09E01424

PEMANFAATAN LIMBAH PADAT PABRIK KERTAS ROKOK SEBAGAI PENGISI BAHAN PAPAN

GIPSUM PARTISI DENGAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA

TESIS

Oleh

ROSMAIDA A. PURBA 077026022/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009

Rosmaida A.Purba : Pemanfaatan Limbah Padat Pabrik Kertas Rokok Sebagai Pengisi Bahan Papan Gipsum Partisi Dengan Perekat Tepung Tapioka, 2009 USU Repository © 2008


PEMANFAATAN LIMBAH PADAT PABRIK KERTAS ROKOK SEBAGAI PENGISI BAHAN PAPAN

GIPSUM PARTISI DENGAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA

TESIS

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

Universitas Sumatera Utara

Oleh

ROSMAIDA A. PURBA 077026022/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009


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

Nama Mahasiswa : Rosmaida. A. Purba

Nomor Pokok : 077026022

Program Studi : Fisika

Menyetujui Komisi Pembimbing

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

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

Tanggal lulus : 9 Juni 2009

Telah diuji pada

Tanggal : 9 Juni 2009

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Basuki Wirjosentono. M.S. Ph.D

Anggota : 1. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc

2. Dr. Marhaposan Situmorang

3. Drs. Anwar Darma Sembiring, Msi

4. Drs. Syahrul Humaidy, M.Sc



ABSTRAK

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

Defleksi


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


KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena hanya kasih

karuniaNya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan tesis ini dengan judul,

“PEMANFAATAN LIMBAH PADAT PABRIK KERTAS ROKOK SEBAGAI

PENGISI BAHAN GIPSUM PARTISI”, sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan

gelar Magister Sains (M.Si) pada Program Studi Fisiska Sekolah Pascasarjana Universitas

Sumatera Utara.

Dengan kerendahan hati penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada:

Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc dan Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS,

Ph.D sebagai dosen pemimbing yang begitu profesional, sabar dan ikhlas dalam memberikan

arahan dan memperluas wawasan berpikir Penulis sehingga penyusunan tesis ini dapat

selesai.

Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc selaku Ketua Program Studi yang telah

mensyahkan tesis ini. Kepala dan Staf di Laboratorium Polimer USU. Kepala dan Staf di

Laboratorium FPMIPA USU Medan, atas layanan administrasi dan bantuan teknis yang telah

diberikan.

Pemprovsu yang telah memberikan bantuan beasiswa selama studi di Sekolah

Pascasarjana Fisika USU. Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof.Chairuddin P. Lubis,

DTM & H, Sp.A (K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada kami untuk

mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program Magister .

Direktur Sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Ir. T. Chairun

Nisa B, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Sekolah

Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Rekan rekan mahasiswa S2, S.Sinaga, Hotman Arnold Tampubolon dan Tiambun

Simanjutak, atas dukungan , saran dan diskusi selama penelitian.

Orangtua, keluarga dan Suami tercinta Sabam Sitorus SH serta anak – anakku Tresia,

Sonia, Ayub Einstein, Dan Windi tersayang atas semua dukungan, bantuan dan doanya.

Penulis menyadari tesis ini belum sempurna, dengan senang hati penulis mengharapkan

saran dan kritik dari pembaca. Semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian selanjutnya.

Medan, Mei 2009


Penulis

Rosmaida Asianna Purba

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama Lengkap : Dra. Rosmaida Asianna Purba

Tempat dan Tanggal Lahir : Medan 12 Mei 1967

Alamat Rumah : Jl. Keruntung No. 5 Medan

Telepon/HP : +62616633539 / +628126378701

Unit Kerja : SMA Swasta Teladan Medan

Alamat : Jl Pertiwi No. 95 Medan

Telepon : (061) 7382218

DATA PENDIDIKAN

SD : St. Antonius Tamat : 1980

SMP : SMP Negeri 7 Medan Tamat : 1983

SMA : SMA Negeri 5 Medan Tamat : 1986

Diploma 3 : Fisika USU Medan Tamat : 1989

Strata – 1 : Fisika IKIP Medan Tamat : 1995

Strata – 2 : Program Studi Magister Fisika Tamat : 2009

Sekolah Pascasarjana Universitas

Sumatera Utara


DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ------------------------------------------------------------------------- i

ABSTRACT ii

KATA PENGANTAR ------------------------------------------------------------- iii

RIWAYAT HIDUP ---------------------------------------------------------------- v

DAFTAR ISI ------------------------------------------------------------------------ vi

DAFTAR TABEL ------------------------------------------------------------------ vii

DAFTAR GAMBAR --------------------------------------------------------------- ix

DAFTAR LAMPIRAN ------------------------------------------------------------- xi

BAB I PENDAHULUAN ------------------------------------------------------- 1

1.1 Latar Belakang --------------------------------------------------------- 1

1.2 Perumusan Masalah --------------------------------------------------- 5

1.3 Tujuan Penelitian ----------------------------------------------------- 6

1.4 Manfaat Penelitian ------------------------------------------------------6

1.5 Lokasi Penelitian ------------------------------------------------------ 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA -------------------------------------------------- 7

2.1 Serat ------------------------------------------------------------------------- 7

2.1.1 Kekuatan Ikatan Antar Serat ------------------------------------ 9

2.1.2 Pengaruh Penggunaan Serat pada Limbah Padat------------- 10

2.2 Gipsum -------------------------------------------------------------------- 11

2.3 Tepung Tapioka----------------------------------------------------------- 12

2.4 Pengetesan Fisik----------------------------------------------------------- 14

2.4.1 Kekuatan Fleksural ---------------------------------------------- 14

2.4.2 Uji Defleksi ------------------------------------------------------ 15

2.4.3 Uji Tarik ---------------------------------------------------------- 16

BAB III METODE PENELITIAN ---------------------------------------------- 18

3.1 Bahan dan Peralatan ------------------------------------------------- 19

3.1.1 Bahan ------------------------------------------------------------ 19

3.1.2 Alat -------------------------------------------------------------- 19

3.2 Pembuatan Spesimen ------------------------------------------------- 20

3.3 Prosedur Pengujian --------------------------------------------------- 22

3.3.1 Massa Jenis ----------------------------------------------------- 22

3.3.2 Prosedur Uji Tarik ---------------------------------------------- 23

3.3.3 Uji Kekuatan Fleksural----------------------------------------- 23

3.3.4 Uji Defleksi------------------------------------------------------ 24

3.3.5 Uji Ketahanan Terhadap Penetrasi Air----------------------- 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN------------------------------------------ 26

4.1 Spesifikasi Papan Gipsum Jayaboard-------------------------------- 26

4.1.1 Karakterisasi Limbah Padat Kertas Rokok --------------- 27

4.2 Pengujian Sampel------------------------------------------------------ 27

4.2.1 Massa jenis------------------------------------------------- 27

4.2.2 Uji Kuat Fleksural ---------------------------------------- 28

4.2.3 Uji Tarik---------------------------------------------------- 30



4.2.4 Uji Penetrasi Air ------------------------------------------ 31

4.2.5 Uji Defleksi------------------------------------------------ 32

4.2.6 Uji Struktur Mikroskopis----------------------------------- 34

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ------------------------------------------ 38

