Pemanfaatan Lignin dan Tanin Sebagai Alternatif Substitusi Bahan Perekat Kayu Komposit (Adi Santoso)

PEMANFAATAN LIGNIN DAN TANIN SEBAGAI ALTERNATIFSUBS TITUS I BAHAN PEREKAT KAYU KOMPOSIT

Adi Santoso

Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil HutanJl. Gunung Batu, Bogor

ABSTRAK

PEMANFAATAN LIGNIN DAN TANIN SEBAGAI ALTERNATIF SUBSTITUSI BAHAN PEREKAT

KAYU KOMPOSIT. Kayu komposit adalah suatu produk yang berasal dari potongan-potongan kayu atau bahanyang berlignoselulosa lainnya dalam berbagai bentuk yang disusun kembali sedemikian rupa dengan bantuansuatu bahan pengikat seperti perekat, sehingga diperoleh suatu produk kayu dalam bentuk baru yang berbedadengan asalnya. Contoh produk kayu komposit yang dewasa ini banyak dikenal di antaranya kayu lapis, papanpartikel, venir lamina, balok lamina dan papan sambung. Selain olehjenis kayunya, kualitas produk kayu kompositsangat dipengaruhi oleh perekat yang digunakan, di mana untuk memproduksi kayu olahan itu sebagian besarmasih menggunakan perekat sintetis seperti urea formaldehida (UF), melamin formaldehida (MF), fenol formaldehida(FF) dan resorsinol formaldehida (RF). Jenis perekat tersebut diolah secara kimia dari hasil minyak bumi, danmerupakarl-sumber daya yang tidak dapat pulih. Oleh karena itu perlu dicari alternatif pengganti bahan bakuperekat tersebut, di antaranya adalah lignin dan tanin. Tulisan ini merangkum beberapa hasil penelitian pemanfaatanlignin dan tanin sebagai alternatif substitusi bahan baku perekat dalam upaya peningkatan kualitas dan diversifikasiproduk industri pengolahan kayu melalui produk perekatan yang ramah lingkungan.

Kata kunci : Lignin, tan in, kayu komposit, perekat

ABSTRACT

UTILIZATION OF LIGNIN AND TANNIN AS SUBSTITUTE ALTERNATIVE OF GLUE RAW

MATERIAL FOR WOOD COMPOSITE. Wood composite is a product made from substance or woodcutting witch other lignocellulosic material in so many form reorganized in such a manner constructively

lik<gl~, so that obtained different wood product in a new form jts origin. For the examples of composite

woo<:f"product are plywood, particle board, laminated veneer/glue laminated lumber, finger joint board, etc.Besides by wood type, the quality of wood composite "Product very influenced by used glue, toproduce the wood composite most still use synthetic glue like urea formaldehyde (RF). The Glue typeprocessed chemicallyfrom petroleum result, and represent resource which cannot be reneweble.Therefore require to be searched about substitute alternative raw material of glue, like tannin and lignin.This article embrace some tannin and lignin exploiting research result as raw materials alternative substitutionof glue in the effort industrial product diversification ang wood processing quality improvement troughadhesion product.

Key words: Lignin, tan in, wood composite, glue

PENDAHULUAN

Sumber perekat yang dapat diperbaharui

terdiri atas senyawa-senyawa polimer alami yangberasal dari tumbuh-turnbuhan, yang diadaptasi

untuk kegunaan yang sarna sebagai kelornpokperekat sintetis rnumi. Ada dua kelornpok utamasumber perekat tersebut, yaitu: Lignin dan Tanin.Pernanfaatan kedua kelornpok polirner alami ini

ditujukan sebagai pengganti resin-resin sintetisfenolik, dengan pertirnbangan bahwa

performance bahan tersebut arnat rnenyerupaiperekat sintetis fenolik rneskipun dalam beberapahal reaksinya mungkin sangat berbeda, selain itu.dikaitkan dengan upaya mengurangikebergantungan pada perekat sintetis sebagai hasil

155

Prosiding Simposium Nasional Polimer V

olahan asal minyakbumi yang merupakan sumberdayatidakterbanWkan,mengurangipeneemar.anlingkungan, dan usaha untuk menekan biayaperekat.

Lignin merupakan salah satu komponenutama penyusun kayu selain selulosa danhemiselulosa.Menurut FAO [1]dari pertumbuhanhutan dunia per tahun yang berkisar 7 milyarsampai dengan 9 milyar meter kubik biomassa,dihasilkan 140juta ton selulosa dan pulp dengan50juta ton lignin diperoleh dalam bentuk residu.Sebahagian besar (95%) residu lignin ini dikon­sumsi sebagai sumber energi pada prosespulpingdan diperoleh kembali sebagai senyawa kimiaanorganik atau dibiarkan sebagai limbah [2,3].Hanya 1% dari seluruh lignin yang dihasilkan di

dunia telah diisolasi dan dijual, yang anta?ilaindikenal sebagai indulin AT, Lignosol SD-60,Diwatex XP-9 dan sebagainya [4].

