PULP RAMI PUTIH SEBAGAI BAHAN BAKU KERTAS

Berita Selulosa, Vol. 45, No. 2, Desember 2010 : 57 - 63

PULP RAMI PUTIH SEBAGAI BAHAN BAKU KERTAS Sonny Kurnia Wirawan a, Jenni Rismijana a *, Cucu a, Dadang Setiawan Asid a a Balai Besar Pulp dan Kertas, Jl. Raya Dayeuhkolot No. 132 Bandung * Telp. (022) 5202980 ; Fax. (022) 5202871 ; e-mail : [email protected] Diterima : 05 Agustus 2010, Revisi akhir : 03 Desember 2010

BLEACHED RAMIE PULP FOR PAPERMAKING RAW MATERIAL ABSTRACT The experiment of papermaking from bleached ramie fiber has been conducted on a laboratory scale, with a variation of the composition of mixture 10–30% of ramie pulp and 90%-70 % LBKP, with the addition of 15 - 20% filler, 0,6% sizing agent and 1% dry strength. Hand sheet of 80 g/m2 grammage were made and the optical and physical properties including brigthness, opacity, tensile strength, tear strength, bursting strength, roughness and water absorption tested. The result showed that as ramie fiber content increased in the sheet, the opacity, roughness, strength and water absorption also increased, meanwhile the brightness and porocity decreased. As filler content were increased, brigthness, opacity, porosity and water absorption of hand sheet also increased, meanwihle paper strength decreased. . Key words : ramie, pulp, kraft, paper. INTISARI Penelitian pembuatan kertas dari pulp rami putih telah dilakukan pada skala laboratorium, dengan variasi komposisi campuran pulp rami 10 % - 30% dan pulp LBKP 90% - 70%, dengan penambahan bahan pengisi 15% - 20%, zat darih 0,6% serta penguat kering 1%. Stok dibentuk menjadi lembaran dengan gramatur 80 g/m2 dan diuji sifat optik dan sifat fisik yang meliputi derajat putih, opasitas, ketahanan tarik, ketahanan sobek, ketahanan retak, kekasaran, porositas, dan daya serap air. Hasil percobaan menunjukkan bahwa semakin tinggi kandungan serat rami pada lembaran maka nilai opasitas, kekasaran, kekuatan dan daya serap air semakin tinggi, sedangkan nilai derajat putih dan porositas menurun. Semakin tinggi bahan pengisi, maka semakin tinggi nilai derajat putih, opasitas, porositas dan daya serap air lembaran, sedangkan nilai kekuatan kertas menurun. Kata kunci : rami, pulp, kraft, kertas. PENDAHULUAN Tanaman rami telah dikembangkan di Indonesia sejak perang dunia kedua pada masa pendudukan Jepang di daerah Jawa Barat antara lain di daerah Malangbong, Ciamis, Sumedang dan Lembang, serta di daerah Jawa Timur antara lain di daerah Pujon, Malang (Wawan K.H dan Susi S., 1997). Rami merupakan tanaman bukan kayu yang termasuk famili Urticaceae dengan nama spesies Boehmeria nivea G, dikenal juga dengan nama Haramay di daerah Sunda, Romin di Minangkabau dan Kofoyaba di daerah Halmahera Utara. Haramay merupakan tanaman serat batang yang menghasilkan serat dari kulit batangnya 57

(Wawan K.H dan Susi S., 1997). Tanaman rami dapat menghasilkan serat dalam satu tahun 4–5 kali panen atau pemotongan, bila kondisi pertumbuhannya sesuai dan dapat diproduksi selama 6 – 7 tahun. Serat rami yang telah mengalami proses degumming mirip dengan serat kapas atau polyester dengan warna yang lebih putih dan berkilau (Wawan K.H dan Susi S, 1997). Menurut Suratman (Wawan K.H dan Susi S , 1997) setiap panen diperoleh 15 – 20 ton batang basah atau 60 – 80 ton/Ha/tahun, yang menghasilkan serat kasar sekitar 2 – 3 ton/Ha/tahun, sedangkan limbah kayunya yaitu batang tanpa kulit sekitar 6 – 9 ton/Ha/tahun. Seluruh batang berkulit

