LAPORAN HASIL PENELITIAN (LHP) TAHUN 2015
FORMULASI BAHAN IMPREGNAN DAN FINISHING KAYU
1. 2. 3. 4. 5.
Ir. Efrida Basri, M.Sc. Ir. Jamal Balfas, M.Sc. Djeni Hendra, MSi. Karnita Yuniarti, S.Hut., MWoodSc., PhD Prof. Riset. Dr.Adi Santoso, MSi
PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN HASIL HUTAN BADAN PENELITIAN, PENGEMBANGAN DAN INOVASI KEHUTANAN KEMENTERIAN LINGKUNGAN HIDUP DAN KEHUTANAN BOGOR, DESEMBER 2015 i
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN HASIL PENELITIAN TAHUN 2015
FORMULASI BAHAN IMPREGNAN DAN FINISHING KAYU
Bogor,
Desember 2015
Mengetahui Ketua Kelti,
Ketua Tim Pelaksana,
Ir. Efrida Basri, MSc. NIP. 19580224 198303 2 003
Ir. Efrida Basri, MSc. NIP. 19580224 198303 2 003
Menyetujui Koordinator,
Mengesahkan Kepala Pusat,
Ir. Jamal Balfas, MSc. NIP 19580604 198603 1 005
Dr. Ir. Dwi Sudharto, MSi NIP 19591117 198603 1 003
ii
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN .................................................................. ii DAFTAR ISI ....................................................................................... 1 DAFTAR TABEL ................................................................................ 3 DAFTAR GAMBAR ............................................................................ 5 DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................... 6 Abstrak ............................................................................................... 7 BAB I.................................................................................................. 2 PENDAHULUAN ................................................................................ 2 A. Latar Belakang ......................................................................... 2 B. Tujuan dan Sasaran ................................................................. 3 C. Luaran ...................................................................................... 4 D. Hasil yang Telah Dicapai ......................................................... 4 E. Ruang Lingkup…………………………………………………….5 BAB II ................................................................................................. 6 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 6 A. Potensi Limbah Kayu Gergajian…………………………………. 6 B. Destilasi ................................................................................... 6 C. Impregnasi Kayu ...................................................................... 7 D. Bahan Finishing Kayu .............................................................. 7 E. Finishing Kayu Ramah Lingkungan.......................................... 8 BAB III ............................................................................................... 9 METODE PENELITIAN ...................................................................... 9 A. Lokasi Penelitian ...................................................................... 9 B. Bahan dan Peralatan ............................................................... 9 C. Prosedur Kerja ....................................................................... 10 D. Analisis Data .......................................................................... 17 BAB IV ............................................................................................. 19 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 19 A. Formulasi Bahan Impregnan .................................................. 19 B. Formulasi Bahan Finishing ..................................................... 32 1
BAB V .............................................................................................. 47 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 47 A. Kesimpulan ............................................................................ 47 B. Saran ..................................................................................... 48 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................... 50 LAMPIRAN....................................................................................... 48
2
DAFTAR TABEL Tabel 1. Perlakuan pemberian asam, basa dan pelarut pada contoh uji ..................................................................................... 22 Tabel 2. Karakteristik dan komponen kimia destilat murni………..19 Tabel 3. Karakteristik dan komponen kimia campuran destilat dan kak 8 dan12%...................................................................20 Tabel 4. Nilai ASE kayu jabon tertinggi sampai yang terendah setelah diimpregnasi secara rendaman panas ................ 29 Tabel 5. Kerapatan rata-rata kayu jabon yang diimpregnasi secara rendaman panas ............................................................. 29 Tabel 6.
Kristalinitas rata – rata kayu
jabon yang diimpregnasi
dengan berbagai perlakuan ....................................... …25 Tabel 7. Penambahan berat kayu tusam akibat rendaman bahan finishing ........................................................................... 27 Tabel 8.
Penambahan berat kayu karet akibat rendaman bahan finishing ........................................................................... 28
Tabel 9. Penambahan dimensi kayu tusam akibat rendaman bahan finishing ........................................................................... 29 Tabel 10. Penambahan dimensi kayu karet akibat rendaman bahan finishing .......................................................................... .29 Tabel 11.Pengembangan kayu tusam selama rendaman dalam air …………………………………………………………….37 Tabel 12.Pengembangan kayu karet selama rendaman dalam air ................................................................................. 391 Tabel 13. Pengembangan kayu tusam selama proses pembasahan ........................................................................................ 39 Tabel 14. Pengembangan kayu karet selama proses pembasahan ...................................................................................... ..39 Tabel 15. Hasil pengukuran warna kayu jati dan wood stain .......... 35 Tabel 16. Ketahanan film terhadap asam, basa dan pelarut ........... 36 Tabel 17. Ketahanan gores top coat organik dan komersil ............. 38 3
Tabel 18. Biaya produksi formula standar ekstrak jati dan sirlak…..40 Tabel 19. Estimasi harga larutan wood stain/ top coat ……………. 40
4
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Pengujian pembasahan contoh uji dalam desikator ...... 21 Gambar 2. Produk kayu tusam dipolitur dengan formulasi organik dan vaselin .................................................................... 36 Gambar 3. Produk kayu karet dipolitur dengan formulasi organik dan vaselin ........................................................................... 37
5
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Analisis keragaman ASE kayu jabon 5 tahun ............. 48 Lampiran 2. Analisa keragaman kerapatan kayu jabon .................. 49 Lampiran 3. Hasil analisis GCMS ekstrak jati ................................. 50 Lampiran 4. Analisis keragaman penambahan berat basah dan kering contoh uji .......................................................... 51 Lampiran 5. Analisis keragaman penambahan dimensi basah dan kering contoh uji .......................................................... 58 Lampiran 6. Analisis keragaman pengembangan dimensi selama rendaman.................................................................... 59 Lampiran 7. Analisis keragaman pengembangan dimensi selama pembasahan ............................................................... 60
6
Abstrak Produksi kayu gergajian menghasilkan limbah kayu berbentuk serbuk, sebetan, dan kulit kayu yang berpotensi sebagai bahan impregnan untuk meningkatkan kualitas kayu dan bahan finishing alternatif karena kandungan senyawa aktif di dalamnya. Untuk menghasilkan senyawa aktif dapat dilakukan dengan metode ekstraksi
maupun
destilasi.
Kegiatan
tahun
2015
bertujuan
mendapatkan data dan informasi karakteristik destilat dari limbah kayu sebagai bahan impregnan dan formulasi bahan finishing dari bahan utama ekstrak serbuk kayu jati. Adapun sasaran penelitian adalah diperolehnya data dan informasi karakteristik destilat sebagai bahan impregnan organik dan uji pendahuluan pada kayu jabon, serta formula wood stain dan top coat organik dari ekstrak kayu jati maupun campurannya dan uji pendahuluan pada kayu karet dan tusam. Karakteristik destilat meliputi warna, pH, viskositas, dan komponen kimianya, sedangkan sifat kayu yang akan diuji mencakup kerapatan dan pengembangan dimensi. Performa bahan finishing diuji secara fisis, mekanis, dan kimia serta aplikasinya pada kayu karet dan tusam. Hasil penelitian menunjukkan: 1) Karakter destilat murni berbeda dengan destilat yang sudah dicampurkan dengan kak, terutama pada komponen kimianya, 2) Kestabilan dimensi dan kerapatan kayu jabon tertinggi diperoleh pada formula campuran destilat dengan kak konsentrasi 8%, 3) Bahan finishing yang memiliki ketahanan gores tertinggi terdapat pada formula 5% sirlak dalam larutan ekstrak jati konsentrasi duplo, 4) Formula 5% sirlak dalam larutan ekstrak jati konsentrasi standar memberikan efek pewarnaan jati terdekat pada kayu karet dan ekstrak jati konsentrasi duplo pada kayu tusam.
Kata kunci: Limbah kayu gergajian, formula impregnan, formula bahan finishing 7
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Ketersediaan kayu berkualitas tinggi di alam mulai terbatas sementara kebutuhannya semakin meningkat. Kayu cepat tumbuh banyak ditanam masyarakat dan dapat dipanen dalam waktu relatif singkat. Meskipun begitu, kualitas kayu dari tanaman umur muda sebagai bahan furnitur masih rendah karena memiliki dimensi yang tidak stabil, tidak awet, serta kemungkinan mengalami pecah ujung yang parah dalam proses pengolahan dan perubahan bentuk ketika dikeringkan (Basri et al., 2012; Basri dan Wahyudi, 2013). Peningkatan sifat dan kualitas kayu inferior (mutu rendah) dapat dilakukan dengan berbagai macam cara. Pada tahun 20112014 penyempurnaan sifat dan kualitas kayu dilakukan dengan cara mengimpregnasi ekstrak serbuk kayu jati tua ke dalam struktur kayu umur muda, sehingga performanya menyerupai kayu jati tua, baik dari
sifat
maupun
penyempurnaan
warna.
sifat
dan
Sedangkan kualitas
pada
kayu
tahun
dicoba
2015, dengan
mengimpregnasi kayu dengan bahan impregnan utama adalah hasil destilasi limbah kayu (sebetan dan kulit kayu) sengon. Dasar pertimbangannya
adalah
pada
proses
destilasi
akan
terjadi
pengayaan komponen kimia yang bisa meningkatkan kualitas kayu. Formula campuran destilat dengan bahan pengikat, seperti kak atau gum, diharapkan mampu memperbaiki kualitas kayu umur muda. Proses pengerjaan akhir kayu (wood finishing) adalah proses pemberian lapisan pada permukaan produk kayu, terutama produk furnitur,
untuk
tujuan
penghalusan
atau
perlindungan
pada
permukaan kayu. Dalam lima dekade terakhir pelapisan permukaan kayu tersebut secara komersil didominasi oleh penggunaan resin sintetis, seperti melamin dan nitroselulosa yang menggunakan pelarut
mineral
(chemical
solvent-based)
dan
pengeras
formaldehida. Kedua senyawa ini menggunakan pelarut mineral dan 8
pengeras formaldehida yang banyak melepas komponen volatil (VOCs) dan komponen polutan udara beracun (HAPs) yang mengganggu lingkungan maupun kesehatan manusia. Secara umum hasil
yang
diperoleh
dengan
kategori
ramah
lingkungan
terkonsentrasi pada penggunaan bahan kelompok minyak (tung oil, linseed oil, lilin), sirlak, dan bahan finishing larut air. Upaya pengembangan produk bahan impregnan dan bahan finishing alternatif tersebut harus dilakukan melalui eksplorasi riset yang bersifat praktis dan efektif. Salah satu sumber material organik yang memiliki potensi untuk dapat dimanfaatkan sebagai bahan impregnan dan finishing alternatif adalah limbah kayu gergajian. Selain dapat memaksimalkan pemanfaatan kayu (zero waste), pemanfaatan
limbah
menanggulangi
kayu
masalah
gergajian lingkungan,
tersebut dan
juga
dapat
mengurangi
ketergantungan masyarakat dan industri pengolahan kayu terhadap penggunaan bahan impregnan dan finishing kayu sintetis yang selama ini diimpor.
B. Tujuan dan Sasaran Tujuan penelitian tahun 2015 adalah mendapatkan data dan informasi: 1) Karakteristik destilat dari sebetan dan kulit kayu sengon sebagai bahan impregnan, 2) Formulasi bahan finishing dari
bahan utama ekstrak
serbuk
kayu jati tua. Sasaran penelitian pada tahun 2015 adalah diperolehnya data dan informasi mengenai: 1) Karakteristik destilat sebagai bahan impregnan organik dan data uji pendahuluan impregnasi pada kayu jabon secara rendaman panas. 2) Formula wood stain dan top coat dari ekstrak kayu jati dan campurannya serta uji pendahuluan pada kayu karet dan tusam. 9
C. Luaran Kegiatan tahun 2015 menghasilkan luaran, sebagai berikut: 1. Laporan hasil penelitian yang berisi: 1) karakteristik destilat dari sebetan dan kulit kayu sengon sebagai bahan impregnan organik, dan 2) formula produk finishing organik (wood stain dan top coat) serta perbandingannya secara teknis dan ekonomis dengan produk finishing konvensional. 2. Draft karya tulis ilmiah. 3. Produk destilat serta produk finishing organik.
