impregnasi asap cair tempurung kelapa,
TRANSCRIPT
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
IMPREGNASI ASAP CAIR TEMPURUNG KELAPA,
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
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
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
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
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
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
PERNYATAAN
IMPREGNASI ASAP CAIR TEMPURUNG KELAPA,
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
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
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.
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
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.
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
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.
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
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.
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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?
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
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
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
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.
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
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).
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
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
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
(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).
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
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,
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
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.
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
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.
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
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.
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
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
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
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).
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
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
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
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
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
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
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
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 .
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
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
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
(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
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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,
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
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
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
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.
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
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.
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
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.
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
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
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
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.
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
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.
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
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%.
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
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.
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
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
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
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
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
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.
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
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.
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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.
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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.
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
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.
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
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
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
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.
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
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
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
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.
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Lampiran 8. Gambar Pembuatan Asap Cair Tempurung Kelapa
Lampiran 9. Gambar Spesimen KKS Menurut ASTM D 1324-60
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
Lampiran 10. Gambar Alat Uji MOR dan MOE Lampiran 11. Gambar Uji MOR Sampel KKS Lampiran 12. Gambar Uji MOE Sampel KKS
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
Lampiran 13. Gambar Alat Uji DTA Lampiran 14. Gambar Alat Uji SEM
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