BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Prinsip-prinsip fisika banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Penerapan fisika juga terdapat pada pengembangan teknologi perindustrian. Negara-negara maju menggunakan prinsip fisika dalam teknologi mesin di pabrik-pabrik untuk memproduksi berbagai macam barang. Prinsip fisika dalam perusahaan ditemukan dalam kegiatan mulai dari pengolahan bahan baku hingga pengemasan produk yang dilakukan oleh mesin.

Penggunaan mesin dalam pabrik dinilai lebih efektif karena dapat meminimalkan kesalahan dalam memproduksi suatu barang dan mempercepat kegiatan produksi. Mesin dirancang sedemikian rupa sehingga dapat mengambil bahan baku, memprosesnya, dan mengemasnya agar siap dijual kepada masyarakat dengan kalkulasi yang tepat. Hal tersebut tentu saja lebih efektif dibandingkan menggunakan tenaga manusia.

Industri kertas PT Tjiwi Kimia merupakan salah satu contoh pabrik yang menggunakan prinsip-prinsip fisika dalam mesin pembuatan kertas. Pabrik kertas Tjiwi Kimia adalah perusahaan produsen kertas Indonesia yang didirikan sejak tahun 1972.Pendirian dari pabrik soda plastik menjadi pabrik kertas ini berpusat di Jakarta dan berproduksi di Mojokerto. Pada tahun 2006 telah bertambah 12.000 metrik ton, kini menjadi 320.000 metrik ton per tahun. Twiji kimia memproduksi berbagai macam kertas, seperti: kertas putih,kertas khusus, kertas karbon, kertas berbentuk spiral. Selain itu, pabrik ini juga memproduksi beberapa alat tulis lainnya,seperti: alat tulis kantor, buku latihan, bantalan, buku bersampul, buku gambar, alat tulis fancy, amplop, file folder, tas belanja, dan lain-lain.

Pelajaran Fisika yang didapatkan ternyata sangat penting dalam kehidupan nyata terutama pada prinsip mesin-mesin. Berdasarkan kenyataan bahwa PT Tjiwi Kimia sedang berkembang pesat, penulis akan mengadakan penelitian mengenai prinsip-prinsip fisika yang diterapkan dalam dunia perindustrian kertas di PT Tjiwi Kimia, termasuk mesin-mesin yang digunakan.

B. Rumusan Masalah

1. Mesin apa saja yang digunakan dalam proses produksi kertas PT Tjiwi Kimia?

2. Bagaimana cara kerja mesin dalam proses produksi kertas di PT Tjiwi Kimia?

3. Apa saja prinsip-prinsip fisika yang digunakan dalam mesin produksi kertas di PT Tjiwi Kimia?

C. Tujuan

1. Untuk mengetahui jenis-jenis mesin yang digunakan dalam proses produksi kertas PT Tjiwi Kimia.

2. Untuk mengetahui cara kerja mesin dalam proses produksi kertas di PT Tjiwi Kimia.

3. Untuk mengetahui prinsip-prinsip fisika yang digunakan dalam mesinproduksi kertas di PT Tjiwi Kimia.

D. Manfaat

Kegiatan studi ekskursi ini, dapat memberi manfaat bagi:

1. Bagi Perusahaan

a.

2. Bagi Masyarakat

a.

3. Bagi Siswa

a. Pembaca dapat memperdalam ilmu fisika terutama dalam bidang engineering.

1. Pembaca dapat menerapkan teori yang telah dipelajari dalam laporan ini dalam kehidupan nyata.

2. Pembaca dapat mendapatkan gambaran umum tentang cara memproduksi kertas.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Kertas sebagai benda yang sering digunakan dalam kegiatan sehari-hari memiliki proses yang panjang dalam proses pembuatannya. Pembuatan kertas tentunya memiliki banyak proses tahapan sehingga dapat memproduksi kertas dengan kualitas yang baik, baik dalam hal warna, ketebalan, maupun teksturnya.

Dalam bab ini, penulis akan membahas mengenai mesin-mesin yang digunakan dalam proses produksi kertas, bahan baku apa saja yang sering digunakan dalam pembuatan kertas, dan prosesnya.

A. Bahan Pembuatan Kertas

1. Bahan baku kertas

Bahan baku utama yang digunakan dalam pembuatan kertas adalah serat yang diperoleh dari tumbuhan yang berasal dari kayu maupun bukan dari kayu dan terdiri dari rantai-rantai selulosa yang diikat oleh lignin dan hemiselulosa.

