Karakteristik Papan Serat Kerapatan Sedang Kayu Skubung (Macaranga gigantea) dengan Perekat Asam Malat

Seminar Nasional XVIII MAPEKI

Karakteristik Papan Serat Kerapatan Sedang Kayu Skubung (Macaranga gigantea) dengan Perekat Asam Malat Agus Wahyudi,a,*, T.A. Prayitnob dan Ragil Widyorinib a

Balai Penelitian Teknologi Serat Tanaman Hutan – Kuok Jl. Raya Bangkinang – Kuok km 9, Kotak Pos 4/BKN Bangkinang 28401 – Riau b Fakultas Kehutanan, Universitas Gadjah Mada Jl. Ago No. 1 Bulaksumur 55281 – Yogyakarta

Abstract Environmentally friendly fiberboard manufacturing technology, especially medium density fiberboard (MDF), is one way to improve the efficiency of wood utilization of tropical Indonesia. The potency of Skubung wood is quite large in secondary forests of Riau, but its utilization is limited as building molding board. This study aimed to evaluate the properties of medium density fiber board of wood adhesive skubung using malic acid. The MDF process has been conducted by a thermomechanical pulp, fiberboard made by the dry process with a temperature of 180⁰C and the compression time of 10 min. The malic acid adhesive level used were 0%, 10%, 20% and 30%. The skubung fibreboard obtained had good properties with the IB, MOR and MOE value under the optimum condition of 30 wt % malic acid content were 0.29 MPa, 6.1 MPa and 1.35 GPa, respectively. The addition of malic acid adhesive can improve the both dimensional stability and mechanical properties of MDF. Keywords: Dry process, Fiberboard, Malic acid, Skubung wood, Thermomechanical pulp, adhesive __________________________________________________________________________ * Korespondensi penulis. Telp.: 082225263161 E-mail: [email protected]

1.

Pendahuluan

Skubung adalah salah satu jenis tanaman pioner yang tumbuh di lahan mineral hutan sekunder Indonesia. Menurut data Kementerian Kehutanan tahun 2013, luas hutan sekunder Indonesia yang berada di dalam kawasan hutan mencapai 40,82 juta ha, dimana Propinsi Riau terdapat luasan hutan sekunder 1,82 juta ha (Anonim, 2014). Kayu skubung banyak tumbuh di hutan sekunder wilayah Propinsi Riau dengan potensi sekitar 20 – 50 pohon/ha (Suhartati et al., 2012). Berdasarkan luasan hutan sekunder tersebut, potensi kayu skubung yang ada di Propinsi Riau sekitar 36 – 90 juta pohon. Kayu ini belum banyak dimanfaatkan oleh masyarakat di Propinsi Riau karena kayunya yang ringan, kurang kuat dan tidak awet bila digunakan sebagai bahan bangunan. Pemanfaatan kayu skubung di Propinsi Riau banyak

Prosiding Seminar Nasional XVIII MAPEKI 4-5 November 2015, Bandung

69

dibuat kayu papan sebagai bahan pembuatan peti bibit tanaman dan papan cetakan dalam pengecoran bangunan. Untuk meningkatkan nilai tambah atau penggunaan dari kayu skubung tersebut salah satunya dapat dimanfaatkan menjadi produk papan panel yaitu papan serat. Papan serat kerapatan sedang atau MDF merupakan salah satu jenis produk panel kayu yang dibuat dari bahan-bahan berlignoselulosa khususnya berbahan baku kayu. Dalam pembuatan papan MDF, bahan baku yang digunakan dapat berasal dari serat berbagai jenis kayu dan limbah bahan berlignoselulosa lainnya serta dibutuhkan bahan perekat untuk menyatukan ikatan antar seratnya (Xing et al., 2007). Bahan perekat yang umumnya digunakan adalah urea formaldehida, phenol formaldehida dan melamin formaldehida tergantung dari tujuan akhir penggunaan papan serat. Perekat urea formaldehida paling banyak digunakan dalam pembutaan papan serat karena harganya yang relatif murah dan tidak berwarna. Meskipun harganya murah dan penggunaanya sedikit sekitar 8% – 15% dari berat kering bahan, namun berkontribusi 60% terhadap biaya produksi akhir papan serat. Produk papan MDF sekarang ini masih memiliki sejumlah permasalahan, yaitu pemakaian perekat berbasis formaldehida. Senyawa formaldehida dapat menyebabkan kanker, iritasi pada mata dan kerongkongan serta gangguan pernapasan (Roffael, 1993). Selain itu, perekatperekat yang populer dewasa ini, seperti urea formaldehida, melamin formaldehida, phenol formaldehida, serta isosianat merupakan perekat yang menggunakan bahan baku turunan minyak bumi sehingga tidak ramah lingkungan. Asam polikarboksilat banyak diteliti sebagai perekat atau agen ikatan silang dalam pembuatan produk molding, papan partikel dan papan serat dengan performa yang baik (Umemura et al.,, 2012, 2013; Syamani et al., 2013; Sugawara et al., 2014). Mekanisme ikatan yang terjadi di dalam produk papan panel tersebut adalah adalah adanya ikatan silang antara asam polikarboksilat dengan selulosa dimulai dari pembentukan cyclic anhydrate intermediate karena dehidrasi dua kelompok karboksil yang umumnya terjadi diatas suhu titik lelehnya, kemudian bereaksi dengan selulosa yang kaya gugus hidrosil membentuk ikatan ester (Harifi et al., 2012). Sugawara et al., (2014) menggunakan asam malat sebagai agen ikatan silang dalam pembuatan papan MDF dari serat kenaf. Pada penelitian ini mengkaji karakteristik sifat fisik dan mekanik papan MDF dari kayu skubung dengan pemakaian asam malat sebagai perekatnya.

