KARAKTERISTIK PAPAN SERAT KERAPATAN SEDANG KAYU MAHANG DENGAN PEREKAT ASAM MALAT

AGUS WAHYUDI, Prof. Ir. T.A. Prayitno, M.For., Ph.D; Dr. Agr. Sc. Ragil Widyorini, ST., MT; Dr. Ir. J.P. Gentur Sutapa, M.Sc

2019 | Disertasi | DOKTOR ILMU KEHUTANAN

Mahang merupakan salah satu jenis tanaman pionir yang tumbuh dominan di hutan sekunder Indonesia yang luasnya mencapai 28,21% dari total hutan Indonesia, namun belum dimanfaatkan secara optimal karena sifatnya yang kurang kuat dan tidak awet sebagai material konstruksi. Kayu mahang memiliki dimensi serat termasuk dalam kelas mutu I-II sebagai penghasil pulp, sehingga potensial sebagai bahan baku pembuatan papan serat. Asam malat adalah asam organik lemah dari kelompok asam polikarboksilat yang mempunyai dua gugus karboksil dan memiliki titik leleh yang rendah. Penggunaan asam malat sebagai bahan perekat pada papan serat dari serat non kayu memiliki performa yang cukup baik, namun untuk bahan serat dari kayu belum banyak diketahui. Penelitian ini difokuskan untuk mengetahui penggunaan asam malat sebagai bahan perekat alami dalam pembuatan MDF dari kayu mahang. Penelitian ini disusun dalam tiga sub-penelitian yaitu (1) pengaruh kadar asam malat terhadap karakteristik MDF dari dua jenis kayu mahang;(2) pengaruh jarak disk refiner dalam proses penyeratan dan komposisi penambahan serat panjang kayu pinus dan bambu petung terhadap karakteristik MDF kayu mahang dengan asam malat;(3) pengaruh kadar asam malat, suhu dan waktu kempa terhadap karakteristik MDF kayu mahang. Pengujian karakteristik MDF meliputi sifat fisika, mekanika, kekasaran permukaan, serta analisis spektrum infra merah (FTIR) dan stabilitas thermal (TGA). Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan kadar asam malat berpengaruh terhadap sifat fisika dan mekanika MDF kayu mahang M. hypoleuca dan M. gigantea. Perbedaan jenis kayu mahang tidak berpengaruh nyata terhadap semua sifat fisika dan mekanika MDF kecuali sifat pengembangan tebal dan nilai keteguhan rekat internal, sedangkan interaksi kadar asam malat dengan jenis kayu mahang berpengaruh nyata terhadap semua parameter sifat MDF. Penambahan serat panjang dari jenis kayu pinus dan bambu petung memberikan pengaruh terhadap sifat mekanika MDF kayu mahang dengan asam malat. Jarak disk refiner dalam proses penyeratan memberikan pengaruh nyata terhadap sifat MDF kecuali sifat keteguhan elastisitas, sedangkan perlakuan interaksinya berpengaruh nyata terhadap semua parameter MDF kecuali sifat kekasaran permukaan serat. Komposisi penambahan serat panjang dalam pembuatan MDF kayu mahang dengan perekat asam malat yang paling baik terdapat pada perlakuan penambahan serat bambu petung 10% dengan proses penyeratan pada jarak piringan disk refiner 0,25 mm, kadar asam malat 25% di kempa panas dengan suhu 200������ºC selama 10 menit yang memiliki nilai kadar air 4,71%, penyerapan air 43,35%, pengembangan tebal 4,48%, keteguhan rekat internal 1,05 MPa, keteguhan patah 17,94 MPa dan keteguhan elastisitas 5,06 GPa. Hasil analisis spektrum infra merah mendeteksi adanya peningkatan intensitas transmitansi pada panjang gelombang 1735 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus ester hasil ikatan silang asam malat dengan selulosa dan atau hemiselulosa kayu mahang. Hasil analisis termal menunjukkan terjadi peningkatan stabilitas termal MDF kayu mahang dengan perekat asam malat seiring meningkatnya suhu kempa yang diberikan diduga adanya gugus ester hasil reaksi esterifikasi yang terjadi di dalam papan serat.

Mahang is one type of pioneer plant that grows dominantly in secondary forest which reaches 28.21% of the total forest area of Indonesia, but has not been used optimally because of its lack of strength and durability as construction material. The use of mahang wood into medium density fiberboard products is one of the alternatives. The use of weak organic acids as an adhesive in the manufacture of composite boards began to be intensively developed. Malic acid is a weak organic acid from the group of polycarboxylic acids which have two carboxyl groups. The use of malic acid as an adhesive on fiberboard from non-wood fibers has a fairly good performance, but the fiber from wood has not been widely known. This research is focused on knowing the used of malic acid as an adhesive in the manufacture of medium density fiberboards (MDF) from mahang wood. This research was arranged in three sub-researches, namely (1) determine the effect of malic acid content on the characteristics of MDF in two mahang wood species, (2) determine the effect of gap disk refiner in process pulping and long fiber composition pine wood and petung bamboo on the characteristics of MDF from mahang wood with malic acid; (3) determine the effect of interaction of malic acid contents, temperature and time of press on the characteristics of MDF from mahang wood. Testing the characteristics of the MDF includes physical, mechanical, surface roughness, and infrared spectrum analysis (FTIR) and thermal stability (TG-DTA). The results showed that an increase in malic acid levels had effect on the physical and mechanical properties of M. hypoleuca and M. gigantea wood. The species of mahang wood did not significantly affect all the properties of the MDF except the thickness swelling and internal bonding properties, while the treatment of malic acid content and their interactions significantly affected all the properties of the MDF properties. The addition of long fibers from the types of pine wood and petung bamboo has influence on the mechanical properties of MDF from mahang wood with malic acid. The gap disk refiner in process pulping also has a significant effect on the properties of the board except of modulus elasticity properties, while the interaction treatment has a significant effect on all MDF parameters except the fiber surface roughness properties. The best condition for making MDF from mahang wood in this research is the composition of 90% M. hypoleuca wood fiber/10% petung bamboo fiber with gap disk refiner 0.25 mm, 25% malic acid content in hot press at 200������ºC for 10 minutes which has water content value of 4.71%, water absorption of 43.35%, thickness swelling of 4.48%, internal bonding of 1.05 MPa, modulus rupture of 17.94 MPa and modulus elasticity of 5.06 GPa. The results of the infrared spectrum analysis detected an increase in transmittace in wave number 1735 cm-1 which were thought to be ester groups with cellulose and or hemicellulose. The results of thermal analysis showed that there was an increase in the thermal stability of the MDF as the temperature of the felts was increased which was thought to be the presence of ester groups resulting from the esterification reaction occurring inside the fiberboard.

Kata Kunci : : asam malat, disk refiner, esterifikasi, ikatan ester, kayu mahang