Serat yang didapat dari jenis kayu dibedakan menjadi 2, yaitu serat panjang (kayu jarum) dan serat pendek (kayu daun). Disamping itu juga penggunaan bahan baku dari serat sekunder pada saat ini sudah banyak digunakan, karena selain untuk efisiensi penggunaan serat alam, juga untuk memanfaatkan bahan baku yang sudah ada selain masih bisa dipakai. Serat sekunder berasal dari hasil proses daur ulang kertas (waste paper).

Untuk membuat tiap ton kertas membutuhkan aktar 46 meter kubik kayu. Dalam satu hektarnya hutan tanaman industri dapat menghasilkan lebih kurang 160 meter kubik kayu.Saat ini kurang dari 70% kayu untuk industri kertas berasal dari hutan alam.Hal ini dikarenakan banyak industri pulp yang tidak menjalankan kewajibannya untuk melakukan penanaman kembali sehingga terus-menerus mengkonsumsi kayu dan hutan alam.

Untuk setiap hektarnya, hutan alam menghasilkan kayu rata-rata sebanyak 60 meter kubik sedangkan untuk industri yang sama seperti di atas bila 30 persennya diperoleh dan hutan tanaman industri yang ditanamnya maka untuk memenuhi 70% kebutuhannya maka industriyang bersangkutan akan terus menerus menebang hutan alam selus 107 ribu hektar tiap tahun. Ini berarti bahwa setiap jam hutan seluas 5 kali lapangan sepak bola ditebang untuk menghasilkan kertas. Hal tersebut baru untuk memenuhi kebutuhan satu industri pulp. Dengan tujuh industri pulp yang ada dewasa ini dengan kapasitas 5.8 juta ton setiap tahunnya, maka hutan seluas 3 lapangan bola ditebang setiap menitnya. Maka dibutuhkan selama 10 juta hektar hutan tanaman yang harus ditanami setiap tahunnya.

2. Jenis kertas yang dihasilkan

3. Proses Pembuatan Kertas

a. Pulp

Pulp adalah hasil pemisahan serat dari bahan baku berserat (kayu maupun bukan kayu) melalui berbagai proses pembuatan, yaitu secara mekanis, semikimia, dan kimia. Pulp terdiri dari serat-serat, yaitu selulosa dan hemiselulosa sebagai bahan baku kertas.

Prinsip pembuatan pulp secara mekanis yaitu pengikisan dengan menggunakan alat seperti gerinda. Proses mekanis yang biasa dikenal di antaranya adalah PGW (Pine Groundwood), SGW (Semi Groundwood).

Proses semikimia merupakan kombinasi antara mekanis dan kimia. Yang termasuk ke dalam proses ini di antaranya adalah CTMP (Chemi Thermo Mechanical Pulping) dengan memanfaatkan suhu untuk mendegradasi lignin sehingga diperoleh pulp yang memiliki rendemen yang lebih rendah dengan kualitas yang lebih baik daripada pulp dengan proses mekanis.

Proses pembuatan pulp secara kimia dikenal dengan sebutan proses kraft. Disebut kraft karena pulp yang dihasilkan dari proses ini memiliki kekuatan lebih tinggi daripada proses mekanis dan semikimia. Akan tetapi, rendemen yang dihasilkan lebih kecil di antara keduanya karena komponen yang terdegradasi lebih banyak, yaitu lignin, ekstraktif, dan mineral.

Selulosa sebagai bahan dasar pembuatan pulp merupakan bahan dasar yang terpenting.Selulosa ini terdapat dalam kayu, kapas, serta nenas, jerami, lelang, bambu, dan lain-lain.Kayu yang digunakan di Indonesia umumnya jenis Akasia.Kayu jenis ini berserat pendek sehingga kertas menjadi rapuh.Di mesin pembuat kertas (paper machine), serat kayu ini dicampur dengan kayu yang berserat panjang, seperti pohon pinus sehingga tidak menjadi rapuh.

