PENGEMBANGAN TEBAL DAN SIFAT ANATOMI KAYU KOMPREGNASI SETELAH PERLAKUAN PEREBUSAN AWAL
SWELLING OF THICKNESS AND ANATOMYCAL PERFORMANCE COMPREGNATED WOOD AFTER BOILING PRETREATED
Muhammad Daud1
Imam Wahyudi2
Zahrial Coto3
1 Mahasiswa Pascasarjana, IPB
Email: daud_forest@yahoo.com
2,3 Guru Besar, Fakultas Kehutanan, IPB
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh perebusan terhadap pengembangan tebal dan sifat anatomi beberapa jenis kayu tropis setelah diimpregnasi phenol formaldehida (PF) dan didensifikasi pada suhu tinggi. Tiga jenis kayu tropis berkerapatan rendah yaitu kayu sengon (Paraserianthes falcataria), kayu manii (Maesopsis eminii) dan durian (Durio sp.) dipotong dengan ukuran 3 cm (l) x 3 cm (t) dan 3 (r). Sampel uji kering udara dikukus selama 24 jam, dan sebagai pembanding dibuat pula sampel uji tanpa perebusan (kontrol). Sampel uji dengan perebusan dan tanpa perebusan kemudian diimpregnasi dengan PF yang dilarutkan dengan etanol 96% pada konsentrasi 2% (v/v) untuk selanjutnya dikempa pada suhu 170 oC selama 5 menit dengan target ketebalan 1,5 cm. Selain itu, dilakukan juga pengujian tanpa impregnasi PF sebelum proses pengempaan. Semua sampel uji kemudian direndam dalam air dingin selama 24 jam untuk melihat pengaruh perlakuan terhadap pengembangan tebal sampel uji. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengembangan tebal kayu terendah terdapat pada kayu sengon dan kayu manii serta tertinggi pada kayu durian. Perebusan sampel uji dan impregnasi FP sebelum proses densifikasi menyebabkan penurunan pengembangan tebal sampel uji. Pengamatan anatomi menunjukkan bahwa impregnasi PF dan densifikasi tidak menyebabkan kerusakan sifat anatomi kayu kompregnasi namun impregnasi PF tanpa perebusan cenderung menyebakan kerusakan sel serabut dan sel pembuluh kayu manii dan kayu durian.
Kata Kunci: Perebusan, Kayu kompregnasi, Impregnasi, Phenol Formaldehida, Anatomi Kayu
ABSTRACT
This study aims to analysis the effect of boiling-pretreated for swelling of thickness and anatomycal performance from several tropical wood species after phenol formaldehyde (PF) impregnated and compressed at high temperature. Three different tropical wood species with low density there were sengon wood (Paraserianthes falcataria), manii wood (Maesopsis eminii) and durian wood (Durio sp.) were made 3 cm (l) x 3 cm (t) x 3 cm (r) in dimensions. Samples at oven dry were boiling-pretreated for 24 hours and as control it was tested sample without boiling-pretreated. Samples with and without boiling-pretreated then were impregnated with PF was solved in ethanol 96% to get 2% in concentration. Then, samples were pressed at 170 oC for 5 minutes till 1,5 cm in depth. In the other hand, it was also tested wood pressed without PF impregnated. All of samples were soaked in water to know effect of treatment for swelling of thickness of compressed wood. Results showed that swelling of thickness was lowest in sengon and africa wood and highest in durian wood. Boiling pretreated and PF impregnated reduced swelling of thickness compressed wood. There was not significant effect PF impregnated and densification for anatomical performance on sengon and africa wood, but it has caused splitting of vessel and fiber cells on durian wood.
Key words: Boiling, Compressed Wood, Impregnation, Phenol Formaldehyde, Anatomycal Perfomance
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kayu merupakan bahan baku yang banyak digunakan secara luas dalam bidang konstruksi dan bangunan. Sebagai bahan baku konstruksi maka sifat bahan baku tersebut harus mampu menahan beban selama penggunaannya sehingga untuk keperluan konstruksi kekuatan kayu menjadi suatu persyaratan utama.