5.1 Kesimpulan -------------------------------------------------------------- 38

5.2 Saran---------------------------------------------------------------------- 39

DAFTAR PUSTAKA ---------------------------------------------------------------- 40

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

2.1 Sifat Fisika Tepung Tapioka ---------------------------------- 13

3.1 Variasi Komposisi Perbandingan Antara Limbah, Perekat (Tepung Tapioka) dan Tepung Gipsum------------- 21


DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

2.1 Rantai Selulosa ------------------------------------------------- 8

2.2 Defleksi ---------------------------------------------------------- 14

3.1 Alur Penelitian--------------------------------------------------- 18

3.2 Cetakan Spesimen----------------------------------------------- 20

3.3 Spesimen Uji Tarik --------------------------------------------- 23

4.1 Grafik hubungan antara komposisi sampel dengan massa jenis ------------------------------------------------------- 28 4.2 Grafik hubungan antara komposisi sampel dengan fleksural------------------------------------ 29 4.3 Grafik hubungan fleksural dengan modulus Young ------- 30

4.4 Grafik hubungan antara komposisi sampel dengan persentase penetrasi air----------------------------------------- 31 4.5 Grafik Hubungan Antara defleksi dengan fleksural--------- 32

4.6 Struktur sampel patah setelah dilakukan uji tarik-------------34

4.7 Struktur sampel sebelum direndam ke dalam air--------------35

4.8 Struktur sampel setelah direndam ke dalam air----------------36

4.9 Struktur Sampel gipsum murni tanpa campuran sebagai kontrol uji---------------------------------------------------------- 37



DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

A Kurva Uji Tarik---------------------------------------- 42

B Kurva Uji Fleksural ----------------------------------- 44

C Massa Jenis--------------------------------------------- 46

D Uji Kuat Fleksural ------------------------------------ 47

E Uji Tarik ----------------------------------------------- 48

F Uji Defleksi-------------------------------------------- 50

G Uji Penetrasi Air--------------------------------------- 51

H DokumentasiPenelitian------------------------------- 52

I Spesifikasi Papan Gipsum Jaya Board ------------ 56

J Hasil Karakterisasi Limbah Padat Pabrik Kertas Rokok di Laboratorium Balai Besar Selulosa Bandung ----------------------------------------------- 57

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pada umumnya, industri selalu memiliki buangan sisa proses yang dikenal sebagai

limbah. Limbah tersebut dapat menjadi penyebab pencemaran lingkungan bila tidak dikelola

dengan baik atau jika jumlahnya sudah melebihi kemampuan lingkungan untuk

mengelolahnya sehingga tidak bisa lagi diproses secara alami. Pada umumnya, pemerosesan

limbah diawali dengan pemisahan antara bahan padat dengan cairan. Air yang sudah terpisah

akan dibuang ke aliran air yang ada, sedangkan bahan padatnya akan dikumpulkan.

Pengumpulan limbah padat tersebut akan menjadi pengganggu bila telah mencapai jumlah

yang relatif besar. Pada banyak industri, limbah padat yang terkumpul hanya ditempatkan di

suatu tempat tanpa ada pemrosesan lebih lanjut, karena akan menjadi biaya tambahan yang

tidak kecil sedangkan nilai tambah finansialnya bagi perusahaan itu tidak ada. Hal tersebut

juga terjadi pada industri kertas.

Limbah padat pada industri kertas sebagian besar tidak berbahaya karena pada

umumnya industri kertas menggunakan bahan-bahan nonlogam. Pemakaian bahan nonlogam

yang tidak beracun terutama pada kertas yang berhub`ungan dengan makanan dan manusia,

seperti pada kertas rokok.

Bahan utama pembuatan kertas rokok adalah serat-serat pohon yang berupa serat

panjang dan seran pendek yang dibuat menjadi pulp. Pulp akan mengalami perlakuan

mekanis seperti pemotongan dan fibrilasi untuk menghasilkan ikatan yang kuat pada kertas

yang diproses. Pada tahap ini pulp disebut dengan stock. Sebelum dibentuk menjadi

lembaran, maka stock akan diberi kalsium karbonat untuk menambah porositas pada kertas

1



rokok. Pada umumnya penambahan kalsium karbonat berkisar sekitar 15 hingga 22 persen.

Setelah pencampuran, stock akan digiling kembali pada refiner untuk mencapai kekentalan

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

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

yang akan masuk ke mesin kertas.

Pada proses penyaringan, serat-serat yang ukurannya sudah terlalu pendek akan

terbuang bersama kelebihan kandungan kapur. Stock yang terbuang, dalam bentuk slurry,

akan masuk ke dalam pengolahan limbah yang akan memisahkan kandungan padat dengan

cairan.

Limbah padat yang dihasilkan oleh industri kertas rokok masih mengandung serat,

kapur, dan bahan-bahan lainnya yang tidak beracun. Dengan adanya serat di dalam limbah

padat tersebut, maka diharapkan terjadi ikatan melalui proses pengeringan dan penambahan

zat aditif yang sesuai. Bahan-bahan lain yang terdapat di dalam limbah padat tersebut akan

tertahan oleh ikatan yang dihasilkan oleh serat-serat kertas. Limbah padat inilah yang akan

menjadi bahan penelitian untuk digunakan sebagai pengisi bahan papan gypsum partisi

sehingga memberikan nilai tambah. (Hermansyah, T, 2005).

Gypsum terbuat dari batu putih yang terbentuk karena pengendapan air laut. Bahan itu

kemudian dipanaskan dalam temperature 750 C sehingga membentuk material bernama

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

dengan dilapisi kertas khusus di permukaannnya. Papan ypsum dipasar umumnya berukuran

1,2 x 2,4 meter. Ukuran lain bisa dipesan, ketebalan antara 9 – 15 mm.

Tipe standar gypsum berwarna putih tapi untuk fungsi – fungsi khusus ada yang hijau,

biru, krem, dan warna merah mudah. Gypsum standar lebih kuat menahan api disbanding

triplek, sehingga ada waktu menyelamatkan isi ruang saat kebakaran. Selain itu juga mampu

menepis panas sementara gypsum berwarna didesain untuk berbagai fungsi, seperti ruang


kedap suara, ruang tahan api dan ruang lembab. (Gypsum Praktis Dan Efisien, 2008).

Gypsum tahan api mampu menahan menjalarnya api antara 30 menit sampai dengan 2 jam

karena mengandung fiber glass (serat fiber) dan zat aditif lain. Biasanya gypsum tipe ini

berwarna merah mudah. Sementara gypsum anti lembab berwarna biru, mampu menahan

kelembaban karena mengandung Silicon oil dan lapisan kertas khusus yang menghambat

pertumbuhan jamur. Sedangkan untuk ruangan akustik, seperti studio musik atau ruang

kantor ada gypsum akustik. Gypsum akustik memiliki lubang lubang dan lapisa kertas, tissue

akurtik yang menyerap dan memantulkan suara. Gypsum akustik juga didesain mengurangi

polutan dalam ruang seperti asap ruang, bau, toilet dan debu karpet. Memiliki unsur katalis

yang dapat mengubah bau menjadi unsure higienis. Jadi ruangan yang memakai gypsum ini

tetap segar. (Gypsum Ringan, Praktis dan Fungsional, 2007)

Gypsum dapat memberi nilai artistic pada flapon sehingga rumah menjadi cantik.

Gypsum mudah dibentuk sesuai dengan motif yang diinginkan, misalnya bentuk lurus dengan

bermacam motif, bentuk oval atau melingkar dengan berbagai motif pula. Sehingga

mempunyai niai seni dekorasi. (Gypsum Membuat Rumah Menjadi Mewah. 2003).

