Aplikasi [sotop don Radiasi. 1996

PENGARUH STRUKTUR MONOMER PADA BASIL IMPREGNASIDAN POLIMERISASI RADIASI KAYU KARET

(Hevea brasiliensis Moell. Arg.).

Nurwati Habib*, Agus Ismanto*, daDMarga Utama**'.

. Puslitbang Hasil Hutan daD Sosial Ekonome, DEPHtTf

.. Pusat Aplikasi Isotop daD Radiasi, BATAN

ABSTRAK

PENGARUH STRUKTUR MONOMER PADA BASIL IMPREGNASI DAN POLIMERISASI RADIASI

KAYU 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.) padsdosis 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 bahwakayo karet yang dimodifikasi dengan MMA mempunyai kenaikan modulus relatiflebih tinggi daripada kayo karet modifikasidengan monomer lainnya. Kayo karet yang dimodifikasi dengan campuran MMA + VAc (50+50% berat), mempunyai daysserap 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 ofmonomers i.e. methyl methacrylate (MMA), Styrene (St), Vinyl Acetate (VAc) and its mixtures into rubber wood (Heveabrasiliensis 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 resultsshow 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 berkualitastinggi untuk bOOanbangunan, mebel, daD sebagainya se-makin meningkat, sedang ketersediaan kayo berkualitastinggi tidak memadai, karena yang tergolong kelas awettinggi (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) yangberkualitas rendah pun digunakan juga untuk memenuhikebutuhan tersebut (1).

Kelemahan kayo karet di samping mudah rusakoleh faktor perusak biologis daD non-biologis, juga gnatfisik daD mekanisnya rendah (2).

ROWELL dkk. (3) melaporkan bOOwausaha un-tuk meningkatkan daya awet serta sifat fisik daD mekanikkayo ialah dengan earn penempelan MMA ke dalam kayo,membentuk kayo plastik (Wood Plastic Comoosite).

Pembuatan kayo plastik dapat dilakukan dengancara polimerisasi secarapemanasan alan radiasi. Keun-tungan yang diperoleh dengan menggunakan teknikpolimerisasi radiasi antara lain tidak menggunakan bahankataIisator, serta pelarut organik, daD prosesnya dapat di-

lakukan pada suhu kamar. Hal ini menunjukkan bahwaproses polimerisasi radiasi merupakan proses yang bebasdaripencemaran lingkungan (1).

Dalam makalah ini akan dilaporkan basil peneli-tian tentang impregnasi polimerisasi radiasi dengan tigajenis monomer vinil (MMA, Stirena, VAc) ke dalam kayokarel, baik secara sendiri-sendiri maupun dengan eam-purannya, dengan tujuan di samping menyeleksi jenismonomer yang paling cocok untuk bahan bangunan mela-lui evaluasi gnat fisik daD mekanik kayo basil modifikasi,juga sebagai bahan informasi bagi pengusaha industriperkayuan yang ingin memanfaatkan has.1penelitian ini.

BAHAN DAN METODE

Bahan. Kayo karet (Hevea brasiliensis) berumur20 tahun dari kebun percobaan IPB di Dermaga Bogor, daD3 jenis monomer vinil, yaitu MMA (metil metakrilat),Stirena (St), daDvinil asetat (VAc) berkualitas teknis.

Alat. Iradiator gamma cobalt-60 dengan aktivi-tas 80 kCi. Impregnator clari gelas pireks berdiameter15 em dengan panjang 40 em yang dilengkapi dengan

Aplikasi Isotop dan Radiasi. J996

pompa vakum, pemanas (oven), daft kertas aluminium,serta kantong plastik polietilen. Peralatan uji sifat fisik danmekanik kayo.

Metode. Kayo karetyang berukuran (2 X 2 X 39)em setelah kering udarn, dikeringkan lagi dalam pemanaspada 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 vakumdiisi dengan monomer atau campuran monomer sepertitercantum pada Tabel 1. Kayo yang terendam dalam mono-mer dibiarkan 24 jam. laIn dibungkus dengan kertas alu-minium dan plastik polietilen supaya kedap udarn. Kayoyang basah monomer ini diiradiasi dengan sinar gammadari cobalt-60 pada dosis 20 kayo Kayo basil impregnasidan dipolimerisasi radiasi ini dikeringkan di udara be-bas, lalu ditimbang sampai bobot tetap. Kandungan polimerdihitung dari selisih berat sebelum dan sesudah diproses,dibagi dengan berat kayo sebelum diproses. Sifat fisik daftmekanik diuji sesuai dengan BS 373-57 (4).

Analisis keragaman dilakukan untuk mengetahuiperbedaan pengaruh perlakuan terhadap sifat-sifat confabuji, laIn diuji dengan beda nyata DUNCAN.

