Ir. Efrida Basri, MSc.Ir. Jamal Balfas, MSc.

PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN HASIL HUTANBADAN PENELITIAN, PENGEMBANGAN DAN INOVASI

KEMENTERIAN LINGKUNGAN HIDUP DAN KEHUTANAN

PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN HASIL HUTANBADAN PENELITIAN, PENGEMBANGAN DAN INOVASI

KEMENTERIAN LINGKUNGAN HIDUP DAN KEHUTANAN

konkonkonSERI PAKET IPTEK

TEKNOLOGI STABILISASI

DIMENSI KAYU

SERI PAKET IPTEKTEKNOLOGI STABILISASI

DIMENSI KAYU

PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN KETEKNIKAN KEHUTANAN DAN PENGOLAHAN HASIL HUTAN

BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN KEHUTANANKEMENTERIAN KEHUTANAN

BOGOR, JULI 2015

Judul Buku: Seri Paket Iptek Teknologi Stabilisasi Dimensi Kayu

Penulis: Ir. Efrida Basri, MSc. Ir. Jamal Balfas, MSc.

Desain Sampul dan Penata Isi: Ikrar Bey Khubaib

Jumlah Halaman: 22 + 6 halaman romawi

Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan–Badan Penelitian, Pengembangan dan Inovasi–Kementerian Lingkungan Hidup dan KehutananJl. Gunung Batu No. 5, BogorTelp/Fax: 0251 - 8633 378/8633413 E-mail: info@pustekolah.orgWebsite: www.pustekolah.org

ISBN: 978-979-3132-68-6

Dicetak oleh Percetakan IPB, Bogor - IndonesiaIsi di Luar Tanggung Jawab Percetakan

© 2015, HAK CIPTA DILINDUNGI OLEH UNDANG-UNDANG

Dilarang mengutip atau memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku tanpa izin tertulis dari penerbit

Kata Pengantar

Ketersediaan kayu berkualitas tinggi di alam makin terbatas sementara kebutuhannya semakin meningkat. Kayu cepat tumbuh sebagai solusi banyak ditanam masyarakat dan dapat dipanen dalam waktu relatif singkat. Secara ilmiah dapat diprediksi bahwa kayu dari kelompok jenis ini berkualitas rendah (inferior), terutama berdimensi tidak stabil dan tidak awet. Meskipun begitu, perkembangan teknologi dewasa ini memungkinkan kayu inferior bisa ditingkatkan kualitasnya.

Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan (P3HH) mempunyai misi menyediakan Iptek yang mampu meningkatkan nilai tambah produk kayu berkualitas rendah sesuai standar mutu yang ditetapkan dan eco-friendly serta memanfaatkan limbah penggergajian kayu yang potensinya cukup besar di industri pengolahan kayu menjadi bahan formula untuk peningkatan kualitas kayu.

Berdasarkan misi tersebut, sejak tahun 2010 P3HH telah melakukan penelitian dan pengembangan Teknologi Stabilisasi Dimensi Kayu dengan cara memadatkan kayu secara fisika menggunakan kempa panas dan secara kimia dengan mengimpregnasi

campuran ekstrak serbuk kayu gergajian jati dan resin organik ke dalam struktur kayu. Aplikasi teknologi inovatif tersebut diarahkan untuk meningkatkan kualitas produk kayu mebel yang mampu dikerjakan anak bangsa, menggunakan bahan dan peralatan yang tersedia di Indonesia.

Bogor, Juli 2015Kepala Pusat Litbang Hasil Hutan

Dr. Ir. Dwi Sudharto, M.Si.

Kata Pengantar ................................................................................... iii

Daftar Isi ............................................................................................v

Daftar Gambar ....................................................................................vi

A. Pendahuluan ..............................................................................1

B. Pemadatan Kayu secara Fisika .............................................3

B.1. Pemadatan dengan Perlakuan Tekanan panas .................................................................3

B.2. Pemadatan dengan Perlakuan Kombinasi Pengukusan dan Tekanan Panas .............................5

C. Pemadatan Kayu secara Kimia .................................8

C.1. Bahan Impregnan Campuran Ekstrak Jati dan Resin dengan Pelarut Metanol ........................8

C.2. Bahan Impregnan Campuran Ekstrak Jati dan Resin dengan Pelarut Air .................................14

D. Rekomendasi ........................................................................... 18

Daftar Pustaka .................................................................................. 20

DaftarIsi

Gambar 1. Kayu tisuk hasil pemadatan dan kontrol ................

Gambar 2. Kayu jati cepat tumbuh dan jabon hasil pemadatan .......................................

Gambar 3. Tabung vakum tekan .....................................................

Gambar 4. Aplikasi finishing kayu jati rakyat umur 15 tahun dengan formula EJT+RS .................

Daftar Gambar

Teknologi stabilisasi dimensi ditujukan untuk mendapatkan kayu dengan dimensi yang stabil sehingga tidak mengembang dan menyusut yang berakibat terhadap perubahan bentuk dan kerusakan produk. Dalam penggunaannya, kayu yang telah kering masih bisa berubah dimensi yang disebabkan oleh perubahan kadar air karena perubahan suhu dan kelembapan udara. Dimensi kayu yang stabil selama penggunaan diperlukan untuk mengurangi distorsi pada komponen mebel yang menyebabkan pintu lemari menjadi renggang atau sulit untuk ditutup, sambungan antarkomponen lepas, atau delaminasi pada produk perekatan. Salah satu teknologi untuk menstabilkan dimensi kayu adalah pemadatan (densifikasi). Pemadatan kayu dapat dilakukan secara fisika, kimia, maupun kombinasi keduanya.