Pulp Rami Putih sebagai ... : Sonny Kurnia Wirawan, dkk.

atau batang tanaman cukup potensial sebagai bahan baku untuk pulp karena tidak memerlukan perlakuan awal. Rami merupakan salah satu serat alam yang sangat kuat dan bertambah kuat dalam keadaan basah. Rami merupakan tanaman alam dengan batang kebanyakan berbentuk lurus dan ramping dengan tinggi 150 – 200 cm dan diameter 12 – 20 mm tergantung tempat atau kondisi dimana rami itu tumbuh. Rami termasuk tanaman berserat panjang dengan rata-rata panjang serat 120 – 150 mm. Tanaman ini banyak ditanam masyarakat karena kegunaannya yang telah terbukti baik untuk dibuat tambang atau tali dengan kekuatan yang sangat tinggi. Serat rami selain untuk tambang/tali umumnya digunakan untuk tekstil, kanvas, jaring dan jala ikan, benang sepatu, kaos petromax. Tanaman rami merupakan tumbuhan tahunan sehingga dapat difungsikan untuk penghijauan dan pelestarian alam. Akarnya yang menyebar dapat mencegah erosi dan longsor. Serat rami sangat tahan lama, putih bersih, dan berkilau. Serat rami mempunyai ketahanan tarik delapan kali dari katun dan tujuh kali dari sutera, tahan terhadap bakteri dan pembusukan, dan tidak berubah pada kenaikan kelembaban hingga 25%, anti infra merah, tidak mudah berkerut, halus, dapat dicampur dengan kapas, rayon, dan polyester serta wool. Sifat serat rami lebih absorptif dibandingkan serat lainya sehingga lebih nyaman untuk tekstil terutama pada cuaca yang panas. Seperti linen dan katun, serat rami mempunyai kekenyalan rendah dan mudah kusut. Rami mempunyai serat yang panjang dan ramping (Tabel 1). Seperti umumnya non kayu rami juga mengandung silikat, sari dan abu yang tinggi, demikian juga kandungan lignin cukup tinggi seperti umumnya lignin dalam kayu (Tabel 2). Tabel 1 menunjukan bahwa rami bagian kayu mempunyai panjang serat rata-rata 6,54 mm termasuk ke dalam kelompok serat sangat panjang dibandingkan Pinus merkusii yang hanya 4,01 mm. Sedangkan tebal dindingnya sekitar 2,10 µm tidak setebal Pinus merkusii yaitu 7,66 µm, dan kelemasannya lebih tinggi dari Pinus merkusii. Serat Pinus merkusii lebih ramping dari rami kayu. Tabel 2 menunjukan kandungan holoselulosa, selulosa, lignin dan sari dari rami kayu lebih kecil dari Pinus merkusii. Sedangkan kandungan abu, silikat, pentosan dan kelarutan dalam NaOH, air panas dan air dingin rami kayu lebih tinggi dari Pinus merkusii. Kadar silikat yang tinggi

dapat menyebabkan masalah dalam pemanfaatan kembali lindi hitam sisa pemasakan. Kadar abu dan silikat yang tinggi dapat pula menyebabkan turunnya kekuatan pulp dikarenakan dapat mengganggu terjadinya ikatan hidrogen antar serat. Tabel 1. Morfologi Serat Rami dan Pinus Merkusii

Parameter • Panjang serat, mm -- Minimum -- Maksimum -- Rata-rata • Diameter serat, µm • Diameter lumen, µm • Tebal dinding, µm • Bilangan Runkel, w/l • Kelangsingan, L/D • Kelemasan, l/D

Rami ( Boehmeria Nivea G ) 1 Bagian Kayu

Limbah Serat

0,30 0,76 6,54 15,04 10,84 2,10 0,39 39,50 0,72

35,00 80,00 66,50 33,26 8,32 12,47 3,00 199,40 0,25

Pinus Merkusii 2

. . 4,01 38,85 23,54 7,66 0,65 103,21 0,60

Sumber : 1 Wawan KH & Susi S, 1997 2 Rasimin S., Mansyur E, 1983 Tabel 2. Komposisi Kimia Rami dan Pinus Merkusii

