LAPORAN PRAKTIKUM KARAKTERISTIK DAN PENGUJIAN KERTAS

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM

KARAKTERISTIK DAN PENGUJIAN KERTAS

MODUL 3

TENSILE STRENGTH

Dosen Pengampu : Dra. Yusnimar, M.Si., M. Phil

Asisten Praktikum:

Yonada Setya Octamara

Kelompok III A

Arya Dwi Mulya (2107034446) Diana Rosulina (2107036664) Maghfiroh Ramadhani (2107035482) Novita Erawati (2107036668)

PROGRAM STUDI D-III TEKNOLOGI PULP DAN KERTAS JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU

2023

(2)

Laporan Praktikum Karakteristik dan Pengujian Kertas Hari/Tanggal: Jum’at, 14 April 2023

Nama Kelompok: Arya Dwi Mulya (2107024446) Diana Rosulina (2107035481) Magfirah Ramadhani (2107035480) Novita Erawati (2107036663) Kelas : Teknologi Pembuatan Kertas - A Asisten : Yonada Setya Octamara

MODUL 3 TENSILE STRENGTH

A. Latar Belakang

Kekuatan kertas dapat diketahui dengan pengujian karakteristik terhadap kertas. Karakteristik yang pada kertas dapat dilihat dari parameter kertas.

Parameter kekuatan kertas yang biasa diukur diantaranya kuat tarik (tensile strength), kuat sobek (tearing strength) dan kekuatan retak (burst strength). Sifat kekuatan berfungsi sebagai indikator ketahanan kertas, bahkan ketika sifat kimia yang menyebabkan kerusakan tidak diketahui.

Tensile strength merupakan salah satu pengujian yang dilakukan pada kertas. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik serta kekuatan kertas. Sebelum dilakukan pengujian, kertas yang akan di uji di ukur grammaturnya terlebih dahulu kemudian kertas potong-potong dengan arah MD dan CD. Selanjutnya kertas di lakukan uji tarik menggunakan alat uji. Alat uji yang digunakan untuk uji tensile strength adalah tensile strength tester. Umumnya kekuatan tarik kertas pada arah sejajar mesin kertas (MD) lebih tinggi dibanding arah tegak lurus kertas (CD).

Hasil pengukuran dari pengujian kekuatan tarik berasal dari tegangan yang mengakibatkan regangan. Adanya perbedaan kekuatan tarik pada kertas disebabkan karena perbedaan panjang serat yang menyusun kertas tersebut. Kuat tarik lazim dinyatakan dengan Indeks tarik, kekuatan tarik dalam N/m dibagi

(3)

dengan grammatur (TAPPI T 494 om-01). Tensile strength dinyatakan sebagai tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh kertas sebelum kertas itu patah.

Tensile strength atau indeks tarik pada kertas sangat bervariasi tergantung pada kondisi suhu, kelembaban, dan laju beban yang ditetapkan pada saat pengujian.

B. Tujuan

Adapun tujuan yang ingin dicapai pada percobaan ini adalah:

1. Menghitung kekuatan kertas (tensile strength) berbagai grammatur.

2. Menentukan hubungan grammatur dengan kekuatan kertas.

3. Membandingkan kekuatan dari arah machine direction (MD) dan cross dirction (CD) kertas.

C. Tinjauan Pustaka C.1 Tensile strength

Tensile strength atau biasa disebut kekuatan tarik merupakan kemampuan pulp untuk mempertahankan keadaannya agar tidak putus bila diberi regangan.

Tensile strength merupakan hasil ukuran dari maksimum tensile stress yang dapat diberikan pada sample sebelum kertas putus. Tensile strength kertas sangat berpengaruh terhadap kekuatan kertas. Ketahanan tarik yang tinggi sangat penting untuk menahan kertas agar tidak mudah putus (Casey, 1981).

Ketahanan tarik adalah kemampuan bahan untuk menerima beban tanpa terjadi kerusakan rusak. Kekuatan tarik suatu bahan ditetapkan dengan membagi gaya maksimum dengan luas penampang mula-mula sebelum terdeformasi.

Menghitung kekuatan tarik dapat dilakukan dengan persamaan berikut.

... (1)

Keterangan:

= kekuatan tarik bahan (kgf/mm²) F _maksimum= tegangan maksimum (kgf) A₀= luas penampang mula-mula (mm²)

(4)

Ketahanan tarik merupakan daya tahan lembaran uji pulp terhadap gaya tarik yang bekerja pada kedua ujung lembaran pulp tersebut dan diukur pada kondisi standar. Sedangkan, indeks tarik adalah ketahanan tarik dibagi grammatur.

Cara pengujian ketahanan tarik lembaran pulp kertas dan karton sesuai SNI: 14- 4737-1998.

... (2)

Menurut Prabowo dkk (2021), ketahanan tarik adalah daya tahan lembaran kertas atau karton terhadap gaya tarik yang bekerja pada kedua ujung kertas atau karton tersebut. Ketahanan tarik dihitung berdasarkan nilai rata-rata pembacaan skala ketahanan tarik dalam kg gaya (k N/m), sedangkan daya regangan dihitung berdasarkan nilai rata-rata pembacaan skala daya regang, dinyatakan dalam bentuk persen (%) dan diukur pada kondisi standar. Ketahanan tarik juga berpengaruh pada sifat regangan dari kertas tersebut.