D. Hasil yang Telah Dicapai 1. Formula bahan impregnan dari campuran ekstrak jati tua dan resin organik (sirlak, damar mata kucing, resorsinol teknis) mampu memperbaiki sifat-sifat inferior kayu kayu jati umur muda, jabon, dan karet seperti peningkatan kerapatan dan kekuatan kayu, serta kestabilan dimensi kayu. 2. Penelitian pemanfaatan destilat (cuka kayu) selama ini baru pada tahap untuk menghambat pertumbuhan bakteri dan jamur pada tanaman (Nurhayati, 2000) dan menahan kayu dari serangan rayap (Hidayat, 2013), belum untuk memperbaiki sifat-sifat kayu yang lain (modifikasi kayu). 3. Komponen dalam ekstrak kayu jati tua adalah senyawa dari kelompok epoksi yang mencapai lebih dari 40%, diikuti oleh tetrakosaheksan sebanyak 14%, hentiakontanon 7.93%, dan antrakinon (2-methyl antraquinone)
sekitar 13.54%. Antrakinon
termasuk senyawa tektokinon, merupakan zat ekstraktif penting yang membuat kayu jati tahan terhadap organisme perusak (Haupt et al., 2003) dan memberikan warna khas pada kayu tersebut (Lukmandaru, 2009). 4. Bahan impregnan campuran ekstrak kayu jati dan resin organik dengan proses tekanan telah mampu meningkatkan sifat dan
10
kualitas kayu jati umur muda, jabon, dan karet (Basri et al., 2013 dan 2014). E. Ruang Lingkup Lingkup kegiatan formulasi bahan impregnan adalah destilasi bahan baku, analisa destilat murni dan campurannya, pengeringan, impregnasi bahan impregnan secara rendaman panas, pengujian stabilisasi dimensi dan kerapatan kayu. Ruang lingkup formulasi bahan finishing adalah ekstraksi serbuk kayu, pembuatan formula, pengujian bahan finishing, analisa biaya produksi.
11
BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Potensi Limbah Kayu Gergajian Statistik Kementerian Kehutanan Tahun 2013 mencatat kapasitas produksi kayu gergajian pada skala industri mencapai 3,330,530 m3 (Kementerian Kehutanan, 2013).
Produksi kayu
gergajian sebesar itu tentu saja akan menghasilkan limbah kayu berbentuk sebetan, kulit kayu, maupun serbuk yang cukup besar. Produksi limbah yang tinggi tersebut
akan berdampak negatif
terhadap lingkungan jika dibiarkan membusuk, ditumpuk, atau dibakar. Kandungan senyawa aktif yang terdapat dalam limbah kayu gergajian memungkinkan limbah tersebut berpotensi digunakan sebagai bahan impregnan dan finishing kayu. Hasil penelitian Komarayati et al. (2011) menunjukkan komponen fenol dari hasil destilasi sebetan dan kulit kayu sengon sebanyak 27,72%. Fenol sejumlah
itu
bisa
dimanfaatkan
sebagai
bahan
pestisida
(biopestisida). B. Destilasi Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan atau teknik pemisahan kimia yang berdasarkan perbedaan titik didih (Walangare et al., 2013). Jadi prinsip destilasi adalah penguapan dan pengembunan kembali uap yang dihasilkan pada tekanan dan suhu tertentu dengan tujuan memurnikan zat cair pada titik didihnya dan memisahkan cairan dari zat padat. Pemisahan zat-zat kimia dalam kayu dapat dilakukan dengan destilasi kering (Nurhayati, 2000; Walangare et al., 2013). Dalam proses ini, bahan padat dipanaskan sehingga menghasilkan produk-produk berupa cairan atau gas (yang dapat berkondensasi menjadi padatan). Produk-produk tersebut disaring, dan pada saat 12
yang bersamaan mereka berkondensasi dan dikumpulkan. Destilasi kering biasanya membutuhkan suhu yang lebih tinggi dibanding distilasi biasa. Uap atau gas yang diperoleh dengan metode destilasi kering dapat didinginkan untuk menghasilkan destilat cair atau destilat (Walangare et al., 2013). Kandungan dan kegunaan bahan aktif yang terdapat dalam destilat ini sangat bermanfaat (Nurhayati, 2000).
C.
Impregnasi Kayu Impregnasi kayu merupakan salah satu teknik modifikasi kayu
secara
kimia. Prinsip
impregnasi adalah
memastikan
bahan
impregnan dapat berikatan dengan sel kayu (Balfas, 2007). Bahan impregnan idealnya memiliki ukuran sekecil mungkin agar mampu masuk ke dalam sel kayu sehingga fiksasi impregnan terjadi. Fiksasi dapat diketahui ketika bahan impregnan tidak tercuci (nonleachable) karena telah terjadi ikatan kimia antara impregnan tersebut dengan konstituen polimerik dinding sel. Faktor penting yang perlu diperhatikan dalam impregnasi adalah waktu (Basri et al., 2013) karena terkait dengan kemampuan bahan impregnan berdifusi ke ruang intraseluler (Hill, 2006). Oleh karena itu retensi bahan impregnan menjadi parameter berhasilnya impregnasi. Bahan impregnan dapat berupa monomer maupun polimer (Hill, 2006). Bahan impregnan sintetis berupa monomer dapat berupa
methyl
methacrylate
(MMA)
maupun
dalam
bentuk
polimer/ko-polimer seperti polyglycerol methacrylate/PGMA (Hill, 2006). D. Bahan Finishing Kayu Bahan finishing
kayu dapat dikelompokkan pada dua tipe
bahan menurut mekanisme pengeringan atau proses “curing”. Kelompok bahan finishing yang menggunakan pelarut mineral seperti melamin dan nitroselulosa mengalami pengeringan filmnya pada saat terjadi evaporasi pelarut mineral, sehingga kelompok ini disebut 13
kelompok bahan finishing evaporatif (Jewitt, 2014). Bahan finishing tipe ini akan kembali terurai manakala terjadi kontak dengan pelarut mineral. Kelompok bahan finishing, seperti kelompok minyak, sirlak dan resin larut air tergolong pada kelompok bahan finishing reaksi, karena umumnya mengalami pengeringan melalui reaksi bahan dengan udara di ruangan.
Kelompok bahan finishing tipe reaksi
pada umumnya lebih tahan terhadap gangguan panas atau kimia dibandingkan dengan kelompok evapotif (Rowell, 2005). Pelapisan permukaan kayu dengan bahan finishing pada dasarnya memiliki dua manfaat penting, yaitu menghaluskan bagian permukaan kayu, dan memberi perlindungan permukaan kayu dari cairan, kotoran (termasuk zat kimia) serta serangan jamur atau serangga (Pandey et.al., 2009; Guo, 2005).
Penggunaan bahan
finishing kelompok evaporatif cenderung memberikan proteksi permukaan kayu lebih tinggi terhadap air dan uap air daripada kelompok bahan reaktif (Jewitt, 2014). Namun demikian, deposisi resin organik seperti damar batu dan sirlak cukup efektif melindungi kayu dari penetrasi air dan serangan serangga (Balfas, 2007). E.
Finishing Kayu Ramah Lingkungan Menurut Li and Guo (2002) serta Jewitt (2014) penggunaan
resin sintetis komersil, seperti melamin dan nitroselulosa yang menggunakan
pelarut
mineral
(chemical
solvent-based)
dan
pengeras formaldehida tergolong pada kelompok jenis bahan yang tidak ramah lingkungan serta mengganggu kesehatan manusia. Kelompok resin ini melepas banyak polutan, baik dalam aplikasi maupun dalam proses pembersihan peralatan finishing. Komponen pelarut dan pengeras yang menguap ke udara antara lain adalah xylen, toluen, keton, methylene chloride, formaldehyde, spiritus mineral dan lain sebagainya. Bahan finishing alternatif yang dapat digunakan secara aman bagi lingkungan maupun manusia adalah kelompok bahan finishing reaktif, seperti minyak organik, resin organik dan resin larut air (Jewitt, 2014). 14
BAB III METODE PENELITIAN
A. Lokasi Penelitian Pembuatan bahan impregnan dan bahan finishing, penyiapan contoh uji, pengujian stabilitas dimensi kayu yang diberi perlakuan bahan impregnan dan bahan finishing, uji kerapatan kayu yang diimpregnasi dengan bahan impregnan, dan uji ketahanan lapisan film bahan finishing terhadap senyawa asam dan basa dilakukan di Puslitbang Hasil Hutan.
Khusus untuk analisa kimia, pengujian
kerapatan, ketahanan gores pada lapisan film, dan emisi gas racun dari contoh uji yang diberi perlakuan bahan finishing
organik
dilakukan di Lembaga Pengembangan Pendidikan, Penelitian, dan Pengabdian kepada Masyarakat (LP4M), Sekolah Tinggi Analis Kimia Cilegon, Prov. Banten. B. Bahan dan Peralatan 1. Kegiatan formulasi dan uji coba bahan impregnan Bahan untuk pembuatan destilat pada kegiatan tahun ini adalah limbah kayu gergajian berupa sebetan dan kulit kayu sengon, sedangkan kayu yang akan diujicobakan adalah kayu jabon. Bahan lain yang diperlukan, antara lain kak atau gum sebagai pengikat. Kak dikenal sebagai perekat mini, dibuat dari kolagen (suatu protein kulit binatang, tulang-tulang dan daging penyambung tulang). Bahan ini larut dalam air panas, dan membeku ketika didinginkan. Kak diperdagangkan dalam bentuk butiran, potongan, dan lempengan Peralatan untuk formulasi bahan impregnan, antara lain: retort destilasi kering, bejana gelas, gelas ukur, timbangan, dial caliper, oven pengering, swellometer, GCMS pyrolisis, viscometer, dan pH meter.
15
2. Kegiatan formulasi dan uji coba bahan finishing Bahan untuk formulasi bahan finishing terdiri dari serbuk gergajian jati tua, pelarut organik (metanol), sirlak, tepung dempul, lilin organik, vaselin, tung oil, linseed oil, resin polyvinil, resin acrylic, dan beberapa bahan pembantu lainnya. Sebagai pembanding diperlukan bahan finishing komersil berupa wood filler, wood stain, wood putty, dan top coat dari kelompok melamin dan nitrioselulosa beserta pelarut thinner. Bahan kayu yang digunakan sebagai media aplikasi adalah kayu karet dan tusam. Peralatan yang akan digunakan untuk formulasi bahan finishing, antara lain alat penggerus kayu (hammermill), koas, amplas, spray gun, timbangan elektrik digital, alat ukur kadar air, termometer, peralatan ekstraksi, bak penangas air (waterbath), dan oven untuk pengeringan kayu uji coba. C. Prosedur Kerja 1. Pembuatan formula dan uji performa bahan impregnan a. Destilasi bahan baku Limbah kayu berupa sebetan dan kulit kayu dimasukkan ke dalam drum yang sudah dimodifikasi dan dilengkapi dengan kondensor.
Berikutnya dilakukan proses pembakaran. Asap dari
pembakaran tersebut dialirkan melalui pipa yang sudah dirancang dengan proses pendinginan. Dari proses tersebut, dihasilkan destilat cair
atau
destilatyang
kemudian
ditampung
dalam
wadah
penampung.
b. Analisis destilat Analisis destilat meliputi warna destilat dan BJ. Analisis komponen kimia dalam destilat seperti kadar asam asetat, fenol, methanol menggunakan GCMS Pyrolisis.