Proses mendapatkan teknologi pemadatan kayu umur muda dilakukan di Pustekolah sejak tahun 2011–2014. Proses tersebut menghasilkan 2 metode untuk menstabilkan dimensinya, antara lain 1) Pemadatan secara fisika, yaitu dengan perlakuan kempa/tekanan panas (physical densification) dan 2) Pemadatan secara kimia, yaitu dengan mengimpregnasi resin, baik resin organik maupun anorganik ke dalam struktur kayu (chemical densification). Tahapan untuk kegiatan butir

BAB IPendahuluan

2

SERI PAKET IPTEK TEKN

OLO

GI STA

BILISASI D

IMEN

SI KAYU

1 meliputi persiapan bahan, pemadatan, dan informasi kinerja. Tahapan untuk kegiatan butir 2 meliputi persiapan bahan, pembuatan bahan impregnan, proses impregnasi, dan informasi kinerja.

Jenis kayu yang telah dilakukan pemadatan dengan tekanan panas adalah tisuk atau waru gunung (Hibiscus macrophyllus Roxb) berumur 8 dan 12 tahun, kayu jabon (Anthocephalus cadamba Miq.) berumur 5 tahun, dan jati (Tectona grandis Linn. F) cepat tumbuh (JCT) berumur 5 dan 15 tahun. Sementara jenis kayu yang dipadatkan dengan perlakuan kimia adalah kayu JCT dan jabon berumur 5 tahun serta kayu karet (Hevea brasiliensis Muel. Arg.) rakyat berumur 30 tahun. Bahan impregnan pada perlakuan kimia adalah campuran ekstrak serbuk jati tua (umur 60 tahun) dari limbah penggergajian kayu jati dan resin organik larut metanol (sirlak, dan damar mata kucing) serta larut air (akrilik, polivinil, dan resorsinol).

Peralatan yang digunakan untuk memadatkan kayu dengan perlakuan tekanan panas adalah gergaji mesin, mesin serut, timbangan, pengering kayu, alat kempa panas (hot press), bak pengukus (untuk perlakuan kayu yang dikukus), alat ukur dimensi kayu, dan timbangan. Adapun peralatan untuk memadatkan kayu dengan perlakuan kimia adalah gergaji mesin, penggerus serbuk kayu (hammermill), beakerglass, alat vakum-tekan, timbangan, termometer, peralatan ekstraksi, bak penangas air (waterbath), oven memmert, alat pengering kayu, alat ukur pengembangan kayu (swellow meter), alat ukur kadar air, serta kaliper.

B.1. Pemadatan dengan Perlakuan Tekanan Panas

1. Persiapan bahanDolog digergaji untuk mendapatkan lembaran papan ukuran 3 x 10–15 x 300 cm. Papan-papan tersebut kemudian dikeringkan menggunakan suhu maksimal 60oC hingga mencapai kadar air 12%. Papan diserut kedua permukaan atas-bawah dan dijadikan contoh uji ukuran 2,5 x 10 x 15 cm.

2. Cara Pemadatan KayuPapan yang akan dipadatkan, dipanaskan lagi pada suhu 180oC selama 3 jam. Papan-papan tersebut kemudian dipadatkan dengan mesin kempa panas menggunakan suhu 180oC dan 200oC selama 40 menit dengan tekanan 25 kg/cm2. Selanjutnya, papan hasil padatan ditimbang berat dan diukur dimensi tebalnya sebelum ditempatkan dalam ruang berkelembapan rendah (Rh <60%) untuk mengamati perubahan dimensinya.

BAB IIB. Pemadatan Kayu secara Fisika

(Physical Densification)

4

SERI PAKET IPTEK TEKN

OLO

GI STA

BILISASI D

IMEN

SI KAYU

3. KinerjaHasil penelitian diperoleh, suhu kempa optimal untuk pemadatan kayu tisuk 180oC. Kayu yang dipadatkan, dimensinya lebih stabil dibandingkan dengan kayu yang tidak dipadatkan. Hal ini ditunjukkan dari pengembangan tebal kayu yang dipadatkan setelah disimpan selama 3 bulan pada kondisi Rh <60%, lebih rendah dibandingkan dengan kayu yang tidak dipadatkan. Berkurangnya kemampuan kayu yang dipadatkan untuk mengeluarkan dan menyerap air dari udara sekelilingnya merupakan salah satu faktor penting untuk menjaga kualitas mebel, terutama pada mebel yang akan ditempatkan di ruangan berpendingin atau diekspor ke negara empat musim dengan kondisi kelembapan udara yang sangat ekstrem.

Tebal kayu yang dipadatkan turun sebesar 22–26% dari tebal awal, tetapi kerapatan dan kekerasannya meningkat. Sel-sel kayu terpadatkan menjadi lebih pipih sehingga mengurangi volume rongga kayu tanpa mengurangi beratnya. Hal ini disebabkan rongga sel kayu yang dipadatkan menyempit dan merapat sehingga berpengaruh terhadap peningkatan kerapatan dan kekerasannya. Hal tersebut tampak pada kayu tisuk yang dipadatkan kekerasan permukaannya meningkat dari kontrol 83–95 kg/cm2 menjadi 143–185 kg/cm2, sedangkan kerapatannya meningkat dari 0,40–0,45 g/cm3 menjadi 0,55–0,58 g/cm3.

