Hidroksimetilasi Pulp Kenaf untuk Binderless Medium Density Fiberboard (MDF)

ABSTRACT
DHH

Hydroxymethylation of Kenaf Pulp for
Binderless Medium Density Fiberboard (MDF)
By : 1)Wulan Sastrinni, 2)Nyoman J. Wistara, Ph.D,
3)
Prof. Dr. Gustan Pari, M.Si

INTRODUCTION. Lignin can be a potential alternative for synthetic phenol
formaldehyde resin for the adhesive of wood composite. However, its quality is
inferior compared to that of phenolic resin, thus modification process to increase
its reactivity is paramount. In the present experiments, lignin reactivity is
increased through hydroxymethylation.
MATERIAL AND METHOD. The stem of kenaf was milled with a disk refiner
and then the fibers were hydroxymethylated in various level of alkalinity. The
concentration of NaOH used was 3%, 6% and 12%. MDF (30 cm x 30 cm x 1 cm)
with target density of 0,65 g/cm³ was produced by wet process. Physical and
mechanical properties of MDF were determined following the standard procedure
of JIS A 5905: 2003. Chemical changes in the surface of pulp and the change of
board crystallinity were evaluated with FTIR-KBr method and X-Ray

Diffractometry (XRD), respectively.
RESULTS. The concentration of NaOH did not significantly influent IB and heat
conductivity of MDF. Density, moisture content, IB and screw withdrawal tended
to increase with increasing the concentration of NaOH. Meanwhile, thickness
swelling, water absorption, MOE and MOR decreased with the increase of NaOH
concentration.
FTIR spectra indicated that the OH group at 3400 cm-1 tended to increase by
hydroxymethylation and could be the origin of high water absorption and
thickness swelling values of the resulting boards. Higher alkalinity during
hydroxymethylation increased aromatic ring group at 1600 cm-1 - 1500 cm-1 to a
higher level of those of control. This is indicative of better formaldehyde reaction
and might be the reason for the increased IB. Higher alkalinity during
hydroxymethylation stage was likely increasing cellulose crystallinity. Along with
higher amount of lignin content in the board, higher cellulose crystallinity is
assumed to significantly contribute to the increasing density, tensile strength and
stiffness of the resulting fiberboard. Hydroxymethylation of kenaf pulp was
successfully improved board properties. Except for the moisture content, thickness
swelling and internal bonding, all properties of the resulting MDF satisfied the
requirement of JIS A 5905: 2003 (type 5) standards.
Key words: Hibiscus cannabinus L., hydroxymethylation, lignin, MDF

1)

Student of the Department of Forest Products, Faculty of Forestry IPB
Lecturer of the Department of Forest Products, Faculty of Forestry IPB
3)
Researcher of Forestry Research and Development Centre, Ministry of Forestry
2)

1

PENDAHULUAN
Perekat merupakan komponen penting di dalam produk komposit kayu yang
sebagian besar dibuat dari bahan sintetis berbasis formaldehida. Perekat ini
dianggap kurang ramah lingkungan, sehingga penelitian dan pengembangan
perekat alternatif ramah lingkungan sangat diperlukan. Lignin adalah salah satu
alteratif bagi perekat sintetis ini (Pizzi 1994).
Lignin adalah suatu produk alami yang dihasilkan oleh semua tumbuhan berkayu
yang merupakan komponen kimia utama penyusun kimia kayu selain selulosa dan
hemiselulosa. Lignin merupakan polimer organik tanaman paling melimpah
setelah selulosa dan kandungannya bergantung pada jenis tanamannya yang

berkisar dari 15–30% (Mansouri dan Salvado 2006).
Lignin memiliki gugus hidroksil fenolik dan alifatik di posisi C-α dan C-γ pada
rantai sampingnya. Karena keberadaan gugus fungsional yang sama yaitu gugus
fenolik, lignin dapat berperan sebagai substitusi fenol dalam perekat PF (Benar et
al. 1999). Kehadiran gugus hidroksil, baik fenolik dan alifatik dalam lignin
dimanfaatkan sebagai pengganti parsial untuk fenol dalam produk sintesis
(Malutan et al. 2008). Selain memiliki kesamaan struktur dengan perekat PF,
potensi lignin sebagai pengganti fenol dalam perekat PF lebih lanjut didukung
oleh kemudahannya untuk diperoleh, tidak beracun dan harganya yang lebih
murah (Vázquez et al. 1997).
Lignin teknis hasil proses pulping (Çetin dan Özmen 2003) seperti lignin kraft dan
lignosulfonat telah dipergunakan sebagai pengganti sebagian fenol di dalam resin
fenol atau secara langsung dipergunakan sebagai perekat alami dalam proses
pembuatan papan serat (Alonso et al. 2005; Velásquez et al. 2003). Arias (2008)
bahkan mengatakan bahwa lignin dapat digunakan sebagai bahan perekat tanpa
memerlukan perlakuan sebelumnya. Tetapi reaktifitas lignin teknis sebagai
perekat alami lebih rendah daripada perekat fenol karena rendahnya kandungan
hidroksil fenolik, substitusi cincin yang tinggi dan adanya halangan sterik
(Vázquez et al. 1999). Karena alasan tersebut, lignin teknis hanya dapat

2

digunakan sebagai pengganti fenol dalam jumlah yang terbatas (Nimz 1983).
Keterbatasan penggunaan perekat berbasis lignosulfonat dalam perekatan kayu
kemungkinan disebabkan oleh rendahnya kemampuan lignosulfonat untuk
berikatan silang dengan, misalnya, perekat PF (Pizzi 1994).
Substitusi yang lebih besar dapat dicapai dengan melakukan modifikasi lignin
dengan tujuan meningkatkan reaktivitasnya (Benar et al. 1999; Arias 2008) dan
keragaman aplikasinya (Arias 2008). Modifikasi dapat dilakukan dengan metode
yang berbeda, yaitu methylolation, phenolation, demethylation dan fractionation
(Malutan et al. 2008). Dari beberapa penelitian (Benar et al. 1999; Malutan et al.
2008), hidroksimetilasi merupakan metode yang relevan dilakukan untuk
memodifikasi lignin. Hidroksimetilasi lignin terdiri dari reaksi lignin dengan
formaldehida dalam media alkali (Malutan et al. 2008).
Pada tahap awal proses hidroksimetilasi, gugus hidroksimetil bereaksi dengan
lignin khususnya pada posisi ortho. Pada saat suhu meningkat, gugus
hidroksimetil bereaksi dengan unit lignin lain atau dengan gugus fenolnya
sehingga membentuk ikatan metilen (Benar et al. 1999). Selanjutnya suhu
menurun menjadi normal sehingga terjadi ikatan silang dan menghasilkan bahan
perekat yang kaku (Pizzi 1994).

