BAB 1 PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Kayu kelapa sawit adalah kayu dengan kualitas mekanik sangat rendah, sehingga
kayu jenis ini tidak dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Penelitian kayu kelapa
sawit telah banyak dilakukan dari waktu ke waktu, para ahli telah mencoba berbagai
penelitian untuk memanfaatkan kayu kelapa sawit diantaranya dengan cara membuat
papan partikel dari kayu kelapa sawit, akan tetapi hasil penelitian tersebut kurang
efisien dan memerlukan teknologi yang mahal. Belakangan ini penelitian kayu
mengarah kepada impregnasi dan kompregnasi, karena pola ini akan membuat kayu
lebih kuat dan lebih cepat perlakuannya. Diantara peneliti yang telah mencoba dalam
berbagai sistem seperti yang dilakukan untuk membuat kayu terpadatkan mencapai
fiksasi yang permanen.Salah satunya adalah dengan metode heat treatment (HT)
yaitu pemadatan kayu dalam kondisi kering menggunakan suhu tinggi. Menurut
Inoue dan Norimoto (1991), fiksasi permanen pada proses pemadatan dengan
perlakuan panas dapat dicapai pada suhu 180 oC selama 20 jam, atau pada suhu 200
oC selama 5 jam, atau pada suhu 220 oC selama 3 jam. Namun akibat penggunaan
suhu tinggi dan lamanya waktu pemadatan mengakibatkan berkurangnya sifat
mekanis kayu seiring dengan kehilangan berat kayu.
Steam treatment (ST) merupakan penelitian lain yang digunakan untuk
mencapai fiksasi permanen. Pada metode ini, uap air panas bertekanan tinggi dari
boiler dimasukkan ke dalam autoclave yang dilengkapi dengan alat kempa tahan
panas (Inoue et al. 1993). Lebih lanjut Inoue et al. (1993) mengemukakan bahwa
dengan tekanan uap panas dalam autoclave sebesar 9-20 kg/cm2 maka fiksasi
permanen dapat terjadi pada suhu 180 oC selama 8 menit, atau pada suhu 200 oC
selama 1 menit. Demikian juga Ito et al. (1998) yang mengemukakan bahwa fiksasi
tercapai pada suhu 200 oC selama 3 menit, sedangkan Morsing (2000)
Dwianto et al. (1999), fiksasi tersebut disebabkan karena adanya pelepasan tegangan
(stress relaxation) akibat terdegradasinya komponen kimia kayu. Kelebihan dari
metode ini adalah fiksasi dapat dihasilkan dalam waktu singkat dan tidak banyak
mengurangi sifat mekanis kayu. Namun kelemahannya adalah membutuhkan
peralatan yang sangat mahal, seperti boiler, autoclave dan alat kempa tahan panas.
Pemanfaatan resin phenol formaldehide ke dalam KKS juga telah dilakukan
dengan variasi tekanan dan suhu dimana hasil penelitian menunjukkan ada interaksi
antara suhu dan tekanan terhadap keteguhan lentur statis (MoR) dan keuletan batang
kayu sawit (Abidin, 2009) tetapi hasil yang diperoleh juga kurang optimal disebabkan
proses yang dilakukan belum maksimal sehingga resin belum dapat berpenetrasi
secara menyeluruh ke dalam pori–pori KKS.
Metode impregnasi menggunakan bahan kimia juga telah dilakukan beberapa
peneliti untuk memperbaiki sifat mekanik kayu berkualitas rendah menjadi kayu
berkualitas tinggi seperti yang dilakukan oleh Mukama (1984). Dan menyatakan
dalam disertasinya bahwa reaksi secara in-situ yang terjadi pada kayu dengan
menggunakan beberapa bahan kimia reaktif dapat meningkatkan sifat mekanik kayu
dan sekaligus meningkatkan daya tahan kayu terhadap oksidasi sehingga
memperlambat terjadinya pelapukan kayu, tetapi penelitian ini tidak dapat
dimanfaatkan menjadi kayu industry karena banyaknya bahan kimia yang digunakan
sehingga memerlukan biaya tinggi untuk meproduksinya. Diikuti oleh peneliti lain
seperti Guanghoo He (2004) mempelajari kinetika pematangan dari reaksi reaktif
formaldehid dengan menggunakan katalis oktan dan menghasilkan reaksi cepat dari
gugus formaldehid dengan senyawa selulosa kayu, akan tetapi penelitian ini tidak
menjelaskan besarnya pori-pori dari kayu sehingga tidak dapat menunjukkan kualitas
kayu, keunggulan dari laporan ilmiah ini adalah luasnya penjelasan mengenai
perubahan energi yang dipelajari menggunakan DSC (Defrential Scanning
Calorimetry) dan menyimpulkan bahwa dengan reaksi cepat menggunakan
perubahan konsentrasi formaldehid yang digunakan. Mallon (2002) juga mempelajari
aktivasi kimia untuk membentuk ikatan kovalen pada kayu. Hill (1999) telah berhasil
membentuk polimerisasi (grafting) pada kayu menggunakan anhidrida metakrilat
dengan katalis piridin, akan tetapi penelitian ini tidak menghasilkan reaksi grafting
keseluruh komponen bahagian dalam kayu, dengan kata lain grafting polimerisasi
yang terjadi hanya pada permukaan kayu, sehingga hasil yang diperoleh tidak dapat
digunakan untuk berbagai keperluan. Dari beberapa penelitian ini menunjukkan
bahwa bahan kimia reaktif yang mampu bereaksi cepat dengan senyawa kayu adalah
salah satu cara yang sedehana untuk meningkatkan sifat-sifat dimensi kayu.