Warna kayu yang dipadatkan meskipun lebih gelap, namun permukaannya lebih mengilap dengan tekstur lebih padat, halus, dan licin dibandingkan dengan kayu kontrol. Kayu yang dipadatkan telah memenuhi persyaratan SNI 01-0608-1989 dan persyaratan teknis lain sebagai kayu untuk mebel, baik dari kestabilan dimensi, kekuatan, maupun penampilan atau nilai dekoratif kayu.

Profil fisik permukaan kayu tisuk kontrol maupun yang dipadatkan pada suhu kempa 180oC, tampak pada Gambar 1.

5

SERI

PA

KET

IPTE

K TE

KNO

LOG

I STA

BILI

SASI

DIM

ENSI

KAY

U

a b

a. Kontrool b. Suhuu 180o

a b

a. Kontrol b. Suhu 180O

Gambar 1. Kayu tisuk hasil pemadatan dan kontrol

B.2 Pemadatan Kayu dengan Perlakuan Kombinasi Pengukusan dan Tekanan Panas

1. Persiapan bahanDolog digergaji untuk mendapatkan contoh uji kayu berbentuk papan dengan 2 ukuran tebal, masing-masing 10 cm (T) x 3,0 cm (R) x 30 cm (P) dan 10 cm (T) x 4,5 cm (R) x 30 cm (P). Ukuran panjang papan untuk perlakuan pemadatan 30 cm disesuaikan dengan ukuran alat yang ada di laboratorium Pengolahan Kayu P3HH. Papan-papan tersebut kemudian dikeringkan menggunakan suhu maksimal 60oC hingga mencapai kadar air 20%. Selanjutnya kedua permukaan atas dan bawah papan diserut untuk mendapatkan ukuran tebal 2,5 cm dan 4 cm.

2. Cara Pemadatan KayuContoh uji kayu yang akan dipadatkan dikukus dulu dalam bak pengukus pada suhu 125oC selama 40 menit. Selanjutnya, diukur dimensi dan ditimbang beratnya. Berikutnya dipadatkan menggunakan tekanan sebesar 25 kg/cm2 pada suhu kempa 170oC–190oC sampai tebal kayu berkurang sebesar 20%. Contoh uji yang sudah dipadatkan, ditimbang berat, serta diukur dimensi lebar dan tebalnya untuk mendapatkan data

6

SERI PAKET IPTEK TEKN

OLO

GI STA

BILISASI D

IMEN

SI KAYU

perubahan dimensi ketika disimpan dalam ruangan yang lembap (Rh ±80%) untuk mengamati perubahan dimensinya.

3. Kinerja Suhu kempa optimal untuk pemadatan kayu jabon yang dikukus maupun tanpa dikukus 170oC, sedangkan untuk kayu jati cepat tumbuh (JCT) yang dikukus 180oC dan tanpa kukus 190oC. Kayu yang dipadatkan, dimensinya lebih stabil dibandingkan dengan kayu yang tidak dipadatkan. Hal ini ditunjukkan dari pengembangan tebal kayu yang dipadatkan setelah disimpan pada ruang yang lembap lebih rendah daripada kayu yang tidak dipadatkan. Higroskopisitas kayu yang dipadatkan berkurang. Hal ini merupakan faktor penting untuk menjaga kualitas produk kayu, terutama terhadap produk yang akan ditempatkan pada lingkungan yang fluktuasi suhu dan kelembapannya tinggi.

Kerapatan kayu jabon dan JCT yang dipadatkan tanpa perlakuan pengukusan lebih tinggi dibandingkan dengan kayu tanpa dikukus, sedangkan pengembangan tebal dan kadar air setimbang (KAS) relatif sama, baik pada papan tebal 2,5 cm maupun 4 cm. Sel kayu terpadatkan cenderung memipih sehingga mengurangi volume rongga, sedangkan beratnya tetap. Kerapatan kayu jabon yang dipadatkan meningkat 22%–27%, sementara kerapatan kayu JCT 4%–10%. Persentase peningkatan kerapatan kayu JCT yang dipadatkan lebih rendah dibandingkan dengan kayu jabon terkait dengan ukuran pori dan lumen sel jati yang sangat kecil. Kekuatan dan kekerasan kayu yang dipadatkan juga meningkat dibandingkan dengan kayu yang tidak dipadatkan.

Kayu jabon yang dikukus sebelum dipadatkan memiliki kualitas permukaan lebih bagus dengan tekstur lebih jelas. Hal ini mungkin karena zat ekstraktif yang luruh ketika kayu dikukus membuat serat kayu tampak lebih jelas. Hasil pemadatan kayu jabon memperlihatkan permukaan kayunya mengilap dengan tekstur halus dan licin. Secara visual (penampilan) kualitas kayu jabon yang dipadatkan lebih baik dibandingkan kayu JCT yang dipadatkan. Pada kayu JCT, perlakuan pemadatan dengan kempa panas hanya bisa meningkatkan stabilitas dimensi untuk kayu umur 15 tahun, sedangkan untuk kayu umur 5 tahun belum. Hal ini karena struktur kayu JCT umur 5 tahun belum kokoh.