Parameter • Kadar abu , % • Kadar silikat , % • Kadar sari , % • Lignin , % • Holoselulosa , % • Selulosa alfa , % • Pentosan , % • Kelarutan dalam , % -- NaOH 1% -- Air panas -- Air dingin

Rami ( Boehmeria Nivea G ) 1 Bagian Kayu

Limbah Serat

Pinus Merkusii 2

6,33 1,41 3,37 27,27 63,56 33,76 16,14

7,97 7,87 2,51 23,45 65,85 41,90 12,29

0,36 3,71 27,97 72,54 39,10 6,43

33,34 8,28 7,17

35,85 7,55 7,39

13,90 2,98 1,61

Sumber : 1 Wawan KH & Susi S, 1997 2 Rasimin S., Mansyur E, 1983

Rami mempunyai keunggulan sifat serat rami dan potensi yang cukup tersedia, oleh karena itu rami mempunyai peluang untuk dikembangkan sebagai bahan baku untuk pembuatan kertas, sehingga dapat meningkatkan nilai tambah dari rami dan mengurangi ketergantungan impor bahan baku serat panjang untuk pembuatan kertas. Pada penelitian ini serat rami digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan kertas sebagai pengganti serat panjang atau Needle Bleached Kraft Pulp 58


(NBKP), karena rami merupakan serat yang panjang dengan rata-rata panjang sekitar 6,5 mm. BAHAN DAN METODA Bahan

Tabel 3. Komposisi Stok

Bahan baku yang digunakan terdiri dari pulp batang rami putih dan pulp putih serat pendek Leaf Bleached Kraft Pulp (LBKP). Bahan kimia antara lain bahan pengisi kalsium karbonat, zat darih Alkil Keten Dimer (AKD), penguat kering pati kationik. Pulp rami yang digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan kertas diperoleh dari hasil pemasakan batang rami dengan proses kraft dan mengalami proses pemutihan dengan kondisi sebagai berikut : Alkali Aktif

: 18 %

Sulfiditas

: 30 %

Suhu

: 160 °C

Rasio

: 1:4

Waktu Tuju

: 2 jam

Waktu Pada

: 1,5 jam

Rendemen Total

: 42,16 %

Bilangan Kappa Pulp

: 39,28

Pemutihan

: DEDD

Metoda 1. Penggilingan pulp Pulp rami putih dan LBKP masing-masing dengan konsistensi 1,5% digiling secara terpisah dalam beater. Untuk LBKP sampai diperoleh derajat giling sekitar 300 ml CSF sedangkan untuk rami sekitar 100 ml CSF. 2. Pembuatan lembaran kertas Pulp rami dan LBKP yang sudah digiling, kemudian dicampur dan ditambah bahan pengisi kalsium karbonat, zat darih AKD dan penguat kering pati kationik dengan variasi seperti pada Tabel 3. Penambahan dilakukan berdasarkan berat kering serat. Stok diaduk hingga homogen, kemudian stok dibentuk menjadi lembaran dengan gramatur 80 g/m2. Lembaran ditekan dan dikeringkan kemudian dikondisikan dalam ruang kondisi selama 24 jam dengan suhu (23 ± 1)°C dan RH (50 ± 2)%. Terhadap lembaran kertas yang diperoleh 59

dilakukan pengujian sifat optik dan sifat fisik, yang meliputi derajat putih, opasitas, ketahanan tarik, ketahanan sobek, ketahanan retak, kekasaran, porositas, dan daya serap air.

No

Rami (%)

LBKP (%)

CaCO3 (%)

AKD (%)

Pati (%)

1.

10

90

2.

20

80

0,6

1,0

3.