Prosespulpingatau pembuatan bubur kertas dapat diuraikan menjadi 9 bagian atau tahapan yaitu sebagai berikut:

a. Woodyard, di mana sebuah lapangan luas umumnya terbuka tempatmenerima dan menyimpan kayu gelondongan yang selanjutnya proses pengkulitan, pemotongan kecil-kecil & penyaringan potongan kayu.

b. Barker, dalam proses penghilangan kulit kayu ini glondongankayu dimasukkan dalam "debarking drums", gelondongan silinder berputar mengakibatkan gelondongan kayu ikut berputar danbergesekan satu dengan yang lain melucuti kulit kayunya.

c. Chipper, mesin memotong gelondongan kayu menjadi ukuran kecil yaitu kurang dari 2 cm dan setipis 1/2 cm.

d. Screen, diperlukan filter penyaring untuk memisahkan potongan kayu yang lebih besar dari target ukuran diatas, dan menghilangkan debu mesin potong yang tidak perlu.

e. Digester, prinsipnya seperti panci masak didapur tempat ibu atau istri anda masak. Potongan kayu yang disebut chips dimasak dengan suhu dan tekanan yang tinggi dalam suatu larutan kimia penghancur. Larutan dan proses masak ini akan melembutkan dan akhirnya memisahkan serat kayu yang diinginkan dari "lignin" yaitu unsur kayu semacam lem yang menahan serat kayu bersatu.Chemical Recovery and Regeneration.

f. Proses sampingan kimia inorganik yang diolah ulang dari proses "memasak" sebelumnya, untuk memasak kembali. Bahan kimia buangan dari proses memasak sebelumnya masih dapat diproses ulang, tidak dibuang begitu saja.

g. Blow Tank, ibaratnya setelah selesai dimasak maka makanan disimpan dalam panci penyimpan untuk disajikan kemudian sesuai selera masing-masing individu, apa mau sedikit asin, manis, indah didekorasi dan lain sebagainya. Disini serat kayu sudah terpisah satu sama lain, secara resmi mereka sudah disebut pulp atau bubur kertas.

h. Washing, "mesin cuci" ini akan membersihkan sisa-sisa larutan kimia dan ligin yang masih tertinggal, yang dikirim keproses nomor 6 yaituchemical recovery process. Ibaratnya saat anda masak nasi, maka beberapa kali anda mentiriskan air beras yang anda cuci sebelum dimasak supaya kotoran hilang. Harap diingat disini anda bukan bertujuan membuatnya menjadi putih bersih! Pada tahap ini bubur kertas secara alami berwarna coklat dan umunya digunakan untuk membuat kertas kantong dancorrugated boxyang coklat.

i. Bleaching, proses pemutihan bubur kertas menggunakan kimia pemutih atau bleach, yang tujuan utamanya khusus untuk membuat kertas cetak atau kertas budaya. Jadi proses pemutihan sangat relatif tergantung pada jenis kertas yang akan dibuat.

B. Mesin dalam Pembuatan Kertas

1. Mesin-mesin yang digunakan

1. Beater

Bila digunakan pulp kering, maka pabrik menggunakan Pulp Beater, di mana pulp yang kering dimasukkan ke dalam tangki penghancur dan dicampur dengan air untuk dibasahkan sebelum campuran bubur masuk ke refiner.

b. Refiners

Refiners adalah alat penghalus serat di mana bubur kertas dipotong dan dihancurkan menjadi kecil-kecil. Proses ini bertujuan untuk meningkatkan properti kekuatan dan bonding serat (bersatunya serat satu sama lain). Jordan Refiner merupakan alat penghasil serat di mana proses jordaning terjadi, yaitu bubur kertas diuraikan, dipotong dan didistribusikan merata. Sistem Jordan memompa dan mendesak campuran bubur melewati rongga yang sangat sempit dalam proses penghalusan serat.

c. Cleaners

Cleaners adalah alat pembersih serat di mana serat pulp yang bersih akan terangkat ke atas dan kotoran yang lebih berat akan turun ke bawah menuju tabung pembersih. Alat pembersih ini menggunakan centrifugal force (kuatan putar) yang menyebabkan material yang berat dan solid kehilangan momentum pada sisi dinding dalam Cleaner.Efek ini membuat material berat tadi lebih cepat turun ke bawah tabung dibanding fiber yang ringan. Sebelum fiber masuk ke Headbox, serat disaring kembali dengan Screener untuk mendapatkan ukuran serat dan bahan yang lain yang seragam agar siap didistribusikan pada mesin pembentuk lembaran kertas selanjutnya.

d. Headbox

Bubur kertas yang bersih dicampur dengan filler dan bahan kimia penambah lainnya atau yang disebut stock.Kemudian dicampur dengan air untuk membuat furnish. Furnish adalah 99.5% air dan 0.5% stock. Furnish disalurkan kedalam Headbox, di mana furnish tersebut diregulasi sedemikian rupa agar stock terdistribusi merata di sepanjang box dan stock tidak bergumpal.