Lignin teknis yang telah terhidroksimetilasi dapat digunakan sebagai perekat
dengan presentase substitusi yang berbeda (Benar et al. 1999) tetapi masih belum
menunjukkan hasil yang memuaskan karena reaktivitas lignin terhadap
formaldehida yang rendah dan terbatasnya posisi bebas gugus aromatik lignin
(Pizzi 1994). Kereaktifan lignin pada metode hidroksimetilasi bergantung pada
bahan bakunya (softwood, hardwood atau rumput-rumputan), kondisi pemasakan
pulp (pH, temperatur dan tekanan) dan kondisi reaksi lainnya (Gonçalves dan
Benar 2001). Reaktivitas yang lebih baik dihasilkan oleh lignin dari jenis bahan
berlignoselulosa bukan kayu seperti jenis rumput-rumputan, ketika direaksikan
dengan formaldehida (Karina et al. 1994).

3

Kenaf merupakan salah satu bahan baku berlignoselulosa bukan kayu yang
memiliki kandungan lignin yang cukup tinggi berkisar 16,2 ± 0,6% (Pande et al.
2000) sehingga berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai papan komposit tanpa
perekat eksternal (binderless) (Xu et al. 2006). Beberapa penelitian (Okuda dan
Sato 2004; Xu et al. 2004; Widyorini et al. 2005) telah dilakukan dalam
menghasilkan papan binderless dari kenaf. Namun dalam hal papan serat,
penggunaan bahan baku berlignoselulosa bukan kayu menghasilkan papan

(Eroğlu et al. 2001) dengan sifat fisis dan mekanis lebih rendah dari papan serat
berbahan baku softwood (Ye et al. 2007). Dengan demikian, penggunaan lignin
secara alami sebagai perekat di dalam produk papan binderless memerlukan
aktivasi yang dapat dilakukan dengan pemanasan bahan kimia (Widyorini et al.
2005) sehingga dapat meningkatkan kekuatan internal bonding pada papan serat
(Xu et al. 2006).
Pada penelitian ini, papan binderless akan dibuat dengan melakukan aktivasi
menggunakan proses hidroksimetilasi secara langsung terhadap pulp kenaf yang
diharapkan akan meningkatkan kekuatan dan kualitas papan yang dihasilkan.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh hidroksimetilasi pulp kenaf
terhadap sifat fisis dan mekanis binderless medium density fiberboard (MDF)
yang dihasilkan.

BAHAN DAN METODE
Secara garis besar penelitian ini meliputi hidroksimetilasi pulp kenaf, analisis
komponen kimia, analisis gugus fungsi lignin, dan pengujian sifat fisis dan
mekanis papan seratnya. Analisis dilakukan terhadap pulp kontrol dan yang telah
dimodifikasi. Pembuatan binderless MDF dari batang (bast dan core) kenaf
diawali dengan menggiling batang kenaf hingga menjadi partikel-partikel
berukuran 10 mesh. Partikel-partikel tersebut kemudian dikonversi menjadi pulp

melalui proses refining dengan menggunakan disk refiner.
Kadar Lignin dan Hidroksimetilasi Pulp. Kadar lignin pulp ditentukan
mengikuti prosedur standar TAPPI T 222 om-22. Hidroksimetilasi dilakukan

4

terhadap pulp yang kadar ligninnya telah ditentukan. Dalam hal ini, ke dalam
wadah yang mengandung sejumlah pulp yang beratnya sebanding dengan 8 g
lignin ditambahkan 100 mL NaOH 3% dan 25 mL formaldehida (CH2O) 37%.
Adonan ini kemudian diaduk selama ± 2 menit dan dipanaskan pada suhu 50ºC di
dalam waterbath selama ± 1 jam. Selanjutnya dipanaskan kembali pada suhu 90ºC
selama ± 3 jam, dan pH adonan kemudian diturunkan menjadi ± 2 dengan HCl
1 N. Pulp dipisahkan dari cairan melalui sentrifugasi pada kecepatan 2500 rpm
selama 10 menit, dicuci dengan air suling hingga bebas asam dan dikeringkan
dalam oven pada suhu 40º–60ºC selama ± 24 jam. Hidroksimetilasi dilakukan
dengan konsentrasi NaOH sebesar 3%, 6% dan 12%. Dalam penelitian ini, sifat
papan yang dibuat dari hidroksimetilasi pulp secara langsung juga dibandingkan
dengan sifat papan yang dibuat dari campuran antara pulp terhidroksimetilasi
dengan konsentrasi NaOH 3% dan lignin kraft teknis terhidroksimetilasi. Lignin
kraft teknis tersebut diperoleh dari ekstraksi lindi hitam proses kraft.

Perbandingan ini ditujukan untuk memberikan gambaran lebih jelas dari pengaruh
hidroksimetilasi lignin di dalam pulp terhadap sifat-sifat papan serat.
Pembuatan Binderless MDF. Papan dengan target kerapatan 0,65 g/cm3 dan
ukuran papan 30 cm x 30 cm x 1 cm dibuat dengan proses basah menggunakan
deckle box. Pengempaan lembaran dilakukan dengan pengempaan dingin yang
dilanjutkan dengan pengempaan panas pada suhu 160°C selama ± 25 menit
dengan tekanan 20 kg/cm². Sebelum pengujian sifat fisis dan sifat mekanisnya,
lembaran papan dikondisikan selama ± 14 hari pada ruang bersuhu ± 27ºC atau
kelembaban relatif (RH) ± 70%.
Pengujian Sifat Kimia Permukaan. Analisis gugus fungsional sampel dilakukan
dengan

Spektometer

FTIR

(Fourier

Transform

Infrared

Spectroscopy)

menggunakan metode KBr. Sampel (pulp dan lignin) sebanyak 2 mg dihaluskan
hingga homogen dan dicampurkan dengan 200 mg KBr. Campuran sampel-KBr
kemudian dilakukan pembacaan pada serapan panjang gelombang 4000 cm-1
sampai 400 cm-1 terhadap campuran sampel-KBr tersebut dengan instrument
FTIR.

5

Pengujian Sifat Binderless MDF. Pengujian sifat fisis dan mekanis binderless
MDF dilakukan mengikuti standar JIS A 5905 : 2003. Sifat-sifat tersebut meliputi
kerapatan, kadar air, pengembangan tebal, daya serap air, modulus elastisitas
(MOE), modulus patah (MOR), keteguhan rekat (IB), kuat pegang sekrup dan
konduktivitas panas. Pengujian konduktivitas panas dilakukan menggunakan
Netzsch 436 heat flow meter thermal conductivity di dalam ruangan bersuhu
23 ± 2ºC atau RH ± 50%.
Pengujian Kristalinitas MDF. Pengujian kristalinitas papan dilakukan

menggunakan difraktometer sinar-X (XRD). Pengujian dilakukan pada sampel
papan (kontrol, papan terbaik dan papan pembanding) yang dibentuk berukuran
5,5 cm x 3,5 cm x 0,2 cm dengan kondisi pengoperasian pengujian kristalinitas
adalah pada 40 kV dan 30 mA dengan interval daerah theta 10º hingga 50º.
Rancangan Percobaan. Penelitian ini menggunakan RAL (Rancangan Acak
Lengkap) tiga kali ulangan dengan faktor tingkat konsentrasi NaOH sebesar 3%,
6% dan 12%. Model umum rancangan yang digunakan adalah :
Yij = µ + αi + εij
Keterangan :
Yij

= nilai pengamatan pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j

µ

= rataan umum

αi

= pengaruh perlakuan ke-i

εij

= pengaruh acak pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j

HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Binderless MDF. Sifat fisis dan mekanis papan serat diuji mengikuti standar
JIS A 5905 : 2003. Sifat fisis yang diuji meliputi kerapatan, kadar air,
pengembangan tebal, dan daya serap air, sedangkan sifat mekanisnya meliputi
modulus of elasticity (MOE), modulus of rupture (MOR), internal bond (IB), kuat
pegang sekrup, dan konduktivitas panas.

