SIFAT PAPAN SERAT SEMBILAN JENIS KAYU DARI IRIAN JAYA Fibreboard Properties of Nine Wood Species from Irian Jaya
Oleh /By Setyani B. Lestari, Nawawi, Suryadi
ABSTRACT This paper deals with an experiment of fibreboard from nine wood species Irian Jaya. Pulp wood cooked by semi chemical hot caustic soda. process. The cooking conditions were concentration of alkali 35 g/l, wood to liquor ratio 1 : 8, temperature 1000 C for 2 hours. After cooking pulp was mixed with extra urea formaldehyde 10% and allumunium sulfat 5% from w/w. Sheet was formed by wet felting technique using deckle box, followed by cold pressing at 10 kg/cm2 , pressure for 5 minutes. Wet fibreboard sheet then hot pressed at the pressure of 25 kg/cm2, temperature 1700 C for 10 minutes. The results showed that the fibreboard density and modulus of rupture for eight wood spesies meet the requirements of FAO standard, Fibreboard from three wood species meet FAO Standard for modulus elasticity. Only fibreboard from one wood species meet FAO standard for tensile strength. There is none of fibreboard from nine wood species meet FAO standard for water absorption.
Key words : Irian Jaya, pulp processing properties, fibre board physical properties.
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat pengolahan dan sifat fisik mekanik papan serat sembilan jenis kayu yang berasal dari Irian Jaya. Penelitian pembuatan papan serat ini dilakukan untuk mengetahui kualitas kayu tersebut dihubungkan dengan kegunaannya dalam pengembangan industri pengolahan kayu terutama industri papan serat. Dengan demikian penggunaannya akan lebih optimal karena papan serat dapat
2
digunakan sebagai bahan mebel, konstruksi, peti kemas dan bahan bangunan lainnya. Pembuatan pulp menggunakan proses semikimia terbuka dengan kondisi pengolahan , konsentrasi NaOH 35 g/l, perbandingan serpih dan larutan pemasak 1 : 8 dan suhu pemasakan 100
0
C selama 2 jam. Setelah pemasakan, pulp dicampur dengan bahan
penolong urea formaldehida 10% dan tawas 5% w/w. Metode yang dipakai dalam pembentukan lembaran papan serat adalah pembentukan lembaran basah menggunakan “deckle box”. Selanjutnya dikempa dingin dengan tekanan 10 kg/ cm2 selama 5 menit .dan dilanjutkan dengan kempa panas bertekanan 25 kg/cm2 pada suhu 170 0 C selama 10 menit. Pengamatan terhadap hasil pengolahan dan sifat fisismekanis lembaran papan serat dibandingkan dengan standar FAO ( 1958 ). Hasil penelitian menunjukkan bahwa rendemen memenuhi standar dan konsumsi alkali termasuk kelas rendah sampai sedang. Sifat fisismekanis papan serat sembilan jenis kayu yang memenuhi standar FAO ialah kerapatan dan keteguhan patah 8 jenis kayu, kecuali Trichandenia Philippinensis Merr. keteguhan lentur Timelodendrom amboinicum Hassk, Gmelina moluccana (BL) Beaker, Celtis rigescens (Miq) Planch, dan keteguhan tarik sejajar permukaan Timelodendrom amboinicum Hassk. Sedangkan daya serap air dan pengembangan tebal tidak memenuhi standar FAO .
Kata kunci : Irian Jaya, sifat pengolahan pulp,sifat fisis papan serat
3
I. PENDAHULUAN Jenis kayu yang berasal dari Irian Jaya sudah mulai banyak dimanfaatkan sebagai penghara industri. Untuk mengetahui kualitas kayu sebagai sumber serat, jenis-jenis kayu tersebut diteliti agar dapat diketahui jenis jenis kayu yang sesuai untuk industri papan serat serta menghasilkan papan serat bermutu tinggi dan biaya produksi rendah. Disamping jenis kayu, umur pohon juga diduga berpengaruh terhadap mutu serat, komponen kimia dan berat jenis kayu. Sifat-sifat ini secara langsung akan mempengaruhi mutu produk papan serat yang dihasilkan. Hal yang menguntungkan dalam pembuatan papan serat adalah penghematan dan peningkatan manfaat kayu terutama yang berkualitas rendah ( Silitonga et.al, 1974 ). Dalam tulisan ini dilakukan penelitian pembuatan papan serat berkerapatan sedang dari sembilan jenis kayu yang berasal dari Irian Jaya.
