Aplikasi [sotop don Radiasi. 1996
PENGARUH STRUKTUR MONOMER PADA BASIL IMPREGNASI
DAN POLIMERISASI RADIASI KAYU KARET
(Hevea brasiliensis Moell. Arg.).
Nurwati Habib*, Agus Ismanto*, daD Marga Utama** '.
.
Puslitbang Hasil Hutan daD Sosial Ekonome, DEPHtTf..
Pusat Aplikasi Isotop daD Radiasi, BATANABSTRAK
PENGARUH STRUKTUR MONOMER PADA BASIL IMPREGNASI DAN POLIMERISASI RADIASI KA YU KARET (Hevea brasiliensis MueD Arg.). Polimerisasi radiasi 3 jenis mo~omer, yaitu metil metakrilat (MMA), stirena (St), vinil asetat (VAC) daD campurannya yang diimpregnasikan ke dalam kayo karet (Hevea brasiliensis Muen. Arg.) pads dosis 20 kGy telah dipelajari. Sifat fisik daD mekanik kayo karet hasil modifikasi antara lain: kandungan polimer, kadar air, berat jenis, perubahan dimensi, modulus, keteguhan tekan, daD ketahanan geser dievaluasi. Hasilnya menunjukkan bahwa kayo karet yang dimodifikasi dengan MMA mempunyai kenaikan modulus relatiflebih tinggi daripada kayo karet modifikasi dengan monomer lainnya. Kayo karet yang dimodifikasi dengan campuran MMA + VAc (50+50% berat), mempunyai days serap air terendah bila dibandingkan dengan kayo karet modifikasi lainnya.
ABSTRACT
EFFECT OF MONOMER STRUCTURE ON THE PRODUCT OF IMPREGNATION AND RADIATION POLYMERIZATION OF RUBBER WOOD (Hevea brasiliensis MueU Arlo). Radiation polymerization of3 kinds of monomers i.e. methyl methacrylate (MMA), Styrene (St), Vinyl Acetate (VAc) and its mixtures into rubber wood (Hevea
brasiliensis Muen.Arg.) at 20 kGy has been stu- died. The physical and mechanical properties such as: polymer loading,
water content, density, dimensional change, modullus, bending strength, and abrasion resis- tance were evaluated. The results show that the modulus of rubber wood modified by MMA is higher than the others. The rubber wood modified by the mix-ture of MMA + VAc (50+50% by weight) have lowest water adsoption than the other modified rubber woods.
PENDAHULUAN
Pada akhir-akhir ini kebutuhan kayo berkualitas tinggi untuk bOOanbangunan, mebel, daD sebagainya se-makin meningkat, sedang ketersediaan kayo berkualitas tinggi tidak memadai, karena yang tergolong kelas awet tinggi (kelas I daDII) hanya sekitar 15-20%. Sisanya ter-golong kelas awet rendah (kelas III, IV, daD V). Akibat-nya, kayo karet (kayo dari pabon Hevea brasiliensis) yang berkualitas rendah pun digunakan juga untuk memenuhi kebutuhan tersebut (1).
Kelemahan kayo karet di samping mudah rusak oleh faktor perusak biologis daD non-biologis, juga gnat fisik daD mekanisnya rendah (2).
ROWELL dkk. (3) melaporkan bOOwausaha un-tuk meningkatkan daya awet serta sifat fisik daD mekanik kayo ialah dengan earn penempelan MMA ke dalam kayo, membentuk kayo plastik (Wood Plastic Comoosite).
Pembuatan kayo plastik dapat dilakukan dengan cara polimerisasi secarapemanasan alan radiasi. Keun-tungan yang diperoleh dengan menggunakan teknik polimerisasi radiasi antara lain tidak menggunakan bahan kataIisator, serta pelarut organik, daD prosesnya dapat
di-lakukan pada suhu kamar. Hal ini menunjukkan bahwa proses polimerisasi radiasi merupakan proses yang bebas daripencemaran lingkungan (1).
Dalam makalah ini akan dilaporkan basil peneli-tian tentang impregnasi polimerisasi radiasi dengan tiga jenis monomer vinil (MMA, Stirena, VAc) ke dalam kayo karel, baik secara sendiri-sendiri maupun dengan eam-purannya, dengan tujuan di samping menyeleksi jenis monomer yang paling cocok untuk bahan bangunan mela-lui evaluasi gnat fisik daD mekanik kayo basil modifikasi, juga sebagai bahan informasi bagi pengusaha industri
perkayuan yang ingin memanfaatkan has.1 penelitian ini.
