impregnasi asap cair tempurung kelapa,

IMPREGNASI ASAP CAIR TEMPURUNG KELAPA,

POLIESTER TAK JENUH YUKALAC 157 BQTN-EX DAN

TOLUENA DIISOSIANAT TERHADAP KAYU KELAPA SAWIT

TESIS

Oleh

DEDDI ANSHARI

077006016/KM

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009

Deddi Anshari : Impregnasi Asap Cair Tempurung Kelapa, Poliester Tak Jenuh Yukalac 157 Bqtn-Ex Dan Toluena Diisosianat Terhadap Kayu Kelapa Sawit, 2009 USU Repository © 2008


POLIESTER TAK JENUH YUKALAC 157 BQTN-EX DAN

TOLUENA DIISOSIANAT TERHADAP KAYU KELAPA SAWIT

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh Gelar Magister Sains

dalam Program Studi Ilmu Kimia pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

DEDDI ANSHARI

077006016/KM

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009


Judul Tesis : IMPREGNASI ASAP CAIR TEMPURUNG KELAPA, POLIESTER TAK JENUH YUKALAC 157 BQTN-EX DAN TOLUENA DIISOSIANAT TERHADAP KAYU KELAPA SAWIT

Nama Mahasiswa : Deddi Anshari Nomor Pokok : 077006016 Program Studi : Kimia

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Dr. Tamrin, MSc) (Prof. Basuki Wirjosentono, MS, PhD)

Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Direktur, (Prof. Basuki Wirjosentono, MS, PhD) (Prof. Dr. Ir. T.Chairun Nisa B, MSc)

Tanggal lulus : 18 Juni 2009


Telah diuji pada Tanggal 18 Juni 2009

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Dr. Tamrin, MSc

Anggota : 1. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, PhD

2. Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil

3. Dr. Pina Barus, MS

4. Dra. Yugia Muis, MS


PERNYATAAN


POLIESTER TAK JENUH YUKALAC 157 BQTN-EX DAN TOLUENA DIISOSIANAT TERHADAP KAYU KELAPA SAWIT

TESIS

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar keserjanaan di suatu Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah di tulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan sumbernya dalam daftar pustaka. Medan, 18 Juni 2009 Penulis, Deddi Anshari


ABSTRAK

Telah dibuat bahan kayu kelapa sawit (KKS) yang diimpregnasikan dengan asap cair tempurung kelapa, poliester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-EX dan toluene diisosianat (TDI). Hasil impregnasi ternyata dapat memperbaiki sifat fisik dan mekanik dari KKS.

Teknik impregnasi yang digunakan untuk memodifikasi KKS adalah dengan impregnasi perendaman. Impregnasi dilakukan pada KKS yang telah berumur 25 tahun atau lebih dengan ketingggian 9 meter dari permukaan tanah meliputi bagian pinggir (P), tengah (T) dan inti (I).

Nilai kekuatan patah (MOR) dan kekuatan elastisitas (MOE) setelah impregnasi yang maksimum diperoleh pada bagian pinggir yakni sebesar 507,71 kg/cm2 dan 110.484,69 kg/cm2. Dari analisis FTIR terdapat puncak serapan pada bilangan gelombang 3301,12 cm-1 , 2277,44 cm-1, 1647,16 cm-1 dan 1223,59 cm-1 yang menunjukkan sebagai gugus N-H, gugus C-N, gugus C=O dan gugus C-O dari gugus fungsi NCO yang membuktikan setelah impregnasi telah terbentuk rantai uretan dalam KKS. Analisis foto SEM memperlihatkan bahwa poliester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-EX mampu menutupi pori-pori KKS. Uji DTA memperlihatkan KKS hasil impregnasi tahan sampai suhu 5400C dan bila dibandingkan dengan Standar Nasional Indonesia (SNI) mengenai kekuatan kayu bangunan KKS yang dihasilkan masuk ke dalam kayu golongan tiga.

Kata kunci : Impregnasi, kayu kelapa sawit, asap cair, poliester tak jenuh dan toluena diisosianat.


ABSTRACT

The palm oil wood (POW) impregnated with liquid smoke from coconut shell , unsatiated polyester of Yukalac 157 BQTN-EX and toluene diisocyanate (TDI). The result of impregnation simply can improve character physical and mechanic from POW.

Impregnation technique applied to modify POW is with impregnation of soaking. Impregnation done at POW which has age 25 years or more with height of 9 metre from surface of ground covers part of periphery ( P), middle (T) and core ( I).

Breaking strength value ( MOR) and elasticity strength ( MOE) after maximum impregnation obtained at part of periphery namely 507,71 kg/cm2 and 110484,69 kg/cm2. From analysis FTIR there is absorption top at wave number 3301,12 cm-1, 2277,44 cm-1, 1647,16 cm-1 and 1223,59 cm-1 showing as bunch N-H, bunch C-N, bunch C=O and bunch C-O from functional group NCO proving after impregnation has been formed chain urethane in POW. Photograph analysis SEM shows that unsatiated polyester of Yukalac 157 BQTN-EX can close over pore POW. DTA test shows POW result of resistant impregnation until temperature 5400C, and if compared to Indonesia National Standard ( INS) about strength of timber POW yielded comes into faction wood three.

Key words : Impregnation, palm oil wood, liquid smoke, unsatiated polyester, and toluene diisocyanate.


UCAPAN TERIMA KASIH

Puji dan rasa syukur Penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas segala

limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penelitian dan penulisan tesis ini dapat

diselesaikan tepat pada waktunya.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada Rektor Universitas Sumatera Utara Bapak Prof. Chairuddin P.

Lubis, DTM&H, Sp.A (K) dan Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera

Utara Ibu Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, MSc yang telah menyediakan fasilitas dan

kesempatan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister Ilmu Kimia

pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Penulis juga mengucapkan

terima kasih kepada Gubernur Sumatera Utara Cq Kepala Bappeda Sumatera Utara

yang telah memberikan bantuan beasiswa selama mengikuti perkuliahan.

Selanjutnya dengan kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih

kepada:

1. Bapak Dr. Tamrin, MSc dan Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, PhD

selaku Ketua dan Anggota Komisi Pembimbing, yang telah banyak

memberikan saran, bimbingan dan dorongan kepada penulis selama

mengikuti perkuliahan, penelitian hingga akhir penulisan tesis ini.

2. Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil, Bapak Dr. Pina Barus, MS

dan Ibu Dra Yugia Muis, MS selaku Dosen Pembanding atas segala masukan

dan saran yang telah diberikan untuk penyempurnaan tesis ini.


3. Ketua dan Sekretaris Program Studi Ilmu Kimia beserta selurus Staf Dosen

Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara atas segala perhatian dan

bimbingan yang telah diberikan selama mengikuti perkuliahan.

4. Kepala Laboratorium Polimer FPMIPA USU beserta Staf yang telah

memberikan berbagai fasilitas untuk melakukan penelitian ini.

5. Kepala Laboratorium Pengembangan PTKI Medan, atas segala bantuannya

dalam menganalisis sampel.

6. Walikota Tanjungbalai Bapak Dr. Sutrisno Hadi, SpOG, Kepala BKD Pemko

Tanjungbalai Ibu Darwati, SH, Kepala Dinas Pendidikan dan Kebudayaan

Pemko Tanjungbalai Bapak Drs. H.Hamlet Sinambela, M.Pd, Kepala SMA

Negeri I Tanjungbalai Bapak Drs. Kani Napitupulu yang telah memberikan

bantuan dan izin rekomendasi selama mengikuti perkuliahan.

7. Orangtua penulis Ayahanda Abdul Salam (Alm) dan Ibunda Farida yang

dengan penuh kesabaran dan ketabahan dalam mengasuh dan membesarkan

penulis dan Ayahanda mertua Drs. Hasyim Sinaga dan Ibunda mertua

Syafrida Nasution atas segala bantuan moral dan materil yang telah

diberikan.

8. Istri tercinta Nilawati Sinaga, AMK dan ananda Nasywa Anshari yang

dengan penuh ketulusan dan kesabaran senantiasa mendampingi, memberikan

dorongan semangat dan doa demi untuk keberhasilan penulis.

9. Kakanda Dewita Sartika, S.Pd/Suami, adinda Zulkifli, SE, MM/Istri dan Rita

Zahara, S.Pd atas segala bantuan dan doa yang diberikan.


10. Kepada seluruh teman dan rekan sejawat atas segala bantuannnya dalam

menyelesaikan tesis ini.

Semoga kiranya kebaikan dan ketulusan yang telah diberikan menjadi amal

ibadah dan mendapat ganjaran pahala yang berlipat ganda dari Allah SWT.

Akhirnya penulis berharap semoga tesis membawa manfaat bagi kemajuan

ilmu pengetahuan untuk kita semua. Amin yaa Robbal Alamin.

Medan, 18 Juni 2009

Penulis,

Deddi Anshari


RIWAYAT HIDUP

A. Riwayat Pribadi

Nama : DEDDI ANSHARI

Tempat/Tanggal Lahir : Tanjungbalai / 19 Mei 1973

Agama : Islam

Alamat : Jalan Sei Kapias LK V Kelurahan Muara

Sentosa Kota Tanjungbalai

Pekerjaan : PNS

Istri : Nilawati Sinaga, AMK

Anak : Nasywa Anshari

Ayah Kandung : Abdul Salam (Alm)

Ibu Kandung : Farida

Ayah Mertua : Drs. Hasyim Sinaga

Ibu Mertua : Syafrida Nasution

B. Riwayat Pendidikan

1. Tahun 1980 tamat dari SD Tri Tunggal I Tanjungbalai.

2. Tahun 1989 tamat dari SMP Negeri I Tanjungbalai.

3. Tahun 1992 tamat dari SMA Negeri I Tanjungbalai.

4. Tahun 1997 tamat dari IKIP Medan Jurusan S-1 Pendidikan Kimia.

5. Tahun 2009 tamat dari Sekolah Pascasarjana USU Program Magister Ilmu

Kimia.


DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK.......................................................................................................... i

ABSTRACT ....................................................................................................... ii

UCAPAN TERIMA KASIH............................................................................. iii

RIWAYAT HIDUP ........................................................................................... vi

DAFTAR ISI...................................................................................................... vii

DAFTAR TABEL ............................................................................................. x

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xi

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiii

DAFTAR TERMINOLOGI ............................................................................ xiv

BAB I PENDAHULUAN............................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ............................................................................. 1

1.2. Perumusan Masalah ...................................................................... 5

1.3. Tujuan Penelitian .......................................................................... 6

1.4. Manfaat Penelitian ........................................................................ 6

1.5. Metodologi Penelitian .................................................................. 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA...................................................................... 8

2.1. Komponem-Komponem Kayu Kelapa Sawit.............................. 8

2.2. Sifat Mekanik Kayu Kelapa Sawit .............................................. 12

2.3. Kelarutan Polimer ...................................................................... 16


2.4. Kayu Kelapa Sawit Termodifikasi ............................................. 17

2.5. Impregnasi .................................................................................. 17

2.6. Tempurung Kelapa ..................................................................... 19

2.7. Pirolisis ....................................................................................... 20

2.8. Fenol ........................................................................................... 22

2.9. Poliester Tak Jenuh .................................................................... 24

2.10. Polimerisasi Isosianat ................................................................. 26

2.11. Sifat Termal Bahan Polimer ....................................................... 29

2.12. Scenning Electron Microscope (SEM)........................................ 31

2.13. Spektroskopi Fourier Transform Infra Red (FTIR)..................... 32

BAB III. METODE PENELITIAN ................................................................ 34

3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian ...................................................... 34

3.2. Penyediaan Bahan Baku ............................................................. 34

3.3. Tempurung Kelapa ..................................................................... 35

3.4. Bahan Kimia................................................................................ 36

3.5. Alat yang Digunakan .................................................................. 36

3.6. Prosedur ...................................................................................... 36

3.6.1. Proses Pembuatan Asap Cair dari Tempurung Kelapa .... 36

3.6.2. Impregnasi Spesimen KKS ............................................. 37

3.6.3. Karakterisasi Spesimen KKS ........................................... 38

3.6.3.1. Uji Ketahanan Patah (MOR) dan Ketahanan Elastisitas (MOE) ............................................... 38


3.6.3.2. Analisis Spektroskopi FTIR .............................. 39

3.6.3.3. Analisis Termal ................................................. 40

3.6.3.4. Analisis Scenning Electron Microscope (SEM) 40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN.......................................................... 41

4.1. Analisis Ketahanan Patah (MOR) dan Ketahanan Elastisitas (MOE) .......................................................................................... 41 4.2. Analisis FTIR ............................................................................... 45

