PENGERINGAN DRYING DIAGRAM ALIR PENELITIAN KESIMPULAN

3.7 PENGERINGAN DRYING

Lembaran karton PDN – PS disusun kembali dalam gelang besi, kemudian diberi beban 20 kg diatasnya. Lembaran karton PDN - PS dalam gelang besi ditempatkan didalam ruang kondisi Conditing Room bertemperatur 23 ± 1 C, dengan kelembaban 50 ± 2 selama 24 jam. Selanjutnya lembaran karton PDN – PS kering udara telah dapat di lakukan pengujian fisik dan mekanik. Hal yang sama juga dapat d lakukan proses pengeringan terhadap lembaran karton PPBP – PS dan lembaran karton PBR – PS. Proses penekanan Pressing dilakukan menurut standar TAPPI T 205 om-88.

3.8 PENGUKURAN DAN ANALISIS DATA

3.8.1 Pemotongan Lembaran Karton

Lembaran karton uji dipotong dengan menggunakan paper cutter menurut ukuran sampel uji sifat mekanik menurut standard TAPPI T220-om 88. A. Bagian yang digunakan untuk uji retak B. Bagian yang digunakan untuk uji kuat tarik C. Bagian yang digunakan untuk uji tekan lingkar D. Bagian yang digunakan untuk uji koyak Universitas Sumatera Utara 24 cm Gambar 3.1. Prosedur Pemotongan Lembaran Uji. R = 12 cm standard TAPPI T220-om 88.

3.8.2 Gramatur Lembaran Karton

Berat lembaran karton ditimbang dengan menggunakan alat neraca elektronic ER- 180A. Luas permukaan karton, A = 0,045 m 2 r = 12cm. Gramatur dapat dihitung dengan membagikan berat rata-rata lembaran karton dengan luas permukaan rata-rata lembaran karton untuk masing-masing komposisi. Data-data gramatur lembaran karton untuk masing-masing komposisi dapat dilihat seperti pada Lampiran I.

3.8.3 Ketebalan Lembaran Karton

Lembaran karton diletakkan pada bahagian bukaan alat ukur ketebalan mikro gauge TesterPrecisior Tester. Standard test on, ketebalan lembaran karton dapat diperoleh, dilakukan minimal 5 kali pengukuran pada titik- titik yang berlainan. Data-data pengukuran ketebalan karton rata- rata untuk masing-masing komposisi dapat dilihat seperti pada Lampiran I. A B 15 mm C 15 mm D Universitas Sumatera Utara

3.8.4 Densitas Lembaran Karton

Densitas lembaran karton dapat dihitung dengan membagikan gramatur lembaran karton rata-rata dengan ketebalan lembaran karton rata-rata. Data-data perhitungan densitas rata-rata lembaran karton untuk masing-masing komposisi dapat dilihat seperti pada Lampiran I.

3.8.5 Ketahanan Tarik Lembaran Karton

Ketahanan tarik lembaran karton dilakukan dengan menggunakan alat tensile strength tester model LC40d instrument, ukuran sampel uji 10 cm x 1,5 cm. Lembaran uji dijepitkan diantara dua rahang mesin, dan pengujian dilakukan dengan menggunakan bantuan perangkat komputer. Data-data ketahanan tarik lembaran karton rata – rata untuk masing-masing komposisi dapat dilihat seperti pada Lampiran J. Pengujian ketahanan tarik lembaran karton dilakukan menurut standard TAPPI T494 os-70.

3.8.6 Ketahanan Retak Lembaran Karton

Ketahanan retak lembaran karton dilakukan dengan menggunakan alat Bursting Tester model 3720 Osaka, ukuran sampel 5 cm x 5 cm. Lembaran uji dikepitkan diantara gelang mesin uji. Kekuatan retak yang diperoleh dalam satuan kgcm 2 . Pengujian kuat pecah rata-rata lembaran karton dilakukan menurut standartd TAPPI T403 os-76. Data-data ketahanan retak lembaran uji rata-rata untuk masing-masing komposisi dapat dilihat seperti pada Lampiran L.

3.8.7 Ketahanan Koyak Lembaran Karton

Ketahanan koyak lembaran karton dilakukan dengan menggunakan alat Elmendorf Tearing Tester, ukuran sampel uji 5 cm x 5 cm. Sebelum dilakukan pengukuran, alat ukur diset terlebih dahulu memasukkan data-data gramatur lembaran karton dan data- data ketebalan lembaran karton yang akan diukur ketahanan koyak lembaran uji. Selanjutnya lembaran uji dikelipkan pada Elmentdorf Tearing Tester untuk mengukur Universitas Sumatera Utara ketahanan koyak lembaran uji karton mN. Pengukuran ketahanan koyak lembaran karton dilakukan menurut standartd TAPPI T41 ts-65. Data – data pengukuran ketahanan koyak lembaran uji untuk masing-masing komposisi dapat dilihat seperti pada Lampiran K.

3.8.8 Ketahanan Tekan Lingkar Lembaran Karton

Pengujian ketahanan tekan lingkar lembaran karton dilakukan dengan menggunakan alat Ring Coush Resistance Tester, ukuran sampel uji 15 cm x 1,5 cm. Pengukuran tekan lingkar lembaran karton dilakukan menurut SNI 14-0583-1989. Data – data pengukuran ketahanan lingkar lembaran karton dapat dilihat pada Tabel 4.3, Tabel 4.5, Tabel 4.7.

3.8.9 Derajat Putih Lembaran Karton

Pengukuran derajat putih lembaran karton dilakukan dengan menggunakan alat Brightimeter Micro S-55, ukuran sampel uji 5 cm x 5 cm. Alat ukur terlebih dahulu diset pada panjang gelombang 457 nm. Pengukuran derajat putih lembaran karton dilakukan menurut standartd TAPPI T452 os-77. Data – data pengukuran derajat putih lembaran karton dapat dilihat seperti pada Lampiran M. Universitas Sumatera Utara

3.9 DIAGRAM ALIR PENELITIAN

Serpihan : Daun Nanas, Pelepah Batang Pisang, atau batangRami Pemasakan Cooking Pencucian Washing Penyaringan Screening Pengepresan Pressing Penguraian Disintegrator Penggilingan Freeness Sludge Industri Pulp Perendaman Penguraian Serat Penggilingan Pencampuran :Serat Sludge,Kaolin 5, Tapioka dengan Konsistensi 1,5 Pencetakan, Pengeringan drying Pengujian : Fisik, Kimia, Mekanik dan Optik. Hasil Kesimpulan Universitas Sumatera Utara BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 HASIL

Lembaran karton yang berasal dari pulp daun nanas dengan pulp sludge PDN-PS, lembaran karton yang berasal dari pulp pelepah batang pisang dengan pulp sludge PPBP – PS dan lembaran karton yang berasal dari pulp batang rami dengan pulp sludge PBR – PS pada berbagai komposisi pulp dengan penambahan perekat tapioka 5 dan aditif kaolin 5 untuk masing-masing campuran telah dibuat Untuk mengetahui spesifikasi lembaran karton tersebut perlu di lakukan terlebih dahulu analisis bahan baku pulp untuk mengetahui tingkat kehalusan serat atau derajat giling, rendemen dan klasifikasi serat untuk masing-masing jenis pulp. Hasil analisis pulp, pengujian sifat fisik, kimia, mekanik dan optik secara rinci telah dibahas pada bab ini.