2.

Bahan dan Metode

Kayu skubung (Macaranga gigantea) berasal dari hutan sekunder lahan mineral di Kab. Siak – Riau. Pembuatan pulp kayu skubung dilakukan dengan proses termomekanis dan pembuatan papan serat dilakukan dengan proses kering. Asam malat dilarutkan dalam aquades (50 wt%) dan kadar asam malat (wt%) yang diberikan 0%, 10%, 20% dan 30% berdasarkan berat kering pulp kayu skubung. Setelah pulp kayu skubung dan larutan asam malat dicampur merata, kemudian dioven pada suhu 80⁰C selama 24 jam. Pulp kayu skubung dan asam malat kemudian dibentuk dalam lembaran berukuran 250 x 250 mm, kemudian dipress panas dengan suhu 180⁰C selama 10 menit. Ukuran papan MDF yang dibuat 250 x 250 x 7 mm, dengan target kerapatan 0,7 g/cm3. Setiap perlakuan diulang sebanyak 3 kali, sebelum dilakukan pengujian papan MDF kayu skubung dikondisikan pada suhu ruangan Prosiding Seminar Nasional XVIII MAPEKI 4-5 November 2015, Bandung

70

selama 14 hari. Sifat papan MDF kayu skubung diuji berdasarkan standar Japanese Industrial Standard for Fibreboards (JIS A 5905 – 2003). Pengujian meliputi keteguhan patah (MOR), keteguhan elastic (MOE), keteguhan rekat internal (IB) dan pengembangan tebal serta daya serap air setelah direndam 24 jam.

3.

Hasil dan Pembahasan

Papan serat kerapatan sedang (MDF) kayu skubung memiliki kadar air 5% - 6%, dan kerapatan papan antara 0,71 g/cm3 sampai 0,88 g/cm3 meningkat seiring dengan peningkatan kadar asam malat. Papan MDF kayu skubung dengan asam malat memiliki nilai pengembangan tebal memenuhi standar JIS A 5905 (maksimal 17%), kecuali pada papan MDF kayu skubung tanpa asam malat atau binderless. Hubungan antara pengembangan tebal papan MDF kayu skubung dan kadar asam malat disajikan pada Gambar 1. Pengembangan tebal papan MDF kayu skubung menurun seiring dengan peningkatan kadar asam malat. Penurunan sifat pengembangan tebal tertinggi terdapat pada kadar asam malat 30% sebesar 5.72%. Menurut Vukusic et al., (2006) asam polikarboksilat dapat menurunkan penyerapan air pada kayu fir dan beech.

Gambar 1. Hubungan antara pengembangan tebal dan kadar asam malat pada papan MDF kayu skubung Daya serap air papan MDF kayu skubung menurun seiring dengan meningkatnya konsentrasi kadar asam malat yang diberikan. Daya serap air papan MDF kayu skubung dengan kadar asam malat yang berbeda disajikan pada Gambar 2. Ikatan silang asam polikarboksilat dengan gugus hidroksil kayu menurunkan sifat higoskopi kayu (Vukusic et al., 2006).