Pengujian kekuatan tarik beberapa jenis kertas dilakukan pada arah posisi kertas yang berbeda (vertikal dan horizontal). Nilai kekuatan tarik suatu kertas yang searah dengan tarikan kertas disebut MD (machine direction), sedangkan apabila arah tarikan kertas tersebut tegak lurus dengan arah tarikan kertas disebut CD (cross direction). Hal ini dikarenakan pada posisi MD, L&Wtensile strength tester menarik ikatan antar rantai selulosa kertas yangberupa ikatan lemah (ikatan van der waals). Pada posisi CD alat penguji menarik ikatan atom-atom pada rantai selulosa berupa ikatan kuat sehingga sulit putus. Kertas yang memiliki nilai grammatur dan densitas tinggi mempunyai nilai kekuatan tarik yang rendah.

Sebaliknya kertas yang berdensitas dan bergrammatur rendah memiliki nilai kekuatan tarik yang tinggi.

Ketahanan tarik dipengaruhi oleh banyaknya perekat yang digunakan, sehingga menyebabkan kertas menjadi kuat dan tidak mudah putus ketika direntangkan dan ditarik pada sisi yang bersamaan. Sifat kekuatan kertas ditentukan oleh penambahan bahan perekat dalam pembentukan lembaran kertas (Dewi dkk, 2015). Serat recycle seperti kertas koran mempunyai low tensile

(5)

strength karena serat telah mengalami proses mekanis yang singkat tetapi berulang menyebabkan rusaknya serat (Yosephine, 2012).

C.2 Grammatur

Grammatur atau berat dasar kertas adalah massa lembaran kertas atau karton dalam gram dibagi dengan satuan luasnya dalam meter persegi, diukur dalam kondisi standar. Grammatur kertas didefinisikan sebagai massa lembaran kertas dibagi luasnya (m²) dinyatakan dalam g/m². Grammatur kertas dipengaruhi oleh kadar air kertas. Menurut Casey (1981) grammatur kertas dipengaruhi oleh kadar air pada kelembaban udara relatif di sekitar kertas. Karena grammatur selalu dinyatakan sebagai total berat kertas termasuk kadar air maka pengukuran harus dilakukan pada kondisi standar.

... (3) Casey (1981) menjelaskan bahwa grammatur kertas mempengaruhi semua sifat-sifat kertas. Dalam hal ini yang terpenting adalah membedakan antara variasi yang disebabkan oleh berat atau grammatur dan variasi yang disebabkan oleh perbedaan yang memang ada pada kertas. Pada pengukuran grammatur kertas pengaruh yang mungkin disebabkan oleh kadar air sangat kecil karena kertas telah dikondisikan dengan kelembaban tertentu sehingga kandungan air dalam kertas homogen. Adanya keragaman dalam grammatur mengindikasikan pada fluktuasi pemakaian bahan baku kertas per satuan luas. Semakin kecil grammatur maka penggunaan bahan baku semakin sedikit, (Joedodibroto, 1982) .

Keseragaman dalam grammatur, ketebalan dan rapat massa memiliki implikasi yang sangat erat satu sama lain, begitu pula dengan panjang dan lebarnya. Hal ini dikarenakan formasi grammatur didapat dari perbandingan berat kertas (gram) dengan luasan kertas (m²), sedangkan untuk rapatan massa merupakan perbandingan grammatur (gram/m²) dengan ketebalan kertas. Karena saling berkaitan antar rapatan massa, ketebalan kertas dan grammatur maka ketika faktor tersebut berpengaruh pada sifat lembaran kertas. Komposisi pulp hardwood dan softwood akan mempengaruhi kerapatan lembaran dan ketebalan kertas (Casey, 1961).

(6)

Sebagai satuan ukur kertas, ukuran grammatur lebih disukai dibandingkan dengan densitas. Hal ini disebabkan kertas pada umumnya diperdagangkan dalam ukuran berat dengan satuan tonase, sedangkan pihak pemakai kertas menggunakan ukuran luas kertas. Kertas dengan luas tertentu dapat dibuat dengan berat yang berbeda-beda, biasanya semakin berat lembar kertas semakin mahal harganya. Berdasarkan hal tersebut maka digunakan satuan grammatur yaitu satuan massa kertas yang dinyatakan dalam gram di dalam satu meter persegi luas kertas. Besarnya grammatur dapat menentukan tinggi rendahnya sifat kertas atau karton.

Dalam pengukuran grammatur, pengukuran tebal dilakukan pada bebarapa titik yang berbeda dan dilakukan lebih dari satu kali pengukuran. Hal ini disebabkan karena dalam satu lembar kertas nilai ketebalannya tidak merata, sehingga dilakukan pengukuran pada beberapa titik. Sedangkan pengukuran dilakukan lebih dari satu kali pada kertas yang berbeda dimaksudkan untuk mendapat nilai atau data yang cukup valid, karena setiap lembar yang diproduksi memiliki ketebalan yang berbeda-beda. Ketidakteraturan lembaran kertas sangat berhubungan dengan bahan baku dan proses produksi itu sendiri.