16
c. Rendaman kayu Rendaman dilakukan dengan memasukkan sampel kayu ke dalam campuran destilat
dan kak (kolagen dari protein hewani)
dengan skema perlakuan : - Rendaman A: destilat cair : kak (92 : 8 b/b) - Rendaman B: destilat cair : kak (88 : 12 b/b) Perlakuan suhu untuk masing-masing perendaman sampel kayu adalah 60oC dan 80oC. Setiap perlakuan dikerjakan dalam 5 ulangan.
d. Uji kualitas kayu 1) Persiapan contoh uji Dolok panjang (L) 1,5 – 2 m digergaji untuk mendapatkan papan tangensial (T) dan radial (R) dengan permukaan bebas cacat. Dari papan-papan tersebut kemudian dibuat contoh uji dalam beberapa ukuran. Contoh uji untuk pengeringan konvensional dibuat dengan ukuran 10 cm (T) x 2 cm (R) x 80 cm (Longitudinal/L) dan 2 cm (T) x 10 cm (R) x 80 cm (L); stabilisasi dimensi dengan perlakuan perendaman dalam larutan impregnan berukuran 1 cm (T) x 10 cm (R) x 1 cm (L) dan 10 cm (T) x 1 cm (R) x 1 cm (L). Adapun contoh uji untuk kerapatan kayu dibuat dengan ukuran 3 cm (T) x 3 cm (R) x 3 cm (L), dan contoh uji kristalinitas kayu sebagai data penunjang dibuat dalam bentuk serbuk. Contoh uji untuk pengeringan konvensional
dikeringkan
dalam dapur pengering kombinasi tenaga surya dan tungku (TS+T) menggunakan bagan suhu 40 – 60oC secara bertahap hingga kayu mencapai
kadar air 12%. Contoh uji stabilisasi dimensi sebelum
direndam, dikeringkan dalam oven pada suhu ±60oC hingga kadar airnya sekitar 12%. Jumlah contoh uji kayu untuk setiap perlakuan dan kontrol (tanpa perlakuan) adalah 5 buah. Dimensi contoh uji sesudah
dikeringkan/sebelum
direndam
menggunakan calliper. 17
diukur
dengan
2) Pengujian a) Penyusutan dimensi (shringking) Penyusutan dimensi pada arah radial dan tangensial contoh uji dilakukan dengan mengamati perubahan dimensi contoh uji sebelum dan sesudah dikeringkan dalam dapur TS+T. Persentase penyusutan dimensi kayu dihitung menggunakan rumus berikut: Ps = Sk – Su x 100% Su Keterangan : Ps
= persentase penyusutan dimensi (%)
Sk
= dimensi contoh uji kayu basah sebelum dikeringkan (cm)
Su
= dimensi contoh uji kayu kering 12% (cm)
b) Pengembangan dimensi (swelling) Pengembangan dimensi pada arah radial dan tangensial contoh uji dilakukan dengan mengamati perubahan dimensi contoh uji impregnasi yang direndam dalam swellometer pada periode rendaman 5 menit, 10 menit, 30 menit, 1 jam, 4 jam, dan 24 jam (Basri dan Balfas 2014). Persentase pengembangan dimensi kayu mengacu pada Mantanis (1994 dalam Basri et al., 2013), sebagai berikut : Pg = Sd – Od x 100% Od Keterangan : Pg
= persentase pengembangan dimensi (%)
Sd
= dimensi contoh uji kayu yang direndam (mm)
Od
= dimensi contoh uji kering oven (mm)
Efektifitas perlakuan stabilisasi dimensi pada kondisi tertentu ditentukan melalui perhitungan nilai Anti Swelling Efficiency (ASE), sebagai berikut:
18
ASE = Sc – St x 100% Sc
Keterangan: Sc = nilai pengembangan pada contoh uji kontrol (%) St = nilai pengembangan pada contoh uji perlakuan (%)
Data tersebut kemudian dibandingkan dengan data kayu hasil pengeringan konvensional (kontrol/kayu tanpa perendaman).
c) Kerapatan kayu Pengujian kerapatan kayu mengacu pada ASTM D143-94 (ASTM, 2012). Pengujian kristalinitas kayu menggunakan Difraksi sinar X (XRD). 2. Formulasi bahan finishing a. Persiapan percobaan Serbuk jati dikeringkan dalam oven pada suhu sekitar 70°C hingga mencapai kadar air kurang dari 10%.
Serbuk kering
dihaluskan dengan hammermill hingga diperoleh serbuk ukuran 200 mesh.
b. Ekstraksi Ekstraksi serbuk kayu gergajian kering dilakukan dengan menggunakan pelarut metanol dengan perbandingan 1 : 8, atau 1.000 gr serbuk jati dalam 8 l metanol. Campuran bahan tersebut dipanaskan pada temperatur 70 °C dalam waterbath selama 1 jam. Setelah dingin, campuran bahan diperas dan disaring sehingga diperoleh
larutan
ekstrak
bersih.
ditampung dalam jerigen plastik.
Ekstrak
tersebut
kemudian
Terhadap larutan ekstraktif ini
dilakukan analisa kandungan padatan (solid content) secara fisis melalui metode oven, serta analisis komponen kimia dengan metode GCMS. 19
c. Pembuatan formula Formulasi bahan finishing secara mendasar terdiri dari larutan ekstrak jati yang dicampur dengan sirlak dengan variasi berikut: a.
5% sirlak bobot/volume dalam larutan ekstrak jati standar (E1S1).
b.
10% sirlak bobot/volume dalam larutan ekstrak jati standar (E1S2).
c.
5% sirlak bobot/volume dalam larutan ekstrak jati konsentrasi duplo (E2S1).
d.
10% sirlak bobot/volume dalam larutan ekstrak jati konsentrasi duplo (E2S2).
e.
5% sirlak bobot/volume dalam larutan ekstrak jati konsentrasi triplo (E3S1).
f.
10% sirlak bobot/volume dalam larutan ekstrak jati konsentrasi triplo (E3S2). Masing-masing komposisi diatas diaplikasikan sebagai wood
stain dan top coat pada contoh uji kayu karet dan tusam.
d. Pengujian bahan finishing Pada penelitian ini dilakukan beberapa macam pengujian, yaitu pengujian fungsi bahan dalam hal penolakan air (water repellency) dengan pengukuran perubahan dimensi (swelling) pada contoh uji kayu yang direndam dalam larutan finishing, pengujian aspek mekanis, dan kimia. Pengujian kemampuan bahan finishing dalam penolakan air dilakukan pada contoh uji berukuran 1cm (T) x 1cm (L) x 10 cm (R) dan 1cm (R) x 1cm (L) x 10 cm (T), baik kontrol maupun perlakuan masing-masing dengan 5 buah ulangan. Semua contoh uji diukur dimensi dan beratnya pada saat sebelum, setelah perlakuan kondisi basah, dan kondisi setelah dioven selama 12 jam pada suhu 65 oC.
Perlakuan rendaman selama 5 menit dilakukan
pada masing-masing komposisi bahan finishing ekstrak jati maupun bahan finishing komersil.
Pengujian kemampuan proteksi bahan 20
finishing terhadap air dilakukan melalui dua cara, yaitu metode rendaman dan metode pembasahan.
Pengujian pengembangan
contoh uji dalam air dilakukan dengan menggunakan swellometer pada periode rendaman 5 menit, 10 menit, 30 menit, 1 jam, 4 jam, dan 24 jam sebagaimana diuraikan dalam Basri dan Balfas (2014). Pengujian pembasahan contoh uji pada ruangan lembab dilakukan dalam desikator tertutup berisi air yang kelembabannya dijaga antara 90-95% dan suhu antara 25 – 30 oC (Gambar 1). Monitoring suhu dan kelembaban dalam desikator dilakukan dengan bantuan alat thermohygrometer yang ditempatkan dalam desikator. Pengamatan proses pembasahan dalam desikator dilakukan dengan mengukur berat dan dimensi contoh uji setelah 30 menit, 1 jam, 4 jam dan 24 jam penempatannya dalam desikator.
Gambar 1. Pengujian pembasahan contoh uji dalam desikator
Pengujian aspek mekanis pada lapisan finishing dilakukan berupa pengukuran ketahanan gores pada permukaan film dengan prosedur pengujian mengikuti ASTM D4366-95 (ASTM, 1995). 21
Pengujian aspek kimia dalam hal ketahanan film finishing terhadap senyawa asam, basa serta berbagai pelarut dilakukan dengan metode tetes yang diamati secara visual, sebagaimana diuraikan dalam ASTM D1308-02 (ASTM, 2002). Perlakuan pemberian larutan asam, basa dan pelarut beragam menurut waktu perlakuan sebagaimana tercantum dalam Tabel 1.
Tabel 1. Perlakuan pemberian asam, basa dan pelarut pada contoh uji Bahan cair
Waktu perlakuan
Silen
2 menit
Aseton
15 detik
HCl 5%
5 menit
NaOH 5%
5 menit
Etanol 48%
1 jam
Air
24 jam
NH4OH 10%
60 menit
Pengujian ini dilakukan pada contoh uji berukuran (30 x 10 x 1) cm yang dilaburi masing-masing komposisi bahan finishing sebanyak 6 kali laburan.
Setelah pelaburan, contoh uji dibiarkan
(conditioning) dalam ruangan terbuka selama 7 hari sebelum dilakukan pengujian. Emisi gas racun formaldehida pada contoh uji finishing dilakukan menurut metode SNI. Pengujian efektifitas warna bahan wood stain hasil formulasi maupun yang komersil terhadap warna kayu jati standar dilakukan dengan sistem Cielab. Pengukuran warna dilakukan pada sepuluh titik setiap bidang contoh uji dengan Precise Color Reader, WR-10. Pengukuran warna kayu dilakukan dengan standar pengukuran yang ditetapkan yaitu standar iluminan D65 dan sudut observasi 10°. Parameter yang diukur meliputi nilai kecerahan (lightness, L*), nilai 22
kemerahan (green-red, a*) dan nilai kekuningan (blue-yellow, b*), sebagaimana diuraikan oleh Krisdianto (2013). e. Analisis biaya produksi Total biaya yang diperlukan untuk produksi dan aplikasi setiap komposisi dan jenis bahan finishing menurut ragam metode finishing akan dianalisa. Hasilnya akan digunakan sebagai salah satu data penunjang untuk evaluasi komposisi dan metode aplikasi bahan finishing terbaik.
D. Analisis Data 1. Formulasi bahan impregnan Pengolahan data, baik terhadap kerapatan ataupun nilai ASE kayu jabon, menggunakan paket program SAS 1997. Untuk data kerapatan kayu jabon, penelaahan dilakukan dengan rancangan percobaan acak lengkap berfaktor tunggal (satu faktor).
Sebagai
faktor adalah perlakuan (T) yang terdiri dari 5 macam yaitu: t1 = kontrol; t2 = k-8%-60 (konsentrasi KAK 8%, pada suhu 60 oC); t3=k12%-60 (konsentrasa KAK 12%, pada suhu 60 oC): t4=k-8%-80 (konsentrasi KAK
8% pada suhu 80
(konsentrasi KAK 8% pada suhu 80 oC).
o
C); dan t5=k-12%-60 Setiap macam faktor
dilakukan ulangan sebanyak 5 kali. Apabila pengaruh faktor tersebut nyata terhadap kerapatan, penelaahan lebih lanjut dilakukan dengan uji beda nyata jujur (BNJ). Untuk
data
anti-swelling
efficiency
(ASE)
kayu
jabon,
penelaahan dilakukan dengan rancangan acak lengkap berpola faktorial.
Sebagai faktor adalah perendaman dengan campuran
destilat dengan 2 konsentrasi KAK (A), yaitu a1 = 8% dan a2 = 12%; 2 suhu rendaman (B), yaitu b1 = 60oC dan b2 = 80oC; 2 arah serat (C), yaitu c1 = tangensial dan c2 = radial; dan waktu pengamatan (D) terdiri dari 6 taraf yaitu: d1 = 5 menit, d2 = 10 menit, d3 = 30 menit, d4 = 1 jam, d5 = 4 jam, dan d6 = 24 jam. Jika faktor-faktor tersebut
23
baik dalam bentuk tunggal ataupun interaksinya nyata terhadap nilai ASE, maka dilakukan penelaahan lebih lanjut dengan uji BNJ.
