PEMANFAATAN SERAT PISANG ABAKA (Musa textilis Nee) DAN KERTAS HVS SEBAGAI KERTAS SENI YOGA PRASETYO

Transkripsi

1 PEMANFAATAN SERAT PISANG ABAKA (Musa textilis Nee) DAN KERTAS HVS SEBAGAI KERTAS SENI YOGA PRASETYO DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014

2

3 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul adalah Pemanfaatan Serat Pisang Abaka (Musa textilis Nee) dan Kertas HVS Sebagai Kertas Seni benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Juli 2014 Yoga Prasetyo NIM F

4 ABSTRAK YOGA PRASETYO. Pemanfaatan Serat Pisang Abaka (Musa textilis Nee) dan Kertas HVS Sebagai Kertas Seni. Dibimbing Oleh NASTITI SISWI INDRASTI. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh konsentrasi pelarut dan waktu pemasakan terhadap rendemen, bilangan kappa, selektifitas delignifikasi, dan ph, menentukan kombinasi perlakuan NaOH dan CaO terbaik berdasarkan selektifitas delignifikasi, dan mengetahui sifat mekanik kertas seni. Proses pemasakan dibagi menjadi dua tipe bahan pelarut yaitu NaOH 8-12 % dan CaO % yang diproses dengan perbandingan bahan dan pelarut (1:6), waktu pemasakan pulp (45 menit dan 60 menit), dan pada suhu 170 o C. Penggunaan NaOH menghasilkan bilangan kappa berkisar , sedangkan CaO menghasilkan Penggunaan NaOH menghasilkan selektifitas delignifikasi berkisar , sedangkan CaO menghasilkan Namun, CaO memiliki nilai rendemen yang lebih baik yaitu %, sedangkan NaOH berkisar %. Hasil penelitian menunjukkan, NaOH 12 % dan CaO 17 % dengan waktu pemasakan 1 jam (Na 3 T 2 dan Ca 3 T 2 ) mempunyai selektifitas delignifikasi yang lebih baik dibandingkan konsentrasi perlakuan lainnya yang menunjukkan kombinasi perlakuan terbaik berdasarkan kemurnian selulosa dan intensitas delignifikasi lignin yang lebih baik. Hasil pengujian sifat mekanik kertas menunjukkan, Na 3 T 2 mempunyai nilai ketahanan tarik dan sobek lebih baik (70.66 kn/m dan mn) dibanding Ca 3 T 2 (50.87 kn/m dan mn) Kata Kunci: abaka, kertas seni, waktu pemasakan, dan pelarut.

5 ABSTRACT YOGA PRASETYO. The Utilization of Abaca Fibre (Musa textilis Nee) and HVS Paper as Art Paper. Supervised by NASTITI SISWI INDRASTI. The purposes of this study are to know the influence of solvent concentration and pulping time toward the yield, kappa number, delignification selectivity,and acid level, determine the best combination experiment of NaOH and CaO based on delignification selectivity and recognize the mechanical properties of art paper. Alkali Pulping process was differentiated into two kinds of solvent (NaOH 8-12 % and CaO %) which were pulped in ratio of material and solvent (1:6), pulping time (45 minutes and 60 minutes), and the temperature of 170 o C. Using concentration of NaOH had kappa index valued , while CaO had Using NaOH had delignification selectivity valued , while CaO had However, the yield of CaO had a better property ( %), while NaOH had ( %). Based on experiment, NaOH 12% and CaO 17% with an hour pulping time (Na 3 T 2 dan Ca 3 T 2 ) had a better delignication selectivity which was considered as the best combination experiment and showed the better cellulose purity and lignin delignification intensity. The mechanical properties showed that Na 3 T 2 had a better tensile and tear resistance (70.66 kn/m and mn) over Ca 3 T 2 (50.87 kn/m and mn) Keywords: abaca, art paper, pulping time, solvent

6

7 PEMANFAATAN SERAT PISANG ABAKA (Musa textilis Nee) DAN KERTAS HVS SEBAGAI KERTAS SENI YOGA PRASETYO Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknologi Industri Pertanian DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014

8

9 Judul Skripsi : Pemanfaatan Serat Pisang Abaka (Musa textilis Nee) dan Kertas HVS Sebagai Kertas Seni Nama : Yoga Prasetyo NIM : F Disetujui oleh, Prof Dr Ir Nastiti Siswi Indrasti Pembimbing Diketahui oleh, Prof Dr Ir Nastiti Siswi Indrasti Ketua Departemen Tanggal Lulus:

10 PRAKATA Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia dan Rahmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul Pemanfaatan Serat Pisang Abaka (Musa textilis Nee) dan Kertas HVS Sebagai Kertas Seni yang dilaksanakan pada bulan Maret hingga Juni di Laboratorium Kimia, Departemen Teknologi Hasil Hutan dan LIPI Biomaterial. Selama penelitian dan penyusunan skripsi, penulis banyak mendapat bantuan, bimbingan, dan pengalaman yang sangat berharga dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, penulis ingin meyampaikan rasa terima kasih kepada: 1. Ibu Prof. Dr. Ir Nastiti Siswi Indrasti selaku dosen pembimbing akademik yang telah membantu dan memberi arahan selama penelitian dan penulisan skripsi. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. Khaswar Syamsu, MSc sebagai dosen penguji yang telah memberi arahan dan masukan dalam penyusunan skripsi. 3. Ibu Dr. Ir. Hj. Titi Candra Sunarti, MSi selaku dosen penguji yang telah memberi arahan dan masukan dalam penyusunan skripsi. 4. Bapak Nyoman J. Wistara, Ph.D selaku dosen Teknologi Hasil Hutan yang telah memberi arahan dan informasi mengenai penelitian. 5. Staf laboratorium Kimia Hasil hutan IPB (Bapak Supriatin dan Bapak Gunawan) 6. Staf Laboratorium LIPI Biomaterial yang telah membantu dalam proses penelitian. 7. Orang tua dan keluarga yang telah memberikan dukungan selama pelaksanaan penelitian dan penyelesaian skripsi 8. Teman-teman TIN 47 yang telah memberikan dukungan dan motivasi. Semoga Skripsi ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata bagi perkembangan industri kertas. Bogor, Juli 2014 Yoga Prasetyo

11 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL viii DAFTAR GAMBAR viii DAFTAR LAMPIRAN viii PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Tujuan Penelitian 2 Manfaat Penelitian 2 Ruang Lingkup Penelitian 2 METODE PENELITIAN 3 Kerangka Pemikiran 3 Bahan dan Alat 4 Penyiapan Pulp Serat Pisang Abaka 4 Karakteristasi Pulp 7 Pembuatan Kertas Seni 9 Karakterisasi Kertas 10 Analisis Data 11 HASIL DAN PEMBAHASAN 12 Produksi dan Krakteristik Pulp 12 Karakteristik Pulp Pisang Abaka 18 Parameter Perlakuan Terbaik 19 Sifat Fisik dan Mekanik Lembaran Kertas Seni 20 SIMPULAN DAN SARAN 22 Simpulan 22 Saran 23 DAFTAR PUSTAKA 23 LAMPIRAN 26 RIWAYAT HIDUP 38