4.1.1 Analisis Pulp Sludge

Sebelum dilakukan analisis pulp sludge PS industri pulp PT. Toba Pulp Lestari – Porsea, terlebih dahulu dilakukan analisis kandungan kimia sludge yang dilakukan dengan alat X - Ray flourescence XRF. Bahan sludge ditimbang dengan berat 20 gr, kadar air 12, kemudian dilakukan penggilingan dalam Ball Mill Pascal selama 6 jam sehingga ukuran partikel mencapai 75 µm. Sampel pawder sludge dimasukkan kedalam cetakan sampel dan dipress ke dalam sampel holder alat XRF. Hasil analisis kandungan kimia sludge industri pulp dalam persen berat seperti : Karbon C = 40,70, Kalsium Oksida CaO = 47,903, Silikon Dioksida SiO 2 = 3,814, Magnesium Oksida MgO = 2,757, Aluminium Oksida Al 2 O 3 = 1,806, Besi Oksida Fe 2 O 3 = 0,978. Kandungan kimia dalam sludge industri pulp PT.TPL- Universitas Sumatera Utara Porsea secara lengkap dapat dilihat pada lampiran N, secara prioritas dapat dilihat seperti pada Tabel 4.2. Tabel 4.1. Kandungan Kimia Sludge Industri Pulp No Komponen Kimia Hasil wt 1 C 41 2 Na 2 0 0,21 3 Mg0 2,8 4 Al 2 3 1,8 5 Si0 2 3,8 6 P 2 5 0,28 7 S0 3 0,84 8 Cl 0,16 9 K 2 0 0,17 10 Ca0 48 11 Ti0 2 0,073 12 Mn0 0,23 13 Fe 2 3 0,98 14 Ni0 Trace 0,008 15 Zn0 0,015 16 As 2 3 Trace 0,004 17 Rb 2 Trace 0,002 18 Sr0 0,043 19 Zr0 2 0,012 Pada Tabel 4.1 diatas dapat dianalisis bahwa serat limbah padat sludge industri asal PT.Toba Pulp Lestari - Porsea, tidak mengandung logam berat berbahaya seperti : Arsen As. Cadmium Cd. Cromium Cr, Timbal Pb dan Merkuri Hg, tetapi hanya mengandung logam berat Mangan Mn yang esensial 0,235. logam Mn ternasuk logam berat yang tidak berbahaya dalam konsentrasi tertentu. Hasil ini sesuai dengan Hasil penelitian Kementerian Lingkungan Hidup KLH bersama Balai Besar Selulosa BBS Bandung, 2007. Dari dua parameter yang digunakan, TCLP Toxicity Characteristic Liceate Procedure dan LD Lethal Deman 50, kandungan kimia sludge kertas dinyatakan di bawah baku mutu. Jadi Universitas Sumatera Utara serat industri pulp sludge bukan katagori limbah B3 itu berdasarkan hasil hasil penelitian Balai Basar Selulosa BBS Bandung, pernyataan ini dituangkan dalam Peraturan Pemerintah Nomor 18 Tahun 1999. News Radar Banten, 2007. Unsur kimia yang prioritas dalam bahan sludge industri pulp adalah Kalsium Oksida CaO 47,93 dan Carbon C 47,02, Silikon Dioksida SiO 2 3,814, Magnesium Oksida MgO 2,757 dan Aluminium Oksida Al 2 O 3 1,806. Hasil analisis kimia sludge industri pulp yang dilakukan dengan metoda Atomic Absorbtion Spectroscopy AAS, di peroleh bahwa sludge industri pulp PT TPL- Porsea memiliki kadar serat 46,60, bahan yang terbakar Combustible material 69,97 dan abu Ash Content 30,03 serta densitas 1,65 grcm 3 . Hasil analisis klasifikasi serat pulp sludge PS yang dilakukan dengan Bour Mc Nett Classifier diperoleh bahwa sludge industri pulp PT TPL- Porsea, dengan derajat giling 150 ml CSF memiliki fraksi halus fines sebanyak 60,30 yang tertahan pada screen R P 200, fraksi serat pendek sebanyak 31,90 atau yang tertahan pada screen R 48 ; R 100 dan fraksi serat panjang sebanyak 5,60 atau yang tertahan pada screen R 14 ; R 28. Panjang serat rata-rata sludge industri pulp 0,53 mm. Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Wawan K, bahwa sludge industri pulp yang berasal dari belt press memiliki serat pendek dan halus sebesar 60 Wawan K., 2006.

4.1.2 Pulp Daun Nanas

Pembuatan pulp daun nanas PDN dilakukan dengan metode kimia soda panas, memiliki rendemen 37,59. Derajat giling 200 CSF sudah cukup halus tidak perlu digiling menurut standar RSNI ISO 5267-2:2001. Selanjutnya analisis klasifikasi serat pulp daun nanas PDN dilakukan dengan alat Bour Mc Nett Classifier sehingga diperoleh klasifikasi serat PDN memiliki fraksi panjang sebanyak 79,60 atau yang tertahan pada R 14; R 28, fraksi serat pendek sebanyak 13,20 atau yang tertahan pada screen R 48; R100 dan fraksi serat halus fines sebanyak 6,90 atau yang tertahan pada screen RP 200. Hasil uji derajat giling, rendemen dan klasifikasi Universitas Sumatera Utara serat pulp daun nanas dapat dilihat seperti pada Tabel 4.1. Pada screen R 14; R 28, di klasifikasikan ke fraksi serat panjang atau serat yang tertahan pada screen R14; R 28. Pada screen R 48; R 100 dan R 200, fraksi serat pendek atau serat yang tertahan pada screen R 48; R100 dan R 200. Pada R 200, fraksi serat halus fines atau serat yang tertahan pada screen R 200.

4.1.3 Pulp Pelepah Batang Pisang

Pembuatan pulp pelepah batang pisang PPBP dilakukan dengan metode kimia soda panas, memiliki rendemen 58,80. Derajat giling PPBP 250 CSF sudah cukup halus tidak perlu digiling menurut standar RSNI ISO 5267-2:2001. Selanjutnya analisis klasifikasi serat pulp pelepah batang pisang dilakukan dengan alat Bour Mc Nett Classifier sehingga diperoleh klasifikasi serat PPBP memiliki fraksi panjang sebanyak 57,30 atau yang tertahan pada R14; R 28, fraksi serat pendek sebanyak 24,30 atau yang tertahan pada R 48; R100 dan fraksi serat halus fines sebanyak 18,20 atau yang tertahan pada RP 200. Hasil uji derajat giling, rendemen dan klasifikasi serat pulp pelepah batang pisang dapat dilihat seperti pada Tabel 4.2.

4.1.4 Pulp Batang Rami

Pembuatan pulp batang rami PBR dilakukan dengan metode kimia soda panas, yang diperoleh memiliki rendemen 44,34. Derajat giling PBR 420 CSF, setelah digiling dalam niagara beater selama 5 menit menjadi 320 CSF menurut standar RSNI ISO 5267-2:2001. Selanjutnya analisis klasifikasi serat pulp batang rami dilakukan dengan alat Bour Mc Nett Classifier sehingga diperoleh klasifikasi serat PBR memiliki fraksi panjang sebanyak 82,20 atau yang tertahan pada R 14; R 28, fraksi serat pendek sebanyak 9,70 atau yang tertahan pada R 48; R100 dan fraksi serat halus fines sebanyak 6,10 atau yang tertahan pada RP 200. Hasil uji derajat giling, rendemen dan klasifikasi serat pulp batang rami dapat dilihat seperti pada Tabel 4.2. Universitas Sumatera Utara Tabel 4.2. Hasil Uji Derajat Giling, Rendemen dan Klasifikasi Serat. Rendemen Klasifikasi Serat , Jenis Pulp Derajat Giling ml CSF Serat Bukan Serat R 14 R 28 R 48 R 100 RP 200 Sludge 150 46,60 53,40 2,50 5,10 14,10 17,80 60,30 D.Nanas 200 37,59 62,41 57,10 22,50 9,10 4,10 6,90 PBP 250 58,80 41,20 40,20 17,10 14,10 10,20 18,20 Rami 320 44,34 55,66 65,30 16.90 6,70 3,00 6,10 Hasil uji terhadap pulp sludge PS, pulp daun nanas PDN, pulp pelepah batang pisang PPBP dan pulp batang rami PBR terhadap derajat giling, rendemen dan klasifikasi serat seperti pada Table 4.2. diatas dapat dianalisis bahwa parameter derajat giling, rendemen dan klasifikasi serat berbeda untuk masing-masing limbah. Dari hasil pembuatan pulp diperoleh rendemen pulp daun nanas 37,59 dan rendemen pulp pelepah batang pisang 58,80 rendemen pulp batang rami 44,34. Limbah padat sludge asal PT. TPL - Porsea memiliki kadar serat 46,60 dan 53,40 zat pengotor di analisis dengan Sandard AAS Method, fraksi serat halus fines 60,30 yang lolos pada RP 200; fraksi serat pendek 31,90 yang lolos pada R 48, R 100, fraksi panjang serat sedang 5,10, fraksi serat panjang 2,50 serta panjang serat rata-rata 0,53 mm. Daun nanas jenis cayenne sisa hasil pertanian dari daerah Patumbak Medan Deli Serdang memiliki klasifikasi serat panjang 57,10 yang lolos pada R 14, fraksi serat sedang 2,30 yang lolos pada R28, fraksi serat pendek 9,70 dan fines 6,90 serta panjang serat rata-rata 1,26 mm. Pelepah batang pisang jenis pisang kepok memiliki serat panjang 40,20, fraksi serat sedang 17,10, serat pendek 24,30, dan fines 18,20 serta panjang serat pisang rata-rata 0,95 mm. Batang rami siap panen asal Garut Jawa Tengah memiliki klasifikasi serat panjang 55,00, fraksi serat sedang 6,70, serat pendek 3,00 dan fines 6,10, serta panjang serat rami rata-rata 11, 23 mm. Hasil pembuatan pulp daun nanas Universitas Sumatera Utara PDN memiliki rendemen 37,59, pulp pelepah batang pisang PBP memiliki rendemen 58,80 dan pulp batang rami PBR memiliki rendemen 44,34. Dari data-data klasifikasi serat pulp sludge dapat dikatakan bahwa panjang serat sludge dapat diklasifikasikan ke katagori serat pendek dan halus fines karena serat pulp sludge lolos pada mesh R 48; mesh R 100 dan mesh RP 200 besarnya 92,2 serta data ini didukung dengan teori bahwa sludge yang berasal dari belt press memiliki serat pendek dan halus sebesar 60.Wawan K., 2006. Serat daun nanas, serat pelepah batang pisang dan serat rami dapat diklasifikasikan ke jenis serat panjang berhubung karena banyaknya serat-serat tersebut lolos pada mesh R 14. Wawan K., 2006 ; Yuniarti P.K, 2006. Serat pendek yang di dominasi dengan sejumlah fibril akan mengikat dengan serat panjang akan menghasilkan karton yang sangat berkualitas. fibril-fibril sludge murni ditambah dengan bahan perekat amilum juga sudah dapat menghasilkan kemasan karton, misalnya kemasan tatakan telur dan tatakan jeruk Perdinan Sinuhaji, dkk, 2008. Pengujian fraksi serat dan klasifikasi serat terhadap pulp daun nanas, pulp pelepah batang pisang, pulp batang rami dan pulp sludge dilakukan dengan metoda Buer Mc.Nett, menurut SNI 14-1552-1987-A. Derajat giling, adalah salah satu parameter penting dalam proses pembuatan lembaran karton yang disebut juga dengan kebebasan stok merupakan faktor dalam penentuan pengaliran drainase pulp yang menentukan sifat-sifat fisik karton seperti gramatur dan densitas karton. Derajat giling, CSF Canadian Standard Freeness pulp sludge, pulp daun nanas, pulp pelepah batang pisang, dan pulp batang rami dapat dilihat seperti pada Lampiran I. Hasil derajat giling pulp sludge, pulp daun nanas, pulp pelepah batang pisang dan pulp rami diukur dengan CSF freeness tester dengan cara uji kemampuan drainase pulp dilakukan menurut RSNI ISO 5267-2: 2008, dapat dilihat seperti pada Tabel 4.2. diatas. Derajat giling yang digunakan dalam penelitian ini setelah dilakukan pengilingan dengan beater selama 5 menit. Derajat giling pulp sludge 152 ml,CSF jauh lebih rendah 100 dibandingkan dengan derajat giling pulp daun nanas, pulp Universitas Sumatera Utara pelepah batang pisang dan pulp batang rami diatas 300 ml CSF, hal ini menyatakan bahwa panjang serat sludge lebih pendek 50 dari panjang serat daun nanas, pelepah batang pisang dan batang rami. Derajat giling tinggi menunjukkan serat yang terdapat dalam larutan derajat giling adalah kaku dan tidak fleksibel. Oleh karena itu serat lebih sulit untuk berinteraksi dengan molekul air, maka ikatan hidrogen diantara molekul air dan serat juga sulit untuk terbentuk. Derajat giling rendah menunjukkan bahwa keadaan serat semakin halus dan lebih pendek. Apabila serat semakin halus dan semakin pendek akan menyebabkan peningkatan pengikatan antara seratnya masing-masing. Oleh sebab luas permukaan spesifik serat menjadi lebih besar yang menyebabkan meningkatnya penyerapan air sehingga besar pengaliran air menjadi lambat.

