DENSIFIKASI KAYU RANDU - Institutional Repository UIN Syarif

advertisement
DENSIFIKASI KAYU RANDU (Ceiba pentandra (L.) Gaertn)
MENGGUNAKAN PROSESPENEKANAN DAN
PELAPISANPERMUKAAN POLIMER POLIESTER SERTA
METODE RADIASI-UV
SKRIPSI
DHEDY HANDONO
105096003160
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2011 M / 1432 H
DENSIFIKASI KAYU RANDU (Ceiba pentandra (L.) Gaertn)
MENGGUNAKAN PROSESPENEKANAN DAN
PELAPISANPERMUKAAN POLIMER POLIESTER SERTA
METODE RADIASI-UV
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah
Oleh :
DHEDY HANDONO
105096003160
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2011 M / 1432 H
PERNYATAAN
DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR-BENAR
HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI
SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU
LEMBAGA MANAPUN.
Jakarta, November 2011
DHEDY HANDONO
105096003160
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan
hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitiandan penulisan skripsi
ini. Tidak lupa, shalawat serta salam semoga tetap tercurahkan kepada junjungan
kita, Nabi Muhammad SAW beserta keluarganya.
Atas segala bantuan dan bimbingan yang penulis peroleh, selama
perkuliahan, penelitian serta penulisan skripsi ini penulis ucapkan banyak terima
kasih kepada :
1. DR. Syopiansyah Jaya Putra, Dekan Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Islam Negeri (UIN) Syarif Hidayatullah,Jakarta, yang telah
memberikan izin penulis untuk melakukan penelitian.
2. Drs. Dede Sukandar, M.Si, Ketua Program Studi Kimia Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Islam Negeri (UIN) Syarif Hidayatullah, Jakarta,
yang telah memberikan dorongan dan motivasi kepada penulis.
3. DR. Mirzan T. Razzak, M.Eng, APU, Pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan kepada penulis dalam penyampaian materi dan penyusunan
skripsi.
4. Prof. Sugiarto Danu, APU, Pembimbing II yang telah memberikan
bimbingan selama penelitian dan penjelasaan mengenai penelitian di
lapangan serta penulisan skripsi.
5. Dr. Thamzil Las, Pembimbing akademik penulis yang telah memberikan
motivasi kepada penulis dan telah membimbing penulis selama kuliah.
vi
6. Para staf dan dosen Prodi Kimia UIN yang telah memberikan ilmu dan
pengetahuan kimia kepada penulis dan membantu penulis dalam hal
administrasi selama kuliah.
7. Bapak, Ibu dan adik-adikku serta keluarga yang telah banyak memberikan
doa dan dukungan baik moril dan materiil.
8. Bapak Darsono sebagai pembimbing lapangan yang telah dengan sabar
membimbing dan berdiskusi tentang hasil penelitian dan memberikan
bantuan alat, jurnal, buku agar penelitian berjalan dengan lancar,
9. Staf radiasi-UV (Bpk. Rojalih, Sarimin, Yoga Pramana) yang banyak
membantu penulis saat proses radiasi ultraviolet dan memberikan
pengetahuan tentang radiasi ultraviolet.
10. Pak Taufik Ramli, Pak Mamat Yasin, dan Imam yang telah memberikan
bantuan penyediaan alat lab dan selalu memberikan dorongan serta motivasi
kepada penulis.
11. Ibu Evi, Pak Marsongko, dan Pak Sungkono yang selalu memberikan
semangat kepada penulis, Pak Cahya yang telah meminjamkan buku kepada
penulis dan seluruh peneliti yang lain, yang tidak dapat penulis sebut satu
persatu atas bantuannya selama penulis melakukan penelitian.
12. Teman-teman penulis (Arif, Jeki, Dumaris, Subhan, Ulum, Mujab,dan
Rojiki) yang telah memberi semangat dan motivasi kepada penulis.
khususnya Kimia angkatan 2005, alumni Delascho Jakarta yang telah
memberikan motivasi kepada penulis dan tempat berdiskusi.
vii
Penulis sangat sadar segala kekurangan dan ketidaksempurnaan yang ada,
penulis berharap semoga karya ini dapat bermanfaat dengan sebaik-baiknya bagi
pembaca dan bagi perkembangan ilmu dan teknologi.
Jakarta, November 2011
Penulis
viii
DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR ........................................................................................ ..vi
DAFTAR ISI ...................................................................................................... ...ix
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... .xvi
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... .xvii
ABSTRAK ......................................................................................................... xviii
ABSTRACT ....................................................................................................... ..xix
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 5
1.3 Batasan Permasalahan ................................................................................... 5
1.4 Hipotesa ........................................................................................................ 6
1.5 Tujuan Penelitian .......................................................................................... 6
1.6 Manfaat Penelitian ........................................................................................ 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... 7
2.1 Kayu Randu (Ceiba pentandra (L) Gaertn) .................................................. 7
2.1.1 Densifikasi Kayu ................................................................................. 8
2.2 Polimer .......................................................................................................... 10
2.2.1 Polimer industri .................................................................................... 13
2.2.2Pelapisan Permukaan ............................................................................ 14
ix
2.2.3Poliester tak jenuh ................................................................................. 15
2.2.4Fotoinisiator .......................................................................................... 16
2.2.5 Pigmen ................................................................................................. 20
2.2.6 Proses polimerisasi............................................................................... 21
2.2.7Mekanisme polimerisasi radiasi sinar-UV ............................................ 26
2.6 Spektroskopi Ultraviolet-Visible (UV-Vis) dan Inframerah ......................... 27
2.6.1 Spektroskopi Ultraviolet-Visible ......................................................... 27
2.6.2 Spektroskopi inframerah ...................................................................... 29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... 36
3.1 Waktu dan tempat penelitian ........................................................................ 36
3.2 Alat dan bahan .............................................................................................. 36
3.2.1Alat....................................................................................................... 36
3.2.2Bahan ................................................................................................... 36
3.3 Cara kerja ...................................................................................................... 37
3.3.1 Persiapan kayu randu ........................................................................... 37
3.3.2 Pengukuran densitas............................................................................. 37
3.3.3Pengukuran kayu randu setelah penekanan .......................................... 37
3.3.4 Pengukuran pengembangan tebal ........................................................ 38
3.3.5 Pembuatan formulasi bahan pelapis ..................................................... 38
3.3.5.1Formulasi bahan pelapis dasar .................................................. 38
3.3.5.2Formulasi bahan pelapis atas .................................................... 38
3.4 Pelapisan dengan curing menggunakan sinar-UV ........................................ 39
3.4.1Pelapisan dasar ...................................................................................... 39
x
3.4.2 Pelapisan atas ....................................................................................... 39
3.5 Pengukuran sifat lapisan ............................................................................... 39
3.5.1 Kilap ..................................................................................................... 39
3.5.2 Nilai warna ........................................................................................... 40
3.5.3 Kekerasan lapisan permukaan .............................................................. 40
3.5.4 Kekerasan lapisan permukaan dengan pensil Mitsubishi .................... 41
3.5.5Adesi metode Cross-Cut ....................................................................... 41
3.5.6 Ketahanan terhadap bahan kimia dan pelarut ...................................... 42
3.5.7 Ketahanan terhadap noda ..................................................................... 42
3.6. Skema kerja .................................................................................................. 43
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 44
4.1 Sifat fisik kayu randu .................................................................................... 44
4.2 Proses penekanan kayu randu ....................................................................... 45
4.3 Pengembangan tebal setelah perendaman ..................................................... 50
4.4 Proses polimerisasi pada pelapisan permukaan ............................................ 52
4.5 Pengujian lapisan permukaan ....................................................................... 56
4.5.1 Kilap ..................................................................................................... 56
4.5.2 Nilai warna ........................................................................................... 58
4.5.3 Kekerasan pendulum lapisan permukaan ............................................. 60
4.5.4 Kekerasan pensil lapisan permukaan ................................................... 63
4.5.5 Ketahanan terhadap bahan kimia, pelarut dan noda ............................ 64
4.5.6 Adesi metode Cross-Cut ...................................................................... 65
4.6 Analisis spektrum FTIR ................................................................................ 67
xi
4.6.1 Analisis FTIR lapisan dasar ................................................................. 67
4.6.2 Analisis FTIR lapisan atas ................................................................... 69
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 72
5.1Kesimpulan .................................................................................................... 72
5.2 Saran ............................................................................................................. 73
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 75
LAMPIRAN ........................................................................................................ 81
xii
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 1 Pohon kayu randu (Ceiba pentandra (L.) Gaertn). ......................... 7
Gambar 2 Tiga klasifikasi utama dari polimer industri ................................ 13
Gambar 3 Struktur senyawa Darocure 1173 ................................................... 16
Gambar 4 Reaksi Norris Tipe 1 ....................................................................... 18
Gambar 5 Mekanisme tipe reaksi Norris II dengan adanya fotosinergis ......... 19
Gambar 6 Struktur senyawa metil orange ........................................................ 20
Gambar 7 Reaksi polimerisasi kondensasi ...................................................... 21
Gambar 8 Reaksi polimerisasi adisi ................................................................ 22
Gambar 9 Polimerisasi adisi radikal bebas ....................................................... 23
Gambar 10 Reaksi pengikatan silang polietilen dengan menggunakan
Radiasi sinar gamma .................................................................... 23
Gambar 11 Tahapan polimerisasi adisi kationik .............................................. 24
Gambar 12 Polimerisasi adisi anionik akrilonitril .......................................... 25
Gambar 13 Polimer ikat silang ....................................................................... 27
Gambar 14 Daerah spektrum elektromagnetik yang menunjukkan
hubungan vibrasi inframerah dengan tipe radiasi lain ............... 29
Gambar 15 Daerah serapan inframerah ......................................................... 32
Gambar 16 Ragam vibrasi, rentangan (a) dan bengkokan (b) ........................ 33
Gambar 17 Penampilan papan kayu randu: (a) setelah penekanan ;
(b) setelah penekanan ................................................................. 46
xiii
Gambar 18 Struktur molekul lignin ................................................................ 47
Gambar 19 Tipe ikatan yang terdapat di dalam lignin .................................... 48
Gambar 20 Kurva hubungan antara densitas dengan pengurangan tebal ....... 49
Gambar 21 Kurva hubungan antara densitas dengan pengembangan tebal
setelah perendaman selama 2 jam ............................................... 50
Gambar 22 Struktur molekul selulosa ............................................................. 51
Gambar 23 Kurva hubungan antara densitas dengan pengembangan tebal
setelah perendaman selama 24 jam ............................................. 51
Gambar 24 Sintesis poliester melalui reaksi kondensasi ................................ 52
Gambar 25 Reaksi pembentukan radikal bebas oleh 2,2-dimetil-2-hidroksiAsetofenon (Darocure 1173) ....................................................... 54
Gambar 26 Reaksi ikatan silang poliester dengan stiren ................................ 55
Gambar 27 Keadaan refleksi pada lapisan bawah dan lapisan atas ............... 56
Gambar 28 Pengaruh kecepatan konveyor terhadap nilai warna pada
pengurangan tebal 0%, pada konsentrasi fotoinisiator 1%, 2%
dan 3% ......................................................................................... 58
Gambar 29 Pengaruh kecepatan konveyor terhadap nilai warna pada
pengurangan tebal 30%, pada konsentrasi fotoinisiator 1%, 2%
dan 3 m/menit .............................................................................. 59
Gambar 30 Pengaruh kecepatan konveyor terhadap nilai warna pada
pengurangan tebal 75%. Konsentrasi fotoinisiator 1%, 2%
dan 3 m/menit .............................................................................. 60
Gambar 31 Reaksi pembentukan radikal peroksida (ROOM.) dengan adanya
xivxiii
oksigen sebagai penangkap radikal (radical scavenger) .............. 60
Gambar 32 Mekanisme serangan nukleofilik pada derivat asam
karboksilat .................................................................................... 64
Gambar 33 Adesi antara lapisan atas, dasar dan contoh uji ........................... 66
Gambar 34 Spektrum FTIR lapisan dasar ...................................................... 68
Gambar 35 Struktur molekul stirena (a) dan asam ftalat anhidrat (b) ........... 69
Gambar 36 Spektrum FTIR lapisan atas dengan kecepatan konveyor
1 m/menit (LPR 03, merah) dan 3 m/menit (LPR 04, biru) .......... 67
xv
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 1 Jenis fotoinisiator dengan tipe reaksinya ........................................... 17
Tabel 2 Tipe transisi energi dalam setiap daerah spektrum eletromagnetik ..... 30
Tabel 3 Frekuensi gugus-gugus fungsi ............................................................ 34
Tabel 4 Sifat fisik pada kayu randu dengan meningkatnya densitas ............... 44
Tabel 5 Hasil pengukuran kilap lapisan permukaan ....................................... 57
Tabel 6 Hasil pengukuran kekerasan pendulum lapisan permukaan .............. 62
Tabel 7 Hasil pengukuran kekerasan pensil lapisan permukaan..................... 63
Tabel 8 Persen tinggal lapisan pada permukaan kayu diukur dengan
metode Cross–Cut ..............................................................................64
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Hal
Lampiran 1 Hasil pengukuran kayu randu sebelum dan sesudah
penekanan ...................................................................................... 81
Lampiran 2 Hasil pengukuran pada setiap sisi kayu randu menggunakan
air sebelum dilakukan uji perendaman .......................................... 82
Lampiran 3 Hasil pengukuran perendaman kayu randu selama 2 jam ............. 83
Lampiran 4 Hasil pengukuran perendaman kayu randu selama 24 jam ........... 84
Lampiran 5 Persentase pengembangan tebal pada kayu randu ......................... 85
Lampiran 6 Hasil pengukuran kilap warna permukaan kayu randu ................. 86
Lampiran 7 Hasil pengukuran nilai warna permukaan kayu randu .................. 87
Lampiran 8 Hasil pengukuran kekerasan lapisan permukaan kayu
randu ............................................................................................. 88
Lampiran 9 Hasil pengukuran permukaan kayu randu dengan pensil .............. 89
Lampiran 10 Hasil pengukuran nilai adesi lapisan permukaan kayu randu
dengan metode Cross-Cut (%) ....................................................... 90
Lampiran 11 Hasil pengujian ketahanan lapisan terhadap bahan kimia,
dan noda pada persentase pengurangan tebal 0%......................... 91
Lampiran 12 Hasil pengujian ketahanan lapisan terhadap bahan kimia,
dan noda pada persentase pengurangan tebal 30%....................... 92
Lampiran 13 Hasil pengujian ketahanan lapisan terhadap bahan kimia,
dan noda pada persentase pengurangan tebal 75%....................... 93
xvii
ABSTRAK
DHEDY
HANDONO,
DENSIFIKASI
KAYU
RANDU
(Ceiba
pentandra(L.)Gaertn)MENGGUNAKAN
PROSES
PENEKANAN
DAN
PELAPISANPERMUKAAN POLIMER POLIESTER SERTA METODE
RADIASI-UV. Dibawah bimbingan MIRZAN T RAZZAK dan SUGIARTO
DANU
Percobaan densifikasi kayu randu dan pelapisan permukaan dengan resin
poliester tak jenuh telah dilakukan menggunakan radiasi sinar-UV untuk
meningkatkan kualitas kayu randu. Teknik densifikasi kayu merupakan teknik
penekanan kayu (solidifikasi) yang bertujuan untuk meningkatkan kekerasan
permukaan dan kekuatan kayu.Dalam penelitian ini bahan yang digunakan adalah
kayu randu (Ceiba pentandra (L.)Gaertn) yang memiliki densitas rendah. Bahan
pelapis merupakan campuran resin poliester tak jenuh, fotoinisiator radikal 2,2dimetil-2-hidroksi asetofenon (Darocur 1173) sebagai lapisan dasar. Lapisan atas
terdiri dari resin poliester tak jenuh, fotoinisiator radikal 2,2-dimetil-2-hidroksi
asetofenon setelah ditambahkan dengan pigmen putih titanium dioksida.
Fotoinisiator dalam campuran divariasi dengan tingkat konsentrasi 1, 2, dan 3%
dari berat resin.Iradiasi dilakukan dengan menggunakan sinar-UV dengan daya 80
Watt/cm.
Teknik densifikasi yang telah dilakukan dapat meningkatkan densitas kayu
randu, permukaan kayu yang cerah, kesan raba permukaan agak halus dan
pengembangan tebal setelah perendaman juga semakin meningkat, sedangkan
analisis dan sifat lapisan yang diukur meliputi spektrum infra merah, nilai warna,
kilap, kekerasan, ketahanan terhadap bahan kimia, pelarut dan noda.Hasil pengujian
menunjukkan bahwa pada umumnya lapisan polimer poliester pada permukaan
substrat mempunyai nilai warna, kilap, dan kekerasan yang tinggi.Kekerasan
tertinggi lapisan diperoleh dengan menggunakan pensil adalah H. Lapisan tahan
terhadap bahan kimia natrium karbonat 1%, asam asetat 5%, alkohol 50% dan asam
sulfat 10% tetapi tidak tahan terhadap natrium hidroksida 10% dan spidol permanen
warna hitam, merah, dan biru. Analisis menggunakan FTIR baik lapisan dasar dan
atas permukaan polimer mengandung gugus karbonil (~1738 cm-1), gugus OH
(~3500 cm-1) menunjukkan adanya senyawa alkohol, gugus C-O (~1260 cm-1) dan
C-H alifatik (~2860 cm-1) sehingga menunjukkan adanya senyawa ester pada
lapisan polimer.
Kata kunci :kayu randu, poliester tak jenuh, polimer titanium dioksida, radiasi
sinar-UV.
ABSTRACT
DHEDY HANDONO, DENSIFICATIONxviii
OF WOOD RANDU (Ceiba pentandra
(L.) Gaertn) USING COMPRESSED PROCESS AND SURFACE COATING
POLYESTER POLYMER WITH ULTRA VIOLET RADIATION METHODS.