12 DAFTAR TABEL 1 Faktor koreksi perbedaan pemakaian persentase permanganat 8 2 Kelas mutu serat berdasarkan klasifikasi runkel 19 DAFTAR GAMBAR 1 Kerangka pemikiran penelitian 3 2 Proses produksi kertas seni 5 3 Digester 7 4 Disc refiner 9 5 Pencetak dan penyaring kertas 9 6 Pengaruh konsentrasi NaOH dan waktu pemasakan terhadap rendemen 13 7 Pengaruh konsentrasi CaO dan waktu pemasakan terhadap rendemen 13 8 Pengaruh konsentrasi NaOH dan waktu pemasakan pulp terhadap bilangan kappa 14 9 Pengaruh konsentrasi CaO dan waktu pemasakan pulp terhadap bilangan kappa Pengaruh konsentrasi NaOH dan waktu pemasakan terhadap selektifitas delignifikasi Pengaruh konsentrasi CaO dan waktu pemasakan terhadap selektifitas delignifikasi Pengaruh konsentrasi NaOH dan waktu pemasakan terhadap ph Pengaruh konsentrasi CaO dan waktu pemasakan terhadap ph Ketahanan tarik kertas seni Ketahanan sobek kertas seni 22 DAFTAR LAMPIRAN 1 Hasil pengujian rendemen pulp tersaring dengan pengaruh NaOH 26 2 Uji analisis keragaman rendemen tersaring pulp dengan pengaruh NaOH 26 3 Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap rendemen 26 4 Hasil pengujian rendemen pulp tersaring dengan pengaruh CaO 27 5 Uji analisis keragaman rendemen tersaring pulp dengan pengaruh CaO 27 6 Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap rendemen 27 7 Hasil pengujian bilangan kappa dengan pengaruh NaOH 28 8 Uji analisis keragaman bilangan kappa dengan pengaruh NaOH 28 9 Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap bilangan kappa Hasil pengujian bilangan kappa dengan pengaruh CaO Uji analisis keragaman bilangan kappa dengan pengaruh CaO 29

13 12 Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap bilangan kappa Hasil pengujian selektifitas delignifikasi dengan pengaruh NaOH Uji analisis keragaman selektifitas delignifikasi dengan pengaruh NaOH Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap selektifitas delignifikasi Hasil pengujian selektifitas delignifikasi dengan pengaruh CaO Uji analisis keragaman selektifitas delignifikasi dengan pengaruh CaO Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap selektifitas delignifikasi Hasil pengujian ph dengan pengaruh NaOH Uji analisis keragaman ph dengan pengaruh NaOH Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap ph Hasil pengujian ph dengan pengaruh CaO Uji analisis keragaman ph dengan pengaruh CaO Uji lanjut duncan pengaruh konsentrasi terhadap ph Dimensi Pulp Turunan Dimensi Pulp Kriteria penilaian serat kayu Indonesia untuk bahan pulp dan kertas 37

14

15 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Peningkatan perkembangan industri pulp dan kertas di Indonesia telah membawa dampak terhadap meningkatnya permasalahan lingkungan yang disebabkan oleh ketergantungan industri pulp terhadap kayu. Menurut Antara et al (2011), penyebaran industri pulp dan kertas di wilayah Jawa sekitar % ( ton/tahun), sedangkan di wilayah Sumatera sekitar % ( ton/tahun) dan wilayah Kalimatan 4.61 % ( ton/tahun). Pada tahun 2002, Indonesia memproduksi kertas sebanyak 7.6 juta ton per tahun. Produksi kertas pada tahun 2014 diprediksi akan meningkat hingga 13 juta ton (Kemenperin 2014). Pisang abaka (Musa textilis Nee) merupakan salah satu serat alam yang mempunyai potensi besar sebagai substitusi kayu karena mempunyai sifat mekanik dan kimiawi yang baik. Serat abaka memiliki kekuatan tarik dan kekuatan lentur yang baik dan tahan terhadap kebusukan (Hintermann 2005). Pisang abaka dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku organik tekstil dan kertas karena mengandung 70.2 % selulosa, % hemiselulosa dan 5-18 % lignin (Haroen 1997). Pisang abaka merupakan salah satu tanaman penghasil serat bukan kayu (non wood) yang memiliki serat panjang. Tanaman ini dapat tumbuh di kawasan Indonesia mulai dari dataran rendah sampai dataran tinggi yang memiliki ketinggian m dari permukaan laut. Jenis tanah yang cocok mulai dari vulkanis, aluvial sampai tanah agak gembur dengan tingkat keasaman (ph) 5-8. Pertumbuhan akan lebih baik apabila ph berkisar 6-7. Pisang abaka dapat tumbuh pada kemiringan tanah antara %, curah hujan mm, suhu udara o C, kelembaban udara % dengan pancaran sinar matahari yang cukup (Haroen 1999). Persebaran pisang abaka meliputi Jawa Timur dan Sulawesi Utara yang mencapai 923 ton/tahun pada tahun 2014 (Kementan 2014). Berkaitan dengan hal tersebut, serat pisang abaka dapat dimanfaatkan sebagai kertas seni dengan penambahan kertas HVS yang akan menghasilkan kertas bertekstur kasar. Pencampuran bahan serat pisang abaka dan kertas HVS karena HVS memiliki selulosa dan opasitas yang tinggi. Menurut Ruseimy (2008) Kertas HVS memiliki kandungan serat selulosa berkisar 60.5 %. Pembuatan kertas seni merupakan salah satu alternatif pengolahan serat pisang abaka dan kertas bekas. Kertas seni berpotensi untuk dikembangkan oleh masyarakat karena pengolahan kertas seni yang tidak rumit, selain itu kertas seni dapat dijual dengan harga yang mahal. Proses delignifikasi dalam pembuatan pulp ini menggunakan pelarut NaOH dan CaO yang diharapkan dapat menghasilkan kandungan lignin rendah dan selulosa yang tinggi. Kapur (CaO) dapat digunakan saat pemasakan bahan-bahan berserat pendek dan dapat meningkatkan titik didih air yang digunakan pada proses hidrolisis. CaO juga merupakan zat pelarut yang ramah lingkungan (Oates 1998). Menurut

16 2 Stocchi et al (2007), perlakuan alkali dapat meningkatkan kekakuan, kekuatan, dan modulus lentur dinamis yang menunjukkan peningkatan kekuatan ikatan antar muka dan adhesi antara matriks dan serat. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Pemanfaatan serat pisang abaka dan kertas HVS bekas sebagai bahan baku kertas seni. 2. Mengetahui pengaruh konsentrasi NaOH dan CaO dan waktu pemasakan pulp terhadap parameter rendemen, bilangan kappa, selektifitas delignifikasi, dan ph. 3. Menentukan kombinasi percobaan terbaik pada pelarut CaO dan NaOH berdasarkan selektifitas delignifikasi. 4. Mengetahui karakteristik mekanik kertas seni. Manfaat Penelitian Manfaat Penelitian pengaruh proporsi bahan baku terhadap karakteristik kertas seni berbahan baku pisang abaka adalah sebagai berikut: 1. Memberikan informasi penggunaan serat pisang abaka dan kertas HVS sebagai bahan baku kertas seni. 2. Memberikan informasi pengaruh kosentrasi larutan ekstraksi, jenis larutan ekstraksi, dan waktu pemasakan terhadap karakteristik sifat fisik dan mekanik kertas seni. 3. Memberikan informasi pengaruh dimensi serat pulp terhadap karakteristik mekanik kertas. Ruang Lingkup Ruang lingkup dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Bahan baku serat alam yang digunakan adalah pisang abaka (Musa textilis Nee) dan kertas HVS sebagai kertas seni. 2. Zat kimia yang digunakan antara lain: NaOH 8 %, 10 %, 12 % dan CaO 13 %, 15 %, 17 % PVAc Sebagai perekat 3. Proses pulping dilakukan pada suhu 170 o C dengan dua waktu perlakuan berbeda yaitu waktu 45 menit dan 60 menit. 4. kertas HVS A4 bergramatur 80 g/m Proporsi bahan baku serat dengan pulp kertas HVS adalah 60:40.