3. Formulasi bahan finishing a. Analisa data sifat fisis, mekanis dan kimia Penelitian ini memiliki dua faktor peubah, yaitu jenis kayu (2 taraf) dan komposisi bahan finishing (8 taraf). Masing-masing taraf terdiri dari 5 buah contoh uji sebagai ulangan. Untuk mengetahui efektivitas masing-masing bahan finishing (organik dan larut air) terhadap sifat fisis, mekanis, dan kimia dilakukan analisis data secara faktorial. b. Analisis biaya bahan finishing Aplikasi setiap komposisi dan jenis bahan finishing menurut ragam metode finishing akan dianalisa secara finansial, sehingga dapat ditentukan biaya yang diperlukan untuk setiap jenis bahan dan metode finishing.
24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Formulasi Bahan Impregnan 1. Karakteristik dan komponen kimia destilat Karakteristik dan komponen kimia destilat murni dari limbah kayu (sebetan dan kulit) sengon serta campurannya dengan kak, disajikan dalam Tabel 2 dan 3. Tabel 2. Karakteristik dan komponen kimia destilat murni No
Jenis analisis Karakteristik
1. 2. 3.
pH Berat jenis Warna
3,32 1,006 Cokelat muda agak kekuningan
Komponen kimia 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Konsentrasi (%)
Acetic acid (CAS) ethylic acid 1,6 – Anhydro – beta – D – Glucopyranose (Levoglucosan) Phenol, 4 – methoxy – (CAS) H2mme 2 – Furancarboxaldehyde (CAS) Furfural Butanoic acid, phenylester (CAS) phenyl butirate 2 – Furanmethanol (CAS) Furfuryl alkohol 2 – Propanone, 1 – hydroxyl – (CAS) Aceton Ethanone, 1 – (methylenecyclopropyl) 2 – Butanol 1, 3 – methyl – (CAS) 3 – methyl – 2 – butanol 2 – Furancarboxaldehyde,5 – methyl – (CAS) 5 – methyl – 2 – furfural
25
46,47 8,26 5,59 3,72 5,55 3,27 2,97 2,95 2,63 2,56
Tabel 3. Karakteristik dan komponen kimia campuran destilat dengan kak 8% dan 12% Karakteristik 1. 2. 3.
pH Berat jenis Warna
Komponen kimia
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.
Kak 8%
Kak 12%
3,73 1,030 Agak hitam
3,86 1,040 Agak hitam
Konsentrasi (%)
Phenol 2-Cylopenten-1-one, 2 hidroxy-3 methylPhenol, 2 – methylPhenol, 2 – methoxyPhenol, 2 – methoxy – 4- methoxy 1-2 – Benzenediol, 3 – methoxy Phenol, 4 – ethyl – 2 – methoxy Phenol, 2,6 – dimethoxy Benzoic acid, 4 – hydroxyl -3 – methoxy 5 – tert – Butyl pyrogallol Oleic acid Tricycle [ 20.8.0.0 (7,16)] triacontane, 1 (22), 7 (16) diepoxy 4-methoxy-2methyl-1-(methythio) benzene Ethanone, 1-(2,6-dihydroxy-4methoxyphenyl 9-octandecenolc acid Pydridine-3-carboxamide, oxime, N-(ztrifluoromethylphenyl)
Kak 8%
Kak 12%
3,00 2,05 2.12 16,63 7,10 2,11 3,72 9,23 6,94 5,26 14,37 2,23
2,23 2,18 2,22 17,74 7,33 3,85 14,73 6,55 -
-
6,08
-
5,00
-
2,74 3,39
Pada Tabel 2 dan 3 tampak pH destilat murni dari sebetan dan kulit kayu sengon maupun campurannya dengan kak 8 dan 12% berada pada kisaran 3,32 sampai dengan 3,86, atau tergolong asam. Penambahan kak pada destilat (cuka kayu) hanya sedikit menaikkan pH larutan. Hal ini karena destilat mengandung senyawa asam-asam organik yang menyebabkan pH-nya menjadi rendah.
Menurut
Pujilestari (2007), pH destilat pada kisaran 1,5 - 3,7 dapat menghambat
pertumbuhan
mikroba
pembusuk
atau
mikroba
berspora. Warna destilat murni cokelat muda agak kekuningan, tapi setelah ditambahkan kak warna larutannya berubah menjadi hitam. 26
Meskipun
demikian,
kayu
yang
diimpregnasi
dengan
bahan
impregnan tersebut tidak menjadi hitam. Komposisi kimia destilat setelah ditambahkan kak tidak sama dengan komposisi kimia destilat murni. Asam asetat (acetic acid) yang terdapat pada destilat murni (Tabel 2) tidak terdapat pada campuran destilat dan kak (Tabel 3). Hal ini menunjukkan telah terjadi reaksi kimia di antara kedua bahan campuran tersebut, yang kemungkinan
berpengaruh
baik
terhadap
sifat
kayu
yang
diimpregnasi, karena asam asetat bersifat korosif (Mirwandhono, 2003). Destilat yang ditambahkan kak juga memiliki komposisi kimia yang lebih banyak daripada destilat murni, sehingga BJ-nya lebih tinggi. Pada campuran destilat dan kak 8%, konsentrasi fenol dan derivatnya 41,8%, sedangkan pada campuran destilat dan kak 12% naik menjadi 48,1% (Tabel 3). Semakin tinggi konsentrasi kak semakin tinggi BJ larutannya, dan semakin banyak senyawa fenol (phenol) dan derivatnya yang dihasilkan. Fenol adalah senyawa kimia yang bersifat racun dan bisa sebagai bahan inhibitor (Nurhayati et al., 2009).
2.
Penyempurnaan sifat kayu
a.
Pengeringan konvensional Hasil penelitian menunjukkan kayu jabon umur 5 tahun yang
dikeringkan secara konvensional menggunakan bagan suhu 40 – 60 o
C memiliki rasio penyusutan arah tangensial terhadap arah radial
bervariasi antara 1,8% sampai dengan 2,8% (rata-rata 2,5%), kerapatan bervariasi antara 0,34 g/cm 3 sampai dengan 0,40 g/cm3 (rata-rata 0,35 g/cm3), dan BJ bervariasi antara 0,28 – 0,34 (0,31). Menurut Bowyer et al. (2007), jika nilai T/R rasio suatu jenis kayu lebih besar dari 2 (T/R ≥ 2), maka diindikasikan kayu tersebut tidak stabil dimensinya. 27
Persyaratan BJ kayu untuk bahan mebel menurut SNI 010608-1989 berada pada kisaran 0,40 – 0,60. Kayu dengan BJ di bawah 0,40 tidak cukup kuat, dalam pengertian tidak mampu memikul beban secara terus menerus. Hasil penelitian Prianto (2001) pada 10 jenis kayu menunjukkan bahwa BJ memiliki hubungan erat terhadap kerapatan dengan koefisien korelasi 0,98-0,99 dan terhadap keteguhan tekan, kekerasan dan keteguhan patah dengan koefisien korelasi di atas 0,70. Dengan mengamati pola hubungan tersebut, Prianto (2001) berpendapat bahwa penggunaan BJ sebagai indikator kunci dalam menentukan sifat mekanis kayu sudah tepat. Dari kedua indikator tersebut menunjukkan penyempurnaan sifat kayu jabon umur 5 tahun dengan pengeringan konvensional belum berhasil. Hal ini karena dari hasil penelitian Utami (2013), keseluruhan batang kayu jabon sampai umur 7 tahun masih berupa kayu muda (juvenile wood), belum terbentuk kayu dewasa (mature wood). Kayu dengan kondisi yang demikian memiliki dimensi yang tidak stabil setelah berbentuk produk, terutama produk mebel atau furnitur.
Ketidakstabilan dimensi kayu tidak disukai untuk bahan
mebel atau furnitur karena
akan menyebabkan
distorsi setelah
menjadi produk, seperti renggang antar sambungan, delaminasi pada komponen yang direkat, pintu lemari sulit untuk dibuka dan ditutup, atau permukaan meja menjadi tidak datar dan tidak simetris. Oleh karena itu modifikasi terhadap kayu jabon umur 5 tahun untuk penyempurnaan sifatnya harus dilakukan agar
kualitasnya setara
dengan kualitas kayu jabon umur panen.
b.
Modifikasi dengan bahan kimia Data nilai ASE yang mengindikasikan kestabilan dimensi kayu
jabon yang diimpregnasi dengan berbagai bahan impregnan disajikan pada Tabel 4 dan analisa keragamannya pada Lampiran 1, sedangkan data kerapatannya disajikan pada Tabel 5 dan analisa keragamannya pada Lampiran 2. 28
Tabel 4. Nilai ASE kayu jabon tertinggi sampai yang terendah setelah diimpregnasi dengan berbagai perlakuan No
Kode kombinasi perlakuan
Nilai ASE (%)
1
a1b2c1d6
53,99
2
a1b2c1d5
53,20
3
a2b2c1d6
50,28
4
a2b2c1d5
49,57
5
a1b1c1d6
49,55
6
a1b1c1d5
48,71
7
a2b1c1d1
43,52
8
a2b1c2d5
34,81
9
a1b1c2d3
31,28
10
a2b1c2d6
30,76
11
a1b1c2d6
21,03
12
a1b1c2d6
18,13
Keterangan: a1 dan a2 = perendaman dengan campuran destilat dan kak 8% dan o o 12%; b1 dan b2= suhu larutan 60 C dan 80 C; c1 dan c2= arah dimensi tangensial dan radial; d1,…, d6= waktu perendaman 5, 10, 30, 60, 240, 1.440 menit
Tabel 5. Kerapatan rata-rata kayu jabon yang diimpregnasi dengan berbagai perlakuan No 1. 2. 3. 4. 5.
Konsentrasi kak (%)
Suhu rendaman (oC)
Kontrol 8 8 12 12
60 80 60 80
Kerapatan kering udara (g/cm3) 0,35 0,42 0,46 0,40 0,43
Keterangan: Data di atas, merupakan rata-rata dari 3 ulangan
Pada Tabel 4 tampak nilai ASE beragam menurut arah orientasi serat. Contoh uji radial cenderung memiliki nilai ASE lebih 29
rendah daripada contoh uji tangensial. Hal ini menunjukkan impregnasi bahan impregnan ke dalam struktur kayu jabon tidak efektif pada arah radial kayu. Faktor tersebut mungkin berhubungan dengan kesulitan bahan impregnan untuk menembus struktur kayu pada dimensi radial jika dilakukan tanpa menggunakan tekanan, karena
pada penelitian sebelumnya perlakuan impregnasi kayu
jabon menggunakan vakum tekan menghasilkan nilai ASE pada dimensi radial lebih tinggi daripada dimensi tangensial (Basri et al., 2014). Pada Tabel 4 juga tampak keragaman nilai ASE menurut waktu rendaman contoh uji dalam air. Secara umum terjadi kenaikan nilai ASE dengan pertambahan waktu rendaman dari menit ke 240 (4 jam) ke menit 1.440 (24 jam).
Namun pada penelitian ini,
perlakuan impregnasi secara rendaman yang paling efektif adalah pada formula campuran destilat dan kak 8% dengan suhu larutan 80 o
C karena menunjukkan nilai ASE di atas 50%, sedangkan yang
terendah pada formula campuran destilat dengan kak 12% pada suhu larutan 60oC (Tabel 4). Hal ini juga didukung dengan hasil uji statistik (Lampiran 1).
Jika dibandingkan dengan hasil penelitian
sebelumnya (Basri dan Balfas, 2014; Basri et al., 2014) yang mendapatkan nilai ASE di atas 80%, maka nilai ASE yang diperoleh pada penelitian ini lebih rendah. Hal ini mungkin karena pada perlakuan sebelumnya impregnasi bahan impregnan ke dalam kayu dilakukan secara tekanan, sehingga bahan impregnan yang masuk ke dalam struktur kayu menjadi lebih banyak. Pada Tabel 5, dan didukung dengan
hasil uji statistik
(Lampiran 2) tampak faktor perlakuan suhu larutan dan konsentrasi kak
juga berpengaruh terhadap kenaikan kerapatan kayu jabon.