71

Gambar 2. Hubungan antara daya serap air dan kadar asam malat pada papan MDF kayu skubung Sifat mekanika keteguhan rekat internal (internal bond) papan MDF kayu skubung dengan asam malat disajikan pada Gambar 3. Nilai rata-rata keteguhan rekat internal papan MDF binderless kayu skubung 0,25 kgf/cm2, sedangkan yang diberi asam malat dengan kadar asam malat 30% sebesar 2,91 kgf/cm2. Papan MDF kayu skubung pada penelitian ini memiliki nilai keteguhan rekat internal yang memenuhi standar JIS A 5905 type 5 (minimal 0,2 MPa) pada perlakuan asam malat 20% dan 30%.

Gambar 3. Hubungan antara internal bonding dan kadar asam malat pada papan MDF kayu skubung Sifat mekanika papan MDF kayu skubung yang diberi perekat asam malat meningkat sekitar 50% dibandingkan tanpa perekat. Namun ada kecenderungan menurun nilai MOR dan MOE dengan meningkatnya kadar asam malat yang diberikan. Hubungan sifat mekanika modulus patah papan MDF kayu skubung dan kadar asam malat disajikan pada Gambar 4.


72

Gambar 4. Hubungan antara modulus patah dan kadar asam malat pada papan MDF kayu skubung Hubungan antara keteguhan elastis papan MDF kayu skubung dengan kadar asam malat disajikan pada Gambar 5. Modulus elastis papan MDF kayu skubung dengan pemberian perekat asam malat belum memenuhi standar dalam JIS A 5905-2003 (minimal nilai MOE 0,8 GPa). Papan MDF kayu skubung yang diberi asam malat memiliki sifat mekanik lebih baik dibandingkan dengan tanpa pemberian asam malat. Peningkatan nilai modulus patah dan modulus elastis dibandingkan dengan papan MDF kayu skubung tanpa asam malat karena adanya gugus ikatan ester yang terjadi didalam papan MDF (Umemura et al.,, 2012, Umemura et al.,, 2013).

Gambar 5. Hubungan antara modulus elastis dan kadar asam malat pada papan MDF kayu skubung 4.

Kesimpulan

Sifat fisik dan mekanik papan MDF kayu skubung dengan perekat asam malat meningkat seiring dengan meningkatnya kadar asam malat yang diberikan. Pemberian asam malat 30% dalam pembuatan papan MDF kayu skubung memiliki sifat fisik dan mekanis yang memenuhi standar JIS A 5905 type 15.


73

Referensi Anonim (2014) Statistik kementerian kehutanan 2013. Kementerian Kehutanan. Jakarta Harifi, T. & Montazer, M. (2012) Past, present and future prospects of cotton cross-linking : new insight into nano particle. Carbohydrate Polymers , 88 , 1125-1140 Japanese Standards Association (2003) Fibreboards. Japanese Industrial Standard (JIS) A 5905-2003. Japan. Roffael, E. (1993) Formaldehyde release from particle board and other wood based panels. Kuala Lumpur: FRIM Kepong Sugawara, R & Umemura, K. (2014) Bonding composition and board. United States Patent. No. US 2014/0011042 A1. Suhartati, Rahmayanti. S, Junaedi, A. & Nurrohman, E. (2012) Sebaran dan persyaratan tumbuh jenis alternative penghasil pulp di wilayah Riau. Badan Litbang Kehutanan. Jakarta Syamani, F.A., & Munawar, S.S. (2013) Eco-friendly board from oil palm frond and citric acid. Wood Research Journal, 4 (2): 72-75. Umemura, K., Ueda, T., Munawar, S.S. & Kawai, S. (2012) Application of citric acid as natural adhesive for wood. J Appl Polym Sci, 123, 1991–1996. Umemura, K., Ueda, T., & Kawai, S. (2012) Characterization of woodbased molding with citric acid. J Wood Sci, 58, 38–45. Umemura, K., Ueda, T. & Kawai, S. (2012) Effects of molding temperature on the physical properties of wood-based molding bonded with citric acid. Forest Prod J, 62, 63–68. Umemura, K., Sugihara, O., & Kawai, S. (2013) Investigation of a new natural adhesive composed of citric acid and sucrose for particleboard. J Wood Sci , 59, 203–208. Vukusic, S.B., Katovic, D., Schramm, C., Trajkovic, B., & Sefc, B., (2006) Polycarboxylic acids as non-formaldehyde anti-swelling agents for wood. Holzforschung, 60, 439-444. Xing. C., Deng. J., & Zhang. S.Y. (2007) Effect of thermo mechanical refining on properties of MDF made from black spruce bark. Wood Sci Technol , 41, 329-338.


74

Karakteristik Papan Serat Kerapatan Sedang Kayu Skubung (Macaranga gigantea) dengan Perekat Asam Malat

Recommend Documents