Salah satu sumber lignin yang potensialadalah lamtan sisa pemasak serpih kayu daripabrik pulp dengan proses kimia sui fat, yangseeara teknis disebut sebagai lindi hitam kraft(kraft black liquor). Komposisi komponen kimialignin ini beragam bergantung pada spesies kayudan kondisi pemasakannya. Untuk mendapatkanlignin antara lain bisa dengan earn pengendapanberulang (represipitasi) [5]. Dari 32 pabrik pulpyang ada di Indonesia dengan kapasitas produksipulp sampai dengan tahun 2005 bisa meneapai

7,6 juta ton [6]. Hasil pemantauan di salahsatu industri pulp dan kertas di lawaBarat menunjukkan bahwa dari produksi250 ton pulp per hari, diperoleh lindi hitamsebanyak 120 tonfhari atau 43.800 tonltahun(48%) [7]. Banyaknya lignin yang bisa diperolehdari lindi hitam sekitar 18% sampai dengan47% (bib) [8, 9], dan bila dihitung lebih lanjut,maka dari 7,6 juta ton pulp itu bisa diperolehlindi hitam kira-kira 3,6 juta ton, denganperolehan lignin sekitar 0,65 juta ton sampaidengan 1,7juta ton.

Ligninpadaumurnnyatermasuk isolatlignindari lindi hitam, memiliki tiga gugus fungsi, yaituguguskarbonil, hidroksifenolik, danhidroksibenzilik. Di antara ketiga gugus fungsitersebut gugus hidroksifenolik berperan pentingdalam reaksi yang meng-gunakan katalis

156

ISSN 1410-8720

alkali [10], terutama dalam pemanfaatanlignin sebagai bahan baku perekat kayu melaluireaksi hidroksimetilasi [11, 12, 13] maupunkopolimerisasi dengan fenol [14] atauresorsinol [7].

Tanin merupakan salah satu zat ekstraktifyang diperoleh dari bagian pohon terutamakulitnya. Untuk memperoleh tanin, secara umumbisa dengan eara mengekstrak kulit jenis pohontertentu seperti acacia (A. mangium, A.decurrens, A.leucophue, dan A. mearnsii),Schinopsis (quebraeho), bakau-bakau(Rhizophora sp., dan Bruguiera sp.),Switenia macrophylla, Adenantheramicrosperma [11,15,16,17]. Ekstrak tanin yangdiperoleh selanjutnyadieuci dengan airpanasataudengan larutan eneer natrium sui fit at aumetabisulfit. Ekstrak tanin ini merupakaneampuran senyawa polifenol yang sangatkompleks dengan tingkat kemurnian yang amatberagam (70% sampai dengan 80 % bahanfenolik aktif), kristalnya berbentuk amorf dandapat lamt dalam air.

Taninterdiriatas dua kelompok utama,yangsebagian besar bersifat fenolik; (1). Taninterhidrolisis (hydrolyzable tannins), yangmengandung ikatan ester dan dapat ter-hidrolisisbila dididihkan dalam HCI encer. Yangtergolongkelompok ini antara lain galotanin, elagitanin daneafetanin, (2). Tanin terkondensasi (condensedtannins) atau tanin kental atau tanin katekin, yaitutanin yang tidak dapat terhidrolisis oleh asam atauenzim. Yangtermasuk golongan ini adalah taninakatekin, tanin isoakatekin dan tanin katekingambir [18]. Lebih dari 90% dari total produksitanin komersial dunia (hampir 200 ribu tonltahun)adalah tanin terkondensasi, yang seeara kimiamaupun ekonomis lebih ditujukan bagikepentingan pembuatan perekat dan resin denganpertimbangan utama bahwa komposisi senyawatanin ramah lingkungan.

Di Indonesia, sumber tanin yang palingpotensial adalah bakau-bakau dan akasia. Luashutan bakau di seluruh Indonesia diperkirakansekitar 3,8 juta Ha dan 2,9 juta Ha di antaranyaterdapat di Propinsi Irian lara [19], sementaraakasia (Acacia mangium) merupakan salahsatu jenis pohon Hutan Tanaman Industri ykg.

Pemanfaatan L;gn;n dan Tan;n Sebaga; A/ternatif Subst;tus; Bahan Perekat Kayu Kompos;t (Ad; Santoso)

menurut hasil penelitian di Jawa Barat sajaluasnya sekitar 7,9 ribu Ha [20]. Bila dianggaprendemen tanin sekitar 20% dari kulit tanaman

yang 0,25 ton/Ha/tahun, maka akan diperolehtanin sekitar 9 ribu ton tanin per tahun. Sampaisaat inJ.pemanfaatanjenis mangium masih terbataspada kayunya, antara lain un~uk arang, kayupancahg, serpih (chips) se9agai bahan bakupulp dan kertas. Kulitnya sebagian besarditinggalkan di hutan atau di sekitar pabriksebagai limbah. Salah satu industri pulp yangada di Sumatera menggunakan bahan baku kayumangium sebanyak 192 ribu m3lbulan atau2,3juta m3/tahun. Biladiasumsikanbahwa volumekulit kayu sekitar 6,1% sampai dengan 18 % Tanindalamkulitkayumangiumdipisahkandengan rata-rata 10,7 % dari volume kayu, berarti dengan mengekstrak kuli t pohon terse butkulit yang terbuang sebagai hasil pengulitan di dengan air panas (70 DC sampai dengan 80 DC)

pabrik adalah sekitar 20.544 m3 per bulan ataupada nisbah bobot kulit: air = 1 : 3(3). Ekstrak246.528 m3 per tahun. yang diperoleh dikopolimerisasi dengan urea atau