17 3 METODE PENELITIAN Kerangka Pemikiran Pembuatan kertas dilakukan dengan identifikasi awal pulp terbaik berdasarkan karakteristik kimia pulp yang dihasilkan oleh pelarut ekstraksi NaOH dan CaO. Penelitian berikutnya adalah menentukan perlakuan terbaik dari masing-masing jenis pelarut berdasarkan selektifitas delignifikasi yang lebih baik. Kemudian, masingmasing perlakuan dibentuk lembaran kertas untuk diketahui karaktertik mekanik yang dihasilkan. Diagram kerangka pemikiran dapat dilihat pada Gambar 1. Serat pisang abaka Persiapan bahan Proses pulping dengan pelarut NaOH Proses pulping dengan pelarut CaO Pengujian karakteristik kimia pulp Pulp NaOH dengan karakteristik kimia terbaik Pulp CaO dengan karakteristik kimia terbaik Pembentukan lembaran kertas Pengujian sifat mekanik kertas Gambar 1 Kerangka Pemikiran Penelitian

18 4 Bahan dan Alat Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan pulp adalah serat pisang abaka yang berasal dari malang, NaOH, CaO, PVAc, KMnO 4, H 2 SO 4, KI, Na 2 S 2 O 3,, kanji, aquades, dan air. Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan kertas adalah kertas HVS, pulp, dan air. Sedangkan, bahan-bahan yang digunakan dalam identifikasi dimensi serat adalah safranin, alkohol 10 %, alkohol 30 %, dan alkohol 50 %. Alat Alat-alat yang digunakan dalam pembuaan pulp adalah digester, erlenmeyer, gelas ukur, magnet stirer, timbangan dan pipet tetes. Alat-alat yang digunakan dalam pembuatan kertas adalah blender, disc refiner dan pencetak kertas. Alat yang digunakan dalam pengujian kertas adalah paper tensile strength tester dan elmendorf tearing tester. Sedangkan, alat-alat yang digunakan untuk identifikasi dimensi serat adalah mikroskop, botol film, dan pipet tetes. Tahapan Penelitian Untuk mendapatkan serat dari pisang abaka, beberapa proses secara fisik dan kimiawi perlu dilakukan. Proses tersebut diantaranya pembersihan dan preparasi serat, proses pulping atau penghilangan lignin dari serat, dan pembentukan kertas. Metode pembuatan kertas dapat dilihat pada Gambar 2.

19 5 Serat pisang abaka Pemotongan bahan 2-3 cm Pembersihan serat Bahan:larutan pemasak (1:6), NaOH (8%, 10%, dan 12%) atau CaO (13%, 15%, dan 17% ) Ekstraksi (170 o C, 45 menit) ; (170 o C,60 menit) Pulp Air Pencucian Air sisa pencucian Penyaringan Pulp Kertas Analisis bilangan kappa, rendemen, ph, dan dimensi serat Pengecilan ukuran PVAc 5%, Pulp: pulp kertas HVS (60:40) Penggilingan Perendaman dengan air Pencetakan Pengeringan (60 o C, 4 jam) Kertas Seni Pengujian fisik dan mekanik kertas Gambar 2 Proses produksi kertas seni

20 6 Preparasi Bahan Baku Penyiapan Pulp Serat Pisang Abaka Bahan baku berupa pisang abaka (Musa textilis Nee) berasal dari Malang. Bagian yang diambil adalah serat yang berasal dari batang pisang dan dipisahkan melalui proses dekortikator. Serat dipotong 2-3 cm secara manual. Kemudian, serat dibersihkan dari kotoran-kotoran. Kadar air serat dihitung dengan mengambil serat secara acak (A), lalu dikeringkan dalam oven 103 ± 2 o C hingga tercapai berat yang konstan (B). KA = A B x 100% B Untuk mencegah terjadinya perubahan kadar air, maka serpih dimasukkan ke dalam kantong plastik yang ditutup rapat. Bila KA sudah ditentukan maka dapat dihitung berat basah serpih (BB) dari berat kering tanur (BKT) yaitu sebesar 150 g untuk pemasakan berdasarkan rumus : Pembuatan Pulp BB = (KA + 1 ) x BKT Prinsip pembuatan pulp adalah mendapatkan kemurnian selulosa dengan mendegradasi lignin. Tujuan dari proses tersebut adalah mempermudah mendapatkan selulosa pada serat abaka. Serpih setara 150 g kering tanur dimasak dalam digester (Gambar 3). Penentuan konsentrasi didasarkan pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh (Jimenez et al. 2005) yang menggunakan taraf NaOH sebesar 5-10 %. Sedangkan, penentuan taraf konsentrasi CaO didasarkan pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh (Zulfikar et al. 2009) yang menggunakan CaO sebagai bahan delignifikasi pada taraf 5-15 %. Dalam pemasakan pulp terdapat tiga taraf konsentrasi yang terdiri dari dua jenis pelarut yaitu NaOH 8 % (Na 1 ), 10 % (Na 2 ) 12 % (Na 3 ) dan CaO 13 % (Ca 1 ), 15 % (Ca 2 ) 17 % (Ca 3 ). Lama pemasakan dilakukan dengan dua taraf waktu yaitu 45 menit (T 1 ) dan 60 menit (T 2 ). Sehingga terdapat 12 kombinasi perlakuan yaitu Na 1 T 1, Na 1 T 2, Na 2 T 1, Na 2 T 2, Na 3 T 1, Na 3 T 2, Ca 1 T 1, Ca 1 T 2, Ca 2 T 1, Ca 2 T 2, Ca 3 T 1, dan Ca 3 T 2. Waktu pemasakan pulp terdiri dari ± 40 menit waktu impregnasi hingga mencapai suhu maksimum (170 o C). Rasio bahan dengan larutan pemasak 1:6 (g/l). Kemudian pulp dibersihkan dengan air bersih dan disaring, sehingga didapatkan pulp bersih.

21 7 Gambar 3 Digester Karakterisasi Pulp Rendemen Pemasakan Pulp hasil pemasakan dipisahkan dari cairan pemasakannya atau black liquor dengan cara mencuci pulp dengan air mengalir sampai bebas dari bahan kimia dan disaring dengan screen dengan ukuran 38 mesh, kemudian pulp ditentukan kadar air dengan metode (SNI ). Lindi hitam diuji ph untuk mengetahui Kemudian, pulp ditentukan rendemen pulpnya denngan rumus berikut: Keterangan : R = W a W b x 100% R = Rendemen pemasakan (%) W a = Berat kering oven pulp hasil pemasakan (g) W b = Berat Kering oven pulp sebelum dimasak (g) Bilangan Kappa (SNI 0494:2008) Pulp ditimbang sebanyak 1 g kering oven dan dimasukkan ke dalam gelas piala 1000 ml, kemudian contoh ditambahkan 700 ml air suling dan diaduk dengan magnet styrer hingga serat terurai. Larutan H 2 SO 4 4 N sebanyak 25 ml dituangkan ke dalam gelas piala berisi pulp dan ditinggalkan sebagian sebagai pembilas. Kemudian secara perlahan-lahan larutan KMNO 4 0,1 N dimasukkan ke dalam gelas piala tersebut. Tempat bekas larutan KMO 4 0,1 N dibilas dengan H 2 SO 4 4 N. Setelah lima menit ditambahkan 10 ml KI 10 % dan dititrasi dengan larutan Na 2 S 2 O N serta larutan kanji 0.2 % sebagai indikator. Blanko dibuat dengan langkah yang sama tetapi tanpa menggunakan contoh pulp. Perhitungan bilangan kappa: K = P x F W