Advisor MIRZAN T RAZZAK and SUGIARTO DANU
An experimental on densification and surface coating with unsaturated
polyester resin has been done by using ultra violet (UV) radiation technique to
improve the quality of randu wood. Wood densification technique is wood pressing
technique (solid) and used to increase hardness and strength of wood surface. This
research uses low density randu wood (Ceiba pentandra (L.) Gaertn). Radiation
curable material was the mixture of unsaturated polyester resin, radical
photoinisiator of 2,2-dimethyl-2-hydroxy acethophenone (Darocure 1173) as base
coat. Top coat consists of unsaturated polyester resin, radical photoinisiator of 2,2dimethyl-2-hydroxy acethophenone after added with titanium dioxide as white
pigment. Photoinisiator in the mixture were varied at the concentration level of 1,2,
and 3% by weight, based on resin. Irradiation was conducted by using 80 Watt/cm
intensity UV light at the conveyor speed of 1, 2 and 3 m/min.
Densification technique of silk cotton wood has been done get increase
density of silk cotton wood, surface wood was bright, touch impression on surface
approximately soft and developing of thickness after soaking it also increase,
whereas its analysis and film properties observed were Infra Red (IR) spectrum,
value of colour, glossy, hardness, chemical, solvent, and stain resistance. Results of
the experiment showed that in general unsaturated polyester polymer film on the
substrate surface have high value of colour, glossy, and hardness. The highest of
pencil hardness was getting with pencil H. Film have good resistances against 1%
sodium carbonate, 5% acetic acid, 50% alcohol and 10% sulfuric acid except
against 10% sodium hydroxide, black, blue and red permanent marker. The analysis
FTIR spectrum for base coat and top coat showed that both contain of carbonyl
group (~1738 cm-1), hydroxyl group (~3500 cm-1) as alcohol compound, C-O
group (~1260 cm-1) and aliphatic hydrocarbon CH (~2860 cm-1) so it indicates the
ester compound on the polymer.
Key word : randu wood, unsaturated polyester, polymer, titanium dioxide,
ultraviolet radiation.
xix
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Hutan yang merupakan anugerah Tuhan Yang Maha Esa adalah sumber
daya alam yang vital di Indonesia, karena memberikan kontribusi besar dalam
pembangunan bangsa. Menurut Badan Inventarisasi dan Tata Guna Hutan,
Departemen Kehutanan, di Indonesia terdapat 3124 jenis kayu yang terdiri dari
kayu komersial, non komersial, tidak dikenal dan jenis kayu budidaya (Dwianto
dan Marsoem, 2008). Oleh karena itu, aspek-aspek penelitian dan pengembangan
hutan senantiasa diupayakan demi terwujudnya pemanfaatan hutan yang
berkesinambungan dengan tetap mewujudkan asas kelestarian hutan. Namun, akibat
teknologi yang berkembang pesat serta bertambahnya jumlah penduduk pengguna
bahan baku, kelestarian kayu dalam hutan semakin berkurang karena areal hutan
semakin sempit. Kayu merupakan salah satu jenis komoditas hasil hutan yang
banyak dimanfaatkan oleh manusia untuk berbagai keperluan, mulai dari yang
sederhana (korek api dan peti kayu) sampai kepada bahan mewah (furnitur, bahan
interior kapal dan bangunan, ukiran, dan lain-lain), serta bahan bangunan (BATAN,
2007).
Kebijaksanaan
peningkatan
pengolahan
hasil
hutan
oleh
industri,
kemampuan sumber daya hutan dalam memenuhi kebutuhan bahan baku industri
harus mendapatkan perhatian industri-industri pengolahan kayu yang ada tetap
berperan di masa mendatang. Di Indonesia, dari 4.000 jenis kayu yang dikenal,
1
sekitar 85,7% termasuk ke dalam kelas keawetan rendah, sehingga untuk dapat
dipergunakan dengan memuaskan harus diawetkan. Tanpa melalui proses
pengawetan yang baik, kayu-kayu yang digunakan akan mudah diserang organisme
perusak dan menyebabkan kerugian ekonomis (Muin dan Astuti, 2006). Sifat
ketahanan kayu dapat ditingkatkan dengan pelapisan Carbon Phenolic Spheres
(CPS) dan Graphite Phenolic Spheres (GPS) (Subyakto dan Dwianto, 2004).Oleh
karena itu, melalui diversifikasi olahan dan pemanfaatan kayu, seluruh bagian
pohon diharapkan dapat digunakan lebih efisien, demikian pula dengan
pemanfaatan jenis-jenis kayu yang saat ini masih kurang dilakukan (Budi dan Nani,
2006).Salah satu jenis kayu yang kurang dikenal, namun memiliki potensi yang
cukup besar untuk dimanfaatkan adalah jenis kayu randu (Ceiba pentandra
(L.)Gaertn) yang tergolong dalam famili Malvaceae. Kayu randu mempunyai
keunggulan dan kelemahan, keunggulannya merupakan jenis kayu cepat tumbuh
sehingga ketersediaan di alam melimpah, mampu tumbuh dari dataran rendah
sampai ketinggian 400 m di atas permukaan laut (Heyne, 1987) dan serat kayu
randu yang terdapat dalam buah berguna untuk pengisi kasur, bantal, jaket, isolasi
listrik, bahan baku tekstil (kain). Sedang buah mudanya untuk sayuran, biji
mengandung 20-25% minyak yang berkolesterol rendah, untuk pelumas, sabun,
bahan baku obat diabet tipe II dan kayunya yang lunak digunakan sebagai bahan
kerajinan tangan (Kosasih, 2007). Kelemahannya densitas yang rendah sehingga
sifat fisik dan mekaniknya rendah (Amin dan Dwianto, 2006).
Salah satu upaya yang dilakukan untuk meningkatkan kekuatan kayu yaitu
dengan teknik densifikasi kayu.Teknik ini dapat diterapkan pada jenis-jenis kayu
2
cepat tumbuh yang pada umumnya berkualitas rendah (Amin dan Dwianto,
2006).Dengan teknik densifikasi, kayu yang memiliki densitas rendah dapat diubah
menjadi kayu dengan densitas yang tinggi sehingga diharapkan dapat meningkatkan
sifat dan penggunaannya.Proses densifikasi kayu dapat dibagi menjadi 3 tahap,
yaitu pelunakan (softening), deformasi (deformation) dan fiksasi (fixation).
Sebelum ditekan kayu harus mengalami pelunakan hemiselulosa dan lignin.Proses
penekanan dapat meningkatkan kerapatan dan kekuatan kayu yang umumnya
dilakukan pada kayu jenis dikotil berkerapatan rendah seperti sengon dan agathis
(Wardhani dkk., 2006).
Pelapisan dapat dilakukan dengan menggunakan kuas, rol atau dengan
penyemprotan (spray coating). Untuk proses pemadatan (curing) dapat dilakukan
dengan metode konvensional atau metode modern. Metode konvensional terdiri
dari resin pelapis berupa polimer yang ditambah dengan katalis. Setelah pelarut dari
resin menguap, katalis berfungsi menyebabkan terjadinya proses pemadatan.
Adanya pelarut menyebabkan metode ini menjadi kurang ramah lingkungan,
demikian juga penggunaan panas membutuhkan energi yang besar.Dalam metode
pelapisan modern, pemadatan dapat dilakukan dengan menggunakan radiasi.Salah
satu radiasi yang dapat dipakai adalah sinar-UV (Rosyid, 2008).
Proses pemadatan lapisan permukaan dengan menggunakan sinar-UV (UVcurable coating) terdiri dari resin polimer tak jenuh yang ditambah dengan
fotoinisiator.
Kelebihan
pelapisan
permukaan
dengan
teknologi
radiasi
dibandingkan dengan teknologi konvensional adalah digunakannya bahan kimia
pelapis dengan pelarut-pelarut reaktif (monomer polifungsional) yang tidak
3
menguap sehingga tidak mencemari udara, proses berlangsung lebih cepat untuk
kapasitas produksi yang sama, konsumsi energi jauh lebih kecil, kualitas produk
lebih baik (lebih keras, lebih tahan terhadap goresan, tahan terhadap panas, dan
pelarut organik), tidak terdapat sisa-sisa katalis pada produk, dan adesi bahan
pelapis terhadap substrat lebih baik. Sedangkan kelemahan pelapisan permukaan
dengan teknologi radiasi adalah investasi awalnya relatif besar, bahan kimia pelapis
relatif lebih mahal daripada bahan kimia pelapis konvensional dan proses radiasi
lebih cocok untuk permukaan yang datar (Suhariyono dkk., 1998).
Pemadatan terjadi setelah resin menerima radiasi sinar-UV dari sumber
radiasi. Jika intensitas sinar-UV rendah, fotoinisiator tidak cukup mendapat energi
untuk memulai proses pemadatan sehingga lapisan menjadi tidak kering dan sifat
fisik dan mekanik lapisan yang diinginkan menjadi tidak terpenuhi. Paparan radiasi
terhadap lapisan dalam jangka waktu yang lama dengan memperlambat kecepatan
konveyor menyebabkan radiasi yang diserap oleh bahan pelapis menjadi lebih
banyak. Namun, jika radiasi yang diberikan terlalu banyak, lapisan akan menjadi
rapuh karena terlalu banyak ikatan silang yang terbentuk sehingga terjadi degradasi
polimer.
Dalam penelitian ini akan dilakukan pelapisan permukaan dengan
menggunakan resin poliester tak jenuh setelah ditambah pigmen putih TiO2
(Titanium dioksida) pada permukaan kayu randu. Dalam penelitian ini diharapkan
dapat diketahui konsentrasi fotoinisiator yang optimal untuk mendapatkan lapisan
yang baik serta kecepatan konveyor yang sesuai sehingga dapat dihasilkan lapisan
permukaan yang baik.
4
1.2 Rumusan masalah
1. Apakah dengan teknik densifikasi dapat meningkatkan sifat fisik dan
mekanik kayu randu serta proses pelapisan permukaan dengan curing
menggunakan radiasi sinar-UV dapat meningkatkan sifat lapisan permukaan
kayu randu?
2. Berapa waktu yang diperlukan dan penekanan yang optimal pada kayu
randu?
3. Berapa kecepatan konveyor optimun yang memberikan jumlah energi yang
sesuai sehingga dihasilkan lapisan dengan sifat dan penampilan yang baik?
4. Berapa konsentrasi fotoinisiator optimum yang harus ditambahkan agar
dihasilkan pemadatan lapisan yang sempurna?
1.3 Batasan permasalahan
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui apakah densitas kayu randu
setelah densifikasi pelapisan permukaan dengan curing menggunakan radiasi sinarUV dapat meningkatkan kualitas kayu randu secara fisik dan mekanik, serta
konsentrasi fotoinisiator yang ditambahkan agar dapat memberikan efek dekoratif
yang sesuai pada kayu randu dan kecepatan konveyor optimum. Pigmen yang
ditambahkan adalah pigmen warna putih TiO2 dan resin yang digunakan adalah
Poliester Tak Jenuh (PTJ) dengan nama komersial Yucalac 157. Ketebalan lapisan
yang dapat menutup tekstur permukaan kayu randu tidak menjadi objek dalam
penelitian ini.
5
1.4 Hipotesa
Semakin tinggi tingkat densitas kayu randu, maka waktu yang diperlukan
untuk penekanan juga akan semakin lama, permukaan kayu semakin mengkilap,
dan kesan raba lebih halus.
1.5 Tujuan penelitian
1. Mengetahui kondisi optimum perlakuan densifikasi untuk meningkatkan
sifat fisik dan mekanik kayu randu serta proses pelapisan permukaan dengan
teknik curing radiasi sinar-UV.
2. Mendapatkan konsentrasi pigmen optimum yang dapat menutup tekstur
permukaan kayu randu.
3. Mengetahui kecepatan konveyor optimum yang dapat menghasilkan lapisan
dengan sifat dan penampilan yang baik.
4. Mendapatkan hasil pengukuran nilai kekerasan, adesi, kilap, nilai warna,
serta mengetahui ketahanan bahan kimia lapisan hasil radiasi sinar-UV.
5. Mengetahui gugus fungsi yang terdapat pada lapisan dasar dan atas dengan
instrumen FTIR (Fourier Transform Infra Red)
1.6 Manfaat penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah dapat memberikan
informasi bahwa kayu randu dapat digunakan sebagai salah satu bahan baku
alternatif pengganti kayu yang memiliki densitas tinggi (kayu jati, mahoni, pinus
dan lain-lain) melalui diversifikasi olahan sehingga dapat diaplikasikan oleh
industri.
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kayu randu (Ceiba pentandra (L.) Gaertn)
Kayu randu termasuk dalam filum Spermatophyta, sub divisi Angiospermae,
kelas dicotylyedonae, ordo malvales, famili malvaceae (Bombaceae), genus Ceiba,
dan spesies Ceiba pentandra (Salazar dan Dorthe, 2001). Tumbuh secara alami di
Meksiko, Amerika Tengah, Caribea dan satu di Afrika Barat varietas guineensis
dan dibawa ke Asia untuk dibudidayakan ke seluruh daerah tropik Indonesia
terutama di Pulau dan banyak ditemui di Bogor, Situbondo, dan Semarang.
Gambar 1 Pohon kayu randu (Ceiba pentandra (L.) Gaertn)
Pohon kayu randu (Ceiba pentandra (L.) Gaertn) dapat tumbuh hingga
setinggi 60-70 m dan dapat memiliki batang pohon yang cukup besar hingga
mencapai diameter 3 m. Pohon ini banyak ditanam di kebun, pematang sawah dan
dapat berfungsi sebagai pohon pembatas wilayah.Kayu randu (Ceiba pentandra(L.)
7
Gaertn) mempunyai densitas 0,28 g/cm3 (0,24-0,49) dan termasuk kayu berkualitas
rendah yaitu kelas kuat IV–V dan kelas awet IV–V (Danu dkk., 1996). Kayu randu
terdiri dari tipe indica dan tipe caribea. Tipe indica, tingginya kurang dari 20 meter
dengan diameter 50 cm, sedangkan tipe caribea bisa mencapai tinggi 50 m dan
berdiameter 2 m atau lebih (Suharti, 1994).
2.1.1 Densifikasi kayu
Teknik densifikasi kayu merupakan teknik penekanan kayu utuh
(solidifikasi) yang bertujuan untuk meningkatkan kekerasan permukaan dan
kekuatan kayu.Teknik ini dapat diterapkan pada jenis-jenis kayu cepat tumbuh yang
pada umumnya berkualitas rendah melalui peningkatan densitasnya.
Proses densifikasi kayu dapat dibagi menjadi 3 tahap (Amin dan Dwianto,
2006), yaitu :
1. Pelunakan (softening)
2. Deformasi (deformation)
3. Fiksasi (fixation)
Dalam proses pembentukan kayu, seperti pelengkungan dan penekanan,
dinding sel kayu harus bersifat lunak atau plastis sehingga lebih mudah dibentuk.
Dinding sel kayu merupakan komposit yang terdiri dari beberapa lapisan yang
heterogen, baik struktur maupun komposisi kandungan kimianya (Wardhani dkk.,
2006). Kayu kompresi secara komersial telah dibuat di Jerman dengan
namaLignostone (Stamm, 1964). Tetapi hasil penekanannya masih belum bersifat
permanen karena masih bisa kembali ke keadaan semula bila mendapat pengaruh
kelembaban atau perendaman (recovery).Hasil penekanan yang permanen mutlak
8
diperlukan untuk memanfaatkan kayu-kayu tersebut sebagai pengganti kayu
komersial.
Densifikasi kayu yang bersifat permanen dapat dilakukan dengan
menggunakan beberapa metode, diantaranya :
1. Perekatan (modifikasi kimia)
2. Perlakuan suhu tinggi pada kondisi kayu kering
3. Perlakuan uap air suhu tinggi pada kondisi kayu basah (steam)
Prinsip densifikasi kayu dengan metode perekatan dilakukan dengan
memasukkan perekat atau bahan kimia ke dalam pori-pori kayu dan proses curing
atau polimerisasinya terjadi pada saat penekanan dalam kondisi kayu terdeformasi
(Amin dan Dwianto, 2006). Pada metode ini dapat digunakan perekat fenol,
melamin, urea, tanin, atau perekat yang berasal dari lateks, sedangkan modifikasi
kimia dapat menggunakan metode formalisasi, esterifikasi, atau asetilasi.
Densifikasi kayu dengan metode perlakuan suhu tinggi pada kondisi kayu
kering dapat diterapkan dengan menggunakan alat tekan panas atau oven
pengering, tetapi membutuhkan waktu yang lama untuk mencapai fiksasi kayu yang
permanen, yaitu sekitar 20 jam pada suhu 180oC (Amin dan Dwianto, 2006),
sehingga cukup banyak menurunkan sifat mekanik kayu tersebut. Hal ini karena
terdegradasinya lignin, sehingga menyebabkan menurunnya sifat higroskopis kayu
(Inoue and Norimoto, 1991).
Metode perlakuan uap air dengan suhu tinggi pada kondisi kayu basah
dilakukan dengan memanaskan kayu menggunakan uap air pada suhu tinggi (steam
treatment). Menurut Inoue et al., (1993) bahwa metode ini dilakukan dengan alat
9
tekan tahan panas. Kelebihan dari metode ini adalah fiksasi yang bersifat permanen
dari kayu yang ditekan dapat dicapai lebih cepat jika dibanding dengan metode
sebelumnya, dan tidak banyak memengaruhi atau menurunkan sifat mekanik kayu.
Kekuatan kayu bergantung pada :
1. Kadar air pada kayu. Semakin rendah kadar air yang terkandung pada kayu
maka semakin baik kekuatan kayu tersebut.
2. Jenis kayu yang tumbuh cepat, kurang baik dalam hal kekuatannya,
sedangkan kayu yang tumbuh lama akan lebih baik kekuatannya.
3. Berat jenis kayu juga sangat memengaruhi kualitas kayu. Semakin rapat
susunan partikel-partikelnya semakin bagus kualitasnya (BATAN, 2007).
2.2 Polimer
Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang
sederhana. Nama ini diturunkan dari bahasa Yunani Poly, yang berarti “banyak”,
dan mer, yang berarti “bagian”. Makromolekul merupakan istilah yang sinonim
dengan polimer (Hart et al., 2003). Jika hanya ada beberapa unit monomer yang
tergabung bersama, polimer dengan berat molekul rendah yang terjadi, disebut
oligomer(bahasa Yunani oligos “beberapa”). Kata polimer pertama kali digunakan
oleh kimiawan Swedia Berzellius pada tahun 1833 (Stevens, 2007).Sedangkan
industri polimer (polimer sintesis) baru dikembangkan beberapa puluh tahun
terakhir ini.
