KARYA TULIS
PENGARUH STYRENE TERHADAP STABILISASI
DIMENSI KAYU
Disusun Oleh:
APRI HERI ISWANTO, S.Hut, M.Si NIP. 132 303 844
DEPARTEMEN KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
KATA PENGANTAR
Puji syukur pada Allah SWT atas segala nikmat dan karunia-Nya sehingga
penulis dapat menyelesaikan karya tulis mengenai “Pengaruh Styrene Terhadap
Stabilisasi Dimensi Kayu “.
Tulisan ini berisi tentang gambaran umum secara singkat mengenai perlakuan
perendaman kayu dalam styrene dan pengaruhnya terhadap stabilisasi dimensi kayu.
Penulis berharap semoga karya tulis ini dapat memberikan tambahan informasi
dibidang biokomposit kayu.
Akhirnya penulis tetap membuka diri terhadap kritik dan saran yang
membangun dengan tujuan untuk menyempurnakan karya tulis ini.
Nopember, 2008
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ...i
DAFTAR ISI...ii
DAFTAR TABEL...iii
DAFTAR GAMBAR ...iv
PENDAHULUAN ...1
TINJAUAN PUSTAKA ...2
HASIL DAN PEMBAHASAN ...6
PENUTUP ...10
DAFTAR TABEL
No Keterangan Halaman
1
DAFTAR GAMBAR
No Keterangan Halaman
1 Struktur Styrene 4
2 Nilai Polimer Loading Pada Kayu Sengon Dan Afrika 6
3 Nilai Susut Volume Pada Kayu Dengan dan Tanpa Perlakuan 7
4 Nilai Daya Serap Air Pada Kayu Dengan dan Tanpa Perlakuan 8
5 Nilai Pengembangan Tebal Pada Kayu Dengan dan Tanpa
Perlakuan
8
PENDAHULUAN
Kayu merupakan material yang tersusun atas selulosa alami yang berasal dari
tumbuhan, memiliki keunikan struktur dan sifat kimianya sehingga membuatnya
menarik untuk berbagai macam penggunaan. Tingkat kesesuaian bagi penggunaan
(kualitas kayu) ditentukan oleh respon kayu terhadap perlakuan fisik dan kimia.
Berdasarkan tinjauan kimia, jaringan kayu (meliputi sel dan interselular) merupakan
material yang tersusun dari berbagai polimer organik yang dinamakan selulosa,
hemiselulosa dan lignin. Kayu, selain memiliki kelebihan, juga memiliki kekurangan
seperti variasi sifat, kecenderungan berubah bentuk akibat perubahan kadar air dan
kerusakan karena serangan jamur, serangga, dll (Devi, 2003). Dalam rangka
mengatasi permasalahan yang ada berbagai penelitian dilakukan untuk meningkatkan
kualitas kayu diantaranya melalui modifikasi kimia pada kayu.
Menurut Yildiz et. al (2004), dari tahun ke tahun kayu telah diperlakukan
dengan berbagai bahan-kimia untuk merubah karakteristik fisiknya. Dari tahun 1930 -
1960 sejumlah perlakuan baru terhadap kayu diperkenalkan: acetylation dari
kelompok hidrokxyl, ethylene oksida penambahan kepada kelompok hidroksit itu,
polyethylene glycol sebagai bulking dinding sel, perlakuan phenol formaldehyde
dengan Impreg dan Compreg, dan wood-polymer composite ( WPCS). WPCS
diproduksi di Amerika Serikat, Negara Jerman, Inggris, Poland, Italia, Jepang, Taiwan,
Selandia Baru dan negara-negara lain ( Meyer, 1982 dalam Yildiz et. al, 2005 ).
Beberapa tinjauan ulang artikel pada [atas] WPCS telah diterbitkan ( Meyer, 1981;
Rowell dan Konkol, 1987; Schneider, 1994; Kumar, 1994; Lu et al., 2000 dalam
Yildiz et. al, 2005).
Pertimbangan pemberian perlakuan modifikasi kimia dengan cara impregnasi
menggunakan polimer tergantung pada tujuan penggunaan akhirnya (Rowell, 1983
dalam Devi, 2003). Perlakuan dengan monomer jenis vinyl melalui
pematangan/pengerasan (radiasi atau katalis) secara signifikan memperbaiki daya
tahan terhadap air, kekerasan kayu, dll (Meyer, 1981 dalam Devi, 2003).
TINJAUAN PUSTAKA
A. Kayu Sengon (Albizia falcataria)
Berat jenis 0,33 (0,24-0,49), kelas kuat IV-V. Banyak digunakan untuk bahan
partikel, korek api. Pori sebagai soliter sebagian bergabung 2-4 radial, berbentuk
bundar atau kadang-kadang lonjong, kadang-kadang berisi endapan berwarna cokelat.