BAHAN DAN METODE
Bahan. Kayo karet (Hevea brasiliensis) berumur 20 tahun dari kebun percobaan IPB di Dermaga Bogor, daD 3 jenis monomer vinil, yaitu MMA (metil metakrilat), Stirena (St), daD vinil asetat (VAc) berkualitas teknis.
Alat. Iradiator gamma cobalt-60 dengan aktivi-tas 80 kCi. Impregnator clari gelas pireks berdiameter 15 em dengan panjang 40 em yang dilengkapi dengan
Aplikasi Isotop dan Radiasi. J 996
pompa vakum, pemanas (oven), daft kertas aluminium, serta kantong plastik polietilen. Peralatan uji sifat fisik dan mekanik kayo.
Metode. Kayo karetyang berukuran (2 X 2 X 39) em setelah kering udarn, dikeringkan lagi dalam pemanas pada suhu 70°C sampai kadar air meneapai 2% (25 jam), laIn dimasukkan ke dalam impregnator, divakumkan sam-pai tekanannya 10-15 mm Hg. Dalam keadaan vakum diisi dengan monomer atau campuran monomer seperti tercantum pada Tabel 1. Kayo yang terendam dalam mono-mer dibiarkan 24 jam. laIn dibungkus dengan kertas alu-minium dan plastik polietilen supaya kedap udarn. Kayo yang basah monomer ini diiradiasi dengan sinar gamma dari cobalt-60 pada dosis 20 kayo Kayo basil impregnasi dan dipolimerisasi radiasi ini dikeringkan di udara be-bas, lalu ditimbang sampai bobot tetap. Kandungan polimer dihitung dari selisih berat sebelum dan sesudah diproses, dibagi dengan berat kayo sebelum diproses. Sifat fisik daft mekanik diuji sesuai dengan BS 373-57 (4).
Analisis keragaman dilakukan untuk mengetahui perbedaan pengaruh perlakuan terhadap sifat-sifat confab uji, laIn diuji dengan beda nyata DUNCAN.
BASIL DAN PEMBAHASAN
Rata-rata basil pengujian untuk masing-masing perlakuan terdapat di Tabel 2, sedang rata-rata persen perbedaan terhadap kontrol di Tabel 3. Di samping itu, nilai F hitung analisis keragaman daft basil uji beda nyata DUNCAN terdapat di Tabel 4, dengan rineian sebagai ,berikut:
Polvmer Loadin2. Dari basil analisis kandungan polimer dalam kayo diperoleh nilai tertinggi pada metil metakrilat, yaitu 195,58 kg/m3 clan terendah pada vinil asetat, yaitu 70,85 kg/em3. Hal ini menunjukkan bahwa MMA lebih mudah berpenetrasi ke dalam kayo. Lebih mudahnya berpenetrasi dengan kayo diduga karena gugus akrilat dari MMA dapat bertindak sebagai bahan pem-bengkak pada selulosa kayo.
Kadar Air Kesetimbangan. Analisis keragam-an pada Tabel 4 memperlihatkkeragam-an bahwa perbedakeragam-an jenis monomer memberikan pengaruh yang sangat nyata ter-hadap kadar air kesetimbangan kayo. Nilai tertinggi pada kontrol (15,4%), dan terendah pada kayo yang diimpreg-nasi dengan MMA (11,0). Perbedaan ini disebabkan kare-na baik poli-MMA, po-Stirekare-na, maupun poli-Vinil asetat merupakan polimer hidrofobik, sehingga apabila polimer-polimer ini mengisi rongga dinding set kayo, maka kayo tersebut akan lebih hidrofobik, sehingga lebih sedikit mengisap air dari udara bebas, akibatnya kadar air lebih sediki1.
Berat Jenis. Analisis keragaman beratjenis mem-perlihatkan bahwa perbedaan perlakuan yang diberikan memberikan pengaruh yang sangat nyata. Nilai berat je-pis tertinggi pada kayo yang diimpregnasi dengan MMA (0,83) daftyang terendah pada kontrol (0,68). Hal ini meru-pakan akibat dari polimer yang masuk ke dalam rongga set kayo akan menambah kayo tersebut lebih masif, se-hingga berat jenis lebih besar. Dugaan ini diperkuat
dengan pendapat WANGAARD (3), yang menyatakan bah-wa pada kayo plastik terjadi polimerisasi in situ dari mono-mer yang menyebabkan kenaikan berat contoh kayo, se-dang volume kayo tertahan (volumenya tidak bertambah) oleh adanya polimer tersebut, sehingga berat jenis kayo bertambah.