30

70

15 dan atau 20

HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat lembaran kertas hasil percobaan pembuatan dengan bahan baku serat rami dapat dilihat pada Gambar 1 sampai dengan Gambar 8. Derajat Putih Gambar 1 menunjukksn bahwa bila komposisi serat rami semakin banyak dalam lembaran maka nilai derajat putih mengalami penurunan, sedangkan bertambahnya kandungan bahan pengisi meningkatkan derajat putih lembaran. Ini dikarenakan derajat putih serat rami (sekitar 70%) lebih rendah dari LBKP (sekitar 80%), sedangkan bahan pengisi umumnya mempunyai derajat putih di atas 90% atau lebih tinggi dari LBKP. Derajat putih paling tinggi dicapai dari campuran 10% serat rami dan 90% LBKP dengan penambahan bahan pengisi 20% yaitu sebesar 75,46%.

Gambar 1. Pengaruh Komposisi Serat dan Bahan Pengisi terhadap Derajat Putih Lembaran


Opasitas Gambar 2 menunjukkan nilai opasitas lembaran meningkat dengan semakin banyaknya jumlah serat rami pada lembaran, demikian pula dengan meningkatnya jumlah bahan pengisi. Ini dapat disebabkan karena bilangan kappa pulp serat rami hasil pemasakan yang masih tinggi (39,28), yang berarti pulp rami belum sempurna pemasakannya, berdampak pada masih adanya ekstraktif pada pulp dan terikut pada lembaran kertas. Semakin banyak partikel yang ada pada lembaran dapat menambah hamburan cahaya sehingga nilai opasitas meningkat. Nilai opasitas paling tinggi dicapai pada komposisi serat rami 30% dan bahan pengisi 20% yaitu sebesar 92,74%.

Gambar 3. Pengaruh Komposisi Serat dan Bahan Pengisi terhadap Kekasaran Lembaran

Porositas

Kekasaran Seperti halnya pada sifat opasitas, semakin banyak jumlah serat rami pada lembaran maka nilai kekasaran lembaran meningkat (lihat Gambar 3). Bahan pengisi mengisi pori-pori serat sehingga permukaan lembaran menjadi rata, semakin banyak jumlah bahan pengisi pada lembaran maka semakin banyak pori serat yang terisi akibatnya permukaan lembaran menjadi semakin licin. Pada percobaan ini penambahan bahan pengisi tidak berpengaruh terhadap penurunan kekasaran. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh peningkatan kekasaran akibat penambahan serat rami lebih dominan. Sama halnya dengan opasitas, komposisi serat rami 30% dan bahan pengisi 20% menghasilkan nilai kekasaran paling tinggi yaitu 680 mL/menit.

2000 Porositas (ml/mnt)

Gambar 2. Pengaruh Komposisi Serat dan Bahan Pengisi terhadap Opasitas Lembaran

Gambar 4 menunjukkan semakin banyak serat rami pada lembaran maka nilai porositas lembaran menurun. Hal ini karena serat rami yang digiling sampai dengan 100 mL CSF membentuk jalinan anyaman dalam lembaran semakin rapat yang berakibat porositas lembaran berkurang atau lembaran menjadi lebih tidak berpori. Dengan penambahan bahan pengisi kalsium karbonat, memberikan kontribusi bertambahnya porositas lembaran, karena struktur molekul dari kalsium karbonat sendiri berpori sehingga menambah porousnya lembaran akibatnya nilai porositas lembaran makin tinggi. Komposisi serat rami 10% dan bahan pengisi 20% menghasilkan lembaran dengan nilai porositas paling tinggi yaitu sebesar 1725 mL/menit.