4.2 PAPERBOARD

4.2.1 Sifat Fisik Paperboard

4.2.1.1 Gramatur Paperboard

Gramatur paperboard di defenisikan sebagai berat lembaran paperboard dibagi luasnya m 2 dinyatakan dalam grm 2 . Hasil perhitungan gramatur lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, dapat dilihat seperti pada Lampiran H. Hubungan gramatur rata - rata lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, terhadap komposisi serat dalam paperboard ditampilkan seperti pada Gambar 4.1. Universitas Sumatera Utara Ya = -0.2892 X + 354.56 r 2 = 0.9305 Yb = 0.6141 X + 357.56 r 2 = 0.9331 Yc = -0.6922 X + 355.61 r 2 = 0.9853 200 300 400 500 20 40 60 80 100 Kom posisi Serat dalam Karton G ram at u r g r m 2 Karton PDN - PS Karton PPBP - PS Karton PBR - PS Yb Ya Yc Gambar 4.1.Grafik Gramatur grm 2 vs Komposisi Serat Dalam Karton Pada grafik Gambar 4.1 di atas dan dari data pada lampiran H, dapat dianalisis bahwa, gramatur lembaran paperboard bervariasi dari 330-345 grm 2 atau secara rata- rata gramatur lembaran paperboard karton 340 grm 2 , dengan kadar air 8,50-8,64, sedangkan gramatur paperboard menurut SNI 14-0123-1998 adalah 250-350 grm 2 dengan kadar air 6-8. Gramatur lembaran paperboard di pengaruhi oleh kadar air pada kelembaban udara relative di sekitar lembaran paperboard, karena gramatur selalu dinyatakan total berat lembaran paperboard termasuk kadar air lembaran paperboard, maka pengukuran harus di lakukan pada kondisi standar. Adanya perbedaan gramatur mengindikasikan pada fluktuasi pemakaian bahan baku paperboard persatuan luas. Semakin kacil gramatur maka penggunaan bahan baku semakin sedikit, konsumsi energi untuk pengolahan paperboard lebih rendah, mengurangi polusi pabrik, biaya penanganan bahan dan produk rendah, efisiensi ruang penyimpanan dan efektifitas proses pembuatan paperboard secara keseluruhan. Perbedaan gramatur, ketebalan dan densitas paperboard memiliki hubungan yang erat satu sama lain, begitu pula dengan panjang dan lebar paperboard. Hal ini disebabkan karena formulasi gramatur di dapat dari perbandingan berat paperboard gram dengan luasan paperboard m 2 , sedangkan untuk densitas Universitas Sumatera Utara merupakan perbandingan antara gramatur dengan ketebalan lembaran. Dalam kaitannya dengan densitas, ketebalan dan gramatur, maka ketiga faktor tersebut berpengaruh dalam sifat-sifat lembaran paperboard. Selain itu pengaruh komposisi pulp serat pendek dan serat panjang akan mempengaruhi densitas lembaran dan ketebalan paperboard Casey, 1981. Sebagai satuan ukuran paperboard ukuran gramatur lebih disukai di bandingkan dengan densitas, hal ini disebabkan paperboard pada umumnya di perdagangkan dalam ukuran berat dengan satuan tonase, sedangkan pihak pemakai paperboard menggunakan berdasarkan ukuran luas karton. Karton dengan ukuran luas tertentu dapat pula dibuat dengan berat berbeda-beda, biasanya makin berat lembatan karton maka makin mahal harganya. Berdasarkan hal tersebut diatas maka diginakan satuan gramatur yaitu satuan berat karton yang dinyatakan dalamgram dalam satu meter persegi luas karton. Besarnya gramatur dapat menentukan tinggi rendahnya sifat karton. Dalam perhitungan gramatur, pengukuran ketebalan dilakukan pada beberapa titik yang berbeda dan dilakukan lebih dari lima kali, hal ini di sebabkan karena dalam satu lembaran karton nilai ketebalannya mungkin tidak merata sehingga dilakukan pengukuran pada beberapa titik.

4.2.1.2 Ketebalan Paperboard

Tebal lembaran paperboard adalah jarak tegak lurus kedua permukaan bila diberi takanan pada tekanan tertentu USA diberi tekanan 0,5 atm; Eropa diberi tekanan 1 atm di ukur pada komdisi standar. Ketebalan lembaran akan mempengaruhi sifat- sifat lembaran, baik sifat fisik maupun sifat optik lembaran. Ketebalan lembaran paperboard dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya : gramatur, tekanan dan densitas. Data-data pengukuran ketebalan rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, terhadap komposisi serat dalam paperboard dengan penekanan 345 kPa dapat dilihat sepeti pada lampiran H. Hubungan antara ketebalan rata-rata Universitas Sumatera Utara lembaran paperboard terhadap komposisi serat dalam karton di tampilkan seperti pada Gambar 4.2. Ya = 0.0009 X + 0.6248 r 2 = 0.9775 Yb = 0.0023 X + 0.6231 r 2 = 0.9772 Yc = 0.0005 X + 0.6256 r 2 = 0.9394 0.6 0.7 0.8 0.9 20 40 60 80 100 Kom posisi Serat dalam Karton K e te ba la n mm Karton PDN - PS Karton PPBP - PS Karton PBR - PS Yb Ya Yc Gambar 4.2. Grafik Ketebalan mm vs Komposisi Serat dalam Karton Pada grafik Gambar 4.2 diatas dan dari data pada lampiran H, dapat di analisis bahwa ketebalan rata – rata lembaran paperboard bervariasi dari 0,652-0,695 mm, atau secara rata-rata ketebalan lembaran paperboard didapat 0,674 mm. Perbedaan ketebalan lembaran paperboard ini disebabkan karena variasi gramatur lembaran karton untuk masing-masing penambahan komposisi serat dalam lembaran karton. Ketebalan lembaran paperboard adalah parameter yang sangat penting untuk paperboard terutama bagi paperboard yang di gunakan untuk tujuan ketahanan mekanik Casey, 1981.