Pada penelitian ini digunakan limbah pabrik kertas rokok sebagai pengisi dengan

menambah pati tepung tapioca sebagai perekat. Hal ini dilakukan untuk mengurangi

komposisi tepung gypsum pada pembuatan papan gypsum dengan hasil yang diharapkan

minimal sama dengan gypsum standar.

Tepung tapioka adalah tepung pati ubi kayu yang dibuat dengan cara mengekstraksi ubi

kayu segar (singkong) dan mengeringkannya hingga menjadi tepung. Produk ini digunakan

untuk pengolahan makanan, pakan, kosmetika, industri kimia dan pengolahan kayu.

Tepung tapioca memiliki sifat sebagai pengikat jika dicampur dengan air karena unsur

selulosa yang terkandung di dalam tepung tapioca mudah bersenyawa air. Tepung tapioca

merupakan pengikat limbah padat kertas rokok. Limbah padat kertas rokok mengandung serat


dan kalsium. Dengan penambahan tepung tapioca akan meningkatkan kekuatan serat pada

limbah padat kertas rokok. Kekuatan ikatan diperoleh setelah kadar air berkurang melalui

proses pegeringan. Semakin tinggi ikatan serat pada limbah akan memperbesar penahanan zat

– zat lain yang terkandung di dalam limbah. Dengan semakin kuatnya ikatan antar serat pada

limbahotomatis meneingkatkan kekuatan material yang dihasilkan.

(http://www.ftsl.itb.ac.id/kk/wp-content/up-load/2007/12/23).

1.2 Perumusan Masalah

Limbah kertas rokok akan memberikan nilai tambah jika dapat digunakan sebagai

bahan dasar pengganti gipsum partisi.

1. Apakah karakteristik limbah padat pabrik kertas rokok sesuai untuk dapat digunakan

sebagai pengisi gipsum partisi?

2. Bagaimana prosedur optimum pada pembuatan dan karakteristik dari papan gipsum

partisi dengan bahan pengisi limbah padat kertas rokok dengan tepung tapioka sebagai

perekat?

3. Bagaimana peranan tepung tapioka terhadap karakteristik papan gipsum partisi dari

bahan limbah padat kertas rokok ?

1.3 Tujuan Penelitian

Berdasarkan permasalahan di atas penelitian ini bertujuan untuk :

1. Mengetahui karakteristik limbah padat pabrik kertas rokok untuk dapat digunakan

sebagai pengisi gipsum partisi.

2. Mengoptimasi pembuatan dan karakteristik dari papan gipsum partisi dari bahan limbah

padat kertas rokok dengan tepung tapioka sebagai perekat.

3. Mengetahui peranan tepung tapioka terhadap karakteristik papan gipsum partisi dengan

pengisi bahan limbah padat kertas rokok.


1.4. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan nilai tambah pada limbah padat kertas

rokok sehingga layak digunakan sebagai bahan dasar pengisi bahan papan gipsum partisi

Penelitian ini dibatasi pada proses pemanfaatan limbah padat pabrik kertas rokok

sebagai pengisi bahan papan gipsum partisi dengan perekat yang paling mudah didapat

dengan komposisi yang optimum hingga material hasil penelitian ini layak untuk

dipergunakan.

1.5. Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium kimia polimer dan laboratorium Fisika Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pada proses pengelolahan limbah padat, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan. Pada

kertas rokok terdapat bahan-bahan yang dapat menambah atau mengurangi kekuatan hasil

olahan. Serat-serat halus yang terdapat pada limbah tidak sekuat serat umumnya pada kertas

rokok. Selain itu, pada kertas rokok terdapat kapur yang akan mengurangi sifat kohesif pada

serat. Oleh karena itu diperlukan pengikat seperti tapioca untuk memperbaiki sifat kohesif

serat. Perlu diingat, serat merupakan selulosa yang merupakan bahan makanan pada

tumbuhan, jamur, dan bakteri. Jika serat mengandung air yang cukup, jamur dan bakteri akan

berkembang sehingga menyebabkan pembusukan. Oleh karena itu kandungan air di dalam

serat tidak boleh menumbuhkan jamur dan bakteri sehingga pembusukan dapat dihindari.

Untuk mencegah pertumbuhan jamur dan bakteri, maka bahan harus tetap kering. Setelah

proses pembuatan selesai, maka bahan ini perlu diukur kelayakannya. Pengukuran tersebut

dilakukan dengan membandingkan sifat mekanis material yang sudah ada, dalam hal ini

gypsum yang dijual di pasaran.


2.1 Serat

Serat limbah kertas pada dasarnya mengandung selulosa. Tanaman memiliki

9 – 25% selulosa.


7

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

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

Dinding sel utama memiliki kekuatan tarik yang tinggi dan berpori-pori kandungan di dalam

dinding sel utama diikat dengan lamella tengah. (McKinney, R.W.J, 1995 )

Lemella tengah dibuat dari campuran pectic yang dihasilkan oleh sel yang

berdampingan dengan dinding utama sel untuk mengikat. Hal inilah yang membuat sel

tanaman dapat terikat dengan kuat. Selulosa terdiri dari polimer tanpa cabang dan residu

glukosa yang disusun dalam rantai linier. Setiap residu glukosa diputar 1800 dari sebelahnya.

Selain itu kelompok OH yang bersebelahan memungkinkan selulosa dapat membuat berbagai


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

1995 ).

Sifat khusus selulosa merupakan hasil dari kumpulan rantai panjangnya untuk

membentuk serat yang disebut microfibrils membentuk serat yang lebih besar. Gaya antar

molekul yang kuat dan struktur yang berulang menghasilkan derajat kristalin yang tinggi.

Kemampuan larut selulosa ini sangat rendah kecuali menggunakan zat kimia deviratif.

Bagian selulosa yang tidak larut dalam 17,5% larutan sodium hidroxide disebut alpha

selulosa. Selulosa mengembang dalam pelarut ikatan hidrogen, termasuk air. Pengembangan

tersebut terbatas pada kemampuan struktur ikatan selulosa itu sendiri. Pengembangan

tersebut menyebabkan selulosa dapat menyerap air dengan baik. ( McKinney, R.W.J, 1995 )

2.1.1 Kekuatan Ikatan Antar Serat

Fase matrik dalam dinding sel serat selulosa memiliki berbagai molekul yang tidak

terorientasi dan amorphous harus seperti ligmin dan hemiselulosa mengelilingi microfibrils.

Selulosa memiliki struktur kristal monoklinik yang terkarakterisasi oleh jarak berulang sejauh

1,034 nm.

Ikatan hidrogen lateral menghasilkan mekanisme untuk menstabilkan kristal agar tidak

berpindah apabila terkena gaya luar. Ikatan ini menghalangi adanya tendensi untuk translasi

dan rotasi di dalam crystalline microfibrils. Selulosa I dikomposisikan pada bidang rantai

selulosa diikat secara lateral oleh ikatan hidrogen dengan kontrak Van Der Waals sebagai

gaya penarik antar bidang. (Mark, R.E, 1983)

Permukaan serat jauh lebih luas dibandingkan luas penampangnya. Untuk serat

hypothetical, dalam bentuk seperti pita, dengan tebal 0,01 mm, lebar 0,02 mm dan panjang

1mm. Rasio antara luas permukaan dengan luas penampang adalah 300. Oleh karena itu

dapat dikatakan baik bila ratio 0,3% dari kekuatan serat. Analisis ini mengasumsikan bahwa


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

E, 1983 ).