6

Berdasarkan uji statistik, konsentrasi NaOH pada perlakuan hidroksimetilasi
berpengaruh nyata terhadap semua sifat fisis papan, sedangkan pada sifat mekanis
konsentrasi NaOH tidak berpengaruh nyata terhadap IB dan konduktivitas panas
papan serat yang dihasilkan. Dari hasil uji lanjut Duncan menunjukkan terjadi
perbedaan yang signifikan antar perlakuan yang berpengaruh nyata terhadap
konsentrasi NaOH.
Kerapatan papan serat hasil penelitian ini berkisar dari 0,51 g/cm³ sampai
0,71 g/cm³. Gambar 1 menunjukkan bahwa kerapatan terendah dihasilkan papan
kontrol dan kerapatan tertinggi dihasilkan papan serat dengan perlakuan
konsentrasi NaOH 12%. Secara keseluruhan nilai kerapatan papan serat yang
dihasilkan memenuhi standar JIS A 5905 : 2003 yang mensyaratkan nilai
kerapatan sebesar 0,35 g/cm³ ≤ ρ ≤ 0,80 g/cm³. Nilai kerapatan papan serat
perlakuan HL 3%+lignin teknis memiliki nilai kerapatan tertinggi dibandingkan
dengan nilai kerapatan keempat perlakuan lainnya. Valásquez et al. (2003)
menyebutkan bahwa penambahan jumlah lignin setelah perlakuan akan
meningkatkan kerapatan papan. Hal ini diduga karena pada perlakuan tersebut
dilakukan penambahan lignin teknis yang mana rongga yang ada diantara serat
diisi oleh lignin teknis sehingga kontak antar serat menjadi kompak dan papan
menjadi lebih padat (Bowyer et al. 2003; Arianti 2011).

Gambar 1 Histogram nilai kerapatan (g/cm³) papan serat dibandingkan standar JIS
A 5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi NaOH 3% +
lignin teknis.
Hidroksimetilasi dengan konsentrasi NaOH 12% menghasilkan papan dengan
kadar air tertinggi (22,28%) dan kadar air terendah (12,15%) diperoleh dari papan
kontrol. Reaksi kayu dengan NaOH dapat meningkatkan jumlah gugus OH

7

selulosa dan hemiselulosa yang menyebabkan peningkatan afinitas terhadap air
dan potensinya untuk membentuk ikatan hidrogen (Sjöström 1993). Pernyataan
tersebut sejalan dengan hasil penelitian yang ditunjukkan oleh Gambar 2, dimana
hanya kadar air papan kontrol yang memenuhi syarat JIS A 5905:2003 yaitu
5% ≤ KA ≤ 13%.

Gambar 2 Histogram nilai kadar air (%) papan serat dibandingkan standar JIS A
5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi NaOH 3% + lignin
teknis.
Nilai pengembangan tebal papan serat tidak memenuhi persyaratan JIS A 5905 :
2003 yaitu ≤ 12%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengembangan tebal
papan serat terendah (15,08%) diperoleh dari papan kontrol sedangkan nilai
pengembangan tebal papan serat tertinggi (28,06%) diperoleh dari papan serat
perlakuan konsentrasi NaOH 3%, sebagaimana disajikan pada Gambar 3.
Ketidakhadiran resin perekat dalam papan menyebabkan pengembangan tebal
bergantung pada perilaku kimia partikel selama perlakuan (Widyorini et al. 2005).
Perlakuan kimiawi terhadap bahan berlignoselulosa membuat dimensi panjang
serat selulosa mengkerut dan disertai dengan pengembangan (Sjöström 1993).
Pengembangan tebal papan yang tinggi dapat pula disebabkan oleh kadar
hemiselulosa pulp yang tinggi, karena hemiselulosa bersifat lebih hidrofilik
(Quintana et al. 2009).

8

Gambar 3 Histogram nilai pengembangan tebal (%) papan serat dibandingkan
standar JIS A 5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi
NaOH 3% + lignin teknis.
Sebagaimana halnya dengan pengembangan tebal, peningkatan daya serap air
papan serat akibat tingginya kadar hemiselulosa telah dilaporkan terjadi juga pada
papan serat berbahan jerami gandum (Eroglu et al. 2001) dan kulit kacang (Akgül
dan Tonzluoğlu 2008). Meskipun daya serap air bukan merupakan sifat fisis yang
disyaratkan oleh JIS A 5905 : 2003, namun demikian pengujian sifat ini
diperlukan untuk menentukan apakah layak dipergunakan pada eksterior atau
interior (Sarumaha 2008). Daya serap air papan serat yang dihasilkan berkisar dari
81,94% sampai 122,94% seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Nilai daya
serap air terendah diperoleh dari papan kontrol sedangkan nilai tertinggi dari
papan serat perlakuan konsentrasi NaOH 3%.

Gambar 4 Histogram nilai daya serap air (%) papan serat dibandingkan papan
serat perlakuan konsentrasi NaOH 3% + lignin teknis.
Nilai modulus of elasticity (MOE) papan serat hasil penelitian ini disajikan secara
grafis pada Gambar 5 yang besarnya berkisar dari 752,96 N/mm2 sampai dengan
1431,33 N/mm2. MOE terendah diperoleh dari papan kontrol dan tertinggi

9

diperoleh dari papan serat pada perlakuan konsentrasi NaOH 3%. Kecuali MOE
kontrol, semua nilai MOE papan serat hasil penelitian ini memenuhi persyaratan
JIS A 5905 : 2003 tipe 5, yaitu ≥ 800 N/mm2.
Sejalan dengan pernyataan sebelumnya oleh Ramli et al. (2002), hasil penelitian
ini menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi NaOH cenderung menurunkan
MOE papan serat. Penurunan nilai MOE ini dapat berasal dari degradasi
hemiselulosa, lignin dan selulosa oleh NaOH yang menyebabkan kerusakan dan
penipisan dinding sel kayu (Sjöström 1993). Sangat beralasan bahwa degradasi
selulosa oleh NaOH menurunkan nilai MOE karena selulosa merupakan bahan
utama penyusun kekuatan bahan berlignoselulosa seperti kayu (Widyorini et al.
2005).

Gambar 5 Histogram nilai MOE (N/mm2) papan serat dibandingkan standar JIS A
5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi NaOH 3% + lignin
teknis.
MOR papan terendah (6,31 N/mm2) diperoleh dari papan kontrol sedangkan nilai
MOR tertinggi (12,32 N/mm2) diperoleh dari papan serat perlakuan konsentrasi
NaOH 3%. Nilai MOR memenuhi standar JIS A 5905 : 2003 tipe 5 yaitu
≥ 5 N/mm2 seperti yang terlihat pada Gambar 6. Rendahnya nilai MOE dan MOR
yang menurun bersamaan dengan bertambahnya konsentrasi NaOH diduga akibat
terjadinya degradasi komponen kimia (selulosa, hemiselulosa dan lignin) dari
kenaf. Degradasi komponen kimia dapat terjadi juga akibat suhu tinggi yang
diterapkan saat pengempaan papan. Depolimerisasi polisakarida dan lignin
terdegradasi akibat suhu tinggi telah diasumsikan oleh Han et al. (2009).