BASIL DAN PEMBAHASAN

Rata-rata basil pengujian untuk masing-masingperlakuan terdapat di Tabel 2, sedang rata-rata persenperbedaan terhadap kontrol di Tabel 3. Di samping itu,nilai F hitung analisis keragaman daft basil uji beda nyataDUNCAN terdapat di Tabel 4, dengan rineian sebagai

,berikut:

Polvmer Loadin2. Dari basil analisis kandunganpolimer dalam kayo diperoleh nilai tertinggi pada metilmetakrilat, yaitu 195,58 kg/m3 clan terendah pada vinilasetat, yaitu 70,85 kg/em3. Hal ini menunjukkan bahwaMMA lebih mudah berpenetrasi ke dalam kayo. Lebihmudahnya berpenetrasi dengan kayo diduga karena gugusakrilat dari MMA dapat bertindak sebagai bahan pem-bengkak pada selulosa kayo.

Kadar Air Kesetimbangan. Analisis keragam-an pada Tabel 4 memperlihatkan bahwa perbedaan jenismonomer memberikan pengaruh yang sangat nyata ter-hadap kadar air kesetimbangan kayo. Nilai tertinggi padakontrol (15,4%), dan terendah pada kayo yang diimpreg-nasi dengan MMA (11,0). Perbedaan ini disebabkan kare-na baik poli-MMA, po-Stirena, maupun poli-Vinil asetatmerupakan polimer hidrofobik, sehingga apabila polimer-polimer ini mengisi rongga dinding set kayo, maka kayotersebut akan lebih hidrofobik, sehingga lebih sedikitmengisap air dari udara bebas, akibatnya kadar air lebihsediki1.

Berat Jenis. Analisis keragaman beratjenis mem-perlihatkan bahwa perbedaan perlakuan yang diberikanmemberikan 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 ronggaset 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 kayobertambah.

Penabahan Dimensi.Perubahan dimensi yangdiamati adalah pengembangan radial, tangensial, penyusu-tan radial, clan tangensial. Dari analisis keragaman padaTabel 4 terlihat bahwa perlakuan yang diberikan ber-pengaruh sangat nyata terhadap pengembangan kayo. Im-pregnasi polimerisasi radiasi monomer ke dalam kayo karetdapat menurunkan pengembangan radial sampai 62,34%clan pengembangan tangensial 58,68% (Tabel 3). Untukpenyosutan, perlakuan hanya berpengaruh nyata terhadappenyosutan tangensial, yaitu impregnasi monomer dapatmenurunkan nilai penyusutan kayo sampai 26,16%. Dalampenelitian ini tampak bahwa impregnasi monomer daftperlakuan iradiasi telah mampu meningkatkan stabilitas di-mensi kayo. Menurut ROWELL (5), kecilnya perubahandimensi yang terjadi diduga karena adanya monomer didalam rongga set yang bersifat sebagai bulkin~ a~ent, se-hingga perubahan dimensi yang terjadi berkurang.

Keteguhan Lentur. Analisis keragaman di Tabel4 memperlihatkan bahwa perlakuan yang diberikan ber-pengaruh sangat nyata terhadap sifat keteguhan lenturkayo. Tabel 2 menunjukkan bahwa nilai MOE (modulusof elastieitv) tertinggi pada kayo yang diimpregnasidengan MMA (98,420 kglem2) clan terendah pada kayokontrol (61,330 kg/em2). Begitu juga untuk MOR (modu-lus of rupture), tertinggi pada kayo yang diimpregnasidengan 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 dihasilkanlebih kaku, akibatnya modulusnya lebih tinggi. Nilai kete-goban lentur statis kayo yang diimpregnasi dengan MMApaling tinggi jika dibandingkan dengan kayo lainnya.Tingginya nilai ini diduga karena besamya kadar mono-mer yang dapat meningkatkan berat jenis. Hal ini sesuaidengan WANGAARD (3) yang menyatakan bahwasemakin tinggi berat jenis, maka kekuatan kayo punmeningkat.

Keteguhan Tekan Sejajar Serat. Analisis ke-ragaman pada Tabel 4 menunjukkan bahwa perlakuan yangdiberikan berpengaruh sangat nyata terhadap keteguhantekan. Nilai keteguhan tekan tertinggi (Tabel 2) adalahpada 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 kayoyang diimpregnasi dengan eampuran MMA-VAe 50/50(komposisi Domer7) clan70/30 (komposisi Domer6) ber-beda nyata dengan kayo kontrol. Timbulnya perbedaan inikarena polimer yang terdapat pada set kayo dapat menam-bah padatnya kayo, sehingga keteguhan tekannya jugameningkat.

Keteguhan Geser. Dari analisis keragaman diTabel 4 diketahui bahwa impregnasi monomer ke dalamkayo 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 bernbahmenjadi polimer tidak mempengaruhi ikatan antarseratpada 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 diimpregnasidengan MMA.