4.2.1.3 Densitas Paperboard

Densitas paperboard diperoleh dengan membagi gramatur dengan tebal lembaran paperboard. Perhitungan densitas paperboard dapat dilihat pada Lampiran H. Hubungan antara densitas rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN –PS, terhadap komposisi serat dalam karton ditampilkan seperti pada Gambar 4.3. Universitas Sumatera Utara Yb = -0.0008 X + 0.5704 r 2 = 0.9882 Ya = -0.0011X + 0.5659 r 2 = 0.9728 Yc = -0.0014 X + 0.5674 r 2 = 0.9851 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 20 40 60 80 100 Kom posisi Serat dalam Karton D en si tas g r cm 3 Karton PDN - PS Karton PPBP - PS Karton PBR - PS Yb Ya Yc Gambar 4.3. Grafik Densitas grcm 3 vs Komposisi Serat dalam Karton Dari grafik Gambar 4.3 diatas dan dari data pada Lampiran H dapat dianalisis bahwa densitas rata-rata lembaran paperboard bervariasi dari 0,475-0,530 grm 3 , pada penekanan pressing lembaran karton pada 345 kPa. Nilai densitas lembaran paperboard di pengaruhi oleh nilai gramatur dan ketebalan. Menurut Casey, 19981 secara teknis densitas mempunyai hubungan erat dengan daya ikat antar serat dan derajat fibrilisasi serat pulp yang nantinya berpengaruh pada saat pencetakannya dan kaolin akan mempengaruhi sifat fisik lembaran karton dan menghaluskan permukaan karton. Hasil penelitian yang di peroleh adanya perbedaan ketebalan lembaran paperboard di sebabkan karena adanya pengaruh perlakuan komposisi campuran dan pengisi serta metode pembuatan dan juga dipengaruhi oleh penekanan pressing terhadap lembaran karton. Menurut Casey 1981 lembaran karton bersifat kompressibel. Perbedaan tekanan akan menyebabkan perbedaan yang kecil pada ketebalan lembaran . Ketebalan lembaran karton memprngaruhi sifat fisik, mekanik dan sifat kimia serta sifat optik lembaran karton Densitas lembaran karton dari bahan sludge 100 adalah 0,480 grcm 3 lebih besar dibandingkan dengan densitas lembaran karton PDN - PS dan lembaran karton PBR - PS disebabkan karena limbah sludge memiliki fines lebih besar 60. Universitas Sumatera Utara Porositas lembaran paperboard besar menyebabkan sifat mekanik seperti ketahanan tarik, ketahanan koyak dan ketahanan retak akan menjadi rendah. Densitas lembaran papeboard jenis karton PDN - PS dan tidak menunjukkan adanya perbedaan nyata, berhubung karena gramatur dan ketebalan lembaran paperboard tidak menunjukkan adanya perbedaan. Densitas di pengaruhi oleh porositas lembaran paperboard tersebut dan juga dipengaruhi oleh jumlah ikatan serat. Dengan meningkanya densitas lembaran paperboard, akan menghasilkan peningkatan ketahanan tarik dan ketahanan retak tetapi akan menurunkan ketahanan koyak dan porositas karton.

4.2.2 Sifat Mekanik Paperboard

4.2.2.1 Ketahanan Tarik Tensile Strength

Data-data pengujian ketahanan tarik rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN - PS, dapat dilihat seperti pada Lampiran I. Hubungan ketahanan tarik rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, terhadap komposisi serat dalam paperboard ditampilkan seperti pada Gambar 4.4 Ya = 29.608 X + 496.1 r 2 = 0.9901 Yb = 15.026 X + 378.77 r 2 = 0.9514 Yc = 678.94e 0.031 x 4000 8000 12000 16000 20 40 60 80 100 Kom posisi Serat dalam Karton K e ta ha na n Ta ri k N m Karton PDN - PS Karton PPBP - PS Karton PBR - PS Yc Ya Yb Gambar 4.4. Grafik Ketahanan Tarik Nm vs Komposisi Serat dalam Karton Universitas Sumatera Utara Dari grafik pada Gambar 4.4 di atas dan dari data pada Lampiran I, dapat dianalisis bahwa ketahanan tarik paperboard jenis PDN-PS terjadi kenaikan secara linier terhadap penambahan komposisi serat dalam karton pada Gambar 4.4 diatas di tandai dengan persamaan Ya. Ketahanan tarik lembaran paperboard tetapi ketahanan tarik yang diperoleh dari 1317,87-2757,47 Nm. Indeks tarik lembaran paperboard yang diperoleh dari 3,814-8,353 Nmgr, sedangkan indeks tarik lembaran paperboard menurut SNI adalah 19,71 Nmgr. Perbedaan ketahanan tarik papreboard yang diteliti disebabkan adanya perbedaan panjang serat yang menyusun paperboard tersebut. Casey 1981 melaporkan bahwa ketahanan tarik paperbord sebanding dengan kuadrat rata-rata perbandingan panjang serat dengan berat. Perbedaan ketahanan ini juga disebabkan adanya pengaruh perbedaan metode pembuatan paperboard. Pengaruh metode pembuatan dan komposisi jenis pulp terhadap kenaikan indeks tarik pada pembuatan karton dimana terjadi kenaikan indeks tarik pada metoda surface sizing metode mengisi permukaan lembaran karton, biasanya dengan amilum. Kegunaan dari surface sizing dari karton kemasan adalah untuk menambah ketahanan penetrasi minyak, lemak dan bahan-bahan pelarut lain serta meningkatkan ketahanan retak dan ketahanan tarik. Karton PDN-PS dapat di klasifikasikan ke jenis paperboard Cassey 1981. Ikatan serat yang disebabkan karena proses penggilingan akan mempengaruhi kekuatan serat. Peningkatan ikatan disebabkan oleh peningkatan penggilingan, tetapi penggiligan yang berlebihan cendrung akan terjadi kerusakan struktur serat. Penggilingan dalam tingkat tertentu dapat meningkatkan ketahanan tarik, tetapi penggilingan yang berlebihan akan menyebabkan terjadinya penurunan ketahanan tarik, yang mungkin disebabkan terjadinya disintegrasi serat. Ketahanan tarik yang memiliki nilai yang berbeda mungkin disebabkan kaerna penambahan bahan yang tidak sesuai dengan tujuan dan penggunaannya Cassey 1981. Ketahanan tarik rata- rata lembaran paperboard jenis karton PDN-PS, naik secara linier untuk komposisi pengurangan serat limbah industri pulp dalam karton. Ketahan tarik lembaran karton Universitas Sumatera Utara merupakan ukuran kekuatan pengikatan antar serat. Faktor-faktor yang mempengaruhi ketahan tarik adalah arah serat kertas, jumlah dan kualitas ikatan antar serat serta penjang serat. Kekuatan tarik selalu lebih tinggi pada arah mesin dibanding dengan arah lintang mesin karena penyusunan arah serat pada arah mesin adalah lebih baik Casey,1981. Serat yang terlalu panjang melebihi 5 mm akan menyebabkan ketahanan kertas menurun karena serat tersebut cenderung membentuk gumpalan.dan akan menghasilkan pembuatan kertas yang tidak baik. Peningkatan indeks tarik bagi kertas pelepah batang pisang dengan sludge seperti yang dinyatakan sebelumnya, apabila densitas meningkat maka sifat fisik kertas juga akan meningkat. Kepekatan lignin adalah tinggi di dalam lamela tengah dan rendah di dalam dinding sekunder. Lignin dalam kayu berfungsi sebagai perekat yang mengikat serat-serat. Apabila lignin dilepaskan dari serat, serat akan menjadi lebih rapat antara satu dengan yang lainnya. Hal ini akan memudahkan proses penguraian serat waktu proses penyepaian dijalankan. Ikatan serat juga akan menjadi lebih kuat yang meyebabkan banyak energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan ini dan menjadikan kertas lebih tahan terhadap tegangan yang tinggi. Dari data-data pengukuran ketahan tarik rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN-PS, dapat dilihat seperti pada Lampiran I. Hubungan indeks tarik rata- rata lembaran karton PDN – PS, terhadap komposisi serat dalam karton masing- masing ditampilkan seperti pada Gambar 4.5. Universitas Sumatera Utara Ya = 0.0922 X + 1.2964 r 2 = 0.9879 Yb = 0.0343 X + 1.1324 r 2 = 0.9497 Yc = 1.903e 0.0332 x 10 20 30 40 50 60 20 40 60 80 100 Kom posisi Serat dalam Karton In d eks T ar ik N m .g r Karton PDN - PS Karton PPBP - PS Karton PBR - PS Yc Ya Yb Gambar 4.5. Grafik Indeks Tarik Nmgr vs Komposisi Serat dalam Karton Pada grafik Gambar 4.4 dan Gambar 4.5 diatas dapat dianalisis bahwa pola grafik indeks tarik rata-rata lembaran paperboard identik dengan ketahanan tarik lembaran paperboard, karena indeks tarik adalah ketahanan tarik dibagi dengan gramatur rata-rata lembaran paperboard.