22 8 P = b a N 0.1 Keterangan: K : Nilai bilangan kappa F : faktor koreksi pemakaian 50 % kalium permanganat yang bergantung padanilai p sesuai dengan tabel p : larutan kalium permanganat yang terpakai oleh contoh pulp, dinyatakan dalam mililiter (ml) w : berat contoh kering oven, dinyatakan dalam gram (g); b : larutan natrium thiosulfat yang terpakai dalam titrasi blanko, dinyatakan dalam mililiter (ml) a : larutan natrium thiosulfat yang terpakai dalam titrasi contoh, dinyatakan dalam mililiter (ml) N : normalitas larutan natrium thiosulfat Tabel 1 Faktor (p) koreksi perbedaan pemakaian persentase permanganat P Selektifitas Delignifikasi Untuk mengetahui nisbah antara karbohidrat dan lignin yang terkandung dalam pulp maka dapat dilakukan perhitungan selektifitas delignifikasi sehingga diperoleh nilai Selektifitas Delignifikasi (SD) melalui beberapa rumus berikut: Dimensi Pulp a. Berat kering oven serpih = A (g) b. Rendemen pemasakan = % Rendemen x A = B (g); c. Lignin Klason (%) = Bilangan kappa x 0.13 = C (%) d. Jumlah lignin dalam pulp (g) = C x B = D (g) e. Karbohidrat dalam pulp (g) = B D = E (g) f. Selektifitas Delignifikasi = E (g) D (g) Perhitungan dimensi serat dilakukan dengan metode Schultze (Silitonga et al 1972). Pulp yang telah dibersihkan dari lindi hitam dipindahkan ke tabung film. Kemudian, pulp diberi pewarna safranin 2 % 2-3 tetes dan disimpan selama 6-8 jam. Pulp yang sudah diberi warna kemudian dicuci dengan aquades. Kemudian, pulp

23 9 didehidrasi dengan alkohol 10 %, 30 %, dan 50 % dengan waktu masing-masing 2 menit. Letakkan pulp ke object glass yang kemudian ditutup dengan cover glass. Dari pengukuran dimensi serat dicari beberapa nilai turunan serat yaitu nisbah runkel dan daya tenun dengan rumus sebagai berikut: Runkel ratio = 2W l Daya tenun = L d Keterangan: W = Tebal dinding sel (µm) L = Panjang serat (µm) d = Diameter serat (µm) l = Diameter lumen (µm) Pembuatan Kertas Seni Tahap terakhir adalah pembentukan kertas (forming), yaitu dengan mencetak bubur kertas sesuai dengan bentuk pada desain yang telah dibuat. Pembentukan pulp diawali dengan menggiling pulp dan kertas HVS menggunakan disc refiner (Gambar 4). Pembentukan lembaran dilakukan dengan menimbang pulp dan pulp kertas hvs dengan perbandingan 60:40. Sebelum suspensi pulp dicetak, pulp tersebut diuraikan kembali menggunakan blender dan ditambahkan PVAc 5 % (b/b). Proses pembentukan lembaran kertas menggunakan cetakan kertas (Gambar 5a) yang dilengkapi dengan saringan berukuran 200 mesh (Gambar 5b). Gambar 4 Disc refiner (a) (b) Gambar 5 Pencetak Kertas (a) dan Penyaring 200 mesh (b)

24 10 Karakterisasi Kertas Sifat Fisik Gramatur (SNI ) Gramatur adalah nilai yang menunjukkan bobot kertas per satuan luas kertas (g/m 2 ). Sebelum menimbang bobot kertas, terlebih dahulu disiapkan kertas dengan ukuran 10x10 cm. Pengambilan contoh dan penimbangan dilakukan pada kondisi standar. Setelah ditimbang menggunakan neraca analitik, dihitung gramaturnya dengan persamaan berikut : g = m x A Keterangan : m : massa contoh uji (g) A : luas contoh uji (cm 2 ) Sifat Mekanik Ketahanan Tarik (SNI ) Ketahanan tarik adalah daya tahan maksimum lembaran pulp, kertas, atau karton terhadap gaya tarik yang bekerja pada kedua ujung jalur tersebut sampai putus, diukur pada kondisi standar. Contoh uji lembar kertas yang berukuran panjang 200 mm dan lebar 15 mm dengan tepi sejajar (masing-masing untuk arah silang mesin dan searah mesin) dijepit pada kedua ujungnya dengan jarak 100 mm pada tensile tester yang dimulai dari ujung atas dan terpasang merata dan tidak melintir. Pengunci batang penjepit dilepaskan sehingga lembaran kertas terenggang bebas. Motor dijalankan untuk mengayunkan bandul hingga berhenti bersama putusnya lembaran contoh uji. Ketahanan tarik dapat langsung dibaca pada alat dan dinyatakan dalam kgf atau kn/m (1 kgf per 15 mm = kn/m). Indeks tarik dapat dihitung dengan rumus: Ketahanan tarik (kpa) = T x Indeks tarik = Ketahanan tarik (kpa) gramatur (g/m 2 ) Keterangan : T = skala terbaca (kgf) = faktor konversi

25 11 Ketahanan Sobek (SNI ) Ketahanan sobek adalah gaya yang diperlukan untuk menyobek selembar kertas yang dinyatakan dalam gram gaya (gf) atau mili Newton (mn) dan diukur dalam kondisi standar. Contoh uji yang panjangnya 76 ± 2 mm dan lebarnya 63 ± 0.15 mm dipasang diantara kedua penjepit tearing tester pada kondisi vertikal searah dengan lebar contoh uji. Penyobekan awal dilakukan dengan menggunakan pisau yang tersedia pada alat tersebut selebar 20 mm sehingga contoh uji yang belum tersobek 43 mm. Penahan bandul ditekan sehingga bandul mengayun bebas serta menyobek contoh uji. Bandul berhenti setelah contoh uji putus dan nilai ketahanan sobek dapat dibaca pada skala penguji. Indeks sobek dapat dihitung dengan rumus: Ketahanan sobek (mn) = S x Indeks sobek = Keterangan : S = skala terbaca (gf) = faktor konversi Ketahanan sobek (mn) gramatur (g/m 2 ) Analisis Data Metode rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancang Acak Lengkap (RAL) dengan faktorial 3x2 pada jenis pelarut NaOH dan CaO dengan dua ulangan. Masing-masing jenis konsentrasi terdiri dari 3 taraf yaitu NaOH 8% (Na 1 ), 10% (Na 2 ) 12% (Na 3 ) dan CaO 13% (Ca 1 ), 15% (Ca 2 ) 17% (Ca 3 ). Faktor lain rancangan ini adalah waktu lama pemasakan yang dilakukan dengan dua taraf waktu yaitu 45 menit (T 1 ) dan 60 menit (T 2 ). Sehingga percobaan ini terdiri dari 24 rancangan percobaan. X ij n = μ + Na i + T j + NaT (ij) + ε n(ij) ; Y ij n = μ + Ca i + T j + CaT (ij) + ε n(ij) Untuk: i = 1,2,3 j = 1,2 n = 1,2 Keterangan : X ij n = Respon pengamatan konsentrasi NaOH ke-i dan waktu pembuatan pulp ke-j Y ij n = Respon pengamatan konsentrasi CaO ke-i dan waktu pembuatan pulp ke-j