2.1 Pengukuran Tensile

Pengukuran tensile dilakukan dengan meggunakan alat uji tensile strength tester.Pengujian tarik (tensile test) adalah pengujian mekanik secara statis dengan cara sampel ditarik dengan pembebanan pada kedua ujungnya dimana gaya tarik yang diberikan sebesar P (Newton). Dalam pengujiannya, bahan uji ditarik sampai putus. Tujuannya untuk mengetahui sifat-sifat mekanik tarik (kekuatan tarik) dari sampel yang diuji. Pertambahan panjangnya (ΔL) yang terjadi akibat gaya tarikan yang diberikan pada sampel uji disebut deformasi. Regangan merupakan perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang mula-mula.

Regangan merupakan ukuran untuk kekenyalan suatu bahan yang harganya biasanya dinyatakan dalam persen. Tegangan tarik maksimum adalah suatu kekuatan tarik (tensile strength) suatu bahan ditetapkan dengan membagi gaya tarik maksimum dengan luas penampang mula-mula (Ginting dan Marlina, 2016).

(7)

D. Prosedur Percobaan

Adapun prosedur percobaan yang telah dilakukan, yaitu:

1. Kertas sampel disiapkan 5 macam (70 GSM, 80 GSM, 100 GSM, koran dan kertas padi) dan sampel kertas dipotong dengan lebar 1,5 cm dan panjang 21 cm pada bagian machine direction (MD) dan cross direction (CD).

2. Kertas sampel disiapkan dan dibuat menjadi lingkaran lalu dipotong untuk mengukur grammatur.

3. Masing-masing kertas sampel (lingkaran) ditimbang beratnya dengan neraca analitik.

4. Alat L&W Tensile strength tester diatur dengan lembar kertas prosedur penggunaan alat.

5. Sampel diletakkan pada clamp (sampel machine direction terlebih dahulu) dan nilai tensile strength akan muncul.

6. Langkah-langkah pengujian tensile strength tiap sampel diulangi.

E. Rangkaian Alat Percobaan

Adapun rangkaian alat yang digunakan dalam percobaan pengujian tensile strength pada kertas, yaitu:

1.

2.

3. 4. 5.

6.

1. Measurement 2. alat mengukur 3. Printer 4. Monitor 5. Tombol setting 6. Load cell bloked Device

Gambar 1. Bagian-bagian alat L&W Tensile strength tester

(8)

E. Hasil dan Pembahasan

Berdasarkan praktikum pengujian kertas yaitu uji tensile strength didapatkan hasil yang dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2 sebagai berikut.

Tabel 1. Data Hasil Perhitungan Grammatur Sampel Kertas Jenis kertas Grammatur

(g/m²)

Standar (g/m²)

Kertas 70 GSM 71,74 70

Kertas 80 GSM 80,18 80

Kertas 100 GSM 103.71 100

Kertas Koran Kertas Padi

46,41 80,66

40-49 -

Pada percobaan tensile strength dilakukan pengujian terhadap lima jenis sampel kertas yaitu kertas 70 GSM, kertas 80 GSM, kertas 100 GSM, kertas koran dan kertas padi.berdasarkan tabel 1, nilai grammatur yang tertinggi ada pada kertas 100 GSM dengan 103,71. Nilai grammatur yang di dapatkan sudah sesuai dengan standar namun terdapat dua jenis kertas yang melebihi standar yaitu kertas 70 GSM dan 100 GSM. Jika dipertimbangkan kembali, gram yang berlebih artinya semakin banyak fiber atau filler yang digunakan dalam pembuatan kertas tersebut. Perusahan pembuat kertas biasanya mempetimbangkan grammatur ini demi menekan cost yang terlalu banyak. Dari hasil ini dapat terjadi kekeliruan yakni saat penentuan luas area kertas yang hanya menggunakan mal pembantu dan bukannya diukur dari awal. Pengguntingan kertas dan penimbangan juga dapat menjadi faktor penyebab tingginya nilai grammatur pada kertas yang diuji.

Tabel 2. Data Hasil Percobaan Tensile Strength Sampel Direction Grammatur

(g/m²)

Tensile Strength (N/m)

Tensile index

(Nm/g) STDEV

100 GSM MD 7174 5470,93 52,75 0,05

CD 2358,67 22,74 0,04

80 GSM MD 80,18 4037,87 50,36 0,08

CD 1828,27 22,80 0,06

70 GSM MD 103,41 3480,53 48,52 0,05

CD 1544,13 21,53 0,05

Koran MD 46,41 2114,13 45,55 0,08

Kertas padi

CD MD

CD

80,66

1016,80 1784,67 1637,20

21,91 22,13 20,30

0,06 0,06 0,06

(9)