10

Selain itu, peningkatan kadar serat pendek dan terjadinya keruntuhan dinding sel
dapat menyebabkan penurunan MOR (Ye et al. 2007). Penggilingan (refining)
serat kenaf dalam proses pembuatan papan penelitian ini dapat mengakibatkan
terjadinya pemotongan serat dan perubahan struktur dinding sel. Papan yang
dibuat dari serat dengan perlakuan HL 3%+lignin teknis memiliki nilai MOE dan
MOR tertinggi. Hal ini disebabkan oleh kadar lignin adonan yang lebih tinggi dari
kadar lignin papan lainnya (Valásquez et al. 2003)

Gambar 6 Histogram nilai MOR (N/mm2) papan serat dibandingkan standar JIS A
5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi NaOH 3% + lignin
teknis.
Papan serat hasil penelitian ini memiliki nilai internal bonding dari 0,181 N/mm2
hingga 0,211 N/mm2. Nilai IB papan serat yang dihasilkan memenuhi prasyarat
JIS A 5905 : 2003 tipe 5 yaitu ≥ 0,2 N/mm2, kecuali papan kontrol dan papan
serat perlakuan konsentrasi NaOH 3%. Nilai IB papan serat yang dihasilkan
disajikan pada Gambar 7. Dalam penelitian Widyorini et al. (2005) menyebutkan
bahwa lignin lebih tahan terhadap perlakuan pemanasan daripada hemiselulosa
sehingga hanya sedikit lignin yang terdegradasi. Hal ini yang diduga
menyebabkan kuat rekat internal antar serat secara signifikan berhubungan dengan
perubahan komposisi kimia pada serat. Disamping itu, nilai IB yang meningkat
dengan bertambahnya konsentrasi NaOH diduga karena semakin tipisnya dinding
sel (Sjöström 1993) dan ada kecenderungan semakin meningkatnya diameter
lumen sehingga dapat menghasilkan ikatan antar serat yang lebih baik (Fitriasari
2001).

11

Nilai IB yang dihasilkan pada penelitian ini secara keseluruhan relatif rendah. Hal
ini diduga karena serat yang dihasilkan pada penelitian kurang halus akibat
kondisi penggilingan (refining) kenaf yang hanya dilakukan sebanyak dua kali
pengulangan dengan revolution yang tidak terlalu besar. Xu et al. (2006)
menyatakan bahwa kondisi penggilingan bahan (refining) dengan revolution yang
besar menghasilkan serat yang lebih halus karena terjadi peningkatan di daerah
ikatan antar serat (interfiber bonding) dan pada akhirnya dapat meningkatkan nilai
IB.
Disisi lain, tingginya suhu yang digunakan pada proses pengempaan papan pada
penelitian ini juga diduga mempengaruhi nilai IB. Sifat alir lignin di permukaan
serat meningkat dengan meningkatnya suhu pengempaan sehingga memperbaiki
distribusi lignin pada papan serat (Quintana et al. 2009) dan menyebabkan ikatan
kimia antar serat yang lebih baik (Arias 2008).
Perlakuan pembanding (HL 3%+lignin teknis) memiliki nilai IB tertinggi.
Peningkatan kerapatan papan akan meningkatkan nilai IB, MOE, MOR (Okuda
dan Sato 2004). Penyataan ini sesuai dengan hasil yang diperoleh pada penelitian
ini dimana kerapatan berbanding lurus dengan IB. Penambahan lignin teknis pada
perlakuan ini diduga dapat membantu proses perekatan antar serat sehingga
kontak antar serat menjadi kompak dan papan menjadi lebih padat sehingga
terjadi ikatan rekat yang baik.

.
Gambar 7 Histogram nilai internal bonding (N/mm2) papan serat dibandingkan
standar JIS A 5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi
NaOH 3% + lignin teknis.

12

Hasil penelitian menunjukkan kuat pegang sekrup papan serat terendah
(236,15 N) diperoleh dari kontrol sedangkan nilai kuat pegang sekrup papan serat
tertinggi (502,31 N) diperoleh dari papan serat perlakuan konsentrasi NaOH 12%,
sebagaimana disajikan pada Gambar 8. Nilai kuat pegang sekrup papan serat yang
dihasilkan telah memenuhi persyaratan JIS A 5905 : 2003 tipe 5, yaitu ≥ 200 N.
Seperti nilai kerapatan papan, nilai kuat pegang sekrup meningkat dengan
meningkatnya konsentrasi NaOH dalam proses hidroksimetilasi. Hasil penelitian
ini memperkuat pernyataan Bowyer et al. (2003) bahwa nilai kuat pegang sekrup
berhubungan langsung dengan kerapatan.

Gambar 8 Histogram nilai kuat pegang sekrup (N) papan serat dibandingkan
standar JIS A 5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi
NaOH 3% + lignin teknis.
Konduktivitas

panas

merupakan

indikator

dari

suatu

material

dalam

menghantarkan panas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konduktivitas panas
papan serat terendah (0,089 W/m.K) diperoleh dari papan serat hasil perlakuan
dengan konsentrasi NaOH 3% sedangkan nilai konduktivitas panas papan serat
tertinggi (0,134 W/m.K) diperoleh dari papan serat hasil perlakuan dengan
konsentrasi NaOH 6%, sebagaimana disajikan pada Gambar 9.
Okuda dan Sato (2004) menyebutkan bahwa konduktivitas panas meningkat
bersamaan dengan meningkatnya kerapatan papan. Secara langsung konduktivitas
panas berhubungan dengan kepadatan papan. Xu et al. (2004) menyebutkan papan
kerapatan rendah mengandung sejumlah rongga yang diisi dengan udara, yang
merupakan salah satu konduktor buruk.

13

Gambar 9 Histogram nilai konduktivitas panas (W/m.K) papan serat
dibandingkan standar JIS A 5905 (2003) dan papan serat perlakuan
konsentrasi NaOH 3% + lignin teknis.
Perubahan Kimia Permukaan Pulp. Spektroskopi inframerah telah banyak
digunakan untuk melakukan karakterisasi lignin dan bahan berlignoselulosa
(Cotrim et al. 1999). Alat ini dapat digunakan untuk menentukan struktur lignin
dan perubahan kimianya selama proses pulping (Nada et al. 1997). Analisis gugus
fungsional terhadap spektogram FTIR serat yang telah mengalami modifikasi
melalui hidroksimetilasi dalam penelitian ini dilakukan berdasarkan panduan dari
George dan McIntyre (1987).
Serapan panjang gelombang (cm-1) spektogram FTIR pulp dari keempat perlakuan
(kontrol, HL 3%, HL 6% dan HL 12%) mengandung beberapa gugus fungsi yang
tidak jauh berbeda yaitu benzena, alkohol, fenol, eter, dan asam karboksilat.
Selain itu, terdapat juga senyawa halogen pada papan serat seperti C–Cl dan C–F.
Spektrum FTIR dari pulp dan lignin yang belum dimodifikasi dan yang telah
dimodifikasi menggunakan metode hidroksimetilasi dengan konsentrasi NaOH
3%, 6% dan 12% ditunjukkan oleh Gambar 10. Pita serapan di daerah 3430 cm-1
menjadi ciri khas gugus OH pada lignin (Nada et al. 1997). Dari grafik spektrum
FTIR tersebut menunjukkan bahwa spektrum dari keempat perlakuan pada
panjang gelombong disekitar daerah 3400 cm-1 mengalami perubahan gugus OH,
yaitu

pada

kontrol

terdapat

OH

terikat

sedangkan

pada

pulp

yang

terhidroksimetilasi menjadi OH bebas. Hal ini diduga dapat diakibatkan oleh
kadar air papan perlakuan hidroksimetilasi yang tinggi sehingga menyebabkan