26 12 μ = Pengaruh rata-rata pengamatan Na i = Pengaruh perlakuan konsentrasi NaOH pada taraf ke-i Ca i = Pengaruh perlakuan konsentrasi CaO pada taraf ke-i T j = Pengaruh waktu pembuatan pulp (45 menit atau 60 menit) taraf ke-j NaT (ij) = Pengaruh interaksi NaOH pada taraf ke-i dan waktu pembuatan pulp taraf ke-j CaT (ij) = Pengaruh interaksi CaO pada taraf ke-i dan waktu pembuatan pulp taraf ke-j ε n(ij) =Pengaruh acak pada perlakuan konsentrasi pelarut taraf ke-i pada kelompok waktu pembuatan pulp taraf ke-j pada ulangan ke-n Respon yang diamati meliputi rendemen pemasakan, bilangan kappa, selektifitas delignifikasi, ph, ketahanan tarik dan ketahanan sobek. Analisis dilakukan dengan metode ANOVA dan uji beda nyata Duncan sesuai dengan rancangan yang ditetapkan. Selang kepercayaan yang digunakan adalah 95 %. Jika nilai signifikan lebih kecil dari 0.05 maka terdapat perbedaan nyata terhadap suatu parameter perlakuan atau waktu dan dilanjutkan dengan uji Duncan untuk mengetahui perlakuan yang berbeda nyata. HASIL DAN PEMBAHASAN Proses Pulping Produksi dan Karakteristik Pulp Pulping adalah hasil pemisahan serat dari bahan baku berserat melalui berbagai proses pembuatannya seperti mekanis, semikimia, dan kimia, yang bertujuan mendapatkan selulosa sebagai bahan baku kertas melalui proses delignifikasi. Barnett dan George (2003) menjelaskan, bahwa dalam proses kimia, pemisahan serat dilakukan melalui delignifikasi, terutama pada ikatan antar serat yang terdapat pada lamela tengah. Kecepatan reaksi alkali terhadap pelarutan lignin, selulosa, dan hemiselulosa tergantung pada suhu, tekanan, dan konsentrasi larutan pemasak (Casey 1980). Proses delignifikasi diawali dengan proses impregnasi atau initial delignification. Menurut Gullichsen dan Paulapuro (2000), tahap impregnasi terjadi pada suhu kurang dari 140 o C. Tahap impregnasi meliputi penetrasi pelarut ke dalam rongga-rongga serat dan difusi bahan-bahan kimia pemasak yang terlarut (Sjostorm 1995). Peluruhan lignin pada tahap ini relatif sedikit dari seluruh jumlah lignin total. Tahap selanjutnya adalah bulk delignification yang merupakan tahap penyusutan karbohidrat, terutama hemiselulosa dengan sedikit yang terurai dan akan meningkat lagi penurunannya pada fase residual delignification.

27 13 Proses delignifikasi terjadi melalui tiga tahap. Tahap awal atau initial delignification terjadi sebelum 140 o C dan sekitar 5 % lignin dapat terdegradasi dari lignin total. Tahap berikutnya adalah delignifikasi curah atau bulk delignification yang terjadi di atas 140 o C yang mana sekitar 89 % lignin terdegradasi. Pada akhir delignifikasi atau residual delignification hanya 1 % lignin yang terdegradasi (Casey 1980). Rendemen Pemasakan Rendemen pemasakan merupakan salah satu nilai penting dalam menentukan kebutuhan suatu bahan baku untuk menghasilkan pulp sebagai bahan baku kertas. Tujuan utama dari proses pulping adalah mendegradasi dan melarutkan lignin sebanyak mungkin melalui proses delignifikasi dengan faktor konsentrasi, waktu, dan suhu. Rendemen pemasakan merupakan hasil pulp yang telah dibersihkan.rendemen rata-rata dari penelitian ini dengan perlakuan pelarut NaOH adalah % (Gambar 6) dan perlakuan CaO adalah % (Gambar 7). Rendemen (%) Na1 T2 Na1 Na2 Na1 Na1T2 Na2 Na2T2 Na3 Na3T2 Perlakuan T2 Na2 Na3 T2 Na3 Gambar 6 Pengaruh Konsentrasi NaOH dan Waktu Pemasakan Terhadap Rendemen Rendemen (%) Ca1 T2 Ca1 Ca2 T2 Ca2 Ca3 T2 Ca3 Ca1 Ca1T2 Ca2 Ca2T2 Ca3 Ca3T2 Perlakuan Gambar 7 Pengaruh Konsentrasi CaO dan Waktu Pemasakan Terhadap Rendemen Hasil uji analisis keragaman (Lampiran 2 dan Lampiran 5) menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi pelarut NaOH (Na) dan CaO (Ca) dan waktu pembuatan pulp (T) memberikan pengaruh nyata terhadap rendemen pemasakan. Berdasarkan uji

28 14 Duncan, konsentrasi NaOH (8 %, 10 %, dan 12 %) dan CaO (13 %, 15 %, dan 17 %) berbeda nyata satu dan lain. Hal tersebut menunjukkan, waktu dan konsentrasi mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap rendemen yang diperoleh yang ditunjukkan dengan penurunan rendemen seiring dengan peningkatan konsentrasi dan waktu pemasakan. Menurut Casey (1980), semakin tinggi konsentrasi pelarut dan lama pemasakan menyebabkan peluruhan lignin yang lebih tinggi di lamela tengah. Semakin tinggi konsentrasi bahan kimia dan waktu pemasakan dalam pembuatan pulp dapat meningkatkan daya difusi dan penetrasi larutan pemasak ke dalam serat, sehingga menghasilkan pulp dengan kadar lignin dan kadar ekstraktif yang lebih rendah dalam pulp. Hilangnya sebagian lignin, bahan ekstraktif, dan bahan-bahan kimia lainnya di dalam lindi hitam mempengaruhi penurunan rendemen seiring dengan peningkatan konsentrasi pelarut dan lama pemasakan pulp. Hasil penelitian terdahulu (Jimene z et al. 2005), menunjukkan bahwa penggunaan konsentrasi NaOH (5-10 %) dan waktu pemasakan (15-45 menit) menghasilkan rendemen sebesar %. Penggunaan konsentrasi NaOH dan waktu yang lebih tinggi pada penelitian ini membuktikan adanya penurunan rendemen yang signifikan, sedangkan penggunaan konsentrasi CaO yang lebih tinggi dapat memperoleh rendemen yang lebih tinggi dibandingkan NaOH. Bilangan Kappa Bilangan kappa merupakan pengujian kimia yang diperlukan untuk menentukan kemurnian selulosa, kekuatan relatif pulp dan kemampuan untuk diputihkan. Bilangan kappa merupakan indikator lignin sisa di dalam pulp (Casey 1980). Bilangan kappa yang tinggi mengindikasikan kandungan lignin sisa di dalam pulp masih tinggi dan delignifikasi yang rendah, sehingga pulp yang dihasilkan berkualitas kurang baik yang diindikasikan warna yang gelap. Hal tersebut disebabkan oleh lignin yang masih banyak. Lignin merupakan komponen utama kayu yang tidak diharapkan dalam industri pulp dan kertas. Hal ini dikarenakan kekuatan fisik pulp atau kertas juga akan menurun. Bilangan kappa rata-rata dari penelitian ini dengan perlakuan pelarut NaOH adalah (Gambar 8) dan perlakuan CaO adalah (Gambar 9). Bilangan kappa Na T2 Na1 Na Na1 Na1T2 Na2 Na2T2 Na3 Na3T2 Perlakuan T2 Na2 Na3 T2 Na3 Gambar 8 Pengaruh Konsentrasi NaOH dan Waktu Pemasakan Pulp terhadap Bilangan Kappa