Berdasarkan uraian di atas, secara . fenol atau resorsinol, dan ~ormaldehida padahipotesis baik lignin'yang berasal dari lindi hitam nisbah mol tertentu.maupun tanin kondensat dari kulit kayu mangium Komposisi perekat berbasis tanin untuksarna-sarna memiliki gugus hidroksifenolik kayu lapis (plywood) antara lain tanin

(polifenol) yang berperan penting dalam real5.si . formaldehida(fF),yang dibuatdengannisbah mol

yang menggunakan katalis basa, sehingga kedua .. : tanin: formaldehida = 1:2;kopo-lin).ertanin urea- senyawa terse but bisa dijadikan perekat kayu formaldehida(TUF),yangdibuatdengannisbah

mela~ui reaksi polimerisasi dan/atau mol tanin:urea: formal-dehida = 1:2:2; dan taninkopolimerisasi... ' fenol formaldehida (TFF) yang dibuat dengan

. Tulisan ini mengemukakan rangkuman .. nisbah mol tanin: fenol : formaldehida = 1:0, 5:2.beberapa hasil pene1itianaplikasi li~ clantanin ~ Proses polimerisasi maupun kopolimerisasinya

. sebagai bahan perekat kayu dan bahan . meng-gunakankatalisNaOH.berlignoselulosalainnya. - Perekat berbasis tanin untuk kayu lamina

(laminated wood) venir lamina (laminatedveneer lumber) dan bilah sambung (jointingwood) adalah taninresorsinolformaldehida(IRF),yang dibuat dengan nisbah mol tanin : resorsinol :

.. formaldehida = 1:0, 5:2.

METODEPERCOBAAN

Perekat Berbasis Lignin

Ligninisolatdiperolehdarilindihitamdengancara pengendapan berulang menggunakan

H2S04, mengacu kepada prosedur [5] .sedangkan perekat berbasis lignin dibuat dalamberbagai cara yang disesuaikan denganperuntukkannya. .

Untuk perekat kayu lapis tipe eksterior,selain formaldehida sebagai bahan utama reaktanpembentJjk polimer dengan lignin (nisbah mol

L:F= 1:2)[13],fenol (nisb~moIL:F:F= 1:0,5:2)[14]atauresorsinol (nisbahmol L:R:F=0,5:0,5:2)[21] bisa ditambahkan sebagai kopolimer,

sehingga masing-masing terbentuk resin ligninformal-dehida (LF), lignin fenol formaldehida(LFF) clanlignin resorsinol formaldehida (LRF).

. Bahan yang digunakan sebagai katalis dalam•...

reaksi polimerisasi maupunkopolimerisasi di atasadalahNaOH.

Untuk perekat kayu pertukangan guna~ keperluan konstruksi seperti balok lamina dan~ sejenisnya dengan proses kempa dingin, lignin

dikopolimerisasi dengan resorsinol danformaldehida (nisbah mol L:R:F = 1:0,5:2)sehingga terbentuk kopolimer LRF [7].

Perekat Berbasis Tanin

...HASIL DAN PEMBAHASAN

Perekat Berbasis Lignin

Karaktermasing-masingjenis perekat lignin•. dicantumkan pada Tabell. Perekat yang dibuat

. dari bahan dasar lsolat lignin secara urnurn_ memenuhi persyaratanperekat fenol formaldehida

menurut Standar Nasional Indonesia [22].Namunkualitas perekatan dari setiap produk tidak hanyaditentukan oleh nilai parameter tersebuttetapijuga

157

Prosiding Simposium Nasional Polimer V

Tabe/I. Karakteristik beberapa jenis perekat berbahan dasar lignin.

ISSN 1410-8720

PerekatStandar FFPerekat PRFNo.

S i fa tLFLFFLRF(I)LRF(2)(SNI 1998)(AczonobeI2003)1.

Kenampakan C,MC,MC,MC,MC,M C,M2.

Bahan asing ---- - -3.

Kadar padat (%) 425450,2852,7840,0 - 45,0045,494.

Kekentalan (Poise)1,42,41,81,21,3 -3,0 0,895.

Keasaman (pH) 8,18,510,759,8510,0 - 13,0 I 12,2

Keterangan: C, M = Bentuk cair, berwama coklat kemerah-merahanFF = Fenol formaldehida '- = Tidak ada

LF = Lignin FormaldehidaLFF = Lignin Fenol FormaldehidaLRF (I) = Lignin Resorsinol Formaldehida untuk kayu lapisLRF (2) = Lignin Resorsinol Formaldehida untuk kayu laminaPRF = Fenol resorsinol formaldehida komersial

komposisi perekat dan ramuannya, kualitas bahanbaku pereka!, sertajenis dan ketebalan danjumlahlapisankayuyang digunakan. Sedangkan lamanyawaktu kempa dalam pembuatan produktergantung kepada jenis kayu dan ketebalanproduk yang dibuat.

Perekat-perekat yang dibuat dengan caradi atas telah diuji coba dalam pembuatan kayulapis dalam skala laboratorium (TabeI2). Hasilpengujian keteguhan rekat kayu lapis yangmenggunakan perekat dengan bahan dasar isolat

lignin, yaitu: LF, LFF dan LRF(,) rata-ratamemenuhi persyaratan Standar Indonesia untukkualitas eksterior karena nilainya lebih dari8 kglcm2. Produk perekatan ini juga ramahlingkungan karena kadar emisi formaldehidanya

jauh di bawah am bang batas maksimal yangdiperkenankan oleh Standar Jepang karenanilainya sebesar 0,3 mg/L.