4.2.2.2 Ketahanan Retak Bursting Strength

Data-data pengujian ketahanan retak rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, dapat dilihat pada Lampiran K. Hubungan ketahanan retak rata-rata paperboard jenis karton PDN – PS, terhadap komposisi serat dalam karton masing- masing ditampilkan seperti pada Gambar 4.6. Universitas Sumatera Utara 200 400 600 800 20 40 60 80 100 Kom posis i Se rat dalam Karton K e ta h a n a n R e ta k k .P a .m 2 g r Karton PDN - PS Karton PPBP - PS Karton PBR - PS Gambar 4.6. Grafik Ketahanan Retak k.Pa vs Komposisi Serat dalam Karton Pada grafik Gambar 4.6 diatas dan dari data-data ketahanan retak pada Lampiran K, dapat dianalisis bahwa ketahanan retak rata-rata paperboard jenis karton PDN-PS terjadi kenaikan pada komoposisi campuran 30 pulp sludge dengan 70 pulp daun nanas. Kenaikan ketahanan retak rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN-PS, terjadi pada komposisi campuran dengan pulp-sludge 50 : 50 memiliki ketahanan retak rata-rata 436kPa, tetapi ketahanan retak rata-rata lembaran paperboard naik secara linier hingga mencapai komposisi campuran antara pulp- sludge pada 100 : 0. Ketahanan retak lembaran paperboad dapat menahannya tanpa retak akibat tekanan yang dikenakan secara tegak lurus terhadap sampel uji. Hasil pengujian ketahanan retak adalah hasil kombinasi beberapa faktor kekuatan yang lain yaitu berkaitan dengan ketahanan tarik. Ketahanan retak lembaran karton bergantung pada beberapa faktor yaitu : panjang serat, ikatan antar serat dan pembentukan karton. Cara uji ketahanan retak dilakukan menurut SNI 14-0493-1998, TAPPI T403 om 91. Dari data ketahanan retak rata-rata lembaran karton PDN-PS, dapat di lihat seperti pada Lampiran L Hubungan indeks retak rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, terhadap komposisi serat dalam karton masing-masing ditampilkan seperti pada Gambar 4.7. Universitas Sumatera Utara 1 2 3 20 40 60 80 100 Kom posisi Serat dalam Karton In d eks R e tak k P a .m 2g r Karton PDN - PS Karton PPBP - PS Karton PBR - PS Gambar 4.7.Grafik Indeks Retak kPa.m 2 gr vs Komposisi Serat dalam Karton Pada grafik Gambar 4.6 dan Gambar 4.7 di atas dapat dianalisis bahwa pola grafik ketahanan retak rata-rata lembaran identik dengan pola grafik indeks retak rata- rata lembaran karton. Indeks retak rata - rata karton maksimum terjadi pada komposisi campuran lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, pada 70 : 30 dan 50 : 50. Indeks retak lembaran paperboard maksimum terjadi pada 1,231-1,574 kNgr, sedangkan indeks retak lembaran paperboard menurut SNI adalah 1,36 kNgr. Pulp stok yang memiliki serat panjang semakin banyak akan menyebabkan ikatan-ikatan antar serat semakin tinggi sehingga menghasilkan indeks retak lembaran semakin tinggi Kenneth, 1970.

4.2.2.3 Ketahanan koyak Tearing Resistant

Data-data pengujian ketahanan koyak rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, dapat dilihat seperti pada Lampiran J. Hubungan ketahanan koyak rata- rata lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, terhadap komposisi serat dalam karton ditampilkan seperti pada Gambar 4.8. Universitas Sumatera Utara Ya = 8.0064 X + 185.85 r 2 = 0.8579 Yb = 8.0064 X + 185.85 r 2 = 0.8579 Yc = 155.06e 0.0934 x 5000 10000 15000 20 40 60 80 100 Komposisi Serat dalam Karton Ket ah an an Ko yak m N Karton PDN - PS Karton PPBP - PS Karton PBR - PS Ya Yb Yc Gambar 4.8 Grafik Ketahanan Koyak mN vs Komposisi Serat dalam Karton Dari grafik pada Gambar 4.8 diatas dan dari data-data ketahanan koyak pada Lampiran J. dapat dianalis bahwa ketahanan koyak lembaran paperboard jenis karton PDN-PS, terjadi kenaikan secara linier terhadap penurunan komposisi serat limbah industri pulp. Ketahanan koyak rata-rata jenis karton PDN-PS terjadi pada komposisi campuran antara pulp-sludge 70 : 30. Ketahanan koyak adalah gaya dalam gram gaya gf atau millinewton mN yang diperlukan untuk menyobek karton pada kondisi standar. Faktor-faktor yang mrmpengaruhi ketahan koyak lembaran karton adalah jumlah bilangan serat yang terlibat dalam rupture karton, panjang serat dan kuat serat individu. Ketahanan koyak bergantung pada jumlah serat yang mengambil bagian dalam sobekan karton ditentukan oleh gramatur dan kefleksibelan karton. Karton yang mempunyai gramatur tinggi dan ketebalan rendah memiliki indeks koyak rendah, karena semakin tinggi gramatur, semakin kurang ketebalan, semakin padat dan kaku suatu karton. Suatu karton yang kaku akan menumpukkan daya terhadap serat dalam kawasan kecil. Ketahanan koyak karton rendah terjadi pada karton yang memilki serat pendek dan halus, keadaan ini akan menurunkan ketahanan koyak karton. Indeks koyak karton bergantung pada jumlah ikatan antar serat Kenneth, 1970. Maka semakin banyak ikatan atar serat, semakin tinggi indeks koyak. Indeks koyak berlawanan dengan densitas, dimana semakin tinggi densitas Universitas Sumatera Utara lembaran karton maka semakin rendah indeks koyak karton, hal ini disebabkan karena kepadatan yang tinggi pada karton akan menurunkan indeks koyak karton. Cara uji ketahanan koyak dilakukan menurut SNI 14-0436-1989, TAPPI T414 om - 88. Dari data-data pengukuran ketahanan koyak rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN-PS, dapat dilihat seperti pada Lampiran K. Hubungan indeks tarik rata- rata lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, terhadap komposisi serat dalam karton masing-masing ditampilkan seperti pada Gambar 4.9. 1 2 3 4 20 40 60 80 100 Kom posisi Serat dalam Karton In d eks K o yak m N .m 2 g r Karton PDN - PS Karton PPBP - PS Karton PDN - PS Gambar 4.9 . Grafik Indeks Koyak mN.m 2 gr vs Komposisi Serat dalam Karton Pada grafik Gambar 4.8 dan Gambar 4.9 diatas dapat di analisis bahwa pola grafik ketahanan koyak rata-rata lembaran karton PDN – PS, identik dengan pola grafik indeks koyak rata-rata lembaran karton PDN – PS. Indeks koyak rata - rata lembaran paperboard maksimum PDN - PS terjadi pada komposisi campuran antara pulp-sludge PDN-PS, pada 70 : 30 adalah 1,775 mNm 2 gr. Indeks koyak rata- rata lembaran paperboard jenis karton PDN – PS adalah ketahanan koyak dibagi dengan gramatur paperboard rata-rata. Universitas Sumatera Utara

4.2.2.4 Ketahanan Tekan Lingkar Ring Crush Resistance

Data-data pengujian ketahanan tekan lingkar rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, dapat dilihat pada Lampiran L. Hubungan ketahanan tekan lingkar rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, terhadap komposisi serat dalam karton masing-masing ditampilkan seperti pada Gambar 4.10. 150 300 450 600 20 40 60 80 100 Kom posisi Serat dalam Karton K e ta ha n a n T e k a n Li ng k a r N Karton PDN - PS Karton PPBP - PS Karton PBR - PS Gambar 4.10. Grafik Ketahanan tekan lingkar N vs Komposisi Serat Karton Dari grafik Gambar 4.10. diatas dan dari data-data pada Lampiran L, dapat dialisis bahwa ketahanan tekan lingkar paperboard jenis karton PDN-PS, terjadi kenaikan secara linier sampai pada komposisi campuran antara pulp-sludge 50 : 50, selanjutnya ketahan tekan lingkar menjadi konstan pada 300 Newton. Ketahanan tekan lingkar maksimum lembaran paperboard jenis karton PDN-PS, terjadi pada komposisi campuran karton antara pulp-sludge pada 70 : 30 dan pada 50 : 50, sebesar 315,56 N. Pengukuran ketahanan tekan lingkar jenis karton PDN- PS dilakukan menurut SNI 14-0583-1089. Universitas Sumatera Utara

4.2.3 Derajat Putih Brightness.

Data-data pengujian derajat putih rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, dapat di lihat seperti pada Lampiran M. Hubungan derajat putih rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN – PS, terhadap komposisi serat dalam karton masing-masing ditampilkan seperti pada Gambar 4.11. Yc = 0.0486 X + 15.169 r 2 = 0.9391 Yb = 0.0631 X + 14.485 r 2 = 0.989 Ya = 0.0776 X + 14.461 r 2 = 0.9798 10 15 20 25 20 40 60 80 100 Kom posisi Serat dalam Karton D e ra ja t P u ti h Karton PDN - PS Karton PPBP - PS Karton PBR - PS Ya Yb Yc Gambar 4.11. Grafik Derajat Putih vs Komposisi Serat dalam Karton Dari grafik pada Gambar 4.11 diatas dan dari data-data pada Lampiran M, dapat dianalisis bahwa derajat putih rata-rata lembaran paperboard jenis karton PDN- PS, terjadi kenaikan secara linier terhadap penurunan komposisi serat limbah industi pulp. Derajat putih paperboard dipengaruhi oleh warna serat, dalam penelitian ini tidak dilakukan proses bleaching terhadap pulp daun nanas. Warna serat pulp daun nanas berwarna puith dengan sedikit ada warna kehijauan, dan warna serat limbah industri pulp sludge berwarna putih keabu-abuan serta ketebalan lembaran paperboard. Derajat putih lembaran paperboard bertambah bila komposisi campuran serat limbah industri pulp dalam lembaran karton berkurang, yang menyebabkan kenaikan derajat putih bertambah dengan ketebalan tetap. Hubungan derajat putih paperboard jenis karton PDN-PS, terhadap penambahan komposisi serat atau Universitas Sumatera Utara pengurangan komposisi serat limbah dalam karton diperoleh naik secara linier, hal ini paperboard disebabkan karena penurunan komposisi pulp sludge dalam lembaran paperboard naik secara linier. Serat halus dan pendek dari bahan sludge yang memiliki warna coklat keabu-abuan membuat kecerahan pada komposisi campuran sludge 100 lebih rendah gelap. Derajat putih merupakan pengujian untuk mengukur pengaruh pelunturan dalam menghilangkan kekuningan pada pulp. Maka faktor penting dalam mempengaruhi derajat putih karton adalah kecerahan pulp. Cara uji derajat putih lembaran pulp, kertas dan karton dilakukan menurut SNI 08-7071- 2005, TAPPI T452 om-92.