4.2.1. Analisis FTIR Sebelum Impregnasi .................................. 45

4.2.2. Analisis FTIR Setelah Impregnasi ..................................... 46

4.3. Analisis Termal ........................................................................... 48

4.3.1. Analisis Termal KKS Sebelum Impregnasi ...................... 49

4.3.2. Analisis Termal KKS Setelah Impregnasi ........................ 50

4.4. Analisis SEM (Scenning Electron Microscope)........................... 51

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 54

5.1. Kesimpulan.................................................................................... 54

5.2. Saran.............................................................................................. 55

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 56


DAFTAR TABEL

No Judul Halaman

2.1. Perbandingan Sifat KKS dengan Beberapa Jenis Kayu ........................ …. 13

2.2. Sifat-Sifat Dasar Batang Kelapa Sawit ................................................. …. 14

2.3. Komposisi Kimia Tempurung Kelapa dan Cangkang Kelapa Sawit. ...... .. 20


DAFTAR GAMBAR

No Judul Halaman

2.1. Penampang Melintang KKS ................................................................... 9

2.2. Struktur Molekul Selulosa ...................................................................... 11

2.3. Struktur Lignin Menurut Alder, 1977 .................................................... 12

2.4. Reaksi Antara Fenol dengan Kayu......................................................... 23

2.5. Reaksi Sintesis Poliester Tak Jenuh ...................................................... 25

2.6. Reaksi Ikat Silang Poliester Tak Jenuh dengan Stirena ......................... 25

2.7. Reaksi Polimerisasi Isosianat .................................................................. 26

2.8. Reaksi Isosianat dengan Poliol................................................................ 28

2.9. Reaksi Isosianat dengan Air.................................................................... 28

2.10. Pola Umum Kurva DTA ........................................................................ 29

3.1. Pemotongan Melintang dan Pembagian Spesimen KKS ...................... 35

3.2. Spesimen KKS Berdasarkan ASTM D 1324-60 ................................... 35

3.3. Pengujian Ketahanan Patah (MOR) Berdasarkan ASTM D 1324-60...... 39

4.1. Ikatan Hidrogen Antara Uretan, Selulosa dan Lignin Dalam KKS ....... 43

4.2. Diagram Batang Nilai MOR vs Spesimen KKS ................................... 44

4.3. Diagram Batang Nilai MOE vs Spesimen KKS..................................... 44

4.4. Spektrum FTIR dari KKS Sebelum Impregnasi ................................... 45

4.5. Spektrum FTIR dari KKS Hasil Impregnasi ......................................... 46


4.6. Kemungkinan Reaksi Antara Gugus OH dari Asap Cair Tempurung Kelapa dengan Gugus NCO dari TDI ..................................................... 47 4.7. Kemungkinan Reaksi Antara Gugus OH dari KKS dengan Gugus

NCO dari TDI ........................................................................................ 48

4.8. Kurva DTA KKS Sebelum Impregnasi ................................................. 49

4.9. Kurva DTA KKS Setelah Impregnasi .................................................. 51

4.10. Foto SEM KKS Sebelum Impregnasi ................................................... 53

4.11. Foto SEM KKS Setelah Impregnasi ...................................................... 53


DAFTAR LAMPIRAN

No Judul Halaman

1. Bagan Alir Proses Pembuatan Asap Cair ...................................................... 60

2. Bagan Alir Impregnasi KKS ......................................................................... 61

3 Tabel Kekuatan Kayu Bangunan Dalam Keadaan Kering Udara Menurut SNI Nomor 03-3527 Tahun 1994................................................................. 62 4. Data Pertambahan Volume Impregnasi pada KKS dengan Asap Cair Tempurung Kelapa, Poliester Tak Jenuh Yukalac 157 BQTN-EX dan TDI ............................................................................................................... 63 5. Nilai MOR dan MOE Sebelum Impregnasi ................................................. 64

6. Nilai MOR dan MOE Setelah Impregnasi .................................................... 65

7. Contoh Perhitungan Nilai MOR dan MOE................................................... 66

8. Gambar Pembuatan Asap Cair Tempurung Kelapa ...................................... 67

9. Gambar Spesimen KKS Menurut ASTM D 1324-60 .................................. 67

10. Gambar Alat Uji MOR dan MOE ................................................................. 68

11. Gambar Uji MOR Sampel KKS................................................................... 68

12. Gambar Uji MOE Sampel KKS................................................................... 68

13. Gambar Alat Uji DTA .................................................................................. 69

14. Gambar Alat Uji SEM................................................................................... 69


DAFTAR TERMINOLOGI

ASTM : American Standart Test Mecanic. Cm : Centimeter. Difusi : Peristiwa berpindahnya partikel-partikel secara spontan dari daerah

konsentrasi tinggi ke daerah konsentrasi rendah. DTA : Deffrential Thermal Analysis adalah alat yang digunakan untuk

menentukan perubahan suhu terhadap suatu sampel. FTIR : Fourier Transform Infrared Spectroscopy adalah alat yang

digunakan untuk mengidentifikasi perubahan gugus fungsi suatu senyawa.

GC-MS : Gas Chromatografi – Mass Spectra. Impregnasi : Proses memasukkan cairan ke dalam rongga-rongga kayu melalui

perendaman. Matriks : Kandungan atau tempat cetakan.

MOR : Modulus of Repture adalah modulus atau ketahanan patah suatu sampel.

MOE : Modulus of Elastisitas adalah modulus atau ketahanan elastisitas

suatu sampel. Polimer : Senyawa makromolekul yang tersusun dari hasil penggabungan

sejumlah monomer (molekul kecil). Polimerisasi : Proses pembentukan polimer.

SEM : Scenning Electron Microscope adalah alat yang digunakan untuk melihat bentuk morfologi atau permukaan suatu sampel.

SNI : Standar Nasional Indonesia. Tg : Transisi glass adalah temperatur perubahan fisik polimer dari

elastis menjadi kaku.


BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kayu merupakan salah satu material yang sangat banyak digunakan dalam

kehidupan manusia, oleh karena itu penelitian pengawetan dan peningkatan sifat

dinamik kayu terus berkembang dari waktu ke waktu. Pada akhir-akhir ini kebutuhan

akan kayu semakin terus meningkat sementara ketersediaannya semakin sulit

diperoleh (Duljafar.,K, 1996).

Indonesia merupakan negara perkebunan sawit yang terbesar yang tersebar

di berbagai sentra produksi, seperti Sumatera dan Kalimantan. Selama tahun 1990 –

2000 luas perkebunan sawit mencapai 14.164.439 hektar atau meningkat 21,5% jika

dibandingkan akhir tahun 1990 yang hanya 11.651.439 hektar (Fauzi.,Y, dkk, 2008).

Batang sawit yang dihasilkan pada waktu peremajaan tanaman baru-baru

ini mendorong kita untuk memanfaatkannya. Perkembangan perkebunan kelapa

sawit di Indonesia terus meningkat dengan laju peremajaan sekitar 10% dimana

dapat dihasilkan KKS sebanyak 11,7 juta pohon pertahun atau setara dengan 5,58

juta ton kayu kering pertahun. Jadi ketersediaan KKS akan terus ada sepanjang tahun

karena peremajaan terus-menerus dilakukan (Prayitno dan Darnoko, 1994).

Komponem kandungan KKS adalah selulosa, hemiselulusa, lignin, serat,

parenklim, air, abu dan pati. Kandungan air dan parenklim semakin tinggi sesuai

dengan ketinggian batang KKS. Tingginya kadar air menyebabkan kestabilan


dimensi KKS rendah. Parenklim bagian atas pohon mengandung pati hingga 40%,

dan hal ini menyebabkan sifat fisik dan mekanik KKS rendah (mudah patah/retak)

serta mudah diserang rayap (Prayitno, 1995).

Menurut penelitian Bakar (2003) bahwa kayu kelapa sawit memiliki 4

kelemahan yaitu: stabilitas dimensi yang rendah, kekuatan rendah, keawetan rendah

dan sifat permesinan yang rendah. Sehingga kayu kelapa sawit tidak dapat digunakan

dalam bentuk alami. Untuk menjadi bahan yang potensial kayu kelapa sawit perlu

dilakukan pengawetan dengan perlakuan kimia untuk meningkatkan kekuatan

dimensinya.

Upaya meningkatkan sifat kestabilan kayu secara fisika pola pengawetan

meggunakan oven atau pengeringan umumnya dapat berlangsung secara merata,

sehingga pada kelembaban tertentu dimensi kayu menjadi stabil. Pengawetan dengan

cara ini tidak dapat bertahan lama karena pada waktu tertentu uap air dapat terdifusi

kembali ke dalam kayu pada waktu pemakaian sehingga dapat mempengaruhi

dimensi kayu (Dumanau, 1990). Pelapisan menggunakan resin atau sejenisnya hanya

dapat mencegah terjadinya difusi air atau uap air ke dalam kayu. Namun dalam

pemakaiannya tidak dapat dihindari terjadinya benturan antara kayu dengan benda

lain, yang dapat mengakibatkan permukaan kayu terbuka dan kemungkinan air atau

uap air berdifusi ke dalam kayu sehingga kayu mudah menggembung. Pengisian

pori-pori kayu dengan bahan kimia atau zat aditif dapat mengurangi hidrofilisitas

kayu, sehingga penggembungan atau penyusutan volume kayu berkurang. Cara ini

juga kurang sempurna karena pada proses tertentu zat aditif dapat berdifusi keluar


dari pori-pori kayu, sehingga memungkinkan pori-pori kayu mengabsorbsi air

(Wirjosentono, dkk., 2000).

Pengawetan kayu dengan cara kimia perlu diteliti karena dengan cara ini

bahan kimia atau zat aditif dapat lebih permanen di dalam kayu. Bahan kimia atau

zat aditif dapat membentuk ikatan kimia dengan komponem utama kayu yaitu

selulosa, hemiselulosa dan lignin. Metode peningkatan stabilitas kayu melalui

pembentukan ikatan kimia antara lain dapat dilakukan dengan mencari bahan kimia

yang mampu bereaksi dengan komponem kayu. Cara ini telah dilakukan oleh

Stephen (2001) yaitu dengan cara asitilasi dan juga formaldehidasi dengan

pemakaian katalis asam klorida dan pelarut glasial yang akhirnya metode ini dikenal

cukup baik untuk meningkatkan stabilitas dimensi kayu.

Untuk meningkatkan stabilitas dimensi kayu kelapa sawit pemanfaatan

material berbasis polimer dengan teknik impregnasi dapat dijadikan altenatif

dikarenakan kelebihan dalam berbagai hal yaitu : ringan, mudah dibentuk, cukup

kuat, relatif murah dan dapat memenuhi spesifikasi yang diinginkan.

Pengelolaan KKS menjadi kayu yang berkualitas baik telah dilakukan

beberapa peneliti antara lain : Tamrin (2007) telah menggunakan asap cair cangkang

kelapa sawit sebagai pengawet dan jaringan semi interpenetrasi polimer pada KKS.

Dalam disertasinya beliau mengatakan bahwa asap cair cangkang kelapa sawit dapat

mengawetkan KKS terutama terhadap jamur pembusuk putih seperti jamur

Ganoderma sp dan Paliporus alcularis. Tanjung (2007) juga telah melakukan

impregnasi KKS dengan menggunakan asap destilat cangkang kelapa sawit


kombinasi asam akrilat dan menyebutkan hasil impregnasi dapat memperbaiki sifat-

sifat mekanik KKS. Siregar (2007) juga telah melakukan modifikasi KKS dengan

impregnasi asap destilat dari limbah cangkang kelapa sawit dan stirena dan

mengatakan hasil impregnasi dengan asap destilat dapat meningkatkan keawetan

sedangkan dengan stirena dapat meningkatkan sifat fisik dan mekanik KKS.

Zulkarnain (2001) juga telah melakukan impregnasi resin getah Pinus Merkusi ke

dalam KKS dengan menggunakan pelarut sebagai medium difusinya. Akan tetapi

teknik impregnasi dengan media pelarut ini membutuhkan biaya yang sangat mahal.

Sukatik (2001) telah melakukan impregnasi fase leleh (tanpa pelarut/pendispersi),

akan tetapi resin yang masuk ke dalam KKS sangat sedikit mengingat pada

temperatur tinggi (di atas 2000C) terjadi dekomposisi KKS sehingga belum

menghasilkan kekuatan KKS yang diharapkan.

Dari berbagai literatur menyatakan bahwa perpaduan dua atau lebih polimer

dapat meningkatkan sifat-sifat tertentu dari bahan yang dibuat. Dengan melihat

campuran antara poliuretan dengan poliester dapat membentuk jaringan yang

bercabang (Klempner, et al., 1994) telah dapat meningkatkan sifat mekanik yang

tinggi.

Dari uraian diatas dengan memanfaatkan senyawa fenol dari tempurung

kelapa dan direaksikan dengan toluena diisosianat (TDI) diharapkan dapat

membentuk rantai uretan, disisi lain dengan penambahan poliester tak jenuh Yukalac

157 BQTN-EX yang dilarutkan dengan tiner diharapkan akan mengisi pori-pori

KKS, dan dengan cara impregnasi diharapkan kedua bahan ini mengalami


polimerisasi sehingga menghasilkan jaringan yang permanen di dalam serta

memperkuat struktur KKS. Berdasarkan penjelasan di atas, maka peneliti

berkeinginan untuk melakukan studi modifikasi KKS dengan teknik impregnasi

perendaman dengan judul ”Impregnasi Asap Cair Tempurung Kelapa, Poliester Tak

Jenuh Yukalac 157 BQTN-EX Dan Toluena Diisosianat Terhadap Kayu Kelapa

Sawit”.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian pada latar belakang di atas peneliti membuat rumusan

masalah sebagai berikut:

1. Apakah Asap cair tempurung kelapa, poliester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-

EX dan TDI dapat diimpregnasikan ke dalam KKS?

2. Apakah TDI dan asap cair dapat membentuk poliuretan setelah

diimpregnasikan pada KKS?

3. Bagaimana sifat fisik dan mekanik KKS setelah diimpregnasikan dengan

poliuretan dari asap cair tempurung kelapa dan poliester tak jenuh Yukalac

157 BQTN-EX terhadap KKS ?

4. Bagaimana sifat KKS yang dihasilkan dibandingkan dengan kayu jenis lain

sesuai dengan SNI nomor 03-3527 tahun 1994 tentang kekuatan kayu

bangunan?


1.3. Tujuan Penelitian

Berdasarkan masalah di atas, penelitian ini bertujuan :

1. Untuk mengolah KKS menjadi lebih kuat setelah impregnasi dengan

poliuretan dari asap cair tempurung kelapa yang dipadukan dengan poliester

tak jenuh Yukalac 157 BQTN-EX .

