I. PENDAHULUAN

B. TUJUAN

Tujuan praktikum kali ini adalah untuk memberikan gambaran sifat fisik

beberapa jenis bahan kemasan kertas yaitu gramatur dan densitas kertas, kekuatan

kertas, kekuatan tarik, dan regangan putus, ketahanan gesek serta daya serap air

pada kertas.

A. TUJUAN

A. Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan adalah lima jenis kertas. Sedangkan alat yang

diperlukan untuk menunjang praktikum adalah neraca, mistar, gunting, jangka

sorong, mikrometer sekrup, paper tensile strenght tester, abrasion resistance

tester, Cobb tester, dan DDI tester.

B. Metode

Penentuan Gramatur dan Densitas

Gramatur adalah nilai yang menunjukkan bobot kertas per satuan luas

(g/m2), sedangkan densitas adalah bobot per satuan volume (g/m3). Kertas

berukuran 10 x 10 diukur bobot sebanyak dua kali.

Gramatur (g/m2) = x

Densitas diperoleh dengan membagi gramatur kertas dan tebal kertas. Tebal

kertas diukur menggunakan mikrometer sekrup pada lima tempat berbeda dan

diambil rata-ratanya.

Densitas (g/m3) =

Penentuan Ketahanan Tarik dan Regangan Putus

Bobot contoh (g)

100 cm2

10.000 cm2

1 m2

Gramatur kertas

Tebal kertas (m) x 1000

Penentuan ketahanan tarik dan regangan putus dilakuakn menggunakan

paper tensile strength tester dengan contoh uji berukuran 22 x 1,5 cm. Bagian

ujung contoh uji dipasang pada bagian penjepit alas dan dikeraskan. Ujung kertas

lainnya dipasang pada klem bawah dan dikeraskan. Selanjutnya pengunci bagian

klem alas dikendorkan sehingga klem alas dapat bergerak untuk mendapatkan

penempatan contoh uji yang benar. Untuk pengukuran, tuas di sebelah kanan

ditekan ke bawah. Bersamaan dengan itu, jarum penunjuk bergerak ke alas. Pada

saat tertentu, contoh uji putus, jarum penunjuk berhenti bergerak. Nilai yang

ditunjukkan oleh jarum penunjuk adalah nilai beban tarik. Nilai kekuatan tarik

ditentukan dengan membagi nilai beban tarik dengan luas permukaan.

Kekuatan tarik (kgf/cm2) = x

N = banyak contoh kertas tiap uji

t = tebal lembar contoh uji (cm)

Ketika alat bekerja, diukur pula elongasi contoh uji. Elongasi (perpanjangan

putus) dilihat pada skala piringan. Persen perpanjangan putus ditentukan dengan

membagi perpanjangan contoh uji dengan panjang contoh uji.

Penentuan Ketahanan Gesek. Contoh uji berbentuk lingkaran dengan

diameter 10 cm diberi lubang kecil di tengah diameter 0.5 cm ditimbang terlebih

dahulu. Kemudian dipasang pada alat uji, dijepit bagian tengah dan tepinya.

Selanjutnya, alat dihidupkan termasuk pompa penghisap debu gesekan. Selama

alat bekerja, dilakukan pengamatan terhadap contoh uji hingga contoh uji rusak

maka pengujian dihentikan.

Kehilangan bobot setiap kali gesekan =

16

N

Nilai beban tarik (kgf)

1,5 cm x t

M1 – M2

A x L

Penentuan Daya Serap Kertas terhadap Kertas

Penentuan daya serap kertas terhadap air menggunakan COBB tester.

Contoh uji berukuran 12 x 12 cm diselipkan di antara plat dan tabung, kemudian

dipasang baut penahan dengan rapat sehingga tidak akan bocor.

Air sejumlah 100 ml dimasukkan dalam COBB tester dan didiamkan 10

menit. Selanjutnya, air dikeluarkan dari alat dan diambil lembar contoh dari alat.

Lalu air diserap menggunakan kertas saring. Contoh uji ditimbang kembali.

Banyak air yang diserap =

Pengujian Ketahanan Sobek

Ketahanan sobek merupakan besarnya gaya untuk menyobek kertas

sepanjang 1 cm menggunakan elemendorf tearing strength tester.