Selain itu secara tradisional, diasumsikan bahwa perbandingan antar serat halus dengan

serat kasar di dalam campuran berada sekitar 20/80 %. Akan tetapi analisis serta

menunjukkan bahwa campuran serat yang terdapat pada limbah padat adalah 23% serat halus

dan 73% serat kasar.( Mark, R. E, 1983 ) Kondisi ini mempengaruhi kekuatan ikatan serat

maka untuk membuat ikatan yang kuat harus memberikan bahan penambah yang sesuai.

2.1.2. Pengaruh Penggunaan Serat pada Limbah Padat

Kekuatan ikatan antar serat pada limbah padat kertas rokok banyak berkurang

disebabkan oleh penggabung banyak mekanisme (Hammer, Mark J, Waste, 1992 )

diantaranya :

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

2. Hornification pada permukaan serat akan meningkatkan kekakuan serat

sehingga akan semakin sedikit ikatan antar serat yang terjadi.

3. Terjadinya pengakumulasian kontaminasi dari bahan-bahan bukan serat

yang akan menghambat terjadinya formasi ikatan antar serat.

Untuk meningkatkan kekuatan antar serat pada limbah padat kertas biasanya dengan

dengan menambahkan perekat atau starch. .( Mark, R. E, 1983)

2.2. Gipsum

Papan gypsum adalah nama generik untuk keluarga produk lembaran yang terdiri dari

inti utama yang tidak dapat terbakar dan dilapisi dengan kertas pada permukaannya.(Gypsum

Association, 2007)


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

Gipsum akan menjadi lebih kuat apabila mengalami penekanan. (Gypsum Association,

2007). Gypsum terbuat dari kalsium sulfat (CaSO4 2 H2O). gypsum memiliki criteria antara

lain untuk dibentuk memiliki kestabilan kimia dan fisik yang tinggi, memiliki kemampuan

untuk menyerap air dengan baik, mudah untuk di dapat.

Material gypsum tidak membahayakan bagi kesehatan manusia, sebagai faktanya

banyak pengobatan modern dengan gypsum sudah dimulai sejak dulu diman gypsum

digunakan sebagai pengisi pencetakan gigi dalam bidang kedokteran. (Ali Noerdin, dkk.

2003).

Gypsum juga digunakan sebagai plafon dimana gypsum mempunyai kelendutan paling

minimal, fleksibel dan memiliki kemampuan konduktivitas suhu yang rendah. Berdasarkan

sifat diatas gypsum sebagai plafon dengan mudah dapat di modifikasi sesuai dengan

kebutuhan.

Seperti modifikasi tempat lampu dan hiasan – hiasan di dalam rumah. Aplikasi papan

gypsum sangat mudah dan bisa digunakan pada rangka kayu, metal, maupun dinding bata.

Papan gipsum adalah nama generik untuk keluarga produk lembaran yang terdiri dari

inti utama yang tidak terbakar dan dilapisi dengan kertas pada permukaannya. Selain untuk

plafon, gypsum bias dipakai dinding partisi seperti skat kamar dan lining wall (penutup

tembok). Hanya saja gypsum tak bias diaplikasikan untuk eksterior, kolom dinding atu

penahan beban. Gypsum ini hanya untuk interior yang tidak berkaitan dengan struktur

bangunan. Kekuatan papan gipsum berbanding lurus dengan ketebalannya (Gypsum

Association, 2007). Bagian inti papan gipsum yang di bawah memiliki tegangan.

Bagian atas inti papan gipsum tertekan oleh gaya yang diakibatkan oleh berat panel,

beban yang diberikan pada bagian belakang papan dan gravitasi. Papan gipsum

memanfaatkan kekuatan yang terdapat pada inti dan menambah kekuatannya dengan kertas


berkekuatan tarik tinggi. Kertas pada permukaan gipsum dipergunakan sebagai penguat

komposit dan menjadi bagian penting dari kekuatan ultimate dan kemampuan panel (Gypsum

Association, 2007).

2.3 Tepung Tapioka

Tepung tapioka mempunyai kandungan moisture (kelembaban), protein, karbohidrat,

lemak, serat, kalsium, thiamin, dan lain-lain. Persentase kandungan protein, lemak, serat,

kalsium, thiamin sangat sedikit. Unsure di dalam tapioca yang paling berperan adalah

karbohidrat, dimana unsure yang paling dominan dalam karbohidrat adalah unsur karbon,

hydrogen dan oksigen.

Sifat fisika dari tepung tapioca disajikan dalam tabel berikut :

Tabel 2.1 Sifat Fisika Tepung Tapioka

Kadar air (%) 11,54


Kadar pati (%)

Kadar amilosa (%)

Kadar Amilopektin (%)

Bentuk Granula

Ukuran granula (µ m)

Suhu gelatinasi (0C)

51,36

17,41

82,13

Oval

5 –35

52-64

Ukuran dan bentuk granula merupakan bentuk khas, yaitu granula mempengaruhi sifat

gelatinasi. Proses gelatinasi dimulai pada suhu 100C dan mencapai maksimal pada suhu 580-

700C, dimana ikatan hidroksil berkurang dan membentuk massa gel. (Ali Nurdin, dkk. 2003)

2.4 Pengetesan Fisik

Pengetesan fisik yang dilakukan sesuai dengan ASTM C473, yang berhubungan dengan

pengetesan fisik untuk gypsum.

2.4.1 Kekuatan Fleksural

Kekuatan fleksural dapat didefenisikan sebagai kemampuan material untuk menahan

deformasi di bawah beban hingga bengkok sebelum patah.

Tekanan fleksural pada dasarnya adalah kombinasi dari gaya tekan dan gaya tarik

(http://www/pu.go.id/balitbang/sni/pdfl/astm%20C%20473-,pdf).

m

m = Defleksi Maksimum

Gambar 2.2 Defleksi

Pada gambar 2.2 tampak beam segi empat ditekan oleh gaya tunggal F pada bagian

tengah sehingga beam mengalami defleksi. Jarak terbesar bean mengalami defleksi disebut

defleksi maksimum (m).

Bagian atas beam mengalami kompresi dan bagian bawah mengalami tarikan.

Permukaan imaginer pada bagian tengah beam disebut bidang netral. Besarnya tekanan atau

tarikan bertambah besar bila semakin menjauhi bidang netral. Tekanan dan tarikan akan

maksimum pada permukaan atas dan bawah untuk menghitung fleksural digunakan rumus

(Dieter, G. E, 1981) :

Fs = 223 PL (2.1)

bd

b = Lebar specimen dalam

P = Beban maksimum (beban patah)

L = Jarak penyangga

d = Tebal specimen

2.4.2 Uji Defleksi

Uji defleksi diperlukan untuk mengevaluasi defleksi yang terjadi bila gipsum dipasang

pada partisi rumah secara horizontal (gypsum association,2007). Papan gipsum akan diikat

pada kerangka plafon dengan menggunakan paku atau sekrup standard jarak antara kerangka Rosmaida A.Purba : Pemanfaatan Limbah Padat Pabrik Kertas Rokok Sebagai Pengisi Bahan Papan Gipsum Partisi Dengan Perekat Tepung Tapioka, 2009 USU Repository © 2008

adalah 600 mm. Dengan jarak yang cukup jauh ini akan terjadi defleksi yang sering disebut

dengan sag. Sag yang terlalu besar akan menyebabkan gaya tarikan horizontal pada ikatan

antara papan gipsum dengan kerangka. Hal ini akan mengurangi kekuatan ikatan antara

papan gipsum dengan kerangka (gypsum association,2007).