2. Menentukan sifat fisik dan mekanik KKS setelah diimpregnasikan dengan

poliuretan dari asap cair tempurung kelapa dan poliester tak jenuh Yukalac

157 BQTN-EX.

1.4. Manfaat Penelitian

Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan bermanfaat untuk:

1. Mendapatkan kayu alternatif untuk keperluan mebel (fornitur) yang dapat

menggantikan kayu bangunan dengan kualitas yang sama.

2. Mengatasi pencemaran lingkungan oleh limbah padat pada perkebunan

kelapa sawit.

1.5. Metodologi Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan secara eksperimen di laboratorim, dimana bahan

yang digunakan adalah asap cair dari tempurung kelapa yang direaksikan dengan

toluena diisosianat dengan perbandingan 1:2 untuk membentuk poliuretan karena

asap cair banyak mengandung gugus hidroksil terutama pada senyawa fenol yang

dikandungnya diharapkan dapat digunakan sebagai pengganti poliol dalam


pembentukan rantai uretan. Sedangkan poliester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-EX

yang dilarutkan dengan tiner adalah untuk mengisi pori-pori KKS. Kedua bahan

polimer ini diharapkan dapat terimpregnasi pada KKS dan membentuk jaringan yang

permanen pada KKS sehingga menghasilkan kayu yang memiliki sifat-sifat yang

diinginkan.

Untuk mengetahui sifat mekanik, sifat termal, perubahan gugus fungsi dan

perubahan pori-pori KKS hasil impregnasi dilakukan analisa dengan uji mekanik, uji

DTA, FTIR dan SEM.


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Komponem-Komponem Kayu Kelapa Sawit

Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq) yaitu merupakan tumbuhan dari ordo

: Palmales, family : Palmaceae, sub family : Cocoideae. Tumbuhan ini termasuk

tumbuhan monokotil dengan ciri-ciri tidak memiliki : kambium, pertumbuhan

sekunder, lingkaran tahun, sel jari-jari, kayu awal, kayu akhir, cabang, mata kayu.

Batang terdiri dari serat dan parenklim. Pohon kelapa sawit produktif sampai umur

25 tahun, ketinggiannya 9-12 meter dan diameter 45-65 cm yang diukur pada

ketinggian 1,5 meter dari permukaan tanah. KKS memiliki jaringan parenklim dan

serat (Gambar 2.1). Komponem yang terkandung pada KKS adalah selulosa, lignin,

serat parenklim, air, abu dan pati. Kandungan parenklim dan air meningkat sesuai

dengan ketinggiannya. Tingginya kadar air menyebabkan kestabilan dimensi KKS

rendah. Parenklim pada bagian atas pohon mengandung pati hingga 40% ini

menyebabkan sifat fisik dan mekanik KKS juga rendah, yaitu mudah patah, retak dan

mudah diserang rayap (Tomimura, 1992).


Gambar 2.1. Penampang Melintang KKS

Batang kelapa sawit mempunyai sifat khusus seperti kandungan selulosa

dan lignin yang rendah, namun kandungan air dan NaOH yang dapat larut tinggi

dibandingkan kayu pohon karet dan ampas batang tebu. Sifat fisik batang

menunjukkan heterogenitas yang berbeda-beda tergantung pada arah lingkaran dan

arah vertikal (Tomimura, 1992).

Struktur dan anatomi KKS terdiri dari bagian inti kayu yang didominasi

oleh jaringan dasar parenklim, sehingga memiliki rapat masa yang rendah. Pada

daerah pinggir dekat kulit didominasi oleh berkas pengangkut yang terselimuti oleh

serabut berdinding tebal mengakibatkan rapat masanya lebih tinggi. Demikian juga

dengan air, dimana bagian kayu yang terdiri dari jaringan parenklim memiliki kadar

air yang lebih tinggi.

Kadar air KKS basah ± 40% , kerapatannya berkisar dari 0,2 -0,6

gram/ml dengan kerapatan rata-rata 0,37 gram/ml (Lubis,1994). Pada keadaan kering

konstan komponen-komponen yang terkandung dalam KKS adalah selulosa


(30,77%), pentosa (20,05%), lignin (17,22%), hemiselolusa (16,81%), air (12,05%),

abu (2,25 %)dan SiO2 (0,84%) (Nasution,DY., dkk.,2001).

Kadar air batang kelapa sawit bervariasi antara 10-50 %. Kenaikan kadar

air yang bertahap ini diindikasikan terhadap ketinggian dan kedalaman posisi batang,

yang bagian terendah dan luar batang memiliki nilai yang sangat jauh dengan 2

bagian batang lainnya. Kecenderungan kenaikan kadar air ini dapat dijelaskan

dengan mempertimbangkan distribusi jaringan parenklim yang berfungsi menyimpan

atau menahan lebih banyak air daripada jaringan pembuluh. Ketersediaan jaringan

parenklim ini akan semakin berlimpah dari bagian luar batang ke bagian dalam

(pusat) batang (Tamrin, 2007). Apabila kayu dikeringkan selama pengolahannya,

semua cairan dalam rongga sel dikeluarkan. Tetapi rongga sel selalu berisi sejumlah

uap air. Banyaknya air yang tetap tinggal di dalam dinding-dinding sel suatu produk

akhir tergantung pada tingkat pengeringan selama pembuatan dan lingkungan tempat

tinggal produk tersebut di kemudian hari ditempatkan. Setelah sekali dikeluarkan

dengan pengeringan, air akan terdapat kembali di dalam rongga sel hanya apabila

produk tersebut dikenakan air . Hal ini dapat terjadi sebagai akibat penempatan kayu

di dalam tanah atau menggunakannya dimana hujan mungkin mengenainya.

Menurut Beker (1987), selulosa merupakan suatu polisakarida yang tersusun

dari unit perulangan D-glukosa yang mempunyai tiga gugus hidroksil yang dapat

disubsitusi, tidak larut dalam air, mempunyai kristalinitas yang tinggi dan berat

molekul yang tinggi (terdiri dari satuan berulang D-glukosa yang mencapai 4000

buah permolekul).


Molekul-molekul selulosa seluruhnya berbentuk linier dan mempunyai

kecenderungan menbentuk ikatan hidrogen intra dan inter molekul. Selulosa

memiliki ikatan hidrogen yang kuat, hal ini yang menyebabkan selulosa tidak dapat

larut dalam air, meskipun mempunyai banyak gugus hidroksil dan bersifat polar

(Seymour, 1975).

.

Gambar 2.2. Struktur Molekul Selulosa Sumber : Fengel, (1995)

Senyawa lain yang terdapat pada KKS adalah hemiselulosa (poliosa) dengan

kondungan 20-30%, yang diketahui termasuk dalam kelompok polisakarida

heterogen. Seperti halnya selulosa, hemiselulosa juga berfungsi sebagai pendukung

dalam dinding-dinding sel. Hemiselulosa relatif mudah dihidrolisis oleh asam

menjadi komponem-komponem monomernya yang terdiri dari D-glukosa, D-

manosa, D-galaktosa, D-xilosa, L-arabinosa dan sejumlah kecil L-ramnosa,


disamping menjadi reaktif dan banyak memberikan pengaruh terhadap stabilitas

dimensi kayu dengan struktur yang sangat kompleks (Fengel, 1995).

Kandungan KKS yang lain adalah lignin yang mencapai sekitar 20-40%

yang merupakan polimer (senyawa aromatik) dari unit-unit fenilpropana dan terdapat

dalam berbagai daerah morfologi kayu. Senyawa ini mengandung sejumlah besar

cincin-cincin benzena (Fengel, 1995 ).

Gambar 2.3. Struktur Lignin Menurut Alder, 1977 Sumber : Fengel, (1995)

2.2. Sifat Mekanik Kayu Kelapa Sawit

Sifat mekanik kayu kelapa sawit menggambarkan kerapatan batang baik

pada arah radial maupun vertikal. Tabel 2.1, membandingkan beberapa sifat mekanik

kayu kelapa sawit dengan beberapa spesies kayu dan jenis monokotil.


Tabel 2.1. Perbandingan Sifat KKS dengan Beberapa Jenis Kayu

Spesies

Kerapatan (kering oven) Kg/m2

MOE (MPa)

MOR (MPa)

TEKAN MPa

Kekerasan(N)

Kayu kelapa sawit (30 tahun)

220-550

800-8000

8-45

5-25

350-2450

Kayu kelapa (60 tahun)

250-850 3100-114400

26-105 19-49 520-4400

Cegal 820 19600 149 75 9480

Kapur 690 13200 73 39 5560

Kayu Karet 530 530 58 26 4320

Sumber : Bakar, (2003)

Dari penelitian Bakar (2003) diketahui bahwa batang kelapa sawit

mempunyai sifat sangat beragam dari bagian luar ke bagian pusat batang dan sedikit

bervariasi dari bagian pangkal ke ujung batang. Beberapa sifat penting dari batang

kelapa sawit untuk setiap batang dapat dilihat pada tabel 2.


Tabel 2.2. Sifat-Sifat Dasar Batang Kelapa Sawit

Bagian dalam batang Sifat-sifat penting

Tepi Tengah Pusat

Berat Jenis

Kadar air (%)

Kekuatan lentur (kg/cm2 )

Keteguhan lentur (kg/cm2 )

Susut volume (%)

Kelas awet

Kelas kuat

0.35

15,6

29996

295

26

V

III-V

0,28

25,7

11421

129

39

V

V

0,20

36,5

6980

67

48

V

V

Sumber : Bakar, (2003)

Menurut Bakar (2003), secara umum terdapat beberapa hal yang kurang

menguntungkan dari batang kelapa sawit dibandingkan dengan kayu biasa,

diantaranya adalah :

1. Kandungan air pada kayu segar sangat tinggi (dapat mencapai 50%).

2. Kandungan zat pati sangat tinggi (pada jaringan parenklim dapat mencapai

45%).

3. Keawetan alami sangat tinggi.

4. Kadar air keseimbangan relatif lebih tinggi.


5. Dalam proses pengeringan terjadi kerusakan parenklim yang disertai dengan

perubahan dan kerusakan fisik secara berlebihan terutama pada bagian kayu

dengan kerapatan rendah.

6. Dalam pengolahan mekanik batang kelapa sawit lebih cepat menumpulkan

pisau, gergaji dan amplas.

7. Kualitas permukaan kayu setelah pengolahan relatif rendah.

8. Dalam proses pengerjaan akhir (finishing) memerlukan bahan lebih banyak.

Namun demikian kayu kelapa sawit memiliki beberapa hal yang sangat

menguntungkan dibandingkan dengn kayu biasa, diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Harga kayu atau eksploitasi sangat rendah.

2. Warna kayu cerah dan lebih seragam.

3. Tidak mengandung mata kayu.

4. Relatif tidak memiliki sifat anisotropis.

5. Mudah diberi perlakuan kimia.

6. Mudah dikeringkan.

7. Pada bagian yang cukup padat (kerapatan, gr/cm3 ) tidak dijumpai perubahan

atau kerusakan fisik yang berarti.

Kekuatan dan ketahanan terhadap perubahan bentuk suatu bahan disebut sebagai

sifat-sifat mekaniknya, kekuatannya adalah kemampuan suatu bahan untuk memikul

beban atau gaya yang mengenainya. Perubahan-perubahan bentuk yang terjadi segera

sesudah beban dikenakan dan dapat dipulihkan jika beban dihilangkan disebut


perubahan bentuk elastis. Sebaliknya jika perubahan bentuk berkembang perlahan-

lahan sesudah dikenakan maka disebut reologis dan bergantung waktu.

Sifat-sifat mekanik biasanya merupakan ciri-ciri terpenting produk-produk

kayu yang akan digunakan untuk bahan bangunan gedung. Penggunaan struktur

dapat didefenisikan sebagai setiap penggunaan sifat mekanik merupakan kriteria

pertama untuk pemilihan bahan.

2.3. Kelarutan Polimer

Proses kelarutan bahan polimer jauh lebih rumit daripada kelarutan

senyawa-senyawa dengan berat molekul rendah. Hal ini disebabkan adanya

perbedaan antara ukuran molekul polimer dan pelarut, pengaruh viskositas larutan

dan tekstur polimer (amorf, kristalin, linier atau berikatan silang). Konsep larutan

polimer dalam teknologi bahan polimer memegang peranan yang sangat penting,

misalnya pada teknik plastisasi, pembuatan bahan perekat dan sebagainya. Bilamana

bahan polimer dilarutkan ke dalam suatu pelarut yang berbobot molekul rendah

maka akan lebih dahulu akan terjadi penggembungan dengan molekul pelarut yang

terdispersi diantara rantai polimer. Bila jumlah pelarut semakin besar interaksi

sesama rantai menjadi semakin lemah dan akhirnya lapas sama sekali membetuk

larutan polimer (Wirjosentono, dkk., 1995).


2.4. Kayu Kelapa Sawit Termodifikasi

Kayu kelapa sawit tidak dapat menjadi plastis meskipun dipanaskan sampai

suhu tinggi. Selulosa menjadi lunak pada suhu di atas 2400C, titik leleh selulosa

kristalin jauh lebih tinggi dari suhu dekomposisinya. Jadi selulosa merupakan bahan

dengan termoplastis rendah karena struktur kristalnya. Impregnasi bahan

termodifikasi dengan bantuan sedikit pemicu akan mengurangi kristalin selulosa

dalam kayu kelapa sawit sehingga diperoleh kayu kelapa sawit termodifikasi dan

sifat termoflastik.