Penabahan Dimensi.Perubahan dimensi yang diamati adalah pengembangan radial, tangensial, penyusu-tan radial, clan penyusu-tangensial. Dari analisis keragaman pada Tabel 4 terlihat bahwa perlakuan yang diberikan ber-pengaruh sangat nyata terhadap pengembangan kayo. Im-pregnasi polimerisasi radiasi monomer ke dalam kayo karet dapat menurunkan pengembangan radial sampai 62,34% clan pengembangan tangensial 58,68% (Tabel 3). Untuk penyosutan, perlakuan hanya berpengaruh nyata terhadap penyosutan tangensial, yaitu impregnasi monomer dapat menurunkan nilai penyusutan kayo sampai 26,16%. Dalam penelitian ini tampak bahwa impregnasi monomer daft perlakuan iradiasi telah mampu meningkatkan stabilitas di-mensi kayo. Menurut ROWELL (5), kecilnya perubahan dimensi yang terjadi diduga karena adanya monomer di dalam rongga set yang bersifat sebagai bulkin~ a~ent, se-hingga perubahan dimensi yang terjadi berkurang.
Keteguhan Lentur. Analisis keragaman di Tabel 4 memperlihatkan bahwa perlakuan yang diberikan ber-pengaruh sangat nyata terhadap sifat keteguhan lentur kayo. Tabel 2 menunjukkan bahwa nilai MOE (modulus of elastieitv) tertinggi pada kayo yang diimpregnasi dengan MMA (98,420 kglem2) clan terendah pada kayo kontrol (61,330 kg/em2). Begitu juga untuk MOR (modu-lus of rupture), tertinggi pada kayo yang diimpregnasi dengan MMA (1111,6 kg/em2) daft terendah pada kontrol (685,5 kg/em2).Hal ini disebabkan karena baik poli-MMA, poli-Stirena, maupun poli-vinil asetat mempunyai sifat le-bib keras daft kuat, sehingga kayo plastik yang dihasilkan lebih kaku, akibatnya modulusnya lebih tinggi. Nilai kete-goban lentur statis kayo yang diimpregnasi dengan MMA paling tinggi jika dibandingkan dengan kayo lainnya. Tingginya nilai ini diduga karena besamya kadar mono-mer yang dapat meningkatkan berat jenis. Hal ini sesuai
dengan WANGAARD (3) yang menyatakan bahwa
semakin tinggi berat jenis, maka kekuatan kayo pun meningkat.
Keteguhan Tekan Sejajar Serat. Analisis ke-ragaman pada Tabel 4 menunjukkan bahwa perlakuan yang diberikan berpengaruh sangat nyata terhadap keteguhan tekan. Nilai keteguhan tekan tertinggi (Tabel 2) adalah pada kayo yang diimpregn~i dengan MMA (649,0 kglcm2) clan terendah pada kayo kontrol (444,3 kg/em2). Dari ha-sil uji DUNCAN diketahui bahwa keteguhan tekan kayo yang diimpregnasi dengan eampuran MMA-VAe 50/50 (komposisi Domer 7) clan 70/30 (komposisi Domer 6) ber-beda nyata dengan kayo kontrol. Timbulnya perber-bedaan ini karena polimer yang terdapat pada set kayo dapat menam-bah padatnya kayo, sehingga keteguhan tekannya juga meningkat.
Keteguhan Geser. Dari analisis keragaman di Tabel 4 diketahui bahwa impregnasi monomer ke dalam kayo tidak memberikan pengaruh nyata, baik untuk kete-goban geser radial, maupun keteguhan geser tangensial.
Aplikasi [SOlOpdan Radiasi. 1996
Hal ini terjadi karena kehadiran monomer yang bernbah menjadi polimer tidak mempengaruhi ikatan antarserat pada kayo, sehingga keteguhan geser pun tidak ber-pengaruh.
KESIMPULAN
Dari penelitan tersebut dapat disimpulkan bahwa: 1. Kandungan polimer tertinggi pada kayo yang
diimpreg-nasi dengan MMA, dan terendah dengan vinil asetat. 2. Terdapat penurnnan kadar air kesetimbangan pada kayo
plastik.
3. Berat jenis kayo plastik lebih tinggi dari kayo aslinya. Berat jenis tertinggi pada kayo yang diimpregnasi dengan MMA.