Uji coba perekat LRF(2)dalam pembuatanbalok lamina menghasilkan keteguhangeser sepertiyang disarankan oleh Tahiret at [23],

yaitu masing-masing lebih dari 55 kg/cm2

(Uji kering) dan 41 kglcm2 (Uji basah). Selainitu nilai keteguhan lentur statis (MOE) danketeguhan patah (MOR) balok lamina maniiyang menggunakan perekat LRF (Tabel 3)lebih tinggi daripada kayu manii utuh dan balok

lamina jenis kayu campuran yang diteliti olehSadiyo [24] yang mendapatkan nilai rata-rataketeguhan lentur sekitar27.884 kglcm2 sampaidengan 32.365 kg/cm2 dan nilai keteguhan

Tabel2. Kualitas perekatan dari prod uk yang menggunakan perekat lignin

Keteguhan rekat (kg/cm2)EmisiPerekat

Jenis produkUji keringUji basahformaldehida

(mglL)Lignin Formaldehida (LF)

Kayu lapis'"-8,88 - 26,96-Lignin Fenol Formaldehida (LFF)

Kayu lapis"""-10,07 - 19,25-Lignin Resorsinol Formaldehid<l(l)

Kayu lapis"'''''''-8,02 - 9,050,02 - 0,05(LRF,)

Lignin Resorsinol Formaldehid<l(2) I Kayu

76,64 - 79,0236,86 - 44,640,002 - 0,140(LRF2) lamina*"""*

Keterangan: '" Pengempaan panas (I 35°C), selama 3 menit, jenis kayu tusam, dengan ekstender** Pengempaan panas (I 35°C), selama 3 menit, jenis kayu tusam, tanpa ekstender*** Pengempaan dingin (suhu kamar), selama 24 jam, jenis kayu tusam, tanpa ekstender*** Pengempaan dingin (suhu kamar), selama 3 jam, jenis kayu manii- Tidak ada data.

158

Pemanfaatan L;gn;n dan Tan;n Sebaga; Alternatif Subst;tus; Bahan Perekat Kayu Kompos;t (Ad; Santoso)

Tabel3. Rata-rata Keteguhan lentur statis balok lamina manii dengan perekat LRF').

MOE (kg/cm2)MOR (kg/cm2)Masa kempa Uam)

Kayu laminaKayu utuhKayu laminaKayu utuh

3

47.164,38 371,66

6

68.540,2456.387,72476,95462,5712

60.236,71 637,45

0) Sumber: Santoso (200 I)

patahnya sekitar 234 kg/cm2 sampai dengan272 kg/cm2,

Perekat LRF telah diterapkan pula dalampembuatan papan lamina untuk lantai denganbahan baku campuran kayu yang berasal darihutan tanaman, yaitu mangium (Acaciamangium), damar (Agathis sp.), gmelina(Gmelina arborea) dengan batang kelapa(Cocos nusifera L.) dari varietas kelapa hibridadan kelapa dalam.

Hasil penelitian (Tabel 4) menunjukkanbahwa kerapatan lantai papan lamina tertinggidicapai pada produk yang dibuat dari bagian kernskelapa dalam (0,83 g/cm3) dan yang terendah

dicapai oleh produk lamina yang dibuat darikombinasijeniskayumangiun denganbagianlunakbatang kelapa dalam (0,40 g/cm3). Pengaruhinteraksi varietas kelapa dengan penyusunterhadap keteguhan geser tekan produk laminaadalah sangat nyata.

Lantai papan lamina yang dibuat darikombinasi varietas kelapa dalam maupun hibridadengan kayu hutan tartaman, sebagian besarmemenuhi persyaratan keteguhan geser tekanmenurut standar Jepang. Hal tersebutmenunjukkan bahwa perekat lignin mampuberikatan secara spesifik dengan kedua jenisadheren, yang menurut Gardner dan Anido [25]

Tabel4. Kerapatan, keteguhan geser tekan dan kerusakan kayu papan lantai lamina.

Uji keringUji basahVarietas .

PenyusunKerapa!anKeteguhanKerusakanKeteguhanKerusakankelapa

(g/cm')gesertekankayugesertekankayu(kg/cm2)

(%)(kg/cm2)(%)K-K

0,8326,96108,310L-L

0,4040,116734,0037L-K

0,7277,44 '"4343,057K-ACA

0,5960,05 '"5037,1900 K-AGA0,6670,93 '"4333,5810

K-GME0,4252,409330,610

L-ACA0,4655,47 '"10034,9313

L-AGA0,5068,48 '"9352,8017

L-GME0,5440,67729,970

K-K0,5970,72 '"7329,1710

L-L0,5667,63 '"8746,9667

L-K0,5880,32 '"10054,61 '"43

K-ACA0,5899,63 '"8744,7513

HK-AGA0,4968,37 '"8049,8713

K-GME0,4442,991340,953

L-ACA0,4780,44 '"10057,32 '"27

L-AGA0,5275,49 '"7037,2713

L-GME0,4250,135735,6327

Keterangan :D = jenis kelapa dalam; H = jenis kelapa hibrida; L = bagian lunak; K = bagian keras

ACA = kayu acacia; AGA = kayu damar; GME = kayu gmelina, '" = memenuhi persyaratan JAS (2003)

159

Pros;d;ng S;mpos;um Nas;onal Polimer V

Tobe/5. Sifat mekanis dari produk bilah sambungjari dengan perekat LRF')

ISSN 14/0-8720

S i fa tNo.