7

SERI

PA

KET

IPTE

K TE

KNO

LOG

I STA

BILI

SASI

DIM

ENSI

KAY

U

Profil fisik permukaan kayu jabon dan JCT yang dipadatkan, tampak pada Gambar 2.

J

190OC

ati cepat tumb

180OC

1

buh

170OC

kontro

Jabon

kontrol

ol 170 OC

1180OC

190OOC

Jati cepat tumbuh Jabon

Gambar 2. Kayu jati cepat tumbuh dan jabon hasil pemadatan

C.1 Bahan Impregnan Campuran Ekstrak Jati dan Resin dengan Pelarut Metanol

1. Persiapan bahanContoh uji untuk stabilisasi dimensi dibuat dalam 2 ukuran, masing-masing 1 cm (T) x 1 cm (L) x 10 cm (R) dan 1 cm (R) x 1 cm (L) x 10 cm (T) . Contoh uji untuk pengujian keteguhan tekan tegak lurus serat 2 cm (T) x 2 cm (R) x 6 cm (L) dan tekan sejajar serat 2 cm (T) x 2 cm (R) x 9 cm (L). Contoh uji untuk pengujian sifat keawetan kayu 2 cm (T) x 2 cm (R) x 5 cm (L). Sebelum diimpregnasi, semua contoh uji dikeringkan dalam oven pada suhu 63oC hingga mencapai kadar air 10%.

2. Pembuatan bahan impregnanBahan impregnan adalah campuran ekstrak serbuk kayu jati tua berumur 60 tahun dan sirlak serta campuran ekstrak jati tua dengan damar mata kucing (resin organik). Serbuk jati dikeringkan hingga mencapai kadar air kering udara (15%). Selanjutnya, serbuk dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu serbuk asal (kontrol), serbuk 100 mesh, dan serbuk 200 mesh yang diperoleh melalui pengolahan dengan mesin hammermill.

BAB IIIBAB IIIC. Pemadatan Kayu secara Kimia

(Chemical Densification)

9

SERI

PA

KET

IPTE

K TE

KNO

LOG

I STA

BILI

SASI

DIM

ENSI

KAY

U

Pembuatan bahan impregnan diawali dengan mengekstrak 3 kelompok serbuk tersebut dengan waktu ekstraksi 2 taraf yaitu 30 dan 60 menit. Serbuk jati sebanyak 100 g dari setiap perlakuan dimasukkan ke dalam beakerglass kapasitas 2000 ml dan ditambahkan pelarut metanol sebanyak 750 ml. Campuran bahan ini kemudian dipanaskan pada temperatur 70oC dengan menggunakan penangas air (waterbath). Dari semua perlakuan tersebut kemudian dipilih perlakuan yang memberikan hasil ekstrak kering terbanyak untuk diaplikasikan dalam skala yang lebih besar. Setelah pendinginan, campuran bahan diperas dan disaring sehingga diperoleh ekstrak jati, kemudian ditampung dalam jeriken plastik.

Bahan impregnan terdiri atas ekstrak jati murni sebagai pembanding (K) dan campuran ekstrak jati dengan 6 resin. Resin 1–3 terdiri atas ekstrak kayu jati dan sirlak, masing-masing dengan konsentrasi 4%, 6%, dan 8%. Resin 4–6 terdiri atas campuran ekstrak kayu jati dan damar mata kucing dengan konsentrasi yang sama, yaitu 4%, 6%, dan 8%.

Untuk skala aplikasi, perbandingan serbuk jati dengan metanol adalah 1:8 atau 1.000 g serbuk jati dalam 8 l metanol.

3. Cara impregnasi kayu Semua contoh uji kayu setelah ditimbang beratnya, dimasukkan ke dalam tabung vakum-tekan berkapasitas 7 liter (Gambar 3). Selanjutnya, tabung ditutup rapat dan diikuti dengan proses vakum selama 15 menit. Berikutnya, larutan impregnan dimasukkan ke dalam tabung hingga penuh. Kemudian, diberi tekanan sebesar 12 kg/cm2 selama satu jam. Kayu yang sudah diimpregnasi dikeringkan kembali dalam oven pada suhu ± 63oC hingga mencapai kadar air 10%.

Untuk mengetahui pengembangan dimensi kayu yang sudah diimpregnasi dengan mengamati perubahaan dimensi contoh ujinya setelah direndam dalam air selama 24 jam. Cara menghitung persentase pengembangan dimensi kayu sebagai berikut.

10

SERI PAKET IPTEK TEKN

OLO

GI STA

BILISASI D

IMEN

SI KAYU

PP = SD – OD x 100% OD

PP = persentase pengembangan dimensi (%)

SD = dimensi contoh uji kayu yang diimpregnasi

OD = dimensi contoh uji kering oven

Gambar 3. Tabung vakum-tekan

4. Informasi kinerja4.a Ekstrak serbuk jati tua

Ekstraksi serbuk jati ukuran 200 mesh dengan waktu ekstrak 60 menit menghasilkan bahan ekstrak kering sekitar 4%. Ini terbanyak dibandingkan dengan serbuk yang lebih kasar (100 mesh dan kontrol). Oleh karena itu, perlakuan tersebut yang diaplikasikan untuk skala besar. Hasil uji komponen kimia dari bahan ekstrak jati menunjukkan terdapat lebih dari 40% senyawa dari kelompok epoksi, 14% tetrakosaheksan, 7,93% hentiakontanon, dan 13,54% antrakinon (2-methyl antraquinone). Antrakinon termasuk senyawa tektokinon, yaitu zat ekstraktif penting yang membuat kayu jati tahan terhadap organisme perusak dan memberikan warna khas pada jati. Antrakinon sebanyak 13,54% dapat digunakan sebagai insektisida, fungisida, dan zat pewarna organik.