2.4.3 Uji Tarik

Uji tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan maksimum suatu material bila dikenai

beban (Dieter, G.E, 1981). Pengujian ini dilakukan dengan menarik spesimen di kedua

ujungnya hingga putus. Hasil yang di dapat dari uji tarik adalah beban maksimum yang dapat

ditahan dengan kemuluran material. Karena kekuatan material untuk menahan beban sangat

dipengaruhi oleh luas penampangnya, maka biasanya hasil pengujian dituliskan dalam bentuk

gaya per satuan luas (Dieter, G. E, 1981).

N = AF (2.2)

N = Tegangan tarik

F = Beban maksimum

A = Luas penampang

Selain tegangan tarik hasil lain yang didapat dan diuji tarik adalah kemuluran material

sebelum putus seperti pada persamaan berikut ini (Dieter, G. E, 1981)

e = 1

12

LLL − (2.3)

e = Kemuluran

L1 = Panjang sebelum uji tarik

L2 = Panjang setelah uji tarik


Dari tegangan dan kemuluran material di dapat suatu modulus yang biasa disebut

modulus young’s (Dieter, G. E, 1981).

E = eN (2.4)

Modulus young’s merupakan ukuran kekakuan material. Semakin kaku suatu material

maka modulus young’s juga juga akan semakin besar (Perry, R.H, 1981). Modulus elastisitas

didapat dari gaya ikatan antar atom, oleh karena itu modulus elastis suatu material tidak dapat

berubah tanpa mengubah sifat alami material itu sendiri dan tidak terpengaruh oleh sifat-sifat

material (Perry, R.H, 1981)


BAB III

METODE PENELITIAN

Tahapan dari penelitian ini dapat digambarkan sebagai berikut :


Tepung tapioca dimasak pada suhu 600C (sampai menjadi gel)

Dicampur dalam mixer sampai homogen

Dicampur dalam mixer sampai adonan kalis

• Dimasukkan ke dalama cetakan

• Di Press pada suhu 800C dengan Tekanan 30 bar

• Dipotong sesuai ukuran uji

Gambar 3.1 Alur Penelitian

Karakterisasi Limbah

Perekat dengan variasi tepung tapioca 10 % dari Limbah

Campuran homogen dan kalis

Pengumpulan Bahan Baku

Campuran Homogen

Limbah dengan variasi tertentu

Tepung gypsum dengan Variasi tetrtentu

Block Specimen

Uji Defleksi Kekuatan Fleksural Uji Ketahanan Terhadap Penetrasi Air

Uji Tarik

Hasil Hasil Hasil Hasil

18


3.1 Bahan dan Peralatan

3.1.1 Bahan

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :

1. Limbah padat pabrik kertas rokok

2. Tepung tapioca

3. Tepung gypsum

3.1.2 Alat

Untuk melakukan penelitian ini diperlukan peralatan :

1. Timbangan (neraca analitik)

2. Tensile dan Elongasi

3. Cetakan spesimen

4. Mesin Hidroulic Press Test System

5. Oven Blower

6. Baiker glass

7. Pisau silet

3.2 Pembuatan spesimen

Gambar 3.2 Cetakan Spesimen

3.2.1 diambil dua buah plat baja

3.2.2 Disiapkan cetakan

3.2.3 Disiapkan aluminium foil

3.2.4. Plat baja yang berukuran 15 x 20 cm dilapisi dengan kertas aluminium foil dan

dihaluskan permukaannya dengan menggunakan serbet atau tissue.

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

berlapis aluminium foil

3.2.6. Dimasukkan adonan yang sudah diaduk sampai kalis ke dalam cetakan

kemudian ditutup dengan plat baja.

3.2.7. Dimasukkan ke dalam mesin hidraulic press pada suhu 800C dengan tekanan

30 bar selama ± 15 Menit

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

kering.

3.2.9. Block specimen dipotong sesuai ukuran uji dengan menggunakan pisau silet



Tabel 3.1 Variasi Komposisi Perbandingan Antara Limbah, Perekat (Tepung Tapioka) dan Tepung Gipsum

Sampel Gipsum (g) Tepung Tapioka (g) Limbah (g) Limbah/ gipsum (%)

1. 0 0 250 Pecah

2. 0 25 250 -

3. 25 0 250 1000

4. 250 0 0 0

5. 125 7, 5 75 60

6. 125 10 100 80

7. 125 12,5 125 100

8. 125 15 150 120

9. 125 17,5 175 140

Komposisi antara limbah dengan perekat sesuai dengan yang diijinkan adalah 1 : 10.

(Lawrence H.V, 2004)

3.3 Prosedur Pengujian

Pada dasarnya pengujian dilakukan dengan mangacu pada standar yang berlaku. Secara

umum standar yang digunakan adalah ASTM C 473.

3.3.1 Massa Jenis

Setiap material selalu memiliki massa jenis. Massa jenis material biasanya dinyatakan

dalam satuan massa/satuan volume. Dalam pengujian ini massa jenis dinyatkan dalam gr/cm3

Prosedur pengujian massa jenis adalah sebagai berikut :

1. Siapkan spesimen dengan ukuran masing – masing 25 mm x 150 mm x 9,5 mm

2. Timbang spesimen satu persatu dengan ketelitian 0,05 gr.

3. Catat hasil penimbangan

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

volume.

5. Nyatakan massa jenis spesimen dalam gr/cm3

3.3.2 Prosedur Uji Tarik

Prosedur pengetesan uji tarik adalah sebagai berikut :

1. Siapkan 1 spesimen sesuai dengan gambar 3.3.

Gambar 3.3 Spesimen Uji Tarik 2. Tempatkan spesimen pada mesin uji tarik. Cengkram spesimen dengan pemegang yang

tersedia di mesin dengan kuat untuk menghindari spesimen bergeser.

3. Cengkram spesimen dengan jarak pencengkram 34 mm.

4. Berikan beban dengan melakukan penarikan. Kecepatan pembebanan 20 mm/menit.

5. Berikan pembebanan hingga spesimen putus.

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

3.3.3 Uji Kekuatan Fleksural

Prosedur Uji Kekuatan Fleksural adalah sebagai berikut :

1. Disiapkan spesimen dengan ukuran 25 mm x 150 mm x 9,5 mm.



2. Tempatkan spesimen pada alat test dengan jarak penopang 130 mm. Posisikan garis

tengah spesimen tepat dibawah penekan.

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

10%.

4. Beban dicatat pada saat terjadi retakan atau mulai patah

5. Pada spesimen tidak boleh terjadi keretakan sebelum dilakukan pengetesan.

6. Beban terukur ditulis dalam Newton.

3.3.4 Uji Defleksi

Prosedur pengetesan menurut ASTM adalah sebagai berikut :

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

x 9,5 mm.

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

mm.

3. Set temperatur 32 ± 1,70 C dan kelembapan relatif 90 ± 3%.

4. Biarkan spesimen selama 48 jam.

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

terjadi.

6. Catat defleksi dalam milimeter.

3.3.5 Uji Penetrasi Air

Prosedur pengetesannya adalah berikut ini :

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

9,5 mm.

2. Timbang spesimen dengan ketelitian 0,5 gram.


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

spesimen.