Berkembangnya industri polimer ini diawali ketika Charles Goodyear dari
Amerika Serikat berhasil menemukan vulkanisasi pada tahun 1839.Karena sifatnya
10
yang karakteristik maka bahan polimer sangat disukai. Sifat-sifat polimer yang
karakteristik ini di antaranya:
1. Mudah diolah untuk berbagai macam produk pada suhu rendah dengan
biaya murah.
2. Ringan. Maksudnya rasio bobot terhadap volumenya kecil.
3. Tahan korosi dan kerusakan terhadap lingkungan yang agresif.
4. Bersifat isolator yang baik terhadap panas dan listrik.
5. Berguna untuk bahan komponen khusus karena sifatnya yang elastis dan
plastis.
6. Berat molekulnya besar sehingga kestabilan dimensinya tinggi.
Derajat polimerisasi (DP) dari suatu polimer adalah rasio atau perbandingan
berat molekul polimer dengan berat molekul monomernya.Suatu polietilen (PE)
dengan berat molekul 28.000 misalnya, memiliki derajat polimerisasi 1000 karena
berat molekul dari monomernya (C2H4) adalah 28. DP menggambarkan ukuran
molekul
dari
suatu
polimer
berdasarkan
atas
jumlah
dari
monomer
penyusunnya.Jika polimer tersebut dipreparasi dari monomer tunggal, A, maka
produknya digolongkan sebagai homopolimer.Contoh dari homopolimer adalah
polietilen, polistiren, polipropilen, poliisobutilen dan lain-lain.
– A – A – A – A – A – A – A – A - Homopolimer
Jika lebih dari satu monomer yang dipolimerisasi, maka produknya berupa
kopolimer. Jika monomer A dan B dipolimerisasi bersama, maka empat jenis
11
kopolimer akan mungkin terbentuk dalam struktur polimer tersebut. Jika dua unit
struktur berselang-seling dalam susunan linear, maka produknya disebut kopolimer
alternasi, misalnya (Poli[stirena-alt-(metil matakrilat)], sedangkan jika distribusinya
acak maka disebut kopolimer acak, misalnya poliester tak jenuh. Susunan
(kombinasi yang ketiga adalah di mana blok-blok A dan B muncul bersama.
Susunan demikian direferensikan sebagai kopolimer blok, misalnya Poli[stirena-ko(metil metakrilat)].
– A – B – A – B – A – B – A – B - Kopolimer alternasi
– A – A – A – B – A – B – B – A- Kopolimer acak
– A – A – A – A – B – B – B – B- Kopolimerblok
Suatu susunan blok nonlinear juga mungkin, yang terdiri dari satu polimer dengan
polimer lain yang bercabang darinya. Ini disebut kopolimer cangkok, misalnya
Polistirena-cangkok-poli(metil
metakrilat)],
Blok-kopoli[butadiena/
cangkok-
ko(stirena/akrilonitril)] dan lain sebagainya.
12
2.2.1 Polimer industri
Ada tiga klasifikasi utama dari polimer industri: plastik, serat dan karet
(Gambar 2). Perbedaan dan kegunaan produk akhir dari ketiga tipe polimer ini
didasarkan sifat mekanik khusus polimer yang disebut modulus, yang istilah yang
lebih umum mempunyai arti kekakuan (stiffness).Serat mempunyai modulus
tertinggi, sedangkan karet terendah.Produk yang terakhir ini termasuk plastikplastik selulosa, selulosa dan karet (Stevens, 2007).
Gambar 2 Tiga klasifikasi utama dari polimer industri
a. Plastik
Plastik dibagi menjadi dua klasifikasi utama berdasarkan pertimbangan
ekonomis dan kegunaannya: plastik komoditi dan plastik teknik (Stevens, 2007).
Plastik-plastik komoditi dicirikan oleh volumenya yang tinggi dan harganya yang
murah, biasanya dipakai dalam bentuk barang yang bersifat pakai-buang
(disposable) seperti lapisan pengemas, namun ditemukan juga pemakaiannya dalam
barang-barang yang tahan lama. Polietilena, polipropilena, poli(vinil- klorida) dan
13
polistirena termasuk dalam plastik komoditi.Plastik teknik lebih mahal harganya
dan volumenya rendah, tetapi memiliki sifat mekanik yang rendah.Poliamida,
polikarbonat, asetal dan poliester termasuk dalam plastik teknik.
b. Karet
Karet atau elastomer merupakan polimer yang memperlihatkan resiliensi
(daya pegas) atau kemampuan meregang dan kembali ke keadaan semula dengan
cepat.Sebagian besar mempunyai struktur jaringan.Akhir-akhir ini, beberapa jenis
elastomer bukan jaringan yang penting direferensikan sebagai termoplastik
elastomer dan telah dikembangkan.Bahan-bahan ini yang sifat-sifat elastomeriknya
ditimbulkan oleh adanya gaya-gaya ikatan ion atau sekunder.
c. Serat (fiber)
Serat dicirikan oleh modulus dan kekuatannya yang tinggi, elongasi (daya
rentang) yang baik, stabilitas panas yang baik, spinabilitas (kemampuan untuk
diubah menjadi filamen-filamen) dan sejumlah sifat-sifat lain yang bergantung pada
apakah dipakai dalam tekstil, kawat, tali dan kabel.Suatu daftar parsial dari sifatsifat serat mungkin memasukkan juga daya celup (dyebility), resistensi bahan
kimia, resistensi serangga dan jamur dan resistensi kekusutan.Contoh serat yang
sering digunakan adalah Nilon dan Dacron.
2.2.2 Pelapisan permukaan
Proses pelapisan permukaan dengan teknik curing radiasi sinar-UV terjadi
karena bahan-bahan pelapis tersebut mengalami polimerisasi radiasi melalui
pembentukan ikatan-ikatan silang sehingga terbentuk lapisan polimer tiga dimensi
pada permukaan substrat. Dalam pelapisan berwarna, tebal lapisan dan konsentrasi
14
pigmen memengaruhi daya tutup lapisan terhadap tekstur permukaan substrat.
Lapisan yang terlalu tipis atau konsentrasi pigmen yang rendah tidak akan menutup
tekstur permukaan substrat. Sebaliknya, lapisan yang terlalu tebal atau konsentrasi
pigmen yang terlalu tinggi dapat menyebabkan lapisan yang dihasilkan kurang
sempurna. Intensitas sinar-UV akan menurun dengan bertambahnya tebal lapisan.
Demikian juga, kandungan pigmen dapat menghalangi absorpsi sinar-UV (Fresca,
1987).
2.2.3 Poliester tak jenuh
Poliester tak jenuh merupakan hasil reaksi campuran asam organik
(misalnya asam fumarat, asam maleat dan anhidrida ftalat) dengan glikol (misalnya
etilen glikol dan propilen glikol) (Rekso et al., 1998; BATAN, 1984).Campuran
poliester tak jenuh dengan monomer stiren merupakan bahan pelapis radiasi yang
sudah lama dikenal (Danu et al., 1996).Poliester tak jenuh diproses sampai
mencapai berat molekul yang relatif rendah, kemudian dilarutkan dalam monomer
seperti stirena untuk membentuk larutan yang kental. Sejauh ini stiren merupakan
pelarut yang paling umum dipakai (Danu et al., 1998), meskipun bisa memakai
monomer lain seperti vinil asetat atau metil metakrilat atau untuk memperoleh sifatsifat tahan nyala lebih baik, monomer terhalogenasi seperti orto-para bromostirena.
Poliester sebagai resin termoset cenderung memiliki stabilitas dimensi yang
tinggi, tahan terhadap temperatur yang tinggi dan ketahanan yang baik terhadap
pelarut (Danu et al., 2006). Satu-satunya bahan yang mempunyai nilai komersial
untuk direaksikan dengan gugus tidak jenuh dalam kerangka polimer adalah
anhidrida maleat dan asam fumarat karena harganya murah.Jika hanya digunakan
15
asam tak jenuh dan glikol, ikatan silang produk akhir terlalu berlebihan sehingga
rapuh tidak bisa dipakai.Resin poliester merupakan salah satu bahan pelapis radiasi
yang banyak digunakan untuk bahan pelapis permukaan yang mempunyai sifat
cukup baik yaitu keras, kuat, dan bening serta harganya relatif murah (Lawson,
1993).
2.2.4Fotoinisiator
Peran fotoinisiator adalah menginisiasi polimerisasi untuk menghasilkan
polimer ikatan silang dengan mengabsorpsi sinar-UV dan menghasilkan spesi
inisiator aktif (Gatechair et al., 1983). Fotoinisiator Darocur 1173 merupakan
senyawa derivat asetofenon dengan nama kimia 2-hidroksi-2-metil-fenilpropanon
atau 2,2-dimetil-2-hidroksi-asetofenon (Gambar 3). Fotoinisiator ini akan
mengabsorpsi energi radiasi sinar-UV pada panjang gelombang antara 225-375 nm
(Holman and Oldring, 1988) menghasilkan fotoinisiator tereksitasi dan membentuk
radikal bebas dengan prapolimer dan monomer pengencer sehingga terbentuk
polimer berikatan silang. Senyawa ini memiliki viskositas yang rendah dan tidak
menimbulkan iritasi kulit yang berbahaya.
Gambar 3 Struktur senyawa Darocur 1173 (Suhariyono dkk., 1998)
Ada lima jenis fotoinisiator utama yang digunakan dalam pelapisan
permukaan dengan sinar-UV. Jenis-jenis tersebut disajikan pada Tabel 1.
16
Tabel 1 Jenis fotoinisiator dengan tipe reaksinya.
Jenis fotoinisiator
Benzoin
Tipe reaksi
Norris I
Benzil ketal
Norris I
Asetophenon
Norris I
Benzophenon
Norris II
Thioxantones
Norris II
Terbentuknya spesi aktif terjadi setelah fotoinisiator (I) menyerap sinar-UV
sehingga menjadi tereksitasi (I*).Fotoinisiator tereksitasi selanjutnya dapat terpecah
menjadi spesi radikal bebas (I-).Radikal bebas menginisiasi monomer atau oligomer
(M) menjadi monomer atau oligomer radikal (IM-), yang melakukan perambatan
(propagasi) menghasilkan polimer ikatan silang jika mengalami terminasi
(Kirchmoyr and Rist, 1981). Tahapan proses di atas dapat digambarkan sebagai
berikut (Canet and Mani, 1972) :
1. Pembentukan fotoinisiator tereksitasi
I → I*
2. Pembentukan radikal inisiator
.
I* → I
3. Inisiasi, propagasi dan terminasi
.
.
I + M → IM (Inisiasi)
.
IM + M → IMM
.
.
IM + M → IMM
.
(Propagasi)
(Terminasi)
17
Terbentuknya radikal bebas dapat terjadi melalui dua jenis mekanisme
reaksi umum yaitu dengan reaksi Norris tipe I dan II (Chang et al, 1987).Reaksi
Norris tipe I adalah pemecahan homolitik antara gugus karbonil dan atom karbon α
terdekat yang menghasilkan dua spesi radikal (Gambar 4). Pemecahan homolitik
adalah pemecahan yang melibatkan satu buah elektron, sehingga akan
menghasilkan atom-atom dengan elektron yang tidak berpasangan (unpaired
electron) yang disebut atom radikal, sedangkan pemecahan heterolitik adalah
pemecahan yang melibatkan pasangan elektron sehingga akan selalu berkaitan
dengan ion positif dan ion negatif.
hυ
Gambar 4
Reaksi Norris tipe I (Chang et al, 1987 dalam Rosyid, 2008)
Reaksi Norris tipe II melibatkan abstraksi hidrogen oleh gugus karbonil
sehingga menghasilkan dua molekul radikal (Gambar 5).Dalam mekanisme
abstraksi hidrogen biasanya fotoinisiator ditambah senyawa yang bersifat
fotosinergis yang berfungsi sebagai donor hidrogen.Senyawa-senyawa amina
khususnya amina tersier biasanya ditambahkan sebagai fotosinergis (Rosyid 2008).
Hal ini dikarenakan senyawa amina, misalnya dietil amin memiliki sepasang
elektron yang menyendiri, sehingga apabila bereaksi dengan fotoinisiator radikal
akan terjadi transfer elektron dari senyawa amina ke karbon karbonil dari
fotoinisiator.
18
Gambar 5 Mekanisme tipe reaksi Norris II dengan adanya fotosinergis
Mula-mula fotoinisiator menerima radiasi sinar-UV sehingga menjadi
tereksitasi (A).fotoinisiator yang tereksitasi selanjutnya membentuk kompleks
tereksitasi atau exciplex (C) dengan fotosinergis (B) setelah terjadi fotoinisiator
transfer elektron.Transfer elektron dapat berlangsung karena fotoinisiator radikal
bersifat elektrofil. Karbon karbonil kompleks tereksitasi bermuatan parsial negatif
sehingga dapat melakukan abstraksi hidrogen dari karbon alfa fotosinergis dan
menghasilkan dua spesi radikal (D).
19
2.2.5 Pigmen
Pigmen merupakan bahan berbentuk partikel-partikel kecil yang tidak dapat
larut dalam mediumnya dan ditambahkan untuk memberikan warna (dekoratif),
menutup tekstur atau permukaan bahan, melindungi bahan dari kerusakan, serta
pada logam dapat mencegah korosi (Morgans, 1990).Pigmen dapat berupa senyawa
anorganik atau organik.Pigmen anorganik misalnya titanium dioksida, timbal
oksida dan kromium oksida, sedangkan pigmen organik misalnya senyawasenyawa azo, misalnya metil orange (asam-p-dimetilamino-azobenzenasulfonat),
Eriochrome Black T, dan calmagite.Stuktur senyawa metil orange ditunjukkan pada
Gambar 6.
Gambar 6 Struktur senyawa metil orange
Titanium dioksida merupakan pigmen putih anorganik yang sangat penting
dan banyak digunakan untuk pembuatan cat dan pelapisan.Kemampuan untuk
menutup dan memberi warna putih yang efisien, sifat nontoksik, kemudahan
diperoleh, serta harganya yang murah merupakan alasan utama banyak dipakainya
selain pigmen-pigmen putih yang lain (Buchner et al., 1989).Ada dua bentuk kristal
TiO2 yang tersedia secara komersial sebagai pigmen yaitu anatase dan rutile. Rutile
memiliki indeks refraksi lebih besar dibanding anatase sehingga mempunyai daya
20
tutup lebih besar.Namun karena serapannya mulai dari panjang gelombang 425 nm,
rutile dapat mengalami penguningan.Titanium dioksida dapat berperan sebagai
pigmen putih karena dapat merefleksikan seluruh panjang gelombang sinar tampak
secara kuat (Blakey and Hall, 1988).
2.2.6 Proses polimerisasi
Proses pembentukan rantai molekul raksasa polimer dari unit-unit molekul
terkecilnya melibatkan reaksi yang kompleks. Proses polimerisasi secara umum
dapat dikelompokkan menjadi dua jenis reaksi, yaitu polimerisasi kondensasi dan
polimerisasi adisi (Hart et al., 2003). Polimerisasi kondensasi adalah polimerisasi
yang terbentuk dari kondensasi dua gugus reaktif monomer-monomer penyusunnya
dengan kehilangan atom atau molekul tertentu ketika polimer terbentuk (Gambar
7). Poliester merupakan contoh polimerisasi dengan reaksi kondensasi dari dua
monomer bifungsional yang kehilangan molekul air (Stevens, 2007), sedangkan
contoh yang lainnya adalah polietilen glikol, dan poliasam 4-hidroksi-metilbenzoat.
Gambar 7Reaksi polimerisasi kondensasi.
Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang terbentuk dari reaksi berantai
pusat aktif dari monomer-monomer penyusunnya tanpa disertai dengan kehilangan
suatu atom atau molekul (Gambar 8).Contoh polimerisasi dengan reaksi adisi
adalah polietilen yang tersusun dari molekul etilen.Polimerisasi adisi dapat
21
terbentuk dari tiga jenis mekanisme (Billmayer, 1961), yaitu polimerisasi adisi
radikal
bebas,
polimerisasi
adisi
kationik
dan
polimerisasi
adisi
anionik.Polimerisasi adisi kationik melibatkan zat antara yaitu karbokation
sedangkan polimerisasi adisi anionik melibatkan zat antara yaitu karbanion.
Gambar 8 Reaksi polimerisasi adisi.
a. Polimerisasi adisi radikal bebas
Polimerisasi adisi radikal bebas memerlukan inisiator radikal, contohnya
adalah benzoil peroksida.Inisiator ini mengurai pada sekitar 800C menghasilkan
radikal benzoil peroksida.Radikal ini dapat mengawali (menginisiasi) rantai atau
dapat kehilangan karbondioksida menghasilkan radikal fenil yang juga dapat
mengawali rantai (Hart et al., 2003).
Radikal (I•) yang telah terbentuk dapat menginisiasi monomer (R) menjadi
monomer radikal (I-R•).Monomer radikal selanjutnya dapat berpropagasi dengan
monomer lain (R) membentuk rantai polimer radikal yang panjang (I-R-R•).
Mekanisme polimerisasi radikal bebas dapat digambarkan sebagai berikut (Stevens,
2007):
1. Inisiasi
I• + R ---> I-R•
2. Propagasi
I-R• +R ----> I-R-R•
22
3. Terminasi
I-R-R• + R• ----> R-R
Proses propagasi akan berhenti jika polimer-polimer radikal saling
bergabung menjadi polimer yang stabil (R-R).
Gambar 9 Polimerisasi adisi radikal bebas.
Pada dasarnya prinsip mekanisme pengikatan silang adalah mekanisme
radikal bebas (Stevens, 2007).Pembentukan radikal bebas polimer dapat melibatkan
abstraksi atom hidrogen oleh inisiator radikal atau terinduksi oleh radiasi, misalnya
pada pengikatan silang polietilen (Gambar 10).