11

SERI

PA

KET

IPTE

K TE

KNO

LOG

I STA

BILI

SASI

DIM

ENSI

KAY

U

4.b Impregnasi kayu

Pengembangan radial kayu jati cepat tumbuh (JCT) yang diimpregnasi lebih rendah dibandingkan dengan pengembangan kayu karet maupun jati tua yang tidak diimpregnasi. Hal ini berbeda pada arah tangensial, di mana pengembangan tangensial JCT lebih besar daripada kayu karet maupun kayu jati tua. Dengan kata lain, nilai stabilitas dimensi kayu JCT jauh lebih rendah daripada kedua jenis kayu tersebut. Perubahan dimensi pada awal rendaman (1 jam pertama) terjadi cukup cepat pada kayu JCT dibandingkan dengan kayu karet dan jati tua. Hal ini menunjukkan bahwa absorpsi air berlangsung lebih cepat pada kayu JCT daripada absorpsi air dari kedua jenis tersebut.

Perubahan dimensi pada kayu JCT yang diimpregnasi dengan ekstrak jati lebih rendah daripada pengembangan yang terjadi pada contoh uji kontrol, sedangkan pada kayu karet tidak terdapat pengaruh yang nyata. Dengan demikian perlakuan deposisi ekstrak jati pada contoh uji pengembangan hanya efektif menyempurnakan stabilitas dimensi pada kayu JCT. Nilai Anti Swelling Efficiency (ASE) pada contoh uji JCT yang diimpregnasi dengan ekstrak jati dapat mencapai lebih dari 50%. Hasil ini menunjukkan deposisi ekstrak jati pada kayu JCT cukup efektif mengurangi laju absorpsi air. Dengan kata lain, perlakuan impregnasi ekstrak jati mampu meningkatkan stabilitas dimensi kayu JCT.

Perlakuan impregnasi dengan campuran ekstrak jati dan sirlak secara nyata berpengaruh terhadap sifat pengembangan kayu. Deposisi larutan campuran tersebut memberikan efek nyata terhadap pengurangan derajat pengembangan pada kedua jenis kayu relatif terhadap kontrolnya, baik pada arah radial maupun tangensial. Perlakuan yang dapat memberikan nilai ASE hingga lebih dari 80% adalah pada penggunaan campuran ekstrak jati dengan sirlak 8%. Efektivitas perlakuan impregnasi campuran ekstrak jati dan sirlak dalam penahanan laju pengembangan secara nyata lebih tinggi dialami pada kayu JCT daripada kayu karet.

Perlakuan impregnasi pada kayu dengan penggunaan campuran ekstrak jati dan damar memberikan pengaruh nyata terhadap laju pengembangan contoh uji selama rendaman. Perlakuan tersebut memberikan pengaruh efektif menahan proses pengembangan kayu

12

SERI PAKET IPTEK TEKN

OLO

GI STA

BILISASI D

IMEN

SI KAYU

JCT daripada pengembangan kayu karet. Efektivitas perlakuan ini juga dipengaruhi oleh faktor konsentrasi damar yang digunakan. Secara umum, nilai penahanan pengembangan (ASE) meningkat dengan pertambahan konsentrasi damar. Nilai ASE tertinggi (lebih dari 80%) dicapai pada perlakuan jati cepat tumbuh dengan konsentrasi damar 8%.

Perlakuan impregnasi memberikan pengaruh nyata terhadap sifat keteguhan tekan kayu. Impregnasi dengan ekstrak jati dapat meningkatkan keteguhan tekan kayu JCT dan karet lebih dari 20%. Impregnasi dengan larutan campuran ekstrak jati dan sirlak secara nyata meningkatkan nilai keteguhan tekan hingga 40% pada kayu JCT dan 25% pada kayu karet. Perlakuan impregnasi dengan campuran ekstrak jati dan damar meningkatkan nilai keteguhan pada JCT sekitar 10–20%, namun menurun pada kayu karet.

Ketahanan kayu JCT dan kayu karet yang diimpregnasi dengan ekstrak jati bisa meningkatkan ketahanan kedua jenis kayu tersebut dari kelas IV (kontrol) menjadi kelas III. Kelas ketahanan kedua jenis kayu ini terhadap rayap kayu kering meningkat menjadi kelas II dengan penambahan resin damar 4% ke dalam larutan ekstrak jati. Berbeda dengan damar, penambahan sirlak ke dalam larutan ekstrak jati tidak menambah kelas ketahanan kedua jenis kayu tersebut terhadap rayap kayu kering.

Kesan warna kayu JCT dan karet yang diimpregnasi dengan ekstrak jati tua maupun campuran ekstrak jati dengan sirlak ataupun damar menjadi lebih gelap kecokelatan mendekati warna kayu jati tua. Deposisi ekstrak dan resin pada struktur kayu JCT dan karet menyebabkan permukaan kayu menjadi sangat keras. Secara laboratoris hasil penelitian ini sudah bisa memenuhi persyaratan kayu untuk bahan mebel yaitu dimensi stabil dan bernilai dekoratif (setara dengan jati tua).

