Pengaruh Pra Perlakuan Pemadatan Terhadap Kualitas Kayu Jabon (Anthecephalus cadamba M.)
4
TINJAUAN PUSTAKA
Kayu jabon (Anthocephalus cadamba M.) memiliki berat jenis 0,48 dan
tergolong kayu kelas kuat IV. Berdasarkan sifat-sifat yang dimiliki dan informasi
penggunaan kayu secara lokal oleh masyarakat, kayu jabon merah berpotensi
digunakan untuk bahan bangunan sebagai komponen struktural dengan beban
ringan (kaso, reng dan rangka dinding/plafon) dan sebagai komponen non
struktural seperti papan pelapis dinding (siding), partisi, plafon (celing) dan lis.
Kayu jabon merah bertekstur agak halus dan merata, arah serat lurus, permukaan
kayu agak mengkilap dan kesan raba agak licin sampai licin, sehingga vinir yang
dihasilkan dari kayu ini dapat digunakan baik untuk vinir tengah maupun vinir
muka pada produk kayu lapis, vinir untuk membuat kotak dan batang korek api
serta tusuk gigi (Lempang, 2014).
Perlakuan perendaman dalam larutan NaOH dimaksudkan untuk
mempercepat proses pelunakan kayu, serta membantu trecapainya fiksasi yang
permanen. Pada kayu jenuh air maupun jenuh NaOH akan melunakkan
hemiselulosa dan lignin sebagai komponen utama kimia kayu sehingga kayu jadi
bersifat plastis dan memungkinkan terjadinya proses fiksasi. Selama proses
pengepresan, lignin yang merupakan polimer akan melunak atau mengalir dan
mengisi ruang matriks di dalam kayu (Onngo dan Astuti, 2005).
Pra perlakuan menggunakan larutan NaOH merupakan metode yang
efisien untuk menghidrolisis selulosa yang terdapat pada kayu, karena jika
selulosa tidak dilarutkan maka dapat mengakibatkan pengembangan setelah
pemadatan melalui cara kristalisasi yang tinggi. Untuk suhu pemadatan, didapat
bahwa 160°C adalah nilai optimum. Jika suhu dibawah 160°C maka pemadatan
4
Universitas Sumatera Utara
5
akan kurang berpengruh, sementara ketika suhu lebih tinggi menjadi 180°C maka
konversi akan meningkat, namun hasil dari pengujian sifat mekanis akan
menurun. Hal tersebut karena glukosa akan menglami degradasi pada suhu tinggi
(Sun dkk. 2017).
Semakin tinggi konsentrasi larutan NaOH maka nilai pengembangan tebal
(Recovery of Set) semakin menurun. Fenomena ini menunjukkan bahwa faktor
NaOH mempunyai pengaruh yang besar terhadap pencapaian fiksasi kayu yang
dipadatkan (Amin dkk, 2007).
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 Jabon cepat tumbuh (JCT) yang
dipadatkan (Basri dan Balfas, 2015).
Sampel kayu pra perlakukan dengan uap/pengukusan faktanya akan
meninggkatkan permeabilitas yang nyata pada kelembaban kayu pada saat
pemadatan dibandingkan tanpa perlakuan awal, semakin tinggi suhu perebusan
maka semakin cepat kelembaban kayu turun. Metode penguapan akan lebih
efisien untuk kualitas kayu daripada metode konvensional lainnya dengan
mempertimbangkan waktu yang singkat (Yi-qing, 2012).
Pemadatan kayu dapat dilakukan secara fisika (kompresi), kimia
(impregnasi), maupun kombinasi keduanya. Pemadatan secara fisika dilakukan
dengan pemberian perlakuan panas, kemudian kayu dikempa, sehingga terjadi
Universitas Sumatera Utara
6
peningkatan densitas (kerapatan) pada struktur kayu. Pemadatan secara kimia
dilakukan dengan memasukkan senyawa kimia yang dapat bereaksi dengan gugus
hidroksil pada mikrofibril, atau memasukkan bahan resin atau polimer yang dapat
mengisi rongga sel kayu. Pemadatan kombinasi antara fisika dan kimia dilakukan
dengan mengempa kayu yang telah diimpregnasi dengan senyawa kimia atau
bahan resin, atau dikenal dengan istilah kompregnasi (Kollmann et al., 1975
dalam Khalil et al., 2014).
Pemadatan kayu menyebabkan lumen menyempit dan dinding sel semakin
rapat satu dengan lainnya. Selain itu dengan adanya panas dan pengempaan
dengan waktu tertentu menyebabkan bagian dinding sel yang mengandung
selulosa mengalami plastisasi sehingga terjadi perubahan bentuk permanen.