Perubahan konsentrasi bahan kak dari 8% menjadi 12% pada berbagai suhu larutan, atau perubahan suhu larutan dari 60 oC ke suhu 80 oC pada berbagai konsentrasi juga berpengaruh terhadap kerapatan kayu jabon secara signifikan, yang mana nilai kerapatan
30
tertinggi diperoleh pada formula impregnan campuran destilat dan kak 8%. Sebagaimana diuraikan di atas, kestabilan dimensi dan kerapatan kayu jabon yang diimpregnasi dengan formula campuran destilat
dan
kak
lebih
tinggi
dibandingkan
dengan
hanya
menggunakan destilat murni. Namun dari dua konsentrasi kak, nilai kestabilan dimensi dan kerapatan tertinggi diperoleh pada formula impregnan dengan penggunaan kak 8%. Naiknya kerapatan kayu jabon pada penggunaan formula kak 8%, juga menaikkan derajat kristalinitas kayu dari 22,9o ke 19,12o (Tabel 6). Ini menunjukkan penetrasi larutan impregnan secara rendaman ke dalam struktur kayu
bergantung
pada
kekentalan
larutan,
sebagaimana
ditunjukkan dari viskositas (kekentalan) formula campuran destilat dengan kak
12% (0,072 poise)
lebih tinggi
dibanding formula
campuran destilat dengan kak 8% (0,042 poise). Semakin tinggi viskositas suatu larutan, semakin lemah pergerakan dari larutan tersebut, sehingga lebih sulit menyerap ke dalam pori-pori kayu, kecuali mungkin dengan proses tekanan.
Tabel 6. Kristalinitas rata-rata kayu jabon yang diimpregnasi dengan berbagai perlakuan No
Konsentrasi kak (%)
Suhu rendaman (oC)
Derajat kristalinitas (o)
1.
8
80
22,9
2.
12
80
19,2
Keterangan: Data di atas, merupakan rata-rata dari 3 ulangan
Kak atau gum dikenal sebagai lem mini, biasa digunakan untuk membuat gelasan/pelapis beling tumbuk pada benang layangan, juga untuk membuat lem cair (Anonim, 2015). Bahan ini dibuat dari kolagen (suatu protein kulit binatang, tulang-tulang dan daging penyambung tulang) serta larut dalam air panas (Rio, 2014). 31
Pada waktu pendinginan bahan ini membeku,
sehingga dapat
menghasilkan daya rekat/ikatan yang cukup kuat, dan bertambah kuat pada proses pengeringan selanjutnya. Penggunaan kak pada formula impregnan di atas berfungsi sebagai pengikat, sehingga kayu yang sudah diimpregnasi diharapkan tidak mengembang dan menyusut kembali pada berbagai kondisi lingkungan.
B. Formulasi Bahan Finishing 1. Ekstraksi kayu jati Hasil ekstraksi serbuk jati 200 mesh dalam metanol dengan waktu ekstraksi 60 menit pada mesin ekstraktor menghasilkan ekstrak jati beragam antara 2 sampai 4% dari berat kering serbuk. Hasil ekstrak ini relatif lebih kecil dibandingkan dengan kelarutan kayu
jati
dalam
etanol-benzen
(Martawijaya et al., 2005).
yang
dapat
mencapai
4,6%
Perbedaan ini terutama berhubungan
dengan penggunaan pelarut yang berbeda, dimana etanol-benzen bersifat lebih polar sehingga mampu melarutkan lebih banyak ekstraktif daripada penggunaan metanol. Hasil
analisis
GCMS
pada
ekstrak
jati
(Lampiran
3)
menunjukkan komponen dominan dalam ekstrak tersebut adalah senyawa dari kelompok epoksi.
Secara umum kelompok senyawa
epoksi yang mencapai lebih dari 40%, diikuti oleh tetrakosaheksan sebanyak 14%, antrakuinon sebanyak 13,54%, dan hentriakontanon sebanyak 7,93%.
2. Rendaman kayu Perlakuan rendaman pada contoh uji kayu pinus dan kayu karet dengan berbagai larutan bahan
finishing menunjukkan
penambahan berat secara nyata (p>99%) menurut jenis kayu, orientasi serat dan jenis bahan finishing, sebagaimana tampak pada Tabel 7 dan 8, serta Lampiran 4A dan 4B. Penambahan berat basah dan kering pada kayu tusam jauh lebih tinggi daripada penambahan 32
pada kayu karet. Perbedaan ini menunjukkan bahwa proses difusi bahan finishing ke dalam struktur kayu tusam terjadi lebih mudah daripada kayu karet.
Penambahan berat akibat penetrasi bahan
finishing pada contoh kayu radial cenderung lebih besar daripada contoh kayu tangensial. Hal ini terutama disebabkan oleh akomodasi infiltrasi larutan yang lebih baik pada kayu radial dibandingkan dengan kayu tangensial sebagaimana dijumpai sebelumnya pada perlakuan impregnasi dengan bahan serupa (Basri dan Balfas, 2014). Tabel 7 dan 8 menunjukkan bahwa penambahan berat basah pada kedua jenis kayu dan arah serat tampak beragam menurut perlakuan bahan finishing. Penambahan berat basah tertinggi secara konsisten dijumpai pada contoh uji yang direndam pada bahan finishing E3S2, yaitu campuran 10% sirlak dalam larutan ekstrak jati konsentrasi triplo.
Perbedaan ini mungkin disebabkan karena
formula E3S2 merupakan larutan yang memiliki fraksi terberat dalam kelompok campuran ekstrak jati dan sirlak. Tabel 7. Penambahan berat kayu tusam akibat rendaman bahan finishing Orientasi Serat Radial
Kode Perlakuan E1S1
Tangensial
E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS
Awal 5,28 5,20 5,24 5,29 5,30 5,21 5,22 5,18 4,28 4,29 4,24 4,27 4,31 4,35 4,20 4,31
Berat, gr Basah 6,73 6,54 6,74 6,61 6,43 7,46 6,78 6,77 5,40 5,43 5,35 5,25 5,04 6,18 5,40 5,58
33
Kering 5,46 5,49 5,45 5,64 5,55 5,66 5,75 5,57 4,44 4,55 4,42 4,56 4,53 4,73 4,63 4,65
Tambah berat, % Basah Kering 27,39 25,87 28,62 25,09 21,19 43,14 29,88 30,75 26,03 26,49 26,27 22,81 16,82 42,03 28,44 29,41
3,45 5,66 4,01 6,66 4,68 8,56 10,10 7,61 3,64 6,15 4,24 6,64 5,10 8,75 10,15 7,98
Tabel 8. Penambahan berat kayu karet akibat rendaman bahan finishing Orientasi Serat Radial
Kode Perlakuan E1S1
Tangensial
E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS
Awal 6,83 6,82 6,91 6,98 6,81 6,81 6,74 6,98 7,17 7,16 6,99 7,24 7,14 7,12 7,33 7,24
Berat, gr Basah Kering 7,38 7,59 7,56 7,61 7,38 7,63 7,47 7,60 7,86 7,86 7,64 7,96 7,72 8,13 8,12 8,02
7,00 7,04 7,11 7,23 7,02 7,07 7,07 7,13 7,34 7,40 7,18 7,52 7,35 7,42 7,49 7,29
Tambah berat, % Basah Kering 8,12 11,32 9,36 9,09 8,39 12,20 10,83 8,88 9,73 9,88 9,37 9,97 8,14 14,16 10,79 11,64
2,42 3,30 2,80 3,61 3,06 3,88 4,87 2,12 2,38 3,33 2,69 3,79 3,03 4,19 2,18 1,50
Tabel 7 dan 8 juga menunjukkan bahwa keragaman penambahan berat kering pada contoh uji kedua jenis kayu cenderung meningkat dengan pertambahan konsentrasi sirlak pada formulasi campurannya dengan ekstrak jati dari 5% (S1) ke 10% (S2). Namun demikian, pertambahan berat kering tertinggi secara konsisten terjadi pada contoh uji yang direndam dalam bahan MF (melamin formaldehida). Hal ini mungkin disebabkan karena bahan ini memiliki berat fraksi padatan tertinggi di antara semua bahan yang digunakan dalam penelitian ini. Perlakuan rendaman contoh uji kayu pinus dan kayu karet dengan
berbagai
larutan
bahan
finishing
juga
menunjukkan
perubahan dimensi secara nyata (p>99%) menurut jenis kayu, orientasi serat dan jenis bahan finishing, sebagaimana tampak pada Tabel 9 dan 10, serta Lampiran 5A dan 5B. Pertambahan dimensi basah pada contoh uji kayu tusam lebih tinggi daripada pertambahan dimensi pada kayu karet, baik pada arah radial maupun tangensial.
34
Tabel 9. Penambahan dimensi kayu tusam akibat rendaman bahan finishing Orientasi Serat Radial
Tangensial
Kode Perlakuan E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS
Dimensi, mm Awal 100,31 100,73 100,18 99,96 100,10 100,30 100,19 100,13 100,68 100,48 100,63 100,45 100,60 100,59 100,62 100,69
Basah 102,81 103,39 103,03 102,82 102,83 102,90 102,49 102,65 103,80 103,95 103,91 103,70 103,43 103,91 103,02 103,31
Kering 100,32 101,01 100,41 100,18 100,22 100,64 100,84 100,78 100,92 100,93 100,95 100,67 101,04 101,01 101,44 101,38
Tambah dimensi, % Basah Kering 2,50 0,02 2,64 0,27 2,84 0,23 2,86 0,22 2,73 0,12 2,59 0,35 2,30 0,65 2,52 0,65 3,10 0,24 3,46 0,44 3,26 0,31 3,24 0,22 2,82 0,44 3,31 0,42 2,38 0,82 2,61 0,69
Tabel 10. Penambahan dimensi kayu karet akibat rendaman bahan finishing Orientasi Serat Radial
Tangensial
Kode Perlakuan E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS
Dimensi, mm Awal Basah 101,00 102,14 100,95 101,99 100,85 102,17 101,01 102,07 101,03 102,01 100,76 102,27 101,23 102,07 101,23 102,15 100,78 103,19 101,01 103,21 100,54 103,26 100,76 103,08 100,70 102,59 100,74 103,60 100,73 102,35 100,62 102,84
Kering 101,09 101,11 101,04 101,09 101,07 101,19 101,41 101,37 101,03 101,23 101,02 101,15 100,98 101,29 101,31 101,16
Tambah dimensi, % Basah Kering 1,13 0,09 1,02 0,15 1,30 0,19 1,04 0,08 0,97 0,04 1,50 0,43 0,84 0,18 0,91 0,14 2,39 0,24 2,17 0,22 2,70 0,48 2,30 0,39 1,88 0,27 2,83 0,54 1,61 0,58 2,21 0,53
Tabel 9 dan 10 juga menunjukkan bahwa pertambahan dimensi basah dan kering pada contoh uji tangensial lebih tinggi daripada contoh uji radial pada kayu tusam maupun karet. pertambahan
dimensi
ini
cenderung
mengikuti
pola
Pola alami
pengembangan kayu dimana pengembangan pada arah tangensial 35
memiliki skala lebih tinggi daripada arah radial (Panshin dan de Zeuw, 1980).
Pertambahan dimensi contoh uji tampak beragam
menurut perlakuan bahan finishing, dimana formula campuran ekstrak jati dan sirlak yang menggunakan pelarut metanol cenderung menyebabkan pertambahan dimensi lebih besar dibandingkan dengan bahan MF dan NS yang menggunakan pelarut minyak (thinner). Salah satu manfaat penting dari pekerjaan finishing pada kayu adalah proteksi kayu dari intrusi air, baik berupa kontak langsung (rendaman)
maupun
ekspose
pada
kelembaban
tinggi
(pembasahan). Hasil pengujian sifat pengembangan kayu selama rendaman dalam air disajikan pada Tabel 11 dan 12.
