stUDI PEMaNfaataN KULIt KEraNG sEBaGaI BaHaN PENYUsUN PaDa PEMBUataN LEM KaCa

M. Nadjib M.Jurusan Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Kampus ITS Keputih, Surabaya 60111Telp. 031-5943353, Fax. 031-5928314

nadjib@chem.its.ac.id

ABSTRACT

Shellfish are ones of seas product which use as food, and shell part as a waste. This experiment was done to utilize shell as main product in glass adhesive together whit Arabic gum and white part of chicken egg as sticky substances. The shell contended about 76, 64% of CaCO3 which could repair adhesive working to increase shear strength and curing time. Adhesive were made by variation composition in gram number of shell powder and Arabic gum. The best composition was obtain on 68.45% of shell; 8.22% of Arabic gum; 1.42% of white part of chicken egg and 21.90% of water. This composition had 16,620.105 NM-2 of shear strength; 23.14% of volatility and 90.9583 pa.det or 909.5830 poise viscosity as optimal result at eleven days of curing time. In environment resistant test, shear strength decreased about 64.33% in acid; 17.96% in water; and 1.83% in base. Storage life test of adhesive was performed in closed box at temperature 27 C and fungi grew it in fourth week.

Key words: shellfish, adhesive

PENGaNtar

Kulitkerangselamainidimanfaatkansebagaikerajinantanganatausenidekoratif,jugasebagaicampuranmakananternakgunamemenuhikadarkalsium(EncyclopaediaAmerica,1960).

Kandungan terbesarkulitkerangberupakalsiumkarbonat,magnesiumkarbonat,kalsiumfosfat,dansebagiankecilmaterianorganiklain.Bahan-bahan tersebut seringBahan-bahantersebutseringdigunakansebagaifillerpadaproduksicat,kertas,adhesif,kosmetik,semenadhesifdanlain-lain.Materiinijugamerupakanbahandasarpadapembuatankaca.Kandunganchitinsekitar3,6%jugadapatdigunakansebagaiadhesif(Douglas, 1974; Indra dan Syafsir, 1993).

Adapunputihtelurmerupakanbahantakterpakaidaripenjualjamudanprodusenroti,bahaninimempunyaisifatmemperkeras.Putihtelurpadamulanyadigunakansebagaipenutupcelah-celahkapalolehbangsaMesirdansebagaiperekatwarnapadakanvas.Gumarabikjugatelahlamadigunakansebagaiperekatkertas.Gumarabikmerupakanresinalamyangberasaldaripohonakasia.Putihtelurdangumarabikmemilikikelarutancukuptinggidalamairdanbeberapapelarutorganik(SmallBusinessPublication,1970).

Penggunaanadhesifsebagaipengikatkomponentelahbanyakdigunakandalamberbagaibidangkehidupan,dariindustrisampairumahtangga.Teknologiadhesifberkembangpesat sejak tahun 1970-an. Teknik penyambungan seperti

penggunaanpaku,soder,sekrup,las,dapatmengakibatkandistorsi, korosi, sertamengurangikeindahanmateriyangdisambungakibattonjolanpadabahantransparan.Penggunaanadhesifsebagaibahanpengikatjugatakdapatterhindarkanpadamateriberbentuklembarantipissepertilogam,plastik,dankaca,ataupadapenempatankomponenyangharustepatpadadaerahyangsempit,bentuksudut,cekungan,sepertipadaperalatanoptik,arloji,danlainnya(Hartomo,1992).Bahanadhesifkacaumumnyaberupaadhesifanorganiksepertinatriumsilika,danadhesifselulosa.Komponennyaterdiriataspengencer,katalis,pengeras, inhibitor, modifier, bergantung dari sifat adhesif yangdikehendaki.

Berdasarkanhaltersebutdiatas,makatujuanpenelitianadalahmengkajibahanpenyusunkacadarikulitkerang.

BaHaN DaN Cara KErJa

Bahan dan alat

Bahandanalatterdiriatasgumarabik,aseton,etanol,putihtelur,kulitkerang,airdistilasi,asamnitrat,natriumhidroksida,asamklorida,bromothymolblue,kaca3mmdan5mm,gelasbecher,pengadukelectrik,neracaanalitik,pHmeter,mortar,krus,stopwatch,pengukurkuatgeser,bollmill, direct air flow,oven,stirrer,spatula,gelaskacaarloji, spektrometer JASCOFTIR-5300,gelasukur,erlenmeyer,ayakan 170 mesh.