14

intensitas serapan OH menjadi tinggi yang akhirnya terjadi peningkatan daya
serap air dan pengembangan tebal pada papan perlakuan hidroksimetilasi.

Lignin

HL 3%
Kontrol
HL 6%

Lignin HL 3%

HL 12%

Gambar 10 Spektrum inframerah dari pulp dan lignin yang belum dimodifikasi
dan yang telah dimodifikasi.
Serapan panjang gelombang di daerah 2949 cm-1 sampai 2930 cm-1 menunjukkan
gugus C-H pada lignin (Nada et al. 1997). Gugus C-H dalam penelitian ini
ditunjukkan pada serapan gelombang 2937,59 cm-1 sampai 2906,73 cm-1 dimana
pada perlakuan hidroksimetilasi gugus C-H menjadi semakin curam dibandingkan
dengan kontrol.
Nada et al. (1997) menyebutkan gugus C=O pada lignin terdapat pada serapan
panjang gelombang antara 1727 cm-1 sampai 1690 cm-1. Pada kontrol gugus C=O
terdeteksi pada serapan panjang gelombang 1734,01 cm-1 sedangkan pada
perlakuan hidroksimetilasi gugus tersebut tidak terdeteksi. Hal ini sesuai dengan
hasil penelitian Malutan et al. (2008) bahwa gugus C=O tidak terdeteksi setelah
dilakukannya perlakuan hidroksimetilasi.

15

Dua pita serapan pada panjang gelombang 1600 cm-1 dan 1500 cm-1 merupakan
karateristik cincin aromatik dari lignin (Nada et al. 1997). Dalam penelitian ini
cincin

aromatik

ditunjukkan

pada

serapan

panjang

gelombang

antara

1643,35 cm-1 sampai 1500,62 cm-1. Dengan meningkatnya konsetrasi NaOH pada
perlakuan hidroksimetilasi, gugus cincin aromatik menjadi semakin curam
dibandingkan dengan kontrol. Cincin aromatik pada serapan 1600 cm-1 dan
1500 cm-1 akan meningkat akibat reaksi alkali. Penyerapan intensitas cincin
aromatik yang lebih baik kemungkinan menyebabkan reaksi formaldehida yang
lebih baik dan dapat menyatu dengan gugus cincin aromatik setelah reaksi
hidroksimetilasi (Arias 2008) sehingga diduga mempengaruhi nilai internal
bonding menjadi lebih baik.
Perubahan Kristalinitas. Pengujian kristalinitas dengan difraktometer sinar-X
bertujuan untuk mengetahui derajat kristalinitas. Pada tingkat tertentu, kristalinitas
selulosa mencerminkan sifat fisik dan kimia serat (Guo et al. 2011). Hasil
pengujian menunjukkan terjadi peningkatan nilai derajat kristalinitas dari papan
serat kontrol (34,89%), papan serat perlakuan hidroksimetilasi dengan konsentrasi
NaOH 12% (43,21%) hingga papan serat perlakuan pembanding HL3%+lignin
teknis (44,32%) sebagaimana disajikan pada Gambar 11.
Dalam penelitiannya, Pari (2011) menyatakan bahwa peningkatan kristalinitas
terjadi karena struktur dasar selulosa yang bersifat kristalin yang mana
monomernya (glukosa) saling berikatan satu sama lainnya hingga polimer
liniernya tersusun rapat secara lateral antar rantai polimer dengan rantai polimer
lainnya yang selanjutnya akan membentuk mikrofibril dan fibril. Sangat beralasan
bahwa secara umum, kekuatan tarik, kekakuan, kerapatan dan stabilitas ukuran
meningkat dengan peningkatan kristalinitas selulosa (Chen et al. 2011).

16

HL 12%
HL 3% + Lignin

Kontrol

Gambar 11 Grafik kristalinitas MDF perlakuan kontrol, HL12% dan HL3% +
lignin teknis.
KESIMPULAN
Kecuali kadar air, pengembangan tebal dan internal bonding, perlakuan
hidroksimetilasi terhadap pulp kenaf menghasilkan binderless MDF dengan sifat
yang memenuhi standar JIS A 5905 : 2003 tipe 5.

DAFTAR PUSTAKA
Akgül M, A Tonzluoğlu. 2008. Utilizing Peanut Husk (Arachis hypogae L.) in
The Manufacture of Medium Density Fiberboards. BioResource
Technology 99 : 5590-5594.
Alonso MV, M Oliet, F Rodrìguez, J Garcia, MA Gilarranz, JJ Rodriguez. 2005.
Modification of Ammonium Lignosulfonate by Phenolathion for Use in
Phenolic Resins. Bioresource Technology 96 : 1013-1018.
Arianti DC. 2011. Pengaruh Jenis dan Kadar Ekstender Kulit Akasia (Acacia
mangium Willd) Terhadap Kualitas Papan Partikel yang Dihasilkan.
[skripsi]. Bogor : Institut Pertanian Bogor.
Arias CM. 2008. Binderless Fiberboard Production from Cynara cardunculus
and Vitis vinifera. [dissertation]. Tarragona-Spain : Departemen of
Mechanical Engineering Universitat Rovira I Virgili.

HIDROKSIMETILASI PULP KENAF UNTUK
BINDERLESS MEDIUM DENSITY FIBERBOARD (MDF)