Nama botanis kayu Sengon adalah Paraserianthes falcataria (L) Nielsen syn,
Albizia falcataria (L) Fosberg dan Albizzia falcata (L) backer, famili Mimosaceae.
Daerah penyebarannya meliputi seluruh jawa, Maluku, Sulawesi Selatan, Irian jaya.
Tinggi pohon dapat mencapai 40 meter dengan panjang batang bebas cabang 10 – 30
meter, diameter batang dapat mencapai 80 cm, kulit luar berwarna putih atau kelabu,
tidak beralur, tidak mengelupas, tidak berbanir.
Warna kayu teras hampir putih atau coklat muda. Warna kayu gubal umumnya
tidak berbeda dengan warna kayu teras. Tekstur kayu agak kasar dan merata, arah serat
lurus,bergelombang lebar dan berpadu. Kesan raba permukaan kayu agak licin atau
licin. Permukaan kayu mengkilap. Kayu yang masih segar berbau petai, yang lambat
laun hilang jika kayunya kering.
Berat jenis rata-rata kayu sengon adalah 0,33, dengan kisaran 0,24-0,49 dan
kelas kuatnya termasuk kelas kuat IV-V. Penyusutan sampai kering tanur 2,5 % pada
arah radial dan 5,2 % pada arah tangensial. Nilai keteguhan lentur statik kayu sengon
disajikan dalam tabel 1 berikut :
Tabel 1. Keteguhan lentur Statik Kayu Sengon (Paraserianthes falcataria)
Kondisi
Keteguhan tekan sejajar arah serat pada kondisi basah sebesar 215 kg/cm2, sedangkan pada kondisi kering sebesar 283 kg/cm2 (Martawijaya et. al., 1981).
B. Kayu Afrika (Maesopsis eminii)
Kayu Afrika dengan nama botani (Maesopsis eminii Engl), termasuk dalam famili
Rhamnaceae, dikenal dengan nama kayu Manii. Kayu Afrika merupakan spesies asli
dari Afrika tengah, yang kemudian disebarkan antara lain ke Fiji, Indonesia dan
Malaysia.
a. Bagian gubal berwarna putih, sedangkan teras kuning
gelap sampai kecoklatan. Tekstur kayu sedang-kasar; berserat lurus-berpadu
teras pahit dan berbau masam.
b. Sel pembuluh berbentuk bulat sampai oval, sebagian
soliter tapi ada yang bergabung radial 2-4 sel dan sedikit mengandung tilosis
c. Sel-sel jari-jarinya 2 macam, sebagian ada yang lebar
ipe sel parenkima adalah parenkima paratrakeal aliform
ncluent)
)
m; dengan
Berat jenis (BJ) kering udara berkisar 0,34-0,46 denan
-rata kandungan zat ekstraktif larut dalam air dingin
awa Timur, kebun-kebun percobaan Lembaga Penelitian Hasil Hutan,
menjadi tanam
(Vazo atau peroxide) dan panas, atau radiasi. Monomer lain
yang biasanya ditambahkan untuk mengendalikan tingkat polimerisasi, meningkatkan
polimerisasi dan ikatan silang styrene untuk memperbaiki sifat fisis dari WPCs (Ibach
dan W.D Ellis, 2005)
dan sebagian ada yang sempit (namun kurang menyolok).
d. T
sampai aliform bersambung (co
e. Tidak dijumpai saluran damar
f. Sel penyusun kayu didominasi oleh sel serabut (56,70%
dengan ukuran panjang (1,1-1,7) mm; tebal dinding (3,1 -3,5)
diameter serabut (26-35) m
g.
rata-rata 0,43
h. Rata-rata susut volume total kondisi basah ke kondisi
kering tanur 4,01 % dan rata-rata 1,57
i. Rata
1,60 %, kadar ekstraktif larut air panas 2,75% dan rata-rata kadar abu 0,94 %.
Rata-rata kadar selulosa 47, 19 % dan rata-rata kandungan ligninnya 20,45 %
j. Termasuk kelas kuat III-IV
Kayu Afrika merupakan jenis cepat tumbuh, dengan pertambahan tinggi 2-3
meter setiap tahun pada usia muda. Penyebaran kayu Afrika di Indonesia antara lain
Jawa Barat, J
an pengisi pada kelas hutan rimba yang dikelola Perum Perhutani dan
sebagai tanaman pengayaan pada hutan rakyat.
C. Styrene
Styrene seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 merupakan suatu jenis monomer
yang umum dipakai untuk WPCs. Styrene dapat dipolimerisasi dalam kayu dengan
.
Gambar 1. Struktur Styrene.