2.5. Impregnasi

Untuk mengurangi perubahan dimensi kayu maka dilakukan stabilisasi

dimensi kayu. Peningkatan stabilitas dimensi kayu yang umum dilakukan adalah :

1. Mengeringkan kayu dalam oven.

2. Menghalangi kayu dari kelembaban.

3. Mengisi pori kayu dengan zat tertentu.

4. Mereaksikan kayu dengan zat aditip tertentu.

Adapun pada penelitian ini yang dilakukan adalah pengisian pori kayu

dengan zat tertentu yang biasa disebut impregnasi. Prinsip pengisian pori kayu

adalah memasukkan zat yang tidak menguap ke dalam rongga sel kayu dengan cara

antara lain perendaman, vakum-tekan dan injeksi. Dengan terisinya pori-pori kayu

atau rongga-rongga sel kayu dapat mencegah kayu dari penyusutan. Zat pengisi

biasanya merupakan molekul-molekul yang lebih besar dari pada air. Derajat


stabilisasi yang diberikan oleh zat pengisi berbanding terbalik dengan ukuran

molekul zat pengisi. Makin kecil ukuran zat pengisi, maka banyak zat tersebut dapat

masuk, sehingga kemampuan mempertahankan stabilitas volume kayu dari pengaruh

air semakin besar, dan akhirnya derajat stabilisasi kayu semakin besar.

Modifikasi sifat-sifat kayu ditujukan agar kestabilan dimensi kayu dapat

diperbaiki. Dengan teknik impregnasi menjadikan modifikasinya lebih merata.

Dengan mereaksikan gugus-gugus hidroksil dari polimer dinding sel, sifat hidrofil

polimer dinding sel tersebut diubah menjadi hidropob sehingga kestabilan kayu

meningkat dan lebih tahan terhadap serangan mikroba dan rayap.

Apabila kekristalan dari selolusa didalam kayu dikurangi maka kayu dapat

lebih termoplastis. Membuat derivat-derivat selolusa di dalam kayunya sendiri ada

usaha untuk mengubah kayu menjadi termoplastis. Hal ini dilakukan dengan

pengesteran dan pengeteran atau cara-cara lain dalam membentuk derivat selolusa.

Impregnasi meliputi penetrasi cairan ke dalam rongga-rongga kayu dan

difusi bahan-bahan kimia yang terlarut. Penetrasi dipengaruhi gaya-gaya kapiler dan

distribusi ukuran pori, sedangkan laju penetrasi tergantung pada tekanan dan

berlangsung cukup cepat. Difusi dipengaruhi penampang lintang total dari pori-pori,

berlangsung lebih lambat dan dikendalikan oleh konsentrasi bahan kimia yang

terlarut. Difusi adalah perpindahan massa yang terjadi pada suatu campuran yang

disebabkan oleh gradien konsentrasi. Antar difusi merupakan terbentuknya gabungan

antara dua permukaan polimer melalui difusi (penyebaran) ikatan rantai molekul-

molekul polimer dari satu permukaan masuk ke dalam jaringan molekul permukaan


yang lainnya. Difusi dapat lebih cepat bila suhu tinggi dan molekul yang berdifusi

kecil.

Dalam pemilihan kondisi impregnasi baik tekanan, suhu dan waktu

impregnasi serta besarnya harus mempertimbangkan kondisi kayu yang digunakan.

Teknik impregnasi reaktif adalah teknik impregnasi yang dirancang menggunakan

medium dalam fasa leleh dengan melibatkan modifikasi bahan polimernya sebelum

impregnasi sehingga meningkat kompatibilitasnya. Wirjosentono, dkk (2000) telah

melakukan impregnasi bahan polimer bekas dari jenis polistiren dan polipropilena

melalui system penekanan vakum pada suhu leleh pada kayu kelapa sawit .

2.6. Tempurung Kelapa

Tempurung kelapa merupakan bagian buah kelapa yang fungsinya secara

biologis adalah pelindung bagian inti buah dan terletak dibagian dalam setelah sabut.

Tempurung merupakan lapisan yang keras dengan ketebalan 3-5 mm. Sifat

kekerasan ini disebabkan kandungan silikat (SiO2) di tempurung tersebut. Dari berat

total buah kelapa, 15 -19 % merupakan berat tempurungnya. Selain itu juga

tempurung kelapa banyak mengandung lignin. Sedangkan kandungan methoxyl

dalam tempurung hampir sama dengan yang terdapat dalam kayu. Namun jumlah

kandungan unsur-unsur bervariasi tergantung kandungan tumbuhnya (Palangkung,

1993).

Ditinjau dari karateristik komposisi kimia antara tempurung kelapa dengan

cangkang kelapa sawit, tempurung kelapa mempunyai banyak kemiripan. Perbedaan


yang mencolok yaitu kadar abu yang biasanya mempengaruhi kualitas produk yang

dihasilkan oleh tempurung kelapa dan cangkang kelapa sawit.

Tabel 2.3. Komposisi Kimia Tempurung Kelapa dan Cangkang Kelapa Sawit

Jenis Kandungan Tempurung Kelapa

(%)

Cangkang Kelapa Sawit

(%)

Abu 10,16 15

Selulosa 33,61 40

Lignin 36,51 21

Hemiselulosa 19.27 24

Sumber : Info Ristek, (2005)

2.7. Pirolisis

Pirolisis adalah salah satu metode untuk menangani limbah padat sekaligus

memanfaatkannya menjadi bahan-bahan yang berguna. Metode ini didefenisikan

sebagai salah satu proses dekomposisi senyawa kimia dengan suhu tinggi dengan

pembakaran tidak sempurna atau suatu proses perubahan kimia melalui aksi panas.

Secara umum perubahan kimia dapat meliputi croslinking, isomerisasi,

deoksigenasi, denitrogenasi dan sebagainya. Bahan yang paling mudah

didekomposisi adalah selulosa. Hasil dari proses pirolisa dapat berupa gas, cairan

dan padatan .


Selama pembakaran, komponem utama kayu yang berupa selulosa,

hemiselulosa dan lignin akan menglami pirolisis. Pengolahan asap cair dilakukan

dengan berbagai suhu untuk menghasilkan senyawa-senyawa organik yang

diharapkan, diantarnya fenol, karbonil, asam, furan, alkohol, ester, lakton dan

hidrokarbon aromatik polisiklik. Hamm (1977) menyatakan bahwa golongan utama

dari senyawa-senyawa yang terdeteksi di dalam asap meliputi :

1. Fenol, tidak kurang 85 macam diidentifikasi dalam kondensat dan 10 macam

diidentifikasi dalam produk asapan.

2. Karbonil, keton dan aldehid kira-kira 45 macam yang diidentifikasi dalam

kondensat.

3. Asam dan furan sebanyak 11 macam, alkohol dan eter sebanyak 15 macam,

hidrokarbon alifatik 1 macam dalam kondensat, dan 20 macam dalam produk

asapan.

4. Hidrokarbon aromatik polisiklik 47 macam diidentifikasi dengan kondensat

dan 20 macam dalam produk asapan.

Menurut Freheim (1980), produksi asap cair terbesar dicapai pada suhu

4500C. Senyawa fenol merupakan komponem yang paling besar (40%) yang

terdapat dalam asap cair. Fenol mempunyai aktivitas antioksidan yang cukup besar

dan merupakan senyawa utama dalam asapan.

Berdasarkan analisis dengan GC-MS diketahui ada 7 senyawa utama

golongan fenolat dalam asap cair (Tranggono, dkk, 1996) yaitu fenol (44,13%), 3-

metil -1,2- siklopentadiol (3,55%), 2-metoksifenol (11,5%), 2-metoksi-4-metil-fenol


(4,10%), 4-etil-2-metoksifenol (2,21%), 2,6-dimetoksifenol (11,06%) dan 2,5-

dimetoksi benzil alkohol (3,02%).

Penggunaan barbagai jenis kayu sebagai bahan bakar pengasapan telah

banyak dilaporkan, kayu bakau, serbuk gergaji, kayu jati, ampas tebu dan kayu bekas

kotak kemasan (Kjallstran, 2004) dan menyimpulkan bervariasinya kandungan

utama dari komponem kayu akan mempengaruhi asap yang dihasilkan. Namun untuk

menghasilkan asap yang lebih baik pada waktu pirolisis sebaiknya menggunakan

jenis kayu keras, termasuk tempurung kelapa. Tempurung kelapa merupakan

material yang mengandung konstituen kayu seperti lignin dan selulosa sehingga

mampu menghasilkan kadar fenol yang tinggi (Info Ristek, 2005).

2.8. Fenol

Fenol merupakan senyawa yang salah satunya dapat bereaksi dengan

formaldehid, polimer ini sering dinyatakan sebagai resin fenol. Fenol mempunyai

andil besar kerena sekitar 70% polimer yang bersifat termoset diproduksi terdiri dari

polimer-polimer fenol.

Ditinjau dari sifat fisiknya fenol mempunyai titik didih yang tinggi yaitu

181,7 – 1820C dengan titik lebur 410C. Fenol merupakan senyawa yang larut dalam

berbagai pelarut yaitu : air, alkohol, aseton, benzena dan kloroform. Spesfifik grafiti

fenol pada suhu 250C adalah 1,071 sedangkan densitas fenol pada suhu 250C ke arah

kanan (dekstro) adalah 1,0576 gram/ml. Fenol dengan berat molekul 94,11 gram/mol


memiliki ∆H reaksi sebesar 11,298 J/mol dan kelarutannya dalam air sebesar 9,3

gram/100 gram air pada suhu 250C (Loudon, 1984).

Dari penelitian Furano (2004) menyimpulkan bahwa reaksi antara fenol

dengan selulosa kayu apabila fenol langsung ditambahkan pada kayu maka terbentuk

reaksi fenol pada gugus oksigen yang ada pada kayu sedangkan apabila kayu

dilakukan degredasi dengan menghilangkan kadar airnya maka fenol akan terikat

pada gugus OH dari kayu. Reaksi antara fenol dan kayu dapat dilihat pada gambar

2.4 berikut ini :

CH2OH CH2OH O O O OH

OH H Degregation OH H

O OH

H OH H OH

-3H2O CH2OH

O O

OH H

O HOH2C O COH

H OH

PhOH

CH2 O CH CH2 O CH

OH OH

Gambar 2.4. Reaksi Antara Fenol dengan Kayu Sumber : Tamrin, 2007


2.9. Poliester Tak Jenuh

Poliester tak jenuh termasuk diantara polimer paling umum yang dipakai

bersama dengan penguatan serat gelas. Polimer ini dipreparasi dari monomer-

monomer difungsional, salah satunya mengandung ikatan rangkap dua yang

menjalini polimerisasi adisi dalam suatu reaksi ikat-silang berangkai. Poliester tak

jenuh linier tersebut diproses sampai mencapai berat molekul yang relatif rendah,

kemudian dilarutkan dalam suatu monomer seperti stirena untuk membentuk larutan

yang kental. Reaksi ikat silang biasanya diinisiasi dengan inisiator-inisiator radikat

bebas, dengan demikian merupakan kopolimerisasi vinil antara poliester dan

monomer pelarut. Sejauh ini stirena merupakan monomer pelarut yang paling umum

dipakai meskipun ada monomer yang lain seperti vinil asetat atau metil metakrilat

(Stevens, 2001).

Satu-satunya bahan yang mempunyai nilai komersil untuk mengintrodusir

pentakjenuhan ke dalam kerangka polimer adalah anhidrat maleat dan asam fumarat

yang harganya relatif murah. Jika hanya digunakan asam tak jenuh dan glikol,

produk akhirnya terlalu terikat silang dan rapuh sehingga tidak bisa dipakai. Oleh

karena itu, kopoliester biasanya dipreparasi dengan mengandung asam tak jenuh dan

asam yang tidak bisa berikat silang. Reaksi berikut ini memperlihatkan satu sintesis

poliester tak jenuh yang khas dari anhidrat-anhidrat maleat dan ftalat (dalam rasio

molar 1:1) dan dietil glikol. Unit-unit ftalat terdistribusi secara acak.


O O

O + O + 2HOCH2CH2OCH2CH2OH

O O

Anhidrat maleat Ftalat dietilen glikol

O O O O

C COCH2CH2OCH2CH2O CCH=CHCOCH2CH2OCH2CH2O

Pilester tak jenuh

+ 2H2O

Gambar 2.5. Reaksi Sintesis Poliester Tak Jenuh Sumber : Stevens, (2001)

Sedangkan reaksi ikat silang dengan srtirena digambarkan pada reaksi

berikut ini:

O O

OCCH=CHCO + CH=CH2

O O

OCCH CHCO

CH CH2

OCCH CHCO

O O

Gambar 2.6. Reaksi Ikat Silang Poliester Tak Jenuh dengan Stirena Sumber : Stevens, (2001)

peroksida


2.10. Polimerisasi Isosianat

Polimerisasi isosianat telah dipakai dalam industri terutama foam poliuretan

dan pengikat. Secara komersil isosianat pertama kali diproduksi awal tahun 1960-an

dan berkembang penggunaannya pada industri : foam rigit dan lentur, elastomer,

coating, dan adhesif. Di tahun 1991 rata-rata 2,6 juta ton isosianat diproduksi di

dunia (Galbarit dan Newman, 1992). Isosianat yang umum digunakan dan telah

dipasarkan adalah toluena diisosianat (TDI), difenilmetana diisosianat (MDI) dan

naftalena -1,5- diisosianat (NDI).

Isosianat merupakan monomer yang utama dalam pembentukan poliuretan,

mempunyai reaktifitas yang sangat tinggi, khususnya dengan reaktan nukleofil.