Kerapatan kayu sangat berhubungan dengan sifat fisis dan mekanis kayu terutama kekuatan kayu. Semakin rendah kerapatan kayu maka menunjukkan volume rongga sel kayu tersebut semakin tinggi dan sebaliknya semakin tinggi kerapatan kayu maka menunjukkan volume rongga sel kayu tersebut semakin rendah (Bowyer et al 2003). Semakin tinggi kerapatan menunjukkan kesesuaian bahan tersebut untuk digunakan sebagai bahan struktural karena memiliki kekuatan yang tinggi (Thelandersson & Larsen 2003). Oleh karena itu, salah satu cara untuk meningkatkan daya guna kayu berkualitas rendah terutama jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan rakyat untuk keperluan struktural dapat dilakukan dengan cara meningkatkan kerapatannya dengan cara teknik densifikasi kayu.
Metode densifikasi kayu secara permanen dapat dilakukan dengan cara perekatan atau modifikasi kimia, pemberian suhu tinggi pada keadaan kering dan perlakuan uap air suhu tinggi pada kondisi basah (Amin & Dwianto 2006). Densifikasi kayu yang paling efisien adalah dengan cara pengempaan pada suhu tinggi akan tetapi metode ini membutuhkan waktu sekitar 20 jam pada suhu 180 oC untuk mencapai fiksasi yang permanen sehingga pada saat pemakaiannya tidak mengembang ke ketebalan semula (Dwianto et al. 1997 dalam Amin & Dwianto 2006) Oleh karena itu, salah satu cara untuk meningkatkan fiksasi kayu kompregnasi tersebut adalah dengan cara menurunkan pengembangan tebal melalui modifikasi proses pendahuluan seperti dengan cara merebus sampel uji dan mengimpregnasikan perekat phenol formaldehida (PF) ke dalam kayu sebelum proses densifikasi sehingga diharapkan mengurangi pengembangan tebal kayu kayu kompregnasi, menurunkan waktu pengempaan dan kerusakan sifat anatomi kayu kompregnasi akibat densifikasi pada tekanan dan suhu tinggi.
Tujuan dan Kegunaan
Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh perebusan dan impregnasi PF terhadap pengembangan tebal dan sifat anatomi kayu kompregnasi dari beberapa jenis kayu tropis dari hutan rakyat. Penelitian ini diharapkan menjadi sumber informasi bagi peningkatan penggunaan kayu berkualitas rendah terutama yang diperoleh dari hutan rakyat untuk keperluan konstruksi.
METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah penangas air, timbangan digital, hot press, desikator. Bahan yang digunakan adalah sampel uji ukuran 3 cm (l) x 3 cm (t) dan 3 (r) dari tigas jenis kayu rakyat berkerapatan rendah yaitu kayu sengon, kayu manii dan durian, phenol formaldehida (PF), etanol 96%.
Prosedur Penelitian
Tiga jenis kayu dari hutan rakyat berkerapatan rendah yaitu kayu sengon (Paraserianthes falcataria), kayu manii (Maesopsis eminii) dan durian (Durio sp.) dipotong dengan ukuran 3 cm (l) x 3 cm (t) dan 3 (r). Sampel uji kering udara dikukus selama 24 jam, dan sebagai pembanding dibuat pula sampel uji tanpa perebusan (kontrol). Sampel uji dengan perebusan dan tanpa perebusan kemudian diimpregnasi dengan PF yang dilarutkan dengan etanol 96% pada konsentrasi 2% (v/v) untuk selanjutnya dikempa pada suhu 170 oC selama 5 menit dengan target ketebalan 1,5 cm. Selain itu, dilakukan juga pengujian tanpa impregnasi PF sebelum proses pengempaan. Kayu yang telah dikempa selanjutnya diukur tebalnya (Taw). Kemudian dilakukan pengujian pengembangan tebal dengan cara merendam semua sampel uji ke dalam air dingin selama 24, kemudian tebal setelah perendaman (Tak) diukur kembali. Besarnya pengembangan tebal (Pg) dihitung dengan menggunakan rumus:
Pgt= (Tak-Taw)/Taw x 100%
Pgt : Pengembangan Tebal Kayu kompregnasi (%)
Taw : Tebal Awal Sample Uji (cm)
Tak : Tebal Akhir Sampel Uji (cm)
Analisis Data
Rancangan yang digunakan dalam penelitian ini adalah rancangan acak lengkap yang terdiri atas 3 faktor yaitu jenis kayu sengon, kayu manii dan durian. Perlakuan perebusan (tanpa dan dengan perebusan), perlakuan impregnasi (tanpa dan dengan impregnasi PF). Untuk mengetahui pengaruh masing faktor perlakuan terhadap pengembangan tebal kayu kompregnasi maka dilakukan analisis ragam menggunakan software software spss 15.0. Jika perlakuan berpengaruh terhadap respon maka dilakukan uji lanjut menggunakan uji Tukey untuk mengetahui perbedaan di antara perlakuan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengembangan tebal kayu kompregnasi bervariasi antara 15,25-100,73% dengan pengembangan rata-rata ditunjukkan pada Gambar 1. Berdasarkan Gambar 1, pengembangan tebal rata-rata tertinggi terdapat pada sampel uji kayu sengon tanpa perebusan dan impregnasi PF sedangkan pengembangan tebal terendah terdapat pada sampel uji kayu sengon dengan perebusan dan impregnasi PF sebelum densifikasi.