Campuran ekstrak serbuk jati tua dan sirlak (EJT+RS) konsentrasi 6% cocok sebagai bahan finishing yang langsung dioles ke permukaan kayu tanpa menggunakan filler sebagai bahan penutup pori-pori kayu. Kesan warna kayu jati umur 15 tahun yang dioles permukaannya dengan formula tersebut tampak seperti warna kayu jati tua (Gambar 4).

13

SERI

PA

KET

IPTE

K TE

KNO

LOG

I STA

BILI

SASI

DIM

ENSI

KAY

U

Gambar 4. Aplikasi finishing kayu jati rakyat umur 15 tahun dengan formula EJT+RS

Impregnasi kayu dengan larutan ekstrak jati memerlukan biaya sekitar Rp1.800.000 per m3. Biaya ini dua kali lebih mahal dibandingkan dengan biaya perlakuan pengawetan kayu secara konvensional. Namun, perlakuan ini lebih ditujukan pada penyempurnaan aspek stabilitas dimensi, sifat mekanis, dan kualitas permukaan kayu. Bila dibandingkan dengan perlakuan stabilisasi dimensi secara permanen dengan metode asetilasi atau furfurilasi, biaya perlakuan dengan ekstrak jati hanya sekitar 2 sampai 4% dari biaya asetilasi atau furfurilasi.

Bila digunakan asumsi harga sortimen kayu gergajian JCT dan karet masing-masing sebesar Rp6.000.000 dan Rp4,000.000 per m3, harga kayu impregnasi untuk kedua jenis tersebut menjadi sekitar Rp8.000.000 dan Rp6.000.000, naik sekitar 30 sampai 50% dari harga pasar. Harga ini masih jauh lebih rendah dibandingkan dengan harga sortimen kayu jati tua asal Jawa Timur yang mencapai lebih dari Rp25.000.000 per m3.

14

SERI PAKET IPTEK TEKN

OLO

GI STA

BILISASI D

IMEN

SI KAYU

C.2 Bahan Impregnan Campuran Ekstrak Jati dan Resin dengan Pelarut Air

1. Persiapan bahanContoh uji untuk stabilisasi dimensi dibuat dalam 2 ukuran, masing-masing 1 cm (T) x 1 cm (L) x 10 cm (R) dan 1 cm (R) x 1 cm (L) x 10 cm. Contoh uji untuk pengujian keteguhan tekan tegak lurus serat 2 (T) x 2 cm (R) x 6 cm (L) cm dan tekan sejajar serat 2 cm (T) x 2 cm (R) x 9 cm (L). Contoh uji untuk sifat keawetan kayu terhadap rayap kayu kering 2 cm (T) x 2 cm (R) x 5 cm (L) dan rayap tanah 2,5 cm (T) x 0,5 cm (R) dan 2,5 cm (L) . Sebelum diimpregnasi, semua contoh uji dan sortimen dikeringkan dalam oven pada suhu ±63oC hingga kadar airnya sekitar 10%.

2. Pembuatan bahan impregnanSerbuk kayu jati tua (umur 60 tahun) digiling kemudian diayak. Serbuk 200 mesh direbus dengan air pada suhu 80oC, selama 2–3 jam. Sebagai pembanding, serbuk 200 mesh yang direbus dalam air ditambahkan 0,5% NaOH. Selanjutnya, larutan tersebut disaring dengan kain dan ampas yang tertinggal diperas lagi untuk mendapatkan cairan sisa.

Bahan untuk impregnasi, masing-masing terdiri atas campuran ekstrak jati tua dengan 6 resin. Larutan 1–3 terdiri atas ekstrak kayu jati dan resin polivinil, masing-masing dengan konsentrasi 8%, 10%, dan 12%. Larutan 4–6 terdiri atas campuran ekstrak kayu jati tua dan resin akrilik dengan konsentrasi yang sama yaitu 8%, 10%, dan 12%. Sebagai tambahan dilakukan impregnasi dengan menggunakan dua komposisi ekstrak jati dan resorsinol 5%. Komposisi pertama (ER1) menggunakan pelarut air, sedangkan komposisi kedua (ER2) menggunakan larutan NaOH konsentrasi 0,5%.

3. Cara impregnasi kayu Semua contoh uji kayu ditimbang beratnya sebelum dimasukkan ke dalam tabung vakum-tekan berkapasitas 7 liter (Gambar 3). Setelah contoh uji dimasukkan, tabung ditutup rapat dan diikuti dengan proses vakum selama 15 menit. Larutan impregnan dimasukkan ke dalam

15

SERI

PA

KET

IPTE

K TE

KNO

LOG

I STA

BILI

SASI

DIM

ENSI

KAY

U

tabung hingga penuh. Kemudian diberi tekanan 12 kg/cm2 selama satu jam. Kayu yang sudah diimpregnasi dikeringkan kembali dalam oven pada suhu ± 63oC hingga mencapai kadar air 10%, kemudian ditimbang berat dan diukur dimensinya.

Untuk mengetahui pengembangan dimensi kayu yang sudah diimpregnasi yaitu dengan mengamati perubahaan dimensi contoh ujinya setelah direndam dalam air selama 24 jam. Cara menghitung persentase pengembangan dimensi kayu, sama seperti yang dilakukan pada pemadatan kayu dengan bahan impregnan campuran ekstrak jati dan resin dengan pelarut metanol (C.1).