Contoh uji berukuran 76 x 63 mm sebanyak 16 lembar dipasang pada klip

penjepit dengan arah memanjang. Pendulum dipasang pada posisi siap. Sisa

contoh uji dijepit oleh klip penjepit pada pendulum. Jarum penunjuk diarahkan ke

bawah. Tombol pelepas pendulum ditekan sehingga pendulum bergerak

mengayun secara bebas. Skala yang ditunjuk merupakan nilai terbaca

Ketahanan sobek =

(Bobot awal-bobot akhir) x waktu

Luas

Nilai terbaca x 16

∑ contoh dalam pengujian

Ketahanan sobek

Faktor sobek =

Uji Ketahanan Jatuh. Kertas berukuran 10 x 10 cm di pasang pada alat

DDI (Dart Drop Impact). Lalu beban dijatuhkan dengan ketinggian tertentu.

Ukuran beban disesuaikan mulai dari yang terkecil hingga beban minimum yang

mampu membuat kertas bolong.

Kertas merupakan struktur lembaran yang terbuat dari pulp dan bahan lain

sebagai bahan tambahan dengan fungsi tertentu. Bagian terbesar kertas adalah

pulp, sedangkan bahan lain sebagai bahan tambahan hanya sedikit karena

digunakan hanya untuk mendapat sifat tertentu (Setyowati, 2000).

Pengujian terhadap kualitas kertas perlu dilakukan untuk menentukan jenis

kertas yang tepat dalam penggunaannya. Sebelum melakukan pengujian terhadap

kertas ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu kalibrasi alat, pengambilan

contoh, dan kondisi pengujian (Syarief, 1988).

Salah satu sifat fisik kertas untuk keperluan pengemasan adalah

ketahanan/kekuatan tarik kertas. Sifat ini berkaitan dengan daya tahan kemasan

setelah diisi terutama berhuungan dengan penanganan produk terkemas (Yuliasih

et al., 2006). Kekuatan tarik adalah gaya tahan lembaran pulp atau kertas terhadap

gaya yang bekerja pada kedua ujungnya (Irawadi dan Yani, 1993). Kekuatan tarik

dibedakan menjadi kekuatan statis dinamis dan kekuatan kelim pada sambungan.

Uji kekuatan tarik memberi gambaran kekuatan kertas jika kertas tersebut ditarik

searah dengan alur kertas. Bahan pengemas seperti kertas sampul, kertas

pembungkus, dan lain sebagainya diuji dengan berbagai perlakuan yang akan

gramatur

diterima bahan yaitu printing, pelapisan, dan sebagainya (Syarief, 1988).

Umumnya kekuatan tarik kertas pada arah sejajar mesin kertas (MD) lebih tinggi

dibanding arah tegak lurus kertas (CD) (Yuliasih, 2006). Prinsip penentuan

kekuatan tarik dan regangan kertas (elongasi) berdasarkan jumlah gaya yang

diperlukan untuk memutuskan potongan kertas erukuran 1 x 10 inchi setelah

kedua ujungnya ditarik berlawanan (Syarief, 988).

Pengujian daya serap air dimaksudkan untuk mengetahui tingkat penetrasi

cairan ke dalam kertas. Dengan demikian dapat digunakan sekaligus untuk

menguji mutu bahan pengisi. Hal ini berguna untuk mengetahui kualitas CBF dan

SBF guna keperluan ekspor (Satiawihardja, 1985).

Densitas (porositas) kertas diperoleh dengan membagi gramatur kertas

dengan tebal kertas atau dengan mengukurnya menggunakan densonometer. Alat

ini mencatat waktu yang diperlukan untuk melakukan 100 m3 udara yang

dihembuskan melalui lembaran kertas seluas 1 inchi2. jika udara dapat menembus

kertas dengan cepat, maka kertas yang diuji relatif poros (Syarief, 1988).

Gramatur kertas dipengaruhi oleh kadar air dan kelembaban relatif udara di

sekitar kertas. Karena gramatur dinyatakan sebagai total berat kertas termasuk

kadar air, maka pengukuran harus dilakukan pada kondisi standar (Casey, 1981).

Menurut Casey (1981), secara teknis rapat massa mempunyai hubungan erat

dengan daya ikatan antar serat dan derajat fibrilisasi serat pulp yang nantinya

berpengaruh pada pencetakan. Dalam prosesnya, filler kaolin berpengaruh pada

sifat fisik lembaran kertas (densitas dan gramatur). Kaolin berfungsi sebagai

bahan pengisi antar serat, menambah bobot kertas dan menghaluskan kertas.

Adanya perbedaan kekuatan tarik pada kertas disebabkan adanya perbedaan

panjang serat yang menyusun kertas tersebut. Kekuatan tarik kertas sebanding

dengan kuadrat akar rata-rata perbandingan panjang serat dan bobotnya

(Nurmainah, 2002).