WULAN SASTRINNI

DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2011

17

Benar P, AR Gonçalves, D Mandelli, U Schuchardt. 1999. Eucalyptus Organosolv
Lignins: Study of The Hydroxymethylation and Use in Resols.
Bioresource Technology 68(1) : 11-16.
Bowyer JL, JG Haygreen, R Shmulsky. 2003. Forest Product and Wood Science.
Iowa: The Iowa State University Press.
Çetin NS, N Özmen. 2003. Studies on Lignin-Based Adhesives for Particleboard
Panels. Turk J Agric. For. 27 : 183-189.
Chen Y, J Wan, X Zhang, Y Ma, Y Wang. 2011. Effect of Beating on Recycled
Properties of Unbleached Eucalyptus Cellulose Fiber. Carbohydrate
Polymers, doi:10.1016/j.carbpol.2011.08.051.
Cotrim AR, A Ferraz, AR Gonçalves, FT Silva, RE Bruns. 1999. Identifying The
Origin of Lignins and Monitoring Their Structural Changes by Means of
FTIR-PCA and -SIMCA. BioResource Technology 68 : 29-341.
Eroglu H, A Istek, M Usta. 2001. Medium Density Fiberboard (MDF)
Manufacturing from Wheat Straw (Triticum aestivum L.) and Straw Wood
Mixture. Journal of Engineering Science 7 (2) : 305-311.
Fitriasari W. 2001. Pengaruh Perlakuan Alkali pada Pulp Tandan Kosong Kelapa
Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Terhadap Morfologi Serat dan Sifat Fisis
Mekanis Papan Serat Berkerapatan Sedang (MDF). [skripsi]. Bogor :
Institut Pertanian Bogor.
George WO, PS McIntyre. 1987. Infrared Spectroscopy : Analytical Chemistry by
Open Learning. London : John Wiley and Sons.
Gonçalves AR, P Benar. 2001. Hydroxymethylation and Oxidation of Organosolv
Lignins and Utilization of The Products. BioResource Technology 79 :
103-111.
Guo WJ, Y Wang, J Wan, Y Ma. 2011. Effects of Slushing Process on The Pore
Structure and Crystallinity in Old Corrugated Container Cellulose Fibre.
Carbohydrate Polymers 83 : 1–7.
Han G, W Cheng, J Deng, C Dai, S Zhang, Q Wu. 2009. Effect of Pressurized
Steam Treatment on Selected Properties of Wheat Straws. Industrial
Crops and Products 30 : 48-53.
Karina M, HP Indratmoko, B Prasetya, B Subiyakto. 1994. Pembuatan dan
Karakteristik Perekat Lignin-Phenol-Formaldehida (LRF). Prosiding
Seminar Ilmiah Hasil-Hasil Penelitian dan Pengembangan Puslitbang
Fisika Terapan-LIPI. Subang. hlm 85-98.

18

Malutan T, R Nicu, VI Popa. 2008. Lignin Modification by Epoxidation.
BioResources 3(4) : 1371-1376.
Mansouri NEE, J Salvado. 2006. Structural Characterization of Technical Lignins
for The Production of Adhesives: Application to Lignosulfonate, Kraft,
Soda-anthraquinone, Organosolv, and Ethanol Process Lignins. Industrial
Crops and Products 24 : 8-16.
Nada AMA, M El-Sakhawy, SM Kamel. 1997. Infra-red Spectroscopic Study of
Lignins. Polymer Degradation and Stability 60 : 247-251.
Nimz HH. 1983. Lignin-based Wood Adhesives. In: Pizzi A (Ed.), Wood
Adhesives Chemistry and Technology. New York : Marcell Dekker Inc, pp.
219-241.
Okuda N, M Sato. 2004. Manufacture and Mechanical Properties of Binderless
Boards From Krnaf Core. Wood Science Journal 50 : 53-61.
Pande H, DN Roy, S Kant. 2000. Tear and Tensile Properties of Soda Pulp from
Kenaf Bast Fibers. Tappi Journal 83 (6) : 47.
Pari G. 2011. Pengaruh Selulosa Terhadap Struktur Karbon Arang Bagian I :
Pengaruh Suhu Karbonisasi. Jurnal Penelitian Hasil Hutan 29 (1) : 33-45.
Pizzi A. 1994. Advanced Wood Adhesives Technology. New York : Marcel
Dekker Inc.
Quintana G, J Velasquez, S Betancourt, P Ganan. 2009. Binderless Fiberboard
from Steam Exploded Banana Bunch. Industrial Crops and Product 29 :
60-66.
Ramli R, S Shaler, MA Jamaludin. 2002. Properties of Medium Density
Fiberboard from Oil Palm Empty Fruit Bunch Fibre. Journal of Oil Palm
Research 14 (2): 34-40.
Sarumaha PSH. 2008. Kualitas Komposit Kayu Plastik Dari Limbah Serat Buah
Sawit dan Polipropilena Daur Ulang. [skripsi]. Medan : Universitas
Sumatera Utara.
Sjöström E. 1993. Wood Chemistry : Fundamentals and Application 2nd Edition.
Helsinki, Finlandia : Academic Press.
Valásquez JA, F Ferrando, J Salvado. 2003. Effect of Kraft Lignin Addition in
The Production of Binderless Fiberboard from Steam Exploded
Miscanthus sinensis. Industrial Crops and Production 18 : 17-23.

19

Vázquez G, S Freire, C Rodriguez-Bona, J Gonzalez, G. Antorrena. 1999.
Structures, and Reactivities with Formaldehyde, of Some Acetosolv Pine
Lignins. Journal of Wood Chemistry and Technology 19(4): 357-378.
Vázquez G, J Gonzáez, S Freire and G Antorrena.1997. Effect of Chemical
Modification of Lignin on The Gluebond Performance of Lignin-Phenolic
Resins. Bioresources Technology 60 : 191-198.
Widyorini R, J Xu, T Watanabe, S Kawai. 2005. Chemical Changes in SteamPressed Kenaf Core Binderless Particleboard. Wood Science Journal 51 :
26-32.
Xu J, R Widyorini, H Yamauchi, S Kawai. 2006. Development of Binderless
Fiberboards from Kenaf Core. Wood Science Journal 52 : 236-243.
Xu J, R Sugawara, R Widyorini, G Han, S Kawai. 2004. Manufacture and
Properties of Low-Density Binderless Particleboard From Kenaf Core.
Wood Science Journal 50 : 62-67.
Ye XP, J Julson, M Kuo, A Womac, D Myers. 2007. Properties of Medium
Density Fiberboard Made from Renewable Biomass. Bioresource
Technology 98 : 1077-1084.

HIDROKSIMETILASI PULP KENAF UNTUK
BINDERLESS MEDIUM DENSITY FIBERBOARD (MDF)

WULAN SASTRINNI

DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2011

ABSTRACT
DHH

Hydroxymethylation of Kenaf Pulp for
Binderless Medium Density Fiberboard (MDF)
By : 1)Wulan Sastrinni, 2)Nyoman J. Wistara, Ph.D,
3)
Prof. Dr. Gustan Pari, M.Si

INTRODUCTION. Lignin can be a potential alternative for synthetic phenol
formaldehyde resin for the adhesive of wood composite. However, its quality is
inferior compared to that of phenolic resin, thus modification process to increase
its reactivity is paramount. In the present experiments, lignin reactivity is
increased through hydroxymethylation.
MATERIAL AND METHOD. The stem of kenaf was milled with a disk refiner
and then the fibers were hydroxymethylated in various level of alkalinity. The
concentration of NaOH used was 3%, 6% and 12%. MDF (30 cm x 30 cm x 1 cm)
with target density of 0,65 g/cm³ was produced by wet process. Physical and
mechanical properties of MDF were determined following the standard procedure
of JIS A 5905: 2003. Chemical changes in the surface of pulp and the change of
board crystallinity were evaluated with FTIR-KBr method and X-Ray
Diffractometry (XRD), respectively.
RESULTS. The concentration of NaOH did not significantly influent IB and heat
conductivity of MDF. Density, moisture content, IB and screw withdrawal tended
to increase with increasing the concentration of NaOH. Meanwhile, thickness
swelling, water absorption, MOE and MOR decreased with the increase of NaOH
concentration.
FTIR spectra indicated that the OH group at 3400 cm-1 tended to increase by
hydroxymethylation and could be the origin of high water absorption and
thickness swelling values of the resulting boards. Higher alkalinity during
hydroxymethylation increased aromatic ring group at 1600 cm-1 - 1500 cm-1 to a
higher level of those of control. This is indicative of better formaldehyde reaction
and might be the reason for the increased IB. Higher alkalinity during
hydroxymethylation stage was likely increasing cellulose crystallinity. Along with
higher amount of lignin content in the board, higher cellulose crystallinity is
assumed to significantly contribute to the increasing density, tensile strength and
stiffness of the resulting fiberboard. Hydroxymethylation of kenaf pulp was
successfully improved board properties. Except for the moisture content, thickness
swelling and internal bonding, all properties of the resulting MDF satisfied the
requirement of JIS A 5905: 2003 (type 5) standards.
Key words: Hibiscus cannabinus L., hydroxymethylation, lignin, MDF
1)