Berk. Penel. Hayati: 13 (153156), 2008

StudiPemanfaatanKulitKerang154

Pelaksanaan Penelitian

Pembuatan lem

Gumarabik25,0016gdimasukkandalamgelasbeker.Tambahkanairsedikitdemisedikitsampai24mlgumhancur. Kulit kerang 170 mesh 50,0015 g ditambahkan kedalamgelasBecherdandiaduk.Masukkanputihtelur1,5007 g diaduk sampai terbentuk gel. Gel dikemas dalam wadahtertutup.Pembuatanlemdilakukandenganvariasiberat kulit kerang 0; 25; 75; dan 100 g. Jumlah kulit kerangyangmenghasilkanlemdengankuatgeseroptimalkemudiandiulangpembuatannyadenganmemvariasikanberatgumarabik.

Uji kuat geser

Kaca3mmdan5mmberukuran6,3cm2,5cmdibersihkandenganaseton.Produklemdioleskanpadabagiankaca2,5cm2,5cmdenganketebalanyangsamakemudiandirekatkansatusamalain.Diamkanselama24jampadasuhukamar.Ujikuatgeserjugadilakukanpadavariasiwaktupengeringan1;3;6;9;dan11hari(ASTM1506D1002,1994).

Uji ketahanan terhadap lingkungan

Lab joint(sambunganrekatkaca)3mmdenganlamapengeringan3haridirendamselama20menitdalamairsuhukamar.Keluarkandankeringkan1harikemudiandilakukanujikuatgeser.Carayangsamadilakukanpadaperendamandalamasamnitratdandalamnatriumhidroksida(ASTM1506D896-92,1994).

Uji penyimpanan

Produk lemdalamkemasanplastikkedapudaradiletakkanpadasuhukamar.Amatiperubahannyapadaselang waktu satu minggu (ASTM 1506 D 1337-91, 1994).

Uji volatilitas

Tigabuahkrusyangtelahdicucidimasukkankedalamovensuhu65Cselama20menit.Suhuovenkemudiandinaikkanhingga105Cselama1jam.Dinginkanpadasuhukamarkemudianditimbangsampaiberatkonstan.Produklem5,0912gdimasukkankedalamkruskemudianditimbang.Krusbeserta isinyadimasukkankedalamovensuhu105C,dinginkanpadasuhukamarkemudianditimbanghinggadiperolehberatyangkonstan(ASTM1506D2851-86,1994).

Penentuan Kandungan Kalsium Karbonat

Bubukkulitkerang0,5002gdimasukkankedalamlabutitrasi.Tambahkanwetting agent0,2mlalkohol.Masukkan4mlHCl2M,adukselama10menit.TitrasidenganNaOH1Mmenggunakanindikatorbromothymolblue12tetes.

HasIL DaN PEMBaHasaN

Pembuatan Lem

Kulit kerangyangdigunakandiambil dari jenisdantempatyangsamaagarmemilikikandungansertalingkungankimiayangsama.Padaprosespembuatanlempertamakalidilakukanpelarutangumdalamair,putihtelurditambahkanketikagumtelahberbentukgel,kemudianditambahkanbubukkulitkerang.KomposisitiapcampuranlemdiperlihatkanpadaTabel1danTabel2.

tabel 1. Komposisi lem dengan variasi jumlah kulit kerang

LemKulit Kerang

(g)Gum arabik

(g)air (mL)

Putih telur (g)

1A2A3A4A5A

0,000025,001950,001575,0007

100,0022

25,002025,002025,001625,001225,0015

2424242424

1,50021,50071,50071,50111,5003

tabel 2. Komposisi lem dengan variasi jumlah gum arabik

LemKulit Kerang

(g)Gum arabik

(g)air (ml)

Putih telur (g)

1B2B3B4B5B

75,001475,002775,000775,000975,0007

9,009117,000725,001232,001139,0020

2424242424

1,55951,50511,50111,53321,5912

Banyaknyakulitkerangyangmenghasilkankuatgeseroptimalselanjutnyadigunakansebagaijumlahkonstanuntukmemvariasikangumarabik.

Uji kuat geser

Dimensikaca6,3cm2,5cmterlebihdahuludicucidenganakuadesdanasetonuntukmenghilangkankotoranyangmelekat.Kacayangtelahbersihdankeringdiolesilemdenganketebalan1mmpadabidangrekat2,5cm2,5cm.Hasil uji kuat geser pada kaca 3 mm disajikanHasilujikuatgeserpadakaca3mmdisajikanpadaTabel3.