Gambar 10 Reaksi pengikatan silang polietilen dengan menggunakan radiasi sinar
gamma.
23
Polimer yang masih memiliki gugus tak jenuh, pengikatan silang dapat
terjadi melalui gugus tersebut dengan terlebih dahulu terbentuk radikal
bebas.Radikal bebas dapat berasal dari inisiator radikal yang ditambahkan.
b. Polimerisasi adisi kationik
Senyawa vinil tertentu lebih baik dipolimerisasi melalui kationik, bukan
melalui intermediet radikal bebas.Contoh komersial yang paling sering dijumpai
adalah isobutilen (2-metil-propena), yang dapat dipolimerisasi dengan katalis
Friedel–Crafts dalam reaksi yang melibatkan zat antara karbokation tersier
(Gambar 11).
Gambar 11 Tahapan polimerisasi adisi kationik.
Inisiasi menghasilkan kation tert-butil yang dalam langkah propagasi akan
mengadisi karbon CH2 dari ikatan rangkap secara Markovnikov untuk
24
menghasilkan karbokation tersier lain, dan seterusnya. Terminasi akan terjadi
melalui lepasnya proton dari atom karbon di sebelah karbon positif (Hart et al.,
2003). Poliisobutilen yang dihasilkan dengan cara ini digunakan sebagai aditif
dalam minyak lumas dan sebagai perekat dalam kertas label peka tekanan dan label
kertas yang dapat kembali. Polimer berbobot molekul lebih tinggi digunakan dalam
pembuatan ban dalam untuk ban truk dan sepeda.
c. Polimerisasi adisi anionik
Dalam polimerisasi anion vinil, rantai propagasinya berupa suatu karbanion
(Stevens, 2007). Karbanion adalah sejenis anion dari karbon yang memiliki satu
pasangan elektron menyendiri .
Gambar 12 Polimerisasi adisi anionik akrilonitril.
25
Karbanion merupakan sejenis nukleofilik dan dapat dibentuk dari reaksi
pemecahan heterolitik dari ikatan kovalen yang melibatkan atom karbon dimana
atom yang berikatan dengan atom karbon yang berikatan dengan atom karbon pergi
tanpa membawa pasangan elektron. Hal ini akan membuat atom karbon tersebut
menjadi bermuatan negatif karena memiliki pasangan elektron menyendiri.
Monomer-monomer yang memiliki gugus substituen yang bisa menstabilkan
karbanion melalui resonansi atau induksi, paling rentan terhadap polimerisasi
anion.Contoh gugus-gugus demikian yaitu nitro, siano, karboksil, vinil dan
fenil.Alkena dengan substituen penarik elektron dapat dipolimerisasi melalui zat
antara karbanion.Pada tahap inisiasi, alkena yang memiliki ikatan rangkap akan
berikatan dengan karbanion sehingga akan terjadi proses adisi nukleofilik ke
monomer (Gambar 12). Kelompok alkil mempunyai kecenderungan untuk
melepaskan elektronnya yang membuat terjadinya peningkatan kepadatan elektron
pada atom karbon yang bermuatan negatif, hal ini akan menyebabkan terjadinya
ketidakstabilan. Semakin banyak gugus alkil yang terikat pada atom karbon yang
bermuatan negatif, semakin besar pula kerapatan elektronnya dan ini menyebabkan
turunnya stabilitas dari karbanion tersebut.Katalis yang dapat digunakan berupa
senyawa organologam, misalnya alkilitium (R-Li) (Hart et al., 2003).
2.2.7Mekanisme polimerisasi radiasi sinar-UV
Mekanisme polimerisasi radiasi-UV diawali dengan pembentukan radikal
bebas. Radikal bebas yang berasal dari inisiator akan menginisiasi monomer. Adisi
radikal monomer ke monomer-monomer lainnya, yang diikuti oeh adisi berantai
radikal-radikal oligomer dan polimer ke monomer yang tersedia mengandung
26
reaksi-reaksi propagasi. Reaksi propagasi akan terhenti saat terjadi penggabungan
antara monomer-monomer yang radikal.
Salah satu bentuk polimer hasil polimerisasi yaitu polimer jaringan atau
yang lebih dikenal dengan polimer ikat silang (cross linking). Polimer ikat silang
yaitu polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikatan satu
sama lain pada rantai utamanya sehingga terbentuk sambung silang tiga dimensi.
Gambar 13 Polimer ikat silang
Polimer-polimer yang telah berikatan silang termasuk ke dalam polimer
termoset yaitu polimer yang tidak akan mencair atau meleleh jika dipanaskan.
Polimer termoset tidak dapat dibentuk dan tidak dapat larut karena pengikatan
silang, menyebabkan kenaikan berat molekul yang besar.
2.6 Spektroskopi Ultraviolet-Visible (UV-Vis) dan Inframerah
2.6.1 Spektroskopi Ultraviolet-Visible
Daerah sinar tampak pada spektrum berhubungan dengan cahaya yang
panjang gelombangnya 400–800 nm.Cahaya ultraviolet mempunyai panjang
gelombang yang lebih pendek, sekitar 200–400 nm. Banyaknya energi yang
berkaitan dengan cahaya ini adalah 37 sampai 75 kkal/mol untuk daerah sinar
tampak dan 75 sampai 150 kkal/mol untuk daerah ultraviolet (Fessenden and
27
Fessenden, 1982a). Energi sebanyak ini berhubungan dengan banyaknya energi
yang diperlukan elektron untuk melompat dari orbital molekul terisi ke orbital yang
berenergi lebih tinggi, yaitu orbital molekul kosong.Lompatan elektron seperti ini
disebut transisi elektron (electronic transition) (Hart et al., 2003; Fessenden and
Fessenden, 1982a).
Panjang gelombang cahaya tampak bergantung pada mudahnya promosi
elektron (Day and Underwood, 2002). Molekul-molekul yang memerlukan lebih
banyak energi untuk promosi elektron, akan menyerap pada panjang gelombang
yang lebih pendek. Molekul yang memerlukan energi lebih sedikit akan menyerap
pada panjang gelombang yang lebih panjang (Fessenden and Fessenden, 1982a).
Absorpsi energi direkam sebagai absorbans (Hart et al., 2003). Absorbans pada
suatu panjang gelombang tertentu didefinisikan sebagai:
𝐴 = π‘™π‘œπ‘”
πΌπ‘œ
𝐼
dimana A adalah absorban, Io adalah intensitas berkas cahaya rujukan, I adalah
intensitas berkas cahaya contoh.
A = πœ€π‘π‘™
dimana A adalah absorban, πœ€ adalahabsorptivitas molar atau disebut juga sebagai
koefisien ekstingi molar (dalam l mol-1cm-1), c adalah konsentrasi (mol l-1),
l adalah panjang atau ketebalan dari bahan atau medium yang dilintasi oleh
cahaya(cm).
Absorban suatu senyawa pada suatu panjang gelombang tertentu bertambah
dengan
banyaknya
molekul
yang
mengalami
transisi.Oleh
karena
itu
28
absorbanbergantung pada struktur elektronik senyawanya dan juga pada kepekatan
contoh dan panjangnya sel contoh (Fessenden and Fessenden, 1982a).
2.6.2 Spektroskopi inframerah
a. Daerah spektrum inframerah
Hampir setiap senyawa yang memiliki ikatan kovalen, apakah senyawa
organik atau anorganik akan menyerap berbagai frekuensi radiasi elektromagnetik
dalam daerah spektrum inframerah. Hubungan antara daerah inframerah dengan
spektrum elektromagnetik yang lain dapat terlihat pada Gambar 14.
Gambar 14 Daerah spektrum elektromagnetik yang menunjukkan hubungan vibrasi
inframerah dengan tipe radiasi lain.
Panjang gelombang (λ) berbanding terbalik dengan frekuensi (πœ—) dan
dinyatakan sebagai πœ—= c/λ, c adalah kecepatan cahaya. Energi berbanding lurus
dengan frekuensi : E= h πœ—, h adalah tetapan Planck. Dari persamaan terakhir dapat
diketahui secara kuantitatif bahwa energi radiasi yang paling tinggi adalah sesuai
dengan daerah spektrum sinar-X, dan energi tersebut cukup kuat untuk memecah
ikatan dalam molekul.
29
Pada spektrum elektromagnetik, radiofrekuensi yang memiliki energi sangat
rendah, hanya cukup untuk mengakibatkan transisi inti atau transisi putaran
elektronik (NMR atau ESR) di dalam molekul. Daerah spektrum elektromagnetik
inframerah terletak pada panjang gelombang yang lebih panjang bila dibandingkan
dengan daerah sinar tampak yang terletak dari panjang gelombang sekitar 400 nm
hingga 800 nm, tetapi terletak pada panjang gelombang mikro yangmempunyai
panjang gelombang lebih besar daripada 1 nm (Fessenden and Fessenden,
1982a).Ringkasan daerah spektrum dan tipe transisi energi, sejumlah daerah
tersebut meliputi inframerah, memberikan keterangan penting tentang spektrum
molekul organik (Tabel 2).
Tabel 2 Tipe transisi energi dalam setiap daerah spektrum elektromagnetik
Daerah spektrum
Transisi Energi
Sinar-X
Pemecahan ikatan
Ultraviolet / tampak
Elektronik
Inframerah
Vibrasi
Gelombang mikro
Rotasi
Putaran inti (Resonansi Magnetik Inti )
Putaran elektron (Resonansi Putaran
Elektron )
Frekuensi radio
Identifikasi molekul dengan menggunakan infra merah dibagi menjadi dua
bagian yaitu bagian pertamapenentuan gugus fungsi ditunjukkan didaerah 36001200 cm-1 dan bagian kedua adalah membandingkan secara rinci spektra zat yang
telah diketahui dengan spektra zat murni yang mengandung semua gugus fungsi
yang ditemukan pada tahap pertama (Herbone, 1987).
a.Proses serapan inframerah
Molekul akan tereksitasi ke tingkatan energi yang lebih tinggi bila mereka
30
menyerap radiasi inframerah. Penyerapan radiasi inframerah sesuai dengan
perubahan energi yang memiliki orde dari 2 hingga 10 kkal/mol (Fessenden and
Fessenden, 1982a).Radiasi dalam kisaran energi ini sesuai dengan kisaran frekuensi
vibrasi rentangan (stretching) dan vibrasi bengkokan (bending) dari ikatan kovalen
dalam kebanyakan molekul.
Energi sinar di daerah inframerah tidak cukup kuat untuk menyebabkan
transisi elektronik sebagai mana yang terjadi pada absorpsi UV-VIS. Energi sinar di
daerah inframerah hanya cukup untuk membuat transisi energi vibrasi dan
rotasi.Untuk dapat menyerap sinar di daerah inframerah, harus disertai dengan
perubahan momen dipol dari molekul, hal ini sebagai akibat dari adanya gerakan
vibrasi atau di dalam molekul. Maka hanya dalam situasi demikian medan listrik
dari radiasi dapat berinteraksi dengan molekul dan menyebabkan perubahan
amplitudo dari gerakan tersebut. Apabila absorpsi ini terjadi maka energi yang
diserap akan menaikkan amplitudo gerakan vibrasi ikatan dalam molekul (Amran,
2004). Namun demikian, tidak semua ikatan dalam molekul dapat menyerap energi
inframerah, meskipun frekuensi radiasi tetap sesuai dengan gerakan ikatan.Hanya
ikatan yang mempunyai momen dipol yang dapat menyerap radiasi inframerah
(Sastrohamidjojo, 1990).
b. Kegunaan spektrum inframerah
Spektrometri inframerah (IR) menyangkut interaksi antara radiasi cahaya di
daerah inframerah dengan materi.Spektra inframerah dari suatu senyawa
31
memberikan gambaran keadaan dan struktur molekul. Setiap tipe ikatan yang
berbeda mempunyai sifat frekuensi yang berbeda dan karena tipe ikatan yang sama
dalam dua senyawa berbeda terletak dalam lingkungan yang sedikit yang berbeda
(Khopkar, 1984), maka tidak ada dua molekul yang berbeda strukturnya akan
mempunyai bentuk serapan inframerah atau spektrum inframerah yang tepat sama.
Gambar 15 Daerah serapan inframerah.
Hampir semua molekul menyerap sinar inframerah, kecuali molekul
diatomik homonuklear, seperti O2, N2, dan H2.Spektra inframerah dari molekul
poliatomik relatif kompleks karena adanya beberapa kemungkinan transisi vibrasi
(Gambar 16), adanya overtone, dan perubahan pita.Namun demikian pita absorpsi
untuk beberapa gugus fungsi tertentu cukup tajam dan karakterisitik.Keseluruhan
spektra inframerah dari satu molekul tertentu adalah karakteristik sehingga sangat
berguna untuk mengidentifikasi senyawa.
32
1. Ragam Vibrasi Rentangan (stretching) dan Bengkokan (bending)
Gambar 16 Ragam vibrasi, rentangan (a) dan bengkokan (b).
Tipe ragam yang paling sederhana dari gerakan vibrasi dalam molekul yang
aktif inframerah, yaitu menyebabkan serapan, adalah ragam rentangan dan
bengkokan.Pengertian “guntingan”, “goyangan”, “kibasan”, dan “pelintiran”
biasanya diperoleh dari pustaka untuk menyatakan serapan inframerah. Dalam
setiap gugus yang terdiri dari tiga atom atau lebih, paling tidak dua daripadanya
sama maka akan terdapat dua cara rentangan dan / bengkok: bentuksimetri dan
bentuk asimetri. Panjang gelombang inframerah (IR) lebih pendek daripada panjang
gelombang sinar tampak maupun ultra ungu (UV). Oleh karena itu, IR tidak mampu
mentransisikan
elektron,
melainkan
hanya
menyebabkan
molekul
33
bergetar(Hendayana, 1994).Beberapa nilai frekuensi gugus-gugus fungsi dapat
dilihat dari Tabel 3.
Tabel 3Frekuensi Gugus-Gugus Fungsi (Hermanto, 2008)
Panjang
Gelombang (μ)
Bilangan
Gelombang (cm-1)
O-H Alkohol/fenol
bebas
Asam
karboksilat
H yang terikat
NH Amina primer,
sekunder dan amida
CH Alkana
Alkena
Alkuna
Aromatik
2,74-2,79
3580-3650
3,70-4,0
2500-2700
2,82-3,12
6,10-6,45
3210-3550
3140-3320
3,37-3,50
3,23-3,32
3,03
~ 3,30
2850-2960
3010-3095
3300
~ 3030
CH2 Bending
CH3 Bending
CC Alkuna
Alkena
Aromatik
6,83
6,90-7,27
4,42-4,76
5,95-6,16
~ 6,25
1465
1450-1375
2190-2260
1620-1680
1475-1600
C=O Aldehid
Keton
Asam
Ester
Anhidrida
5,75-5,81
5,79-5,97
5,79-5,87
5,71-5,86
5,52-5,68
1720-1740
1675-1725
1700-1725
1720-1750
1760-1181
CN Nitrit
NO2 Nitro
4,35-5,00
6,06-6,67
2000-3000
1500-1650
Gugus Fungsi
2.Komponen Spektrofotometri
Unit peralatan spektrofotometri infra merah terdiri dari:
a. Sumber radiasi
Sumber radiasi yang lazim digunakan adalah bahan bakar yang sukar
mencair, Nernst glower dan Globar. Nernst glower biasanya merupakan tabung
34
hampa dari Zirkunium dan Yitrium oksida yang dipanaskan dan mempunyai suhu
operasi antara 7500 hingga 12000C.
b. Monokromator
Monokromator terdiri dari sistem celah masuk dan celah keluar, alat
pendispersi yang berupa kisi difraksi atau prisma, dan beberapa cermin untuk
memantulkan dan memfokuskan berkas sinar. Prisma atau gratting di dalam
monokromator mempunyai fungsi yang penting.Radiasi yang didispersikan oleh
prisma tergantung pada indeks biasnya yang berubah dengan frekuensi radiasi.
c. Detektor
Ada tiga macam detektor yang digunakan pada spektrofotometer
inframerah, yaitu bolometer, termokopel, dan sel pneumatic Golay.Ketiga macam
detektor tersebut bekerja berdasarkan pada pengaruh panas yang dihasilkan bila
radiasi inframerah diserap dari berkas sinar yang mengenai.Pada umumnya detektor
harus mempunyai daerah peka yang kecil, kapasitas panas yang rendah, arus
gangguan yang rendah, sensitivitas panas yang yang tinggi, dan absorptivitas tidak
selektif terhadap semua frekuensi radiasi inframerah (Sastrohamidjojo, 1990).
35
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan tempat penelitian
Penelitian ini dilaksanakan selama 6 bulan dimulai pada bulan Maret 2010
sampai dengan Agustus 2010di Laboratorium Proses Radiasi, Pusat Aplikasi
Teknologi Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Nuklir Nasional, Pasar Jumat, Jakarta
Selatan. Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium.
3.2Alat dan bahan
3.2.1
Alat
Alat yamg digunakan adalah timbangan analitik, pemanas listrik, gergaji,
sarung tangan, penjepit, pencatat waktu, mistar dan ampelas, pensil Uni Mitsubishi,
alat tekan panas 220 V, 54 kW dan alat tekan dingin. Sumber radiasi-UV satu
lampu dengan intensitas 80 Watt/cm, buatan IST Strahlen Teknik GmbH (Jerman).
Fourier Transform Infra RedSpectroscopy (FTIR) Perkin Elmer Spectrum One,
Alat pengukur kekerasan, Pendulum Hardness Rocker buatan Sheen (Inggris). Alat
pengukur kilap, Glossmeter buatan Toyoseiki (Jepang).Alat pengukur nilai warna,
Chromameter tipe CR-2006 buatan Shimadzu (Jepang).
3.2.2
Bahan
Papan kayu randu berasal dari Desa Cikaracak, Leuwiliang, Bogor. Resin
Poliester Tak Jenuh (PTJ) dengan nama komersial Yucalac 157.Fotoinisiator 2hidroksi-2-etil-1-fenil propanon dengan nama komersial Darocur 1173 buatan
36
Merck, Jerman. Pigmen Putih TiO2 dalam dispersi poliester, buatan PT. Justus
Kimia Raya, Tangerang.