4. Informasi kinerja4.a Ekstrak serbuk jati tua

Hasil yang diperoleh dari ekstrak serbuk jati dengan pelarut air sangat kecil, hanya 0,8–1%. Namun ekstrak serbuk jati kering yang diperoleh dalam larutan NaOH 0,5% sangat tinggi, yaitu sebesar 11,25%. Ini relatif proporsional dengan hasil ekstraksi jati tua dalam NaOH 1% sebesar 19,8% yang diteliti di P3HH. Oleh karena itu, untuk mendapatkan ekstrak jati kering yang tinggi perlu menambahkan NaOH 0,5% ke dalam air.

4.b Impregnasi kayu

Nilai anti swelling efficiency (ASE) pada contoh uji kayu JCT yang diberi perlakuan campuran ekstrak jati dengan akrilik 12% mencapai 49%, sedangkan pada contoh uji kayu jabon bisa lebih dari 90%. Ini menunjukkan perlakuan impregnasi dengan campuran ekstrak jati dan akrilik hanya efektif meningkatkan stabilitas dimensi pada kayu jabon.

Perlakuan impregnasi dengan campuran ekstrak jati dan polivinil 8% sudah bisa meningkatkan nilai ASE JCT hingga 74% dan kayu jabon 98%. Namun, nilai stabilitas dimensi kayu JCT dan jabon lebih tinggi lagi pada konsentrasi polivinil 12%.

Perlakuan impregnasi paling efektif menunjukkan nilai ASE yang tertinggi adalah perlakuan kedua jenis kayu dengan campuran ekstrak jati dan resorsinol formaldehida. Pada perlakuan ini nilai ASE untuk kayu JCT dapat mencapai lebih dari 100% dan kayu jabon lebih dari 170%. Efektivitas yang tinggi pada perlakuan ini dibandingkan

16

SERI PAKET IPTEK TEKN

OLO

GI STA

BILISASI D

IMEN

SI KAYU

dengan perlakuan lainnya mungkin disebabkan oleh perbedaan reaksi yang bersifat lebih hidrofobik antara struktur kayu dengan resorsinol dibandingkan dengan kedua resin tersebut.

Ekstraksi serbuk jati dengan pelarut air yang ditambahkan NaOH 0,5% (EJ2) secara konsisten menunjukkan peningkatan nilai ASE lebih baik daripada ekstraksi serbuk jati dengan pelarut air panas (EJ1). Perbedaan ini berhubungan dengan sifat kelarutan zat ekstraktif jati dalam NaOH yang lebih banyak dibandingkan dengan dalam air panas.

Impregnasi dengan larutan campuran ekstrak jati dan resorsinol secara nyata meningkatkan nilai keteguhan tekan hingga 10% pada kayu JCT dan 15% pada kayu jabon. Perbedaan kedua jenis ini mungkin disebabkan oleh deposisi ekstraktif dan resin yang lebih tinggi pada kayu jabon dibandingkan dengan kayu JCT.

Perlakuan impregnasi dengan campuran ekstrak jati dan resorsinol (EJR) menunjukkan perubahan warna paling gelap pada kedua jenis kayu dibandingkan dengan perlakuan dengan larutan campuran ekstrak jati dan akrilik atau polivinil. Perbedaan ini selain disebabkan oleh warna larutan EJR yang berwarna gelap (kehitaman) juga disebabkan oleh deposisi resin yang lebih banyak dibandingkan dengan perlakuan lainnya.

Perlakuan impregnasi kayu JCT dan jabon dengan berbagai impregnan meningkatan sifat keawetan kayu terhadap rayap kayu kering dari kelas IV menjadi kelas III. Namun terhadap rayap tanah, sifat keawetan JTC meningkat menjadi kelas II untuk jabon dan kelas I untuk kayu JCT.

Sifat keawetan kedua jenis ini lebih meningkat lagi dengan impregnan yang mengandung resorsinol, baik dengan tambahan ataupun tanpa NaOH 0,5%. Dengan perlakuan tersebut, kelas ketahanan kayu JTC terhadap rayap tanah dari IV (kontrol) meningkat menjadi kelas I, sedangkan kayu jabon dari IV (kontrol) menjadi Kelas II. Dari sifat keawetannya, kedua jenis tersebut sudah memenuhi persyaratan kayu untuk bahan lantai.

Perlakuan impregnasi kayu dengan larutan ekstrak jati memerlukan biaya sekitar Rp900.000 per m3. Biaya ini meningkat hingga 50% dengan

17

SERI

PA

KET

IPTE

K TE

KNO

LOG

I STA

BILI

SASI

DIM

ENSI

KAY

U

pertambahan bahan (resin) lain, mulai dari akrilik, polivinil hingga resorsinol. Namun demikian, pertambahan biaya tersebut masih relatif rendah dibandingkan dengan pertambahan biaya yang diakibatkan oleh perlakuan terdahulu menggunakan ekstrak jati larut metanol serta campurannya dengan resin sirlak dan damar mata kucing.

Bila digunakan asumsi harga sortimen kayu gergajian JCT umur 5 tahun dan jabon masing-masing sebesar Rp6.000.000 dan Rp3.000.000 per m3, harga kayu impregnasi untuk kedua jenis tersebut menjadi sekitar Rp7.500.000 dan Rp4.500.000, naik sekitar 25 sampai 30% dari harga pasar. Harga ini jauh lebih rendah dibandingkan dengan harga sortimen kayu jati tua asal Jawa Timur yang mencapai lebih dari Rp25.000.000 per m3.