Hasilpenelitianmemperlihatkanbahwakuatgeserterbesar diperoleh pada produk lem 4A sebesar 12,760.105NM2.Adapunproduk1A,2A,dan3Apadaujikuatgeser

Nadjib 155

menunjukkanretakansebagianadhesifdankohesif,lemberadapadaduasisidenganluasanyangberbeda.PadaPadaproduk4Amenunjukkanretakankohesif, lemhanyaterdapatpadasalahsatusisikacadenganluasanyanghampirsama.Padaproduk5Aterlihatretakanadhesif,lemhanyaterdapatpadasalahsatusisikacadanbersifatgetas.Ujiinidilakukandengankecepatanalat36,3mm/menit.BerdasarkaninimakaujiberikutnyaadalahuntukkomposisiyangmemvariasikanjumlahgumArabiksepertiyangterterapadaTabel2.HasilujikuatgeserditampilkanpadaTabel4.

Kuatgeserterbesardiperolehpadaproduklem1Bdenganjumlahgumarabik9,0091g,baikpadakaca3mmmaupun5mmdenganwaktupengeringan11hari.KuatgeserterhadaplamawaktupengeringanditunjukkanpadadatadiTabel5.

Datadiatasmemperlihatkanbahwagumberfungsisebagaibahanpeliatyangdapatmenyebabkanproduklemmenjadilebihulet,tetapidalamjumlahyanglebihbesar,prosespengeringanlebihlamadankuatgeserjugamenurun.Gumdanputihteluryangmemilikisifatdasarrekat,kurangoptimaljikatidakditambahkanzatpengisi(filler),dalamhalinikulitkerang.

Uji ketahanan terhadap lingkungan

Pengukuranketahananterhadaplingkunganditentukandengan uji kuat geser. Perendaman dalam larutanmenyebabkanpenguranganberatlemkarenaterlarut(Tabel6).Kehilanganberatpalingbesarpadalingkunganasam,yaitu58,98%.

tabel 6. Pengurangan berat pada berbagai lingkungan kimia

LingkunganKimia

Berat awal(gram)

Berat akhir

(gram)

Berat yang Hilang

Gram %

AsamAir

Basa

1,33691,33361,2987

0,54841,01341,2787

0,78850,32020,0200

58,9824,01 1,54

Sementaraitupadapengujiankuatgeserdiperolehdataseperti pada Tabel 7 berikut.

tabel 7. Kuat geser pada berbagai lingkungan kimia

Lingkungan Kimia Kuat Geser (NM-2) Penurunan (%)

NormalAsamAirBasa

6,904.105

2,463.105

5,664.105

6,778.105

064,3317,96 1,83

tabel 8. Perbandingan kuat geser pada berbagai lingkungan kimia

LingkunganKimia

Kuat Geser (NM2) Penurunan Kuat Geser (%)

Produk Lem Lem Pembanding Produk Lem Lem Pembanding

NormalAsam

AirBasa

6,904.105

2,463.105

5,664.105

6,778.105

5,460.105

3,750.105

5,118.105

4,880.105

064,3317,96N1,83

029,53 4,9810,62

tabel 4. Kuat geser pada lem dengan variasi jumlah gum arabik

Produk Lem Jumlah Gum (gram)Kaca 3 mm Kaca 5 mm

Kuat Geser (NM-2) Jenis retakan Kuat Geser (NM-2) Jenis retakan

1B2B3B4B5B

9,009117,000725,001232,001139,0020

16,620.105

11,990.105

8,018.105

6,072.105

4,990.105

KohesifKohesifKohesifKohesifKohesif

12,240.105

9,979.105

9,383.105

7,218.105

6,465.105

KohesifKohesifKohesifKohesifKohesif

tabel 3. Kuat geser pada lem dengan variasi jumlah kulit kerang

LemKuat Geser

(NM-2)Keterangan

1A2A3A4A5A

2,965.105

8,881.105

9,650.105

12,760.105

9,038.105

Retakan sebagian adhesif dan kohesifRetakan sebagian adhesif dan kohesifRetakan sebagian adhesif dan kohesifRetakan kohesifRetakan adhesif

tabel 5. Kuat geser pada variasi waktu pengeringan

Waktu Pengeringan (hari) Kuat Geser (NM2)

1 1,616.105

3 6,904.105

6 8,002.105

9 11,690.105

11 16,620.105

StudiPemanfaatanKulitKerang156

JikadatakuatgeserproduklemdibandingkandengankuatgesersalahsatulemyangberedardipasaranmakadiperolehdatasepertipadaTabel8berikutini.