4.2.4 Sifat Kimia Paperboard

Hasil pengujian klasifikasi serat pada Tabel 4.2, bahwa serat pulp daun nanas memiliki memiliki serat panjang 57,10 dan serat limbah industri pulp dan kertas asal PT. Toba Pulp Lestari-Porsea, memiliki serat pendek dan halus 60,30. Dari data – data persentasi klasifikasi serat di atas, kemudian dihubungkan dengan terjadinya kenaikan sifat-sifat mekanik yang telah diperoleh bahwa terjadi ikatan hidrogen antar serat daun nanas dengan fines serat limbah industri pulp setelah di proses secara blending yang akan meningkatkan kekuatan serat limbah dan menurunkan kekuatan serat daun nanas. Rantai selulosa PDN-PS dapat dilukiskan seperti pada Gambar 4.12.a Gambar 4.12.a. Rantai selulosa unit D-Glukosa dalam ikatan β 1 – 4 Universitas Sumatera Utara Rantai selulosa panjang dan bersifat paralel dipersatukan bersama – sama oleh persilangan ikatan hidrogen. Skema rantai selulosa paralel dapat dilihat seperti pada Gambar 4.12.b. Gambar 4.12.b. Skema rantai selulosa bersifat paralel dipersatukan oleh persilangan ikatan hidrogen. Interaksi gugus-OH pada rantai selulosa parallel akan menentukan sifat mekanik karton seperti ketahanan tarik, ketahanan koyak, dan ketahanan retak. Skema potongan dari 4 rantai selulosa yang parallel dapat dilihat seperti Gambar 4.12.c Gambar 4.12.c. Skema potongan dari 4 rantai selulosa paralel dari residu D- glukosa dan persilangan ikatan hidrogen. Dari analisa grafik dari Gambar 4.4, Gambar 4.6, dan Gambar 4.8 menyatakan bahwa ketahanan tarik ketahanan retak dan ketahan koyak lembaran karton PBR-PS jauh lebih besar dari karton PDN-PS dan karton PPBP-PS, hal ini menyatakan bahwa Universitas Sumatera Utara interaksi H dan O pada serat rami jauh lebih banyak dibandingkan dengan ikatan H dan O pada serat daun nanas dan serat pelepah batang pisang. Hal ini dinyatakan dengan ketahanan tarik, ketahanan koyak, dan ketahanan retak karton PBR-PS jauh lebih besar. Dari Tabel 4.2 dapat dinyatakan bahwa kadar selulosa batang rami kuantitasnya lebih besar dibandingkan dengan kadar selulosa daun nanas dan kadar selulosa pelepah batang pisang. Kadar selulosa tinggi akan menyebabkan ikatan hidrogen antar monomer β – D – glukosa dan interaksi serat panjang dengan serat pendek lebih banyak yang di rekat dengan amilopektin sehingga mengakibatkan ketahanan koyak karton jenis PBR-PS jauh lebih besar yang dinyatakan dalam bentuk eksponensial terhadap komposisi penambahan serat dibanding dengan ketahanan koyak karton jenis PDN-PS dan jenis karton PPBP-PS yang dinyatakan dalam bentuk linier terhadap komposisi penambahan serat. Pertambahan ketahanan koyak paperboard jenis PBR-PS, akan menghasilkan pertambahan indeks koyak lembaran paperboard jenis PBR-PS secara Linier.

4.2.5 Mikrostuktur Paperboard

Hasil pengamatan foto mikostruktur lembaran paperboard jenis PDN - PS pada komposisi campuran antara pulp-sludge 50 : 50 dapat dilihat seperti pada Gambar 4.13, bahwa serat PDN yang digunakan untuk membuat lembaran paperboard jenis PDN-PS, memiliki serat panjang dan halus berdiameter lebih kecil dibanding dengan serat pelepah batang pisang. Serat halus fines dan serat limbah industri pulp sludge dapat berinteraksi dengan serat daum nanas. Pulp daun nanas dalam mikrostruktur belum dilakukan penggilingan menurut standar CSF sehingga kelihatan kasar dan tidak homogen, hai ini akan menyebabkan sifat mekanik lembaran paperboard jenis karton PDN-PS , lebih rendah dari Sifat mekanik Sandar Nasional Indonesia. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.13. Foto SEM Paperboard PDN-PS pada 50 : 50 Mikrostruktur lembaran paperboard jenis PDN – PS pada komposisi campuran antara pulp-sludge pada 50 : 50 tidak homogen sehingga mengakibatkan sifat mekanik lembaran paperboard lebih rendah dari sifat-sifat mekanik menurut Standar Nasional Indonesia.

4.3 CHIPBOARD

4.3.1 Sifat Fisik Chipboard

4.3.1.1 Gramatur Chipboard

Dari grafik pada Gambar 4.1, dapat dianalisis bahwa gramatur karton jenis paperboard terhadap komposisi serat limbah industri pulp dalam karton bervariasi dari 374-408 grm 2 , dab secara rata-rata diperoleh gramatur chipboard 392 grm 2 , dengan kadar air 8,10-8,13. Gramatur chipboard yang diperoleh masih dalam range standar gramatur chipboard yaitu 250-500grm 2 , menurut SII 0828-83. Gramatur karton diharapkan memiliki gramatur tetap, tetapi dalam penelitian ini ada perbedaan Universitas Sumatera Utara kecil untuk masing-masing komposisi campuran, hal ini disebabkan karena gramatur karton dipengaruhi oleh kadar air. Data kadar air chipboard dapat dilihat sepeti pada Lampiran M, no. 3 menunjukkan bahwa kadar air chipboard yang diperoleh 8,10, 8,11 dan 8,13, sedangkan kadar air menurut standar 6-8. SII 0829-83. Ketahanan tarik lembaran karton dipengaruhi oleh jumlah ikatan antar serat, kualitas serat, panjang serat serta kandungan serat halus fines. Penggilingan pulp merupakanmerupakan kuncu yang dapat dilakukan untuk mengoptimalkan pencapaian ketahanan tarik lembaran karton. Untuk melihat pengaruh kehalusan pulp terhadap perubahan kualitas serat pada lembaran tanpa dipengaruhi oleh jumlah serat biasanya memiliki nilai ketahanan tarik dibagi dengan gramatur dan hasilnya dinyatakan sebagai indeks tarik. Pola grafik indeks tarik sama dengan pola grafik ketahanan tarik terhadap komposisi serat dalam karton, berhubung karena gramatur tetap, seperti yang terlihat dapa gambar 4.4. Dari grafik pada Gambar 4.4 tersebut menunjukkan bahwa ketahanan tarik chipboard terhadap penambahan komposisi serat ternyata mengalami kenaikan indeks tarik rendah secara linier, untuk kebebasan stok 250ml CSF, untuk masing-masing komposisi campuran. Bertambahnya fibril- fibril yang terbentuk akan meningkatkan ikatan antar serat pada masing-masing komposisi campuran akan meningkatkan ketahanan tarik lembaran karton, sekaligus untuk meningkatkan indeks tarik chipboard.

4.3.1.2 Ketebalan Chipboard

Ketebalan lembaran chipboard di pengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya jenis serat, adanya bahan tambahan selain serat, gramatur, penekanan dan calendring. Ketebalan lembaran chipboard yang diperoleh antara 0,68-0,80 mm, ketebalan rata- rata lembaran chipboard 0,74 mm, sedangkan menurut SNI 14-0123-1998, ketebalan lembaran chipboard 0,52-0,9 mm. Dari grafik pada Gambar 4.2, hubungan antara ketebalan rata-rata lembaran chipboard terhadap komposisi penambahan serat PPBP dalan chipboard yang ditampilkan dengan persamaan Yb, naik secara linier, artinya Universitas Sumatera Utara pada setiap penambahan komposisi serat PPBP dalam chipboard akan menambah ketebalan lembaran, hal inidisebabkan karena gramatur lembaran chipboard juga naik secara linier pada masing-masing penambahan komposisi serat PPBP kedalam lembaran chipboard, walaupun jenis serat, bahan tambahan, perekat dan tingkat pengepresan sama untuk setip penambahan komposisi serat PPBP kedalam lembaran chipboard.