Jenis kayu MaR (kglcm2)MaE (x 1000 kglcm2)

1

212Efisiensi ( %)

1.

Tempeas 399,21132,61146,4248,8173,572.

Warn 500,76123,0765,8743,9160,313.

Bunyo 469,51172,97151,6967,4266,604.

Gambir 400,3155,2174,2634,2740,455.

Rasamala 403,9738,9791,5050,8335,42

Keterangan : ') Rata-rata dari 3x ulangan; 1 = Uji kering; 2 = Uji basah; MaR = Modulus patah;MaE = Modulus lentur

teIjadi melalui jembatm eter dan ikatm hidrogen,karena baik perekat maupun sirekat mengandunggugus hidroksil (OH) dan karbonil (CO) sehinggabersifat polar [26]. Sementara salah satukomponen kayu adalah selulosa yangjuga mengandung gugus hidroksil dankarbonil [27] sehingga bersifat polar pula. Di lainpihak se1ain gugus hidroksil, kayu jugamengandung gugus fungsi yang reaktif, misalnyagugus fenolikyangberasaldari ligninyang mampuberikatan hidrogen dengan resin fenolik [28].Berdasarkan keserupaan sifat tersebut, perekatbereaksi dengan selulosa membentuk ikatm kuatyang tahan terhadap perlakuan yang disyaratkandalam pengujian perekat tipe tertentu [11].Kualitasketeguhangesertekan lantaipapan laminaterbaik dicapai pada bagian 1unakbatmg kelapadalam dengan kayu damar (52,80 kglcm2 sampaidengan 68,48 kg/cm2), kombinasi bagianlunak dengan bagian kerns batmg kelapa hibrida(54,61 kglcm2sampai dengan 80,32 kglcm2) dankombinasi bagian lunak batang kelapa hibridadengan kayu mangium (57,32 kg/cm2 sampaidengan 80,44 kglcm2).

Perekat LRF temyata bisa pula digunakanuntuk menyambung bilah kayu. Hasil pengujiansifat mekanis penyambungan bilah denganbentuk sambungan jari pada 5 jenis kayu(Tabel 5) memperlihatkan keteguhan patah(MOR) berkisar antara 399,21 kg/cm2

sampai dengan 500,76 kglcm2 (uji kering) dan"38,97 kglcm2 sampai dengan 172,97 kglcm2

(uji basah). Sementara keteguhan lenturnya(MOE) berkisar antara 65.870 kg/cm2

sampai dengan 151.690 kglcm2 (uji kering) dan

160

34.270 kglcm2sampai dengan 67.420 kglcm2

(uji basah).Bi1adihitung berdasarkan perbandingan

dengan MOE kayu utuh dari masing-masingjenisnya, yang diuji dalam keadaan kering,yang berkisar antara 43.688 kglcm2 sampaidengan 103.344 kg/cm2, maka diperolehefisiensi sambungan dari setiapjenis kayu denganperekat LRF ini berkisar antara 35,42% sampaidengan 73,57% dengan efisiensi terbaik dicapaioleh jenis kayu tempeas, bunyo dan warn karenamasing-masingnilainya> 50%. Menurut SNI [29]bilah sambung dengan karakter seperti tersebutdi atas cocok untuk pemakaian kusen dan daunrangka pintu atau jendela.

Perekat Berbasis Tanin

Sifat fisis-kimia dari perekat berbasis taninseperti pH, kadar padatan, bobot jenis dankekentalannya tercantum pada Tabel6.

Perekat berbasis tanin seperti halnya

perekat berbasis lignin kualitasnya relatif setaradengan fenol formaldehida (FF) dan fenolresorsinol formaldehida (FRF) yang merupakanperekat komersial. Namun demikian, kualitasperekatm darisetiapproduk dipengaruhipula olehkomposisi perekat dan ramuannya, kualitasbahanbaku perekat, sertajenis dan ketebalan kayu yangdigunakan. Sedangkan lamanya waktu kempadalam pembuatm produk tergantung kepadajeniskayu dan ketebalan produk yang diinginkan.

Hasil penelitian pembuatm kayu lapis dari3 jenis kayu, yaitu sengon (Albiziajalcataria),meranti kuning (Shorea accuminatisima), dantusam (Pinus merkusii) yang masing-masing

Pemanfaatan Lignin dan Tallin Sebagai Alternatif Substitusi Bahan Perekat Kayu Komposit (Adi Santoso)

Tabel9. Sifat tisik-mekanis balok lamina dari tigajenis kayu dengan perekat TRF

KerapatanKadar airKeteguhan rekatKete~uhan rekat

Jenis kayu(g/cm3)(%)(kg/cm2)(kg/cm ) perekat FRF

Uji kering

Uji basahUji keringUji basah

Kempas (Koompassia

0.9810.4382.4254.8610I.7380.64malaccensis)

Pasang (Litocarpus sp.)

0.7810.8778.4042.6460.4928.50

Cemara (Gymnostoma sp.)

0.6510.4960.1738.0940.7518.81

menggunakan perekat tanin formaldehida (TF),

tanin urea formaldehida (I1JF) mauptul tanin fenolformaldehida (TFF) yang dikernpa pada suhu135 °C, menun-jukkan bahwa kinerja keterakatandari setiap jenis produk tersebut mernenuhipersyaratan standar Indonesia [22] untuk kayulapis tipe eksterior karena nilai keteguhan rekatnyamasing-masing> 8 kglcm2 (Tabel 7).