Pada tabel 2, nilai tensile strength pada arah sejajar (MD) lebih tinggi dari nilai tensile strength pada pada arah tegak lurus kertas (CD). Pada MD serat-serat atau fiber tersusun secara teratur dan terkumpul dalam satu arah tarikan sehingga kekuatan yang dibutuhkan untuk memutus kertas tersebut lebih besar, sedangkan pada CD serat-serat melintang terhadap arah tarikan, sehingga kekuatan antar serat menjadi tidak terlalu kuat ketika ditarik.

a. Pengujian grammatur kertas

Langkah pertama yang dilakukan dalam pengujian kekuatan tarik ini adalah menentukan grammatur dari sampel yang akan diuji. Penentuan grammatur ini diperlukan untuk input nilai yang diperlukan dalam pengoperasian alat tensile strength tester. Menurut Siburian (2015), grammatur dikenal juga sebagai berat kertas karena berat lembaran kertas dan luas kertas lebih penting dibanding dengan volumenya. Grammatur kertas didefinisikan sebagai ukuran berat lembaran kertas yang luasnya satu meter persegi. Penentuan grammatur kertas sangat penting karena kertas dijual atau dibeli berdasarkan berat. Semakin ringan berat kertas sejenis, semakin murah pula harganya per-unit. Berat kertas mempengaruhi sifat fisik kertas, sifat mekanik kertas, sifat kimia kertas, dan optik kertas.

Hasil perhitungan grammatur pada setiap kertas dapat dilihat pada Tabel 1.

Berdasarkan hasil tersebut didapat bahwa nilai grammatur untuk kertas cetak 70 GSM, 80 GSM, dan 100 GSM adalah 71,74 g/m², 80,18 g/m², dan 103,71 g/m². Hasil yang didapat ini sudah mendekati nilai grammatur sebenarnya dari masing- masing kertas cetak yang artinya sudah mendekati standar. Nilai grammatur pada ketiga jenis kertas cetak ini memiliki sedikit kenaikan dari nilai grammatur sebenarnya, hal ini dapat disebabkan oleh pengaruh kadar air dan kelembapan udara pada saat penyimpanan kertas. Kertas yang digunakan dalam percobaan disimpan pada ruangan ber-AC, dan perubahan grammatur pada kertas di sebabkan oleh pemotongan yang manual dan tidak menggunakan mesin pemotong agar mendapatkan grammatur yang baik dan sesuai dengan standar yang ada.

Penjelasan ini diperkuat oleh Casey (1981) dalam bukunya yang menjelaskan bahwa grammatur kertas dipengaruhi oleh kadar air pada kelembaban udara relatif di sekitar kertas. Grammatur selalu dinyatakan sebagai total berat kertas termasuk kadar air sehingga pengukuran harus dilakukan pada kondisi standart. Selanjutnya

(10)

adalah jenis kertas koran, nilai grammatur kertas koran dan kertas padi menunjukkan angka 46,41 g/m² dan 80,66 g/m². Hasil ini sudah sesuai dengan SNI 7273:2008 yaitu persyaratan mutu grammatur kertas koran berkisar antara 40-49 g/m² dan kertas padi 80 g/m².

b. Perbandingan Grammatur Terhadap Tensile strength Pada Machine Direction (MD) dan Cross Direction (CD)

Tensile strength dapat ditentukan dengan cara membagi nilai tensile index dengan grammatur sampel kertas yang diuji. Besarnya nilai tensile strength yang dihasilkan akan berbanding lurus dengan nilai tensile index yang didapatkan, karena semakin tinggi nilai Grammatur maka semakin tinggi nilai tensile nya.

Nilai tensile strength ini di dapat dengan mencari nilai tensile index (Nm/g).

Hasil pengukuran kekuatan tarik rata-rata pada ke lima jenis sampel kertas dapat dilihat pada Tabel 2 dan perbandingan nilai grammatur terhadap tensile strength dapat dilihat lebih jelas pada Gambar 2 dan Gambar 3 berikut.

Gambar 2. Perbandingan Nilai Grammatur dan Tensile Pada Machine Direction

Kertas 100 GSM

Kertas 80 GSM Kertas 70 GSM

Kertas Koran

Kertas Padi

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

103,71 80,18 71,74 46,41 80,66

Tensile Index (Nm/g)

Grammatur Kertas (g/m²)

(11)

Gambar 3. Perbandingan Nilai Grammatur dan Tensile Pada Cross Direction

Pada grafik yang ada pada Gambar 2 yaitu pada arah serat machine direction, dapat dilihat bahwa nilai grammatur kertas berperan besar dalam pengujian nilai tensile index pada kertas. Kertas 100 GSM memiliki nilai tensile index yang paling tinggi, yaitu sebesar 52,75 Nm/g kemudian disusul oleh kertas 80 GSM dengan nilai sebesar 50,36 Nm/g dan 70 GSM dengan nilai sebesar 48,52 Nm/g. Nilai tensile index terendah ada pada kertas padi yaitu sebesar 22,13 Nm/g. Nilai grammatur dan nilai tensile index kertas berbanding lurus, dimana semakin besar grammatur nilai tensile index juga semakin besar. Hal ini sesuai dengan percobaan yang telah dilakukan yaitu kertas 100 GSM memiliki grammatur yang paling tinggi serta memiliki nilai tensile index yang tertinggi diantara sampel lainnya. Sebaliknya, kertas padi dengan grammatur tertinggi dari pada sampel lainnya juga memiliki nilai tensile index yang paling rendah.