4. Kayo plastik memiliki stabilitas dimensi yang lebih baik dibandingkan kayo aslinya.
5. Pembuatan kayo plastik dapat meningkatkan keteguhan lentur dan keteguhan tekan, sedang keteguhan geser tidak mengalami pernbahan.
DAFfAR PUSTAKA
1. NURWATI, Pengaruhjenis monomer dan dosis radiasi terhadap sifat fisis dan mekanis kayo plastik. Tesis Fakultas Pertanian IPB, 1990, tidak dipublikasi. 2. ROWELL, RM., NfOISUK,R and MEYER,lA., Wood
Polymer Composite, Wood Science XV 20 (1982) 90.
3. WANGAARD, J.F., The Mechanical Properties of Wood, John Willey and Sons Inc., New York (1950).
4. BRITISH STANDARD INSTITUTION, Method of Test-ing Small Clear Speciment of Timber, B.S. 373-57 (1994).
5. ROWELL, R The Chemistry of Solid Wood, American Chemical Society, Washington D.C (1984).
Tabel I. Jenis monomer daD campurannya yang diimpregnasikan ke dalamkayo karet
Jenis monomer
---Kontrol - Metilmetakrilat (MMA).
- Stircna (St). - Vinil asetat (VAc).
100
---Komposisi
Tabel2. Nilai rata-rata sifat fisis daD mekanis kayo plastik (kayu yang diimpregnasi polimerisasi radiasi) dari kayo karet
Sifat
Komposisi jenis monomer. Kontrol
-- - -
---2 3 7
1.Kandungan polimer,kglm3. 2. Kadar air kesetimbangan,%. 15,4
3. Beratjenis (BkWkt) 0,68 4.Perubahandimensi.%.
-
Pengembangan radial. 2,37 - Pengcmbangan tangensial. 4,38 - Pcnyusutanradial. 3,08 -Penyusutan tangensial. 6,54 5. Modulus of Elasticity,kglcm2.X 1000. 61.33 6.Modulusof Rupture,kg/cm2. 685,57. Ketcguhan tekan scjajar serat kglcm2. 8.Ketcguhan gcser, g/cm3. -Gcscr radial. - Gcser tangcnsial. 195,6 11,0 0,83 1,06 2,10 2,29 4,90 4 5 6 102,6 14,0 0,71 122,1 11,3 0,75 70,9 14,7 0,70 103,3 13,5 0,76 135,4 101,6 12.1 12,7 0,73 0,73 0,97 3,23 3,27 6,15 0,89 1,81 2,27 4,80 I,ll 2,85 2,83 6,05 1,40 3,08 2,98 4,91 0,92 2,16 2,43 5,09 1,04 2,07 2,83 4,91 96,42 84,24 111 1.6 942.1 80,63 924,6 73,76 701,0 72,64 8255 444,3 649,0 104,7 110,1 111.6 109,1 74,56 79,16 734,6 749,4 444,9 504,6 459,0 487,9 516,0 532,3 110,4 96,7 115,8 109,2 105,6 96,2 105,4 85,7 104,9 95,2 112,2 100,8 ---
---Keterangan: 1 = MMA, 2 = Stirena, 3 = Vinil asetat, 4 = Stirena+MMA (70%+30%). 5 = Stirena+MMA (50%+50), 6 = Vinil asetat + MMA (70%+30%), Vinil asetat + MMA (50% + 50%)
Bkt = berat kering tanur, Vkt = volume kcring tanur.