4. Posisikan spesimen sehingga tidak berada pada posisi mendatar.

5. Diamkan selama 2 jam kemudian ambil spesimen.

6. Lap spesimen untuk menghilangkan air yang berada pada permukaan dan sisi spesimen.

7. Timbang spesimen dengan ketelitian 0,5 gram.

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

dalam air.

9. Catat penetrasi air di spesimen dalam persentase

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan diketengahkan hasil pengujian specimen yang dibuat dari limbah

padat kertas rokok dengan bahan perekat tepung tapioka. Dosis bahan perekat dibuat 10 %

dari limbah yang digunakan sebagai pengisi. Variasi Komposisi dilakukan untuk mengetahui

apakah sifat fisik limbah padat pabrik kertas rokok sebagai pengisi bahan papan gypsum

partisi berubah secara signifikan bila terjadi perubahan komposisi pengisi dan perekat

sehingga dapat diketahui jumlah bahan perekatt dan pengisi yang paling optimum. Dari hasil

pengujian akan diperoleh kondisi optimum dalam pemanfaatan limbah padat pabrik kertas

rokok sebagai pengisi bahan papan gypsum partisi dengan perekat tepung tapioka.

Kelayakan akan ditentukan dengan membandingkan hasil pengujian dengan spesifikasi papan

gypsum Jayaboard .

4..1 Spesifikasi Papan Gipsum Jayaboard

Untuk mengetahui kemampuan fisik yang memenuhi persyaratan maka hasil percobaan

dibandingkan dengan spesifikasi dari gypsum yang telah diprosuksi secara komersial.

Sebagai acuan, maka digunakan spesifikasi yang telah dijadikan standar oleh papan gypsum

Jayaboard, yang menggunakan C473-00 Standard Test Methods for Physical Testing of

Gypsum Panel Products sebagai acuan pengetesan.

4.1.1 Karakterisasi Limbah Padat Kertas Rokok

Karakterisasi dilakukan di laboratorium Balai Besar Selulosa Bandung. Hasil

karakterisasi menunjukkan bahwa unsure terbesar adalah Alpha Selulosa. Dengan adanya 26


kandungan alpha selulosa yang cukup maka diharapkan dapat terjadi ikatan antarserat yang

cukup kuat. Akan tetapi, selain alpha selulosa, terdapat kandungan kalsium yang akan

mengurangi sifat kohesif serat. Kalsium merupakan bahan pengisi dan seperti pada umumnya

pengaruh bahan pengisi, jumlah kandungan kalsium yang semakin banyak akan

menyebabkan limbah padat rokok menjadi getas. Oleh karena itu, sangat diperlukan bahan

pengikat yang akan mengikat elastisitas bahan tetapi masih tetap kaku.

4. 2 Pengujian sampel

4.2.1 Massa Jenis

Massa jenis sampel diperoleh dengan membagi massa sampel dengan volumenya. Hasil

uji massa jenis dapat dilihat pada grafik dibawah ini

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara komposisi sampel dengan massa jenis

Grafik di atas menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah limbah pada komposisi

sampel maka massa jenis semakin besar. Hal ini di karenakan volume limbah lebih besar

dibandingkan dengan volume partikel tepung tapioka dan gipsum. Rosmaida A.Purba : Pemanfaatan Limbah Padat Pabrik Kertas Rokok Sebagai Pengisi Bahan Papan Gipsum Partisi Dengan Perekat Tepung Tapioka, 2009 USU Repository © 2008

4.2.2 Uji kuat fleksural

Pada standar gipsum jaya board , kekuatan fleksural dinyatakan dalam satuan N, hal itu

sesuai dengan standar yang dikeluarkan oleh ASTM. Sesuai dengan prosedur ASTM adalah

lebar 30,5 cm,jarak penyangga 35,6 cm, dan tebal 0,95 cm. Spesifikasi yang didapat dari

papan gipsum jaya board beban minimal untuk kekuatan fleksural adalah 356 N atau 36,3

kg. Hasil pengujian yang telah dilakukan untuk uji fleksural dapat di ihat pada gambar grafik

di bawah ini.

0100200300400500600700800900

fleks

ural

I II III IV V VI VII VIII IX

sampel

Fleksural (MPa)

Fleksural (MPa)

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara komposisi sampel dengan fleksural

Grafik diatas menggambarkan kuat lentur semakin besar jika jumlah limbah padat

kertas rokok semakin bertambah.. Hal ini membuktikan bahwa dengan penambahan bahan

pengisi akan menaikkan gaya ikat antar partikel (adhesif) sehingga menaikkan kekakuan

bahan dan mampu menahan gaya-gaya yang bekerja. Dari hasil pengujian didapat nilai

fleksural optimum pada campuran 15 gram tepung tapioka dengan 150 gram limbah padat

kertas rokok, tetapi pada penambahan berikutnya tidak menunjukkan perubahan yang berarti ,


karena dengan penambahan tepung tapioka sudah cukup mengisi kekosongan antar partikel

limbah dengan gipsum sehingga membentuk pase tersendiri dan kuat lentur turun.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

sampel

Hubungan grafik flexural dengan M.Young

FleksuralM.Young ( MPa)

4.2.3 Uji Tarik

Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer yang terpenting dan

sering digunakan untuk karakteristik suatu bahan. Hasil pengujian kekuatan tarik sampel

dapat di lihat pada grafik dibawah ini.

Gambar 4.3 Grafik hubungan fleksural dengan modulus Young

Dari grafik 4.2. diatas nilai uji tarik tertinggi diperoleh pada komposisi sampel limbah

padat kertas rokok 175 gr, tepung tapioka 17,5 gr dan gipsum 125 gr . Dari grafik diatas juga

dapat dilihat perubahan nilai uji tarik yang signifikan dari variasi komposisi sampel dari

sampel IV hingga sampel VII, sementara perubahan nilai uji tarik dari sampel VIII tidak

terjadi perubahan signifikan. Hal ini dapat disimpulkan kondisi optimum untuk uji tarik

adalah pada komposisi sampel 150 gr limbah padat kertas rokok, 15 gr tepung tapioka dan


125 gr gipsum . Sesuai dengan uji kuat lentur semakin besar kuat lentur maka tegangan

tariknya semakin besar. Semakin besar modulus Young’s suatu bahan maka regangan

semakin kecil. Hal ini dapat dijelaskan dengan penambahn limbah akan menambah serat

yang ada pada gipsum, semakin panjang serat maka semakin tinggi kekutan bahan menahan

beban. Demikian juga penambahan tapioka akan manambah kekuatan ikatan antar serat.

4.2.4 Uji Penetrasi Air

Uji penyerapan air sangat perlu untuk mengetahui batas penyerapan air pada masing-

masing variasi campuran, jika gipsum digunakan pada ruangan yang mengandung

kelembapan tertentu. Hasil pengujian dapat dilihat pada grafik di bawah ini.