Kondisi ini menyebabkan sifat anatomi dan sifat mekanis kayu bertambah bentuk
permanen. Kondisi ini menyebabkan sifat-sifat mekanis kayu bertambah
(Wardhani, 2005)
Selama proses pengempaan, dinding sel yang menahan berat tekanan akan
mengalami perubahan bentuk, sampai tebal kayu berkurang sesuai target tebal
kayu yang diinginkan. Dengan meningkatnya tekanan secara berangsur-angsur
akan meningkatkan deformasi di mana sel-sel kayu melipat satu-persatu pada
bagian kayu awal yang mempunyai dinding sel yang tipis, dinding sel mulai
bersentuhan dengan dinding sel yang lain. Sel-sel kayu menjadi pipih dan rongga
sel volumenya berkurang. Perubahan struktur sel menjadi lebih padat dan lignin
tidak mengalami kerusakan sehingga meningkatkan kekuatan, mengurangi
kandumgam kadar air dan meningkatkan kestabilan dimensi kayu tersebut
(Sulistyono dan Surjokusumo, 2001).
Universitas Sumatera Utara
7
Pemadatan kayu menyebabkan rongga sel memipih, meningkatkan
kerapatannya dan merubah struktur anatomi kayu. Pemadatan kayu dengan suhu
dan waktu kempa menyebabkan lumen menyempit dan dinding sel semakin rapat
satu dengan lainnya. Selain itu dengan adanya panas dan pengempaan dengan
waktu tertentu menyebabkan bagian dinding sel yang mengandung selulosa
mengalami plastisasi sehingga terjadi perubahan (Wahyuni, 2013).
Menurut Tomme et al. diacuh dalam Sulistyono dan Surjokusumo (2001),
densifikasi kayu dapat meningkatkan kerapatan kayu karena kayu menjadi lebih
padat akibat dikempa. Kerapatan kayu berhubungan linier dengan kekuatan kayu,
yaitu semakin tinggi kerapatan kayu semakin tinggi pula kekuatannya.
Tingginya pengembangan tebal dipengaruhi oleh kerapatan awal kayu dan
terlarutnya zat ekstraktif pada lamanya perendaman dalam air. Apabila ditelaah
lebih lanjut ternyata semakin lama kayu direndam, penyerapan air dan
pengembangan tebal papannya semakin kecil. Zat ekstraktif adalah komponen
kayu yang bukan merupakan komponen struktural dan hampir semuanya
terbentuk dari senyawa ekstraseluler dan berbobot molekul rendah (Panca, 2009).
Pengembangan tebal (Recovery of Set) diduga ada hubungan dengan
absorbsi air, karena semakin banyak air yang diabsorbsi dan memasuki rongga sel
maka semakin banyak pula perubahan dimensi yang dihasilkan, hal tersebut
dibuktikan
dengan
besarnya
nilai
pengembangan
tebal
yang
tinggi.
Pengembangan tebal yang tinggi akan mengakibatkan stabilitas dimensi yang
rendah, karena sifat mekanis yang dimilikinya akan segera menurun secara drastis
dalam jangka waktu yang tidak terlalu lama (Setiawan, 2008).
Universitas Sumatera Utara
8
Proses modifikasi termal merupakan faktor penting yang mempengaruhi
permukaan kayu dan stabilitas kayu, dimana kayu yang mengalami modifikasi
dengan cara pengempaan/hot press secara visual akan mengakibatkan permukaan
kayu menjadi lebih halus. Nilai kekerasan kayu akan meningkat secara signifikan,
apabila dengan menaikan tekanan kempa ataupun dengan menurunkan suhunya
sesuai kemampuan kayu. Karakteristik perbaikan dari kayu yang dimodifikasi
secara termal menawarkan banyak keunggulan baru yang potensial dan menarik
untuk produk kayu secara industri (Unsala dkk, 2011).
Peningkatan proses pengempaan dengan suhu terlalu tinggi (>150°C)
merusak kandungan kimia dan struktur sel sehingga komponen kimia kayu dan
struktur sel tersebut akan mengalami deformasi yang melebihi kewajaran
sehingga akan menurunkan keelastisan kayu. Sedangkan nilai MOR pada kayu
yang dipadatkan terjadi karena struktur sel kayu menjadi lebih padat dan merata
pada setiap bagian kayu, dan selain itu adanya kristalisasi molekul selulosa dalam
daerah amorf dari mikrofibril. Peningkatan suhu kempa dapat menyebabkan
pemipihan kayu semakin cepat terjadi (Eliezer, 2014).
Pengembangan tebal dengan air dingin meningkat drastis dibanding
dengan perendaman air panas atau larutan kimia lainnya setelah mengalami
pengempaan, karena terjadi saat kayu dipadatkan hanya lapisan permukaan kayu
namun di salah satu sisi bawah kayu menahan beban dari kempa panas. Pengaruh
proses modifikasi kempa panas pada degradasi kimia komponen kayu, seperti
hemiselulosa dan lignin mengalami degradasi yang tinggi (Gong dkk, 2010).