Menurut Tan (2021), terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi tensile strength pada kertas, yaitu kekuatan serat individu, panjang serat rata-rata, kemampuan pengikatan permukaan serat, dan struktur permukaan kertas. Selain faktor-faktor di atas, arah serat dan grammatur juga dapat mempengaruhi nilai tensile strength kertas.

Selanjutnya pada Gambar 3 dapat dilihat perbandingan antara nilai grammatur dan tensile index setiap sampel kertas. Hasil nilai tensile index pada

Kertas 100 GSM Kertas 80 GSM

Kertas 70 GSM

Kertas Koran

Kertas Padi

19,00 19,50 20,00 20,50 21,00 21,50 22,00 22,50 23,00

103,71 80,18 71,74 46,41 80,66

Grammatur Kertas (g/m²)

(12)

cross direction setiap jenis kertas cukup berbeda dengan machine direction. Pada cross direction, nilai tensile index tertinggi ada pada kertas 80 GSM yaitu sebesar 22,80 Nm/g. Selanjutnya kertas 100 GSM dengan nilai sebesar 22,74 Nm/g, kertas koran GSM dengan nilai sebesar 21,91 Nm/g, kertas 70 GSM dengan nilai tensile index terndah yaitu sebesar 21,53 Nm/g dan kertas padi dengan nilai tensile index terndah yaitu sebesar 20,30 Nm/g. Pada cross direction terdapat perbedaaan dimana nilai index tertinggi ada pada kertas 80 GSM dan terendah ada pada kertas padi. Terdapat perbedaan tensile index yang tidak berbanding lurus dengan Grammatur nya, ini disebabkan beberapa faktor seperti struktur permukaan kertas, kekuatan serat individu, panjang serat dan kertas cross direction yang serat-serat melintang terhadap arah tarikan, sehingga kekuatan antar serat menjadi tidak terlalu kuat ketika ditarik.

Menurut Meiriska (2021), berdasarkan Quality Control Parameters PT RAK, target tensile strength yang harus dicapai untuk produk copy paper adalah 70 Nm/g. Selain itu, menurut Masyitoh (2021), target untuk tensile index copy paper MD sebesar 65 Nm/g dan CD sebesar 25 Nm/g. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Masyitoh (2021), tentang pengaruh rasio GCC : PCC terhadap tensile strength pada kertas mendapatkan data untuk tensile index copy paper yaitu berkisar antara 67-74 Nm/g untuk arah serat MD dan untuk arah serat CD berkisar antara 26-28 Nm/g.

Berdasarkan penelitian tersebut target tensile index copy paper untuk arah serat MD berkisar antara 65-74 Nm/g sedangkan target tensile index copy paper untuk arah serat CD adalah sekitar 25-28 Nm/g. Berdasarkan data hasil observasi, dapat dilihat bahwa nilai tensile index kertas 100 GSM, kertas 80 GSM dan kertas 70 GSM yang merupakan kertas jenis copy paper belum memenuhi target, karena setiap merek copy paper memiliki tensile index nya sendiri dan ada beberapa faktor yang menyebabkan tidak tercapainya target seperti kekuatan serat individu, panjang serat rata-rata, kemampuan pengikatan permukaan serat, dan struktur permukaan kertas.

Pada kertas koran yang merupakan jenis kertas newspaper memiliki nilai tensile index yang rendah. Hal ini disebabkan oleh bahan baku produksi newspaper yang berbeda dengan copy paper. Kertas koran mengandung sekitar

(13)

80% sampai 85% pulp mekanis dan 15% sampai 20% pulp kimia serta kertas koran dapat dibuat dari berbagai bahan baku diantaranya kertas koran bekas (ONP), campuran kertas bekas (MWP), CPO, campuran pulp dan kertas bekas.

Pada copy paper bahan baku utamanya terbuat dari 90-100% virgin pulp kimia (Citra, 2021). Kertas yang dibuat dengan bahan baku virgin pulp memiliki kekuatan antar serat yang lebih tinggi dibandingkan dengan kertas yang terbuat dari bahan baku campuran pulp dan recycle paper. Hal ini lah yang menyebabkan kertas koran memiliki nilai tensile index yang lebih rendah dari pada copy paper.

Pada kertas padi memiliki nilai grammatur yang tinggi sebesar 80,66 GSM dan memiliki tensile index yang rendah. Hal ini disebabkan karena design kertas padi dibuat untuk tidak menahan beban berat. Kertas padi umumnya dibuat dari serat pendek dan banyak filler, penggunaan filler yang teralu banyak menyebabkan kertas menjadi rapuh dan kurang kuat.

Tingkat akurasi sampe uji dapat dilihat dengan pengukuran standar deviasi.