29 15 Bilangan kappa Ca T2 Ca1 Ca Ca1 Ca1T2 Ca2 Ca2T2 Ca3 Ca3T2 Perlakuan T2 Ca2 Ca3 T2 Ca3 Gambar 9 Pengaruh Konsentrasi CaO dan Waktu Pemasakan Pulp terhadap Bilangan Kappa Hasil uji analisis keragaman (Lampiran 8 dan Lampiran 11) menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi pelarut NaOH dan CaO dan waktu pembuatan pulp memberikan pengaruh nyata terhadap bilangan kappa. Uji Duncan menunjukkan, Konsentrasi NaOH (8 %, 10 % dan 12 %) dan CaO (13 %, 15 %, dan 17 %) memiliki pengaruh yang berbeda terhadap nilai bilangan kappa yang mana semakin tinggi konsentrasi, maka bilangan kappa semakin rendah. Hal tersebut menunjukkan, waktu atau konsentrasi mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap bilangan kappa yang diperoleh. Berdasarkan bilangan kappa, NaOH 12 % dengan waktu pemasakan 60 menit (Na 3 T 2 ) dan CaO 17 % dengan waktu pemasakan 60 menit (Ca 3 T 2 ) memiliki kandungan lignin yang paling rendah dibanding perlakuan yang lain. Penelitian terdahulu yang dilakukan oleh (Jimene z et al. 2005) menghasilkan bilangan kappa berkisar Jika dibandingkan dengan penelitian ini, konsentrasi NaOH (10-12 %) dengan waktu pemasakan 45 menit dan 60 menit mampu mendegradasi lignin lebih banyak. Sedangkan, konsentrasi CaO memiliki bilangan kappa lebih tinggi yang mengindikasikan lignin yang lebih banyak. Peningkatan konsentrasi alkali menyebabkan penetrasi pelarut semakin bertambah. Adanya perbedaan tegangan osmosis bagian luar dan bagian dalam serat yang menyebabkan adanya penetrasi Na + dan Ca 2+ ke dalam dinding sel serat. Na + dan Ca 2+ membentuk kompleks dengan gugus OH maupun polisakarida yang berikatan antar serat. Semakin tinggi difusi Na + dan Ca 2+, semakin tinggi alkali yang diserap oleh serat. Sehingga, semakin mudahnya fragmen lignin yang keluar dari dinding sel dan semakin rendah lignin yang tertinggal di dalam pulp. CaO memiliki hasil bilangan kappa yang lebih tinggi dibandingkan NaOH disebabkan kelarutan kapur di dalam air pada suhu 25 o C dan semakin tinggi suhu maka kelarutan akan semakin menurun (Fengel dan Wegener 1995). Selektifitas Delignifikasi Keberhasilan proses delignifikasi atau proses pemisahan serat dipengaruhi banyak faktor. Untuk menghitung pemisahan serat dengan komposisi yang tepat masih sulit untuk dilakukan. Menurut Gullichsen dan Paulapuro (2000), pada saat penentuan kadar karbohidrat pada pulp, besar kemungkinan lignin tetap berikatan

30 16 dengan polisakarida lain pada pulp. Menurut Casey (1980), antara lignin dan karbohidrat terdapat ikatan hidrogen yang terbentuk secara alami dengan struktur komplek. Akibatnya adalah cukup sulit untuk memisahkan antara lignin dan karbohidrat, sehingga pada saat pelarutan lignin, sedikit atau banyak karbohidrat dapat terdegradasi dari serat selama pembuatan pulp. Selektifitas delignifikasi didefinisikan sebagai nisbah karbohidrat dan lignin yang berada pada serat setelah waktu pemasakan. Selektifitas yang tinggi mengindikasikan aktivitas pendegradasian lignin lebih intensif dibandingkan laju pendegradasian karbohidrat dalam proses pulping. Nilai selektifitas delignifikasi hasil penelitian ini adalah (Gambar 10) pada larutan NaOH dan (Gambar 11) pada larutan CaO. S. delignifikasi Na Na1 Na Na1 Na1T2 Na2 Na2T2 Na3 Na3T2 Perlakuan Gambar 10 Pengaruh Konsentrasi NaOH dan Waktu Pemasakan Pulp terhadap Selektifitas Delignifikasi Na1 Na2 Na2 S. Delignifikasi Ca1 T2 Ca1 Ca T2 Ca2 Ca3 T2 Ca3 Ca1 Ca1T2 Ca2 Ca2T2 Ca3 Ca3T2 Perlakuan Gambar 11 Pengaruh Konsentrasi CaO dan Waktu Pemasakan Pulp terhadap Selektifitas Delignifikasi Dari hasil analisis keragaman (Lampiran 14) diketahui bahwa pelarut NaOH berpengaruh nyata terhadap nilai selektifitas delignifikasi. Namun, faktor waktu tidak berpengaruh nyata terhadap nilai selektifitas delignifikasi. Hasil analisis lanjut Duncan (Lampiran 15) menunjukkan bahwa NaOH konsentrasi 8 % dan 10 % tidak berbeda nyata, sedangkan NaOH 12 % memiliki nilai yang berbeda dari lainnya. Hal tersebut menunjukkan NaOH 12 % lebih intensif dibandingkan konsentrasi lainnya. Dari hasil analisis keragaman pelarut CaO, diketahui bahwa pengaruh konsentrasi CaO memberikan efek signifikan, sedangkan faktor waktu dan interaksinya tidak

31 17 memberikan hasil yang berbeda nyata. Uji Duncan menunjukkan konsentrasi 13 %, 15 % dan 17 % berpengaruh nyata terhadap nilai selektifitas delignifikasi. Nilai selektifitas delignifikasi berkorelasi dengan jumlah lignin dan rendemen yang dihasilkan. Semakin tinggi jumlah lignin dan rendemen maka nisbah antara karbohidrat dan lignin semakin rendah. Hal tersebut berhubungan dengan peningkatan konsentrasi yang memberikan pengaruh yang signifikan terhadap intensitas pendegradasian lignin. Hasil menunjukkan NaOH memiliki aktivitas pendegradasian lignin yang lebih intensif dibandingkan CaO. ph Lindi Hitam Lindi hitam adalah hasil samping dan penyaringan dari digester pada proses pembuatan pulp. Lindi mempunyai karakteristik bau dan berwarna hitam. Warna coklat atau kehitaman disebabkan adanya bahan organik dan anorganik yang larut dalam pelarut melalui proses pembuatan pulp. Pada dasarnya lindi hitam terdiri atas tiga komponen berbeda yaitu lignin, produk-produk degradasi karbohidrat, resin, dan asam-asam lemak (Sjostorm 1995). ph lindi hitam rata-rata dari penelitian ini dengan perlakuan larutan NaOH sebesar (Gambar 12) dan perlakuan larutan CaO adalah (Gambar 13). ph Na1 T2 Na1 Na2 Gambar 12 Pengaruh Konsentrasi NaOH dan Waktu Pemasakan Pulp terhadap ph Na1 Na1T2 Na2 Na2T2 Na3 Na3T2 Perlakuan T2 Na2 Na3 T2 Na3 ph Ca1 T2 Ca1 Ca2 T2 Ca Ca3 T2 Ca3 Ca1 Ca1T2 Ca2 Ca2T2 Ca3 Ca3T2 Perlakuan Gambar 13 Pengaruh Konsentrasi NaOH dan Waktu Pemasakan Pulp terhadap ph

