BAB 1 PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Lignin merupakan polimer alam yang terdapat dalam tumbuhan. Struktur lignin sangat
beraneka ragam tergantung dari jenis tanamannya. Namun, secara umum lignin
merupakan senyawa polimer tiga dimensi yang terdiri dari unit fenil propana yang
diikat dengan gugus C-O-C dan C-C. Tanaman kayu atau non kayu merupakan sumber
utama lignin yang berfungsi sebagai pelindung dan pemberi kekuatan pada tanaman
sehingga mampu menahan tekanan mekanis. Lignin berpotensi besar jika diaplikasikan
dalam berbagai industri karena lignin memiliki banyak manfaat. Lignin dapat
digunakan sebagai bahan perekat, bahan pengisi karet, sebagai bahan baku vanilin,
disulfonasi menjadi lignosulfonat dan sebagainya (Lubis, 2007).
Saat ini penelitian pengembangan polimer yang dapat digunakan sebagai bahan
perekat dititikberatkan pada sintesis polimer baru yang dapat diproduksi sendiri, dan
bahan dasarnya relatif murah serta mudah didapat. Bahan perekat yang umum
digunakan saat ini adalah poliepoksi, atau polimetakrilat. Poliuretan berbasis hydroxyl terminated polybutadiene (HTPB) sebagai poliol banyak digunakan untuk bahan perekat komposit padat. Namun sumber poliol yang berasal dari minyak bumi
merupakan bahan yang mahal, sulit pengadaannya dan berasal dari bahan industri
petrokimia yang tak terbaharukan serta masih diimpor. Oleh karena itu diperlukan
suatu usaha untuk membuat bahan alternatif lain yang dapat digunakan sebagai poliol
untuk bahan pembuatan poliuretan yang digunakan sebagai perekat (Sutiani, 2013).
Lignin dari kayu dapat dimanfaatkan sebagai natural binder atau bahan pengikat alami dengan harga yang relatif lebih murah dengan memanfaatkan sebuk
gergajian kayu, karena diperkirakan serbuk gergajian kayu tersebut mengandung lignin
yang dapat diisolasi dengan menggunakan metoda ekstraksi dan isolasi, dan dapat
digunakan sebagai sumber poliol untuk sintesis poliuretan. Lignin sebagai sumber
diteliti, dimana lignin mempunyai lebih dari dua gugus hidroksil per molekulnya yang
dapat disintesis menghasilkan poliuretan dengan mereaksikan isosianat melalui gugus
-NCO dengan poliol dari lignin
Penelitian mengenai penggunaaan poliol alam dalam sintesis poliuretan telah
banyak dilakukan, seperti halnya yang telah dilakukan oleh Sutiani (2013) telah
meneliti mengenai pengaruh variasi komposisi gliserol, PEG1000 dan MDI terhadap
sifat mekanik perekat Poliuretan. Desai (2003) telah meneliti mengenai penggunaan
perekat poliuretan yang berasal dari alam sebagai perekat kayu, Sheikhy (2013) telah
meneliti mengenai efek dari perpanjangan rantai ikatan kimia terhadap sifat rekat dan
sifat mekanik perekat poliuretan, Hui Du (2008) juga telah meneliti mengenai sintesis
dan karakterisasi perekat poliuretan dari MDI dan HDI. (Harmawan, 2013).
Plafon atau sering disebut juga langit-langit merupakan bidang atas bagian
dalam dari ruangan bangunan ( rumah ). Sekitar tahun 80-an bahan asbes biasanya
sangat akrab digunakan sebagai penutup atap dan plafon rumah. Selain harga dan
pemasangannya mudah karena asbes memiliki bobot yang ringan. Namun bahan asbes
ini di beberapa negara sudah dilarang penggunaannya seperti di China, Amerika
Serikat, Columbia dan negara-negara maju lainnya. Hal ini disebabkan karena bahan
ini dapat menyebabkan resiko penyakit kanker bagi para pekerja dan pemakainya.
Plafon gipsum merupakan solusi pengganti dari plafon asbes. Papan gipsum
plafon adalah interior permukaan bagian atas dari ruangan yang digunakan untuk
menutupi sebagian atau seluruh struktur dasar dari atap, biasanya dibuat dari campuran
semen, gipsum dan serat-serat seperti rami, serat-serat pakaian bekas atau kertas
sebagai pengganti. Kelebihan dari papan gipsum selain dari memperindah ruangan,
juga dapat menahan panas dari matahari yang langsung menyinari atap perumahan.