Student of the Department of Forest Products, Faculty of Forestry IPB
Lecturer of the Department of Forest Products, Faculty of Forestry IPB
3)
Researcher of Forestry Research and Development Centre, Ministry of Forestry
2)

RINGKASAN
Wulan Sastrinni. E24061287. Hidroksimetilasi Pulp Kenaf untuk Binderless
Medium Density Fiberboard (MDF). Dibawah bimbingan Nyoman Jaya
Wistara, Ph. D dan Prof. Dr. Gustan Pari, M.Si.
Lignin dapat menjadi bahan alternatif perekat komposit kayu yang potensial untuk
resin sintetis fenol formaldehida. Namun, kualitas lignin lebih rendah
dibandingkan dengan resin fenol, sehingga proses modifikasi penting dilakukan
untuk meningkatkan reaktivitas. Dalam penelitian ini, peningkatan reaktivitas
lignin dilakukan melalui hidroksimetilasi. Batang kenaf digiling dengan
menggunakan disk refiner, kemudian serat diberi perlakuan hidroksimetilasi
dengan berbagai tingkat alkalinitas. Konsentrasi NaOH yang digunakan adalah
3%, 6% dan 12%. MDF (30cm x 30 cm x 1 cm) dengan target kerapatan
0,65 g/cm3 dibuat dengan proses basah. Sifat fisis dan mekanis MDF ditentukan
menurut standar JIS A 5905 : 2003. Perubahan kimia di permukaan pulp dan
perubahan kristalinitas papan masing-masing dievaluasi dengan menggunakan
FTIR-metode KBr dan difraksi sinar X (XRD). Konsentrasi NaOH tidak
berpengaruh secara signifikan terhadap IB dan konduktivitas panas dari MDF.
Kerapatan, kadar air, IB dan kuat pegang sekrup cenderung meningkat dengan
meningkatnya konsentrasi NaOH. Sementara itu, pengembangan tebal, daya serap
air, MOE dan MOR menurun dengan meningkatnya konsentrasi NaOH. Spektrum
FTIR menunjukkan bahwa gugus OH pada 3400 cm-1 cenderung meningkat yang
dapat disebabkan dari nilai penyerapan air dan pengembangan tebal yang tinggi
dari papan yang dihasilkan. Alkalinitas yang lebih tinggi selama perlakuan
hidroksimetilasi dapat meningkatkan gugus cincin aromatik pada 1600 cm-1–
1500 cm-1 ke tingkat yang lebih tinggi dari kontrol. Hal ini mengindikasikan
terjadinya reaksi formaldehida yang lebih baik dan mungkin dapat menjadi alasan
peningkatan nilai IB. Alkalinitas yang lebih tinggi selama tahap hidroksimetilasi
ini cenderung meningkatkan kristalinitas selulosa. Nilai kristalinitas selulosa yang
tinggi seiring dengan jumlah kandungan lignin yang lebih tinggi pada papan,
diasumsikan berkontribusi secara signifikan dengan meningkatnya kerapatan,
kekuatan tarik dan kekakuan dari papan serat yang dihasilkan. Hidroksimetilasi
pulp kenaf berhasil meningkatkan sifat papan. Kecuali untuk kadar air,
pengembangan tebal dan IB, semua sifat-sifat dari MDF yang dihasilkan
memenuhi persyaratan dari standar JIS A 5905: 2003 (tipe 5).
Kata kunci : Hibiscus cannabinus L., hidroksimetilasi, lignin, MDF

PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Hidroksimetilasi Pulp Kenaf
untuk Binderless Medium Density Fiberboard (MDF)” adalah benar-benar hasil
karya saya sendiri dengan bimbingan dosen pembimbing dan belum pernah
digunakan sebagai karya ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga manapun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor,

Oktober 2011

Wulan Sastrinni
( E24061287)

LEMBAR PENGESAHAN
Judul Skripsi

: Hidroksimetilasi

Pulp

Kenaf

untuk

Binderless

Medium Density Fiberboard (MDF)
Nama Mahasiswa

: Wulan Sastrinni

NRP

: E24061287

Program Studi

: Teknologi Hasil Hutan

Mengetahui,
Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Nyoman Jaya Wistara, Ph.D
NIP. 19631231 198903 1 027

Prof. Dr. Gustan Pari, M.Si
NIP. 19620802 198603 1 003

Mengetahui,
Ketua Departemen Hasil Hutan
Fakultas Kehutanan IPB

Dr. Ir. I Wayan Darmawan, M.Sc
NIP. 19660212 199103 1 002
Tanggal Lulus:

HIDROKSIMETILASI PULP KENAF UNTUK
BINDERLESS MEDIUM DENSITY FIBERBOARD (MDF)

WULAN SASTRINNI
E24061287

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan
pada
Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor

DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2011

KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat dan anugerah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi yang berjudul “Hidroksimetilasi Pulp Kenaf untuk Binderless Medium
Density Fiberboard (MDF)” ini sebagai tugas akhir yang merupakan salah satu
syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas Kehutanan
Institut Pertanian Bogor.
Tulisan ini terwujud tidak lepas dari dukungan dan bantuan semua pihak. Dalam
kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada keluarga penulis atas
dukungan doa, moril serta curahan kasih sayang yang tiada berkesudahan. Rasa
terima kasih yang tulus juga penulis sampaikan kepada Bapak Nyoman Jaya
Wistara, Ph.D dan Prof. Dr. Gustan Pari, M.Si atas kesabaran dan keikhlasannya
dalam membimbing penulis selama proses penyelesaian skripsi ini. Penulis tidak
akan melupakan kontribusi yang sangat berharga dari staf laboratorium Kimia
Hasil Hutan IPB (Bapak Supriatin dan Bapak Gunawan), staf laboratorium
Biomaterial Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Cibinong (Bapak Jayadi), staf
laboratorium Teknologi Serat Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan
Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan Bogor (Ibu Dian A Indrawan, S.Hut,
Bapak Saptadi, M.Si dan Bapak Ismet), teman-teman dari Departemen Hasil
Hutan angkatan 43, dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu
dalam merealisasikan skripsi ini. Semoga Tuhan Yang Maha Esa memberikan
berkat yang melimpah.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang terdapat dalam skripsi
ini. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Bogor,