83 2 3 4 5 6 7
-
-
30 50 30 50 100-
70 50-
-100-
-
70 50---Aplikali I,otop don Radiali, 1996
Tabel 3. Nilai persen perbedaan sifat fisis daD mekanis kayu plastik terhadap kontrol
Sifat
I. Kandungan polimer 2. Kadar air kesetimbangan 3. Berat jenis (BkWkt) 4. Perubahan dimensi a. Pengembangan radial b. Pengembangan tangensial c. Penyusutan radial d. Penyusutan tangensial 5. Modulus of Elasticity, kg/cm1.(X1O00) 6. Modulus of Ruptur,kg/cm1. 7. Keteguhan tekan II Berst 8. Keteguhan geser
a. Oeser radial b. Oeser tangensial
Kontrol
Komposisi jenis monomer vinil 4 -28,49 +21,91 -54,66 -52,08 -25,72 -25,19 +57,21 +62,16 +46,07 + 6,56
-
0,87 2 -9,18 +5,00 -59,05 -26,23 +6,14 -6,05 +37,35 +37,43 +0,15 +5,42 -12,20 3 5 -4,66 -12.62 -21,82 +3,09 +1l,76 +7,79 -53,23 -41,00 -34,92 -29,62 -8,09 -3,Q9 -7,53 -24,94 -61,24 -50,59 -20,99 -22,28 6 7 +10,56 +0,83 - 0,84 -12,65Tabel 4. Ringkasan analisis ragam daD uji beds rata-rata DUNCAN
-17,48 +7,79 -26,76 +10,74 Sifat Kontrol I. Kandungan polimer
2. Kadar air kesetimbangan 3. Berat jenis (BktlVkt) 4. Perubahan dimensi a. Pengembangan radial a b. Pengembangan tangensial a c. Penyusutan radial a d. Penyusutan tangensial a 5. Modulus of Elasticity (XIOOO) e 6. Modulus of Rupture e 7. Keteguhan tekanllserat d 8. Keteguhan geser a. Oeser radial b. Oeser tangensial -56,22 -52,74 - 8,06 -25,02 -62,34 -58,68 -26,16 -26,59 +0,15 -13,55 +31,46 +20,26 +21,57 +29,07 +18,44 +34,87 +2,25 +7,16 +9,31 +20,43 +13,57 + 3,32 + 9,83 +16,15 +19,82 3 b bc a ab ab b bed a a 2 d abe ab bed cd +7,10
-
8,49 +0,61 -22,17 5 cd be b cd a b be e bed a a 6 bed be b cd a b b e be a aKomposisi : 1 = MMA, 2 = St, 3 = VAe, 4 = St+MMA (7%+30%), 5 = St+MMA (50%+50%), 6 = VAe+MMA (70%+30%), 7 = VAe+MMA (50%+50%).
Bkt = berat kering tanur, Vkt = volume kering tanur
Kmposisi jenis monomer
a d a a a b cd a b b a a ab b d b a a a a a a a 4 abe b b b a b be e cd a a F Hitung 5% 7 d b 3,784** 9,207** b d 4,580** 11,019** 1,714 2,590* 3,615** 8,822** 10,830** a b be be b a a 0,524 1,658
-
Huruf yang sarna menandakan bahwa perlakuan yang diberikan tidak berbeda DystS. - ** berarti perlakuan yang diberikan berpengaruh sangat nyata-
* berarti perlakuan yang diberikan berpengaruh nyata-
Bkt=berat kering tanur, Vkt=volume kering tanur1 = MMA, 2 = St, 3 = VAe, 4 = St+MMA, 5 = St+MMA (50%+50%), 6 = VAe+MMA (70%+30%), 7 = VAe+MMA (50%+50%).
Keterangan:
Komposisi:
Aplikasilsotop don Radiasi, 1996
S RI W AHYUNI
Pada percobaan ini Anda menggunakan dosis ra-diasi sebesar 20 kGy.
1. Kenapa dosis ini yang Anda pilih?
2. Apa pengaruhnya jika dosis radiasi divariasi, ?
AGUS. I
1. Berdasarkan basil penelitian terdahulu yang dilakukan oleh NURWATI (1990). Dosis tersebut di alas sudah optimum untuk MMA.
2. Ada pengaruhnya terhadap polymer loadin~.
ERIZAL
Semua jenis monomer yang Anda pakai bersifat toksis, apakah tidak dilakukan uji sisa monomer pada kayo yang telah dipolimerisasi radiasi, mengingat dosis radiasi yang dipakai relatif rendah, yaitu 20 kGy.
AGUS. I
Tidaklbelum dilakukan, kami akan melakukan pada penelitian selanjutnya.
DARMAWAN
Proses apa yang terjadi antara monomer dengan kayo tersebut apakah Jmrlting/croslin~n~?
DISKUSI
AGUS. I
Proses Jmrltin~.
SUGIARTO. D
1. Apakah ada hubungan viskositas bahan monomer dengan polymer loadin~?
2. Apakah viskositasnya diukur?
AGUS. I
1. Ada hubungan. 2. Tidak diukur.
SUGIHARTO
1. Barapa kadar air kayo sanlpel uji sebelum diberi mono-mer?
2. Adakah pengaruh pori-pori kayo sarnpel terhadap pe-nambahan monomer, misalnya tingkat kekerasannya?
AGUS. I
1. Kadar air 15,4% 2. Ada pengaruhnya.
iI