4.3.1.3 Densitas Chipboard

Hubungan densitas rata-rata chipboard terhadap komposisi serat limbah dalam karton jenis chipboard dapat dilihat seperti pada Gambar 4.3, dan dari grafik tersebat dapat dianalisis bahwa pada setiap penambahan komposisi serat limbah industri pulp terjadi penurunan densitas secara linier, hal ini disebabkan oleh gramatur chipboard yang diperoleh dalam penelitian ini dianggap tetap tetapi ketebalan lembaran karton naik seperti : 0,68 mm, 0,75 mm dan 0,80 mm, sehingga akan menghasilkan penurunan densitas chipboard secara linier. Ketebalan standar chipboard dari 0,52- 0,90 mm, menurut SII 0828-83.

4.3.2 Sifat Mekanik Chipboard

4.3.2.1 Ketahanan Tarik Chipboard

Ketahanan tarik lembaran karton dipengaruhi oleh jumlah ikatan antar serat, kualitas serat, panjang serat dan kandungan serat fines. Penggilingan pulp merupakan operasi kunci yang dapat dilakukan untuk mengoptimalkan pencapaian ketahanan tarik lembaran karton. Untuk melihat pengaruh penggilingan pulp terhadap perubahan kualitas serat pada lembaran tanpa dipengaruhi oleh jumlah serat biasanya memiliki nilai ketahanan tarik tinggi. Pola grafik indeks tarik sama dengan pola grafik ketahanan tarik terhadap komposisi serat dalam karton, berhubung karena gramatur tetap, seperti yang terlihat pada Gambar 4.4. Dari grafik pada Gambar 4.4, tersebut menunjukkan bahwa ketahanan tarik chipboard terhadap penambahan komposisi Universitas Sumatera Utara serat ternyata mengalami kenaikan secara linier walaupun rendah, juga sama dengan pola kenaikan indeks tarik lembaran karton pada kebebasan stok 250 ml CSF untuk masing-masing komposisi campuaran. Pertambahan fibril yang terbentuk akan meningkatkan ikatan antar serat pada masing-masing komposisi campuran dan akan meningkatkan ketahanan tarik lembaran karton, sekaligus juga intuk menaikkan indeks tarik chipboard.

4.3.2.2 Ketahanan Retak Chipboard

Ketahanan retak lembaran chipboard adalah ketahanan lembaran untuk menahan tekanan maksimum tanpa retak akibat tekanan yang dikenakan secara tegak lurus terhadap lembaran uji. Dari grafik pada Gambar 4.6, Lembaran karton jenis PPBP- PS, memiliki ketahanan retak rata-rata maksimum lembaran chipboard terjadi pada komposisi campuran 70:30 sebesar 568,78kPa dan pada komposisi campuran pada 50:50 sebesar 455,22 kPa. Tingginya ketahanan retak lembaran chipboard jenis karton PPBP-PS, terjadi pada komposisi campuran 70:30 dan 50:50, disebabkan karena pada komposisi campuran tersebat lembaran chipboard memiliki kuatitas fines sludge yang masih cukup baik menghasilkan ikatan hidrogen antara fines sludge dengan serat panjang PPBP. Pola grafik ketahanan retak lembaran chipboard sama dengan pola grafik indeks retak lembaran chipboard karena gramatur tetap. Indeks retak lembaran chipboard yang dihasilkan adalah 1,231-1,574 kNgr, dimana indeks retak lembaran chipboard menurut SNI sebesar 1,06-1,10 kNgr.

4.3.2.3 Ketahanan Koyak Chipboard

Ketahanan koyak karton umumnya dipengaruhi oleh panjang serat, kekuatan serat, kualitas ikatan antar serat atau tingkat orientasi serat yang membangun lembaran karton. Proses penggilingan merubah panjang dan kualitas ikatan antar serat, terlalu banyak dilakukan penggilingan akan memungkin terjadinya pemutusan serat banyak sehingga terjadi atau fibril akan berpengaruh pada penurunan ketahanan koyak. Penggilingan juga dapat meningkatkan fleksibilikitas serat. Karton yang dibuat dari Universitas Sumatera Utara serat yang lebih fleksibel akan memiliki ketahanan koyak lebih tinggi dibandingkan karton yang lebih kaku. Hal ini disebabkan selama aksi pengoyakan hampir semua serat terlibat dalam menahan gaya pengoyakan. Dari grafik pada Gambar 4.8, dapat dianalisis bahwa hubungan ketahanan koyak chipboard terhadap komposisi serat dalam karton terjadi kenaikan secara linier, maupun indeks koyak, hal ini disebabkan oleh serat pelepah batang pisang memiliki fleksibelitas kecil.

4.3.2.4 Ketahanan Tekan Lingkar Chipboard

Dari garfik pada Gambar 4.10, karton PPBP-PS, dapat dianalisis bahwa ketahanan tekan lingkar rata – rata lembaran chipboard maksimum diperoleh sebesar 404,74 N yang terjadi pada komposisi campuran PPBP – PS pada 50 : 50. Ketahanan retak dibagi gramatur akan menghasilkan indeks retak. Indeks retak lembaran chipboard maksimum yang diperoleh 1,394 kNgr, sedangkan ketahanan retak lembaran chipboard menurut SNI sebesar 568,4 -744,8 N. Ketahanan retak lembaran chipboard yang dipeoleh lebih rendah 28 bila dibandingkan dengan nilai ketahanan retak lembaran chipboard menurut SNI.

4.3.3 Sifat Optik Chipboard

4.3.3.1 Derajat Putih Chipboard

Dari grafik pada Gambar 4.11, yang ditampilkan dengan persamaan Yb, bahwa hubungan antara derajat putih rata-rata lembaran chipboard dengan komposisi serat PPBP naik secara linier, hal ini disebabkan karena pada setiap penambahan komposisi serat pulp pelepah batang pisang yang berwarna putih kecokelatan dan pengurangan komposisi fines sludge yang berwarna putih ke abu-abuan dalam lembaran chipboard. Derajat putih chipboard di pengaruhi oleh warna serat limbah sludge industri pulp dan warna serat pulp pelepah batang pisang serta ketebalan lembaran chipboard. Universitas Sumatera Utara

4.3.4 Sifat Kimia Chipboard

Hasil pengujian klasifikasi serat pulp pelepah batang pisang pada Tabel 4.2, bahwa serat pelepah batang pisang memiliki serat panjang 40,20 dan serat limbah industri paulp asal PT.Toba Pulp Lestari – Porsea, memiliki serat pendek dan halus 60,30. Dari data-data persentasi klasifikasi serat selulosa di atas dapat dikatakan bahwa ikatan hidrogen serat pelepah batang pisang memiliki serat panjang. Serat limbah industri pulp dan kertas memiliki serat pendek dan halus yang sama sekali tidak mempunyai kekuatan. Serat panjang dicampurkan dengan serat pendek melalui proses blending akan meningkatkan kekuatan serat limbah dan menurunkan kekuatan serat panjang, dengan rantai selulosa dapat dilihat seperti pada Gambar 4.12.a. Rantai selulosa panjang dan bersifat paralel dipersatukan bersama – sama oleh persilangan ikatan hidrogen. Skema rantai selulosa paralel dapat dilihat seperti pada Gambar 4.12.b. Interaksi gugus – OH pada rantai selulosa paralel akan menentukan sifat ketahanan tarik, ketahanan koyak, dan ketahanan retak karton. Skema potongan dari 4 rantai selulosa yang paralel dapat dilihat seperti Gambar 4.12.c.

4.3.5 Mikrostruktur Chipboard

Hasil foto Scanning Electron Microscope SEM lembaran chipboard jenis PPBP – PS pada komposisi campuran pada 50 : 50 dapat dilihat seperti pada Gambar 4.14 bahwa mikrostruktur chipboard jenis karton PPBP – PS, pulp stok tidak tercampur merata disebabkan karena pulp stok pelepah batang pisang belum dilakukan penggilingan menurut standar CSF, dinama serat pelepah batang pisang yang memiliki serat panjang, berdiameter lebih besar dibandingkan dengan serat pendek dan halus dari serat limbah industri pulp. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.14 Foto SEM Chipboard jenis PPBP – PS pada 50 : 50 Serat fines sludge limbah industri pulp dapat berinteraksi dengan serat pelepah batang pisang walaupun kurang merata yang akan menghasilkan lembaran chipboard jenis karton PPBP – PS, yang memiliki sifat-sifat mekanik lebih rendah dibandingkan dengan sifat-sifat mekanik menurut SNI 14-0123-1998.

4.4 KARTON LINER LINERBOARD

4.4.1 Sifat Fisik Karton Liner

4.4.1.1 Gramatur Karton Liner

Karton liner atau linerboard dipakai sebagai penyekat dan pelapis pada karton gelombang. Dari grafik pada Gambar 4.1, dapat dianalisis bahwa hubungan antara gramatur rata-rata karton liner terhadap komposisi serat dalam karton ada perbedaan nilai walaupun rendah yaitu : 338,62; 321,75; 302,57 grm 2 , secara rata-rata diperoleh gramatur karton liner 321 grm 2 , ketebalan rata-rata 0,49 mm dengan kadar air 5,09- 5,67, dimana besar gramatur rata-rata karton liner masih dalam range gramatur Universitas Sumatera Utara karton liner standar yaitu : 125-300 grm 2 , menurut SNI 14-0095-1996. Gramatur lembaran karton liner sedikit lebih rendah dari gramatur menurut SNI, perbedaan ini mungkin disebabkan proses pulping serat batang rami kurang sempurna, dimana dengan bertambahnya fines sludge dalam linerboard menyebabkan kesulitan untuk diretensi oleh lembaran karton, sehingga mengakibatkan bertambahnya fines lolos melewati screen yang mengakibatkan berkurangnya berat lembaran karton liner.