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Kayu jabon (Anthocephalus cadamba M.) memiliki berat jenis 0,48 dan
tergolong kayu kelas kuat IV. Berdasarkan sifat-sifat yang dimiliki dan informasi
penggunaan kayu secara lokal oleh masyarakat, kayu jabon merah berpotensi
digunakan untuk bahan bangunan sebagai komponen struktural dengan beban
ringan (kaso, reng dan rangka dinding/plafon) dan sebagai komponen non
struktural seperti papan pelapis dinding (siding), partisi, plafon (celing) dan lis.
Kayu jabon merah bertekstur agak halus dan merata, arah serat lurus, permukaan
kayu agak mengkilap dan kesan raba agak licin sampai licin, sehingga vinir yang
dihasilkan dari kayu ini dapat digunakan baik untuk vinir tengah maupun vinir
muka pada produk kayu lapis, vinir untuk membuat kotak dan batang korek api
serta tusuk gigi (Lempang, 2014).
Perlakuan perendaman dalam larutan NaOH dimaksudkan untuk
mempercepat proses pelunakan kayu, serta membantu trecapainya fiksasi yang
permanen. Pada kayu jenuh air maupun jenuh NaOH akan melunakkan
hemiselulosa dan lignin sebagai komponen utama kimia kayu sehingga kayu jadi
bersifat plastis dan memungkinkan terjadinya proses fiksasi. Selama proses
pengepresan, lignin yang merupakan polimer akan melunak atau mengalir dan
mengisi ruang matriks di dalam kayu (Onngo dan Astuti, 2005).
Pra perlakuan menggunakan larutan NaOH merupakan metode yang
efisien untuk menghidrolisis selulosa yang terdapat pada kayu, karena jika
selulosa tidak dilarutkan maka dapat mengakibatkan pengembangan setelah
pemadatan melalui cara kristalisasi yang tinggi. Untuk suhu pemadatan, didapat
bahwa 160°C adalah nilai optimum. Jika suhu dibawah 160°C maka pemadatan
4
Universitas Sumatera Utara
5
akan kurang berpengruh, sementara ketika suhu lebih tinggi menjadi 180°C maka
konversi akan meningkat, namun hasil dari pengujian sifat mekanis akan
menurun. Hal tersebut karena glukosa akan menglami degradasi pada suhu tinggi
(Sun dkk. 2017).
Semakin tinggi konsentrasi larutan NaOH maka nilai pengembangan tebal
(Recovery of Set) semakin menurun. Fenomena ini menunjukkan bahwa faktor
NaOH mempunyai pengaruh yang besar terhadap pencapaian fiksasi kayu yang
dipadatkan (Amin dkk, 2007).
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 Jabon cepat tumbuh (JCT) yang
dipadatkan (Basri dan Balfas, 2015).
Sampel kayu pra perlakukan dengan uap/pengukusan faktanya akan
meninggkatkan permeabilitas yang nyata pada kelembaban kayu pada saat
pemadatan dibandingkan tanpa perlakuan awal, semakin tinggi suhu perebusan
maka semakin cepat kelembaban kayu turun. Metode penguapan akan lebih
efisien untuk kualitas kayu daripada metode konvensional lainnya dengan
mempertimbangkan waktu yang singkat (Yi-qing, 2012).
Pemadatan kayu dapat dilakukan secara fisika (kompresi), kimia
(impregnasi), maupun kombinasi keduanya. Pemadatan secara fisika dilakukan
dengan pemberian perlakuan panas, kemudian kayu dikempa, sehingga terjadi
Universitas Sumatera Utara
6
peningkatan densitas (kerapatan) pada struktur kayu. Pemadatan secara kimia
dilakukan dengan memasukkan senyawa kimia yang dapat bereaksi dengan gugus
hidroksil pada mikrofibril, atau memasukkan bahan resin atau polimer yang dapat
mengisi rongga sel kayu. Pemadatan kombinasi antara fisika dan kimia dilakukan
dengan mengempa kayu yang telah diimpregnasi dengan senyawa kimia atau
bahan resin, atau dikenal dengan istilah kompregnasi (Kollmann et al., 1975
dalam Khalil et al., 2014).
Pemadatan kayu menyebabkan lumen menyempit dan dinding sel semakin
rapat satu dengan lainnya. Selain itu dengan adanya panas dan pengempaan
dengan waktu tertentu menyebabkan bagian dinding sel yang mengandung
selulosa mengalami plastisasi sehingga terjadi perubahan bentuk permanen.