II. BAHAN DAN METODE A. Bahan Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah sembilan jenis kayu yang berasal dari Irian Jaya yaitu Myristica longipes Warb, Vatica rassak (korth) Bl, Tricandenia Philippinensis Merr, Timelodendron ambonicum Massk, Horsfieldia sylvertris (Houtt) Warb, Gmelina moluccana (BL) Backer. Parartocarpus involucratus Warb, Dillenia ptreropoda Hoogl, Celtis rigescens (Miq) Planch. Penelitian dilaksanakan di labotorium teknologi serat, Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Bogor. Setiap contoh kayu dibuat serpih dengan ukuran 3 x 2 x 0,2 cm. . B. Pembuatan papan serat
4
Papan serat yang dibuat adalah papan serat berkerapatan sedang dengan nilai kerapatan berkisar antara 0,4 – 0,8 g/cm
3
. Sebelum serpih dibuat papan serat, terlebih
dahulu dibuat pulp. Pembuatan pulp dilakukan dengan proses semi kimia ( soda panas terbuka ). Pengolahan pulp mengsgunakan larutan NaOH konsentrasi 35 g/l, dengan perbandingan serpih dan larutan pemasak 1 ; 8 dan suhu pemasak 100 0 C selama 2 jam. Selanjutnya serpih lunak didefribrasi dalam “ Beatar Hollander “ sampai mencapai derajat kehalusan serat 10 – 14 0 SR. Metode yang dipakai adalah metode pembentukan lembaran basah pada “ Decle Box “. Untuk meningkatkan sifat keteguhan papan serat diberi bahan penolong urea formaldehida 10% berdasarkan berat kering dan tawas 5%. Kemudian lembaran dikempa dingin dengan tekanan 10 kg/cm dilanjutkan dengan kempa panas pada tekanan maksimum 25 kg/cm
2
2
selama 5 menit pada suhu 170
0
C selama 10 menit. Pengamatan sifat fisis mekanis papan serat yang dilakukan meliputi penetapan kadar air, kerapatan, daya serap air, pengembangan tebal setelah perendaman 24 jam dalam air dingin, keteguhan tarik sejajar permukaan, keteguhan lentur (Modulus elastisitas), keteguhan patah (Modulus patah), yang mengacu pada standar ASTM 1037 – 64 (Anonim, 1964) dan hasilnya dibandingkan dengan standar FAO (Anonim, 1958) seperti tercantum pada Tabel 3.
C. Analisa Data Data sifat pengolahan dan sifat fisik mekanis papan serat, dianalisa secara tabulasi dan diskripsi dengan merujuk standar FAO (Anonim, 1958)
5
III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Sifat Pengolahan Pulp Papan Serat Data sifat pengolahan dari hasil pemasakan ini meliputi rendemen dan konsumsi alkali dapat dilihat pada Tabel 2. Rendemen pulp yang dihasilkan pada percobaan ini berkisar antara 70,77 %– 84,43 %. Dengan demikian rendemen yang dihasilkan nilainya sesuai dengan hasil pengolahan pulp semikimia yaitu antara 70% – 85% (Anonim, 1958) dalam standar FAO. Rendemen pulp tertinggi berasal dari kayu Parartocarpus involucratus Warb, sedangkan
rendemen terendah berasal dari kayu Dillenia pteropoda Hoogl. Dalam
proses kimia pemberian bahan kimia pemasak NaOH bersifat melunakkan ikatan antar serat dan melarutkan sebagian lignin, sehingga dapat menghasilkan rendemen yang cukup tinggi.
Konsumsi alkali yang dihasilkan berkisar antara 12,75% – 16,10%. Konsumsi alkali tertinggi terdapat pada kayu Dillenia ptreropoda Hoogl yaitu sebesar 16,10%, dan terendah pada kayu Vatica rassak (Korth) BL. Hal ini disebabkan kayu tersebut mengandung zat ekstraktif tinggi yaitu 9,2 %.
6
Tabel 1. Kadar zat ekstraktif dari Jenis kayu yang diteliti Table 1.Ectractives content of woods species tested
No
Nama botani
Zat ekstraktif
( Botanical name )
( Extractive ) , %
1.
Myristica longipes Warb
4,50
2.
Vatica rassak (Korth ) BL
9,21
3.
Trichandenia philippinensis Merr
7,71
4.