Reaktifitas gugus –N=C=O ditentukkan oleh sifat positif dari atom karbon dalam

ikatan rangkap komulatif yang terdiri dari N, C dan O. Dalam pembentukan

polimerisasi isosianat juga dapat bereaksi dengan sesamanya (Odian.,G, 1991)

seperti:

R-N-C=O R-N=C-O R-N=C=O

Isosianat

Gambar 2.7. Reaksi polimerisasi Isosianat

Pada dasarnya kumpulan R-N=C=O mempunyai kemampuan untuk bereaksi

dengan berbagai senyawa khususnya yang mengandung gugus hidrogen seperti air,

amina, alkohol dan asam. Isosianat memiliki dua sisi reaktif pada atom karbon dan


pada atom nitrogen sehingga monomer ini sangat reaktif dengan senyawa yang

mengandung gugus hidroksil baik yang bersifat alifatis, siklik maupun gugus

aromatik.

TDI memiliki senyawa dasar toluena, terdiri dari dua jenis isomer 2,4 (80%)

dan isomer 2,6 (20%) yang merupakan isosianat biasa untuk pembuatan poliuretan

busa tahan lentur. Jenis kedua adalah TDI dengan campuran 65% isomer 2,4 dan

35% isomer 2,6. TDI ini memiliki reaktifitas berbeda yang mana kedudukan 4-

isosianat adalah lebih reaktif daripada 2 atau 6 isosianat, atau dapat dinyatakan gugus

NCO pada kedudukan 4 adalah sepuluh kali lebih reaktif dari letak 2 atau 6 pada

suhu kamar (Frisch, 1974). TDI dapat beraksi dengan gugus fungsi dalam resin

poliester dan juga mampu bereaksi dengan air membentuk karbon dioksida yang

merupakan hasil sampingan dalam pembentukan jaringan urea (Randall.,D, dkk,

2002).

Polimerisasi isosianat adalah resin yang sangat menarik dalam penelitian ini,

isosianat menjadi lebih penting akhir-akhir ini karena kegunaanya sebagai pengikat

kayu, awalnya pengikat berorientasi pada penggunaan papan partikel dan kayu

komposit. Kelebihan lain dari isosianat adalah mampu dimatangkan (curet) pada

suhu rendah maupun tinggi untuk terjadinya peningkatan sifat fisik dan mekanik

sekaligus tahan terhadap goresan dan tidak mengandung emisi seperti formaldehid

(Galbrait, 1986). Isosianat dapat bereaksi dengan hidroksil kayu membentuk uretan

linkage, secara pasti mekanisme ikatan kimia dipengaruhi oleh kondisi pematangan.

Disamping itu kayu terdiri dari tiga perbedaan polimer yang terdiri dari primer,


sekunder alifatis dan aromatis hidroksil, dan juga isosianat dapat berpenetrasi ke

dalam pori-pori kayu yang paling dalam (Frazier, 1984), sehingga ikatan kimia yang

terbentuk mampu menghasilkan aplikasi yang potensial dalam kegunaanya.

Mekanisme reaksi isosianat dengan kumpulan hidroksil atau hidroksil dari

kayu ditentukan menurut reaktifitas kumpulan hidroksil itu sendiri, walaupun

kumpulan reaktifitas hidroksil itu bermacam-macam, tetapi secara umum reaksi

dengan isosianat adalah :

H O

R - NCO + R’-OH R – N – C – O – R’

Isosianat Poliol Uretan

R dan R’ = grup alipatik atau aromatik.

Gambar 2.8. Reaksi Isosianat dengan Poliol

Kayu terdiri dari tiga perbedaan polimer yaitu primer, sekunder hidroksil

alifatis dan hidroksil aromatis, oleh karena itu uretan yang dibentuk dapat dibedakan

jenisnya. Isosianat sangat reaktif pada uap, reaksi isosianat dengan air dapat dilihat

pada reaksi berikut ini, dimana asam karbamat yang dihasilkan tidak stabil dan

bereaksi membentuk amina primer dan karbon dioksida.

H O

R – NCO + H2O (R – N – C – OH) RNH2 + CO2

Isosianat Air Asam Karbamat Amina

Gambar 2.9. Reaksi Isosianat dengan Air


2.11. Sifat Termal Bahan Polimer

Deffransial thermal analysis (DTA) adalah suatu metode yang dapat

digunakan untuk menentukan sifat termal suatu bahan polimer. DTA merupakan

suatu metode yang dapat mencatat perbedaan suhu antara sampel dan senyawa

pembanding baik terhadap waktu maupun suhu. Pola umum kurva DTA dapat

dilihat pada gambar 2.10 berikut ini:

endo

term

ΔT

ekso

term

Oksidasi Kristalisasi leleh Transisi glass dekomposisi

Temperatur

Gambar 2.10. Pola Umum Kurva DTA

Dalam bidang polimer DTA sering digunakan untuk menentukan temperatur

leleh (Tl) dan temperatur transisi glass (Tg). Temperatur leleh adalah temperatur

pada saat polimer mengalami pelelehan secara sempurna, sedangkan tempertur

transisi glass adalah temperatur pada saat terjadinya perubahan fisik polimer dari

elastis menjadi kaku.


Senyawa-senyawa polimer amorf dan bagian amorf dari polimer semi

kristalin memiliki suhu transisi glass (Tg). Namun polimer kristalin murni tidak

memiliki suhu transisi glass, tetapi hanya suhu leleh. Suhu transisi glass

menunjukkan perubahan dari lunak dan elastis menjadi keras, rapuh dan mirip kaca.

Suhu transisi kaca campuran polimer dipengaruhi rantai samping. Fleksibilitas rantai

samping ditentukan oleh mudah tidaknya rotasi gugus-gugus yang berikatan secara

kovalen. Rotasi ini ditentukan oleh energi gaya kohesi molekul. Bila fleksibilitas

rantai turun menyebabkan suhu transisi glass meningkat. Gugus-gugus samping yang

besar dan kaku akan menurunkan fleksibilitas rantai utama sehingga suhu tansisi

glass (Tg) meningkat (Rabek, 1980).

Metode DTA memiliki kelebihan dapat memberikan hasil yang spesifik

untuk suatu sampel karena tidak ada dua material yang memberikan suatu kurva

yang sama persis walaupun mempunyai perbedaan yang sangat kecil dari struktur

kristalin dan komposisi kimia. Puncak-puncak yang dihasilkan akan berbeda baik

dari segi luas atau bentuk puncak sehingga kurva yang dihasilkan khas untuk setiap

jenis material. Kekurangan DTA adalah terlihat perbedaan yang nyata pada

jangkauan temperatur yang lebar sehingga diperlukan waktu yang cukup lama untuk

mencapai jangkauan tersebut dan kurva yang dihasilkan sangat tergantung pada

peralatan dan teknik penentuan sehingga untuk jenis material yang sama jika

dianalisis dengan dua alat yang berbeda akan memberikan waktu yang sangat sedikit

berbeda.


Dalam penelitian ini sifat termal yang digunakan untuk mengetahui

perubahan suhu yang terjadi setelah KKS terimpregnasi dengan asap cair tempurung

kelapa, poliester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-EX dan TDI.

2.12. Scenning Electron Microscope (SEM)

Untuk melihat morfologi suatu bahan dapat dilakukan suatu analisi

permukaan dimana alat yang digunakan adalah Scanning Electron Microscope

(SEM) tipe ASM-SX Shimudzu Tokyo – Jepang.

Teknik SEM merupakan pemeriksaan dan analisis permukaan spesimen

KKS. Gambar tampilan permukaan yang diperoleh merupakan gambar topografi

dengan tonjolan, lekukan, dan lubang pada permukaan. Gambar topografi diperoleh

dari penangkapan elektron sekunder yang dipancarkan spesimen. Sinyal elektron

sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektor dan diteruskan ke monitor

sehingga diperoleh gambar yang khas yang menggambarkan struktur permukaan

spesimen, selanjutnya gambar dimonitor dapat dipotrek dengan film hitam-putih.

Pada dasarnya SEM merupakan sinyal yang dihasilkan elektron yang

dipantulkan atau berkas sinar elektron sekunder. SEM merupakan prinsip scenning

dimana berkas elektron diarahkan pada titik-titik pada permukaan spesimen. Gerakan

elektron tersebut dinamakan scenning atau gerakan membaca.

Sampel yang dianalisis dengan teknik ini harus mempunyai permukaan

dengan konduktifitas tinggi, sedang bahan polimer konduktifitasnya rendah sehingga

saat analisis SEM bahan polimer harus dilapisi dengan bahan konduktor tipis.


Konduktor yang biasa digunakan adalah perak. Tetapi untuk analisa pada jangka

waktu yang lama penggunaan emas atau campuran emas dan paladium akan lebih

baik. Pada penelitian ini analisis SEM digunakan untuk mengetahui perubahan

permukaan KKS sesudah impregnasi.

2.13. Spektroskopi Fourier Transform Infra Red (FTIR)

Spektroskopi FTIR merupakan suatu metode analisis yang dipakai untuk

karakterisasi bahan polimer dan analisis gugus fungsi. Dengan cara menentukan dan

merekam hasil spektra residu dengan serapan energi oleh molekul organik dalam

sinar infra merah. Dengan infra merah didefenisikan sebagai daerah yang memiliki

panjang gelombang dari 1 – 500 cm -1`. Setiap gugus dalam molekul umumnya

mempunyai karakteristik sendiri sehingga spektroskopi FTIR dapat digunakan untuk

mendeteksi gugus yang spesifik pada polimer. Intensitas pita serapan merupakan

ukuran konsentrasi gugus yang khas yang dimiliki oleh polimer (Seymour, 1975).

Metode ini didasarkan pada interaksi antara radiasi infra merah dengan

materi (interaksi atom atau molekul dengan radiasi elektromagnetik). Interaksi ini

berupa absorbansi pada frekwensi atau panjang gelombang tertentu yang

berhubungan dengan energi transisi antara berbagai keadaan energi vibrasi, rotasi

dan molekul. Radiasi infra merah yang penting dalam penentuan struktur atau analisa

gugus fungsi terletak pada 650 cm-1 - 4000 cm-1.

Analisa gugus yang terdapat pada KKS dilakukan dengan metoda

Spektroskopi FTIR yang berguna untuk mengetahui gugus fungsi yang terdapat pada


KKS sebelum impregnasi. Umumnya gugus fungsi yang terpenting adalah C-H,

CH2, C-O, O-H, C-C . Sedangkan setelah impregnasi untuk melihat apakah terbentuk

rantai uretan antara selulosa KKS dengan TDI atau asap cair tempurung kelapa

dengan TDI di dalam KKS Untuk ini perlu dilihat adanya gugus N-H, N-C, C=O dan

C-O dari gugus fungsi NCO dari rantai uretan yang terbentuk.


BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium Kimia Polimer Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

Analisis serapan infra merah (FTIR) dilakukan di laboratorium Organik Universitas

Gajah Mada Yogyakarta dan Analisis Morfologi dengan Scanning Electron

Microscope (SEM) dilakukan di Laboratorium PTKI Medan. Penelitian ini dilakukan

pada bulan Oktober 2008 hingga Maret 2009.

3.2. Penyediaan Bahan Baku

Sampel KKS yang digunakan dalam penelitian ini diambil dari Pusat

Penelitian Kelapa Sawit Medan yang sedang diremajakan telah berumur 25 tahun

atau lebih dengan ketinggian ±10 meter. KKS dipotong melintang pada ketinggian 9

meter sepanjang 1 meter. Kulitnya dikupas dan dibelah membentuk papan dengan

tebal 5 cm, kemudian dikeringkan di udara terbuka selama 8 jam. Spesimen dibentuk

membujur dengan ukuran 15 cm x 2 cm x 2,5 cm sesuai dengan ASTM D 1324-60

yang dibedakan menjadi bagian pinggir (P) dan tengah (T) dan inti (I). Sebelum

diperlakukan semua spesimen dikeringkan lebih lanjut dalam oven vakum pada suhu

1050C sampai berat konstan.


2

6

1 5 9 10 11 12 7 3

8

4

Gambar 3.1. Pemotongan Melintang dan Pembagian Spesimen KKS

Keterangan :

a. 1,2,3,4 = Spesimen bagian pinggir (P).

b. 5,6,7,8 = Spesimen bagian tengah (T).

c. 9,10,11,12 = Spesimen bagian inti (I).

15 cm

2 cm

2,5 cm

Gambar 3.2. Spesimen KKS Berdasarkan ASTM D 1324-60

3.3. Tempurung Kelapa

Tempurung kelapa yang digunakan dalam penelitian ini dikumpulkan dari

tukang pengukuran kelapa di Pajak Tradisional Jalan Jamin Ginting Medan. Sebelum

digunakan tempurung kelapa terlebih dahulu dihancurkan menjadi ukuran yang kecil

dan dikeringkan dalam oven pada suhu 500C selama satu malam untuk mengurangi

kadar air hingga di bawah 5%.


3.4. Bahan Kimia

Bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini adalah asap cair

tempurung kelapa, toluena diisosiant (TDI) yang diproduksi oleh Merck, poliester

tak jenuh yang dibeli di pasar lokal dengan nama dagang Yukalac 157 BQTN-EX

dan dengan katalis etil-metil-keton hidroksida (Mepoxe) serta pelarut tiner .

3.5. Alat yang Digunakan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat alat-alat gelas

yang umum digunakan , tong besi yang berdiameter 16 inci, kolom pendingin dengan

panjang 2 meter, tungku pengarangan, termometer, tabung gas elpiji, timbangan,

selang, neraca analitis, hot-plate, labu destilasi, karet penyumbat, pendingin Leiberg,

statif dan klem, gabus, botol aquades, pipet tetes, spatula, FTIR, dan SEM model

ASM-SX Shimadzu yang dilakukan di laboratorium PTKI Medan.