Penggunaan bahan pengisi terhadap material gipsum sangat penting untuk dapat
mengoptimalkan penggunaannya, sekaligus dapat mengefisiensi penggunaan gipsum
(Rahmadi, 2011). Oleh karena itu sangat penting untuk memanfaatkan bahan limbah
Jerami padi merupakan salah satu limbah pertanian yang cukup besar
jumlahnya dan belum juga sepenuhnya dimanfaatkan. Mengingat ketersediaan dan
pengunaannya yang belum dioptimalkan maka penggunaan jerami sebagai bahan baku
pembuatan komposit sangat menjanjikan (Mulana, 2011).
Pemanfaatan produk substitusi ini bukan hanya mengurangi nilai krisis energi
tetapi pembaharuan pada produk kayu dengan pemanfaatan yang optimal serta
menerapkan konsep lestari. Usaha untuk meningkatkan nilai produk yang berasal dari
alam dengan menggunakan modifikasi bahan kimia yang inovatif membuat
pemanfaatan bahan berlignoselulosa lebih luas. Keuntungannya, karena material
lignoselulosa dapat diperbaharui maka dapat diterima sebagai suatu produk yang lebih
baik dibandingkan bahan yang tidak dapat diperbaharui (Probowati, 2012).
Secara umum, zat penyusun di dalam bahan fraksi papan gipsum plafon terdiri
dari gipsum, bahan pengisi dan bahan pengikat. Bahan pengikat dapat membentuk
sebuah matriks pada suhu yang relatif stabil. Untuk menghasilkan plafon gipsum yang
bagus harus disesuaikan dengan bahan perekatnya. Optimasi proses pembuatan plafon
sangat dipengaruhi oleh kadar perekat dan kerapatan terhadap sifat fisis dan mekanis.
Beberapa penelitian sebelumnya tentang pembuatan papan gipsum baik yang
penggunaannya sebagai partisi maupun sebagai plafon juga telah dilakukan antara lain
oleh Sinaga (2009) yang melakukan penelitian tentang “Pembuatan papan gipsum
plafon dengan bahan pengisi limbah padat pabrik kertas rokok dengan perekat polivinil
alkohol”. Sama halnya yang dilakukan oleh Rosmaida (2009) meneliti tentang
“Pembuatan papan gipsum tetapi difungsikan sebagai partisi dengan memanfaatkan
limbah padat pabrik kertas rokok dengan perekat tepung tapioka”. Dari kedua
penelitian di atas, menggunakan komposisi perekat sebanyak 10% dari komposisi
limbahnya dengan komposisi terbaik antara limbah dengan gipsum adalah (1:1). Selain
itu Barunea (2011) telah meneliti mengenai “Pemanfaatan serbuk batang kelapa sawit
sebagai pengisi pada pembuatan lembaran plafon gipsum dengan bahan pengikat
poliuretan” , dan Saragih (2011) yang juga meneliti “Pemanfaatan serbuk sabut kelapa
poliuretan”. Dimana dari kedua penelitian ini menggunakan komposisi perekat
poliuretan sebanyak 15 gram dan perbandingan komposisi terbaik antara komposisi
limbah dan gipsum adalah (25 : 25) gram.
Berdasarkan uraian diatas, maka peneliti ingin mencoba melakukan penelitian
mengenai pemanfaatan poliuretan dari lignin isolat serbuk kayu gergajian sebagai
perekat dalam pembuatan plafon gipsum dengan pengisi jerami padi. Pada sintesis
poliuretan dalam penelitian ini digunakan poliol berbasis lignin isolat dari serbuk kayu
gergajian yang direaksikan dengan toluena diisosianat (TDI) yang disesuaikan dengan
jumlah hidroksi dari lignin isolat dimana dengan adanya TDI berlebih dari poliuretan
hasil sintesis dapat bertindak sebagai binder.
1.2.Permasalahan
Adapun permasalahan pada penelitian ini adalah:
1. Apakah pemanfaatan lignin isolat sebagai bahan pengikat alami (Natural binder) dari serbuk kayu gergajian efektif digunakan dalam pembuatan poliuretan sebagai
perekat dalam mengikat gipsum dan jerami padi dalam pembuatan plafon gipsum?
2. Bagaimana pengaruh penambahan jerami padi terhadap karakteristik plafon
gipsum meliputi sifat fisis, sifat mekanik dan sifat termalnya?
3. Berapakah perbandingan optimum antara gipsum dan jerami padi guna
mendapatkan plafon gipsum yang memenuhi standar SNI 03-2105-2006?