Perkembangan penelitian menggunakan monomer reaktif juga telah dimulai
diteliti, melalui beberapa literatur penggunaan monomer reaktif untuk terjadinya
polimerisasi pada kayu adalah cara yang sederhana dan memungkinkan untuk
memodifikasi kayu dengan sifat mekanik rendah menjadi kayu berkualitas mekanik
yang tinggi. Disisi lain penelitian poliurethane saat ini telah berkembang melalui
modifikasi senyawa alam dengan monomer isosianat, membentuk jaringan urethan,
bahan polimer ini telah banyak digunakan untuk berbagai keperluan karena
keunggulannya dalam bereaksi secara kimia dengan senyawa lain, seperti yang
dilakukan oleh Carme core fihrer (2008), beliau telah mempelajari karakteristik
jaringan urethane yang terbentuk dari reaksi monomer toluena diisosianat dengan
berbagai vegetable oil dan menyimpulkan bahwa jaringan urethan dapat terbentuk
melalui reaksi gugus nitrogen yang dikandung isosianat dengan gugus hidroksil dari
vegetable oil. Juga Sandip (2003) telah mempelajari poliurethane adhesip
menggunakan poliol alam untuk pengikat kayu, dan menyatakan bahwa kayu yang
dihasilkan memiliki kekuatan mekaik yang sangat baik akan tetapi kekurangan
penelitian ini kayu yang digunakan adalah kayu yang bersifat keras dan termasuk
kayu golongan dua. Dari beberapa penelitian ini yang sangat menarik adalah banyak
bahan alam dapat digunakan untuk pembentukan jaringan polimer untuk
meningkatkan dimensi kayu. Basuki dan kawan kawan (2001) juga telah meneliti
perubahan sifat mekanik yang signifikan dan sifat thermal meningkat dengan
pertambahnya kosentrasi polipropilen, akan tetapi kekurangan penelitian ini
polipropilen yang ditambahkan tidak dapat meresap sampai kedalam celah-celah
KKS karena berat molekul poliprilen sangat besar sehingga tidak dapat masuk ke
dalam pori-pori KKS dan hanya terjadi reaksi dipermukaan kayu kelapa sawit. Hal ini
membuat penelitian tersebut tidak dapat dilanjutkan untuk sekala industri bagi
keperluan pertukangan.
Salah satu polimer yang banyak diperbincangkan adalah polyurethan, polimer
ini disintesis melalui reaksi polimersisasi poliol dan isosianat untuk pembentukan
jaringan urethane dan poliol yang sering digunakan adalah polietilen glikol dan
polipropilen glikol, karena poliol ini mudah bereaksi dengan isosinat membentuk
polyurethane dan keunggulan reaksi poliol dan isosianat ini adalah dapat membentuk
polyurethane adhesive, polyurethane thermoplastic atau polyurethane foam,
tergantung dari perbandingan konsentrasi isosianat dan poliol yang digunakan serta
suasana suhu reaksi yang digunakan (Sperling 1993), Dari keunggulan-keunggulan
tersebut maka polyurethane sangat banyak digunakan dalam berbagai keperluan.