3.6. Prosedur

3.6.1. Proses Pembuatan Asap Cair dari Tempurung Kelapa

1. Sebanyak 10 kg tempurung kelapa yang telah dihancurkan dimasukkan

kedalam tungku pengarangaan yang dilengkapi dengan termometer.

2. Tungku arang dihidupkan dengan bantuan gas elpiji dan asap yang dihasilkan

dialirkan ke kolom pendingin melalui pipa penghubung.

3. Tetesan hasil destilasi ditampung dalam botol dan dicatat suhu pemanasan

pada pertama kali menetes.


4. Pemanasan dipertahankan sampai suhu maksimalnya sampai 5000C.

5. Pemanasan dihentikan apabila tidak ada lagi yang menetes.

6. Asap destilat yang diperoleh masih bercampur dengan ter dan untuk

pemisahannya dilakukan dengan sentrifugasi pada 2000 rpm selama 20

menit.

Gambar pembuatan asap cair dari tempurung kelapa dapat dilihat pada lampiran 8.

3.6.2. Impregnasi Spesimen KKS

Untuk meningkatkan kualitas dan ketahanan spesimen KKS dilakukan

dengan teknik impregnasi perendaman yang dibagi dalam tiga tahap yaitu :

a. Tahap 1

Ke dalam beker gelas 5 liter dimasukkan asap cair sebanyak 2 liter. KKS

direndamkan ke dalam larutan dan dibiarkan selama 3 hari. Lalu dikeringkan dalam

oven pada suhu 70 0C selama 3 jam kemudian beratnya ditimbang.

b. Tahap 2

Ke dalam beker gelas 5 liter dimasukkan poliester tak jenuh Yukalac 157

BQTN-EX sebanyak 2 liter dan ditambahkan pelarut tiner dengan perbandingan 2:1.

Lalu KKS hasil prosedur pertama direndamkan ke dalam larutan selama 3 hari.

Setelah itu KKS dikeringkan dalam oven pada suhu 65 0C selama 3 jam kemudian

beratnya ditimbang kembali.

c. Tahap 3


Ke dalam beker gelas 5 liter dimasukkan TDI sebanyak 1 liter dan ditambahkan

katalis sebanyak 1% dari jumlah poliester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-EX yang

digunakan. KKS hasil pada prosedur kedua direndamkan ke dalam larutan selama 1

hari. Selanjutnya KKS hasil perendaman dilakukan analisis karakterisasi.

3.6.3. Karakterisasi Spesimen KKS

3.6.3.1. Uji Ketahanan Patah (MOR) dan Ketahanan Elastisitas (MOE)

Pengujian ketahanan patah dan ketahanan elastisitas dilakukan

dengan alat uji tekan dan tarik terhadap spesimen. Spesimen diletakkan pada dua

titik dari masing-masing kedua bagian ujung spesimen sebagai penyangga pada alat

uji tekan dan kemudian dikenakan penekanan pada beban 1000 kg.f tepat di tengah-

tengah spesimen dengan kecepatan tekan 20 mm/menit kemudian dicatat tegangan

maksimum (F maks) dan regangan pada saat spesimen patah. Uji MOR

menggunakan ASTM D 1324-60 dengan ukuran sampel 15 cm X 2,5 cm X 2 cm dan

uji MOE menggunakan ASTM D 143-52 dengan ukuran sampel 15 cm X 2,5 cm X 1

cm. Rumus yang digunakan untuk menghitung MOR dan MOE adalah :

3.P.L MOR = (3.1) 2.I.t2

P.L3 MOE = (3.2) 4.y.I.t3


Dimana :

MOR = modulus patah (kg/cm2)

MOE = modulus elastisitas (kg/cm2)

P = beban patah

P = beban pada yield (beban lentur) (kg)

L = jarak sangga

I = lebar spesimen (cm)

t = tebal spesimen (cm)

y = jarak defleksi (cm)

P (beban, kg)

L (cm)

Gambar 3.3. Pengujian Ketahanan Patah (MOR) Berdasarkan ASTM D 1324-60

3.6.3.2. Analisis Spektroskopi FTIR

Identifikasi material polimer secara kualitatif dilakukan dengan uji FTIR.

Perubahan gugus fungsi yang terjadi antara senyawa fenol dengan kayu dan atau

senyawa fenol dengan TDI akan dijabarkan dari hasil analisis. Sebanyak ± 1 gram

sampel ditimbang dan ditambahkan dengan pelet KBr, lalu dipres dan kemudian

diletakkan pada alat ke arah sinar infra merah. Hasil analisis akan direkam pada

kertas berskala aliran kurva bilangan gelombang terhadap intensitasnya.


3.6.3.3. Analisis Termal

Analisis termal memberikan informasi tentang perubahan fisik sampel dan

proses kimia yang mencakup polimerisasi, degredasi, dekomposisi dan sebagainya.

Sampel dimasukkan dalam cawan cuplikan dan ditimbang beratnya, kemudian

diletakkan berdampingan pada kondisi alat dimulai dari suhu 25 – 600 0C dengan

kecepatan pemanasan 10 0C per menit .

3.6.3.4. Analisis Scenning Electron Microscope (SEM)

Analisis SEM dilakukan untuk melihat rongga-rongga KKS setelah

dimasuki oleh asap cair serta poliester dan monomer TDI. Sampel spesimen KKS

diletakkan pada tempat sample (stup) yang terbuat dari logam setelah terlebih dahulu

diberi perekat stik karbon. Kemudian sampel spesimen KKS dilapisi dengan perak

bercampur paladium dalam suatu ruangan (vakum evaporator) yang bertekanan 0,1

atm selama 5 menit. Sampel dimasukkan ke ruangan spesimen (spesimen Chmaber)

dan selanjutnya disinari dengan pancaran elektron bertenaga ± 1,5 kilovolt sehingga

sampel mengeluarkan elektron sekunder dan elektron terpantul yang dapat dideteksi

dengan detektor sintilator dan kemudian diperkuat dengan suatu rangkaian listrik

yang menyebabkan timbulnya gambar pada Cathoda Ray Tube. Pemotretan

dilakukan setelah memilih bagian tertentu dari objek (sampel) dengan pembesaran

200 kali sehingga diperoleh foto yang baik dan jelas.


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Analisis Ketahanan Patah (MOR) dan Ketahanan Elastisitas (MOE)

Sifat mekanik dari KKS diharapkan mempunyai efek yang sinergi antara

spesimen KKS dengan asap cair tempurung kelapa, poliester tak jenuh Yukalac 157

BQTN-EX dan TDI, sehingga memberikan sifat mekanik yang optimal pada

spesimen KKS terutama sifat ketahanan patah (MOR) dan ketahanan elastisitas

(MOE).

Pengujian MOR dan MOE yang digunakan pada penelitian ini adalah pada

tekanan beban 1000 kgf dengan laju penekanan pada 20 mm/menit. Tekanan yang

diberikan pada spesimen KKS membuat kayu mengalami peregangan dan beberapa

serat yang terdapat dalam kayu menjadi putus dan tekanan dihentikan setelah

terdapat tegangan maksimum.

Uji kekuatan sifat mekanik nilai MOR dan MOE sebelum impregnasi

disajikan pada lampiran 5 sedangkan nilai MOR dan MOE setelah impregnasi

disajikan pada lampiran 6.

Dari hasil perhitungan pada lampiran 5 menunjukkan bahwa nilai MOR dan

MOE sebelum impregnasi maksimum terdapat pada posisi 9 meter bagian pinggir

yaitu berturut-turut sebesar 163.48 kg/cm2 dan 53.768,15 kg/cm2. Nilai MOR dan

MOE sebelum impregnasi ini mengalami peningkatan yang cukup berarti jika

dibandingkan dengan setelah impregnasi seperti yang terdapat pada lampiran 6 pada


posisi yang sama yaitu nilai MOR dan MOE berturut-turut sebesar 507,71 kg/cm2

dan 110.484,69 kg/cm2. Peningkatan ini dapat terjadi karena telah terbentuknya

rantai uretan yang terjadi melalui penambahan asap cair tempurung kelapa yang

mengandung gugus OH dengan TDI yang mengandung gugus NCO di dalam KKS.

Rantai uretan yang terbentuk ini lebih bersifat elastomer sehingga memungkinkan

nilai MOE meningkat lebih tajam. Menurut Hepbrun (1991) rantai uretan yang

bersifat elastomer dapat meningkatkan sifat elastisitas dan kekuatan patah. Kekuatan

patah sangat erat hubungannya dengan pembentukan jaringan (croslink) di dalam

spesimen KKS. Jaringan yang terbentuk ini kemungkinan ikatan antara selulosa dari

KKS dengan poliuretan dimana jaringan yang terbentuk banyak dan bisa jadi

membentuk kristalin sehingga dapat meningkatkan sifat mekanik dari bahan yang

diuji.

Disamping itu ada kemungkinan peningkatan sifat mekanik disebabkan

terbentuknya ikatan hidrogen antara selulosa dan lignin KKS dengan rantai uretan

yang terbentuk, seperti yang digambarkan pada gambar 4.1 di bawah ini.

Selanjutnya ikatan hidrogen ini membentuk ikatan fisik yang rapat di antara selulosa

dan lignin dengan rantai uretan.


H H H CH2 H O CH O O O O O O OH OH OCH3

OH CH2 H O H O H H CH2OH O O OH OH-Asap Cair –O-C-NH- - NH-C-O- Kayu-OH

Keterangan : = ikatan hidrogen Gambar 4.1. Ikatan Hidrogen Antara Uretan, Selulosa dan Lignin Dalam KKS Dengan penambahan poliester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-EX terbukti

telah dapat mengisi pori-pori KKS yang sebelumnya kosong sehingga sifat mekanik

dapat meningkat.

Jika dilihat dari SNI kekuatan kayu bangunan KKS hasil impregnasi ini

digolongkan ke dalam kayu kelas III. Ini membuktikan bahwa proses impregnasi

mempengaruhi sifat mekanik KKS.

Sebaliknya jika dilihat dari bagian pinggir (P) ke tengah (T) dan ke inti (I)

nilai MOR dan MOE semakin menurun seperti yang terlihat pada gambar 4.2 dan

gambar 4.3. Hal ini disebabkan semakin ke dalam kandungan selulosa dan lignin

semakin berkurang karena lignin mempunyai peranan yang penting dalam

meningkatkan sifat mekanik KKS. Dan juga ini berkaitan dengan kandungan serat

dimana semakin ke bagian inti kandungan serat semakin sedikit sedangkan

kandungan air dan pati semakin banyak. Setelah KKS dikeringkan air yang pada


mulanya terdapat pada jaringan parenklim di daerah antara serat menjadi kosong

meninggalkan rongga-rongga atau pori-pori, dimana rongga atau pori-pori ini semula

diharapkan diisi oleh poliester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-EX, akan tetapi

poliester ini hanya mampu masuk sampai dipermukaan saja tidak sampai masuk jauh

ke dalam KKS sehingga sifat mekaniknya semakin menurun.

0

100

200

300

400

500

600

9P 9T 9I

SebelumImpregnasiSetelahImpregnasi

MO

R (k

g/cm

2 )

Spesimen KKSGambar 4.2. Diagram Batang Nilai MOR vs Spesimen KKS

0,00

20.000,00

40.000,00

60.000,00

80.000,00

100.000,00

120.000,00

9P 9T 9I

SebelumImpregnasiSetelah Impregnasi

MO

E (k

g/cm

2 )

Spesimen KKS

Gambar 4.3. Diagram Batang Nilai MOE vs Spesimen KKS


4.2. Analisis FTIR

Spektroskopi FTIR dilakukan untuk mengetahui informasi tentang

perubahan gugus fungsi akibat terjadinya reaksi selulosa dari KKS, asap cair

tempurung kelapa dengan TDI.

4.2.1. Analisis FTIR Sebelum Impregnasi

Spektroskopi sebelum impregansi pada gambar 4.4 menunjukkan adanya

serapan pada bilangan gelombang 3435,67 cm-1 yang menunjukkan sebagai gugus

OH dari selulosa, serapan pada bilangan gelombang 2928,62 cm-1 menunjukkan

gugus C-H aromatik, dan serapan pada bilangan gelombang 1632,91 cm-1

menunjukkan gugus C-C.

Gambar 4.4. Spektrum FTIR dari KKS Sebelum Impregnasi


Analisis FTIR Setelah Impregnasi

Spektrum KKS setelah impragnasi seperti yang terlihat pada gambar 4.5

terlihat adanya serapan pada bilangan gelombang 3301,12 cm-1 menunjukkan gugus

N-H, serapan pada bilangan gelombang 2277,44 cm-1 menunjukkan gugus N-C,

serapan pada bilangan gelombang 1647,17 cm-1 menunjukkan gugus C=O dan

serapan pada bilangan gelombang 1223,59 cm-1 menunjukkan gugus C-O dari NCO.

Gambar 4.5. Spektrum FTIR dari KKS Hasil Impregnasi

Dari spektrum FTIR ini jelas menunjukkan bahwa terjadi reaksi antara TDI

dengan gugus OH dengan gugus NCO dari TDI membentuk rantai uretan. Gugus OH

ini dapat berasal asap cair tempurung kelapa dan juga kemungkinan dapat berasal

dari senyawa KKS yang mengandung selulosa dan lignin.


