H. V. V,2004, Elemen-elemen Ilmu dan Rekayasa Material, PT. Erlangga

Mark, R.E., 1983, Handbook of Physical and Mechanical Testing of Paper and Paperboard, Marcel Dekker inc.

Malcolm P.S, 2001, Kimia Polimer, Pradnya Paramita, Jakarta.

McKinney, R.W.J., 1995, Technology of Paper Recycling, Blackie Academic & Profesional, Weater Cleddens Road, Bishopriggs, Galasglow.

Noerdin Ali, dkk.2003. Penggunaan Tepung Tapioca Sebagai Perekat Cetakan Gigi Alginate. (http://www.goggle.com/indeks.html.). Diakses Tanggal 20 Desember 2008

Perry, R. H., 1981, Chemical Engineers Handbook, McGraw-Hill, Kogakusha, Ltd.

Wartanto,2003, gypsum membuat rumah menjadi mewah, Balai pengembangan pendidikan luar sekolah dan pemuda (BPPLSP).

1999.A Starch Choice, National Starch & Chemical, Manschester, United Kingdom.(http://www.nationalstarch.com/2007/12/23). Diakses Tanggal 12 November 2008

2007a. Tepung-tapioka. (http://indotepung.blogspot.com/2007/09/ tepung-tapioka – modified – starch - html). Diakses Tanggal 12 November 2008

40

(49)

2007b. Flexural Strength. (http://www.mts.com.Flexural Strength, 2007) Diakses Tanggal 10 Desember 2008.

2007c. Manajemen dan Rekayasa Pati..

(http://www.ftsl.itb.ac.id/kk/up.content/up-load/2007/12/23 - manajemen dan rekayasa pati – prosiding - struktur, pdf). Diakses Tanggal 21 November 2008

http://www.ftsl.itb.ac.id/kk/wp-content/up-load/. Diakses Tanggal 23 Desember 2008

(50)

A. UJI TARIK

(51)

(52)

(53)

C. MASSA JENIS

Data hasil pengujian massa jenis

(54)

Demikian cara yang sama dilakukan perhitungan untuk komposisi yang berbeda dengan hasil pengukuran dan perhitungan ditunjukkan pada tabel. 1

2 0 25 250 275 0,00 24,27 297,62 321,89 0,854

3 25 0 250 275 33,78 0,00 297,62 331,40 0,830

4 250 0 0 250 337,84 0,00 0,00 337,84 0,740

5 125 7,5 75 207,5 168,92 7,28 89,29 265,49 0,782

6 125 10 100 235 168,92 9,71 119,05 297,68 0,789

7 125 12,5 125 262,5 168,92 12,14 148,81 329,86 0,796

8 125 15 150 290 168,92 14,56 178,57 362,05 0,801

9 125 17,5 175 317,5 168,92 16,99 208,33 394,24 0,805

D. UJI KUAT FLEKSURAL

(55)

= 2,41 x 3,56 (skala perbandingan papan gipsum jaya board dengan sampel) = 8,59 MPa

Demikian cara yang sama dilakukan perhitungan untuk komposisi yang berbeda dengan hasil pengukuran dan perhitungan ditunjukkan pada tabel. 2

Data uji kuat lentur sampel

Sampel

Hasil pengujian dituliskan dalam bentuk gaya per satuan N = (Kg/cm2)

Contoh perhitungan tegangan , regangan dan modulus Young’s sampel : Misalnya untuk sampel 2 dengan panjang awal= 64 mm, lebar = 6 mm, Tebal = 9,5 mm dan Ao= 57 mm2

(56)

= 0,6 Mpa

e = = o,o5

E = = 12,03 MPa

Dengan cara yang sama dilakukan perhitungan untuk komposisi yang berbeda dengan hasil pengukuran dan perhitungan ditunjukkan pada tabel. 3

49

(57)

IX 11,50 2,51 112,70 1,98 0,04 50,4145

:

(58)

F. UJI DEFLEKSI

Defleksi ditentukan dengan : x = tebal(akhir) – tebal (awal) Misalnya defleksi untuk sampel 2 = 10,74 – 9,5