3.3 Cara kerja
3.3.1
Persiapan kayu randu
Kayu randu dipotong dengan ukuran 17 cm x 17 cm x 3 cmdengan gergaji
sebanyak 60 lembar.Permukaan dan tepi kayu kemudian dihaluskan dengan
ampelas sehingga permukaan menjadi lebih rata.Pengamatan dilakukan secara fisik,
seperti sifat, kesan raba, arah serat dan permukaan kayu, serta pengukuran panjang,
lebar, dan tebal untuk mengetahui volume kayu tersebut.Kayu randu ditimbang
dengan timbangan analitik lalu dihitung densitasnya.
3.3.2
Pengukuran densitas
Alat tekan dihidupkan, kemudian diatur pada suhu 100oC hingga konstan
dengan tekanan 0 kg/cm2. Kayu randu dimasukkan ke dalam alat tekan dan diberi
penambahan tekanan setiap 5 kg/cm2. Setiap penambahan tekanan dilakukan
pengukuran tebal dengan penggaris anti panas, hingga mencapai ketebalan yang
telah ditentukan kemudian dicatat hasil pengukurannya. Pengujian dilakukan secara
triplo untuk setiap perlakuan.
3.3.3
Pengukuran kayu randu setelah penekanan
Kayu randu yang telah dibersihkan dari debu, kotoran dan dihaluskan
dengan ampelas dimasukkan ke dalam alat tekan dengan tekanan 0 kg/cm2 dan suhu
100oC. Kayu randu dikeluarkan serta dicatat berat, volume, dan perubahan fisik
pada kayu tersebut. Pengujian dilakukan secara triplo untuk setiap perlakuan.
37
3.3.4
Pengukuran pengembangan tebal
Kayu randu setelah dilakukan penekanan, kemudian diukur ketebalannya
pada keempat sudut, (To). Untuk pengembangan dalam air, kayu randu direndam
dalam air pada suhu kamar selama 2 jam dan 24 jam dengan menggunakan tempat
air yang terbuat dari plastik sehingga seluruh kayu dapat terendam dengan
sempurna. Kayu randu diukur kembali tebalnya (T1) pada keempat sudutnya.
Angka yang diperoleh dari masing-masing contoh uji selanjutnya dirata-ratakan
(BSN., 1991). Besarnya penambahan tebal (PT) dapat diukur dengan rumus :
PT =
T1 ο€­ T0
x100%
T0
Keterangan:
PT = Pengembangan Tebal (%)
T0 = Tebal sebelum perendaman(cm)
T1 = Tebal setelah perendaman (cm)
3.3.5 Pembuatan formulasi bahan pelapis
3.3.5.1 Formulasi bahan pelapis dasar
Formulasi bahan pelapis dasar dibuat dalam wadah gelas dengan komposisi
1% fotoinisiator Darocur dari berat resin poliester tak jenuh.
3.3.5.2 Formulasi bahan pelapis atas
Formulasi bahan pelapis atas dibuat dalam wadah gelas dengan komposisi
1% fotoinisiator, serta 1% konsentrasi pigmen (TiO2) masing-masing dari berat
resin poliester tak jenuh.
38
3.4 Pelapisan dengan curing menggunakan sinar-UV
3.4.1
Pelapisan dasar
Sebelum pelapisan dasar dilakukan, kayu randu dibersihkan lagi dengan
menggunakan aseton.Pelapisan dilakukan dengan menggunakan rol hingga semua
permukaan substrat terlapisi dengan baik oleh resin.Substrat yang telah diberi
bahan pelapis diiradiasi menggunakan sinar-UV dengan kecepatan konveyor
3m/menit.
3.4.2
Pelapisan atas
Sebelum dilakukan pelapisan atas, substrat yang telah dilapisi dengan
lapisan dasar terlebih dahulu diampelas hingga halus dengan kertas ampelas No.
240.Substrat selanjutnya dibersihkan dengan menggunakan aseton dan dibiarkan
hingga kering. Pelapisan dilakukan dengan menggunakan silinder kaca yang diberi
lilitan pita perekat sehingga diperoleh ketebalan lapisan sekitar 100 µm. Substrat
yang telah diberi bahan pelapis, selanjutnya diiradiasi dengan variasi kecepatan
konveyor, 1 dan 3 m/menit. Setelah semua kayu randudiiridiasi kemudian diuji
sifat-sifat lapisannya.
3.5 Pengukuran sifat lapisan
3.5.1
Kilap
Pengujian
yang dilakukan
dengan
menggunakan
alat
Glossmeter.
Pengukurankilap dilakukan berdasarkan standar ASTM D-532-80(ASTM., 1984),
nilai kilap dinyatakan dalam satuan persen (%).Besarnya kilap merupakan
perbandingan intensitas sinar yang dipantulkan dengan sinar datang pada sudut
39
tertentu. Berkas sinar yang mengenai contoh uji akan diserap, dipantulkan dan
dihamburkan oleh kayu randu. Intensitas sinar yang dipantulkan dihitung oleh
detektor untuk dibandingkan dengan intensitas sinar datang.Sebelum dilakukan
pengukuran, alat uji terlebihi dahulu dikalibrasi.Kayu randu diletakkan pada alat
penjepit yang telah tersedia dalam alat tersebut agar dapat diukur secara tepat dan
tidak bergeser.Pengukuran dilakukan pada sudut datang 600, di beberapa tempat,
dan selanjutnya dihitung nilai rata-ratanya.
3.5.2
Nilai warna
Pengujian yang dilakukan dengan menggunakan alat Chromameter.Berkas
cahaya polikromatik diarahkan pada contoh yang hendak diuji, selanjutnya cahaya
yang dipantulkan direkam oleh detektor.Warna suatu bahan merupakan gabungan
dari nilai warna L, a, dan b. Nilai L, a, dan b yang digunakan adalah L,a, dan b
sistem Hunter.Nilai tersebut dilihat dari alat rekorder setelah alat bekerja.Nilai L
menunjukkan warna putih (100) hingga hitam (0).Nilai a menunjukkan warna hijau
(100) hingga merah (0) dan nilai b menunjukkann warna kuning (100) hingga biru
(0).
3.5.3
Kekerasan lapisan permukaan
Pengujian yang dilakukan dengan menggunakan alat pendulum Hardness
Rocker, dengan metode Koenig sesuai ISO 1522 (ISO., 1973), dimana sudut
ayunan dari 60sampai dengan 30. Pendulum terdiri dari bola baja yang diletakkan
pada
permukaan
lapisan
sehinggga
menekan
lapisan
tersebut.Lapisan
mengakibatkan amplitudo dari pendulum yang diayunkan menjadi turun dengan
bertambahnya waktu.Oleh karena itu, satuan kekerasan yang digunakan adalah
40
detik.Jumlah ayunan dilihat dari pencatat setelah alat bekerja.Pengukuran dilakukan
pada tiga tempat yang berbeda, kemudian dihitung nilai rata-ratanya. Nilai rata-rata
jumlah ayunan pendulum itu kemudian dikalikan dengan 1,42 detik.
3.5.4 Kekerasan lapisan permukaan menggunakan pensil mitsubishi.
Kekerasan pensil bertujuan untuk mengetahui kekerasan minimal lapisan
sebelum terjadinya deformasi. Pengujian dilakukan dengan menggunakan pensil
standar Uni Mitsubshi sesuai Standar JIS K 5401-70(JIS., 1972). Pengujian ini
dilakukan untuk mengukur kekerasan lapisan permukaan sebelum terjadinya
deformasi.Lapisan permukaan polimer yang telah dibersihkan dengan aseton,
kemudian ditekan dengan pensil Mitsubishi dengan kekerasan pensil yang lebih
rendah terlebih dahulu (3B–2B–B–HB–F–H–H2).Pengukuran dilakukan pada tiga
tempat yang berbeda.
3.5.5
Adesi metode Cross-Cut
Pengujian Adesi dengan Metode Cross-Cut sesuai ASTM D 2571-
71(ASTM., 1984). Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kerusakan yang
terjadi pada lapisan permukaan serta adesi yang terjadi antara substrat dengan
lapisan dasar dan lapisan dasar dengan lapisan atas. Pengujian dilakukan dengan
cara membuat goresan lapisan dengan menggunakan cutter. Goresan berupa garis
paralel sebanyak 11 garis, dan garis lain membentuk sudut 900 terhadap garis yang
pertama sehingga didapatkan 100 kotak yang sisi-sisinya berukuran 1,6 mm. Pada
kotak-kotak tersebut ditempelkan pita perekat dan ditekan dengan penghapus pensil
agar benar-benar merekat dan dibiarkan selama 30 menit. Setelah 30 menit pita
perekat ditarik dengan arah tarikan membentuk sudut 450 terhadap contoh uji dan
41
dihitung jumlah kotak yang tertinggal. Adesi memenuhi syarat jika lapisan yang
tertinggal lebih dari 50% dari luas bidang uji.
3.5.6
Ketahanan terhadap bahan kimia dan pelarut
Pengujian ketahanan terhadap bahan kimia,dan pelarutsesuai ASTM D 1308-
79(ASTM., 1984). Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui ketahanan lapisan
permukaan terhadap bahan kimia dan pelarut. Adanya penetrasi yang terjadi ke
dalam jaringan kerangka polimer, misalnya terjadi penggembungan dan pemudaran
warna pada lapisan permukaan. Pengujian dilakukan dengan cara uji tetes (spot
test) yaitu dengan cara meneteskan bahan kimia pada kayu randu dan selanjutnya
ditutup dengan gelas arloji. Sebelum penetesan lapisan harus dalam keadaan bersih
dari debu dan minyak.Pengamatan dilakukan setelah dibiarkan selama 6
jam.Pengamatan pada lapisan yang diuji meliputi apakah terjadi pelepuhan,
pelapukan, penggembungan (swelling) dan perubahan kilap serta warna setelah
pengujian.Bahan-bahan kimia yang digunakan adalah CH3COOH 5%, H2SO410%,
NaOH 10% dan Na2CO31%, sedangkan pelarut adalah C2H5OH 50%.
3.5.7
Ketahanan terhadap noda
Pengujian
ketahanan
lapisan
terhadap
noda
sesuai
JIS
K5400
(JIS., 1972). Pengujian dilakukan dengan menggunakan spidol permanen warna
biru, merah dan hitam.Noda berupa garis dilakukan dengan spidol pada lapisan.
Noda dibiarkan selama 6 jam lalu dibersihkan dengan aseton, kemudian diamati
apakah meninggalkan bekas/noda warna spidol pada permukaan lapisan. Noda yang
tidak bisa dibersihkan dengan aseton menunjukkan bahwa lapisan permukaan tidak
tahan terhadap noda.
42
3.6 Skema kerja
Kayu Randu
Dipotong dan diampelas
Ditekan menggunakan alat tekan dengan
pengurangan tebal 0, 15, 30, 45, 60,dan 75 %
Pengujian / Pengukuran
Pelapisan dasar [PTJ Yucalac +
Darocur 1173 (1%)]
Iradiasi- UV
pengampelasan
Pelapisan atas [PTJ Yucalac +
Darocur 1173 (1%), TiO2 (1%)]
Iradiasi- UV
Pengujian / Pengukuran
43
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1Sifat fisik kayu randu
Kayu memiliki warna-warni alami yang sangat bervariasi.Menurut
Mandang dan Pandit, (1997) menyatakan bahwa warna kayu berkisar dari hampir
putih sampai hitam, ada yang polos dan ada pula yang terdiri atas dua macam
warna atau lebih, sehingga tampak seperti ada coraknya.Warna kayu disebabkan
oleh bahan yang dapat diekstrak yang disebut ekstraktif, misalnya tanin, flavonoid,
antosianin dan sebagainya.Ekstraktif adalah bahan kimia dalam kayu yang dapat
dilarutkan dalam pelarut netral, seperti air, eter, alkohol, benzena dan aseton
(Herawati, 2005).
Pengukuran densifikasi kayu randu (Ceiba pentandra(L.) Gaertn) dengan
proses penekanan dilakukan dengan perlakuan sifat fisik. Permukaan kayu yang
cerah dengan kesan raba permukaan agak halus terdapat pada kayu randu yang
memiliki densitas lebih tinggi yaitu 0,26-0,28 g/cm3, sedangkan kayu randu dengan
densitas lebih rendah (0,23-0,26 g/cm-3) akan terlihat kurang cerah atau kusam
dengan kesan raba agak kasar serta rongga-rongga yang besar (Tabel 4).
Tabel 4 Sifat fisik kayu randu dengan meningkatnya densitas.
Densitas (g/cm3)
Keterangan
0,23-0,24
Permukaan kasar, berwarna coklat tua, berongga besar
0,24-0,25
Permukaan kasar, berwarna coklat tua, berongga besar
0,25-0,26
Permukaan kasar, coklat
0,26-0,27
Permukaan agak halus, coklat cerah
0,27-0,28
Permukaan agak halus, coklat cerah
44
Peningkatan nilai densitas kayu yang telah ditekan ada kaitannya dengan
perubahan bentuk sel-sel penyusunnya.Sel-sel kayu yang telah ditekan cenderung
memipih sehingga mengurangi volume rongga, yang sekaligus mengurangi volume
kayunya, sementara beratnya tetap.Hal ini berdampak pada meningkatnya densitas.
Semakin tinggi densitas, maka volume sel yang telah ditekan akan semakin besar
sehingga volume kayu semakin berkurang.
4.2 Proses penekanan kayu randu
Proses penekanan kayu randu ditekan menggunakan alat tekan pada suhu
1000C. Panas yang berasal dari alat tekan selama proses penekanan menyebabkan
naiknya suhu air di dalam kayu secara konduksi, sehingga air dalam kayu tersebut
menguap. Semakin tinggi kadar air yang terdapat di dalam kayu maka semakin
banyak uap air yang dikeluarkan pada tingkat suhu dan waktu penekanan tertentu
(Amin dan Dwianto, 2006; Darwis, 2008). Air di dalam kayu merupakan air yang
berikatan dengan selulosa melalui ikatan hidrogen. Suhu 1000C merupakan suhu
dimana air pada kayu akan menguap seluruhnya (Subyakto dan Dwianto, 2004) dan
terjadi pemutusan ikatan hydrogen sehingga air terikat di dalam kayu akan
menguap. Waktu yang digunakan untuk mencapai tebal target dengan densitas
0,254-0,286 g/cm3 antara 30-50 menit, dan persentase pengurangan tebal sebesar
75% yaitu antara 60-90 menit. Kayu belum mengalami fiksasi dengan sempurna
saat penekanan dengan suhu 1000C karena masih terlihat bagian tepi dari kayu
randu yang berusaha untuk kembali ke kondisi semula (Gambar 17).Menurut Amin
dan Dwianto (2006), bahwa kayu yang telah ditekan akan berpengaruh terhadap
sel-sel penyusun kayu. Kayu randu termasuk dalam golongan kayu softwooddengan
45
sel-sel penyusunnya berupa sel trakeid sebagai penyusun utama dengan komposisi
90-95% (Sucipto, 2009). Sel trakeid adalah sel yang berbentuk panjang dan ujungujungnya tertutup runcing
Gambar 17 Penampilan papan kayu randu: (a) setelah penekanan ; (b) sebelum
penekanan.
Menurut Darwis (2008), kayu randu yang telah ditekan mengakibatkan selsel trakeid menjadi pipih dan gepeng (collapse) dan penekukan yang terjadi pada
dinding sel trakeid tidak menyebabkan terjadinya keretakan pada dinding sel. Jenis
perubahan ini dikategorikan dalam elastic buckling.Elastic buckling dapat
didefinisikan sebagai penekukan tanpa mengakibatkan retaknya dinding sel. Hal
tersebut terjadi pada saat polimer-polimer dalam dinding sel bersifat elastis dan
akan pulih kembali pada saat tekanan ditiadakan (Darwis, 2008). Menurut Kawai
and Sasaki (1996), kadar air kayu yang berubah menjadi uap panas tersebut dapat
terdifusi ke bagian dalam struktur kayu sehingga menimbulkan tekanan uap
(internal vapour pressure)di dalam rongga sel kayu.
Kayu harus mengalami pelunakan sebelum ditekan (Amin dan Dwianto,
2006) sehingga mudah dibentuk (Iswanto, 2008; Murhofiq, 2000) dan dipadatkan
46
(Blomberg et al., 2006; Darwis, 2008).Pelunakan kayu terjadi pada dua tahap yaitu
pelunakan lignin saat tercapai suhu transisi gelas (Tg) sebesar 830C dan
dekomposisi hemiselulosa dinding sel menjadi monomer gula pada suhu sekitar
1800C (Amin dan Dwianto, 2006; Stamm, 1964; Wardhani et al., 2006) akibatnya
tegangan yang tersimpan dalam mikrofibril dilepaskan oleh pemecahan dinding sel
polimer. Transisi gelas (Tg) adalah perubahan karakteristik kayu di mana kayu
mempunyai sifat-sifat yang lebih condong seperti karet sehingga memungkinkan
untuk dibentuk atau dilengkungkan dengan energi yang lebih rendah dan kerusakan
yang lebih kecil (Bodig dan Jayne, 1982 dalam Darwis, 2008).
Gambar 18 Lignin
Lignin merupakan senyawa kimia kompleks yang terdapat di dalam kayu
yang tersusun dari monomer fenilpropan dan memiliki struktur kimia yang
47
bercabang serta berbentuk polimer 3 dimensi (Gambar 18).Lignin mengisi ruanganruangan di dalam dinding sel antara selulosa, hemiselulosa dan pektin.Karena
ukuran dan strukturnya 3 dimensi bisa memungkinkan lignin berfungsi sebagai
semen atau lem bagi kayu sehingga dapat mengikat serat dan memberikan
kekerasan struktur.Unit fenilpropan (C9 atau C6C3) di dalam lignin dihubungkan
oleh ikatan C-C dan eter.