Tabel 2 menunjukkan nilai standar deviasi pada masing-masing sampel pada arah serat machine direction dan cross direction. Standar deviasi menginformasikan seberapa jauh variasi data pada sampel terhadap nilai rata-ratanya. Semakin besar nilai standar deviasi, maka semakin banyak pula variasi data yang terdapat pada sampel tersebut. Jika nilai standar deviasi jauh lebih besar dibandingkan dengan nilai rata-rata, maka nilai rata-rata merupakan representasi yang buruk dari keseluruhan data. Namun jika nilai standar deviasi lebih kecil dibandingkan dengan nilai rata-rata, maka nilai rata-rata merupakan representasi yang baik dan dapat digunakan sebagai representasi dari keseluruhan data (Tan, 2021). Seluruh standar deviasi pada masing-masing nilai tensile index kertas memiliki nilai yang lebih kecil dari nilai rata-rata. Standar deviasi yang didapatkan berkisar antara 0,04- 0,08 yang artinya variasi atau jarak dari keseluruhan data memiliki selisih yang sangat kecil. Hal tersebut membuktikan bahwa nilai rata-rata pada pengujian tensile strength kertas dapat digunakan sebagai representasi dari keseluruhan data.

(14)

c. Perbandingan Tensile strength Pada Machine Direction (MD) dan Cross Direction (CD)

Menurut Nurminah (2002), kertas secara umum tersusun dari serat-serat selulosa. Pada proses produksi kertas, serat-serat atau fiber akan mengikuti arah mesin atau sering disebut juga MD (machine direction). MD (machine direction) keitas adalah arah serat kertas yang sejajar dengan arah jalur perjalanan kertas sepanjang mesin kertas, sedangkan CD (cross direction) adalah arah serat yang tegak lurus terhadap MD. Pada MD ini, serat-serat diatur menurut arah mesin.

Nilai kekuatan tarik untuk MD berbeda dengan CD (cross machine direction) atau yang melintang arah mesin. Perbedaan kekuatan tarik antara MD dan CD dapat dibandingkan serta dapat dilihat pada Gambar 4 berikut

Gambar 4. Perbandingan Nilai Pada Machine Direction dan Cross Direction Pada Tabel 2 dan Gambar 4 menunjukkan bahwa nilai tensile index sampel pada arah serat MD memiliki nilai yang lebih tinggi dari arah serat CD.

Umumnya kekuatan tarik kertas pada arah sejajar mesin kertas (MD) lebih tinggi dibanding arah tegak lurus kertas (CD). Hal ini sesuai dengan percobaan yang telah dilakukan dimana nilai kekuatan tarik pada MD lebih tinggi dibandingkan dengan kekuatan tarik pada CD. Hal ini dapat disebabkan karena pada MD serat- serat atau fiber tersusun secara teratur dan terkumpul dalam satu arah tarikan sehingga kekuatan yang dibutuhkan untuk memutuskan kertas tersebut lebih besar. Sedangkan pada CD serat-serat melintang terhadap arah tarikan, sehingga

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

103,71 80,18 71,74 46,41 80,66

Grammatur Kertas (g/m²)

Machine Direction Cross Direction

(15)

kekuatan antar serat menjadi tidak terlalu kuat ketika ditarik. Menurut Casey (1981), secara teknis bahan kimia additif yang digunakan dapat berpengaruh terhadap rapat massa yang mempunyai hubungan erat dengan daya ikatan antar serat dan derajat fibrilisasi serat pulp yang nantinya berpengaruh pada pencetakan.

Dalam prosesnya, filler berpengaruh pada sifat fisik lembaran kertas (densitas dan grammatur). Filler seperti kaolin berfungsi sebagai bahan pengisi antar serat, menambah bobot kertas dan menghaluskan kertas. Pada kertas cetak seperti yang digunakan pada sampel percobaan, penambahan filler dan aditif lainnya ditambahkan agar meningkatkan aspek printability pada kertas yang dihasilkan.

Hal ini dapat meningkatkan kekuatan antara ikatan antar serat pada kertas sehingga akan terbentuk atom-atom pada rantai selulosa berupa ikatan kuat sehingga sulit putus.

G. Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari percobaan praktikum, yaitu:

1. Berdasarkan hasil percobaan yang didapat, sampel kertas 70 GSM memiliki tensile strength MD 48,52 Nm/g dan CD 21,53 Nm/g, sampel kertas 80 GSM memiliki tensile strength MD 50,36 Nm/g dan CD 22,80 Nm/g, sampel kertas100 GSM dengan tensile strength MD 52,75 Nm/g dan CD 22,74 Nm/g, sampel koran dengan tensile strength MD 45,55 Nm/g dan CD 21,91 Nm/g dan sampel kertas padi dengan tensile strength MD 22,13 Nm/g dan CD 20,30 Nm/g.

2. Kekuatan tarik kertas berbanding lurus dengan grammatur. Semakin besar grammatur dari kertas yang diuji, nilai tensile strength juga akan meningkat.

3. Kekuatan tarik kertas pada arah sejajar mesin kertas (MD) lebih tinggi dibanding arah tegak lurus kertas (CD).

(16)

H. DAFTAR PUSTAKA

Casey, J. P. (1981). Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology, 3^rd Edition, Vol. 3, John Wiley & Sons Inc.

Casey, J.P. (1961). Pulp and Paper, vol.II Second Ed. NewYork: International Publisher Inc.