e. Wire

Wire berasal dari mesin kertas Fourdriner yang berfungsi membentuk bentangan lembaran kertas dengan menyaring furnish terhadap air yang menjadi media pembawa. Air disaring sedemikian rupa melalui lubang halus (mesh) permukaan wire sehingga furnish terdiri dari serat dan filler tertahan di atasnya.

f. Press Part

Press partberfungsi untuk membuang air dari web sehingga kadar padatnya mencapai 50 %. Hasilnya masuk ke bagaian pengering (dryer).Cara kerja Press Part adalah mengapit kertas yang mengandung air sehingga air dapat keluar.Jadi pada awalnya, kertas masuk di antara dua roll yang berputar. Satu roll bagian atas diberi tekanan sehingga air keluar dari web. Bagian ini dapat menghemat energi karena kerja dryer tidak terlalu berat (air sudah dibuang 30 %).

g. Dryer

Dryer berfungsi untuk mengeringkan web sehingga kadar airnya mencapai 6 %.

h. Pop Reel

Hasil yang telah masuk dalam dryer kemudian masuk ke dalam pop reel sehingga berbentuk gulungan kertas yang besar (paper roll).Paper roll ini dipotong-potong sesuai dengan ukuran dan kemudian dikirim ke konsumen.

C. Prinsip-prinsip fisika pada mesin

a. Beater

Pulp kertas dimasukan kedalam mesin Beater lalu didalam beater dihancurkan dan diaduk dengan air. Proses mengaduk dan menghancurkan ini menggunakan poros yang berputar dengan pengaduk. Hal ini berhubungan dengan Gerak Melingkar di Fisika.

b. Refiner

Pada mesin refiner, bubur kertas yang sudah dihancurkan dan dicampur air pada mesin sebelumnya dialirkan melewati rongga-rongga kecil agar serat-serat kertas terurai.Hal ini memanfaatkan tekanan agar bubur kertas dapat melalu rongga yang kecil.

c. Cleaner

Setelah serat-seratnya terurai, serat-serat tersebut dibersihan dimesin Cleaner. Mesin ini memanfaatkan gaya sentrifugal yaitu percepatan kearah pusat putaran , Momentum benda dan juga berat jenis. Dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ini, benda-benda solid yang memiliki berat jenis lebih besar akan kehilangan momentum sedangkan serat-serat kertas yang diinginkan akan mendapat momentum dan mengapung.

d. Headbox

Di headbox, bubur kertas tidak mengalami proses fisika tetapi proses kimia.

e. Wire

Proses ini memanfaatkan sifat fisika air yang dapat berubah bentuk sesuai wadah sehingga dapat melalui lubang-lubang yang halus yang tidak dapat dilewati serat-serat kertas karena sifat fisikanya yang solid dan tidak dapat berubah bentuk sesuai wadah. Dengan proses ini terbentuklah bentangan kertas.

f. Press part

Lembaran lembaran kertas ini masih mengandun g banyak air sehingga harus dikeringkan. Hal ini dapat dilakukan dengan menekan kertas dengan memasukan lembaran kertas melalu 2 roda yang berputar dan memberi tekanan pada roda yang atas agar menekan roda yang bawah.Roda-roda ini juga berputar untuk memudahkan lembaran kertas melalui 2 roda ini.

g. Dryer

Dryer berfungsi untuk mengeringkan web sehingga kadar airnya mencapai 6 %. Pada bagian dryer, air dalam jaringan kertas dihilangkan dengan pemanasan. Pemanasan ini biasanya dilakukan dengan bantuan sistem. Proses pemanasan mempengaruhi ikatan antar serat yakni ikatan hidrogen, akibatnya kekuatan jaringan meningkat. Lembaran serat dilewatkan melalui sejumlah silinder panas. Dryer felt menekan jaringan tersebut pada silinder pengering agar terjadi pemindahan panas yang lebih baik.Selama pengeringan, jaringan serat mengerut. Pengerutan tergantung pada tipe stock, derajat penguraian, letak serat, dan gaya yang menimbulkan pengerutan. Pengerutan pada arah longitudinal dapat dikontrol dengan menarik kertas diantara kelompok pengering. Pengerutan searah dengan lebar kertas biasanya tidak seragam. Di bagian sisi lebih banyak kerutan daripada di bagian tengah.

h. Pop reel

Lembaran-lembaran kertas yang telah kering, digulung mengunakan pop reel. Proses ini juga mengunakan roda berputar sehingga berhubungan dengan gerak melingkar.

