BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Lignin merupakan polimer alam yang terdapat dalam tumbuhan. Struktur lignin sangat beraneka ragam tergantung dari jenis tanamannya. Namun, secara umum lignin merupakan senyawa polimer tiga dimensi yang terdiri dari unit fenil propana yang diikat dengan gugus C-O-C dan C-C. Tanaman kayu atau non kayu merupakan sumber utama lignin yang berfungsi sebagai pelindung dan pemberi kekuatan pada tanaman sehingga mampu menahan tekanan mekanis. Lignin berpotensi besar jika diaplikasikan dalam berbagai industri karena lignin memiliki banyak manfaat. Lignin dapat digunakan sebagai bahan perekat, bahan pengisi karet, sebagai bahan baku vanilin, disulfonasi menjadi lignosulfonat dan sebagainya (Lubis, 2007). Saat ini penelitian pengembangan polimer yang dapat digunakan sebagai bahan perekat dititikberatkan pada sintesis polimer baru yang dapat diproduksi sendiri, dan bahan dasarnya relatif murah serta mudah didapat. Bahan perekat yang umum digunakan saat ini adalah poliepoksi, atau polimetakrilat. Poliuretan berbasis hydroxyl terminated polybutadiene (HTPB) sebagai poliol banyak digunakan untuk bahan perekat komposit padat. Namun sumber poliol yang berasal dari minyak bumi merupakan bahan yang mahal, sulit pengadaannya dan berasal dari bahan industri petrokimia yang tak terbaharukan serta masih diimpor. Oleh karena itu diperlukan suatu usaha untuk membuat bahan alternatif lain yang dapat digunakan sebagai poliol untuk bahan pembuatan poliuretan yang digunakan sebagai perekat (Sutiani, 2013). Lignin dari kayu dapat dimanfaatkan sebagai natural binder atau bahan pengikat alami dengan harga yang relatif lebih murah dengan memanfaatkan sebuk gergajian kayu, karena diperkirakan serbuk gergajian kayu tersebut mengandung lignin yang dapat diisolasi dengan menggunakan metoda ekstraksi dan isolasi, dan dapat digunakan sebagai sumber poliol untuk sintesis poliuretan. Lignin sebagai sumber poliol berfungsi sebagai natural binder, merupakan polimer alam yang sudah banyak
Universitas Sumatera Utara
diteliti, dimana lignin mempunyai lebih dari dua gugus hidroksil per molekulnya yang dapat disintesis menghasilkan poliuretan dengan mereaksikan isosianat melalui gugus NCO dengan poliol dari lignin (Harmawan, 2013). Penelitian mengenai penggunaaan poliol alam dalam sintesis poliuretan telah banyak dilakukan, seperti halnya yang telah dilakukan oleh Sutiani (2013) telah meneliti mengenai pengaruh variasi komposisi gliserol, PEG1000 dan MDI terhadap sifat mekanik perekat Poliuretan. Desai (2003) telah meneliti mengenai penggunaan perekat poliuretan yang berasal dari alam sebagai perekat kayu, Sheikhy (2013) telah meneliti mengenai efek dari perpanjangan rantai ikatan kimia terhadap sifat rekat dan sifat mekanik perekat poliuretan, Hui Du (2008) juga telah meneliti mengenai sintesis dan karakterisasi perekat poliuretan dari MDI dan HDI. Plafon atau sering disebut juga langit-langit merupakan bidang atas bagian dalam dari ruangan bangunan ( rumah ). Sekitar tahun 80-an bahan asbes biasanya sangat akrab digunakan sebagai penutup atap dan plafon rumah. Selain harga dan pemasangannya mudah karena asbes memiliki bobot yang ringan. Namun bahan asbes ini di beberapa negara sudah dilarang penggunaannya seperti di China, Amerika Serikat, Columbia dan negara-negara maju lainnya. Hal ini disebabkan karena bahan ini dapat menyebabkan resiko penyakit kanker bagi para pekerja dan pemakainya. Plafon gipsum merupakan solusi pengganti dari plafon asbes. Papan gipsum plafon adalah interior permukaan bagian atas dari ruangan yang digunakan untuk menutupi sebagian atau seluruh struktur dasar dari atap, biasanya dibuat dari campuran semen, gipsum dan serat-serat seperti rami, serat-serat pakaian bekas atau kertas sebagai pengganti. Kelebihan dari papan gipsum selain dari memperindah ruangan, juga dapat menahan panas dari matahari yang langsung menyinari atap perumahan. Penggunaan bahan pengisi terhadap material gipsum sangat penting untuk dapat mengoptimalkan penggunaannya, sekaligus dapat mengefisiensi penggunaan gipsum (Rahmadi, 2011). Oleh karena itu sangat penting untuk memanfaatkan bahan limbah sebagai pengisi papan gipsum plafon.