1.3.Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:
1. Sumber sampel yang digunakan yaitu :
- Isolat Lignin diperoleh dari serbuk kayu gergajian yang berasal dari Hasil
Industri Pengolahan Kayu Citra Jaya Medan, Medan Tembung, Sumatera
Utara.
- Tepung gipsum yang digunakan diperoleh dari CV. Stabat Gipsum, Langkat
- Jerami padi diperoleh dari lahan pertanian Desa Ara Condong, Stabat, Langkat,
Sumatera Utara.
2. Analisis dan karakterisasi yang dilakukan yaitu pengukuran kerapatan (density), uji kadar air dan uji daya serap air (Water Absorption Test) serta analisa sifat mekanik meliputi uji impak, uji modulus patah dan modulus elastisitas. Analisa
sifat morfologi dengan uji Scanning Electron Microscopy (SEM), analisa sifat termal dengan uji Thermogravimetry Analysis (TGA) dan uji keofisien serap bunyi dengan tabung impedansi.
3. Standar pengujian yang digunakan mengacu pada SNI 03-2105-2006 (papan
partikel).
1.4. Tujuan Penelitian
Berdasarkan masalah diatas maka, tujuan penelitian ini adalah :
1. Memanfaatkan lignin isolat dari serbuk kayu gergajian untuk dapat digunakan
sebagai bahan tambahan dalam sintesis poliuretan yang kemudian dapat
digunakan sebagai perekat dalam pembuatan plafon gipsum.
2. Mengetahui pengaruh penambahan jerami padi terhadap karakteristik plafon
gipsum meliputi sifat fisis, sifat mekanik dan sifat termalnya.
3. Menentukan perbandingan optimum antara gipsum dan jerami padi guna
mendapatkan plafon gipsum yang memenuhi standar.
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat :
1. Sebagai informasi tambahan mengenai pemecahan masalah pemanfaatan limbah
serbuk kayu gergajian dan jerami padi.
2. Sebagai informasi tambahan mengenai pemanfaatan lignin isolat bahan pengikat
3. Diharapkan dalam penelitian ini penggunaan lignin isolat dari serbuk kayu
gergajian yang ditambahkan pada sintesis poliuretan dan pemanfaatan jerami padi
sebagai pengisi dapat memberikan peningkatan sifat fisis, sifat termal dan
mekanik dari plafon gipsum yang dihasilkan.
1.6. Metodologi Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium, dimana pada penelitian ini
dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu :
1. Tahap isolasi lignin isolat bahan pengikat alami (Natural Binder) dari serbuk kayu gergajian hasil industri pengolahan kayu di Medan Tembung
2. Tahapan pembuatan poliuretan
Pada tahapan ini direaksikan TDI : lignin isolat dengan perbandingan 2 : 1
(mol/mol). Kemudian karakterisasi yang dilakukan yaitu analisa gugus fungsi
dengan uji Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). 3. Tahap pembuatan plafon gipsum
Pada tahap ini dilakukan variasi (b/b) gipsum terhadap bahan pengisi jerami padi
dengan perbandingan (90:10), (80:20), (70:30), (60:40), dan (50:50), dan perekat
poliuretan alam (25g) dibuat dengan perbandingan tetap.
4. Tahapan Karakterisasi Plafon Gipsum
Untuk karakterisasi yaitu dengan Pengukuran kerapatan (density), uji kadar air dan uji daya serap air (Water Absorption Test) serta analisa sifat mekanik meliputi uji impak, Uji Modulus Patah (Modulus of Rupture), dan Uji Modulus Elastisitas (Modulus Elastisity). Analisa sifat morfologi dengan uji Scanning Electron Microscopy (SEM), analisa sifat termal dengan uji Thermogravimetry Analysis
(TGA) dan uji keofisien serap bunyi dengan tabung impedansi.
Variabel yang ditentukan dalam penelitian ini adalah :
b/b) : yaitu (90:10), (80:20), (70:30), (60:40), dan (50:50)
- Variabel Tetap : - 25 gram perekat poliuretan
- Variabel Terikat : - Uji kerapatan (density)
- Uji kadar air dan daya serap air
- Uji mekanik meliputi uji impak, Uji Modulus Patah
(Modulus of Rupture), dan Uji Modulus Elastisitas (Modulus Elastisity)
- Uji Scanning Electron Microscopy (SEM) - Uji Thermogravimetry Analysis (TGA) - Uji koefisien serap bunyi
1.7. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Terpadu
Universitas Sumatera Utara, dan Laboratorium Teknik Kimia Fakultas Teknik