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara komposisi sampel dengan persentase penetrasi air

Dari grafik di atas nilai terkecil penyerapan air yaitu pada campuran 75 gram limbah

padat kertas rokok, tepung tapioka 7,5 gram dan gipsum 125 gram . Dari grafik diatas titik

optimum ditentukan pada komposisi sampel 150 gram limbah pada kertas rokok, 15 gram Rosmaida A.Purba : Pemanfaatan Limbah Padat Pabrik Kertas Rokok Sebagai Pengisi Bahan Papan Gipsum Partisi Dengan Perekat Tepung Tapioka, 2009 USU Repository © 2008

tepung tapioka dan gipsum 125 . Hal ini menunjukkan dengan penambahan limbah kertas

rokok maka penyerapan air semakin besar karena limbah kertas mengandung selulosa yang

banyak sehingga penyerapan air semakin tinggi, tetapi dengan penambahan tepung tapioka

dan limbah justru menurunkan penyerapan air karena massa jenis campuran semakin besar,

artinya semakin kecil volume rongga kekosongan antar partikel.

4.2.5 Uji Defleksi

Uji defleksi diperlukan untuk mengetahui kelendutan papan gipsum karena beratnya

sendiri jika dipasang pada ruangan dengan kelembapan tertentu. Hasil uji defleksi dapat

dilihat pada grafik dibawah ini :

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Nila

i

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sampel

Grafik hubungan defleksi dengan fleksural

Defleksi (mm)Fleksural (Mpa)

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara defleksi dengan fleksural

Dari grafik diatas dapat disimpulkan semakin besar komposisi limbah padat kertas

rokok dalam sampel maka nilai defleksi semakin kecil. Niai terendah uji defleksi diperoleh

pada komposisi sampel, 175 gram limbah padat kertas rokok, 17,5 gram tepung tapioka 125

gram gipsum. Dan tertinggi diperoleh pada komposisi, 75 gram limbah padat kertas rokok,

7,5 gram tepung tapioka dan 125 gram gipsum Dengan melihat grafik kondisi optimum dapat

ditentukan yaitu pada komposisi sampel 150 gram limbah padat kertas rokok 15 gram tepung

tapioka dan 125 gram gipsum. Dari hubungan defleksi dengan kuat lentur dapat dilihat dari Rosmaida A.Purba : Pemanfaatan Limbah Padat Pabrik Kertas Rokok Sebagai Pengisi Bahan Papan Gipsum Partisi Dengan Perekat Tepung Tapioka, 2009 USU Repository © 2008

grafik semakin besar kuat lentur maka semakin kecil defleksi, hal ini disebabkan kekuatan

ikat antar serat semakin besar. Dalam hal ini sangat jelas peranan tepung tapioka adalah

untuk memperkuat ikatan antar serat , sehingga limbah padat kertas rokok dan tepung tapioka

adalah layak digunakan sebagai bahan pengisi dan perekat papan gipsum partisi.

4.2.6 Uji Struktur Mikroskopis


Gambar 4.6. Struktur sampel patah setelah dilakukan uji tarik

Pada gambar mikroskopik di atas tampak bahwa susunan partikel memiliki jarak yang

semakin jauh setelah diberi beban tarik hingga patah.

Gambar 4.7 Struktur sampel sebelum direndam ke dalam air

Pada gambar di atas terlihat struktur tepung tapioka lebih homogen dibandingkan

dengan bahan limbah padat kertas rokok sebelum direndam ke dalam air


Gambar 4.8 Struktur sampel Setelah direndam ke dalam air

Pada gambar mikroskopik di atas terlihat bahwa terjadi pemuain material limbah padat

kertas rokok akibat penyerapan air yang lebih besar, sedangkan tepung tapioka memiliki

struktur yang homogen dan banyak menyerap air.


Gambar 4.9 Struktur sampel gipsum murni tanpa campuran sebagai kontrol uji

Pada gambar mikroskopik di atas terlihat bahwa struktur material gipsum memiliki

jarak partikel yang cukup renggang sehingga gaya kohesifnya kecil dan mudah patah. Agar

gaya tarik menarik antar pertikel lebih besar perlu diisi dengan serat bahan lain.


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

1. Limbah padat kertas rokok memiliki nilai fleksural dan tegangan tarik lebih tinggi

dibandingkan dengan gipsum partisi. Sehingga limbah padat kertas rokok dapat

dipergunakan sebagai bahan pengisi papan gipsum partisi dengan perekat tepung

tapioka.

2. Kondisi komposisi optimum pada pemanfaatan imbah padat kertas kertas rokok

sebagai pengisi papan bahan gipsum partisi dengan menggunakan tepung tapioka

sebagai perekat adalah 150 gram limbah padat kertas rokok, 15 gram tepung

tapioka dan 125 gram tepung gipsum dengan nilai - nilai parameter uji, Fleksural

0,68 Mpa, tegangan tarik 1.93 Mpa ,defleksi 1.62 mm dan penetrasi air 65 %.

3. Dari hasil pengujian juga didapat bahwa peranan tepung tapioka sangat besar

terhadap karakteristik papan gipsum yaitu dapat menahan beban yang besar .

Penambahan tepung tapioka sebagai pengikat akan memperbesar kekakuan,

fleksural dan kekuatan tarik papan gipsum partisi.

Saran

1. Penelitian ini dapat ditindak lanjuti dengan menggunakan bahan pengisi silicon oil

dan bahan perekat seperti PVA dengan harapan diperoleh produk baru . 38

2. Penggunaan papan gipsum partisi ini sebaiknya digunakan pada ruangan yang

kelembapannya rendah, karena penyerapan air yang dapat menimbulkan jamur.

3. Pada penelitian berikutnya sebaiknya dilakukan foto SEM untuk lebih jelas

menentukan struktur partikel bahan.


DAFTAR PUSTAKA

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

of Gypsum Panel Products, PA ASTM Standard C473 (97), page 2. Wes Conshihicken, American Society for Testing and Material 1997, Standard Terminology Relating to Gypsum

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

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

Gypsum Assosiaction, 2007, Application of Gypsum Wallboard on Ceilings to Receive Water-Based Spray Texture Finishes, GA-215-73, Chicago, IL : Gypsum Association,.

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

New Jersey.

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

Lawrence, H. V. V,2004, Elemen-elemen Ilmu dan Rekayasa Material, PT. Erlangga Mark, R.E., 1983, Handbook of Physical and Mechanical Testing of Paper and Paperboard,

Marcel Dekker inc. Malcolm P.S, 2001, Kimia Polimer, Pradnya Paramita, Jakarta.

McKinney, R.W.J., 1995, Technology of Paper Recycling, Blackie Academic & Profesional,

Weater Cleddens Road, Bishopriggs, Galasglow. Noerdin Ali, dkk.2003. Penggunaan Tepung Tapioca Sebagai Perekat Cetakan Gigi Alginate.

(http://www.goggle.com/indeks.html.). Diakses Tanggal 20 Desember 2008 Perry, R. H., 1981, Chemical Engineers Handbook, McGraw-Hill, Kogakusha, Ltd.

Wartanto,2003, gypsum membuat rumah menjadi mewah, Balai pengembangan pendidikan

luar sekolah dan pemuda (BPPLSP).

1999.A Starch Choice, National Starch & Chemical, Manschester, United

Kingdom.(http://www.nationalstarch.com/2007/12/23). Diakses Tanggal 12 November 2008


2007a. Tepung-tapioka. (http://indotepung.blogspot.com/2007/09/ tepung-tapioka

– modified – starch - html). Diakses Tanggal 12 November 2008

40

2008. Mengolah Gypsum Menjadi Elemen Dekoratif Plafon

(http://www.kompas.com/ read/xml//11/12/16185999/). Diakses Tanggal 12 November 2008

2007b. Flexural Strength. (http://www.mts.com.Flexural Strength, 2007)

Diakses Tanggal 10 Desember 2008. 2007c. Manajemen dan Rekayasa Pati..