1500 1000

1725 1443.8

1512.5 981.3

830

914.3

500 0 R 10 R 20 R 30 Komposisi serat rami - LBKP (%) Filler 15% Filler 20%

Gambar 4. Pengaruh Komposisi Serat dan Bahan pengisi terhadap Porositas Lembaran

60


Indeks Tarik Gambar 5 menunjukkan semakin banyak jumlah serat rami pada lembaran maka indeks tarik lembaran semakin tinggi. Hal ini dikarenakan panjang rata-rata dari serat rami sekitar 6,54 mm (Wawan & Susi, 1997) sedangkan serat LBKP sekitar 2 mm (Barbara S, 2008; Kocurek, 1992). Semakin panjang serat maka ikatan antar serat akan semakin banyak akibatnya sifat kekuatan lembaran dapat meningkat. Sedangkan bahan pengisi yang sifatnya mengisi pori-pori serat dapat menghalangi ikatan antar serat. Semakin banyak bahan pengisi maka semakin banyak ikatan antar serat yang terhalangi dan berdampak pada rendahnya sifat kekuatan lembaran kertas. Indeks tarik lembaran kertas paling tinggi dicapai pada komposisi serat rami 30% dan bahan pengisi 15% dengan nilai 47.2 Nm/g.

Serat yang demikian biasanya sukar bertumpang tindih, mempunyai luas bidang ikatan yang kecil dan daya ikat yang rendah sehingga ketahanan sobek menjadi tinggi. Serat rami tergolong serat yang mempunyai dinding tebal (12,47 µm), sehingga makin banyak jumlah serat rami pada lembaran dapat menyebabkan ketahanan sobek lembaran semakin tinggi, hal ini terlihat pada Gambar 6. Sedangkan dengan bertambahnya jumlah bahan pengisi maka nilai indeks sobek lembaran semakin turun. Hal ini dimungkinkan karena bahan pengisi yang mengisi pori-pori serat menghalangi ikatan antar serat.

Gambar 6. Pengaruh Komposisi Serat dan Bahan Pengisi terhadap Indeks Sobek Lembaran

Indeks Retak

Gambar 5. Pengaruh Komposisi Serat dan Bahan Pengisi terhadap Indeks Tarik Lembaran

Indeks Sobek Indeks sobek lembaran merupakan hasil bagi dari ketahanan sobek dengan gramatur, sedangkan ketahanan sobek adalah gaya dalam gram gaya (gf) atau miliNewton (mN) yang diperlukan untuk menyobek lembaran kertas. Ada tiga faktor yang mempengaruhi ketahanan sobek yaitu jumlah serat total yang mengalami kerusakan pada saat penyobekan lembaran, panjang serat dan jumlah serta kekuatan ikatan antar serat. Jika dikaitkan dengan morfologi serat, diketahui serat yang berdinding tebal mempunyai fleksibilitas rendah. 61

Gambar 7 menunjukkan indeks retak meningkat sejalan dengan bertambahnya jumlah serat rami dalam lembaran, sedangkan dengan bertambahnya jumlah bahan pengisi nilai indeks retak turun. Seperti halnya pada indeks tarik hal ini dikarenakan serat rami merupakan serat panjang dengan panjang ratarata sekitar 6,54 mm (Wawan & Susi, 1997) dan LBKP merupakan serat pendek dengan panjang sekitar 2 mm (Barbara S,2008; Kocurek 1992). Semakin panjang serat maka ikatan antar serat akan semakin banyak akibatnya sifat kekuatan lembaran dapat meningkat. Sedangkan bahan pengisi yang sifatnya mengisi pori-pori serat dapat menghalangi ikatan antar serat. Semakin banyak bahan pengisi yang ditambahkan maka semakin banyak ikatan antar serat yang terhalangi dan


mengakibatkan pada rendahnya sifat kekuatan lembaran kertas. Indeks retak paling tinggi dicapai lembaran dengan komposisi serat rami 30% dan bahan pengisi 15% yaitu sebesar 2,07 kN/g, sedangkan intuk kandungan bahan pengisi 20% dan serat rami 30% sebesar 1,84 kN/g.

