Zat Ekstraktif Kayu serta 30 dan 60 menit. Pemadatan dilakukan dengan

24

4. Holoselulosa

Kadar holoselulosa terdiri dari selulosa dan hemiselulosa yang tinggi dan sangat diperlukan dalam pembuatan pulp dan kertas. Holoselulosa berpengaruh terhadap sifat keteguhan dan kekuatan serat sehingga sulit didegradasi oleh fungi. Holoselulosa memilki sifat afinitas yang besar terhadap air Fengel dan Wegener 1995. Kadar holoselulosa dalam kayu banyak terdapat pada bagian dinding sekunder yang berfungsi sebagai penguat tekstur dan berfungsi sebagai energi karena senyawa ini terdiri dari unit monosakarida, maka apabila dihidrolisis dengan campuran asam sulfat. soda abu dan kapur pada suhu 170 o C akan dihasilkan monomer, furfural, asam asetat dan etanol yang dapat digunakan untuk keperluan industri.

5. Zat Ekstraktif Kayu

Zat ekstraktif adalah bagian dari komponen kimia kayu yang dapat diekstrak dengan pelarut tertentu, dan merupakan senyawa berbobot molekul rendah. Ekstraktif dapat dibagi menjadi fraksi lifofilik dan fraksi hidrofilik. Fraksi lifofilik antara lain lemak, lilin, terpena, terpenoid, dan alkohol alifatik tinggi. Sedangkan yang termasuk dalam fraksi hidrofilik adalah senyawa fenolik tanin, lignan, stilbena, karbohidrat terlarut, protein, vitamin, dan garam-garam anorganik. Jumlah total dan macam zat ekstraktif pada kayu teras bervariasi antar jenis. Umur merupakan suatu faktor dalam pembentukan kayu teras dimana umur pohon mempunyai pengaruh nyata pada tebal kayu gubal yang dikandungnya. Kondisi ini menyebabkan kadar ekstraktif pada kayu cepat tumbuh lebih rendah jika dibandingkan dengan kayu lambat tumbuh Hillis 1987. Brown et al. 1952 menyatakan bahwa zat ekstraktif memiliki banyak peranannya didalam kayu walaupun jumlahnya sedikit. Bau, warna dan ketahanan kayu dari faktor perusak kayu ditentukan oleh zat ekstraktif. Beberapa zat ekstraktif seperti tanin dan senyawa-senyawa fenolik memiliki sifat racun dan dapat mencegah kerusakan kayu oleh faktor perusak kayu. Zat ekstraktif yang dikenal menghambat pelapukan adalah senyawa-senyawa pheonolik dengan keefektifan yang ditentukan oleh macam dan jumlah yang ada. Ketahanan kayu 25 terhadap pelapukan paling besar ada dibagian luar kayu teras dan menurun dekat empulur. Senyawa fenolik tersebut umumnya terkonsentrasi dalam kayu teras dan kulit dan mempunyai sifat fungisida. Selanjutnya Sjostrom 1995 menyatakan bahwa ekstraktif fenol terutama terdapat pada kayu teras dan dalam kulit yang berguna melindungi kayu terhadap kerusakan secara mikrobiologi atau serangga. Struktur Seluler Kayu Kayu merupakan material yang terdiri atas sel-sel. Proses densifikasi dapat merubah bentuk sel kayu. Perubahan bentuk dan ukuran sel kayu sekecil apapun akan menyebabkan perubahan sifat kayu sebagai material Pandit dan Kurniawan 2008. Struktur sel-sel penyusun kayu dapat diamati dengan menggunakan mikroskop elektron seperti Scanning Electron Microscope SEM dan X-ray Diffractometer XRD. SEM dapat mengamati struktur sel kayu macam dan bentuk sel, dimensi dan elemen-elemen utama dinding sel. Difaksi sinar X dapat mengamati struktur fibril elementer seperti sudut mikrofibril, derajat krisnalinitad dan preferred orientation. Struktur selluler dinding sel kayu yang berpengaruh terhadap kualitas kayu adalah sudut mikrofibril MFA Stuart dan Evans 1994. Sudut mikrofibril dari selulosa pada dinding sekunder kedua S2 merupakan faktor penentu sifat mekanis kayu Barnet dan Jeronimidis 2003. Stuart dan Evans 1994; Butterfield 2003 menyatakan bahwa sudut mikrofibril MFA adalah sudut yang terbentuk oleh orientasi mikrofibril selulosa terhadap sumbu batang. Orientasi struktural selulosa