Hasil analisis
keragaman pada perubahan dimensi kayu selama perendaman dalam air (Lampiran 6) menunjukkan keragaman yang nyata (p>99%) menurut faktor jenis kayu dan orientasi serat, namun tidak berbeda nyata menurut perlakuan bahan finishing. Pada kedua tabel tersebut tampak bahwa pola pertambahan dimensi pada kayu karet terjadi lebih lambat dibandingkan dengan pertambahan dimensi pada kayu tusam. Selain itu, nilai pertambahan dimensi pada kayu karet lebih rendah dibandingkan dengan pertambahan dimensi pada kayu tusam. Sifat pengembangan contoh uji kontrol radial memiliki nilai perubahan dimensi lebih rendah daripada contoh uji kontrol tangensial baik pada kayu tusam maupun kayu karet.
Menurut
Bowyer et al. (2007), perbedaan ini mungkin berhubungan dengan adanya
jaringan
jari-jari
pada
penampang
radial,
terdapat
pernoktahan pada dinding radial, terdapat dominasi kayu summer pada arah tangensial, serta perbedaan jumlah dinding sel pada kedua arah orientasi serat tersebut.
36
Tabel 11. Pengembangan kayu tusam selama rendaman dalam air Orientasi Serat Radial
Tangensial
Kode Perlakuan Kontrol E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS Kontrol E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS
Pengembangan pada periode rendaman, % 5 10 30 24 1 jam 4 jam menit menit menit jam 0,86 1,36 1,88 1,92 1,94 2,02 0,59 0,60 0,88 2,02 2,05 2,06 0,13 0,23 0,73 1,97 2,01 2,03 0,44 0,56 0,96 2,19 2,23 2,26 0,74 0,56 1,12 1,83 1,85 1,87 0,88 1,30 1,82 1,87 1,90 1,93 0,84 1,43 2,21 2,32 2,38 2,40 0,31 0,65 1,59 1,71 1,75 1,77 0,73 1,13 1,54 1,57 1,58 1,59 1,59
1,62
1,79
2,42
2,72
2,78
1,59 1,65 1,53 1,38 1,64 0,84 0,18 0,44
2,18 2,03 1,76 1,76 2,34 2,12 0,58 1,46
2,40 2,39 2,03 2,39 2,58 2,47 1,86 2,13
2,47 2,60 2,08 2,54 2,62 2,52 2,11 2,16
2,49 2,62 2,08 2,54 2,66 2,55 2,14 2,18
2,52 2,68 2,11 2,58 2,71 2,59 2,17 2,19
Tabel 12. Pengembangan kayu karet selama rendaman dalam air Orientasi Serat Radial
Tangensial
Kode Perlakuan Kontrol E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS Kontrol E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS
Pengembangan pada periode rendaman, % 5 10 30 24 1 jam 4 jam menit menit menit jam 0,08 0,14 0,32 0,55 0,84 0,90 0,05 0,09 0,27 0,46 0,69 0,74 0,10 0,14 0,32 0,52 0,81 0,86 0,16 0,19 0,39 0,59 0,87 0,93 0,04 0,06 0,22 0,43 0,63 0,69 0,09 0,11 0,30 0,55 0,81 0,88 0,44 0,11 0,31 0,56 0,82 0,87 0,09 0,12 0,28 0,50 0,78 0,86 0,08 0,14 0,30 0,55 0,76 0,90 0,14 0,22 0,79 1,42 2,63 2,97 0,13 0,24 0,78 1,35 2,60 3,00 0,12 0,19 0,66 0,99 2,13 2,51 0,08 0,16 0,68 1,52 2,00 2,30 0,10 0,14 0,62 0,99 1,85 2,23 0,10 0,18 0,63 1,48 2,15 2,53 0,11 0,18 0,68 1,06 2,18 2,58 0,10 0,29 0,55 5,75 2,16 2,59 0,15 0,27 0,68 1,47 2,40 2,77
37
Pada Tabel 11 dan 12 juga tampak bahwa penggunaan bahan finishing komersil (MF dan NS) mampu memberi proteksi pada kayu tusam
dan
karet
terhadap
intrusi
penggunaan bahan formulasi organik.
air dibandingkan
dengan
Perbedaan ini mungkin
disebabkan oleh porsi kandungan padatan yang lebih tinggi pada resin komersil dibandingkan dengan resin organik. Selain itu kedua bahan finishing tersebut menggunakan pelarut thinner yang bersifat hidrofobik, sehingga memiliki daya tolak air lebih tinggi daripada bahan formulasi organik yang menggunakan pelarut metanol yang bersifat polar. Hasil
pengujian
sifat
pengembangan
kayu
selama
pembasahan dalam desikator disajikan pada Tabel 13 dan 14. Hasil analisis keragaman pada perubahan dimensi kayu selama pembasahan (Lampiran 7) menunjukkan keragaman yang nyata (p>99%) hanya disebabkan faktor jenis kayu, sedangkan faktor orientasi serat dan perlakuan bahan finishing tidak berpengaruh nyata. Hasil pengujian pada Tabel 13 dan 14 juga menunjukkan pola perubahan dimensi yang serupa dengan metode perendaman (Tabel 8 dan 9), dimana pola pertambahan dimensi pada kayu karet terjadi lebih lambat dibandingkan dengan pertambahan dimensi pada kayu tusam. Selain itu, nilai pertambahan dimensi pada kayu karet lebih rendah dibandingkan dengan pertambahan dimensi pada kayu tusam. Secara umum tampak bahwa melalui pengujian pembasahan semua bahan finishing mampu memberikan proteksi terhadap instrusi air pada contoh uji, meskipun nilai proteksi tertinggi tetap dimiliki oleh bahan finishing komersil, yaitu MF dan NS.
38
Tabel 13. Pengembangan kayu tusam selama proses pembasahan Orientasi Serat Radial
Tangensial
Kode Perlakuan Kontrol E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS Kontrol E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS
Pengembangan pada periode perendaman , % 30 menit 1 jam 4 jam 24 jam 0,20 0,39 0,87 2,18 0,16 0,19 0,45 1,38 0,12 0,21 0,47 1,21 0,23 0,30 0,58 1,47 0,16 0,23 0,64 1,66 0,14 0,32 0,47 1,19 0,26 0,33 0,39 1,06 0,18 0,26 0,38 0,87 0,26 0,36 0,46 1,07 0,35 0,83 2,32 2,73 0,17 0,27 0,32 1,14 0,07 0,12 0,14 0,80 0,11 0,15 0,17 0,62 0,06 0,23 0,23 0,90 0,37 0,40 0,42 1,22 0,40 0,56 0,82 1,41 0,11 0,15 0,23 0,68 0,16 0,23 0,26 0,66
Tabel 14. Pengembangan kayu karet selama proses pembasahan Orientasi Serat Radial
Tangensial
Kode Perlakuan Kontrol E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS Kontrol E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS
Pengembangan pada periode pembasahan, % 30 menit 1 jam 4 jam 24 jam 0,18 0,32 0,59 0,83 0,09 0,13 0,23 0,52 0,11 0,12 0,20 0,50 0,08 0,11 0,17 0,55 0,03 0,07 0,11 0,47 0,03 0,06 0,10 0,48 0,03 0,13 0,22 0,49 0,05 0,06 0,16 0,47 0,12 0,28 0,37 0,52 0,28 0,52 0,79 1,53 0,09 0,13 0,23 0,52 0,11 0,12 0,20 0,50 0,08 0,11 0,17 0,55 0,03 0,07 0,11 0,47 0,03 0,06 0,10 0,46 0,03 0,13 0,22 0,49 0,05 0,09 0,16 0,42 0,14 0,18 0,36 0,44
3. Karakteristik wood stain/top coat Efektifitas larutan pewarna kayu (wood stain) pada dasarnya ditentukan oleh kedekatan warna larutan tersebut terhadap warna 39
kayu tujuan. formulasi
Dalam penelitian ini digunakan wood stain hasil
ekstrak
jati
dan
sirlak
pada
beberapa
komposisi
dibandingkan dengan wood stain komersil yang lazim digunakan untuk pewarnaan kayu ke arah warna jati. Hasil pengukuran warna kayu jati dan wood stain dengan sistem Cielab (Tabel 15) menunjukkan bahwa nilai kecerahan (L*), kemerahan (a*) dan kekuningan (b*) pada kayu jati sebagai kontrol adalah masingmasing 48,01, 9,17 dan 21,3. Pada contoh uji kayu tusam dan karet tampak
keragaman
nilai
masing-masing
parameter
menurut
perlakuan pelaburan wood stain pada contoh uji. Penggunaan wood stain komersil (WS 162) pada kayu tusam dan karet menunjukkan nilai kecerahan (L*) dan kekuningan (b*) yang lebih dekat pada nilai kontrol (jati) dibandingkan dengan wood stain komposisi campuran ekstrak jati dan sirlak. Namun demikian, nilai kemerahan (a*) pada wood stain komposisi campuran ekstrak jati dan sirlak secara konsisten lebih dekat pada nilai kontrol.
Parameter warna
kemerahan pada kayu jati tampak lebih dominan dibandingkan dengan parameter kecerahan dan kekuningan, sehingga kedekatan warna wood stain terhadap warna tujuan (kayu jati) lebih efektif ditentukan
berdasarkan
parameter
kemerahan.
Tabel
15
menunjukkan bahwa efek pewarnaan jati dengan nilai kemerahan terdekat pada kayu tusam adalah perlakuan E2S1 (5% sirlak dalam larutan ekstrak jati konsentrasi duplo), sedangkan pada kayu karet dimiliki oleh perlakuan E1S1 (5% sirlak dalam larutan ekstrak jati konsentrasi standar).
40
Tabel 15. Hasil pengukuran warna kayu jati dan wood stain Jenis Kayu
Perlakua n
Jati Kontrol Tusam WS 162 E1S1 E1S2 E2S1
Karet
Nilai rataan L* a* b* 48,01
9,17
21,3
49,12 57,89 62,09 62,39
21,19 14,73 14,34 13,27
29,05 35,95 37,84 34,47
E2S2
56,31
15,76
36,34
E3S1 E3S2
52,94 51,09
15,48 15,79
34,14 33,17
WS 162
50,38
21,85
28,53
E1S1
60,35
13,64
33,81
E1S2
56,82
14,05
33,19
E2S1 E2S2
57,41 53,45
14,17 13,98
33,02 32,28
E3S1 E3S2
53,13 51,8
14,57 14,87
32,3 32,13
Warna aktual contoh uji
Salah satu karakteristik penting yang perlu dimiliki oleh bahan pelapis akhir (top coat) adalah sifat ketahanan filmnya terhadap bahan kimia atau cairan rumah tangga. Hasil pengujian ketahanan film top coat formulasi ekstrak jati dan bahan komersil pada Tabel 16 menunjukkan bahwa komposisi top coat organik dari ekstrak jati dan sirlak memiliki ketahanan sangat terbatas terhadap silen, HCl 5% dan air. Film dari kelompok bahan organik tersebut yang digunakan pada kayu tusam maupun karet mengalami kerusakan serius bila terkena aseton, NaOH, etanol dan NH4OH. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan top coat formula organik memerlukan tambahan proteksi film dari kontak bahan cairan kimia. Dalam penelitian ini digunakan bahan proteksi berupa vaselin yang penggunaannya dilaburkan pada permukaan film top coat organik. Bahan vaselin ini bukan sekedar berfungsi sebagai pelindung bagi permukaan film, 41
tetapi juga memberikan efek kilap (glossy) pada permukaan film sebagaimana tampak pada contoh produk kayu tusam dan karet (Gambar 2 dan 3). Tabel 16. Ketahanan film terhadap asam, basa dan pelarut Bahan Film
Asam/basa/pelarut Silen
Aseton
HCl 5%
NaOH 5%
Etanol 48%
Air
NH4OH 10%
E1S1
Baik
Rusak
Baik
Rusak
Rusak
Baik
Rusak
E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS
Baik Baik Baik Baik Baik Baik Baik
Rusak Rusak Rusak Rusak Rusak Baik Rusak
Baik Baik Baik Baik Baik Baik Baik
Rusak Rusak Rusak Rusak Rusak Baik Baik
Rusak Rusak Rusak Rusak Rusak Baik Baik
Baik Baik Baik Baik Baik Baik Baik
Rusak Rusak Rusak Rusak Rusak Baik Baik
Gambar 2. Produk kayu tusam dipolitur dengan formulasi organik dan vaselin
42
Gambar 3. Produk kayu karet dipolitur dengan formulasi organik dan vaselin
Hasil pengujian film top coat organik dan bahan komersil terhadap ketahanan gores disajikan pada Tabel 17. Pada aplikasi ketebalan film 100 mikron tampak bahwa baik top coat organik maupun top coat komersil (MF dan NS) memiliki ketahanan gores lebih tinggi daripada aplikasi film 200 mikron. Ketebalan film 100 mikron juga memiliki stabilitas lebih baik menurut waktu pengujian dibandingkan dengan ketebalan film 200 mikron.
