Sifat Mekanik Paperboard PAPERBOARD

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.