Di lain pihak, aplikasi kopolirner tanin

resorsinol formaldehida (TRF) dalam pern-buatanvenir lamina tusarn dengan 4 jenis ketebalan

menghasilkan nilai delaminasi yang rnernenuhipersyaratan standar Jepang [30], karenanilainya < 10% (Tabel 8).

Aplikasi perekat yang sarna padapembuatan balok lamina dari 3 jenis kayu, yaknikempas dan pasang masing-masing rnenghasilkan

keteguhan rekat yang mernenuhi persyaratan

yang dianjurkan oleh Tahir et al [23], yaitu

sebesar 55 kglcm2 (uji kering) dan 41 kglcm2 (ujibasah), tetapi balok lamina dari jenis kayu cemara

tidak rnernenuhi persyaratan dimaksud (Tabel9).Nilai keteguhan rekat produk yang

rnenggunakan perekat berbasis lignin maupuntanin, harnpir sarna dengan hasil penelitianKarnasudirdja [31] yang mendapatkan keteguhangeser balok lamina kapur (Dryobalanops sp),rneranti merah (Shorea sp) dan jati (Teetonagrandis) yang rnenggunakan perekat fenolresorsinol formaldehida (PRF) masing-masing

berkisar 38 kglcm2 sampai dengan 108 kglcm2,

47 kg/cm2 sampai dengan 77 kg/cm2, dan36 kglcrn2sampai dengan 84 kglcrn2• Bahkan nilai

keteguhan geser balok lamina hasil uji cobalebih besar bila dibandingkan dengan produk

sejenis yang direkat dengan perekat komersialfenol-, resorsinol-, maupun fenol resorsinol

formaldehida kornersial seperti Aerodux 500,

Tabel1O. Sifat tisik-mekanis bambu lamina dengan perekat TRF

Komposisi lapisanS i fa t Bambu-BambuBambu-AcaciaBambu- Tusam

Kerapatan, g/C1113

0,800,700,64Kadar air, %

11,1712,2312,00Pengembangan tebal, %

1,030,823,32Pengembangan lebar, %

0,760,801,96

Pengembangan panjang, %

0,460,38 .0,60

Modulus patah, kg/cm2: - Arah datar

1.2411.130962

- Arah tegak

854827592

Modulus elastisitas, kg/cm2: - Arah datar

133.615135.068121.674

- Arah tegak

25.38230.69120.065

Keteguhan rekat, kg/cm2: - Uji kering

242,16150,2683,92- Uji basah

101,2686,8050,97

Sumber: Sulastiningsih et at [32]

161

Prosiding Simposium Nasional Polimer V

Tabel I I. Sifat tisis-mekanis dan etisiensi sambungan bilah dari lima jenis kayu

ISSN 1410-8720

Bobot jenisMORMOEEfisiensi

No.Jenis kayu (kglcrn2)(kglcrn2)sarnbungan

(%)1.Warn (Hibiscus titiaccus) 0.4029165,86838.7

2.Bunyo (Trioma malaccensis) 0.47640151,69251.1

3.Garnbir (Trigono pleura malayana) 0.5882874,26143.2

4.Ternpeas (Teymanniodendron sympliciodes )0.76417146,41735.8

5.Rasarnala (Altingia excelsa) 0.7732391,50217.4

Cony bond KR 15Y dan PA 302, yangmenghasilkannilaiketeguhangeserrata-rata antara21,77- 25,87 kglcm2 untuk balok laminadari kayucampuran meranti merah,jati, merawan, kamperdan matoa [24].

Tmgginyakualitasperekattaninditunjukkanpula pada hasil aplikasi perekat tersebut dalampembuatan bambu lamina 3 lapis [32]. Bahanyang digunakan adalah jenis bambu andong(Gigantochloa pseudoarundinacea) dengancampuran kayu mangium (Acacia mangium) dantusam (Pinus merkusii) dan perekat TRF(Tabell0).

Hasilpenelitianmenunjukkanbahwa lapisankayu sangat berpengaruh terhadap sifat fisis danmekanisbambu lamina.Bambu laminayangdibuattanpa lapisan kayu memiliki kerapatan tertinggi(0,8 glcm3) dibandingkan dengan bambu laminayang lapisan tengahnya dari kayu mangium(0,7 glcm3) dan tusam (0,64 glcm3). Bambulaminayanglapisantengahnyakayutusammemilikikestabilan dimensi paling rendah dibandingkandengan bambu lamina lainnya. Sifat mekanisbambu lamina menurun dengan adanya lapisankayu dalam kompisisi penyusunnya. Keteguhanrekat bambu lamina seluruhnya memenuhipersyaratan standar Jepang, karena nilainya lebihbesar dari kisaran 55,08 kglcm2 sampai dengan97,92 kglcm2 [33].

Hasil penelitian juga menunjukkan bahwatanin resorsinol [ormaldehida (TRF) dapatdigunakan untuk menyambung bilah kayu(Tabelll). Nilai keteguhan lentUf (modulus ofelasticity, MOE) dan keteguhan patah (modulusof rupture, MOR) lebih tinggi daripada campuranjenis kayu yang diteliti oleh Sadiyo [24]yang mendapatkan nilai rataan produknya antara27,884 kglcm2 sampai dengan 32,365 kg/cm2

162

(MOE) dan 234 kg/cm2 sampai dengan272 kglcm2 (MOR). Efisiensi sambungan daribilah sampung yang direkat dengan TRF inirata-rata mencapai 17,4 % sapai dengan 51,1 %.