32 18 Analisis keragaman (Lampiran 20 dan Lampiran 23) menunjukkan bahwa konsentrasi pelarut, waktu pemasakan, dan interaksi konsentrasi dan waktu berpengaruh nyata terhadap nilai ph lindi hitam. Uji lanjut Duncan menunjukkan, konsentrasi NaOH (8 %, 10 % dan 12 %) dan CaO (13 %, 15 %, dan 17 %) memiliki pengaruh yang berbeda nyata terhadap nilai ph yang mana semakin tinggi konsentrasi, maka ph semakin tinggi. Menurut Ng Sue Nie (2008), lindi hitam merupakan cairan alkali yang kompleks dengan ph sekitar ( ). Jika dibandingkan dengan penelitian tersebut, ph NaOH 12% dengan waktu pemasakan 45 menit dan 60 menit menunjukkan delignifikasi yang lebih baik dibanding perlakuan lainnya. Nilai ph pada lindi hitam berkaitan dengan penurunan bilangan kappa. Peningkatan nilai ph mengindikasikan peningkatan gugus OH - yang hilang pada serat atau kayu akibat tingkat pelarut yang tinggi, sehingga menyebabkan ph lindi hitam yang tinggi (Casey 1980). ph tertinggi pada perlakuan NaOH dan CaO adalah pelarut dengan konsentrasi 12 % dan 17 % dengan waktu pemasakan 60 menit. Karakterisistik Pulp Pisang Abaka Serat merupakan pemberi tenaga mekanik pada batang yang mempunyai dinding sel yang relatif tebal. Serat digunakan secara umum untuk menyatakan semua sel kayu atau non kayu yang telah terpisahkan dalam proses pembuatan pulp. Serat menyatakan tipe sel yang spesifik karena serat atau trakeid serabut adalah xylem yang panjang, meruncing, dan berdinding tebal (Bowyer et al. 2003) Morfologi serat meliputi bentuk dan struktur yang berhubungan dengan dimensi serat, yang merupakan suatu faktor yang sangat penting dan dapat membentuk sifat-sifat lembaran dari sifat mekanis serat. Berdasarkan Lampiran 25 terlihat bahwa dimensi serat yang dihasilkan setelah proses pulping dengan pelarut NaOH dan CaO memiliki panjang serat rata-rata sebesar µm dan µm. Hal ini menunjukkan serat pisang abaka tergolong serat panjang karena memiliki panjang lebih dari 2000 µm, sedangkan serat yang berukuran pendek apabila memiliki panjang di bawah 1000 µm dan berukuran sedang apabila memiliki panjang µm. Hasil penelitian tersebut menunjukkan pemasakan dengan menggunakan CaO dengan menghasilkan serat yang lebih panjang dibandingkan dengan NaOH disebabkan degradasi lignin yang terjadi pada CaO tidak signifikan. Kemampuan difusitas NaOH yang lebih tinggi menyebabkan fragmen lignin yang terdapat pada pulp semakin berkurang dan menyebabkan pemutusan serat. Pada Lampiran 25, rata-rata diameter serat, diameter lumen dan tebal dinding pada pulp dengan pengaruh pelarut NaOH adalah µm, 9.99 µm dan 4,86 µm, sedangkan pulp dengan pengaruh pelarut CaO adalah µm, 8.46 µm, 4.88 µm. Menurut Bowyer (1989), ketebalan dinding sel akan mempengaruhi kekuatan mekanik dari kertas yang dihasilkan. Menurut Pasaribu dan Silitonga (1977), Serat pulp yang baik harus memiliki nisbah runkel < 0.25 (Tabel 2). Menurut kualifikasi runkel, pulp yang dipengaruhi NaOH dan CaO termasuk ke dalam kualifikasi pulp

33 19 yang kurang baik dengan dinding sel yang tebal yang dilihat dari nilai nisbah runkel yaitu 0.98 dan Tabel 2 Kelas Mutu Serat Berdasarkan Klasifikasi Runkel Kelas Mutu Serat Nisbah Runkel Tebal Dinding Sel Mutu Pulp I < 0.25 Tipis Sangat Baik II Sedang Baik III Tebal Kurang baik Sumber : Pasaribu dan Silitonga (1977) Dinding sel yang tipis merupakan pulp dengan kualitas yang baik. Semakin tipis dinding sel akan semakin mudah dalam membentuk lembaran. Serat tersebut akan membentuk pita dan memperluas permukaan kontak serat. Untuk memperbaiki sifat kertas yang dihasilkan maka dilakukan proses penggilingan. Menurut Wistara dan Effendi (2011), penggilingan dapat meningkatkan pengembangan dan ikatan antar serat yang dapat mempengaruhi kekuatan fisik kertas terutama kekuatan tarik. Menurut Aprianis dan Rahmayanti (2009), serat yang tipis akan memberikan permukaan kertas yang lebih luas bagi terjadinya ikatan serat, sehingga kekuatan tarik, jebol, dan lipat akan semakin baik. Salah satu faktor yang mempengaruhi kekuatan sobek adalah turunan serat khususnya daya tenun (Ververis et al 2004). Daya tenun merupakan perbandingan antara panjang serat dan diameter serat. Semakin tinggi nilai daya tenun tersebut maka semakin tinggi nilai ketahanan sobek. Peningkatan daya tenun juga berkaitan dengan semakin panjangnya serat karena menjalin antara serat dengan permukaan yang luas (Syafii dan Siregar 2006). Berdasarkan Lampiran 26 terlihat bahwa dimensi serat yang dihasilkan setelah proses pulping dengan pelarut NaOH dan CaO memiliki daya tenun sebesar dan Berdasarkan kriteria serat kayu Indonesia untuk bahan baku pulp dan kertas (Lampiran 27), serat pulp pisang abaka termasuk mutu I dengan panjang di atas 2000 µm. Selain itu, nilai daya tenun serat pulp pisang abaka memiliki nilai di atas 90 yang setara dengan mutu I. Parameter Perlakuan Terbaik Berdasarkan pengujian karakteristik kimia pulp, nilai rendemen dan bilangan kappa yang diperoleh perlakuan NaOH dan CaO termasuk dalam pulp dengan kualitas baik dengan nilai rendemen minimal 40 % dan kandungan lignin maksimal 23 % (Oey Djoen Seng 1990). Pulp yang terbaik diperoleh pada kombinasi perlakuan pelarut NaOH 12 % dan CaO 17 % dengan waktu pemasakan 60 menit (Na 3 T 2 dan Ca 3 T 2 ) yang dilihat dari selektifitas delignifikasi yang menunjukkan tingkat intensitas delignifikasi dan kemurnian selulosa yang lebih baik dibanding perlakuan lainnya. Hasil penelitian menunjukkan Na 3 T 2 dan Ca 3 T 2 memiliki nilai selektifitas delignifikasi yang lebih tinggi dibanding lainnya dan kombinasi tersebut merupakan