Timelodendron ambinicum Hassk
2,95
5.
Horsfieldia sylvestris (Hoult) Warb
6,39
6.
Gmelina moluccana (B) Beaker
2,99
7.
Dillenia pteropoda Hoogl
2.96
8.
Parartocrapus involocratus Warb
4.22
9.
Celtis rigescens (miq) Planch
1,99
*) Sumber (Source) : Gustan Pari (1997) B. Sifat Fisis Mekanis Papan Serat
Sifat fisis mekanis papan serat disajikan pada Tabel 2. Kadar air lembaran papan serat yang diperoleh pada semua jenis kayu yang diteliti berkisar antara 8,18% – 13,91%. Dari hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa ke sembilan jenis kayu tersebut mempunyai nilai di sekitar kadar air keseimbangan kayu yaitu 12% – 15%. Hal ini disebabkan karena adanya pengempaan panas sehingga
7
menyebabkan kandungan air menjadi lebih kecil dibanding kayu asalnya. Menurut Kosasih (1973) kadar air kayu dipengaruhi oleh suhu dan kelembaban udara sekitarnya, oleh karena itu kadar air akan berubah sesuai dengan suhu dan kelembaban di sekitarnya. Nilai kerapatan sembilan jenis kayu yang diteliti berada diantara 0,583 g/cm2 0,789 g/cm2, bila dibandingkan dengan persyaratan FAO (Anonim,1958), semua jenis kayu memenuhi persyaratan yang ditentukan yaitu diantara 0,4 g/cm3 – 0,8 g/cm
3
.
Menurut Koch (1985) kerapatan papan serat ditentukan oleh derajat kerapatan lembaran papan serat selama pengempaan. Pengempaan yang rendah akan menghasilkan ikatan antar serat kurang baik dan mempunyai kekuatan yang rendah.
Nilai keteguhan lentur (MOE) sembilan jenis kayu menghasilkan nilai sekitar 6.748,85 kg/cm2 – 16.087,14 kg/cm
2
. Dari sembilan jenis hanya tiga jenis kayu yaitu
Timelodendrom amboinicum Hassk, Gmelina
moluccana (BL) Beaker dan Celtis
rigescens (Miq) Planch nilainya memenuhi standar FAO (1958) sebesar 14.000 kg/cm2 – 18.000 kg/cm2. Nilai tertinggi diperoleh pada jenis kayu Celtis rigescens (Miq) Planch sebesar 16.087,14 kg/cm 2 , menurut Koch (1985) tingginya nilai ini mungkin disebabkan pada kayu tersebut memiliki dinding sel yang lebih tipis dan mudah dipipihkan, sehingga menghasilkan ikatan antar serat yang lebih padat. Pengujian keteguhan patah (MOR) dari jenis – jenis kayu yang ditelitii menghasilkan nilai yang bervariasi antara 133,30 kg/cm2 – 299,31 kg/cm2 .Dari hasil tersebut tujuh jenis kayu dapat memenuhi syarat yang ditentukan FAO yaitu sebesar 105 kg/cm2 – 280 kg/cm2. Satu jenis kayu yaitu Trichandenia philippinensis Merr belum memenuhi standar, sedang satu jenis kayu yaitu Celtis rigescens (Miq) Planch
8
mempunyai nilai diatas standar. Hal ini mungkin disebabkan pada kayu tersebut tebal dindingnya lebih tipis dan seratnya lebih panjang, sehingga mudah membentuk jalinan antar serat. Koch (1985) menyatakan bahwa serat yang panjang lebih memungkinkan membentuk jalinan serat . Nilai keteguhan tarik sejajar permukaan lembaran papan serat yang dihasilkan dari sembilan jenis kayu berkisar antara 50,19 kg/cm2 – 86,83 kg/cm 2.Dari hasil tersebut ,hanya satu jenis kayu yaitu Timelodendrom amboinicum Hassk memenuhi syarat , sedang delapan jenis kayu lainnya tidak memenuhi persyaratan FAO (1958). Koch (1985) menyatakan bahwa pembentukan jalinan serat yang sejajar permukaan lebih mungkin pada jenis kayu yang memiliki serat panjang.