berpengaruh pada sifat fisis dan mekanis serat terutama kerapatan, kekakuan tarik, kekakuan dan kembang susut. Perubahan kecil pada derajat sudut mikrofibril menghasilkan perubahan sifat serat Stuart dan Evans 1994. Rowell 2005 menyatakan bahwa sudut mikrofibril pada kayu normal adalah 50-70 o pada lapisan dinding sel S1, 5-30 o pada lapisan dinding sel S2 dan ±70 o pada lapisan dinding sel S3. Kecilnya sudut mikrofibril pada lapisan dinding sel S2 mengakibatkan lapisan ini tahan terhadap gaya tarik, sedangkan lapisan dinding sel S1 dan S3 yang besar maka lapisan ini tahan terhadap gaya tekan. Panshin dan de Zeeuw 1980 mangatakan MFA berkorelasi negatif dengan 26 panjang trakeid. Sudut mikrofibril kayu daun jarum 55 o -20 o lebih besar dibanding kayu daun lebar 28 -10 o . Molekul-molekul selulosa yang berikatan satu sama lain membentuk daerah yang teratur kristalin dan daerah kurang teratur amorf. Bagian kristalin selulosa merupakan penataan yang teratur pada pembentukan molekul selulosa dengan pengulangan unit sel dianggap mendekati model monosiklik dua rantai dan besarnya daerah kristalin pada kayu diperkirakan 70 dengan panjang 30-60 nm Damayanti 2010. Perbandingan antara daerah kristalin dengan seluruh daerah mikrofibril selulosa adalah derajat kristalin. Kristalin mikrofibril selulosa berpengaruh terhadap sifat mekanis kayu, peningkatan kristalin selulosa akan menyebabkan kekerasan dan young modulus meningkat sedangkan fleksibilitas menurun Andersson et al. 2003. Derajat kristalinitas dan sudut mikrofibril dapat diukur dengan X-ray difraksi. Nilai kristalin dipengaruhi oleh pola difraksi yaitu transmisi dan refleksi. Difraksi merupakan distribusi kembali di dalam ruang secara transmisi meneruskan atau refleksi memantulkan intensitas gelombang. Elemen fibril yang juga dapat diukur dengan X-ray difraksi adalah keteraturan elemen fibril yang dikenal dengan preferred orientation PO, dimana merupakan bagian yang sangat teratur pada bagian kristalin selulosa. Preferred orientation PO berkorelasi positif dengan derajat kristalinitas, semakin tinggi nilai preferred orientation PO maka makin banyak daerah kristalin di dalam mikrofibril yang menentukan kekakuan suatu kayu. Ketahanan Kayu Terhadap Organisme Perusak Biodeteriorasi Kayu Kayu dapat mengalami kerusakan secara abiotik cuaca, termal, kimiawi dan mekanis dan biotik serangan binatang, pelapukan dan pewarnaan. Biodeteriorasi adalah perubahan sifat yang tidak diinginkan pada kayu akibat aktifitas organisme hidup. Proses biodeteriorasi oleh organisme kebanyakan dilakukan secara enzimatik. Biodeteriorasi kayu merupakan aksi bersama enzim yang secara individu bertanggung jawab terhadap dekomposisi selulosa, hemiselulosa dan lignin. 27 Ketahanan kayu berbeda terhadap organisme perusak yang sama dan keadaan yang sama. Hal ini disebabkan adanya perbedaan zat kimia zat ekstraktif yang terdapat dalam kayu seperti fenol, tannin, alkoloida, chinon dan damar yang mempunyai daya racun terhadap organisme perusak kayu Martawijaya dan Sumarni 1978. Pembentukan zat-zat ekstraktif di dalam kayu terjadinya bersamaan dengan perubahan dari kayu gubal menjadi kayu teras. Kandungan dan komposisi zat ekstraktif berbeda antara jenis kayu. Pada umumnya kayu daun jarum mengandung zat ekstraktif yang lebih tinggi daripada kayu daun lebar. Rowell 2005 menyatakan bahwa Kebanyakan zat ekstraktif baik pada kayu daun jarum maupun kayu daun lebar terdapat pada kayu teras, yang berpengaruh pada warna, bau dan keawetan kayu. Keawetan alami kayu berkaitan dengan sifat ketahanan kayu terhadap serangan rayap dan jamur. Rayap Kayu Kering Rayap kayu kering Cryptotermes cynocephalus