Gambar 19 Tipe ikatan yang terdapat di dalam lignin
Selama proses penekanan, lignin yang merupakan polimer berikatan silang
(cross-link) akan melunak atau mengalir dan mengisi ruang matriks di dalam kayu
karena pengaruh tekanan uap panas (Amin dan Dwianto, 2006). Sebagian besar
lignin memiliki ikatan β-O-4 (phenylpropane β-aryl ether) dan 5-5 (Biphenil and
dibenzodioxocin) jika dilakukan penekanan maka ikatan tersebut akan putus dan
akan menempati ruangan-ruangan di dalam dinding sel sehingga kayu dapat ditekan
dan mudah dibentuk (Gambar 19).
48
Kayu dengan densitas 0,250 g/cm3 tidak mengalami pengembangan tebal
sedangkan kayu dengan densitas 0,736 g/cm3 mengalami pengurangan tebal sebesar
72,67% (Gambar 20). Menurut Wardhani dkk.(2006), penekanan dilakukan secara
bertahap untuk menghindari kerusakan pada sel kayu karena bila tekanan diberikan
secara mendadak maka dapat menyebabkan noktah atau dinding sel pecah. Oleh
sebab itu diperlukan waktu tekan yang lebih lama sebagai pengeringan lanjutan
yang disebut drying set (Amin dan Dwianto, 2006). Drying set merupakan usaha
untuk mengeluarkan air yang terikat dari dinding sel kayu tetapi tetap menahan
kayu dalam deformasi permanen tanpa merusak struktur kayu (Amin dan Dwianto,
2006; Darwis, 2008).
Pengurangan ketebalan (%)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
Densitas (gr/cm3)
Gambar 20 Kurva hubungan antara densitas dengan pengurangantebal.
Tahap fiksasi merupakan tahap akhir dari proses pemadatan. Pada tahap ini,
kayu yang telah ditekan tidak mengalami perubahan ke bentuk semula atau bersifat
permanen (Amin dan Dwianto, 2006; Darwis, 2008; Inoue and Norimoto,
49
1991).Tetapi jika fiksasi yang terjadi belum sempurna, maka kayu akan dapat
kembali ke bentuk dan ukuran semula bila mendapat pengaruh kelembaban dan
perendaman ulang (Darwis, 2008; Kawai and Sasaki, 1996). Hal ini dikarenakan
adanya ikatan hidrogen. Gugus hidroksil dalam selulosa masih dapat berikatan
dengan uap air yang terdapat di udara sehingga kayu dapat kembali ke kondisi
semula
4.3 Pengembangan tebal setelah perendaman
Kayu yang ditekan dengan gaya tekan yang lebih tinggi akan memberikan
gaya reaksi yang tinggi pula sehingga ketika terbebaskan dari gaya tekan tersebut
kayu akan cenderung untuk kembali ke bentuk semula yang tinggi pula (Darwis,
2008; Murhofiq, 2000). Pada perendaman selama 2 jam (Gambar 19), didapatkan
persentase pengembangan tebal terendah yaitu 12,479% dan tertinggi sebesar
69,905%.
Pengembangan tebal (%)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
Densitas (gr/cm3)
Gambar 21 Kurva hubungan antara densitas dengan penambahan tebal setelah
perendaman selama 2 jam.
50
Penyerapan air oleh selulosa bergantung pada jumlah gugus-gugus OH
bebas atau yang terikat satu dengan yang lainnya. Semakin banyak gugus OH bebas
yang ada, maka kemampuan untuk menyerap air akanlebih besar. Hal ini
dikarenakan semakin banyaknya gugus OH pada selulosa (Gambar 22) yang
mengalami ikatan hidrogen maka semakin banyak pula air yang akan terserap oleh
kayu. Ikatan hidrogen adalah ikatan antar molekul yang sangat polar antara atom
hidrogen (H) dengan atom lain yang mempunyai keelektronegatifan besar, misalnya
N, O dan F.
Gambar 22 Struktur molekul selulosa
Pada perendaman kayu randu selama 24 jam, persentase pengembangan
tebal terendah yaitu 18,019% dan tertinggi adalah 131,553% (Gambar 23).Saat
perendaman kayu randu selama 24 jam, kemampuan kayu randu untuk menyerap
air dapat dilakukan secara maksimal.
51
140
Pengembangan tebal (%)
120
100
80
60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Densitas (gr/cm3)
Gambar 23 Kurva hubungan antara densitas dengan pengembangan tebal setelah
perendaman selama 24 jam
Pengembangan
tebal
disebabkan
oleh
tingkat
deformasi
setelah
penekanan.Semakin besar tingkat deformasi maka volume rongga sel semakin
berkurang dan saat direndam dalam air, rongga sel kembali menyerap air (Darwis,
2008). Pemulihan tebal yang dihasilkan selama penekanan yang tidak stabil akan
mengembang lagi ketika berada pada kelembaban atau direndam dalam air
(Murhofiq, 2000). Dwianto (1999) menambahkan bahwa fiksasi perubahan
ketebalan yang hanya bersifat sementara, kayu lebih cenderung akan kembali ke
keadaan yang semula.
4.4 Proses polimerisasi pada pelapisan permukaan
Poliester tak jenuh merupakan poliester yang diikat silang oleh reaksi
polimerisasi adisi terpisah melalui ikatan rangkap dua reaktif yang di inkorporasi ke
dalam kerangka poliester.
52
Gambar 24 Sintesis poliester melalui reaksi kondensasi
Salah satu sintesis poliester tak jenuh dapat dilakukan dalam reaksi
polikondensasi antara etilen glikol, asam ftalat dan asam fumarat (Gambar
24).Penambahan asam fumarat berguna untuk memasukkan ketidakjenuhan ke
dalam kerangka polimer karena jika hanya digunakan asam tak jenuh dan glikol,
produk akhirnya terlalu terikat silang dan rapuh sehingga tidak bisa dipakai
(Stevens, 2007).Reaksi pengikatan silang terjadi dengan penambahan monomer,
dan salah satu monomer yang banyak digunakan adalah stirena.Dalam penelitian ini
poliester yang digunakan berupa oligomer dengan berat molekul rendah. Proses
polimerisasi diawali dengan terbentuknya radikal bebas melalui dua jenis
mekanisme umum yang dikenal dengan reaksi Norris I dan II (Chang, 1987).
Fotoinisiator Darocure 1173 merupakan senyawa derivat dari asetofenon yang
52
melakukan reaksi Norris tipe I (Gambar 25), di mana terjadi pemecahan homolitik
antara gugus karbonil dan atom karbon α terdekat yang menghasilkan dua spesi
radikal (Holman and Oldring, 1988).Urutan stabilitas radikal bebas, tepat seperti
urutan stabilitas karbokation, meningkat dari metil ke tersier.Radikal bebas antara
distabilkan oleh antaraksi dengan ikatan-ikatan sigma tetangganya, mungkin
dengan konjugasi.
Suatu pemutusan ikatan untuk menuju ke suatu radikal bebas yang lebih
stabil membutuhkan energi yang lebih rendah ketimbang pemutusan yang menuju
ke radikal yang kurang stabil (energi yang lebih rendah).Atom karbon tersier
memiliki struktur yang lebih stabil sehingga energi disosiasinya lebih kecil
dibandingkan atom karbon primer.
Pada tahap inisiasi dimulai dengan radikal bebas (I•) yang telah terbentuk
dapat menginisiasi monomer (M) menjadi monomer radikal (I-M•) (Inisiasi).
Gambar 25
Reaksi pembentukan radikal bebas 2,2-dimetil-2-hidroksi asetofenon
(Darocure 1173).
53
Monomer radikal selanjutnya dapat berpropagasi dengan monomer lain (Mn)
membentuk rantai polimer radikal yang panjang (I-Mn-M•).Tahap ini dinamakan
propagasi.
I-M• +Mn ----> I-Mn-M•
Proses propagasi akan berhenti jika polimer-polimer radikal saling
bergabung menjadi polimer yang stabil (R-R) (Tahap terminasi).
I-Mn-M• + M• ----> M-M
Lapisan polimer yang terbentuk merupakan reaksi ikatan silang poliester
dengan stirena (Gambar 26). Stirena sebagai crosslinking agentakan berikatan
dengan kerangka poliester tak jenuh pada ikatan rangkap asam fumarat sehingga
akan terjadi ikatan silang antara stirena dengan poliester. Polimer yang berikatan
silang termasuk ke dalam polimer termoset. Polimer termoset merupakan polimer
yang apabila dipanaskan tidak akan berubah bentuk lagi.
54
Gambar 26 Reaksi ikatan silang poliester dengan stirena.
Polimer yang mengalami ikatan silang dapat meningkatkan kekuatan kayu
randu yang terlapisi.Kayu yang telah terlapisi oleh polimer lebih tahan terhadap
gangguan dari luar, misalnya noda, cuaca dan gangguan dari serangga dan rayap
pemakan kayu.
55
4.5 Pengujian lapisan permukaan
4.5.1 Kilap
Kilap merupakan perbandingan intensitas cahaya yang dipantulkan terhadap
intensitas cahaya yang datang pada suatu bahan.Intensitas cahaya yang dipantulkan
dapat
berkurang
oleh
penyerapan
(absorption)
lapisan
permukaan
dan
penghamburan (scattering) dengan adanya pigmen (Holman and Oldring, 1988;
Rosyid, 2008).Intensitas sinar yang dipantulkan dihitung oleh detektor untuk
dibandingkan dengan intensitas sinar datang (Gambar 27).
Gambar 27 Keadaan refleksi pada lapisan bawah dan lapisan atas (Holman and
Oldring (1988)
Kilap lapisan permukaan yang terbentuk setelah diiradiasi sinar-UV
ditentukan oleh besarnya kerapatan ikatan silang. Semakin tinggi kerapatan ikatan
silang yang ada, semakin banyak jumlah sinar yang dipantulkan sehingga
dihasilkan kilap yang lebih tinggi. Contoh uji yang memiliki tekstur permukaan
yang lebih keras akan memiliki nilai kilap yang lebih besar dibandingkan contoh uji
yang memiliki tekstur yang lunak. Hal ini dikarenakan intensitas sinar yang
dipantulkan lebih besar pada contoh uji yang memiliki tekstur yang lebih
keras.Tabel 5 menunjukkan hasil pengukuran kilap lapisan permukaan.
56
Tabel 5 Hasil pengukuran kilap lapisan permukaan
Pengurangan
tebal (%)
Fotoinisiator
(%)
0
30
75
Kecepatan konveyor (m/menit)
1
2
3
1
30,33
38,00
29,00
2
55,67
37,50
40,50
3
52,67
37,50
52,67
1
30,67
17,83
15,00
2
27,00
35,00
29,50
3
46,50
52,33
38,17
1
24,50
16,50
16,17
2
40,50
24,17
17,50
3
43,00
28,17
33,33
57
Pengujian yang telah dilakukan dengan berbagai konsentrasi fotoinisiator,
faktor-faktor yang memengaruhi nilai kilap, yaitu densitas kayu randu dan contoh
uji yang digunakan untuk setiap perlakuan berbeda. Menurut penelitian yang telah
dilakukan oleh Danu et al., (2000) dalam pembuatan komposit dari bahan tandan
sawit bahwa semakin tinggi kerapatan ikatan silang yang ada, semakin banyak
jumlah sinar yang dipantulkan sehingga dihasilkan kilap yang lebih tinggi. Setelah
dilakukan pengujian dengan berbagai konsentrasi fotoinisiator, faktor-faktor yang
memengaruhi nilai kilap, yaitu densitas kayu randu, dan contoh uji yang digunakan
untuk setiap perlakuan berbeda.
Menurut Suhariyono et al., (1998), faktor-faktor yang memengaruhi hasil
pengukuran kilap di antaranya adalah komposisi bahan pelapis, warna alami kayu,
dan
tebal
lapisan.
Fotoinisiator
juga
dapat
memengaruhi
pengukuran
kilap.Fotoinisiator merupakan senyawa kimia yang melakukan inisiasi dengan
bantuan
radiasi-UV
dan
menghasilkan
radikal
bebas.Apabila
konsentrasi
57
fotoinisiator semakin besar maka semakin banyak radikal yang terbentuk sehingga
semakin banyak ikatan rantai polimer yang terbentuk tiap satuan waktu sehingga
semakin banyak pula derajat ikatan silang yang terjadi (Darsono dan Danu, 2008).
Untuk terjadinya proses degradasi polimer relatif kecil karena energi yang dimiliki
sinar-UV berkisar antara 75–150 kkal/mol. (Hart et al., 2003).
4.5.2 Nilai Warna
Nilai warna pada lapisan permukaan dapat diukur dengan sistem Hunter,
warna dari suatu materi merupakan gabungan dari L, a dan b. Nilai L menunjukkan
nilai 0 untuk hitam hingga nilai 100 untuk mewakili putih. Nilai a menunjukkan
nilai 0 untuk merah hingga nilai 100 untuk hijau.Nilai b menunjukkan nilai 0 untuk
biru hingga nilai 100 untuk kuning.
Gambar 28 Pengaruh kecepatan konveyor terhadap nilai warna pada pengurangan
tebal 0%, pada konsentrasi fotoinisiator 1%, 2% dan 3%.
Contoh uji dengan lapisan permukaan yang telah diberi penambahan
pigmen lebih didominasi nilai L yang mewakili warna putih (Gambar 28).Nilaia
58
(merah-hijau) dan b (biru-kuning) tidak terlalu banyak pengaruhnya terhadap warna
lapisan permukaan.Nilai a (merah-hijau) dan b (biru-kuning) tidak terlalu banyak
pengaruhnya terhadap warna lapisan permukaan.Pada pengurangan tebal 30% juga
didapatkan nilai L lebih dominan dibandingkan nilai a dan b
(Gambar 29). Hal
ini karena TiO2 dapat merefleksikan seluruh panjang gelombang sinar tampak
secara kuat (Blakey and Hall, 1988)
Gambar 29 Pengaruh kecepatan konveyor terhadap nilai warna pada pengurangan
tebal 30%, pada konsentrasi fotoinisiator 1%, 2% dan 3%.
Kecepatan konveyor juga berpengaruh terhadap jumlah radiasi yang
diterima oleh lapisan permukaan selain penambahan pigmen putih.Hal ini dapat
terlihat nilai L semakin rendah dengan semakin meningkatnya kecepatan konveyor
(Gambar 30). Semakin tinggi kecepatan konveyor, semakin sedikit jumlah radiasi
yang diterima sehingga menurunkan banyaknya ikatan silang yang akan terbentuk
(Danu et al., 2008). Faktor lain yang dapat memengaruhi nilai warna adalah
densitas, adanya noda yang terdapat di kayu dan lapisan permukaan yang tidak rata.
59
Gambar 30 Pengaruh kecepatan konveyor terhadap nilai warna pada pengurangan
tebal 75%, pada konsentrasi fotoinisiator 1%, 2% dan 3%.
4.5.3 Kekerasan pendulum lapisan permukaan
Kekerasan pendulum lapisan permukaan tergantung pada kesempurnaan
proses pemadatan dan besarnya densitas ikatan silang yang ada pada polimernya
(Danu et al., 1996).
.
Gambar 31 Reaksi pembentukan radikal peroksida (ROOM ) dengan adanya
oksigen sebagai penangkap radikal (radical scavenger) (Holman and
Oldring, 1988).
Kesempurnaan pemadatan tergantung pada radikal bebas yang terbentuk
saat proses polimerisasi. Adanya oksigen di udara dapat bereaksi dengan radikal
bebas (Gambar 31).Reaksi radikal oligomer (R.) dengan oksigen menghasilkan
radikal peroksida (reaksi 1).Pembentukan radikal peroksi bersaing dengan
60
pembentukan kopolimer sebagai hasil reaksi antara oligomer dan monomer (M)
(reaksi 2). Salah satu bentuk radikal peroksid, beberapa monomer akan bereaksi
dengan radikal peroksi membentuk radikal peroksida lainnya (ROOM.). Hal ini
dapat mengakibatkan penurunan sifat dari lapisan termasuk kekerasan lapisan
(Danu dan Darsono, 2008).Ozon yang terbentuk oleh aksi sinar ultraviolet dapat
menguraikan polimer yang mengandung ikatan rangkap dua dalam rangkanya
(Stevens, 2007). Hal ini bisa menjadi masalah dimana rangkap dua diperlukan
untuk mengefektifkan proses ikat silang (Danu et al., 2000). Masalah ini dapat
diatasi dengan mengalirkan gas nitrogen ke dalam ruang iradiasi.Dalam praktik,
kandungan oksigen dalam ruang radiasi dibatasi maksimal 500 ppm (Sugiarto,
2009).
Lapisan permukaan akan semakin sedikit menyerap radiasi-UV dengan
kecepatan konveyor yang semakin cepat sehingga pemadatan yang kurang
sempurna menghasilkan lapisan yang kurang kering (masih lengket) sehingga dapat
mengurangi kekerasan. Adanya udara di dalam lapisan permukaan menghambat
proses polimerisasi radikal. Molekul oksigen sebagai penangkap radikal (radical
scavenger) membentuk radikal peroksi yang stabil, sehingga tidak dapat memicu
terjadinya polimerisasi pada tahap propagasi (Holman and Oldring, 1988). Dengan
demikian tingkat polimerisasi ikatan silang menjadi relatif rendah sehingga proses
pengeringan tidak berjalan dengan sempurna (Allen et al., 1991).
Rendahnya nilai kekerasan pendulum lapisan karena dipengaruhi oleh tebal
lapisan dan kekerasan substrat (Danu dkk., 2000). Menurut Seng (1993), bahwa
pengukuran kekerasan tidak tepat untuk lapisan dengan tebal kurang dari 30 μm.
61
Hasil pengukuran tebal lapisan kurang dari 30 μm akan dipengaruhi oleh substrat.
Dalam penelitian ini tebal lapisan bahan pelapis radiasi yaitu 100 μm.
Tabel 6 Hasil pengukuran kekerasan pendulum lapisan permukaan.