Indeks sobek tertinggi dihasilkan oleh kelompok massa jenis terendah.

Indeks sobek makin menurun dengan meningkatnya massa jenis (Mariati 1995).

Nilai indeks sobek juga diduga dipengaruhi oleh perbedaan kandungan kimia

terutama selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Selulosa dalam lembaran pulp

mempunyai daya gabung yang besar dan memudahkan terbentuknya jalinan antar

serat. Pulp yang mengandung hemiselulosa rendah sukar digiling dan

menghasilkan lembaran berkekuatan rendah, demikian pula pulp yang

mengandung kadar lignin tinggi (Casey, 1980).

Ketahanan gesek kertas berbeda pada kedua permukaannya. Sisi permukaan

felt pada umumnya memiliki ketahanan gesek yang lebih rendah dari pada sisi

permukaan roll. Daya tahan terhadap gesekan berkaitan dengan ketahanan

kemasan untuk digeser atau ditumpuk selama penanganan dan penyimpanan

(Yuliasih, 2006). Pada penentuan ketahanan gesek diperlukan penghisap debu

untuk memisahkan debu hasil penggesekan. Hal ini karena bila tidak ada

penghisap debu, maka debu hasil penggesekan akan menghalangi bidang

penggesekan sehingga mengganggu pengukuran (Nurmainah, 2002).

Kertas memiliki sizer yang berpengaruh terhadap daya serap air. Sizer

merupakan tambahan untuk meningkatkan ketahaan kertas terhadap cairan.

Permukaan sizer umumnya selaput tipis tepung, getah, dan polimer sintetis. Hasil

dari uji menunjukkan bahwa antara kertas tips dan tebal, permukaan tipis dan

tebal (Casey 1998).

Casey JP. 1980. Pulp and Paper ChemistryAnd Chemical Technology. John

Wiley. New York.

Mariati S. 1995. Studi Pembuatan Pulp Kraft untuk Kertas dari Campuran Kayu

Daun Lebar Berdasarkan Pengelompokan Massa Jenis. Skripsi.

Irawadi dan Yani M.1993. Pengemasan Bahan Pangan. Departemen Teknologi

Industri Pertanian IPB. Bogor.

Satiawihardja B. 1985. Pengemasan Bahan Pangan. Fakultas Tekonologi

Pertanian IOB. Bogor.

Setyowati K. 2000. Pengemasan 1. Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB.

Bogor.

Syarief et al. 1988. Teknik Pengemasan Pangan. PAU IPB. Bogor.

Yuliasih I et al. Modul Laboratorium Pengemasan dan Penyimpanan. Departemen

Teknologi Industri Pertanian IPB. Bogor.

PEMBAHASAN

Penentuan Gramatur dan Densitas Kertas

Pada percobaan ini, dilakukan pengulangan pengukuran sebanyak dua kali.

Hal tersebut penting karena percobaan yang baik menurut metode rancangan

percobaan menggunakan sedikitnya dua kali pengulangan. Dua kertas dengan

ukuran yang sama ditimbang bobotnya menggunakan timbangan listrik. Hasil

penimbangan menunjukkan adanya selisih yang tidak terlalu besar pada jenis

kertas karton, minyak, dan manila. Pengukuran bobot kertas kraft dan duplex

menunjukkan ukuran bobot yang sama pada ukuran kertas yang sama pula.

Kemudian dilakukan pengukuran terhadap tebal kertas. Diambil lima titik contoh

kertas untuk diukur nilai tebal menggunakan mikrometer sekrup. Lima titik

contoh terletak pada lokasi yang berbeda satu dengan lainnya. Hal ini karena

keadaan permukaan kertas tidak rata sehingga tebal kertas antara beberapa bagian

menunjukkan hasil yang berbeda. Dengan demikian, tebal kertas pada percobaan

kali ini diperoleh dari nilai rata-rata beberapa nilai tebal kertas di lima lokasi

berbeda.

Pengetahuan mengenai nilai gramatur dan densitas sangat penting untuk

menentukan kualitas kertas dalam penggunaannya sebagai bahan

kemasan.Berdasarkan percobaan, duplex memiliki nilai gramatur dan nilai

densitas yang tertinggi. Sedangkan nilai densitas dan nilai gramatur terendah

terdapat pada kertas jenis kraft. Nilai gramatur dan densitas kertas merupakan

acuan bagi sifat fisik kertas lainnya, misalnya ketahanan tarik, ketahanan sobek,

ketahanan jatuh, dan regangan putus kertas.