Oktober 2011

Penulis

i

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Denpasar pada tanggal 30 November 1988 sebagai anak
kedua dari tiga bersaudara keluarga H.Usmarsyah dan Hj. Witra Wirasasti.
Penulis menempuh pendidikan di Taman Kanak-kanak di Kartika Jaya XI tahun
1992-1994, Sekolah Dasar di SD Negeri 08 Petang Pesanggrahan Jakarta tahun
1994-2000, Sekolah Lanjut Tingkat Pertama di SLTP Negeri 177 Jakarta tahun
2000-2003, dan Sekolah Menengah Umum di SMU Negeri 47 Jakarta tahun
2003-2006. Pada tahun 2006 diterima sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor
melalui jalur SPMB (Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru) dan pada tahun 2007
mengambil Program Studi Teknologi Hasil Hutan Departemen Hasil Hutan
Fakultas Kehutanan. Pada tahun 2009, penulis memilih Laboratorium Kimia Hasil
Hutan sebagai bidang keahlian dalam tugas akhir.
Semasa menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam organisasi Himpunan Mahasiswa
Hasil Hutan (Himasiltan) IPB sebagai anggota Departemen Kesekretariatan pada
tahun 2007-2008 dan anggota Departemen Pengembangan Sumberdaya Manusia
(PSDM) pada tahun 2008-2009. Penulis pernah mengikuti Program Kreativitas
Mahasiswa (PKM) pada tahun 2008 dan menjadi asisten praktikum mata kuliah
Pulp dan Kertas tahun 2010. Penulis telah melakukan beberapa kegiatan praktek
lapang antara lain Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan (P2EH) di SancangKamojang pada tahun 2008, Praktek Pengelolaan Hutan (P2H) di Gunung Walat
dan Tanggeung pada tahun 2009 serta Praktek Kerja Lapang (PKL) di PT. Riau
Andalan Pulp and Paper, Tbk pada bulan April - Juni 2010.
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan IPB, penulis
menyelesaikan skripsi dengan judul “HIDROKSIMETILASI PULP KENAF
UNTUK BINDERLESS MEDIUM DENSITY FIBERBOARD (MDF)” di
bawah bimbingan Bapak Nyoman Jaya Wistara, Ph.D dan Prof. Dr. Gustan Pari,
M.Si.

i

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ....................................................................................................... i
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ii
PENDAHULUAN .............................................................................................. 1
BAHAN DAN METODE ................................................................................... 3
HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................................... 5
KESIMPULAN .................................................................................................... 16
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 16

ii

DAFTAR GAMBAR
No.

Halaman

1. Histogram nilai kerapatan (g/cm3) papan serat dibandingkan standar
JIS A 5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi NaOH 3% +
lignin teknis ...........................................................................................................

6

2. Histogram nilai kadar air (%) papan serat dibandingkan standar JIS
A 5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi NaOH 3% +
lignin teknis ..................................................................................................

7

3. Histogram nilai pengembangan tebal (%) papan serat dibandingkan
standar JIS A 5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi
NaOH 3% + lignin teknis .............................................................................

8

4. Histogram nilai daya serap air (%) papan serat dibandingkan papan
serat perlakuan konsentrasi NaOH 3% + lignin teknis .....................................

8

5. Histogram nilai MOE (N/mm²) papan serat dibandingkan standar JIS
A 5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi NaOH 3% +
lignin teknis ..................................................................................................

9

6. Histogram nilai MOR (N/mm²) papan serat dibandingkan standar JIS
A 5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi NaOH 3% +
lignin teknis .................................................................................................. 10
7. Histogram nilai internal bonding (N/mm²) papan serat dibandingkan
standar JIS A 5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi
NaOH 3% + lignin teknis ............................................................................. 11
8. Histogram nilai kuat pegang sekrup (N) papan serat dibandingkan
standar JIS A 5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi
NaOH 3% + lignin teknis ............................................................................. 12
9. Histogram nilai konduktivitas panas (W/m.K) papan serat dibandingkan
standar JIS A 5905 (2003) dan papan serat perlakuan konsentrasi NaOH
3% + lignin teknis ....................................................................................... 13
10. Spektrum inframerah dari pulp dan lignin yang belum dimodifikasi dan
yang telah dimodifikasi .............................................................................. 14
11. Grafik kristalinitas MDF perlakuan kontrol, HL12% dan HL3% + lignin
teknis ...................................................................................................................... 16

1

PENDAHULUAN
Perekat merupakan komponen penting di dalam produk komposit kayu yang
sebagian besar dibuat dari bahan sintetis berbasis formaldehida. Perekat ini
dianggap kurang ramah lingkungan, sehingga penelitian dan pengembangan
perekat alternatif ramah lingkungan sangat diperlukan. Lignin adalah salah satu
alteratif bagi perekat sintetis ini (Pizzi 1994).
Lignin adalah suatu produk alami yang dihasilkan oleh semua tumbuhan berkayu
yang merupakan komponen kimia utama penyusun kimia kayu selain selulosa dan
hemiselulosa. Lignin merupakan polimer organik tanaman paling melimpah
setelah selulosa dan kandungannya bergantung pada jenis tanamannya yang
berkisar dari 15–30% (Mansouri dan Salvado 2006).
Lignin memiliki gugus hidroksil fenolik dan alifatik di posisi C-α dan C-γ pada
rantai sampingnya. Karena keberadaan gugus fungsional yang sama yaitu gugus
fenolik, lignin dapat berperan sebagai substitusi fenol dalam perekat PF (Benar et
al. 1999). Kehadiran gugus hidroksil, baik fenolik dan alifatik dalam lignin
dimanfaatkan sebagai pengganti parsial untuk fenol dalam produk sintesis
(Malutan et al. 2008). Selain memiliki kesamaan struktur dengan perekat PF,
potensi lignin sebagai pengganti fenol dalam perekat PF lebih lanjut didukung
oleh kemudahannya untuk diperoleh, tidak beracun dan harganya yang lebih
murah (Vázquez et al. 1997).
Lignin teknis hasil proses pulping (Çetin dan Özmen 2003) seperti lignin kraft dan
lignosulfonat telah dipergunakan sebagai pengganti sebagian fenol di dalam resin
fenol atau secara langsung dipergunakan sebagai perekat alami dalam proses
pembuatan papan serat (Alonso et al. 2005; Velásquez et al. 2003). Arias (2008)
bahkan mengatakan bahwa lignin dapat digunakan sebagai bahan perekat tanpa
memerlukan perlakuan sebelumnya. Tetapi reaktifitas lignin teknis sebagai
perekat alami lebih rendah daripada perekat fenol karena rendahnya kandungan
hidroksil fenolik, substitusi cincin yang tinggi dan adanya halangan sterik
(Vázquez et al. 1999). Karena alasan tersebut, lignin teknis hanya dapat

2

digunakan sebagai pengganti fenol dalam jumlah yang terbatas (Nimz 1983).
Keterbatasan penggunaan perekat berbasis lignosulfonat dalam perekatan kayu
kemungkinan disebabkan oleh rendahnya kemampuan lignosulfonat untuk
berikatan silang dengan, misalnya, perekat