Pengujiandilakukanpadakondisiyangserbasamameliputidimensikaca,ketebalan,lamapengeringan,danlingkungankimianya.Tampakbahwalempembandingjugatidaktahanterhadaplingkunganasammeskipunpenurunannyalebihkecil50%dibandingkanproduklemhasilpenelitian.Tetapipadalingkunganbasa,lemhasilpenelitianjustrulebihbaikdaripadalempembanding.

Uji penyimpanan

Hasilpengamatanprodukjamuryangdisimpandalamkemasankedapudara,menggunakanmikroskopbinokulerdenganteknikpewarnaanmethylenblue,perbesaran40,terlihatbentukkapangpadaminggukeempat.Pengamatandenganteknik lactophenolcottonblue terlihatbentukbulatanpadaperbesarandanwaktuyangsama.Timbulnyajamurdapatdisebabkanbeberapafaktorsepertikemasanyangtidaksteril,suhupenyimpanantidaksesuai,sertakandunganairyangterdapatpadaproduklem.

Uji volatilitas

Ujiinidilakukanuntukmenghitung%pelarutyangterdapatpadaproduklem.DatapengamatandisajikanpadaTabel9.

tabel 9. Persentase volatilitas (kadar air)

CawanBerat Produk Lem (g)

% volatilawal akhir

123

5,09125,02825,0082

3,91183,86353,8512

23,1623,1623,11

Volatilitasberpengaruhdarisegipenampakanlem,kerataanrekatan,dancepatatautidaknyalemmengeringpadasaatdigunakan.Tabel10menyajikan%volatildarilempembanding,yangdianggaptelahmemenuhistandarmutuprodukperdagangan.

tabel 10. Perbandingan persen volatil produk lem terhadap pembanding

Cawan% volatil

Produk Lem Lem Pembanding

123

23,1623,1623,11

5,655,655,65

Volatilitas produk lem jauh lebih tinggi daripembandingnya.Nilaiinimasihdapatdiperbaikidenganmeningkatkanhomogenitasproduklem.

Penentuan kandungan kalsium karbonat

PenentuankadarCaCO3menghasilkandatasepertipadaTabel11yangberikut.

tabel 11. Kadar CaCO3 dalam kulit kerang

titrasi % CaCO3123

76,0476,8877,01

Kulitkerangsebanyak0,5002gditetesialkoholsebagaiagenpembasahkemudianditambahkan4mlHClyangakanmengubahCaCO3menjadiCaCl2melaluireaksi:

CaCO3 + 2 HCl CaCl2+CO2+H2O

CampuranselanjutnyadititrasidenganNaOHuntukmenghitungsisaHClyangtidakbereaksi.SebelumnyaNaOHdistandarisasidenganHCl2MuntukmenentukankonsentrasiNaOHrelatif terhadapHCl.Kulit kerangKulitkerangmemiliki kandungan rata-rata 76,64% CaCO3yangberfungsisebagaifillerdanpengerasyangmampumemperbaikisifatkerjalemdarisegikuatgeser.Komposisioptimalproduklemadalah68,45%kulitkerang;8,22%gumarabik;1,42%putihtelur;dan21,90%air.Kuatgeseroptimalteramatipadawaktupengeringan11hari,sebesar16,620.105NM2.

Lingkungankimiajugaberpengaruhterhadapkuatgeserdenganpenurunansebesar64,33%padalingkunganasam;penurunan 17,96% pada lingkungan berair; dan penurunan sebesar1,83%padalingkunganbasa.Penyimpananlemdalamkemasankedapudara,diketahuiadanyapertumbuhanjamurpadaminggukeempat.Sementara itu volatilitasSementaraituvolatilitasproduk lem sebesar23,14%dengannilai viskositas909,5830poise.

KEPUstaKaaN

ASTM1506D1002,1994.ASTM1506D2851-86,1994.Douglas MC, 1974. Chemical and Process Technology

Encyclopaedia.McGraw-HillBook,Company,USA.EncyclopaediaAmerica,1960.HartomoAJdkk.,1992.Memahami Polimer dan Perekat. Andi

Offset,Yogyakarta.IndradanSyafsirA,1993.Hidrolisa Khitin Menjadi Pendukung

Zat Padat,LaporanPenelitianProgramStudiKimiaFMIPAITS,Surabaya.

Small Business Publication of Consultant and Engineering, 1970. Hand Book of Adhesives,SmallBusinessPublication,NewDelhi.

Reviewer:Dr. Delianis Pringgenies, M.Sc.