Kekerasan, keteguhan pukul, keteguhan tekan dan geser, bending dan keteguhan
belah dari kayu yang diberi perlakuan styrene lebih baik dibandingkan dengan kayu
tanpa perlakuan styrene dan hampir sama atau bahkan lebih baik dari sampel yang
diimpregnasi dengan MMA. Kayu yang diberi perlakuan warnanya menjadi lebih
kuning dari kayu asal (Autio and Miettinen 1970 dalam Ibach dan W.D Ellis, 2005).
Modifikasi dari beberapa tipe kayu daun jarum dan kayu daun lebar dengan
polystyrene dapat memperbaiki daya tahan pemakaian. Komposit kayu polystyrene
yang terbuat dari kayu daun lebar jenis birch, gray dan black alder, serta spruce lebih
tahan terhadap pengikisan dibandingkan dengan kayu alami (Dolacis 1983 dalam
Ibach dan W.D Ellis, 2005). Flexural strength, kekerasan, and kerapatan kayu alder
meningkat dengan adanya impregnasi styrene dan pemanasan sampai diperoleh kayu
jenuh polystyrene (Lawniczak 1979 dalam Ibach dan W.D Ellis, 2005). Modifikasi
kayu poplar dengan polystyrene telah meningkatkan kekerasan kekuatan statik bending
dan keuletan. Peningkatan keuletan tergantung pada kandungan polimer sampai pada
batas tertentu (Lawniczak 1973 dalam Ibach dan W.D Ellis, 2005).
D. Modifikasi Kimia Kayu Dengan Menggunakan Styrene
Perlakuan dengan monomer jenis vinyl melalui pematangan/pengerasan (radiasi
atau katalis) secara signifikan memperbaiki daya tahan terhadap air, , kekerasan kayu,
dll (Meyer, 1981 dalam Devi, dkk 2003). Jenis impregnasi pada kayu dengan
menggunakan campuran polimer terdiri dari makromonomer dan styrene telah
memperbaiki perlindungan terhadap air, kekuatan tekan dan bending (Baki, dkk; 1993
dalam Devi, dkk 2003).
Berdasarkan hasil penelitian Devi, dkk (2003), nilai daya serap air kayu tanpa
perlakuan sebesar 142,86, dengan perlakuan styrene sebesar 98,64% dan dengan
perlakuan styrene-GMA 72,5% setelah 6 hari direndam dalam air destilasi pada suhu
rongga) pada dinding sel dan tidak bereaksi dengan kayu, sedangkan adanya GMA
dapat meningkatkan interaksi antara styrene dan kayu melalui rantai epoxy dan dan
sambungan ikatan rangkap. Oleh sebab itu terjadi perbaikan sifat pengembangan tebal,
ketahanan kimia, dan penurunan daya serap air.
Sampel kayu tanpa dan dengan perlakuan disimpan didalam agar selama 30 hari
sebagai akses pertumbuhan mikroorganisme. Pada sampel kayu tanpa perlakuan
banyak menghasilkan Bacillus spp, bakteri dan terlihat banyak terjadi pertumbuhan
jamur; namun tidak demikian terhadap kayu yang diberi perlakuan polimer.
Biodegradasi lebih sedikit terjadi pada kayu yang diberi perlakuan hal ini disebabkan
oleh penurunan kapasitas penyerapan air pada kayu tersebut. Sebagaimana
pengamatan biodegradasi yang dilaporkan oleh Solpan dan Guven (1998) dalam Devi,
dkk (2003) untuk komposit polimer kayu.
Menurut Yildiz et. al (2004), polimer komposit kayu (WPCS) disiapkan dengan
mengisi kayu dengan monomer vinil yang diikuti oleh polymerisasi radikal bebas
dalam lumen dan dinding sel. Dengan menambahkan bagian penting polymer vinyl
pada ruang kosong di dalam kayu, kekuatan kompresi, kekerasan, dan daya tahan
terhadap gores dapat ditingkatkan. Sifat higroskopis WPCS dapat dikurangi.
Menurut Devi (2003), impregnasi untuk mendapatkan loading polymer tertinggi
diperoleh dengan variasi vakum, konsentrasi monomer dan inisiator. Hasil terbaik
untuk loading polymer tertinggi doperoleh pada kondisi vakum dengan tekanan 5 inch
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Polymer Loading
Nilai polimer loading untuk dua jenis kayu disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Nilai Polimer Loading Pada Kayu Sengon Dan Afrika
Berdasarkan nilai pada Gambar 2, ditunjukkan bahwa kayu sengon memiliki nilai
polimer loading lebih tinggi dibandingkan dengan kayu afrika. Hal ini dikarenakan
kayu sengon memiliki berat jenis yang lebih rendah sehingga kayu sengon memiliki
jumlah rongga sel yang besar (dinding selnya tipis) sehingga kayu sengon bersifat
lebih porus dibandingkan dengan kayu afrika.