Aspek Ekonomis

Menurut perhitungan, biaya produksiperekat berbasis lignin maupun tanin lebihekonomis. Sebagai contoh, untuk membuatperekat fenol formaldehidadiperlukanbahanbakuberupa fenol sekitar 45% dan formalin 27%,masing-masing dari total komponen-nya [34],sementara untuk membuat perekat fenolresorsinol[ormaldehida diperlukan fenol sekitar 27%,resorsinoll9% dan formalin 35% [35], namununtuk membuat perekat dengan bahan dasarlignin,sepertiligninresorsinol formaldehidahanyadiperlukan lignin maksimum 20%, resorsinol 8%dan formalin 13% dari total kompo-nennya [36],sementarauntukmembuat perekatyangsarnaPizzi[15] memerlukan 13,5%resorsinol. Di lainpihakuntuk membuat perekat tanin resorsinolformaldehida diperlukan tanin ekstrak cairmaksimum 80%, resorsinol 3% dan formalin17% dari total komponennya.

KESIMPULAN

Limbah sisa pemasakan industri pulpdan limbah hasil penebangan kayu darihutan tanaman terutama dari jenis mangium diIndonesia dewasa ini jumlahnya cukupberlimpah. Potensi yang sangat besar inibelum banyak dimanfaatkan terutama sebagaibahan perekat kayu. Limbah tersebut melaluiekstraksi, isolasi, hidroksimetilasi dankopolimerisasidenganformaldehida,fenolmaupunresorsinol bisa menghasilkan perekat yang sangat

Pemanfaatan Lignin dan Tanin Sebagai Alternatif Substitusi Bahan Perekat Kayu Komposit (Adi Santoso)- -;.-----

SARAN

DAFfAR PUSTAKA---

Dewasa ini produk industri kayu banyakbergeser dari produk kayu solid ke produk kayukomposit yang s~gat memerlukan perekat kayudalam jumlah besar. Oleh karena itu, untuk

mengantisipasinya maka pengembangan industri

perekat kayu dalam negeri pada saat ini denganbahan dasar lignin dan tanin merupakan pilihanstrategis.

bermanfaat untuk pengembangan industri

perekat kayu. , ••Perekat berbahan dasar lignin dari lindi

hitam maupun tanin dari ektrak kulitkayu mangium

memiliki karaktecld1as dan daya rekatnya masing-,. _ masing memenuhi per-syaratan standar Indonesia

dan Jepang serta setara dengan perekat komersialyang sampai saat irifmasih diimpor, selain itu biaya

produksi perekafberbasis lignin maupun taninlebih ekonomis.

Produk kayu yang menggunakan perekatberbasis lignin rilaupun tanin ramah lingkungan

dengan emisi formaldehidanya sangat rendah.

[7]. SANTOSO A. Sintesis dan karakterisasi

resin lignin resorsinol formaldehida

untuk perekat kayu lamina.Fakultas Pascasarjana-Institut PertanianBogor (2003). Disertasi (tidakditerbitkan).

[8]. RUDATIN S. Potensi Pemanfaatan Lignindari Limbah Industri Pulp dan Kertas di

Indonesia. Berita Selulosa. 25 (1): (1989)14 - 17

[9]. LEWIS NG and TR LANTZY. Lignin inAdhesives: Introduction and Historical

Perspective in Hemingway, R. W., A. H.Conner dan S. 1. Branham. 1988. Adhesives

from renewable resources. ACS

Symposium. American Chemical Society :New Orleans, Washington DC (1985)

[10].SJOSTROM, E. Wood ChemistryFundamentals and Application. AcademicPress, New York (1981)

[11].PIZZI,A. Tannin-based wood adhesives. In

Wood adhesives: Chemistry and technology(A. Pizzi. Ed.), Marcel and Dekker, Inc.,

New York (1983)[12].GILLESPIE RH. Durable Wood Adhesive

from Kraft Lignin in R. W. Hemingway etal. Adhesive from Renewable Resources.

ACS symposium. New Orleans. WashingtonDC (1985)

[13].SANTOSO,A. Pencirian, Isolatdan upayamenjadikannya sebagai bahan perekat kayulapis. Thesis Program Pasca Sarjana IPB.Bogor (1995) Tidak diterbitkan.

[14].SANTOSO A, S RUHENDI, YS HADI,

DAN SS ACHMADI. 2001. PengaruhKomposisi Perekat Lignin ResorsinolFormaldehida terhadap Emisi Formaldehidadan Sifat Fisis-Mekanis Kayu Lamina. Jumal

Teknologi Hasil Hutan 14 (2): 7-15.[15]. PIZZI A. Wood Bark Extracts as Adhesives

and Preservatives In Bruce A and John WP.

1998. Forest Products Biotechnology.Taylor & Francis Pub. 1798. London (1998)

[16].SANTOSO A. S.S. ACHMADI, Y.

SUDOHADI DAN SUJANTO. Pengaruhpenambahan tanin pada fenol formaldehidaterhadap sifatnya sebagai perekat kayu lapis.