Pengurangan tebal
(%)
0
30
75
Fotoinisiator (%)
Kecepatan konveyor (m/menit)
1
2
3
1
18,33
18,00
27,00
2
27,33
24,67
37,67
3
50,67
32,67
34,67
1
31,00
12,33
28,67
2
25,33
26,33
17,67
3
28,67
32,33
25,00
1
23,67
27,33
33,33
2
28,67
30,00
15,00
3
38,33
21,33
25,00
Kecepatan konveyor lebih tinggi menyebabkan jumlah radiasi yang diterima
oleh lapisan polimer lebih sedikit sehingga ikatan silang yang terjadi belum
mencapai optimal dan konsentrasi fotoinisiator juga berperan penting dalam proses
ikatan silang yang terbentuk. Kekerasan menurun dengan semakin sedikitnya
jumlah radiasi yang diterima oleh lapisan permukaan, maka pemadatan juga tidak
sempurna, demikian juga dengan jumlah ikatan silang yang dihasilkan (Danu, et al.,
2008).Kekerasan
lapisan
berwarna
dipengaruhi
oleh
faktor
yang saling
berkompetisi antara fotoinisiator dengan pigmen dalam menyerap radiasi sinar UV
(Holman and Oldring; 1988Rosyid, 2008).Menurut Gatechair et al. (1983), untuk
dapat bersinergis dengan pigmen putih, fotoinisiator harus memiliki pita serapan
lebih besar dari 360 nm.
62
4.5.4 Kekerasan pensil lapisan permukaan
Pengurangan tebal contoh uji dapat memengaruhi kekerasan lapisan.Tabel 7
menunjukkan bahwa pada pengurangan tebal 75%, kekerasan lapisan cenderung
lebih tinggi dibandingkan pengurangan tebal 0% dan 30%.Contoh uji yang sudah
ditekan hingga pengurangan tebal 75% menyebabkan kerapatan kayu semakin
tinggi, sehingga penyerapan kayu terhadap polimer relatif kecil.
Tabel 7 Hasil pengukuran kekerasan pensil lapisan permukaan
Pengurangan Fotoinisiator
tebal (%)
(%)
0
30
75
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Kecepatan konveyor
(m/menit)
1
2
3
HB
F
F
HB
F
F
H2
F
HB
HB
B
HB
HB
HB
B
F
B
HB
HB
F
H
F
F
HB
H
F
F
Penelitian sebelumnya yang telah dilakukan oleh Danu dkk.(1999),
menggunakan contoh uji sengon (Paraserianthes falcataria) dengan resin poliester
tak jenuh dan epoksi akrilat. Kekerasan lapisan kedua bahan pelapis relatif hampir
sama, lapisan mempunyai kekerasan pensil yang rendah yaitu 4B. Kecepatan
konveyor juga memberikan pengaruh terhadap jumlah radiasi yang diberikan pada
contoh uji.Semakin lambat kecepatan konveyor semakin banyak jumlah radiasi
yang diterima.Kenaikan jumlah radiasi yang diterima lapisan dapat meningkatkan
63
densitas ikatan silang yang terbentuk (Danu et al., 1996), sehingga memiliki tingkat
kekerasan pensil yang tinggi.
4.5.5 Ketahanan terhadap bahan kimia, pelarut dan noda
Hasil pengujian ketahanan terhadap bahan kimia, pelarut, dan noda hampir
semua lapisan tidak tahan terhadap NaOH 10%. Pengujian ini menunjukkan contoh
uji tidak tahan terhadap NaOH yang tergolong dalam basa kuat (larutan alkali)
sehingga terjadi penetrasi yang besar terhadap grup ester pada jaringan lapisan
polimer contoh uji (Danu et al., 2000; Darsono et al., 1998; dan Suhariyono et al.,
1998). OH- dari NaOH sebagai nukleofilik akan menyerang gugus karbonil pada
ester (Gambar 32). Karena reaksi berlangsung dalam suasana basa, maka hasil
reaksi akan terbentuk garam karboksilat (Fessenden and Fessenden, 1982).
Gambar 32 Mekanisme serangan nukleofilik pada derivat asam karboksilat
(Fessenden and Fessenden, 1982).
64
Perubahan yang terjadi setelah diberi NaOH di antaranya terjadi pemudaran
warna berupa warna dari putih menjadi putih redup, permukaan serat menjadi
mengembang dan lunak.Hampir semua lapisan tahan terhadap Na2CO3 5%,
CH3COOH 5%, H2SO4 10%, dan CH3CH2OH 50 %.Pengujian ketahanan terhadap
noda yang dilakukan dengan spidol permanen warna hitam, merah dan biru lebih
cenderung tidak tahan terhadap noda. Masih adanya sisa oligomer dari proses
pemadatan dan sedikitnya ikatan silang yang terbentuk pada lapisan permukaan
menyebabkan bahan pewarna dapat masuk kedalam struktur lapisan dan tetap
tertinggal saat dibersihkan dengan aseton (Suhariyono dkk., 1998; Rosyid, 2008).
Hal ini juga pernah dikemukakan oleh penelitian sebelumnya oleh Darsono
dan Danu (2008), bahwa faktor lain yang memengaruhi hasil pengujian terhadap
bahan kimia adalah kondisi permukaan film (basah, bergelombang, retak dan
lengkung) dan komposisi bahan pelapis
4.5.6 Adesi metode Cross-Cut
Adesi antara lapisan dan contoh uji merupakan faktor penting yang
menentukan kualitas produk. Semua perlakuan dalam penelitian ini didapatkan nilai
% tinggal adesi di atas 50% selain pada pengurangan ketebalan 0% konsentrasi
fotoinisiator 2% dan kecepatan konveyor 3 m/menit. Hal ini menunjukkan bahwa
adesi yang kuat terjadi antara lapisan atas dan lapisan dasar, dan antara lapisan
dasar dan contoh uji (Gambar 33).Adesi merupakangaya tarik menarik antar
partikel yang tidak sejenis. Dari hasil pengamatan diperoleh pola kerusakan terjadi
gabungan antara permukaan kayu dan lapisan dasar dengan antara lapisan dasar dan
lapisan atas (Danu dkk., 1999).
65
Gambar 33 Adesi antara lapisan dasar atas, dasar dan contoh uji
Dalam proses pelapisan permukaan secara radiasi, ada tiga faktor utama
yang memengaruhi kualitas adesi, yaitu contoh uji, lapisan (struktur kimia,
komposisi dan tebal) dan radiasi (jenis dan kondisi radiasi). Menurut Suhariyono
dkk., (1998), yang telah melakukan penelitian pelapisan permukaan kayu jeungjing
(Paraserianthes Falcataria (L) Nielsen) bahwa faktor-faktor yang dapat
memengaruhi hasil pengujian adesi diantaranya adalah perbedaan tempat yang
diuji, minyak yang merupakan zat ekstraktif dari kayu dan kotoran yang menempel
pada permukaan.
Tabel 8 Persen tinggal lapisan pada permukaan kayu diukur dengan
metode Cross-Cut
Pengurangan
Fotoinisiator
ketebalan
(%)
(%)
1
0
30
75
Kecepatan konveyor
(m/menit)
1
2
3
94.33
83.33
84.33
2
98.67
94.00
47.00
3
86.67
87.33
76.00
1
86.00
54.33
88.33
2
91.33
82.00
82.33
3
97.33
82.33
52.00
1
83.00
89.00
83.33
2
86.00
63.00
87.00
3
80.33
91.67
79.33
66
Berkurangnya nilai % tinggal juga menunjukkan meningkatnya tingkat
pemadatan karena dipengaruhi oleh konsentrasi fotoinisiator dan kecepatan
konveyor.Tingkat pemadatan yang optimal dapat dilakukan jika kombinasi
konsentrasi fotoinisiator dan kecepatan konveyor sesuai sehingga nilai % tinggal
yang didapatkan relatif rendah. Pada penelitian ini, nilai % tinggal yang paling
rendah yaitu 98,67% pada kecepatan konveyor 2 m/menit dengan konsentrasi
fotoinisiator 2% (Tabel 8).
4.6 Analisis spektrum FTIR
Pengukuran dengan instrumen FTIR dilakukan pada lapisan film yang
merupakan polimer berikatan silang yang diiradiasi sinar-UV dengan perbedaan
konsentrasi fotoinisiator.Analisis FTIR digunakan untuk mengetahui gugus-gugus
fungsi dan senyawa yang terdapat dalam lapisan permukaan.
4.6.1 Analisis FTIR lapisan dasar
Lapisan dasar adalah lapisan polimer yang terdiri dari resin poliester tak
jenuh (Yucalac 157) dan fotoinisiator (Darocur 1173). Adanya serapan gugus
karbonil pada 1738,20 cm-1 serta gugus OH dari alkohol (etilen glikol) pada
serapan 3525,64 cm-1 (Gambar 34) apabila digabungkan kemungkinan berasal dari
asam karboksilat atau ester. Hal ini dapat diperjelas dengan adanya gugus C-O yang
menyerap bilangan gelombang pada 1271,17 cm-1. Adanya CH alifatik pada derah
2963,99 cm-1 dapat berasal dari gugus alkil yang berikatan dengan gugus karbonil,
sehingga dapat diperkirakan bahwa pada lapisan dasar adanya suatu senyawa ester.
Serapan yang menunjukkan senyawa ester adalah serapan pada panjang gelombang
67
1738,20 cm-1 dan serapan C-O pada daerah 1271,17 cm-1. Hal ini juga diperjelas
oleh Sastrohamidjojo (1990), senyawa ester memberikan serapan C=O di daerah
1735 cm-1 dan serapan C-O pada daerah
1300-1000 cm-1.
Gambar 34 Spektrum FTIR lapisan dasar.
Menurut Knuutinen and Kyllonen (2006) yang membandingkan poliester
tak jenuh komersial dengan poliester tak jenuh yang berasal dari objek komposit
seni, bahwa terdapat dua atau lebih sumber yang mengandung gugus cincin
aromatik di dalam resin poliester tak jenuh, biasanya berasal dari stirena dan asam
ftalat anhidrat (asam anhidrat) serapan pada panjang gelombang 1600 cm-1 dan
68
1450 cm-1 serta CH alifatik (stretching) dari gugus vinil yang berikatan silang pada
panjang gelombang 2985 cm-1. Gambar 35 menunjukkan struktur molekul stiren
dan asam ftalat anhidrat.
Gambar 35 Struktur molekul stirena (a) dan asam ftalat anhidrat (b).
4.6.2 Analisis FTIR lapisan atas.
Analisis yang dilakukan pada lapisan atas didasarkan pada kecepatan
konveyor 1 m/menit dan 3 m/menit. Hal ini dilakukan untuk mengetahui gugus
fungsi yang terdapat pada lapisan polimer tersebut dengan kecepatan konveyor
yang berbeda.Gambar 36 menunjukkan struktur molekul poliester tak jenuh setelah
diiradiasi sinar-UV.
Nilai absorbansi pada kecepatan konveyor 1 m/menit lebih tinggi
dibandingkan dengan kecepatan konveyor 3 m/menit (Gambar 36).Dosis iradiasi
yang diserap oleh lapisan permukaan pada kecepatan konveyor 1 m/menit lebih
besar daripada 3 m/menit. Untuk menginterpretasikan spektrum FTIR, diawali
dengan menganalisis adanya gugus karbonil (gugus C=O) yang berasal dari
senyawa asam dan asam anhidrat memberikan serapan yang kuat dalam daerah
1820-1660 cm-1 (Knuutinen dan kyllonen 2006; Sastrohamidjojo, 1990). Adanya
gugus OH yang berasal dari senyawa alkohol memberikan puncak serapan yang
69
lebar (3650-3200 cm-1) (Hermanto, 2008; Rahmat and Day, 2003) dibandingkan
NH yang memberikan puncak serapan yang lebih tajam pada panjang gelombang
3500-3300cm-1.
Gambar 36 Spektrum FTIR pada lapisan atas dengan kecepatan konveyor
1 m/menit (LPR 03, merah) dan 3 m/menit (LPR 04, biru)
Adanya gugus C-O akan memberikan serapan dengan intensitas kuat di
daerah 1300-1000 cm-1 (Fessenden and Fessenden, 1982), sedangkan anhidrat
mempunyai 2 serapan C=O dekat 1810 dan 1760 cm-1. Adanya ikatan rangkap dua
dan atau cincin aromatik, serapan lemah C=C dekat 1650 cm-1 (Knuutinen dan
70
Kyllonen, 2006) dan serapan-serapan dengan intensitas kuat dalam daerah
1650-1450 cm-1sering menyatakan cincin aromatik. Analisis spektrum yang
terakhir adalah dengan melihat daerah CH; CH aromatik dan vinil.Serapan CH
alifatik pada lapisan atas sekitar 2969 cm-1 (Sastrohamidjojo, 1988). Adanya
serapan C=C yang berasal dari stiren atau anhidrat ftalat, kemungkinan bahwa
masih adanya oligomer yang masih tersisa, karena tidak bereaksi dengan radikal
bebas sehingga proses polimerisasi tidak terjadi dengan sempurna. Adanya senyawa
ester juga didukung oleh Sastrohamidjojo (1990), bahwa senyawa ester
mengandung gugus C=O di daerah 1735 cm-1 dan serapan C-O pada daerah 13001000 cm-1. Setelah dilakukan interpretasi spektrum FTIR dapat diketahui bahwa
pada lapisan atas terdapat adanya senyawa ester.
71
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan maka dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut :
1. Teknik densifikasi yang telah dilakukan dapat meningkatkan sifat fisik kayu
randu, diantaranya densitas (0,23-0,28 g/cm3), warna (coklat), pengembangan
tebal (9,54%-178,21%) dan memiliki kesan raba halus. Sedangkan proses
pelapisan permukaan dengan radiasi sinar-UV dapat meningkatkan penampilan
sifat permukaan kayu randu (nilai warna, kilap, kekerasan permukaan, ketahanan
terhadap bahan kimia, pelarut dan noda).
2. Waktu yang diperlukan dan penekanan yang optimal pada kayu randu yaitu saat
mencapai pengurangan tebal 75% dengan waktu yang diperlukan 4 jam dan
tekanan 55 kg/cm2.
3. Kecepatan konveyor optimum yang dapat menghasilkan lapisan dengan sifat dan
penampilan yang baik adalah 2 m/menit. Lapisan polimer pada kecepatan
konveyor 1 m/menit memiliki adesi yang rendah dan mudah terlepas, sedangkan
lapisan polimer dengan kecepatan konveyor 3 m/menit memiliki lapisan yang
lengket dan menyusut.
4. Nilai kilap yang tertinggi pada kecepatan konveyor 1m/menit dan konsentrasi
fotoinisiator 2% yaitu 55,67%, sedangkan yang terendah pada kecepatan
konveyor 3m/menit dan konsentrasi fotoinisiator 1% yaitu 15,00%. Nilai warna
72
lapisan pada permukaan kayu randu lebih dominan terhadap warna putih
(nilai
L). Kekerasan lapisan dengan Pendulum Hardness dengan nilai tertinggi pada
kecepatan konveyor 1 m/menit dan konsentrasi fotoinisiator 3% sebesar 50,67
detik dan terendah pada kecepatan konveyor 2 m/menit dan konsentrasi
fotoinisiator 1% yaitu 12,33 detik. Nilai kekerasan pensil tertinggi adalah H, dan
terendah B. Nilai adesi telah memenuhi syarat karena lebih dari 50% yang
tertinggal. Lapisan memiliki ketahanan terhadap bahan kimia kecuali terhadap
NaOH 10%, tetapi tidak tahan terhadap spidol warna merah, biru dan hitam.
5. Pada lapisan dasar terdapat beberapa gugus fungsi di antaranya gugus O-H pada
senyawa alkohol (3525,64 cm-1), gugus C=O (1738,20 cm-1), gugus C–O
(1271,71 cm-1). Sedangkan pada lapisan atas dengan kecepatan konveyor 3
m/menit terdapat gugus OH pada senyawa alkohol (3425,66 cm-1), gugus C=C
(1599,25 cm-1), gugus karbonil (1734,08 cm-1), gugus C-O (1274,65 cm-1) dan
gugus CH alifatik (2967,53 cm-1). Lapisan atas dengan kecepatan konveyor
1
m/menit terdapat gugus OH (3524,85 cm-1), gugus C=C (1599,34 cm-1), gugus
karbonil (1716,94 cm-1), gugus C-O (1716,94 cm-1) dan gugus CH alifatik
(2926,98 cm-1),
6. Hasil penelitian sesuai dengan hipotesa bahwa semakin rendah jumlah radiasi
sinar–UV yang diterima lapisan, proses pemadatan menjadi kurang sempurna
sehingga mengakibatkan sifat fisik dan mekanik lapisan menurun.
5.2 Saran
1. Dalam penelitian ini hanya dilakukan variasi konsentrasi fotoinisiator dan
kecepatan konveyor. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan variasi
73
konsentrasi pigmen dan resin untuk mendapatkan sifat lapisan permukaan yang
lebih baik.
2. Dalam penelitian ini contoh uji yang digunakan adalah kayu randu. Perlu
dilakukan penelitian dengan contoh uji kayu lain yang memiliki tingkat densitas
rendah, seperti Sengon dan Agathis.
74
DAFTAR PUSTAKA
Allen, N.S., Goenadi, D.H., Oldring, P.K.T. and Salim, M.S. 1991.Chemistry And
Technology Of Uv & Eb Formulation For Coating, Inks & Paints. Sita.
London.
Amin, Y., dan W. Dwianto2006. Pengaruh Suhu dan Tekanan Uap Air terhadap
Fiksasi Kayu Kompresi dengan Menggunakan Close System Compression.J.
Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis. 4(2): 55-60.
Amran, M.B., 2004. Pengantar Metoda Kromatografi (Teori dan Besaran Dasar
Kromatografi). Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam.Institut Teknologi Bandung. Bandung.
[ASTM] American Standard of TestingAnd Material. 1984a. Annual Book of ASTM
Standard, Part 27. Philadelphia 06.01.ASTM (D1308-79)
[ASTM] American Standard of TestingAnd Material. 1984b. Annual Book of ASTM
Standard, Part 27. Philadelphia 06.01.ASTM (D2571-71)
[ASTM] American Standard of TestingAnd Material. 1984c. Annual Book of ASTM
Standard, Part 27.Philadelphia 06.01.ASTM (D532-80)
[BSN] Badan Standar Nasional. 1991. SNI. No. 01-2105-1991. Papan Partikel
Datar. Jakarta.