4. Kayo plastik memiliki stabilitas dimensi yang lebih baikdibandingkan kayo aslinya.

5. Pembuatan kayo plastik dapat meningkatkan keteguhanlentur dan keteguhan tekan, sedang keteguhan gesertidak mengalami pernbahan.

DAFfAR PUSTAKA

1. NURWATI, Pengaruhjenis monomer dan dosis radiasiterhadap sifat fisis dan mekanis kayo plastik. TesisFakultas Pertanian IPB, 1990, tidak dipublikasi.

2. ROWELL, RM., NfOISUK,R and MEYER,lA., WoodPolymer 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 STANDARDINSTITUTION, Method of Test-ing Small Clear Speciment of Timber, B.S. 373-57(1994).

5. ROWELL, R The Chemistry of Solid Wood, AmericanChemical Society, Washington D.C (1984).

Tabel I. Jenis monomer daD campurannya yang diimpregnasikan ke dalam kayo karet

Jenis monomer

---------------

Kontrol

- Metilmetakrilat (MMA).- Stircna (St).- Vinil asetat (VAc).

100

-----------

Komposisi

Tabel 2. Nilai rata-rata sifat fisis daD mekanis kayo plastik (kayu yang diimpregnasi polimerisasi radiasi)dari kayo karet

SifatKomposisi jenis monomer.

Kontrol

-- - - -------

2 3 7

1. Kandungan polimer,kglm3.2. Kadar air kesetimbangan,%. 15,43. Beratjenis (BkWkt) 0,684. Perubahandimensi.%.

- Pengembangan radial. 2,37- Pengcmbangan tangensial. 4,38- Pcnyusutanradial. 3,08- Penyusutan tangensial. 6,54

5. Modulus ofElasticity,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.

195,611,00,83

1,062,102,294,90

4 5 6

102,614,00,71

122,111,30,75

70,914,70,70

103,313,50,76

135,4 101,612.1 12,70,73 0,73

0,973,233,276,15

0,891,812,274,80

I,ll2,852,836,05

1,403,082,984,91

0,922,162,435,09

1,042,072,834,91

96,42 84,24111 1.6 942.1

80,63924,6

73,76701,0

72,648255

444,3 649,0

104,7110,1

111.6109,1

74,56 79,16734,6 749,4

444,9 504,6 487,9 516,0 532,3459,0

110,496,7

115,8109,2

105,696,2

105,485,7

104,995,2

112,2100,8

--- -----------

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 50100 - 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 polimer2. Kadar air kesetimbangan3. Berat jenis (BkWkt)4. Perubahan dimensi

a. Pengembangan radialb. Pengembangan tangensialc. Penyusutan radiald. Penyusutan tangensial

5. Modulus of

Elasticity, kg/cm1.(X1O00)6. Modulus of Ruptur,kg/cm1.7. Keteguhan tekan II Berst8. 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 -12,65

Tabel 4. Ringkasan analisis ragam daD uji beds rata-rata DUNCAN

-17,48+7,79

-26,76+10,74

SifatKontrol

I. Kandungan polimer2. Kadar air kesetimbangan3. Berat jenis (BktlVkt)4. Perubahan dimensi

a. Pengembangan radial ab. Pengembangan tangensial ac. Penyusutan radial ad. Penyusutan tangensial a

5. Modulus of Elasticity (XIOOO) e6. Modulus of Rupture e7. Keteguhan tekanllserat d8. 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

bbcaababbbed

aa

2

d abe abbed cd

+7,10-8,49

+0,61-22,17

5

cdbe

bcdabbeebed

aa

6

bedbe

bcdabbebe

aa

Komposisi : 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

ad

aa

a

bcda

bbaaabbd

baaa

aa

aa

4

abeb

bbabbeecd

aa

F Hitung 5%7

db

3,784**9,207**

bd

4,580**11,019**1,7142,590*3,615**8,822**10,830**

abbebeb

aa

0,5241,658

- 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:

84

Aplikasilsotop don Radiasi, 1996

S RI WAHYUNI

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 dilakukanoleh NURWATI (1990). Dosis tersebut di alas sudahoptimum untuk MMA.

2. Ada pengaruhnya terhadap polymer loadin~.

ERIZAL

Semua jenis monomer yang Anda pakai bersifattoksis, apakah tidak dilakukan uji sisa monomer pada kayoyang telah dipolimerisasi radiasi, mengingat dosis radiasiyang dipakai relatif rendah, yaitu 20 kGy.

AGUS. I

Tidaklbelum dilakukan, kami akan melakukanpada penelitian selanjutnya.

DARMAWAN

Proses apa yang terjadi antara monomer dengankayo tersebut apakah Jmrlting/croslin~n~?

DISKUSI

AGUS. I

Proses Jmrltin~.

SUGIARTO. D

1. Apakah ada hubungan viskositas bahan monomerdengan 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

oc