Hasil penelitian selama kurun waktu 2011–2014, mendapatkan 2 Paket IPTEK Stabilisasi Dimensi Kayu tanaman umur muda dengan perlakuan fisika (physical densification) dan kimia (chemical densification).

Stabilisasi dimensi kayu tisuk umur 12–15 tahun, kayu jati cepat tumbuh (JCT) umur 15 tahun dan kayu jabon umur 5 tahun dapat dilakukan dengan perlakuan fisika menggunakan kempa panas sebesar 25 kg/cm2 selama 40 menit. Suhu optimal kempa yang direkomendasikan untuk kayu tisuk dan kayu JCT 180oC, sedangkan untuk kayu jabon 170oC.

Stabilisasi dimensi kayu JCT dan jabon umur 5 tahun, serta kayu karet pada perlakuan kimia dapat dilakukan dengan mengimpregnasi bahan impregnan yang mengandung ekstrak jati tua ke dalam struktur kayu. Bahan impregnan yang direkomendasikan untuk menstabilkan dimensi, sekaligus meningkatkan kekuatan, keawetan, dan membuat performa permukaan kayu menyerupai kayu jati tua adalah campuran ekstrak serbuk jati tua dengan resin organik (sirlak atau damar mata kucing) atau dengan resin larut air (polivinil, akrilik, atau resorsinol). Khusus

BAB IIIBAB IIID. Rekomendasi

19

SERI

PA

KET

IPTE

K TE

KNO

LOG

I STA

BILI

SASI

DIM

ENSI

KAY

U

untuk resin larut air, direkomendasikan menggunakan resorsinol dengan pelarut air yang ditambahkan NaOH 0,5%.

Formula campuran ekstrak serbuk jati dan sirlak konsentrasi 6%–8% direkomendasikan juga sebagai bahan finishing kayu jati cepat tumbuh atau non jati tanpa menggunakan bahan dasar filler (penutup pori kayu). Hal ini sudah dibuktikan dengan mengaplikasikan formula tersebut pada permukaan pagar tangga rumah dari kayu JCT umur 15 tahun.

Basri E, Balfas J. (2014). Impregnasi ekstrak jati dan resin pada kayu jati cepat tumbuh dan karet. Jurnal Penelitian Hasil Hutan. 32 (4), 283–289.

Basri E. (2011). Kualitas Kayu Waru Gunung (Hibiscus macrophyllus Roxb.) pada Tiga Kelompok Umur dan Sifat Densifikasinya untuk Bahan Mebel. [Tesis]. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Tidak diterbitkan.

Basri E, Abdurahman, Dwianto W. (2014a). Pengaruh pengukusan dan pengempaan panas terhadap beberapa sifat kayu jabon untuk bahan mebel. Jurnal IPTEK Kayu Tropis. 12 (2), 169–177.

Basri E, Balfas J, Dewi LM, Abdurahman. (2013). Teknologi stabilisasi dimensi kayu. Laporan Hasil Penelitian. Bogor: Pusat Litbang Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan.

Basri E, Hadjib N, Saefudin. (2014b). Effects of heat-pressure treatment on some properties of young-teak wood. Proceed. of the 2nd INAFOR 27-28 August 2013 in Jakarta. Celebrating a 100-year Forestry Research in Indonesia: Forestry Research for Sustainable Forest Management and Community Welfare. Pp 460–465.

Daftar Pustaka

Basri E, Balfas J, Dewi LM, Jasni, Abdurahman. (2014c). Teknologi stabilisasi dimensi kayu. Laporan Hasil Penelitian. Bogor: Pusat Litbang Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan.

Esteves B, Nunes L, Pereira H. (2011). Properties of furfurylated wood (Pinus pinaster). European Journal of Wood and Wood Products 69, 521–525.

Haupt M, Leithoff H, Meier D, Puls J, Richter HG, Faix O. 2003. Heartwood

Hill, CAS. (2011). Wood modification: An update. Bioresources. 6 (2), 918–919.

Ibach RE. (2010). Specialty Treatments. Wood Handbook. Chapter 19. Madison: Forest Products Laboratory, USDA.

Khalil HPSA, Dungani R, Mohammed IA, Hossain MS, Aprilia NAS, Budiarso, S. & Rosamah, E. (2014). Determination of the Combined effect of chemical modification and compression of agatis wood on the dimensional stability, termite resistance, and morphological structure. Bioresources. 9 (4), 6614–6625.

Lukmandaru G. (2009). Perubahan warna pada kayu teras jati (Tectona grandis) doreng melalui ekstraksi berturutan. Jurnal IPTEK Hasil Hutan Vol 2 (1): 15–20.

Pandey KK, Jayashree, Nagaveni HC. (2009). Study of dimensional stability, decay resistance, and light stability of phenylisothiocyanate modified rubberwood. Bioresources. 4 (1), 257–267.

Praptoyo H. (2010). Pengenalan sifat dasar kayu untuk mebel dan kerajinan. Dalam Peningkatan Kualitas Mebel dan kerajinan kayu ekolabel. Yogyakarta: Pusat Pendidikan dan Pelatihan THH Fahutan UGM dan Cakrawala Media Yogyakarta.

Rowell RM. (2006). Acetylation. Forest Products Journal . 56 (9), 4–12.