Tabel 17 juga
menunjukkan bahwa ketahanan gores film organik lebih rendah daripada film komersil pada aplikasi film 100 mikron. Pada kelompok top coat formula organik tampak bahwa peningkatan konsentrasi ekstrak jati maupun sirlak cenderung menurunkan nilai ketahanan gores pada aplikasi film 100 maupun 200 mikron. Nilai ketahanan gores tertinggi diperoleh pada aplikasi film 100 mikron dengan komposisi E2S1, yaitu 5% sirlak dalam larutan ekstrak jati konsentrasi duplo. 43
Tabel 17. Ketahanan gores top coat organik dan komersil Sampel
Ketebalan film 100 mikron
Ketebalan film 200 mikron
Top coat
Hari 1
Hari 1
Hari 3
70 74 65 56 66 58 38 75
83 76 78 56 63 64 56 78
E1S1 E1S2 E2S1 E2S2 E3S1 E3S2 MF NS
100 77 106 75 93 64 109 109
Hari 3 99 92 107 76 86 70 115 115
Hari 7 84 82 99 69 89 64 115 115
Hari 7 68 82 64 58 63 65 65 79
Berbagai aspek pengujian sifat fisis dan mekanis dari bahan finishing di atas menunjukkan keunggulan kualitas bahan finishing komersil (MF dan NS) daripada bahan finishing organik dalam berbagai aspek finishing. Namun demikian, kedua bahan komersil tersebut mengandung racun yang dapat terhirup pada saat aplikasi pengerjaan finishing maupun dalam penggunaan produk yang dihasilkan. Hasil pengujian emisi formaldehida pada contoh uji yang di-finishing dengan melamin formaldehida menunjukkan nilai ragam emisi cukup tinggi pada kayu tusam, yaitu dari 1,5 sampai 4,4 dengan rataan 2,76 mg/l. Sedangkan nilai emisi formaldehida pada kayu karet beragam dari 1,1 sampai dengan 1,8 dengan rataan 1,5 mg/l. Selain emisi formaldehida, bahan finishing yang menggunakan pelarut thinner mengandung bahan utama berupa silen (xylene) dan toluen (toluene), keduanya akan menguap dalam proses aplikasi maupun proses pematangan (curing) resin finishing. Pada Tabel 17 juga tampak bahwa kedua bahan finishing komersil tersebut memiliki kandungan padatan sekitar 30% pada proses aplikasi di kayu. Hal ini berarti kedua bahan tersebut melepas sekitar 70% dari berat campuran bahan ke atmosfir berupa uap silen dan toluen. Emisi formaldehida dan thinner dapat menimbulkan berbagai gangguan kesehatan pada manusia maupun alam di sekitarnya. Menurut Kim (2010) emisi senyawa kimia tersebut dapat menyebabkan berbagai 44
iritasi
pada
saluran
pernafasan,
gangguan
pada
syaraf,
menyebabkan kanker paru, serta menyebabkan mutasi genetika.
4. Biaya Produksi Biaya produksi formula bahan finishing ekstrak jati dan sirlak disajikan pada Tabel 18 dan estimasi harga larutan pada Tabel 19. Biaya produksi bahan finishing ini bernilai sekitar 30% dari harga bahan finishing komersil. Perlakuan pelaburan bahan finishing pada permukaan kayu tusam dan karet dengan berbagai komposisi formula menyebabkan timbulnya biaya perlakuan yang beragam menurut bahan yang digunakan. Perlakuan laburan permukaan kayu dengan larutan campuran ekstrak jati dan sirlak memerlukan biaya beragam dari Rp. 3.400 Sampai Rp. 6.000 per m 2. Biaya ini jauh lebih murah dibandingkan dengan biaya perlakuan laburan dengan bahan komersil yang berkisar antara Rp. 11.000 hingga 12.000 per m2. Penggunaan larutan campuran ekstrak jati dan sirlak sebagai wood stain juga lebih murah daripada penggunaan wood stain komersil (WS 162).
45
Tabel 18. Biaya produksi formula standar ekstrak jati dan sirlak Biaya/Tahun (Rupiah)
Biaya/liter (Rupiah)
510.000.000
14.167
- Listrik - Bahan Bakar dan Pelumas
3.621.600 300.000
100 8
Personalia (Gaji, Upah, Social Costs)
60.000.000
1.666
4 Pemeliharaan
300.000
8
5 Sewa tempat
10.000.000
277,78
6 Administrasi
1.000.000
27,8
7 Asuransi, Pajak, Fee, Royalty
3.000.000
83,4
8 Bunga (18,5%)
5.000.000
139
9 Penyusutan (10 tahun)
3.600.000
100,08
No. 1
Jenis Biaya Bahan Baku (Serbuk jati, metanol dan sirlak)
2 Bahan Pembantu:
3
Biaya Pengolahan (2-9)
2.410,06
Biaya Produksi
16.577
Tabel 19. Estimasi harga larutan wood stain/ top coat dan aplikasi/m2 Formulasi wood stain/top coat
Konsentrasi (%w/v) Ekstrak
Sirlak
Kandungan padatan (Solid content)
Harga/liter
Aplikasi/m2
E1S1 11,2 3 5 16.600 3.400 E1S2 12,6 3 10 23.000 4.600 E2S1 11,8 6 5 18.700 3.500 E2S2 13,2 6 10 26.500 5.300 E3S1 14,3 9 5 22.200 4.500 E3S2 16,3 9 10 30.000 6.000 MF 31,5 60.000 12.000 NS 30,0 55.000 11.000 WS 162 12,2 50.000 10.000 Asumsi: Harga sirlak Rp 150.000/kg; Harga metanol Rp 5.000/l; Harga serbuk jati= Rp 2.000/kg; Rendemen metanol dalam ekstraksi jati=70%; Kelarutan ekstrak jati= 3%; Aplikasi bahan finishing 3 kali laburan (masing-masing tebal100 mikron). 46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan 1. Formulasi bahan impregnan - Tingkat keasaman (pH) destilat murni dari sebetan dan kulit kayu sengon maupun campurannya dengan kak pada konsentrasi 8% dan 12%, berturut-turut adalah 3,32, 3,73, dan 3,86 (tergolong asam), sedangkan berat jenisnya berturut-turut 1,006, 1,030, dan 1,040. - Komposisi kimia pada formula campuran destilat dan kak lebih banyak dibanding komposisi kimia destilat murni. Semakin tinggi konsentrasi kak, semakin banyak fenolnya. Konsentrasi fenol destilat murni hanya 11,14%, sementara konsentrasi fenol dan derivatnya pada campuran destilat dan kak 8% sebanyak 41,8% dan campuran dengan kak 12% sebanyak 48,1%. - Formula campuran destilat dan kak konsentrasi 8% pada suhu larutan 80 oC memberikan performa terbaik untuk peningkatan stabilisasi dimensi
kayu jabon dengan nilai ASE (anti swelling
efficiency) di atas 50% dan kerapatan 0,46.
2. Formulasi dan uji bahan finishing - Ekstraksi serbuk gergajian jati dengan menggunakan pelarut metanol teknis menghasilkan ekstrak padatan dari jenis epoksi, tetrakosaheksan, antrakuinon dan hentriakontanon sebesar 3%. -
Perlakuan rendaman contoh uji dalam larutan bahan finishing memberikan pertambahan dimensi contoh uji tangensial yang lebih tinggi daripada contoh uji radial. Contoh uji yang direndam dalam bahan finishing dengan pelarut metanol memiliki perubahan dimensi lebih besar daripada contoh uji yang direndam dengan bahan pelarut thinner. 47
- Kelompok formula organik dengan komposisi E2S1 (5% sirlak dalam larutan ekstrak jati pada konsentrasi duplo) memiliki ketahanan gores tertinggi daripada komposisi lainnya. -
Komposisi bahan formulasi ekstrak jati dan sirlak sebagai pewarna kayu (wood stain) memiliki nilai pewarnaan jati yang lebih baik daripada bahan wood stain komersil. Efek pewarnaan jati dengan nilai kemerahan terdekat pada kayu tusam adalah dengan formula E2S1, sedangkan pada kayu karet dengan perlakuan E1S1 (5% sirlak dalam larutan
ekstrak jati pada konsentrasi
standar). - Biaya penggunaan formulasi organik sebagai wood stain lebih murah serta resiko kesehatan lebih aman bagi manusia dibandingkan dengan penggunaan wood stain komersil.
B. Saran 1. Formulasi bahan impregnan Penelitian ini menunjukkan bahwa perendaman kayu jabon dalam campuran formulasi destilat (cuka kayu) dan kak dapat menaikkan nilai ASE kayu tersebut walaupun hasil yang diperoleh masih belum maksimal (nilai ASE masih
di bawah
60%).
Penggunaan tekanan dalam proses impregnasi kayu dengan bahan impregnan tersebut disarankan untuk meningkatkan nilai ASE kayu jabon tersebut. Berdasarkan hasil pengamatan, kak yang digunakan ternyata larut dalam air. Fungsi kak dalam kayu adalah sebagai perekat, pengisi, dan penguat kayu. Untuk mengurangi biaya produksi modifikasi kayu, disarankan untuk menggantikan campuran kak dengan dengan air.
2. Formulasi bahan finishing Penelitian ini menunjukkan bahwa formulasi ekstrak jati dan sirlak dapat digunakan dalam pewarnaan kayu (woodstaining) dan 48
pelapisan akhir (topcoating) pada kayu yang ingin diberi kesan warna jati.
Namun demikian, topcoating dengan resin formulasi organik
tidak dapat menandingi kualitas bahan finishing komersil dalam banyak
aspek.
Dalam
aplikasi
komersil
dapat
disarankan
penggunaan formulasi campuran ekstrak jati dan sirlak sebagai wood stain, dilanjutkan dengan top coat menggunakan resin komersil.
49
DAFTAR PUSTAKA ASTM. 1995. Standard test methods for hardness of organic coatings by pendulum damping tests. D4366. Annual Book of ASTM Standards, Vol. 0610. ASTM. 2002. Standard test methods for effect of household chemicals on clear and pigmented organic finishes. D1308. Annual Book of ASTM Standards, Vol. 0610 ASTM. 2012. Standard Method of Testing Small Clear Specimen of Timber D143 (modification). Annual Book of ASTM Standards. Volume
4.10
(Woods).
ASTM
International,
West
Conshohocken. Anonim. 2015. Bahan kimia untuk home industry. Diakses pada 30 Maret 2015 dari http://nizarnitisara.wordpress.com/2010/07/ 01/bahan-kimia-untuk-home-industri/. Balfas, J. 2007. Perlakuan resin pada kayu kelapa (Cocos nucifera). Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 25 (2), 108-118. Basri, E., Prayitno, T.A. & Pari, G. 2012. Pengaruh umur pohon terhadap sifat dasar dan kualitas pengeringan kayu waru gunung (Hibiscus macrophyllus Roxb.). Jurnal Penelitian Hasil Hutan 30 (4), 243-253. Basri, E. & Wahyudi, I. 2013. Sifat dasar kayu jati plus perhutani (JPP) dari berbagai umur dan kaitannya dengan sifat dan kualitas pengeringan. Jurnal Penelitian Hasil Hutan 31 (2), 93102. Basri, E., Balfas, J. & Dewi, L.M. 2013. Teknologi stabilisasi dimensi kayu. Laporan Hasil Penelitian Tahun 2013. Pusat Litbang Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan. Basri, E. & Balfas, J. 2014. Impregnasi ekstrak jati dan resin pada kayu jati cepat tumbuh dan karet. Hutan 32 (4), 283-296.