Belakangan ini penelitian poliol alam juga telah banyak dilakukan para ahli
salah satu yang belum pesat perkembangannya adalah poliol menggunakan resin
pinus damar, resin ini merupakan salah satu resin alam yang sangat berlimpah di
sepanjang pulau sumatera, karena pohon kayu ini dapat tumbuh disepanjang
pegunungan bukit barisan. Resin damar ini adalah berupa getah yang dihasilkan dari
kayu agathis melalui metoda penyadapan. Resin ini sangat mudah meleleh pada suhu
diatas suhu kamar dan mudah bereaksi dengan monomer reaktif karena banyaknya
kandungan senyawa hidroksil yang dimilikinya, oleh karena itu dalam penelitian ini
akan dimanfaatkan untuk pengganti poliol dalam pembentukan jaringan urethane
pada kayu kelapa sawit.
Berdasarkan latar belakang ini, maka peneliti akan melakukan proses
resin alam dari pohon agathis damara sebagai pengganti poliol dan juga dilakukan
penggunaan resin sintetik termodifikasi melalui reaksi tolunena diisosianat dengan
polietilen glikol untuk membentuk poliurethane, Metode kompregnasi reaktif
merupakan proses pemasukan bahan kimia sebagai resin ke dalam kayu dengan
menggunakan tekanan tanpa merusak kayu, proses ini dilakukan dengan alat
kompregnator, resin diharapkan dapat mengisi sampai pada bagian dalam kayu
(Mulyono 2000), sedangkan proses impregnasi pemasukan bahan kimia resin
kedalam kayu tanpa menggunakan tekanan, sehingga resin hanya mampu mengisi
bagian permukaan dari kayu. Optimalisasi teknik kompregnasi reaktif dirancang pada
suhu leleh resin hasil modifikasi dengan mengatur tekanan dan waktu untuk
menghindari penggunaan pelarut organik yang banyak sehingga pembentukan
jaringan urethane pada kayu kelapa sawit akan sampai pada bahagian dalam kayu
tersebut, Jadi dengan teknik ini diharapkan akan menghasilkan KKS yang berkualitas
dan dapat diaplikasikan sebagai kayu pertukangan.
1.2 Rumusan Masalah
Penelitian kompregnasi reaktif secara in situ KKS dengan resin pinus merkusi dan
poliurethan termodifikasi dibatasi pada rumusan masalah :
1. Apakah teknik kompregnasi yang didesain dapat digunakan untuk
meningkatkan kemampuan monomer-monomer masuk kedalam pori-pori
hingga ke sisi KKS yang paling dalam.
2. Apakah resin damar dan resin poliurethan dapat bereaksi dengan senyawa
yang ada pada KKS sehingga mampu meningkatkan sifat mekanik KKS.
3. Bagaimanakah optimalisasi kondisi operasi dengan variasi konsentrasi resin
dan suhu yang ditetapkan pada teknik kompregnasi reaktif KKS dengan resin
damar dan poliurethan termodifikasi, dan mengamati interaksi dan
karakterisasinya dengan bahan KKS hasil kompregnasi dengan uji mekanik,
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan yang diharapkan dapat diperoleh dari penelitian ini adalah:
1. Menghasilkan seperangkat peralatan kompregnasi dan mengembangkan metode
kompregnasi reaktif resin pinus markusii dan sintetis termodifikasi dengan KKS.
2. Mendapatkan informasi mengenai resin pinus markusii dan resin PEG yang
dimodifikasi dengan TDI menjadi polimer yang terkompregnasi pada KKS
3. Mendapatkan optimalisasi kondisi operasi dengan konsentrasi resin pada teknik
kompregnasi reaktif KKS dengan resin pinus merkusi dan sintetik termodifikasi,
dan mengetahui interaksi dan karakterisasinya dengan bahan KKS dengan uji
mekanik, kimia, fisika dan morfologi.
1.4.Manfaat penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat:
1. Mendapatkan seperangkat peralatan kompregnasi dan mengembangkan metode
kompregnasi reaktif resin alam dan sintetik termodifikasi dengan KKS.
2. Memberikan informasi ilmiah mengenai resin damar dan resin sintetik PEG
yang dimodifikasi dengan TDI untuk dapat bereaksi dengan senyawa KKS
menjadi jaringan urethan pada KKS
3. Mendapatkan KKS yang lebih berkualitas dengan proses kompregnasi reaktif
pada kondisi optimal dan diharapkan dapat memperluas aplikasi KKS menjadi
substitusi kayu hutan alam untuk bahan kayu pertukangan serta dapat
mengembangkan teknologi pemanfaatan resin alam dan resin sintetik
modifikasi untuk meningkatkan kualitas kayu sehingga dapat memecahkan