Dari hasil percobaan diketahui dupleks memiliki ketahanan tarik, ketahanan

sobek, ketahanan jatuh, dan regangan putus kertas yang rendah karena memiliki

densitas yang paling besar di antara lima jenis kertas contoh uji. Sedangkan kertas

minyak memiliki nilai ketahanan tarik, ketahanan sobek, ketahanan jatuh, dan

regangan putus kertas yang tinggi karena nilai densitas kertas minyak adalah yang

terendah di antara lainnya.

Dalam perdagangan digunakan satuan gramatur karena satuan ini cukup

mewakili pihak produsen (bobot kertas) dan pihak konsumen (luas kertas).

Densitas kertas pada dasarnya tidak banyak digunakan dalam industri grafika dan

industri kemasan.

Penentuan Ketahanan tarik dan Regangan Putus

Pengujian kekuatan tarik beberapa jenis kertas uji dilakukan dua kali

pengulangan dengan arah posisi kertas yang berbeda (vertikal dan horizontal).

Nilai kekuatan tarik suatu kertas bila arah serat kertas tersebut searah dengan arah

tarikan (MD) berbeda jika arah serat tersebut tegak lurus dengan arah tarikan

(CD). Hal ini dikarenakan pada posisi CD, paper tensile strength tester menarik

ikatan antar rantai selulosa kertas yang berupa ikatan lemah (van der waals).

Sedangkan pada posisi CD alat penguji menarik ikatan atom-atom pada rantai

selulosa berupa ikatan kuat sehingga sulit putus.

Seperti telah ditulis sebelumnya, densitas dan gramatur mempengaruhi

kekuatan tarik kertas. Kertas yang memiliki nilai gramatur dan densitas tinggi

mempunyai nilai kekuatan tarik yang rendah. Sebaliknya kertas yang berdensitas

dan bergramatur rendah memiliki nilai kekuatan tarik yang tinggi. Pada

percobaan, kertas minyak memiliki nilai kekuatan tarik yang paling tinggi di

antara jenis kertas lainnya. Faktor yang mempengaruhinya adalah densitas dan

gramatur kertas minyak yang rendah. Maksudnya, kualitas kertas minyak sebagai

bahan pengemas hanya digunakan untuk produk-produk tertentu (berbobot

ringan). Berbeda dengan duplex yang nilai kekuatan tariknya secara umum adalah

rendah. Hal ini menunjukkan duplex memiliki kualitas yang paling baik bila diisi

bahan produk. Duplex mampu menahan bobot dengan produk tertentu.

Selain densitas dan gramatur, panjang serat juga merupakan faktor penentu

kekuatan tarik (Nurmainah, 2002). Semakin panjang suatu serat maka nilai

elongasinya semakin besar pula yang menyebabkan nilai kekuatan tarik menjadi

kecil. Duplex merupakan bahan kemasan yang ukuran seratnya berukuran panjang

sehingga mempengaruhi nilai kekuatan tarik menjadi kecil. Sebaliknya kertas

minyak memiliki ukuran panjang serat yang pendek menyebabkan nilai kekuatan

tariknya paling tinggi di antara lima jenis contoh uji.

Pada percobaan dapat diperkirakan arah MD dan CD suatu kertas dilhat

berdasarkan kekuatan tariknya. Kekuatan tarik kertas pada posisi MD mempunyai

nilai yang lebih tinggi dibanding bila kertas pada posisi CD. Percobaan ulangan 1

menempatkan posisi kertas searah MD, hal ini diketahui dari nilai kekuatan tarik

kertas (MD) yang lebih tinggi dari pada posisi kertas tegak lurus CD (ulangan 2).

Penentuan Ketahanan Gesek

Ketahanan gesek kertas diujikan pada abrasion resistace tester untuk

mengetahui ketahanan gesek kertas dengan melihat kehilangan bobot dari kertas

akibat jumlah gesekan yang diberikan saat tertentu. Dengan mengetahui

ketahanan gesek kertas dapat ditentukan kelayakan kertas sebagai bahan kemasan

ketika mengalami gesekan. Kegunaan uji ini berhubungan dengan aplikasi

terhadap ketahanan kemasan digeser selama transportasi serta ketika ditumpuk

saat penyimpanan (Nurmainah, 2002).

Pada penentuan ketahanan gesek diperlukan penghisap debu untuk

memisahkan debu hasil penggesekan. Hal ini karena bila tidak ada penghisap

debu, maka debu hasil penggesekan akan menghalangi bidang penggesekan

sehingga mengganggu pengukuran (Nurmainah, 2002).