Nilai daya serap air yang diperoleh berada diantara 30,29% – 115,70%. Satu jenis kayu yaitu Gmelina moluccana (BL) Beaker dapat memenuhi persyaratan FAO sebesar 30,29% karena mempunyai nilai diantara 6% – 40%.Hal ini mungkin disebabkan kedelapan jenis kayu tersebut perlu ditambahkan bahan penolak air sewaktu pembentukan lembaran. Koch (1985) menyatakan bahwa penambahan bahan penolak air yang berupa emulsi parafin sebanyak 0,2% –0,5% terhadap berat kering serat cukup efektif untuk mengurangi daya serap air dan tidak berpengaruh terhadap sifat mekanis papan serat. Nilai pengembangan tebal dari semua jenis kayu mempunyai nilai antara 16,12 %– 35,35%. Nilai ini belum memenuhi persyaratan yang ditentukan oleh FAO sebesar 4% –15%. Hal ini terjadi karena pada waktu pembentukan lembaran papan serat tidak dilakukan penambahan parafin. Penambahan parafin menurut Koch (1985) dapat
9
mengurangi pengembangan dimensi tebal papan serat melalui peningkatan kerapatan antar serat.
10
Tabel 2. Data pengolahan dan sifat fisik mekanik papan serat sembilan jenis kayu Irian Jaya Table 2. Processing and physical mechanical properties of fibreboard of nine wood species from Irian Jaya No 1 2
3
4 5
6
7
8
9
Sifat (Properties) Rendemen (Yield),% Konsumsi alkali (Alkali consumption), % Kadar air (Moisture content), % Kerapatan ( Density ), g/m3 Keteguhan lentur (Modulus of elasticity ), kg/cm2 Keteguhan patah (Modulus of rupture), kg/cm2 Keteguhan tarik // permk (Tensile strength parallel to surface), kg/cm2 Daya serap air (Water absorption), % Pengembangan tebal (Thickness swelling), %
Keterangan (Remark ):
1
2
Jenis kayu ( Wood species) 5 6
3
4
7
8
9
79,20
75,17
79,36
82,23
70,77
84,93
78,39
79,95
75,16
15,70
12,75
14,35
14,95
17,00
12,95
16,10
15,30
13,40
13,856
13,910
9,655
8,830
9,584
8,325
8,183
11,804
11,622
0,789
0,642
0,643
0,720
0,583
0,651
0,740
0,636
0,682
8.915,346
8,198,549
6.748.850
15.175,338
8.064,819
16.087,142
12.56,833
7.927,780
15.612,289
197,218
142,833
103,376
231,745
140,895
182,696
205,491
133,307
299,314
81,822
53,114
67,448
86,829
50,875
73,427
81,965
50,191
61,227
78,145
104,479
115,697
81,712
92,028
30,292
89,850
102,082
94,980
24,306
16,849
24,571
25,133
18,857
16,122
23,459
21,128
35,353
1 = Myristica longipes Warb 2 = Vatica rassak (Korth) BL 3 =Trichandenia philippinensis Merr
4 = Timelodendrom ambonicum 5 = Horsfieldia sylvestris (Houtt) Warb 6 = Gmelina moluccana Backer
7= Dillenia pteropoda Hoogl 8= Parartocarpus involucratus Warb 9= Celtis rigescens (Miq) Planch
11
Tabel 3. Sifat fisis mekanis papan serat menurut Standar FAO Table 3. Physical mechanical properties of fibreboard according to FAO Standard
No.
Sifat Fisis dan Mekanis
Standard FAO
(Physical and mechanical prperties) 1
Kadar air (Moisture content), %
2
Kerapatan (Density), g/cm3
3
Daya serap air (Water absorption), %
6 - 40
4
Pengembangan tebal (Thickness swelling), %
4 - 15
5
Keteguhan lentur (Bending strength) a. Modulus elastisitas (Modulus of elasticity), kg/cm2 b. Modulus patah (Modulus of rupture), kg/cm2
6
Keteguhan tarik sejajar permukaan (Tensile strength parallel tp surface), kg/cm2
Sumber (Source) : Anonim (1958)
0,40 - 0,80
14000 - 49000 105 - 280 85 - 210
12
III. KESIMPULAN
1. Rendemen sembilan jenis kayu Irian Jaya memenuhi standar yang ditetapkan FAO, sedang nilai konsumsi alkali termasuk dalam kelas rendah sampai tinggi 2. Nilai hasil pengujian sifat fisis mekanis papan serat sembilan jenis kayu adalah sebagai berikut: Nilai kadar air berada diantara
kadar air
keseimbangan, nilai kerapatan sesuai dengan standar FAO, 3 jenis kayu mempunyai nilai keteguhan lentur sesuai standar FAO. Untuk nilai keteguhan patah hanya 1 jenis kayu yang tidak memenuhi standar yaitu Celtis rigescens (miq) Planch dengan nilai diatas standar FAO, untuk nilai keteguhan tarik sejajar permukaan hanya 1 jenis kayu yaitu Timelodendrom ambonicum Hassk yang memenuhi standar FAO. Nilai daya serap air dan nilai pengembangan tebal dari sembilan jenis kayu tersebut seluruhnya belum memenuhi standar Sifat fisis mekanis dari setiap jenis kayu memiliki sifat dan kekuatan tertentu sesuai kondisi proses yang digunakan.