Polymer loading ditentukan dengan banyaknya monomer-monomer yang dapat
mengisi rongga pada dinding sel. Nilai polymer loading yang dihasilkan dengan
menggunakan metode perendaman terlihat masih rendah terutama untuk kayu yang
memiliki tingkat permeabilitas yang rendah, sehingga perlu dilakukan percobaan
dengan menggunakan metode impregnasi.
B. Penyusutan Volume
Nilai penyusutan kayu pada kayu dengan dan tanpa perlakuan disajikan pada
Gambar 3. Nilai Susut Volume Pada Kayu Dengan dan Tanpa Perlakuan
Berdasarkan Gambar 3, terlihat bahwa nilai susut volume pada kayu dengan
perlakuan styrene lebih rendah bila dibandingkan dengan kayu tanpa perlakuan.
Adanya perlakuan perendaman kayu dalam styrene dapat memperbaiki nilai stabilitas
dimensi yang ditandai dengan penurunan nilai penyusutan volume pada kayu yang
diberi perlakuan. Styrene hanya bersifat bulky (mengisi rongga) pada dinding sel dan tidak
bereaksi dengan kayu, oleh sebab itu terjadi perbaikan sifat penyusutan volume pada kayu
(Devi, dkk, 2003).
C. Daya Serap Air
Nilai daya serap air pada kayu dengan dan tanpa perlakuan disajikan pada Gambar
4.
Berdasarkan Gambar 4, terlihat bahwa nilai daya serap air pada kayu dengan
perlakuan styrene lebih rendah bila dibandingkan dengan kayu tanpa perlakuan.
Adanya perlakuan perendaman kayu dalam styrene dapat memperbaiki sifat
higroskopisitas kayu yang ditandai dengan penurunan nilai daya serap air pada kayu
yang diberi perlakuan. Styrene hanya bersifat bulky (mengisi rongga) pada dinding sel dan
tidak bereaksi dengan kayu, oleh sebab itu terjadi perbaikan sifat daya serap air (Devi, dkk,
2003).
D. Pengembangan Tebal
Nilai pengembangan tebal pada kayu dengan dan tanpa perlakuan disajikan pada
Gambar 5.
Gambar 5. Nilai Pengembangan Tebal Pada Kayu Dengan dan Tanpa Perlakuan
Berdasarkan Gambar 5, terlihat bahwa nilai pengembangan tebal pada kayu
dengan perlakuan styrene lebih rendah bila dibandingkan dengan kayu tanpa
perlakuan, namun bila dilihat dari besarnya nilai yang dihasilkan antara kontrol dengan
perendaman tidak berbeda jauh. Styrene hanya bersifat bulky (mengisi rongga) pada
dinding sel dan tidak bereaksi dengan kayu, oleh sebab itu terjadi perbaikan sifat
pengembangan tebal (Devi, dkk, 2003).
E. Anti Shrink Efficiency (ASE)
Gambar 6. Nilai ASE pada masing-masing jenis kayu
Berdasarkan Gambar 6, terlihat bahwa nilai ASE pada kayu sengon lebih rendah
bila dibandingkan dengan kayu afrika. Hal ini terkait dengan nilai penyusutan volume
pada kayu sengon yang lebih rendah dibanding dengan kayu afrika. Faktor berat jenis
kayu sengon yang rendah berpengaruh terhadap rendahnya nilai penyusutan kayu.
Nilai ASE dengan metode perendaman ini masih lebih tinggi bila dibandingkan
dengan metode impregnasi. Menurut hasil penelitian Devi, dkk (2003), Nilai ASE dari
kayu dengan perlakuan styrene-GMA sebesar 53% dan styrene saja sebesar 23%
melalui proses perendaman dalam air selama 24 jam.
PENUTUP
Perlakuan perendaman dalam styrene dapat meningkatkan stabilisasi dimensi pada
kayu, namun optimalisasi dari monomer-monomer yang masuk kedalam rongga pada
dinding sel (polymer loading) dengan menggunakan metode perendaman masih
REFERENSI
Devi, Rashmi R., Devi., Ilias Ali., T.K.Maji. 2003. Modifikasi Kimia Kayu Karet Dengan Menggunakan Kombinasi Styrene Dan Crosslinker: Efek Stabilitas Dimensi Dan Kekuatan. Bioresource Technology 88 (2003) 185-188
Yildiz U mit C; Sibel Yildiz; Engin D Gezer. 2005. Sifat Mekanik dan Ketahanan
terhadap Pelapukan dari Wood-Polymer Composites dari Jenis
Kayu Cepat Tumbuh Turkey. Bioresource Technology 96 (2005) 1003-1011