4.4.1.2 Ketebalan Karton Liner

Dari grafik pada Gambar 4.2, ditampilkankan dengan persamaan Yc dapat dianalisis bahwa ketebalan karton liner terjadi kenaikan secara linier terhadap penambahan komposisi serat masing-masing, hal ini disebabkan bahwa kuantitas fines dalam lembaran karton semakin rendah sehingga menyebabkan densitas karton liner semakin rendah dan mikrostruktur serat PBR lebih halus dibandingkan dengan jenis serat PDN atau jenis PPBP. Ketebalan rata-rata lembaran karton liner yang diperoleh 1,44 mm dengan kadar air 5,09-6,08, sedangkan ketebalan karton liner tdak tercantum dan kadar air lembaran karton liner 7-9 menurut SNI 14-0095-1996.

4.4.1.3 Densitas Karton Liner

Dari grafik pada Gambar 4.3, dapat dianalisis bahwa densitas rata – rata lembaran karton linier ternyata turun secara linier pada setiap penambahan serat PBR atau pada penurunan komposisi sludge dalam lembaran karton liner yang ditandai dengan persamaan Yc. Penurunan komposisi serat limbah industri akan menurunkan fines dalam lembaran karton liner, hal ini akan menyebabkan ketebalan lembaran karton liner menjadi turun, gramatur tetap sehingga menghasilkan densitas lembaran karton liner turun secara linier terhadap penambahan komposisi serat pulp batang rami. Densitas lembaran karton liner rata – rata 0,49 mm dengan gramatur rata – rata 321 grm 2 dan ketebalan rata – rata 0,65 mm. Densitas lembaran karton liner tidak dicantumkan menurut SNI 14-0095-1996. Universitas Sumatera Utara

4.4.2 Sifat Mekanik Karton Liner

4.4.2.1 Ketahanan Tarik Karton Liner

Dari grafik pada Gambar 4.4, yang diperlihatkan dengan persamaan Yc dapat dianalisis bahwa hubungan antara ketahanan tarik lembaran karton liner terhadap komposisi penambahan komposisi serat PBR dalam bentuk persamaan eksponensial yang artinya bahwa setiap penambahan komposisi serat PBR terjadi kenaikan ketahanan tarik sangat besar yang terjadi mulai pada komposisi campuran PBR – PS pada 50 : 50 sampai 100 pada rami. Ketahanan tarik lembaran karton liner polanya identik dengan grafik indeks tarik lembaran karton liner.

4.4.2.2 Ketahanan Retak Karton Liner

Dari grafik pada gambar 4.6, dapat dianalisis bahwa ketahanan retak karton liner maksimum terjadi pada komposisi campuran jenis karton PBR – PS pada 70 : 30, sedangkan pada komposisi campuran jenis karton PBR : PS pada 80 : 20 terjadi penurunan kembali, ketahanan retak karton liner dipengaruhi oleh ketahanan tarik lembaran karton liner tersebut dimana ketahanan tarik lembaran karton semakin tinggi, akan menghasilkan ketahanan retak lembaran karton juga tinggi. Ketahanan retak karton liner maksimal terjadi pada 579 kPa, dimana ketahanan retak standar karton liner 824 kPa. Ketahanan retak karton liner yang diperoleh dalam penelitian ini lebih rendah dari ketahanan retak karton liner standar, sehingga karton liner yang diperoleh dalam penelitian ini dapat diklasifikasikan ke jenis karton liner kelas B. SNI 14-0095-1996.

4.4.2.3 Ketahanan Koyak Karton Liner

Dari grafik pada Gambar 4.8, yang diperlihatkan dengan persamaan Yc, dapat dianalisis bahwa hubungan antara ketahanan koyak lembaran karton liner terhadap penambahan komposisi serat PBR diperoleh dalam bentuk persamaan eksponensial, dimana pada penambahan komposisi serat PBR sebesar 30 terjadi kenaikan Universitas Sumatera Utara ketahanan koyak lembaran karton liner yang sangat besar hal ini disebabkan karena serat PBR yang halus dan panjang akan memiliki ketahanan koyak karton liner yang sangat tinggi.

4.4.2.4 Ketahanan Tekan Lingkar Karton Liner

Dari grafik pada Gambar 4.10, dapat dianalisis bahwa ketahanan tekan lingkar terhadap penambahan komposisi serat limbah industri pulp karton liner naik secara linier sampai pada komposisi campuran lembaran karton jenis PBR : PS pada 50: 50, selanjutnya ketahanan tekan lingkar menjadi konstan, walaupun dilakukan penambahan serat limbah untuk masing – masing komposisi. Ketahanan tekan lingkar yang diperoleh dalam penelitian ini adalah 459,62 N, terjadi pada komposisi campuran lembaran jenis karton PBR : PS pada 50 : 50. Ketahanan tekan lingkar karton liner dalam penelitian ini dipengaruhi oleh gramatur karton, dimana gramatur karton liner naik, akan menghasilkan ketahanan tekan lingkar naik, juga dipengaruhi oleh panjang serat, dimana serat pencampur semakin panjang akan menghasilkan ketahanan tekan lingkar bertambah besar SNI 14-0095-1996.

4.4.3 Sifat Optik Karton Liner

4.4.3.1 Derajat Putih Karton Liner

Dari grafik pada Gambar 4.11, yang ditampilkan dengan persamaan Yc, bahwa hubungan antara derajat putih rata – rata lembaran karton liner dengan penambahan komposisi serat PBR dalam karton naik secara linier, hal ini disebabkan karena pengurangan komposisi fines sludge yang berwarna ke abu-abuan atau penambahan komposisi serat PBR yang berwarna putih. Derajat putih lembaran sangat dipengaruhi oleh warna serat limbah sludge industri pulp dan warna serat pulp batang rami PBR. Universitas Sumatera Utara

4.4.3.2 Sifat Kimia Karton Liner

Daya serap air Cobb 60 karton didefenisikan sebagai jumlah air yang diserap oleh astu m 2 lembaran karton dalam waktu 60 menit, diukur pada kondisi standar. Daya serap air standar karton liner : 20 – 27 grm 2 . Daya serap air karton liner yang diperoleh dalam penelitian ini sangat tinggi yakni : 921,30; 776,80; 692.30 grm 2 , dibandingkan dengan daya serap air karton liner standar, hal ini disebabkan karena banyaknya serat pendek, fines yang ditambahkan ke dalam campuran karton. Tingginya daya serap air menunjukkan bahwa serat limbah industri pulp dengan fines lebih besar dari 60 akan menyebabkan lembaran karton sangat higroskopis dibanding dengan pulp pencampurnya, sehingga nilai daya serap air dalam peneliti lebih tinggi dari yang dipersyaratkan SNI 14-0095-1996. Universitas Sumatera Utara BAB V KESIMPULAN

5.1 KESIMPULAN

Hasil penelitian tentang interaksi serat limbah industri pulp dengan serat nanas, serat batang pisang dan serat batang rami pada pembuatan karton dengan pengujian serta analisis data terhadap sifat fisik, kimia, mekanik dan optik terhadap lembaran karton pulp daun nanas-pulp serat limbah industri pulp, lembaran karton pulp pelepah batang pisang-pulp serat limbah industri pulp dan lembaran karton pulp batang rami-pulp serat limbah industri pulp dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Serat limbah Industri Pulp asal PT. Toba Pulp Lestari-Porsea dapat dimanfaatkan sebagai bahan substitusi serat daun nanas, serat pelepah batang pisang dan serat batang rami dalam pembuatan karton dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti : derajat giling, fraksi serat, kadar pengotor sehingga dapat memberikan hasil optimum, serta tidak mengandung logam berbahaya. 2. Sifat fisik dan mekanik lembaran karton pulp daun nanas – pulp sludge dengan komposisi campuran 70 : 30 dan lembaran karton pulp daun nanas – pulp sludge dengan komposisi campuran 50 : 50 dapat dibuat menjadi papaerboard, menurut SNI 14-0123-1998. 3. Sifat fisik dan mekanik lembaran karton pulp pelepah batang pisang – pulp sludge 70 : 30 dan lembaran karton pulp pelepah batang pisang – pulp sludge 50 : 50 yang di peroleh dapat dibuat menjadi chipboard, menurut SNI 14-0123-1998. Universitas Sumatera Utara 4. Sifat fisik dan mekanik lembaran karton pulp batang rami – pulp sludge 70 : 30, dan lembaran karton pulp batang rami – pulp sludge 50 : 50 yang di peroleh dapat di klasifikasikan ke jenis karton liner kelas B, menurut SNI 14- 0095-1996. 5. Serat limbah industri pulp asal PT. Toba Pulp Lestari - Porsea memiliki kadar serat 46,60 dengan klasifikasi serat ke jenis serat pendek dan halus 60,30 serta serat limbah industri pulp tersebut mengandung logam berat Mn 0,235, dan tidak berbahaya untuk digunakan menjadi bahan baku karton.

5.2 SARAN