13
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 1958. Fibreboard and Particleboard. Food and Agriculture Organization United Nation, Rome. ----------. 1964. Tentative Methode of Evaluation, the Properties of Wood Base Fibre and Particle Panel Material. ASTM Designation D- 1037 – 64. American Society for Testing Materials , Philadelphia. Gustan Pari, Dadang S dan Saefulloh, 1997. Analisis kimia sembilan Jenis kayu dari Irian Jaya. Buletin Penelitian Hasil Hutan., Vol 15 (2), Bogor Kosasih ,K.1973. Kadar air kayu kering udara di Bogor. Laporan no .40. Lembaga Penelitian Hasil Hutan, Bogor. Koch. 1985. Utilization of hand woods growing on Southern Pine Sites. Agricultural Handbook US. Departement of Agriculture Forest Service. Washington, Silitonga, T,H.Roliadi dan S.Priasukmana,1974. Campuran beberapa jenis kayu dari Cianten untuk pembuatan papan serat, Laporan no . 44. Lembaga Penelitian Hasil Hutan, Bogor. Siagian, R.M. 1982. Sifat hardboard dari campuran beberapa jenis kayu dengan perekat urea formaldehida dan fenol formaldehida. Laporan No.159. Lembaga Penelitian Hasil Hutan , Bogor. Setyani ,B. Lestari dan R.M,Siagian.1993. Sifat papan serat delapan jenis kayu dari Indonesia Bagian Timur. Jurnal Penelitian Hasil Hutan ,Vol 2, (5), Bogor.
14
LEMBAR ABSTRAK UDC (OSDC)…….. Setyani BL, Nawawi, dan Suryadi (Pusat Litbang Hasil Hutan) Sifat papan serat sembilan jenis kayu dari Irian Jaya Pembuatan pulp menggunakan proses kimia soda panas tebuka, dengan kondisi pengolahan: konsentrasi NaOH 35 g/l, ratio: 1: 8, suhu pemasakan : 100 C selama 2 jam. Lembaran papan serat dibuat dengan proses basah dan ditambah urea formaldehide 10%, tawas 5%, dikempa dingin tekanan 10 kg/cm selama 5 menit, dilanjutkan kempa panas tekanan 25 kg/cm pada suhu 170 C. Hasil penelitian menunjukkan sifat pengolahan memenuhi standar FAO,sedangkan nilai pengujian sifat fisik mekanik dari setiap kayu memiliki sifat dan kekuatan yaang berbeda.Untuk nilai daya serap air dan pengembangan tebal sembilan jenis kayu tidak memenuhi standar FAO.
Kata kunci : Irian Jaya, sifat pengolahan pulp,sifat fisis papan serat.
ABSTRACT SHEET UDC (OSDC)……. Setyani B.L, Nawawi, and Suryadi (Centre for Forest Product Research and Development) Fibreboard properties of nine wood species from Irian Jaya Pulp wood cooked by semi chemical hot caustic soda process.The cooking condition were concentration of alkali 35 g/l, ratio :1 : 8, temperature 100 C for 2 hours.Sheet fibreboard was formed by wet felting technique and pulp was mixed with extra urea formaldehide 10 % and allumunium sulfat 5 %. Followed by could pressing at 10 kg/cm,pressure 5 minute and then this process is continue by hot pressed at pressurre of 25 kg/cm, temperature 170 C for 10 minute, The result showed that properties of processing meet the requiment of FAO standard, whereas the result of physical mechanical properties test of each wood species have different value. However, water absorption properties and thickness swelling are not met the requiment of FAO standard . Key words : Irian Jaya, pulp processing properties,fibreboard physical properties.