Berdasarkan hasil analisis ragam menunjukkan bahwa jenis kayu, perlakuan perebusan dan perlakuan impregnasi FP berpengaruh nyata terhadap pengembangan tebal pada taraf uji 5%. Hal ini mengindikasikan bahwa pengembangan tebal kayu kompregnasi sangat tergantung pada jenis kayu dan perlakuan pendahuluan seperti perebusan dan impregnasi PF. Hasil uji Tukey (Gambar 1) menunjukkan bahwa perebusan kayu sebelum proses densifikasi mampu meningkatkan fiksasi kayu yang ditunjukkan dengan penurunan pengembangan tebal kayu kompregnasi. Perebusan kayu menyebabkan hilangnya zat ekstraktif yang bersifat volatil dan mudah larut dalam air. Selain itu perebusan kayu juga dapat menyebabkan pengembangan selulosa sehingga kristalinitasnya menurun (Fengen & Wegener 1995). Penurunan kristalinitas selulosa ini menyebakan kayu menjadi lunak sehingga pada proses pengempresan kayu pada suhu tinggi menjadi lebih sempurna dan proses fiksasi kayu meningkat secara signifikan.
Ket: Huruf di Belakang Setiap Angka Menunjukkan Hasil Uji Tukey dan Huruf yang Berbeda Menunjukkan Perbedaan Nyata pada Taraf Nyata 5%.
Gambar 1. Pengembangan Tebal Rata-Rata Kayu kompregnasi pada Berbagai Jenis Perlakuan Densifikasi
Impregnasi dengan PF juga mampu menurunkan pengembangan tebal kayu kompregnasi. PF merupakan jenis perekat yang bersifat thermosetting dan tahan terhadap air sehingga banyak digunaan pada penggunaan eksterior (Pizzi 1983). Impregnasi PF pada kayu sebelum proses densifikasi kayu menyebabkan perekat ini mengisi lumen dan dinding sel sedangkan proses polimerisasinya terjadi pada saat pengempaan suhu tinggi. Hal sesuai pendapat Hill (2006) yang menyatakan bahwa impregnasi perekatan seperti PF ke dalam kayu menyebabkan perekat ini berpenetrasi ke dalam dinding sel sehingga kayu menjadi lebih stabil terutam terhadap pencuacaan serta kayu menjadi lebih resisten terhadap organisme perusak kayu.
Pada densifikasi kayu tanpa perlakuan perebusan dan impregasi PF, faktor jenis kayu sangat menentukan, namun pemberian pretreatment seperti perebusan dan impregnasi PF mampu menurunkan variabilitas kayu akibat perbedaan jenis kayu sehingga menghasilkan fiksasi kayu yang relatif sama. Meskipun demikian impregnasi kayu tanpa didahului perebusan kayu menyebabkan beberapa keretakan pada kayu manii dan kayu durian. Pengaruh jenis kayu pada kayu kompregnasi disebabkan oleh perbedaan respon setiap jenis kayu terhadap panas terutama diakibatkan oleh perbedaan kandungan lignin dan polisakarida (Hill, 2006). Pemberian suhu tinggi di atas suhu 120 oC (Amin dan Dwianto 2006) menyebabkan lignin dan hemiselulosa mengalami pelunakan. Pengempresan pada suhu sekitar 170 oC dapat menyebabkan ikatan lignin menjadi lebih renggang sehingga dengan adanya pengempresan menyebabkan lignin teresebut mengalami pengikatan kembali melalui ikatan antara gugus metoksil pada cincin aromatik lignin (Forest Products Society 2002) sehingga dapat mempercepat terjadinya deformasi sel penyusun kayu dan fiksasi.