Dari gambar 4.6 berikut ini terlihat bahwa kemungkinan gugus OH dari

asap cair tempurung kelapa yang berikatan dengan gugus NCO dari TDI membentuk

rantai uretan. Rantai uretan ini yang menyebabkan sifat mekanik lebih tinggi dari

sebelum impregnasi seperti data nilai MOR dan rantai uretan ini lebih bersifat

elastomer sehingga hal inilah yang memungkinkan nilai MOE KKS setelah

impregnasi menjadi lebih tinggi. Menurut Sperling (1994) bahwa suatu bahan akan

dapat meningkat nilai elastisitasnnya apabila bahan tersebut telah dapat bereaksi

dengan poliuretan karena poliuretan memiliki sifat elastomer yang tinggi.

Kemungkinan reaksi antara gugus OH dari asap cair tempurung kelapa dengan gugus

NCO dari TDI dapat dilihat pada gambar 4.6 berikut ini:

O

-NCO -NH-C-O-Asap cair-OH Asap cair-OH

Gambar 4.6. Kemungkinan Reaksi Antara Gugus OH dari Asap Cair Tempurung Kelapa dengan Gugus NCO dari TDI

Lain halnya kemungkinan reaksi antara gugus OH dari KKS yang

mengandung selulosa dan lignin dengan gugus NCO dari TDI. Reaksi antara gugus

OH dari selulosa dengan TDI sukar ditentukan karena selulosa dari KKS

kemungkinan tidak bereaksi dengan TDI akan tetapi lebih mungkin terjadi

kristalinitas (Tamrin, 2007). Hal ini dimungkinkan sangat sedikit kumpulan gugus

hidroksil untuk bereaksi dipermukaan atau di daerah amourfous sehingga dapat

disimpulkan sukar untuk membuktikan apakah terjadi interaksi antara selolusa

dengan TDI.


Demikian juga halnya kemungkinan reaksi antara TDI dengan lignin KKS.

Menurut Rowel, R.M., (1980) yang telah mempelajari regangan vibrasi pada daerah

1645-1655 cm-1 dengan intensitas yang cukup jelas untuk reaksi isosianat dengan

lignin. Akan tetapi regangan vibrasi telah dapat menunjukkan karbonil dari lignin

yang tidak bereaksi. Ini membuat hasilnya sukar untuk diinterprestasikan. Hal ini

diperkuat lagi dari penjelasan Milton (2002) yang menyatakan bahwa gugus karbonil

tampak jelas pada kayu (lignin) yang tidak bereaksi dengan gugus karbonil pada

kayu (lignin) yang bereaksi. Kompetisi pembentukan rantai uretan dari reaksi gugus

OH dari KKS dengan gugus NCO dari TDI adalah sukar untuk diinterprestasikan,

karena gugus NCO dapat juga bereaksi membentuk rantai uretan dengan gugus OH

dari asap cair. Kemungkinan reaksi gugus OH dari KKS dengan gugus NCO dari

TDI seperti yang digambarkan pada gambar 4.7 di bawah ini.

O

-NCO -NH-C-O-KKS-OH KKS-OH

Gambar 4.7. Kemungkinan Reaksi Antara Gugus OH dari KKS Dengan Gugus NCO dari TDI

4.3. Analisis Termal

Salah satu cara untuk menentukan perubahan termal suatu bahan sebagai

fungsi temperatur adalah dengan Defrensial Thermal Analysis (DTA). Hasil DTA

KKS sebelum dan setelah impregnasi ditunjukkan pada gambar 4.8 dan gambar 4.9.


4.3.1. Analisis Termal KKS Sebelum Impregnasi

Dari gambar 4.8 DTA KKS sebelum impregnasi terlihat bahwa reaksi KKS

bersifat eksoterm (melepaskan kalor) dan endoterm (menyerap kalor). Hal ini dapat

terjadi karena KKS bersifat hidrofil dan banyak mempunyai gugus OH dari selulosa

yang mudah terurai menjadi gugus yang lebih sederhana. Dari kurva tersebut terlihat

bahwa KKS sebelum impregnasi mengalami titik leleh pada suhu 800C dengan reaksi

endoterm (menyerap kalor). Sedangkan pada suhu 2800C KKS telah mengalami

degredasi atau terbakar yang berlangsung dengan reaksi eksoterm (melepaskan

kalor). Proses impregnasi ditandai dengan terjadinya perubahan suhu dari penyusun

KKS tersebut.

Gambar 4.8. Kurva DTA KKS Sebelum Impregnasi


4.3.2. Analisis Termal KKS Setelah Impregnasi

Dari gambar 4.9 terlihat bahwa KKS hasil impregnasi berlangsung secara

eksoterm (melepaskan kalor). Terdapat dua puncak mengarah ke atas yakni pada

suhu 2800C dan pada suhu 5400C. Dari data ini terlihat KKS setelah impregnasi

mulai meleleh pada suhu 2800C dengan reaksi eksoterm dan pada suhu 5400C

mengalami dekomposisi atau terbakar yang juga berlangsung dengan reaksi

eksoterm.

Ini membuktikan telah terjadi reaksi antara senyawa yang dikandung KKS

terutama pada gugus CH2OH dari selulosa dan CH2OH dari lignin dengan bahan

asap cair dan TDI (isosianat) yang membentuk rantai uretan dan berikatan dengan

poliester.

Dari penelitian Guritno, dkk (2000) dan Tamrin (2007) yang

menyimpulkan bahwa ada reaksi antara gugus yang dikandung KKS dengan bahan

polimer yang diimpregnasi sehingga dapat meningkatkan nilai termal dari KKS

yang dihasilkan. Dari penelitian impregnasi KKS dengan asap cair tempurung

kelapa, poliester dan TDI telah meningkatkan suhu termal dari 2800C menjadi 540

0C. Peningkatan ini juga dipengaruhi oleh ikatan hidrogen antara ketiga bahan

tersebut. Disamping itu ketiga bahan mencapai homogenitas pada campuran terutama

pada bagian pinggir dengan bahan polimer yang dicampurkan. Ini bermakna bahwa

matriks ketiga bahan telah terjadi interaksi fisik dan kimia. Dari penelitian Dey, dkk

(2008) menyebutkan bahwa semakin banyak polimer yang dicampurkan akan

membentuk ikatan dengan rantai karbon yang lebih panjang yang menyebabkan sifat


termal menjadi lebih tinggi. Frisch (1970) juga menyebutkan bahwa tingginya rantai

karbon dalam suatu matriks polimer akan meningkatkan berat molekul secara

signifikan yang selanjutnya meningkatkan sifat termal yang tajam.

Gambar 4.9. Kurva DTA KKS Setelah Impregnasi

4.4. Analisis SEM (Scenning Electron Microscope)

SEM atau mikroskop elektron payaran digunakan untuk melihat bentuk

permukaan (morfologi) dari suatu bahan. Perubahan bentuk yang dapat terlihat

seperti patahan, lekukan, tonjolan dan pori-pori. Gambar 4.10 adalah foto SEM KKS

sebelum impregnasi dan gambar 4.11 adalah foto SEM KKS setelah impregnasi

dengan asap cair tempurung kelapa dan poliester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-EX

dan TDI dengan pembesaran masing-masing 200 kali.

Dari gambar 4.10 terlihat bahwa KKS sebelum impregnasi memiliki serat

(fibril) dan Vasculer bundle (bagian yang terang) yang mengelilingi parenklim


(bagian yang gelap) yang mempunyai banyak pori-pori. Dari foto SEM pada gambar

4.11 setelah impregnasi terlihat bahwa permukaan KKS telah terjadi reaksi dengan

terbentuknya rantai uretan dan dengan penambahan poliester tak jenuh Yukalac 157

BQTN-EX telah dapat mengisi rongga atau pori-pori KKS. Ini dapat terlihat pada

gambar pada bagian permukaan KKS pada foto setelah impregnasi yang berwarna

putih warna putih semakin banyak jika dibandingkan dengan sebelum impregnasi, ini

menunjukkan bahwa pori-pori KKS telah terisi dan lebih rapat sehingga dapat

meningkatkan sifat mekanik KKS.

Tingginya kerapatan pori-pori KKS setelah diimpregnasi dengan bahan

asap cair tempurung kelapa, poliester dan TDI seperti yang terlihat pada gambar 4.11

menunjukkan matriks ketiga komponem yang dicampurkan dalam penelitian ini telah

bersimetri dan mencapai homogenitas sehingga menghasilkan sifat-sifat yang

meningkat secara tajam seperti sifat mekanik dan termal. Ini bermakna bahwa KKS

yang diimpregnasi dengan bahan tersebut masuk ke dalam kayu golongan tiga

menurut SNI nomor 03-3527 tahun 1994 tentang kekuatan kayu bangunan.

Dari pengujian morfologi oleh Dey (2008), menyatakan bahwa semakin

rapat suatu pori-pori bahan maka bahan atau material tersebut akan semakain kuat.

Kekuatan ini juga dipengaruhi baik interaksi ikatan hidrogen diantara komponem

maupun interaksi fisik dari ketiga bahan yang dimodifikasi. Untuk sifat morfologi

yang sangat rapat pori-porinya adalah KKS pada bagian pinggir yang pada penelitian

ini diuji pada ketinggian 9 meter. Sedangkan pada bagian inti dan tengah sifat termal

semakin berkurang karena sifat mekaniknya berkurang. Ini bermakna bahwa pada


bagian tengah dan inti dari KKS banyak mengandung pati sehingga reaksi sangat

didominasi oleh molekul CH2OH dari pati sedangkan CH2OH dari lignin sangat

sedikit. Dari uraian ini dapat dinyatakan bahwa banyaknya kandungan lignin pada

bagian pinggir KKS dapat meningkatkan sifat morfologi dan mekanik yang tinggi.

Gambar 4.10. Foto SEM KKS Sebelum Impregnasi

Gambar 4.11. Foto SEM KKS Setelah Impregnasi


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Setelah melakukan penelitian ini dapat diambil kesimpulan :

1. Asap cair tempurung kelapa, poliester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-

EX dan TDI dapat diimpregnasikan ke dalam KKS.

2. TDI dan asap cair tempurung kelapa yang diimpregnasikan ke dalam

KKS dapat membentuk poliuretan dimana dari hasil uji FTIR terlihat

adanya serapan pada bilangan bilangan gelombang 3301,12 cm-1,

2277,44 cm-1, 1647,16 cm-1, dan 1223,59 cm-1 yang menunjukkan

sebagai gugus N-H, gugus C-N, gugus C=O dan gugus C-O dari

gugus fungsi NCO dari rantai uretan yang terbentuk.

3. Hasil impregnasi dapat meningkatkan sifat fisik dan mekanik KKS.

Nilai MOR dan MOE yang tertinggi diperoleh pada ketinggian 9

meter pada bagian pinggir yaitu sebesar 507,71 kg/cm2 dan

110.484,69 kg/cm2 .

4. Dari harga MOR dan MOE setelah impregnasi bahwa KKS yang

dihasilkan jika dibandingkan dengan SNI nomor 03-3527 tahun 1994

tentang kekuatan kayu bangunan termasuk golongan tiga.


5.2. Saran

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk menghasilkan interaksi yang

kuat antara campuran fenol sintetik dengan poliester jenis yang lain dan TDI

sehingga dengan cara impregnasi dapat meningkatkan nilai MOR dan MOE

KKS yang dihasilkan.

2. Perlu dilakukan analisis lebih lanjut terutama mengunakan uji difraksi sinar

X (DSX), uji kristalinitas dan pengujian reaksi dengan NMR.


DAFTAR PUSTAKA

Bakar, E.S., 2003, “ Kayu Sawit Sebagai Subsitusi Kayu dari hutan Alam”. Forum

Komunikasi Teknologi dan Industri Kayu Jurusan Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB, Volume 2/1 Juli 2003, Bogor.

Beker, R., 1987, “Controlled Release of Biological Active Agent”, Jhon Willey and

Sons, New York. Damanau, F.J., 1990, “Mengenal Kayu”, Penerbit Konisius, Yogyakarta. Dey., J, et al, 2008., Development of biodegradable crosslinked urethane-doped

polyester elastomer., Journal Biomaterials, 29 : 4637-4649. Duljafar, K,. 1996, ” Kayu dan Pengawetan Kayu”, PT Penebar Swadaya, Jakarta. Fauzi, Y., dkk., 2008, “ Kelapa Sawit “,PT Penebar Swadaya, Jakarta. Fengel, D., Wegener., 1995, “Kayu” Penerjemah Sastrohamijoyo,D., Gajah Mada

University Press, Yogyakarta Frazier, C.E., Jianwen, N., 1998, “On The Occurrence Of Network Interpenetration

In The Wood-isocyanate Adhesives Interphase”, J.International journal Adhesion & Adhesives 18: 81-87.

Fretheim, K., Granum, P.E Vold, E. 1980,” Influence of Generation Temperatur and

Chemical Composition, Antioxidativ and Antimicrobial Effects Of Wood Smoke”, J. Food Science 45: 999-1003.

Frisch., K, 1973, Advance in Urethan, Sci and Tech, vol 1, Tecnomick Publishing

Co. Furano, T., Imamura, Y., Kajita, H., 2004, “ The Modification Of Wood With Low

Molekuler weight phenol-Resin Into Wood Cells”, Article, Wood Science and Tehcnologi. Publischer Springer. Pp. 349-361

Galbarait, C.J. dan Newman, W.H., 1992, ”Pasific Rim Bio-Based Composite”, New

Zeland: Symp, Rotorura, Hal : 130-142. Guritno., P, Wijosentono., B, dkk., 2000, Impregnasi Kayu Kelapa Sawit

Menggunakan Resin Pinus merkusi dan Asam Akrilat, Jurnal Penelitian Kelapa Sawit, 8(1): 51-66


Hamm., 1977, “ Analysis Of Smoke And Smoken Foods”, Pure and Apl, Chem, Pangomon Press, 49; 1665-1666

Hepburn, C., 1991, “Polyurethan Elastomer”, Elsevier Applied Science, London and

New York. Info Ristek, Vol. 3, No. 1, 2005, “Tempurung Kelapa Sawit”, Jakarta: Lembaga Ilmu

Pengetahuan Indonesia. Klempner, D., Sperling, L.H., Utracki, L.A., 1994., “ Interpenetrating Polymer

Networks”Advances in Chemistry Series 239, American Chemical Society, Washington DC.