50
Jurnal Penelitian Hasil
Basri, E., Balfas, J., Dewi, L.M., Jasni & Abdurahman 2014. Teknologi stabilisasi dimensi kayu. Laporan Hasil Penelitian Tahun 2014. Pusat Litbang Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan. Bowyer, J.L., Shmulsky, R. & J.G. Haygreen. 2007. Forest products & wood science: An introduction. (5th ed.). USA: Iowa State Press. Guo, M. 2005. Characterization of an environmentally safe wood vanishes containing whey proteins. Non technical summary. Burlington: University of Vermont. Haupt, M., Leithoff, H., Meier, D., Puls, J., Richter, H.G. & Faix O. 2003.
Heartwood
extractives
and
natural
durability of
plantation-grown teakwood (Tectona grandis L.) – a Case study. Holz als Roh- und Werkstoff 61,473 – 474. Hidayat, D.J. 2013. Pembuatan asap cair dengan metoda pirolisis sebagai
bahan
pengawet
makanan.
Diakses
dari
http://asapcairsebagaipengawet.blogspot.com/2013/02/pembuatan-asap-cair-dengan-metoda.html,
tanggal
7
Januari,
2015. Hill, C.A.S. 2006. Wood Modification: Chemical, Thermal, and Other Processes.
School of
Agricultural
&
Forest
Sciences,
University of Wales. England: John Wiley & Sons Ltd. Jewitt, J. 2014. Selecting a Finish ; Before you start your next furniture project, consider a finish's appearance, its method of application and its durability. Kementerian Kehutanan. 2013. Statistika Kementerian Kehutanan Tahun 2013. Jakarta. Kim, S. 2010. Control of formadehyde and TVOC emission from wood-based flooring composites at various manufacturing processes by surface finishing. Journal of Hazardous Material 176 (2010), 14-19.
51
Komarayati, S., Gusmailina & Pari, G. 2011. Produksi destilathasil modifikasi tungku arang terpadu. Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 29 (3), 234-247. Krisdianto. 2013. Pengukuran warna kayu dengan system Cielab. FORPRO 2 (1), 28-31. Li, J. & Guo, M. R. 2002. Develop an environmentally safe wood finishing product using whey protein as a co-binding material. J. Dairy Sci. 85 (Suppl.1), 380. Lukmandaru,
G. 2009. Perubahan warna pada kayu teras jati
(Tectona grandis Linn F) doreng melalui ekstraksi berturutan. Jurnal Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Hasil Hutan 2 (1), 15-20. Martawijaya, A., Kartasujana, I., Mandang, Y.I.,
Prawira, S.A.
&
Kadir, K. 2005. Atlas Kayu Indonesia Edisi I. Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan. Bogor, Indonesia.
Edisi
Revisi. Mirwandhono, R. E. 2003. Berbagai usaha memintas rumenkan asam lemak tak jenuh. Thesis untuk Program Pasca Sarjana IPB, Program Studi Ilmu Ternak. Tidak diterbitkan. Nurhayati, T. 2000. Sifat destilat hasil destilasi kering 4 jenis kayu dan kemungkinan pemanfaatannya sebagai pestisida. Buletin Penelitian Hasil Hutan 17 (3), 160-168. Nurhayati, T., Jayanto, P. & Sumantoro, P. 2009. Respon destilat terhadap pertumbuhan dan pengendalian penyakit bercak daun bibit tusam. Buletin Hasil Hutan 15 (2), 101-116. Pandey, K.K., Jayashree & Nagaveni, H.C. 2009. Study of dimensional stability, decay resistance, and light stability of phenylisothiocyanate modified rubberwood. Bioresources 4 (1), 257-267. Panshin, A. J. & de Zeuw, C. 1980. Textbook of Wood Technology. Iowa: McGraw-Hill Book Co. P. 209-272.
52
Prianto, A.H. 2001. Hubungan beberapa sifat fisis dan mekanis sepuluh jenis kayu asal Jawa Barat untuk Rekayasa Bangunan. Skripsi untuk Program Sarjana Kehutanan IPB. Tidak diterbitkan. Pujilestari, T. 2007. Pengaruh destilatgelam, akasia, dan karet terhadap daya simpan ikan segar. Jurnal Industri 1 (3), 147154. Rio, B. 2014. Cara mudah mengetahui jenis-jenis bahan perekat kayu. Diakses dari http://www.jejaring.web.id/cara-mudahmengetahui-jenis-jenis-bahan-perekat-kayu/ pada 20 April 2014. Rowell, R.M. 2005. Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites. Taylor and Francis Group. CRC Press. Utami, N.G. 2013. Penentuan masa transisi kayu juvenil ke kayu dewasa pada bagian tengah batang sengon (Falcataria moluccana (Miq). B. Grimes) dan Jabon (Anthocephalus cadanba Miq.). Skripsi. Untuk Program Sarjana IPB. Walangare, K.B.A., Lumenta, A. S. M., Wuwung, J. O. & Sugiarso, B.A. 2013. Rancang bangun alat konversi air laut menjadi air minum dengan proses destilasi sederhana menggunakan pemanas elektrik. E-Jurnal Teknik Elektro dan Komputer, 111.
53
LAMPIRAN
Lampiran 1. Analisis keragaman ASE kayu jabon 5 tahun Sumber
Derajat bebas A (Konsentrasi KAK) 1 B (Suhu larutan) 1 A*B 1 C (Arah serat) 1 A*C 1 B*C 1 A*B*C 1 D (Waktu rendaman) 5 A*D 5 B*D 5 A*B*D 5 C*D 5 A*C*D 5 B*C*D 5 A*B*C*D 5 Keterangan: sn= sangat nyata
Jumlah kuadrat 134,232494 2184,90659 3283,03714 163762,026 462,491046 1242,13635 31,2465790 40433,7619 2350,21643 4744,32292 5490,06380 92949,7899 914,074980 1590,36009 1565,55938
54
F-hitung 0,13 2,12sn 3,19sn 159,17sn 0,45 1,21sn 0,03 7,86sn 0,46 0,92sn 1,07sn 18,07sn 0,18 0,31 0,30
Nyata (Pr > F 0,7183 0,1467 0,0756 0,0001 0,5034 0,2732 0,8618 0,0001 0,8080 0,4676 0,3799 0,0001 0,9707 0,9070 0,9099
Lampiran 2. Analisa keragaman kerapatan kayu jabon umur 5 tahun Sumber
Jumlah kuadrat
T (perlakuan)
Derajat bebas 4
Error
20
0,0281626
Total koreksi
24
0,0565589
0,0283963
F-hitung 5,04sn
Nyata (Pr > F 0,0056
Keterangan: sn= sangat nyata; T= perlakuan : t1. Kontrol; t2. KAK 8% pada suhu larutan 60oC; t3. KAK 12% pada suhu larutan 60oC; t4. KAK 8% pada suhu larutan 80oC; t5. KAK 12% pada suhu larutan 80oC
55
Lampiran 3. Hasil analisis GCMS ekstrak jati
56
Lampiran 4. Analisis keragaman penambahan berat basah dan kering contoh uji A. Analisis keragaman penambahan berat basah contoh uji Sumber
Derajad bebas
Jumlah kuadrat
Fhitung
Nyata
sn
0,156
Spesies (S)
1
3428
2,527
Arah serat (A)
1
760
3,182sn
0,118
Perlakuan (P)
7
144210
12,983sn
0,000
Interaksi S * A
1
31
3,769
sn sn
0,093
Interaksi S * P
7
9495
164,312
0,000
Interaksi A * P
7
1671
28,917sn
0,000
Interaksi S * A * P
7
58
0,546
0,798
Galat
128
1933
Fhitung
Nyata
sn
0,082
B. Analisis keragaman penambahan berat kering contoh uji Sumber
Derajad bebas
Jumlah kuadrat
Spesies (S)
1
87
4,118
Arah serat (A)
1
5
1,135sn
0,322
Perlakuan (P)
7
58
2,338sn
0,115
Interaksi S * A
1
6,360
0,071
0,798
Interaksi S * P
7
21,163
23,498sn
0,000
Interaksi A * P
7
4,588
5,094sn
0,024
Interaksi S * A * P
7
0,901
1,849sn
0,083
Galat
128
0,487
57
Lampiran 5. Analisis keragaman penambahan dimensi basah dan kering contoh uji A. Analisis keragaman penambahan dimensi basah contoh uji Sumber
Derajad bebas
Jumlah kuadrat
Fhitung sn
Nyata
Spesies (S)
1
51,950
231,204
Arah serat (A)
1
23,863
86,717sn
0,000
Perlakuan (P)
7
1,344
3,062sn
0,051
Interaksi S * A
1
sn
0,000
6,261
102,811
sn
0,000 0,053
Interaksi S * P
7
0,225
3,690
Interaksi A * P
7
0,275
4,519sn
0,032
Interaksi S * A * P
7
0,061
0,472
0,853
Galat
128
0,129
B. Analisis keragaman penambahan dimensi kering contoh uji Sumber
Derajad bebas
Jumlah kuadrat
Fhitung
Nyata
sn
0,183
Spesies (S)
1
0,315
2,187
Arah serat (A)
1
1,239
61,452sn
0,322
Perlakuan (P)
7
0,374
2,714sn
0,115
Interaksi S * A
1
0,150
5,672sn
0,798
Interaksi S * P
7
0,144
5,446sn
0,000
Interaksi A * P
7
0,026
0,762sn
0,024
Interaksi S * A * P
7
0,026
0,901sn
0,083
Galat
128
0,029
58
Lampiran 6. Analisis keragaman pengembangan dimensi selama rendaman Sumber keragaman
Derajat bebas
F- Hitung pada masing-masing waktu rendaman 5menit
10menit
30menit
1jam
4jam
Spesies (S)
1
42,32
sn
60,558
sn
126,592
sn
10,930
Arah serat (A)
1
3,039
sn
7,551
sn
15,067
sn
9,153
sn
154,599
Perlakuan (P)
7
0,910
tn
0,974
tn
0,881
tn
0,621
tn
0,878
Interaksi S * A
1
0,865
tn
4,396
sn
1,285
tn
sn
74,299
Interaksi S * P
7
0,222
tn
0,793
tn
0,653
tn
1,258
tn
1,614
tn
2,374
tn
Interaksi A * P
7
0,261
tn
0,917
tn
0,944
tn
1,030
tn
1,794
tn
1,135
tn
Interaksi S * A * P Galat
7
4,37
8,681
sn
0,903
tn
1,099
tn
2,003
tn
sn
sn
18,699
128
Keterangan: sn = sangat nyata; tn = tidak nyata
59
3,183
sn
24jam
92,613
sn
sn
tn
sn
150,347 0,405
sn
sn
13,495
tn
51,987
sn
Lampiran 7. Analisis keragaman pengembangan dimensi selama pembasahan Sumber keragaman
Derajat bebas
F- Hitung pada masing-masing waktu pembasahan 30menit
1jam
4jam
24jam
28,756 sn
1,623 tn
0,950
tn
0,567 tn
0,002 tn
0,003
tn
Spesies (S)
1
14,173 sn
Arah serat (A)
1
0,238
Perlakuan (P)
7
0,868 tn
1,355 tn
Interaksi S * A
1
0,676 tn
1,090
Interaksi S * P
7
3,410 sn
2,927 tn
3,532
sn
1,414
tn
Interaksi A * P
7
2,435 tn
1,989 tn
3,123
tn
1,409
tn
Interaksi S * A * P
7
1,706 tn
1,153 tn
1,344
tn
6,919
sn
Galat
tn
128
Keterangan: sn = sangat nyata; tn = tidak nyata
60
tn
0,337
tn
16,144
0,806 tn sn
17,241
sn