Light termasuk ordo Isoptera dari famili Kalotermitidae. Habitat rayap kayu kering adalah kayu kering udara. Koloninya bersarang dalam kayu, tidak memerlukan air dan tidak berhubungan dengan tanah. Rayap kayu kering umumnya dapat bertahan hidup pada kisaran suhu 7 – 38 C. Rayap Cryptotermes cynocephalus menyerang hampir semua jenis kayu yang tidak awet, kecuali beberapa jenis kayu awet seperti jati, ulin, kayu hitam, sehingga rayap ini merupakan ancaman yang serius pada kayu-kayu yang ternaungi dengan kadar air kering udara. Perilaku rayap dalam kegiatan makan di laboratorium menunjukkan bahwa dalam keadaan lingkungan tunggal yang terpaksa rayap akan memakan bahan yang diberikan. Pada taraf awal rayap akan melakukan penyesuaian dengan lingkungan yang disediakan. Pada tahap ini aktivitas rayap untuk makan masih rendah, rayap yang tidak mampu menyesuaikan diri akan mati. Rayap yang berhasil menyesuaikan diri dengan lingkungannya akan melakukan orientasi makan. Jika makanan yang disediakan itu sesuai, rayap akan meneruskan makan, tetapi jikatidak sesuai rayap akan memilih berpuasa. Rayap yang lemah akan berangsur-angsur mati dan menjadi makanan bagi rayap yang kuat. 28 Deskripsi Kayu Kayu Damar Agathis loranthifolia Salisb Pohon Agatis Agathis loranthifolia Salisb termasuk ke dalam famili Araucariaceae, dengan nama daerah adalah damar atau agatis. Penyebarannya meliputi Sumatera Barat, Kalimantan Tengah, Sulawesi, Maluku dan Irian Jaya. Di Jawa pohon agatis kebanyakan tumbuh sebagai hutan tanaman. Pohon Agatis mempunyai ketinggian sampai 55 m dengan diameter batang mencapai 150 cm. Batang berbentuk silindris dan lurus. Martawijaya et al. 1995. Ciri utama kayu Agatis adalah berwarna putih sampai kuning jerami, tidak berpori, permukaan berbintik-bintik coklat pada bidang radial. Kayunya mempunyai kekerasan agak lunak sampai agak keras Mandang dan Pandit 1997. Berat jenis rata-rata 0,47 0,42-0,52 dan kelas kuat III. Menurut Martawijaya et al. 1995, kayu Agatis solid memiliki keteguhan lentur statis tegangan pada batas proporsi 316 kgcm², tegangan pada batas patah MOR 503kgcm² dan nilai MOE sebesar 11.200 kgcm², keteguhan tekan sejajar serat 334kgcm², kekerasan ujung sebesar 225kgcm² dan kekerasan sisinya 148 kgcm². Sedangkan Seng 1951 menyatakan bahwa kayu Agatis solid mempunyai kayu teras dan berat jenis rata-rata 0,44. Dikemukakan pula bahwa kayu Agatis solid termasuk kelas kuat III dan kelas awet IV. Kayu Mangium Acacia mangium Willd Lingkaran tumbuh pada kayu normal berkolerasi dengan kerapatan, yaitu kayu dengan pori tata lingkar, kerapatannya cenderung meningkat dengan meningkatnya lingkaran tumbuh tiap inci. Kayu Mangium termasuk jenis kayu cepat tumbuh fast growing species yang mampunyai batas lingkaran tumbuh yang jelas pada bagian terasnya dengan lebar 1-2 cm. Hal ini disebabkan oleh pertumbuhannya yang cepat serta adanya kayu muda juvenile wood. Dengan demikian diduga lingkaran tumbuh pada kayu Mangium tidak berkorelasi dengan kerapatan. Tebal kayu gubal dan teras berpengaruh terhadap kekuatan kayu, yaitu bahwa makin tinggi umur kayu maka bagian kayu terasnya semakin tebal. Warna kayu teras dan gubal dapat dilihat jelas, bagian teras berwarna lebih gelap, 29 sedangkan gubalnya berwarna putih dan lebih tipis. Warna kayu teras agak kecoklatan, hampir mendekati kayu jati, kadang-kadang mendekati warna jati, arah serat lurus sampai berpadu. Berat jenis BJ rata-rata kayu Mangium 0.61 0.43-0.66, termasuk dalam kelas kuat III dan kelas awet II-III. Kayu Mangium banyak digunakan sebagai bahan kontruksi ringan sampai berat, mebel, kayu tiang, kayu bakar dan terutama untuk bubur kertas pulp dan kertas Mandang dan Pandit 1997. Pemanfatan kayu Mangium hingga saat ini telah mengalami spektrum yang lebih luas, baik untuk kayu serat, kayu pertukangan maupun kayu energi bahan bakar dan arang. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk menunjang perluasan pemanfaatan kayu mangium dalam bentuk kayu utuh, partikel, serat ataupun turunan kayu. Dengan masukan teknologi yang terus berkembang pesat maka selain kayunya telah diteliti pula ekstraksi kulit pohon mangium sebagai bahan baku perekat. 30 METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Pelaksanaan penelitian dilakukan dalam rentang waktu 9 sembilan bulan, yaitu mulai dari bulan Desember 2009 sampai dengan bulan Agustus 2010. Lokasi penelitian dilakukan di beberapa tempat, meliputi laboratorium yang ada di Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB, Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Hasil Hutan Kementerian Kehutanan Bogor dan Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan Bandung, yaitu: 1. Laboratorium Peningkatan Mutu Hasil Hutan Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Fakultas Kehutanan IPB, untuk pembuatan contoh uji dan persiapan contoh uji sebelum perlakuan densifikasi penurunan kadar air kayu serta pengujian sifat fisis kayu berat jenis, kerapatan, stabilitas dimensi dan kadar air keseimbangan. 2. Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB, untuk pengujian sifat mekanis kayu MOR, MOE dan kekerasan. 3. Laboratorium Biokomposit Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB, untuk pelaksanaan perlakuan pemadatan dengan pengempaan. 4. Laboratorium Pengawetan Kayu Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan Bogor, untuk pelaksanaan perlakuan impregnasi. 5. Laboratorium Pengolahan Kimia Hasil Hutan dan Energi Biomassa Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Hasil Hutan Kementerian Kehutanan Bogor, untuk pengujian hasil densifikasi. 6. Laboratorium Geologi Quarter - Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan Bandung, untuk pengambilan gambar Scanning Electron Microscope SEM. 31 Bahan dan Peralatan Bahan yang digunakan adalah 2 dua jenis kayu yaitu Mangium dan Agatis. Pada proses pengempaan dibuat papan radial dan tangensial dengan ukuran 10 cm x 20 cm x 2,5 cm. Sebelum dipadatkan, papan dikeringkan hingga mencapai berat konstan kondisi kering tanur. Sedangkan untuk proses impregnasi digunakan juga bahan-bahan kimia seperti larutan monomer stirena dan metil metakrilat, benzil peroksida, divinil benzen dan benzen. Bentuk contoh uji kayu selanjutnya disiapkan untuk masing-masing sifat mekanis sesuai standar yang diacu. Contoh uji dimasukkan ke dalam oven suhu 103 ± 2°C sampai konstan untuk memperoleh berat kering oven sebelum impregnasi. Contoh uji kemudian dikondisikan sampai mencapai kadar air 7. Peralatan yang digunakan adalah gergaji mesin, kaliper digital digital caliper, moisture meter, timbangan digital, oven pemanas, kempa panas hot press berikut alat bantunya seperti plat besi, baut dan mur, mesin vakum tekan, mesin uji kekuatan kayu Universal Testing Machine UTM, Scanning Electron Microscope SEM, X Ray Difraction XRD, pirolisis gas chromatography mass spectroscopy Py-GCMS, Thermogravimetry Diferential Thermal Analysis TG- DTA dan Fourier Transform Infra Red FTIR serta alat bantu lainnya seperti cutter, alat tulis dan komputer. Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan melalui 2 dua metodeproses densifikasi kayu, yaitu : Proses 1. Densifikasi parsial melalui proses kompresiPengempaan Proses 2. Densifikasi melalui proses Impregnasi Proses 1. Densifikasi parsial melalui proses Pengempaan

1. Pembuatan Contoh Uji