Kjallstran, J., Goran P., ” Phenolic Antioxidants In Wood Smoke”, The Science of

The Total Environment, 277: 69-75 Milton., B, 2002, The Inorganic Chemistry of the Combotion of Aspen Wood with

Added Sulfur, J. Biomass and Energi Vol 12 No. 4 pp. 289-293. Nasution, D.Y. dan Tamrin, 2001, “Pembuatan kayu Termoplastik dari Batang

Kelapa Sawit Menggunakan Teknik Impregnasi Reaktif dengan Poliolefin Daur Ulang”, Laporan akhir Penelitian Domestic Coloboratif Research Grant, Proyek Penelitian untuk Pengembangan Pascasarjana/URGE, Derektorat Jenderal Perguruan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional, Medan.

Odian., G, 2004, “ Principles of Polymerization”, Fourth Edition, Wiley Interscience,

New York. Palungkun, R., 1993, ” Aneka Produk Olahan Kelapa”, Penebar Swadaya, Jakarta. Prayitno, T.A., 1995, “ Bentuk Batang dan Sifat Fisika Kayu Kelapa Sawit”,

Laporan Penelitian Fakultas Kehutanan UGM, Yogyakarta. Prayitno, T.A., dan Darnoko, 1994, “ Karateristik Papan Partikel dari Pohon

Kelapa Sawit”, Berita PPKS 12, 65-75. Rabek., F.J., 1980, “Experimental Methods in Polymer Chemistry”, Jhon Wiley and

Sons, New York. Randall, Davit., and Lee, S., 2002, “ The Polyurethanes Book”, John Willey&Sons,

LTD, Everberg Belgium.


Rowell, R.M., 1981, “ Urethan Chemistry and Application, K.N. Edwards Ed, ACS Symp.

Seymour, R.B., 1990, “Polymer Composite”, Utrecht, Nederland. Sinuhaji., P, 2000, “ Pengaruh Orientasi Serat Terhadap Sifat Mekanik Komposit

Poliester Serat Kenaf” Jurusan Fisika, FMIPA USU Medan. Siregar, M.S., 2007, “ Modifikaasi Kayu Kelapa Sawit dengan Impregnasi Asap Cair

Destilat dari Limbah Cangkang Kelapa Sawit dan Stirena”, Tesis S2 Kimia, PPs-USU, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Sperling, L.H., 1994, “Interpenetrating Polymer Network Edvance in Chemistry Series, Washington D.C, New York. Stephen, M., Callum, A.S.H, 2002, “ Covalen Bonding of Wood Through Chemical Activation”, J. International Journal Adhesion & Adhesive, 22: 265-469. Stevents, MP., 2001, “ Kimia Polimer”, Cetakan Pertama, Pradnya Paramita, Jakarta. Sukatik, 2001, “Impregnasi Kayu Kelapa Sawit Dengan Polipropilena Bekas Yang

Dimodifikasi Dengan Asam Akrilat,” Tesis S2 Kimia, PPs-USU, Universitas Sumatera Utara, Medan

Tamimora, Y., 1992, “Chemical Charaterisric and Utilization of Palm Trunk”,

JARQ 25 (4), 283-288. Tamrin., 2007, “ Asap Cair Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Pengawet dan Jaringan

Semi Interpenetrasi Polimer Pada Kayu Kelapa Sawit”, Disertasi S3 Kimia PPs- USU, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Tanjung, D.A., 2007, “ Impregnasi Kayu Kelapa Sawit Dengan Menggunakan Asap

Destilat Cangkang Buah Kelapa Sawit Kombinasi Asam Akrilat”, Tesis S2 Kimia, PPs-USU, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Tranggono, dkk., 1996, “Identifikasi Asap Cair Dari Berbagai Jenis Kayu dan

Tempurung Kelapa”, Seminar Nasional Pangan dan Gizi & Kongres PAPTI di Yogyakarta, 10-11 Juni 1996.

Wirjosentono, B., A.N. Sitompul, Sumarsono, T.A. Siregar, dan S.B. Lubis, 1995,

“Analisis dan Karateristik Polimer”, USU Press, Medan Wirjosentono, B., Nasution,D.Y., Tamrin, 2000, “Pembuatan Kayu Termoplastik

dari Batang Kelapa Sawit Menggunakan Teknik Impregnasi Reaktif dengan


Termoplastik Komersial”, Proposal Penelitian DCRG-URGI, Universitas Sumatera Utara.

Zulkarnain, 2001, “Impregnasi Resin Pinus Merkusi dan Asap Akrilat Kedalam Kayu

Kelapa Sawit Menggunakan Berbagai Pelarut”, Tesis S2 Kimia, PPs-USU, Universitas Sumatera Utara, Medan.


Lampiran 1

Bagan Alir Proses Pembuatan Asap Cair

Sumber : Tanjung,D.A., (2007)

10 Kg Tempurung Kelapa.

Dimasukkan kedalam tungku pengarangan yang dilengkapi dengan termometer. Dihidupkan tungku pengarangan.

Dihancurkan menjadi ukuran kecil

Dialirkan ke kolom melalui pipa penghubung.

Asap.

Campuran Asap Cair dan Ter.

Disentrifugasi pada 2000 rpm selama 20 menit.

Dicatat suhu pemanasan pada saat pertama kali asap cair menetes.

Ditampung dalam gelas beaker pada suhu 5000C.

Dihentikan pemanasan pada saat tidak ada lagi cairan yang menetes.

Asap cair.


Lampiran 2

Bagan Alir Impregnasi KKS

KKS panjang ±10 meter dipotong melintang pada ketinggian 9 meter, kulit dikupas, panjang 1 meter, dibelah membentuk papan dengan tebal 5 cm.

Dipotong sepanjang 35 cm dan diovenkan pada suhu 1050C selama 1 malam.

Dikeringkan di udara terbuka 8 jam.

Dibuat spesimen KKS sesuai ASTM D 1324-60.

Diamplas dengan kertas pasir.

Impregnasi dengan Asap Cair selama 3 hari.

Dikeringkan dalam oven pada suhu 700C selama 3 jam. Ditimbang beratnya.

Impregnasi dengan poliester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-EX ditambah dengan pelarut tiner (2:1) selama 3 hari.

Dikeringkan dalam oven pada suhu

650C selama 3 jam .

Ditimbang beratnya .

Ditimbang beratnya.

Impregrasi dengan TDI selama 1 hari.

KKS Hasil Impregnasi.

Analisis karakterisasi. Uji Mekanik (MOR, MOE)

Uji DTA Uji FTIR Uji SEM


Lampiran 3

Tabel Kekuatan Kayu Bangunan Dalam Keadaan Kering Udara Menurut SNI Nomor 03-3527 Tahun 1994

Kelas

Kuat

Densitas,

gram/cm3

Modulus

elastis

(MOE),

Kg/cm2

dalam

ribuan.

Modulus

patah

(MOR),

Kg/ cm2

Tekan

sejajar

Serat,

Kg/ cm2

Tekan

tegak

lurus

serat,

Kg/ cm2

Geser

sejajar

serat,

Kg/ cm2

I

II

III

IV

V

>0,9

0,6 – 0,9

0,4 – 0,6

0,3 – 0,4

<0,3

>161

112

75

56

<56

>1221

795

437

278

<278

>636

411

266

193

<193

>171

114

76

57

<57

>93

59

37

26

<26


Lampiran 4

Data Pertambahan Volume Impregnasi pada KKS dengan Asap Cair Tempurung Kelapa, Poliester Tak Jenuh Yukalac 157 BQTN-EX dan TDI

KKS

(gram)

Asap Cair

(gram)

Asap Cair

(%)

Poliester

(gram)

Poliester

(%)

TDI

(gram)

TDI

(%)

P1 60,650

P2 57,275

P3 56,875

Rata-rata

111,470

104,940

107,645

83,79

83,32

89,26

85,46

157,845

153,623

155,987

41,60

46,64

44,91

44,34

171,374

169,003

171,034

8,57

10,01

9,64

9,41

TI 55,005

T2 64,050

T3 61,335

Rata-rata

108,097

120,005

119,974

96,52

87,36

95,60

93,16

158,037

175,907

176,355

46,20

46,58

51,16

46,55

170,938

189,96811

91,735

8,16

7,99

8,72

8,29

I1 41,180

I2 47,385

I3 46,500

Rata-rata

80,976

90,003

92,575

96,64

89,94

99,08

95,22

119,957

135,002

136,957

58,056

49,99

54,87

48,69

129,732

146,075

147,724

8,15

8,20

7,86

8,07


Lampiran 5

Nilai MOR KKS Sebelum Impregnasi

KKS Ulangan Tekanan (kg.f)

Tebal (cm)

Lebar (cm)

Jarak Sangga

(cm)

MOR (kg/cm2)

Rata-rata

MOR (kg/cm2)

P1

I

II

III

83,4

83,6

84,5

2

2

2

2,5

2,5

2,5

13

13

13

162,63

163,02

164,78

163,48

TI

I

II

III

78,7

79,8

78,6

2

2

2

2,5

2,5

2,5

13

13

13

153,46

155,61

153,27

154,11

I1

I

II

III

75,5

74,9

74,2

2

2

2

2,5

2,5

2,5

13

13

13

147,22

146,06

144,69

145,99

Nilai MOE KKS Sebelum Impregnasi

KKS Ula-ngan

Tekanan (kg.f)

Tebal (cm)

Jarak defleksi

(cm)

Lebar (cm)

Jarak Sangga

(cm)

MOE (kg/cm2)

Rata-rata MOE

(kg/cm2)

P1

I

II

III

73,675

73,275

73,35

1

1

1

0,3

0,3

0,3

2,5

2,5

2,5

13

13

13

53.954,66

53.661,73

53.716,65

53.768,15

TI

I

II

III

68,875

68,025

67,975

1

1

1

0,3

0,3

0,3

2,5

2,5

2,5

13

13

13

49.707,13

49.816,98

49.780,36

49.768,15

I1

I

II

III

66,35

66,225

66,30

1

1

1

0,3

0,3

0,3

2,5

2,5

2,5

13

13

13

48.590,32

48.498,78

48.553,70

48.547,60


Lampiran 6

Nilai MOR KKS setelah impregnasi

KKS Ulangan Tekanan (kg.f)

Tebal (cm)

Lebar (cm)

Jarak Sangga

(cm)

MOR (kg/cm2)

Rata-rata

MOR (kg/cm2)

P1

I

II

III

259,9

260,0

261,2

2

2

2

2,5

2,5

2,5

13

13

13

506,80

507,00

509,34

507,71

TI

I

II

III

253,5

251,3

252,7

2

2

2

2,5

2,5

2,5

13

13

13

494,32

490,04

492,77

492,38

I1

I

II

III

235,9

235,6

236,2

2

2

2

2,5

2,5

2,5

13

13

13

460,01

459,42

460,59

460,01

Nilai MOE KKS Setelah Impregnasi

KKS Ula-ngan

Tekanan (kg.f)

Tebal (cm)

Jarak defleksi

(cm)

Lebar (cm)

Jarak Sangga

(cm)

MOE (kg/cm2)

Rata-rata MOE

(kg/cm2)

P1

I

II

III

150,70

150,92

150,975

1

1

1

0,3

0,3

0,3

2,5

2,5

2,5

13

13

13

110.362,63

110.527,40

110.564,03

110.484,69

TI

I

II

III

149,22

149,40

149,60

1

1

1

0,3

0,3

0,3

2,5

2,5

2,5

13

13

13

109.282,44

109.410,60

109.557,06

109.416,70

I1

I

II

III

144,27

144,15

143,97

1

1

1

0,3

0,3

0,3

2,5

2,5

2,5

13

13

13

105.657,39

105.565,85

105.437,69

105.553,64


Lampiran 7

Contoh Perhitungan Nilai MOR dan MOE

1. Perhitungan Nilai MOR

Dengan menggunakan data pada kolom P1 dan ulangan I pada lampiran 5

yang dimasukkan pada persamaan 3.1 diperoleh nilai MOR sebagai berikut:

3.P.L MOR = 2.I.t2

3 X 83,4 X 13 3.252,60 MOR = = = 162,63 kg/cm2. 2 X 2,5 X 22 20

2. Perhitungan Nilai MOE

Dengan menggunakan data pada kolom P1 dan ulangan I pada lampiran 5

yang dimasukkan pada persamaan 3.1 diperoleh nilai MOE sebagai berikut:

P.L3 MOE = 4.y.I.t3

73,675 X 133 161.863,98 MOE = = = 53.768,15 kg/cm2. 4 X 0,3 X 2,5 X 13 3


Lampiran 8. Gambar Pembuatan Asap Cair Tempurung Kelapa

Lampiran 9. Gambar Spesimen KKS Menurut ASTM D 1324-60


Lampiran 10. Gambar Alat Uji MOR dan MOE Lampiran 11. Gambar Uji MOR Sampel KKS Lampiran 12. Gambar Uji MOE Sampel KKS


Lampiran 13. Gambar Alat Uji DTA Lampiran 14. Gambar Alat Uji SEM


impregnasi asap cair tempurung kelapa,

Documents