Citra, J.P. (2021). Hubungan Antara Refining Terhadap Nilai Freeness Pada SF Refiner Feed Chest dan SF Pulp Chest, KP. Riau: Universitas Riau.

Dewi, I. A., Wijana, S., Rahmah, N. L., Sugiarto, E dan Mulyadi, A. F. (2015).

Ketahanan tarik kertas seni dari serat pelepah nipah (Nypa fruticans)(Kajian Proporsi Bahan Baku dan Perekat). In Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI.

Ginting, Marlina, E. (2016). Sifat Mekanis Nano Komposite Ternoplastik HDPE dengan Beberapa Bahan Pengisi. Medan: Unimed Press.

Joedodibroto, H. (1982). Plan Plantation Residues as an Alternative Sourece of Cellulosaic.

Masyitoh (2021). Pengaruh Rasio PCC:GCC Terhadap Tensile strength, Stiffness Dan Internal Bonding Copy Paper, KP. Riau: Universitas Riau.

Meiriska (2021). Pengaruh Refining Load Terhadap Freeness, Porosity Dan Tensile strength Di Paper Machine #3, KP. Riau: Universitas Riau.

Nurminah, M. (2002). Penelitian Sifat Berbagai Bahan Kemasan Plastik Dan Kertas Serta Pengaruhnya Terhadap Bahan Yang Dikemas. Medan: USU Digital Library.

Prabowo, E. T., Muchtar, E dan Situngkir, Y. Y. (2021). Analisys Of Paper Resistance Two Product Mattpaper. Kreator, 8(1), 1-20.

Siburian, D. (2015). Pembuatan dan Karakterisasi Kertas dari Serat Batang Kecombrang (Nicolaia Speciosa). Medan: Doctoral dissertation, Universitas Sumatera Utara.

Tan, P.O. (2021). Pengaruh Energi Refining dan Rasio PCC:GCC Terhadap Kekasaran dan Indeks Tarik Kertas, TA. Riau: Universitas Riau.

Yosephine, A., Gala, V., Citra, A. A dan Retnoningtyas, E. S. (2012).

Pemanfaatan ampas tebu dan kulit pisang dalam pembuatan kertas serat campuran. Jurnal Teknik Kimia Indonesia, 11(2), 101-107.

(17)

I. Lampiran Perhitungan Tabel 1. Data Sampel 100 GSM MD/CD Nomor

Sampel

F I W t(s) TS

(N/m)

TI (Nm/g)

ST DEV MD Sampel 1 82,02 1,44 555,2 4,6 5468 52,7219 0,0582

Sampel 2 82,08 1,6 668,1 5 5472 52,7605 Sampel 3 81,92 1,67 685,4 5,2 5461,333 52,6576 Sampel 4 82,19 1,64 688,3 5,1 5479,333 52,8312 Sampel 5 82,11 1,65 717 5,2 5474 52,7798

CD Sampel 1 35,41 3 538 9,2 2360,667 22,7613 0,0413 Sampel 2 35,33 2,85 502,5 8,9 2355,333 22,7099

Sampel 3 35,44 2,89 513,4 9,2 2362,667 22,7806 Sampel 4 35,28 2,77 474,1 8,6 2352 22,6777 Sampel 5 35,44 2,9 518,4 9 2362,667 22,7806

Tabel 2. Data Sampel 80 GSM MD/CD Nomor

Sampel

F I W t(s) TS

(N/m)

TI (Nm/g)

ST DEV MD Sampel 1 60,48 1,35 517,3 4,2 4032 50,2894 0,0807

Sampel 2 60,57 1,64 696,4 5,1 4038 50,3642 Sampel 3 60,74 1,61 675 5 4049,333 50,5056 Sampel 4 60,58 1,72 607,4 5,7 4038,667 50,3725 Sampel 5 60,47 0,96 268,4 3,2 4031,333 50,2810

CD Sampel 1 27,49 3,33 643,9 10,1 1832,667 22,8580 0,0606 Sampel 2 27,41 3,63 731,4 11,1 1827,333 22,7915

Sampel 3 27,32 3,9 806,8 11 1821,333 22,7167 Sampel 4 27,38 3,31 647,9 10,3 1825,333 22,7666 Sampel 5 27,52 3,55 729,2 10,7 1834,667 22,8830

Tabel 3. Data Sampel 70 GSM MD/CD Nomor

Sampel

F I W t(s) TS

(N/m)

TI (Nm/g)

ST DEV MD Sampel 1 52,26 1,28 458,2 4 3484 48,5643 0,0549

Sampel 2 52,24 1,25 438,2 3,9 3482,667 48,5457 Sampel 3 52,11 1,39 498,1 4,4 3474 48,4249 Sampel 4 52,17 1,29 445,9 4 3478 48,4806 Sampel 5 52,26 1,32 471,4 4,1 3484 48,5643

CD Sampel 1 23,15 2,89 461 9,7 1543,333 21,5129 0,0586 Sampel 2 23,22 3,47 502,2 11,3 1548 21,5779

Sampel 3 23,06 2,77 388,1 8,5 1537,333 21,4292 Sampel 4 23,17 2,69 419,8 9 1544,667 21,5315 Sampel 5 23,24 1,76 208,6 6,2 1549,333 21,5965