Universitas Sumatera Utara
Jerami padi merupakan salah satu limbah pertanian yang cukup besar jumlahnya dan belum juga sepenuhnya dimanfaatkan. Mengingat ketersediaan dan pengunaannya yang belum dioptimalkan maka penggunaan jerami sebagai bahan baku pembuatan komposit sangat menjanjikan (Mulana, 2011). Pemanfaatan produk substitusi ini bukan hanya mengurangi nilai krisis energi tetapi pembaharuan pada produk kayu dengan pemanfaatan yang optimal serta menerapkan konsep lestari. Usaha untuk meningkatkan nilai produk yang berasal dari alam dengan menggunakan modifikasi bahan kimia yang inovatif membuat pemanfaatan bahan berlignoselulosa lebih luas. Keuntungannya, karena material lignoselulosa dapat diperbaharui maka dapat diterima sebagai suatu produk yang lebih baik dibandingkan bahan yang tidak dapat diperbaharui (Probowati, 2012). Secara umum, zat penyusun di dalam bahan fraksi papan gipsum plafon terdiri dari gipsum, bahan pengisi dan bahan pengikat. Bahan pengikat dapat membentuk sebuah matriks pada suhu yang relatif stabil. Untuk menghasilkan plafon gipsum yang bagus harus disesuaikan dengan bahan perekatnya. Optimasi proses pembuatan plafon sangat dipengaruhi oleh kadar perekat dan kerapatan terhadap sifat fisis dan mekanis. Beberapa penelitian sebelumnya tentang pembuatan papan gipsum baik yang penggunaannya sebagai partisi maupun sebagai plafon juga telah dilakukan antara lain oleh Sinaga (2009) yang melakukan penelitian tentang “Pembuatan papan gipsum plafon dengan bahan pengisi limbah padat pabrik kertas rokok dengan perekat polivinil alkohol”. Sama halnya yang dilakukan oleh Rosmaida (2009) meneliti tentang “Pembuatan papan gipsum tetapi difungsikan sebagai partisi dengan memanfaatkan limbah padat pabrik kertas rokok dengan perekat tepung tapioka”. Dari kedua penelitian di atas, menggunakan komposisi perekat sebanyak 10% dari komposisi limbahnya dengan komposisi terbaik antara limbah dengan gipsum adalah (1:1). Selain itu Barunea (2011) telah meneliti mengenai “Pemanfaatan serbuk batang kelapa sawit sebagai pengisi pada pembuatan lembaran plafon gipsum dengan bahan pengikat poliuretan” , dan Saragih (2011) yang juga meneliti “Pemanfaatan serbuk sabut kelapa sebagai pengisi gipsum pada pembuatan lembaran plafon dengan bahan pengikat
Universitas Sumatera Utara
poliuretan”. Dimana dari kedua penelitian ini menggunakan komposisi perekat poliuretan sebanyak 15 gram dan perbandingan komposisi terbaik antara komposisi limbah dan gipsum adalah (25 : 25) gram. Berdasarkan uraian diatas, maka peneliti ingin mencoba melakukan penelitian mengenai pemanfaatan poliuretan dari lignin isolat serbuk kayu gergajian sebagai perekat dalam pembuatan plafon gipsum dengan pengisi jerami padi. Pada sintesis poliuretan dalam penelitian ini digunakan poliol berbasis lignin isolat dari serbuk kayu gergajian yang direaksikan dengan toluena diisosianat (TDI) yang disesuaikan dengan jumlah hidroksi dari lignin isolat dimana dengan adanya TDI berlebih dari poliuretan hasil sintesis dapat bertindak sebagai binder.
1.2. Permasalahan Adapun permasalahan pada penelitian ini adalah: 1.
Apakah pemanfaatan lignin isolat sebagai bahan pengikat alami (Natural binder) dari serbuk kayu gergajian efektif digunakan dalam pembuatan poliuretan sebagai perekat dalam mengikat gipsum dan jerami padi dalam pembuatan plafon gipsum?
2.
Bagaimana pengaruh penambahan jerami padi terhadap karakteristik plafon gipsum meliputi sifat fisis, sifat mekanik dan sifat termalnya?
3.
Berapakah perbandingan optimum antara gipsum dan jerami padi guna mendapatkan plafon gipsum yang memenuhi standar SNI 03-2105-2006?