Food and Agriculture Organization of theUnited' Ntions (FAO). Forest Resources

Yearbook. FAO, Rome, Italy (1996)SARKANEN, K.V and C.H LUDWIG,

eds. 1971. Lignins: Occurance, Formation,

Structure and Reaction. Wiley Interscience,New York. -

NIMZ, RH. Lignin-based wood adhesives,

In: Fourth Inter. Symposium on Wood andPulping Chemistry. Paris, France (1987)GLASSER, W.G and S. SARKANEN.

Lignin: Properties and Materials. Am. Chern

Soc.(ACS) Symposium Series 397. ACS,Washington DC (1989)Kim H, MK Hill and AL. Friche. 1987.

Preparation of Kraft Lignin from Black

Liquor. TaW:fournal, December 1987: 112.AHMAD NICRestrukturisasi industri kayu

hulu dan pe~plolaanhutan produksi di luar

Jawa. M~ilah Sukarela. KongresKehutananj'fidonesia ke-Ill. Jakarta, 25-28Oktober 2b~r

[1].

[2].

[3].

[4].

[6].

[5].

.:.:-..-<

163

Prosiding Simposium Nasional Polimer V

Buletin Penelitian Hasi/ Hutan. 15(2),(1997) 109 - 119

[17].PRAYI1NO, TA. Pengaruh UmurterhadapKadar Tanin dalam Pohon. Duta Rimba 8

(55), (1982) 33-43[18].WIDARMANA, S.Penelitian pemanfaatan

tanin sebagai perekat papan partikel.Makalah dalam KlPNAS IV, Bogor. 19.Sumadiwangsa, S dan Y. Ando. 1986.Potensi tanin dari hutan payau Tarakan,Kaltim. Jurnal Penelitian Hasi/ Hutan

3 (3), (1986) 25 - 27[20].Puslitbang Hasil Hutan dan Sosek. Kajian

Teknis Ekonomis Industri OSB, SSB danLVL. Laporan Pembahasan DPLAnggaran1996/1997. Puslitbang Hasil Hutan danSosek. Bogor (1997)

[21. SULASTININGSIH, 1M dan ASANTOSO. Pengaruh komposisi perekatlignin resorsinol formaldehida terhadapketeguhan rekat kayu lapis tusam. Makalahpada Seminar Nasional MAPEKI IV ,Samarinda (2001)

[22].Standar Nasional Indonesia (SNI).Kumpulan SNI Perekat. Jakarta: BadanStandardisasi Nasional (1998)

[23].TAHIRPMd., MH SAHRI and Z ASHAR!.Gluability ofless Used and Fast GrowingTropical Platation Hardwood Species.Faculty of Forrestry Universiti PertanianMalaysia. Selangor, Malaysia (1998)

[24].SADIYO, S.. Pengaruh kombinasi jeniskayu danjenis perekat terhadap sifat fisisdan mekanis panel diagonallambung kapal.Fakultas Pascasazjana, IPB - Bogor. Thesis.(Tidak diterbitkan) (1989)

[25].GARDNER 0 J dan R L ANIDO ..Adhesion Between Wood and Fiber

Reinforced Polymers: Bonding Issues. http:II WWW.umaine.edu./ adhesion I gardnerl5502002 I wood-frp % 20 adhesion.pdf.Diakses 8 Januari, 2003 (2002)

[26]. WAKE W C. Adhesion. In A Garrat, edit.Penguin Science Survey. Penguin BooksLtd., Harmondsworth, (1964) 62-77

164

ISSN 1410-8720

[27].KOLLMAN F F P dan W A COTE Jr.Principles of Wood Science and Techno­logy. VolI. Berlin: Springer-Verlag (1968)

[28].ACHMADI S S .. Kimia Kayu.Depdikbud. Dirjen Pendidikan Tinggi. PAUIlmu Hayat IPB. Bogor.

[29].Standar Nasional Indonesia (SNI). 2000.Papan dan bilah sambung untuk kusen, daunjendela dan daun pintu. Badan StandardisasiNasional. Jakarta (1990)

[30].Japanese Agricultural Standard (JAS).JapaneseAgricultural Standard for StructuralLaminated Veneer Lumber No. 1494. The

Japan Plywood Inspection Corporation.Tokyo (1991)

[31].KARNASUDIRDJA. S.. Prospek KayuIndonesia sebagai Bahan Baku IndustriKayuLamina. Makalah pada Seminar GlueLaminated Timber (Glulam), 15 Juni 1989,Departemen Kehutanan RI. Jakarta (1989)

[32].SULASTININGSIH 1M, NURWATI danA SANTO SO. Pengaruh lapisan kayuterhadapsifatbambu lamina.JurnalPenelitianHasil Hutan 23 (1): 15-22 (2005)

[33].Japanese Agricultural Standard (JAS).Japanese Agricultural Standard for gluedlaminated timber. MAFF, Notification No.234 of the Ministry of Agriculture, Forestryand Fisheries. Japan Plywood InspectionCorporation. Tokyo (2003)

[34] .Anonim. Kegiatan Bagian Technical ServicePT. UPAlndustry, Palembang (1985)

[35].PIZZI. A.. Advanced Wood AdhesivesTechnology. Marcer Dekker. New York( 1994)

[36].SANTOSO A. Uji Coba PembuatanPerekat Tanin. Laporan Hasil Penelitian.Puslitbang Tekhnologi Hasil Hutan. Bogor(2001)