(18)

Tabel 4. Data Sampel Kertas Koran MD/CD Nomor

Sampel

F I W t(s) TS

(N/m)

TI (Nm/g)

ST DEV MD Sampel 1 31,64 1,4 390 4,3 2109,333 45,4461 0,0830

Sampel 2 31,74 1,38 377,2 4,4 2116 45,5897 Sampel 3 31,65 1,55 474,1 4,7 2110 45,4604 Sampel 4 31,79 1,43 407,2 4,4 2119,333 45,6615 Sampel 5 31,74 1,28 347 3,9 2116 45,5897

CD Sampel 1 15,28 3,77 368,1 8,6 1018,667 21,9474 0,0694 Sampel 2 15,33 2,43 216,5 6,5 1022 22,0192

Sampel 3 15,23 2,23 225 5,7 1015,333 21,8756 Sampel 4 15,19 2,86 283,3 8,2 1012,667 21,8181 Sampel 5 15,23 2,68 237,3 6,3 1015,333 21,8756

Tabel 5. Data Sampel Kertas Padi MD/CD Nomor

Sampel

F I W t(s) TS

(N/m)

TI (Nm/g)

ST DEV MD Sampel 1 26,83 3,1 557,6 9,4 1788,667 22,1754 0,0625

Sampel 2 26,73 3,2 578,5 9,6 1782 22,0927 Sampel 3 26,84 3,36 656,7 10,1 1789,333 22,1837 Sampel 4 26,64 3,67 723 11 1776 22,0183 Sampel 5 26,81 2,71 446,4 8,1 1787,333 22,1589

CD Sampel 1 24,52 3,14 550,2 9,4 1634,667 20,2661 0,0650 Sampel 2 24,62 3,26 501,1 9,8 1641,333 20,3488

Sampel 3 24,61 2,83 479 8,5 1640,667 20,3405 Sampel 4 24,62 3,18 569,8 9,5 1641,333 20,3488 Sampel 5 24,42 2,84 505,1 8,5 1628 20,1835

Tabel 6. Data Hasil Tensile strength dan Tensile index Jenis Kertas

Direction Tensile strength Tensile index

Standar Deviasi

HVS 100 GSM MD 5470,93 52,75 0,05

CD 2358,67 22,74 0,04

HVS 80 GSM MD 4037,87 50,36 0,08

CD 1828,27 22,80 0,06

HVS 70 GSM MD 3480,53 48,52 0,05

CD 1544,53 21,53 0,05

Kertas Koran MD 2114,13 45,55 0,08

CD 1016,80 21,91 0,06

Kertas Padi MD 1784,67 22,13 0,06

CD 1637,20 20,30 0,06

(19)

1. Grammatur A = 𝜋r²

= 3,14 . (5,5)²

= 94,985 cm² G = ^{10000 × 𝑀}

a. 70 GSM G = 10000 × 0,68158

94,985 𝑐 ²

G = 71,74 g/m²

b. 80 GSM G = 10000 × 0,7617

94,985 𝑐 ²

G = 80,176 g/m²

c. 100 GSM G = 10000 × 0,9857

94,985 𝑐 ²

G = 103,714 g/m²

d. Kertas Koran G = 10000 × 0,441

94,985 𝑐 ²

G = 46,414 g/m²

e. Kertas Padi G = 10000 × 0,7663

94,985 𝑐 ²

G = 80,66 g/m²

2. Tensile beberapa jenis sampel w (Lebar kertas) = 1,5 cm

= 0,015 m Tensile strength (TS) =

𝑤

Tensile index (TI) = ^𝑇𝑆

(20)

a. HVS 70 GSM

Grammatur (g) = 71,74 g/m² 1) MD (Machine Direction) Tensile strength (TS) = ^52,208

0,015

= 3480,533 N/m Tensile index (TI) = ,

71,74 g

= 48,5159 Nm/g 2) CD (Cross Direction)

Tensile strength (TS) = ^23,168

0,015

= 1544,533 N/m Tensile index (TI) = ,

71,74 g

= 21,5296 Nm/g

b. HVS 80 GSM

0,015

= 4037,867 N/m Tensile index (TI) = 4037,867

80,176 g

0,015

80,176 g

= 22,8032 Nm/g

(21)

c. HVS 100 GSM

0,015

103,714 g

0,015

103,714 g

= 22,7420 Nm/g

d. Kertas Koran

0,015

46,414 g

0,015

= 1016,8 N/m Tensile index (TI) = ^1016,8

46,414 g

= 21,9072 Nm/g

(22)

e. Kertas Padi

0,015

80,66 g

0,015

= 1637,2 N/m Tensile index (TI) = ^1637,2

80,66 g

= 20,2975 Nm/g

(23)

J. Lampiran Dokumentasi

Gambar 1. Pengujian Grammatur Gambar 2. Pemotongan Sampel Kertas

Gambar 3. Sampel Kertas Gambar 4. Setting Alat Tensile Tester

Gambar 5. Pengujian Tensile strength Gambar 6. Sampel Setelah Pengujian