Kondisi ini menyebabkan sifat anatomi dan sifat mekanis kayu bertambah bentuk
permanen. Kondisi ini menyebabkan sifat-sifat mekanis kayu bertambah
(Wardhani, 2005)
Selama proses pengempaan, dinding sel yang menahan berat tekanan akan
mengalami perubahan bentuk, sampai tebal kayu berkurang sesuai target tebal
kayu yang diinginkan. Dengan meningkatnya tekanan secara berangsur-angsur
akan meningkatkan deformasi di mana sel-sel kayu melipat satu-persatu pada
bagian kayu awal yang mempunyai dinding sel yang tipis, dinding sel mulai
bersentuhan dengan dinding sel yang lain. Sel-sel kayu menjadi pipih dan rongga
sel volumenya berkurang. Perubahan struktur sel menjadi lebih padat dan lignin
tidak mengalami kerusakan sehingga meningkatkan kekuatan, mengurangi
kandumgam kadar air dan meningkatkan kestabilan dimensi kayu tersebut
(Sulistyono dan Surjokusumo, 2001).
Universitas Sumatera Utara
7
Pemadatan kayu menyebabkan rongga sel memipih, meningkatkan
kerapatannya dan merubah struktur anatomi kayu. Pemadatan kayu dengan suhu
dan waktu kempa menyebabkan lumen menyempit dan dinding sel semakin rapat
satu dengan lainnya. Selain itu dengan adanya panas dan pengempaan dengan
waktu tertentu menyebabkan bagian dinding sel yang mengandung selulosa
mengalami plastisasi sehingga terjadi perubahan (Wahyuni, 2013).
Menurut Tomme et al. diacuh dalam Sulistyono dan Surjokusumo (2001),
densifikasi kayu dapat meningkatkan kerapatan kayu karena kayu menjadi lebih
padat akibat dikempa. Kerapatan kayu berhubungan linier dengan kekuatan kayu,
yaitu semakin tinggi kerapatan kayu semakin tinggi pula kekuatannya.
Tingginya pengembangan tebal dipengaruhi oleh kerapatan awal kayu dan
terlarutnya zat ekstraktif pada lamanya perendaman dalam air. Apabila ditelaah
lebih lanjut ternyata semakin lama kayu direndam, penyerapan air dan
pengembangan tebal papannya semakin kecil. Zat ekstraktif adalah komponen
kayu yang bukan merupakan komponen struktural dan hampir semuanya
terbentuk dari senyawa ekstraseluler dan berbobot molekul rendah (Panca, 2009).
Pengembangan tebal (Recovery of Set) diduga ada hubungan dengan
absorbsi air, karena semakin banyak air yang diabsorbsi dan memasuki rongga sel
maka semakin banyak pula perubahan dimensi yang dihasilkan, hal tersebut
dibuktikan
dengan
besarnya
nilai
pengembangan
tebal
yang
tinggi.
Pengembangan tebal yang tinggi akan mengakibatkan stabilitas dimensi yang
rendah, karena sifat mekanis yang dimilikinya akan segera menurun secara drastis
dalam jangka waktu yang tidak terlalu lama (Setiawan, 2008).
Universitas Sumatera Utara
8
Proses modifikasi termal merupakan faktor penting yang mempengaruhi
permukaan kayu dan stabilitas kayu, dimana kayu yang mengalami modifikasi
dengan cara pengempaan/hot press secara visual akan mengakibatkan permukaan
kayu menjadi lebih halus. Nilai kekerasan kayu akan meningkat secara signifikan,
apabila dengan menaikan tekanan kempa ataupun dengan menurunkan suhunya
sesuai kemampuan kayu. Karakteristik perbaikan dari kayu yang dimodifikasi
secara termal menawarkan banyak keunggulan baru yang potensial dan menarik
untuk produk kayu secara industri (Unsala dkk, 2011).
Peningkatan proses pengempaan dengan suhu terlalu tinggi (>150°C)
merusak kandungan kimia dan struktur sel sehingga komponen kimia kayu dan
struktur sel tersebut akan mengalami deformasi yang melebihi kewajaran
sehingga akan menurunkan keelastisan kayu. Sedangkan nilai MOR pada kayu
yang dipadatkan terjadi karena struktur sel kayu menjadi lebih padat dan merata
pada setiap bagian kayu, dan selain itu adanya kristalisasi molekul selulosa dalam
daerah amorf dari mikrofibril. Peningkatan suhu kempa dapat menyebabkan
pemipihan kayu semakin cepat terjadi (Eliezer, 2014).
Pengembangan tebal dengan air dingin meningkat drastis dibanding
dengan perendaman air panas atau larutan kimia lainnya setelah mengalami
pengempaan, karena terjadi saat kayu dipadatkan hanya lapisan permukaan kayu
namun di salah satu sisi bawah kayu menahan beban dari kempa panas. Pengaruh
proses modifikasi kempa panas pada degradasi kimia komponen kayu, seperti
hemiselulosa dan lignin mengalami degradasi yang tinggi (Gong dkk, 2010).
Universitas Sumatera Utara