Komposisi 10%-20% serat rami dalam lembaran, nilai daya serap airnya masing-masing 25,8 g/m2 dan 28,6 g/m2 untuk bahan pengisi 15%, dan 27,9 g/m2 dan 28,8 g/m2 untuk bahan pengisi 20% masih memenuhi persyaratan untuk kertas cetak pada umumnya (maksimum 30 g/ m2). Sedangkan untuk komposisi serat rami 30% nilai daya serap airnya 32,0 g/m2 untuk bahan pengisi 15% dan 34,9 untuk bahan pengisi 20%, lebih besar dari 30 g/m2. Untuk komposisi serat rami dalam lembaran lebih dari 20% diperlukan zat darih yang lebih tinggi. Penambahan bahan pengisi dalam lembaran juga memberi kontribusi meningkatkan daya serap air lembaran karena pada dasarnya bahan pengisi mempunyai sifat menyerap air. KESIMPULAN

Gambar 7. Pengaruh Komposisi Serat dan Bahan Pengisi terhadap Indeks Retak Lembaran

Gambar 8. Pengaruh Komposisi Serat dan Bahan Pengisi terhadap Daya Serap Air Lembaran

Daya Serap Air Hasil uji daya serap air pada Gambar 8 menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah serat rami dalam lembaran, nilai daya serap air semakin naik. Ini dikarenakan serat rami yang mempunyai sifat menyerap air lebih banyak dibanding jenis serat lainnya.

Dari hasil percobaan penggunaan serat rami putih sebagai bahan baku kertas, dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Komposisi serat rami pada lembaran makin banyak maka nilai opasitas, kekasaran, kekuatan dan daya serap air semakin naik. Sedangkan nilai derajat putih dan porositas semakin turun. 2. Penambahan bahan pengisi makin banyak maka nilai derajat putih, opasitas, porositas dan daya serap air lembaran makin naik, sedangkan nilai kekuatan menurun. 3. Lembaran dengan komposisi serat rami 10% dan bahan pengisi 20% memberikan sifat derajat putih dan porositas paling tinggi, sedangkan komposisi serat rami 30% dan bahan pengisi 20% sifat opasitas paling tinggi. 4. Komposisi serat rami 30% dengan bahan pengisi 15% menghasilkan lembaran dengan sifat kekuatan yang tinggi, sedangkan komposisi serat rami lebih besar dari 20% nilai daya serap air lembaran lebih besar dari 30 g/m2. DAFTAR PUSTAKA Barbara Scruggs, Joyce Smith; Ramie: Old Fiber – New Image; Ohio State University; http:// ohioonline.osu.edu/hyg-fact/500/5501.htm, 16/12/2008 Casey, J.P.; Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology; Vol. III; 3rd edition; John Wiley & Sons; New York; 1981 62


Kocurek M.J.; Pulp and Paper Manufacture, Vol. 6 Stock Preparation, 3rd edition; Joint Textbook committee of the Paper Industry; Atlanta; 1992 NeimoL.; Papermaking Science and Technology; Book 4; Papermakingf Chemistry, 1999; Fapet Oy; Finland Rasimin S., Mansyur E.; Pembuatan Pulp Kraft dari Kayu Pinus Merkusii; Berita Selulosa, Vol. XIX, No. 4, 1983, hal. 139 – 143. Singh, D. P. ; Ramie; Central Research Institute for Jute and Allied Fibers; Indian Council of Agricultural Research ; New Delhi; http://assamagribusiness.nic.in/Ramie.pdf, 26/09/2008

63

Sugesty S., Wieke P. dan Andoyo S.; Peningkatan Kualitas Pulp Batang Rami (Boehmeria nivea. G) untuk Substitusi Pulp Serat Panjang; Berita Selulosa, Vol. XXXV, No. 3 – 4, 1999, hal. 42 - 49 http://www.swicofil.com/products/007ramie. htm; Natural Fibers Synthetic Fibers, 22/04/2008 Wawan K.H. dan Susi S.; Pelestarian sumber daya alam melalui pemanfaatan Abaka dan Rami untuk pulp kertas, Proceedings of the International Workshop on Minimization of Pulp and Paper Waste, 24 – 25 February 1997, Jakarta, Indonesia, p. 49 – 56 http://en.wikipedia.org/wiki/Ramie; Wikipedia, the free encyclopedia.htm; Ramie, 07/04/2008

PULP RAMI PUTIH SEBAGAI BAHAN BAKU KERTAS

Recommend Documents