34 20 konsentrasi dan waktu yang memberikan pengaruh yang lebih signifikan dalam mendapatkan kemurnian selulosa yang lebih tinggi. Kadar selulosa dan lignin merupakan faktor penting dalam pembuatan kertas. Menurut Soenardi (1976), semakin kecil kadar lignin dalam pulp maka semakin besar kekuatan ikatan antar serat yang ditunjukkan dengan tingginya kekuatan kertas. Ketahanan Tarik Sifat Fisik dan Mekanik Lembaran Kertas Seni Ketahanan tarik merupakan daya tahan lembaran kertas terhadap gaya tarik yang bekerja pada ujung kertas yang diukur pada kondisi standar. Nilai rata-rata ketahanan tarik dengan perlakuan Na 3 T 2 berkisar kn/m, sedangkan ketahanan tarik dengan perlakuan Ca 3 T 2 berkisar kn/m (Gambar 14). Berdasarkan hasil penelitian ketahanan tarik Na 3 T 2 memiliki ketahanan tarik yang lebih baik dibandingkan ketahanan tarik Ca 3 T 2. Menurut Brandon (1980) dalam Casey (1981), faktor yang menentukan kekuatan tarik adalah ikatan antar serat dan panjang serat yang mana ikatan antar serat dipengaruhi oleh karakter serat tunggal. Karakter serat individu yang mempengaruhi ikatan antar serat adalah luas permukaan serat, kadar selulosa, dan hemiselulosa. Kertas yang mempunyai ketahanan tarik yang baik adalah kertas yang mempunyai luas permukaan, kadar selulosa dan hemiselulosa yang tinggi. Pada penelitian kimiawi pulp sebelumnya, Na 3 T 2 memiliki selektifitas delignifikasi yang lebih tinggi dibandingkan Ca 3 T 2 sehingga memiliki kemurnian selulosa dan dapat membentuk ikatan antar serat lebih baik dalam pembentukan lembaran kertas. Casey (1981) juga menjelaskan bahwa gramatur dan ketebalan kertas mempengaruhi sifat-sifat kertas dan mempunyai implikasi kerapatan serat yang terbentuk dalam kertas. Berdasarkan hasil penelitian, nilai gramatur dan ketebalan yang diperoleh Na 3 T 2 adalah g/m 2 dan mm, sedangkan nilai gramatur dan ketebalan yang diperoleh Ca 3 T 2 adalah g/m 2 dan 0.06 mm. Hasil tersebut menujukkan Na 3 T 2 memiliki kerapatan serat yang lebih baik dibandingkan Ca 3 T 2, sehingga mempengaruhi kekuatan tarik yang lebih baik. Berdasarkan SNI 7767:2012, kertas dasar dekoratif yang terstandar mempunyai gramatur g/m 2, ketebalan kertas minimal 0.04 mm, dan ketahanan tarik minimal 36 kn/m. Hasil penelitian ini menunjukkan, ketebalan kertas dan ketahanan tarik sudah memenuhi standar. Namun, parameter gramatur belum memenuhi standar yang dapat disebabkan bahan baku yang digunakan melebihi proporsi kertas yang tepat dalam pembentukan lembaran yang berimplikasi pada gramatur kertas yang melewati standar. Jika dibandingkan dengan penelitian kertas seni berbahan baku serat pelepah nipah yang dilakukan oleh Wijana (2011), penelitian tersebut memiliki hasil ketahanan tarik yang diperoleh 4.49 kn/m. Penelitian ini menunjukkan serat pisang abaka memiliki sifat mekanik yang lebih baik dibanding serat pelepah nipah.

35 21 Ketahanan Tarik (kn/m) Na3T Ca3T2 Perlakuan Gambar 14 Ketahanan Tarik Kertas Seni Penambahan perekat pada kertas seni bertujuan untuk memperkuat dan mengawetkan kertas sehingga dihasilkan kertas yang berkualitas. Perekat yang digunakan adalah polivinil asetat (PVAc), menurut Fajriani (2010), PVAc mempunyai kelebihan menjaga kualitas kertas dari pengaruh mikroorganisme dan tidak meninggalkan bercak-bercak noda kering. Penambahan perekat pada kertas seni juga dapat memperkuat ikatan antar serat, sehingga dapat meningkatkan kualitas sifat fisik kertas seperti kekuatan tarik dan kekuatan sobek yang baik. Ketahanan Sobek Ketahanan sobek adalah gaya yang diperlukan untuk menyobek kertas dan dinyatakan dalam gram force (gf) atau milinewton (mn). Nilai rata-rata ketahanan sobek dengan perlakuan Na 3 T 2 sebesar mn, sedangkan ketahanan sobek dengan perlakuan Ca 3 T 2 sebesar mn (Gambar 15). Berdasarkan hasil penelitian ketahanan sobek Na 3 T 2 memiliki ketahanan sobek yang lebih baik dibandingkan ketahanan sobek Ca 3 T 2. Na 3 T 2 memiliki kemurnian selulosa yang lebih baik, sehingga dapat membentuk ikatan serat yang lebih kuat. Kemampuan difusitas NaOH yang lebih tinggi menyebabkan fragmen lignin yang terdapat pada pulp semakin berkurang. Hal tersebut berkaitan dengan Retno (2005) bahwa sifat ketahanan sobek dipengaruhi oleh jumlah selulosa yang terdapat pada lembaran yang tersobek. Hal tersebut didukung oleh pernyataan (Mulyana et al. 2007) bahan yang mengandung selulosa yang lebih banyak akan menghasilkan lembaran pulp yang mempunyai ketahanan sobek yang lebih tinggi.

36 22 Ketahanan Sobek (mn) Na3T2 Ca3T2 Perlakuan Gambar 15 Ketahanan Sobek Kertas Seni Jika dibandingkan dengan penelitian kertas seni yang dilakukan oleh Wijana (2011), penelitian tersebut memiliki hasil ketahanan sobek terbaik pada 1132 mn. Jika dibandingkan dengan penelitian sebelumnya, hasil penelitian berbahan baku pisang abaka ini memiliki ketahanan sobek yang lebih baik dibandingkan ketahanan sobek kertas berbahan baku serat nipah. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Berdasarkan hasil penelitian ini, dapat diketahui bahwa konsentrasi pelarut dan waktu pemasakan pulp mempengaruhi sifat kemurnian selulosa dan delignifikasi yang lebih tinggi. Pulp yang terbaik diperoleh pada kombinasi perlakuan pelarut NaOH 12 % dan CaO 17 % dengan waktu pemasakan 60 menit (Na 3 T 2 dan Ca 3 T 2 ) yang dilihat dari selektifitas delignifikasi yang menunjukkan tingkat intensitas delignifikasi dan kemurnian selulosa yang lebih baik dibanding perlakuan lainnya. Karakteristik morfologi serat pisang abaka yang tebal akan mempersulit pembentukan lembaran kertas. Untuk memperbaiki sifat mekanik kertas dan pembentukan ikatan serat yang baik maka dilakukan penggilingan. Nilai ketahanan sobek dan tarik pada Na 3 T 2 diperoleh sebesar mn dan kn/m. Sedangkan Nilai ketahanan sobek dan tarik pada Ca 3 T 2 diperoleh sebesar mn dan kn/m. Sifat mekanik kertas Na 3 T 2 lebih baik dibandingkan Ca 3 T 2 karena memiliki kemurnian selulosa yang lebih tinggi, sehingga dapat membentuk ikatan serat yang lebih baik dalam pembentukan lembaran. Berdasarkan SNI 7767:2012, kedua perlakuan kertas mempunyai standar yang sesuai pada parameter ketebalan kertas dan ketahanan tarik, namun gramatur belum memenuhi standar.