1.3. Pembatasan Masalah Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada: 1.
Sumber sampel yang digunakan yaitu : - Isolat Lignin diperoleh dari serbuk kayu gergajian yang berasal dari Hasil Industri Pengolahan Kayu Citra Jaya Medan, Medan Tembung, Sumatera Utara. - Tepung gipsum yang digunakan diperoleh dari CV. Stabat Gipsum, Langkat Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
- Jerami padi diperoleh dari lahan pertanian Desa Ara Condong, Stabat, Langkat, Sumatera Utara. 2.
Analisis dan karakterisasi yang dilakukan yaitu pengukuran kerapatan (density), uji kadar air dan uji daya serap air (Water Absorption Test) serta analisa sifat mekanik meliputi uji impak, uji modulus patah dan modulus elastisitas. Analisa sifat morfologi dengan uji Scanning Electron Microscopy (SEM), analisa sifat termal dengan uji Thermogravimetry Analysis (TGA) dan uji keofisien serap bunyi dengan tabung impedansi.
3.
Standar pengujian yang digunakan mengacu pada SNI 03-2105-2006 (papan partikel).
1.4. Tujuan Penelitian Berdasarkan masalah diatas maka, tujuan penelitian ini adalah : 1.
Memanfaatkan lignin isolat dari serbuk kayu gergajian untuk dapat digunakan sebagai bahan tambahan dalam sintesis poliuretan yang kemudian dapat digunakan sebagai perekat dalam pembuatan plafon gipsum.
2.
Mengetahui pengaruh penambahan jerami padi terhadap karakteristik plafon gipsum meliputi sifat fisis, sifat mekanik dan sifat termalnya.
3.
Menentukan perbandingan optimum antara gipsum dan jerami padi guna mendapatkan plafon gipsum yang memenuhi standar.
1.5. Manfaat Penelitian Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat : 1.
Sebagai informasi tambahan mengenai pemecahan masalah pemanfaatan limbah serbuk kayu gergajian dan jerami padi.
2.
Sebagai informasi tambahan mengenai pemanfaatan lignin isolat bahan pengikat alami (Natural binder) sebagai bahan tambahan dalam pembuatan perekat poliuretan.
Universitas Sumatera Utara
3.
Diharapkan dalam penelitian ini penggunaan lignin isolat dari serbuk kayu gergajian yang ditambahkan pada sintesis poliuretan dan pemanfaatan jerami padi sebagai pengisi dapat memberikan peningkatan sifat fisis, sifat termal dan mekanik dari plafon gipsum yang dihasilkan.
1.6. Metodologi Penelitian Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium, dimana pada penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu : 1.
Tahap isolasi lignin isolat bahan pengikat alami (Natural Binder) dari serbuk kayu gergajian hasil industri pengolahan kayu di Medan Tembung
2. Tahapan pembuatan poliuretan Pada tahapan ini direaksikan TDI : lignin isolat dengan perbandingan 2 : 1 (mol/mol). Kemudian karakterisasi yang dilakukan yaitu analisa gugus fungsi dengan uji Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). 3. Tahap pembuatan plafon gipsum Pada tahap ini dilakukan variasi (b/b) gipsum terhadap bahan pengisi jerami padi dengan perbandingan (90:10), (80:20), (70:30), (60:40), dan (50:50), dan perekat poliuretan alam (25g) dibuat dengan perbandingan tetap. 4. Tahapan Karakterisasi Plafon Gipsum Untuk karakterisasi yaitu dengan Pengukuran kerapatan (density), uji kadar air dan uji daya serap air (Water Absorption Test) serta analisa sifat mekanik meliputi uji impak, Uji Modulus Patah (Modulus of Rupture), dan Uji Modulus Elastisitas (Modulus Elastisity). Analisa sifat morfologi dengan uji Scanning Electron Microscopy (SEM), analisa sifat termal dengan uji Thermogravimetry Analysis (TGA) dan uji keofisien serap bunyi dengan tabung impedansi.
Variabel yang ditentukan dalam penelitian ini adalah : -
Variabel Bebas
: - gipsum dan jerami padi dengan variasi perbandingan (%
Universitas Sumatera Utara
b/b) : yaitu (90:10), (80:20), (70:30), (60:40), dan (50:50) -
Variabel Tetap
-
Variabel Terikat : - Uji kerapatan (density)
: - 25 gram perekat poliuretan
- Uji kadar air dan daya serap air - Uji mekanik meliputi uji impak, Uji Modulus Patah (Modulus of Rupture), dan Uji Modulus Elastisitas (Modulus Elastisity) - Uji Scanning Electron Microscopy (SEM) - Uji Thermogravimetry Analysis (TGA) - Uji koefisien serap bunyi
1.7. Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Terpadu Universitas Sumatera Utara, dan Laboratorium Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