Hasil pengamatan dengan menggunakan mikroskop menunjukkan bahwa pengepresan pada suhu tinggi (170 oC) kayu yang telah diberi perlakuan perebusan dan impregnasi PF umumunya tidak menyebabkan kerusakan sifat anatomi kayu kompregnasi namun impregnasi PF tanpa perebusan cenderung menyebakan kerusakan sel serabut dan sel pembuluh kayu manii dan kayu durian (Gambar 2).
Kerusakan anatomi pada kayu manii dan kayu manii disebabkan oleh belum sempurnanya proses pelunakan sebelum pengempresan pada suhu tinggi sehingga pengempresaan pada target kerapatan 50% menyebabkan sel-sel tersebut tidak mampu menahan beban sehingga akhirnya mengalami kerusakan permanen. Selain itu juga diduga disebabkan respon panas kayu tersebut kurang baik sehingga diperlukan modifikasi awal seperti perebusan untuk memperbaiki respon panas pada kayu manii dan durian tersebut
Ket:
A: Kayu kompregnasi Sengon Tanpa Perebusan dan Tanpa Impregnasi PF.
B: Kayu kompregnasi Manii Tanpa Perebusan dan Tanpa Impregnasi PF.
C: Kayu kompregnasi Durian Tanpa Perebusan dan Tanpa Impregnasi PF.
D: Kayu kompregnasi Sengon dengan Perebusan dan Impregnasi PF.
E: Kayu kompregnasi Manii Tanpa Perebusan dan Impregnasi PF.
F: Kayu kompregnasi Durian Tanpa Perebusan dan Impregnasi PF.
Gambar 2. Struktur Anatomi Kayu kompregnasi pada Berbagai Jenis Perlakuan Densifikasi.
KESIMPULAN DAN SARAN
Perebusan sampel uji dan impregnasi FP sebelum proses densifikasi menyebabkan penurunan pengembangan tebal sampel uji. Pengamatan anatomi menunjukkan bahwa impregnasi PF dan densifikasi tidak menyebabkan perubahan sifat anatomi kayu sengon dan kayu manii namun impregnasi PF tanpa perebusan dapat menyebabkan kerusakan pada sel-sel pembuluh dan sel serabut kayu manii dan kayu durian. Untuk meningkat fiksasi kayu kompregnasi maka perlu penambahan konsentrasi PF dan modifikasi suhu dan tekanan pengempaan.
DAFTAR PUSTAKA
Amin Y, Dwianto W. 2006. Pengaruh Suhu dan Tekanan Uap Air terhadap Fiksai Kayu Kompresi dengan Menggunakan Close System Compression. Jurnal Ilmu & Teknologi Kayu Tropis 4 (2): 19-24.
Bowyer JL, Shmulsky R, Haygreen JG. 2003. Forest Products and Wood Science: An Introduction. Four Edition. Iowa: Iowa State Press.
Fengel, D, Wegener G. 1995. Kayu: Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-Reaksi. Satrohamidjojo H, penerjemah. Yogyakarta: Gadja Mada University Press.
Forest Products Society. 2002. Enhancing the Durability of Lumber and Engineered Wood Products. Florida: Forest Products Society.
Hill C. 2006. Wood Modification: Chemical, Thermal and Other Processes. West Sussex: John Wiley & Sons.
Pizzi A. 1983. Wood Adhesives: Chemistry and Technology. New York: Marcel Dekker, Inc.
Thelandersson S, Larsen HJ. 2003. Timber Engineering. West Sussex: John Wiley and Sons.
Cara Menulis Pustaka: Daud M, Wahyudi I, Coto Z. 2009. Pengembangan Tebal dan Sifat Anatomi Kayu Kompregnasi Setelah Perlakuan Perebusan Awal. Seminar Nasional Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia (MAPEKI) XII. Bandung, 23-25 Juli 2009.