Gambar Mesin dan Proses Pembuatan Kertas

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Jenis Penelitian

Metode dokumentasi merupakan pengumpulan data dimana peneliti menyelidiki benda-benda tertulis seperti buku-buku, majalah, dokumen, peraturan-peraturan, dan sebagainya (Arikunto, 2002:158). Dalam penelitian ini, dokumentasi diperoleh dari arsip kegiatan ekskursi pada tahun-tahun sebelumnya dan dari internet.

B. Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data merupakan salah satu aspek yang berperan dalam kelancaran dan keberhasilan suatu penelitian. Metode pengumpulan data/ dokumentasi yang dilakukan oleh penulis adalah sebagai berikut:

1. Internet

Internet membantu penulis untuk melengkapi data-data dalam penulisan karya ilmiah. Banyak informasi yang didapatkan dari internet sehingga penulis dapat menyusun karya ilmiah ini dengan lengkap.

2. Arsip

Arsip kegiatan ekskursi memberi banyak bantuan bagi penulis untuk bisa lebih baik dalam menyusunan karya ilmiah ini. Manfaat yang diberikan oleh arsip-arsip dari perpusatakaan St. Louis 1 ini adalah bahwa arsip-arsip sebelumnya telah diperiksa dan dinilai oleh guru, sehingga penulis mampu membedakan cara penyusunan karya ilmiah yang benar dan tidak.

C. Teknik Pengolahan Data

Pengolahan data merupakan bagian yang amat penting dalam metode ilmiah, karena dengan pengolahan data, data tersebut dapat memberi arti dan makna yang berguna dalam memecahkan masalah penelitian. Tanpa pengolahan data, data-data yang telah didapat atau data-data yang telah disajikan tidak akan dapat dipahami dan dimanfaatkan pembaca jika data-data tersebut belum diolah oleh peneliti. Oleh sebab itu, peneliti menggunakan 2 macam teknik pengolahan data, yaitu:

1. Teknik Dokumentasi

Teknik dokumentasi adalah teknik penelitian yang menggunakan dokumen yang sudah ada (seperti lampiran foto, sumber dari internet, serta arsip-arsip yang diperoleh dari kegiatan peninjauan langsung) sebagai sumber data yang akan digunakan untuk diolah.

2. Penyusunan

Dokumen-dokumen telah didapat dari proses dokumentasi, kemudian disusun secara runtut dan sistematis sehingga mudah dipahami oleh pembaca. Dokumen-dokumen itulah yang nantinya akan menjadi paduan informasi bagi pembaca.

D. Teknik Analisis Data

Dalam laporan studi ekskursi ini, analisis data dilakukan secara deskriptif kualitatif dan interpretatif. Analisis data dilakukan dengan cara mengatur secara sistematis pedoman data kepustakaan, kemudian memformulasikan secara deskriptif, selanjutnya memproses data dengan tahapan reduksi data, menyajikan data, dan menyimpulkan. Langkah- langkah yang dapat dilakukan, yaitu :

1. Mereduksi data, dengan cara pemilihan dan konversi data yang muncul di lapangan.

1. Penyajian data, yaitu dengan merangkai dan menyusun informasi dalam bentuk satu kesatuan, selektif, dan dipahami.

1. Perumusan dalam kesimpulan, yakni dengan melakukan tinjauan ulang di lapangan untuk menguji kebenaran dan validitas makna yang muncul di sana. Hasil yang diperoleh diinterpretasikan, kemudian disajikan dalam bentuk naratif.

Temuan dari hasil kajian kepustakaan dan analisis data lapangan dicarikan hubungan serta keterkaitannya. Dengan cara begitu akan ditemukan cara kerja mesin pembuat kertas pada Pabrik Kertas Tjiwi Kimia Mojokerto. Hal tersebut, dalam penelitian ini, dilakukan sejak data terkumpul, yaitu dengan mereduksi (memilah- milah) data, penyajian data, dan penarikan kesimpulan, kemudian analisis data berhenti pada saat bersamaan dengan penelitian selesai.

Analisis data adalah proses untuk mencari dan menyususn secara sistemiatis data yang diperoleh dari observasi dan catatan kecil di lapangan. Dalam penelitian ini, analisis data disederhanakan dalaam tahapan- tahapan, yaitu mengidentifikasi data yang diperoleh dari lapangan, baik dengan observasi maupun dokumentasi yang bersumber dari buku, literatur, dan foto, lalu mengklasifikasikan data yang masuk, disesuaikan dengan tujuan penelitian, kemudian melakukan interpretatif terhadap faktor yang mempengaruhi.

4