Sisi permukaan kertas yang licin (felt) memiliki nilai gesekan yang rendah.

Lain halnya dengan sisi permukaan kertas yang kasar (roll) memiliki nilai gesekan

yang tinggi. Pada permukaan felt, gesekan yang terjadi sangat kecil karena

koefisien gesek terhadap kertas juga rendah yang disebabkan oleh sifat licin

kertas. Pada permukaan roll, gesekan yang terjadi besar karena koefisien gesek

terhadap kertas adalah besar yang dipengaruhi oleh kekasaran kertas.

Pada percobaan, sifat kertas duplex tidak dapat dibandingkan karena data

yang ada tidak lengkap. Kertas kraft memiliki kehilangan bobot yang paling

tinggi. Ini berarti kemasan dari kertas kraft tidak baik kualitasnya berupa

sensifitas terhadap gesekan. Sementara itu, kertas manila baik digunakan sebagai

kemasan karena sensitifitasnya terhadap gesekan adalah rendah. Kehilangan bobot

akibat gesekan pada manila merupakan nilai terkecil yang berarti manila tahan

terhadap gesekan selama proses penyimpanan.

Sisi felt dan roll pada kertas tidak dapat dibedakan secara jelas. Hal ini

karena kedua permukaan memiliki sifat yang identik di kedua permukaannya.

Hasil percobaan memperlihatkan bahwa kehilangan bobot pada dua kali ulangan

satu jenis kertas tidak terdapat selisih data yang signifikan. Ini berarti kedua

permukaan kertas sulit ditentukan sisi felt dan roll.

Penentuan Daya Serap Kertas terhadap Air

Daya serap kertas terhadap air dipengaruhi keadaan permukaan suatu

kertas. Kertas yang memiliki permukaan kasar (roll) berpori-pori luas sehingga air

dengan mudah masuk ke dalamnya. Sementara itu, pori-pori pada kertas

permukaan halus (felt) berukuran kecil sehingga peluang air untuk masuk sangat

sukar. Lagipula pada permukaan halus koefisien gesek yang terjadi mendekati nol

sehingga gaya gesek hampir tidak ada yang menyebabkan air dapat bergerak

bebas di atas permukaan sebagai aliran.

Pada ulangan 2 kertas karton, minyak, manila, kraft, dan duplex dapat

diduga merupakan sisi roll karena bobot air yang lebih banyak ditemukan pada

ulangan 2. Ulangan 1 diduga sebagai sisi felt karena jumlah air yang diserap

dalam waktu tertentu lebih sedikit dari pada data ulangan 2.

Pengetahuan mengenai daya serap kertas terhadap air berguna untuk

mengetahui kualitas kertas agar dapat dimanfaatkan menjadi produk tertentu. Hal

ini berkaitan juga dengan kemampuan kertas untuk menyerap tinta saat dilakukan

printing. Nilai daya serap kertas terhadap air yang optimum berpengaruh pada

layout design yang menggunakan tinta.

Penentuan Ketahanan Sobek

Ketahanan sobek erat kaitannya dengan daya tahan kemasan untuk

mengalami kerusakan berupa sobekan. Pada percobaan kertas yang dapat

dibandingkan hanya jenis karton, minyak, dan manila. Ketahanan sobek tertinggi

terdapat pada kertas karton. Sedangkan yang terendah terdapat pada kertas

minyak. Hal ini berarti karton rentan terhadap gesekan karena pengaruh

permukaan yang kasar. Sedangkan ketahanan sobek terendah terdapat pada kertas

minyak. Hal ini juga dipengaruhi oleh sifat permukaan kertas yang halus.

DDI Tester

Uji ini ingin mengetahui bobot maksimum yang masih dapat ditanggung

oleh bahan kemasan kertas dalam pengemasan. Pada percobaan hanya terdapat

jenis kertas yang dapat dibandingkan. Duplex memiliki nilai DDI yang tinggi. Hal

ini memperlihatkan bahwa kertas duplex termasuk kualitas baik karena masih

dapat menanggung beban 705 gram. Dibandingkan dupleks, kualitas uji DDI

manila lebih rendah, yakni 37,5 gram.

Hasil uji DDI yang berbeda tergantung pada gramatur dan densitas. Makin

tinggi nilai gramatur dan densitas maka makin tinggi nilai DDI tester.

Gramatur dan densitas manila lebih rendah dari pada duplex. Ini sejalan

dengan nilai DDI tester manila yang lebih rendah dari duplex.