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

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

http://www.pu.go.id/balitbang/sni/pdfl/astm%20C%20473-,pdf. DiaksesTanggal23 Desember 2008


A. UJI TARIK


43

B. UJI KUAT FLEKSURAL



45

C. MASSA JENIS

Data hasil pengujian massa jenis

ρ campuran = lim.

lim..

..

.lim...

ρρρm

taptapm

gipgipm

mtapmgipm

++

++

= 84,0

2503,1

2574,0

0250250++

++

L = 0,854 gr/cm3 Rosmaida A.Purba : Pemanfaatan Limbah Padat Pabrik Kertas Rokok Sebagai Pengisi Bahan Papan Gipsum Partisi Dengan Perekat Tepung Tapioka, 2009 USU Repository © 2008

Demikian cara yang sama dilakukan perhitungan untuk komposisi yang berbeda

dengan hasil pengukuran dan perhitungan ditunjukkan pada tabel. 1

Data hasil pengujian massa jenis sampel.

Sampel

massa gipsum

massa tapioka

massa limbah m.tot

m.gip/mj.gip

m.tap/mj.tap

m.lim/mj.lim m.tot

mj. cam

(g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g/cm3)

1 0 0 250 250 0,00 297,62 297,62 0,840

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

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

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

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

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

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

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

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

D. UJI KUAT FLEKSURAL

Contoh perhitungan fleksural misalnya untuk sampel 2 :

Fs = 223

bdPL

Dengan : L = 130 mm

P = 2,85 Kgf

b = 25 mm

Fs =

=


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

= 8,59 MPa

Demikian cara yang sama dilakukan perhitungan untuk komposisi yang berbeda dengan hasil

pengukuran dan perhitungan ditunjukkan pada tabel. 2

Data uji kuat lentur sampel

Sampel Load

( kgf ) Stroke

(kgf/mm2 Fleksural (Mpa)

I 0 0 0 II 2,85 7,38 8,59 III 1,71 4,52 5,15 IV 2,29 4,6 6,90 V 1,02 4,76 3,07 VI 1,54 5,1 4,64 VII 1,96 6,5 5,91 VIII 2,27 2,57 6,84 IX 2,31 2,62 6,96

E. UJI TARIK Hasil pengujian dituliskan dalam bentuk gaya per satuan

N = )/( 2cmKgAF

e = 1

12

LLL −

E = eN L-

Contoh perhitungan tegangan , regangan dan modulus Young’s sampel :

Misalnya untuk sampel 2 dengan panjang awal= 64 mm, lebar = 6 mm,

Tebal = 9,5 mm dan Ao= 57 mm2


N =

= 0,6 Mpa

e =

= o,o5

E = = 12,03 MPa

Dengan cara yang sama dilakukan perhitungan untuk komposisi yang berbeda dengan hasil

pengukuran dan perhitungan ditunjukkan pada tabel. 3

49

. Data uji tarik sampel dengan panjang = 64mm, lebar = 6mm, tebal= 9,5 mm dan Ao= 57mm2

Sampel Load (kgf)

Stroke F maks ( N )

Tegangan(N/mm2) Regangan

M.Young ( MPa )

I 0,00 0 0,00 0,00 0,00

II 3,50 3,2 34,30 0,60 0,05 12,0351

III 2,70 5,12 26,46 0,46 0,08 5,8026

IV 1,40 3,59 13,72 0,24 0,06 4,2911

V 2,60 4,82 25,48 0,45 0,08 5,9355

VI 5,00 4,36 49,00 0,86 0,07 12,6187

VII 8,90 3,44 87,22 1,53 0,05 28,4684

VIII 11,20 2,54 109,76 1,93 0,04 48,5194



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

:

F. UJI DEFLEKSI

Defleksi ditentukan dengan : x = tebal(akhir) – tebal (awal)

Misalnya defleksi untuk sampel 2 = 10,74 – 9,5

= 1,24 mm

Dengan cara yang sama dilakukan perhitungan untuk komposisi yang berbeda dengan hasil

pengukuran dan perhitungan ditunjukkan pada tabel. 4 L-6

Data uji defleksi sampel

Sampel TebalAwal (mm) Tebal akhir (mm) Defleksi (mm)

I 0 0 0

II 9,5 10,74 1,24

III 9,5 10,98 1,48

IV 9,5 11,26 1,76

V 9,5 11,79 2,29

VI 9,5 11,47 1,97

VII 9,5 11,33 1,83

VIII 9,5 11,12 1,62

IX 9,5 10,95 1,45


L-7

G. UJI PENETRASI AIR

Penyerapan air ditentukan dengan : = ingmassa

ingmassamassabasahker

ker−

Misalnya untuk sampel 2 = %1007,29

799,50 x

=71 %

L-6 Dengan cara yang sama dilakukan perhitungan untuk komposisi yang berbeda dengan hasil

pengukuran dan perhitungan ditunjukkan pada tab

Data uji penetrasi terhadap air No. Sampel Massa

Kering (gr) Massa Basah

(gr) Penyerapan (%)

1 I 0 0 0,00

2 II 29,7 50,799 0,71

3 III 39,15 64,754 0,65

4 IV 30,35 48,257 0,59

5 V 43,34 74,53 0,72

6 VI 43,42 74,12 0,71

7 VII 41,6 70,48 0,69

8 VIII 37,64 62,25 0,65

9 IX 37,68 60,74 0,61


H. DOKUMENTASI PENELITIAN

Gambar 1. Alat Mesin Press Enerpac 53 Rosmaida A.Purba : Pemanfaatan Limbah Padat Pabrik Kertas Rokok Sebagai Pengisi Bahan Papan Gipsum Partisi Dengan Perekat Tepung Tapioka, 2009 USU Repository © 2008

Gambar 2. Sampel Yang Akan Dilakukan Uji Parameter Rosmaida A.Purba : Pemanfaatan Limbah Padat Pabrik Kertas Rokok Sebagai Pengisi Bahan Papan Gipsum Partisi Dengan Perekat Tepung Tapioka, 2009 USU Repository © 2008


54

Gambar 3. Alat Mesin Press Hidraulik

55

Gambar 4. Gambar Alat Mikroskop Kamera Digital



I. SPESIFIKASI PAPAN GIPSUM JAYA BOARD

Data Standar Spesifikasi Papan Gipsum Jayaboard

Parameter Unit Spesification

Across

Direction 356 min

Fleksural

Strength Pararel

Direction

N

133 min

Hardness Edge 11 min

Core Lbf 15 min

Nail Pull

Resistance N 267 min

Humidified

Deflection Mm 48 max

Thickness Mm 0,4 max

Width Mm 2,4 max

Length Mm 64 max

Humidified

Bond Loss % 50 max

Square Ness Mm 3,2 max

J. HASIL KAREKTERISASI LIMBAH PADAT PABRIK KERTAS ROKOK di

LABORATORIUM BALAI BESAR SELULOSA BANDUNG

Hasil Karakterisasi Limbah Padat

No. Parameter Satuan Hasil uji (595) Metoda

1. Alpha selulosa % 62,99 ±1,22 SNI 14-0444-1989

2. Kadar kalsium % 15,95 ± 0,72 In House

3. Kadar Air % 4,78 ± 0,09 SNI 14-0496-1989

4. Kadar Abu % 42,21 ± 1,03 SNI 14-1031-198


09E01424

Documents

Transcript of 09E01424