[BATAN] Badan Tenaga Atom Nasional. 1984. Radiation Curing of Surface
Coatings of Wood Products. Centre for The Application of Isotope and
Radiation. Jakarta: iii + 23 hlm.
[BATAN] Badan Tenaga Atom Nasional. 2007. Teknologi Polimerisasi Radiasi
Untuk Peningkatan Mutu Kayu.Jakarta.
Billmayer, W.F. 1961. Text Book of Polymer Chemistry. Interscience Publicer Inc.
New York: 263-268.
Blakey, R.R. and J.E. Hall. 1988. Titanium Dioxide. Pigment Handbook, Vol. 1.
Edited by: Pater A. Lewis., John Wiley., and Son Inc. Toronto.
Blomberg, J., B. Persson and U. Bexell. 2006. Effect of Semi-isostatic Densification
on Anatomi and Cell-shape Recovery on Soaking. Holzforschung 60.322331.
75
Buchner, W., K.H. Buchner., G. Winter and R. Sechliebs. 1989. Industrial
Inorganic Chemistry. V. C. H. Publisher. Weinheim Germany: 529.
Budi, A.S. dan Nani Husein. 2006. Serat Eksentrik Pada Kulit Kayu Marobamban.
J. Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis. 4(2): 39-43.
Canet, M.M and J.C. Mani. 1972. Photochemistry and Molecular Reactions. Israel
Program for Scientific Translations Ltd. Jerussalem: xii + 268 hlm.
Chang, C., Andrew Mar and Ann Tiefenthaler. 1987. Photoinitiator: Mechanism
and Application. Handbook of Coating Additives. Ed: Leonard D. Calbo.
Marcel Dekker Inc. New York: 8-9.
Danu, S. and Darsono. 2008a. Electron Beam Curing of Epoxy Acrylate Coatings
On Medium-Density Fiberboard. Radiation Processing Division, Center for
The Aplication of Isotopes and Radiation Technology. Jakarta. 8(2): 207214.
Danu, S., Darsono dan Marsongko. 2008b. UV-curing of titanium dioxide
pigmented epoxy acrylate coating on ceramic-tiles. Journal of the Ceramic
Society of Japan. Japan. 116 (8): 896-903.
Darsono dan S. Danu.2008c. Pelapisan Parket Blok Jati (Tectona Grandis
L.)Dengan Polimer Epoksi Akrilat Menggunakan Iradiasi Ultra Violet.J.
Sains Materi Indonesia.9(3): 230-235.
Danu, S., Darsono dan Anik Sunarni. 2006. Fabrication of Kenaf (Hibiscus
Cannabinus L) Woven Fabric Reinforced Marble Polyester Composites.
Majalah Polimer Indonesia.Bandung. 9(2): 35-42.
Danu, S., Agus Nurhadi., Rita Puspita dan Anik Sunarni., 2000a. Pelapisan
Permukaan Pelepah Batang Pisang Batu (Musa brachycarpa) Dengan
Radiasi Sinar-UV. Risalah Pertemuan Ilmiah Penelitian dan
Pengembangan Teknologi Isotop dan Radiasi.PAIR-BATAN. Jakarta: 237245.
Danu, S., Darsono dan Anik Sunarni. 2000b. Pembuatan Komposit MarmerPoliester-Serat Tandan Sawit Dengan Iradiasi Sinar-Ι£ Co-60. Prosiding
Seminar Nasional III Mapeki. Fakultas Kehutanan Universitas Winaya
Mukti. Jatinangor: 371-377.
Danu, S., Darsono dan Anik Sunarni.1999. Uji Produksi Pelapisan Kayu Sengon
(Paraserianthes falcataria) Dengan Radiasi Ultra-Violet.Risalah Pertemuan
Ilmiah Penelitian dan Pengembangan Teknologi Isotop Dan Radiasi.PAIRBATAN. Jakarta: 277-283.
76
Danu, S., Y.S. Hadi, Novi Eka Putri dan Darsono. 1998. Surface Coating of
Kamper Wood (Dryobalanops spp.) Profiles Using Ultra-Violet
Radiation.Proc. of the Second International Wood Science Seminar. Jakarta.
Danu, S., Darsono dan Anik Sunarni.1996. Iradiasi Campuran Resin Epoksi Akrilat
Dan Resin Poliester Tak Jenuh Dengan Berkas Elektron.Prosiding
Pertemuan Ilmiah Sains Materi.Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN).
Tangerang: 277-283.
Darsono, S. Danu dan Anik Sunarni. 1998. Karakterisasi Film Epoksi Akrilat dan
Poliester Tak Jenuh Hasil Radiasi Berkas Elektron Pada Permukaan Parket
Kayu Kelapa. Prosiding Simposium Nasional Polimer II. Bogor.
Darwis, A. 2008.Fiksasi Kayu Agathis dan Gmelina Terpadatkan Pada Arah
Radial Serta Observasi Struktur Anatominya.Thesis.Institut Pertanian
Bogor. Bogor.
Day, R.A and A.L. Underwood.2002.Analisa Kimia Kuantitatif. Terj. L. Sopyan.
Ed. 6. Penerbit Erlangga. Jakarta: x + 682 hlm.
Dwianto, W. dan S.N. Marsoem.2008. Tinjauan Hasil-hasil Penelitian Faktor-faktor
Alam yang Mempengaruhi Sifat Fisik dan Mekanik Kayu Indonesia.J.
Tropical Wood Science and Technology. 6(2): 85-99.
Fessenden, R.J. and Fessenden, J.S. 1982a. Kimia Organik. Terj. A.H.
Pudjaatmaka. Ed. 3.Jilid 1. Penerbit Erlangga. Jakarta: xvi + 590 hlm.
Fessenden, R.J. and Fessenden, J.S. 1982b. Kimia Organik. Terj. A.H.
Pudjaatmaka. Ed. 3.Jilid 2. Penerbit Erlangga. Jakarta: xvi + 525 hlm.
Fresca, T. 1987. UV Curing: The Process and The Equipment. Journal of Radiation
Curing.4.
Gatechair, R., Lislei and D. Tratzky. 1983. Photoinitiator: An Overview of
Mechanisme and Application. Journal of Radiation Curing: 4.
Hart, H., Leslie, E.C. and David, J. Hart. 2003. Kimia Organik; Suatu Kuliah
Singkat.Ed. 11. Terjemahan S.S. Achmadi. Erlangga. Jakarta: xxiii + 600
hlm.
Hendayana, S. 1994. Kimia Analitik Instrumen. Penerbit Erlangga. Jakarta
Herawati, E. 2005. Warna Alami Kayu. e-USU. Jurusan Kehutanan Fakultas
Pertanian Universitas Sumatera Utara. Sumatera Utara.
77
Herbone.1987. Metode Kimia Penuntun Cara Modern Menganalisis Tumbuhan.
Terbitan Kedua. ITB. Bandung.
Hermanto, S. 2008. Mengenal Lebih Jauh Teknik Analisa Kromatografi
danSpektrofotometri. Pusat Laboratorium Terpadu UIN Syarif Hidayatullah
Jakarta.
Heyne, K. 1987. Tumbuhan Berguna Indonesia. Jilid III, cet. I. Diterjemahkan oleh
Badan Litbang Kehutanan. Jakarta: 1543-1544.
Holman, R. and P. Oldring. 1988. UV and EB Curing Formulation for Printing Inks
Coating & Paints. SITA Technology. England.
Inoue, M. and M. Norimoto. 1991. Wood Research and Technical Notes 27:
31-40.
Inoue, M., M. Norimoto., M. Tanahashi., R.M. Rowell. 1993. Wood and Fiber
Science 25(3): 224-235.
[ISO] International Organization for Standardization.1522-1973. 1973.Annual
Book of ISO Standard,Test Methods by Pendulum Hardness Rocker.
Iswanto, A.H. 2008. Struktur Anatomi Kayu Daun Lebar (Hardwoods) dan Kayu
Daun Jarum (Softwoods).Thesis. Departemen Kehutanan, Fakultas
Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
[JIS] Japan Industrial Standard. 1972. Annual Book of JIS Standard. Test Methods
by Resistances Stain.JIS (K 5400).
[JIS] Japan Industrial Standard. 1972. Annual Book of JIS Standard. Test Methods
by Pencil Hardness.JIS(K 5401-70).
Kawai, S. and Sasaki. 1996. Steam Injection Compressing Technology. Proc. of the
First International Wood Science Seminar. Kyoto. Japan.
Khopkar, S.M. 1984. Konsep Dasar Kimia Analitik (terjemahan). Analytical
Laboratory Department of Chemistry Indian Institute of Technology
Bombay. Bombay.
Kircmoyr, R. and G.B. Rist. 1981. Photoinitiator for the UV Curing of Coating.
Fifth International Conference in Organic Coating Science and
Technology.Vol.3., edited by G.D Parfitt. A.V. Patsis. Technomic
Publishing Company Inc: 211-212.
Knuutinen, U. and P. Kyllonen. 2006. Two Case Studies of Unsaturated Polyester
Composite Art Material. e.Preservation Science. 3: 11-19.
78
Kosasih, A.S. 2007.Kapok (Ceiba pentandra (L) Gaertn) Sebagai Jenis Campuran
Pada Hutan Rakyat di Jawa. Pusat Litbang Hutan Tanaman. Bogor.
Lawson. K., 1993.UV/Eb Curing In North America 1993.Proceeding of Radtech
Asia. Tokyo.
Mandang, Y.I. dan I.K.N. Pandit.1997. Pedoman Identifikasi Jenis kayu di
Lapangan. Bogor. Yayasan P. ROSEA.
Morgans, W. M. 1990. Outlines of Paint Technology. Halsted Press. New York: 9.
Muin, M. dan A. Arif.2006. Keterawetan Kayu Tropis Dengan Proses Pengawetan
Menggunakan Karbondioksida Sebagai Pelarut Pembawa.J. Ilmu dan
Teknologi Kayu Tropis.4(2). Makassar: 66-7.
Murhofiq, S. 2000. Pengaruh Pemadatan Arah Radial Disertai Suhu Tinggi
Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanik Kayu agatis (Agathis loranthifolia
Salisb.) dan Sengon (Paraserianthes falcataria (L.) Nielsen). Skripsi.
Institut Pertanian Bogor. Bogor
Rahmat, A.R. and R.J. Day. 2003. Curing Characteristic of Unsaturated
Polyester/Aramid Reinforced Composite: Microwave vs. Thermal Energy.
Journal Teknologi; 39(A) Keluaran Khas. Malaysia: 83-96.
Rekso, G.T., Darsono, Anik Sunarni dan Mirzan T. Razzak. 1998. The
Combination Technique of Conventional and UV For Wood Surface
Coating. Proc. of the Second International Wood Science Seminar. Jakarta:
C154-C158.
Rosyid, A. 2008. Pelapisan Berwarna Pada Permukaan Papan Partikel Dengan
Polimer Uretan Akrilat Menggunakan Radiasi-UV. Tidak dipublikasikan.
Jurusan Kimia Universitas Islam Negeri Syarief Hidayatullah. Skripsi.
Jakarta.
Salazar, R. and Dorthe J. 2001.Informasi Singkat Benih Ceiba pentandra (L)
Gaertn. Direktorat Perbenihan Tanaman Hutan. Bandung.
Sastrohamidjojo, H. 1990. Spektroskopi Inframerah. Yogyakarta.
Seng, H.P. 1993. Test Methods For the Characterisation of UV and EB-cured
Printing Varnishes, Part 1. Betagamma 3.
Stamm, A.J. 1964. Wood and Cellulose Science. The Ronald Kempas Company:
343-358.
79
Stevens, M.P. 2007. Kimia Polimer. Cetakan 2. Terjemahan L. Sopyan. Pradnya
Pranita. Jakarta: xxi + 669 hlm.
Subyakto.dan W. Dwianto.2004.Sifat Ketahanan Api Lima Jenis Kayu dengan
Pelapisan Carbon Phenolik Spheres (CPS) Yang Diuji dengan Cone
Calorimeter. J. Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis. 2(1): 46-50.
Sucipto, T. 2009. Struktur, Anatomi dan Identifikasi Jenis Kayu. Departemen
Kehutanan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. Sumatera Utara.
Sugiarto. 2009. Status dan Perkembangan Aplikasi Teknologi Radiasi Untuk
Pelapisan Permukaan Berbagai Produk Industri di Indonesia. Orasi
pengukuhan Profesor Riset Bidang Polimerisasi Radiasi.PAIR-BATAN.
Jakarta:iv + 52 hlm.
Suhariyono, G., Sugiarto Danu.dan Mondjo. 1998. Pelapisan Permukaan Kayu
Jeungjing (Paraserianthes Falcataria (L) Nielsen) Menggunakan Resin
Akrilat Dengan Teknik Radiasi.Risalah Pertemuan Ilmiah Penelitian dan
Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi.PAIR-BATAN. Jakarta.
Suharti, S. 1994. Pedoman Teknik Penanaman Pohon Kapok (Ceiba spp.).Informasi
Teknis No. 43/1994.Pusat Litbang Hutan dan Konservasi Alam. Bogor.
Wardhani, I.Y., Surjono, S., Yusuf, S.H. dan N. Nugroho.2006. Penampilan Kayu
Kelapa (Cocos nucifera Linn) Bagian Dalam Yang Dimampatkan. J. Ilmu
dan Teknologi Kayu Tropis Vol.4 No.2. Samarinda: 50-54.
80
Lampiran 1 Hasil pengukuran kayu randu sebelum dan sesudah penekanan sebagai
fungsi densitas dan persentase pengurangan tebal
81
Lampiran 2 Hasil pengukuran pada setiap sisi kayu randu menggunakan air
sebelum dilakukan uji perendaman.
No
1
Pengurangan
Tebal
0
(blanko)
rata-rata
2
15%
rata-rata
3
30%
rata-rata
4
45%
rata-rata
5
60%
rata-rata
6
75%
rata-rata
Tebal sisi (cm)
X1
X2
X3
X4
2.82
2.80
2.95
2.72
2.82
2.20
2.20
2.18
2.15
2.18
1.82
1.85
1.90
1.77
1.83
1.57
1.65
1.68
1.97
1.72
1.50
0.98
1.57
1.38
1.36
0.82
0.97
1.28
0.83
0.97
2.90
2.78
2.95
2.73
2.84
2.30
2.27
2.37
2.37
2.33
1.77
1.80
1.75
1.77
1.77
1.45
1.60
1.85
1.58
1.62
1.52
0.95
1.32
1.42
1.30
1.10
0.73
0.77
0.75
0.84
2.95
2.75
2.92
2.78
2.85
2.15
2.15
2.25
2.27
2.21
1.77
1.80
1.75
1.77
1.77
1.92
2.08
1.57
1.45
1.75
1.58
1.25
1.52
1.93
1.57
1.23
0.87
0.80
1.27
1.04
2.90
2.73
2.97
2.68
2.82
2.08
2.25
2.20
2.22
2.19
1.75
1.83
1.82
1.70
1.77
1.63
1.82
1.65
1.80
1.72
1.22
1.40
1.33
1.53
1.37
0.72
1.10
1.17
1.10
1.02
Keterangan :
X1 = Tebal sudut tepi atas ,(cm)
X2 = Tebal sudut tepi kanan ,(cm)
X3 = Tebal sudut tepi bawah ,(cm)
X4 = Tebal sudut tepi kiri ,(cm)
82
Lampiran 3 Hasil pengukuran perendaman kayu randu selama 2 Jam
No
1
Pengurangan
Tebal (%)
0
(blanko)
rata-rata
2
15%
rata-rata
3
30%
rata-rata
4
45%
rata-rata
5
60%
rata-rata
6
75%
rata-rata
Ketebalan sisi (cm)
X1
X2
X3
X4
2.90
2.83
2.97
2.73
2.86
2.47
2.43
2.47
2.52
2.47
2.18
2.47
2.05
2.15
2.21
2.30
2.27
2.65
2.70
2.48
2.28
2.10
1.90
2.13
2.10
1.12
2.02
2.33
1.60
1.77
2.90
2.78
2.97
2.77
2.85
2.42
2.43
2.75
2.78
2.60
2.12
2.15
1.85
2.00
2.03
2.08
2.13
2.00
2.00
2.05
1.92
1.58
1.53
1.63
1.67
1.53
1.33
1.02
1.03
1.23
2.98
2.78
2.97
2.83
2.89
2.27
2.25
2.53
2.62
2.42
2.35
2.12
2.20
2.25
2.23
2.73
2.82
2.37
2.08
2.50
1.87
2.10
1.77
2.12
1.96
1.63
1.68
1.27
2.20
1.70
2.92
2.75
2.97
2.73
2.84
2.57
2.52
2.47
2.55
2.53
2.33
2.25
2.17
2.17
2.23
2.50
2.65
2.48
2.50
2.53
1.87
2.48
2.23
2.43
2.25
0.90
2.45
2.30
1.98
1.91
Keterangan :
X1 = Tebal sudut tepi atas ,(cm)
X2 = Tebal sudut tepi kanan ,(cm)
X3 = Tebal sudut tepi bawah ,(cm)
X4 = Tebal sudut tepi kiri ,(cm)
83
Lampiran 4 Hasil pengukuran perendaman kayu randu selama 24 jam
No
Ketebalan sisi (cm)
Pengurangan
Tebal (%)
0
(blanko)
1
rata-rata
2
15%
rata-rata
3
30%
rata-rata
4
45%
rata-rata
5
60%
rata-rata
6
75%
rata-rata
X1
X2
X3
X4
2.90
2.82
3.00
2.73
2.86
2.60
2.57
2.63
2.65
2.61
2.27
2.53
2.53
2.28
2.40
2.50
2.62
2.68
2.82
2.65
2.47
2.45
2.10
2.32
2.33
1.97
2.07
2.53
2.33
2.23
2.90
2.80
3.00
2.82
2.88
2.52
2.57
2.77
2.80
2.66
2.30
2.23
2.17
2.12
2.20
2.35
2.48
2.28
2.28
2.35
2.07
2.38
2.07
2.27
2.20
2.40
1.95
1.87
1.93
2.04
3.00
2.82
3.00
2.82
2.91
2.52
2.58
2.68
2.72
2.62
2.52
2.23
2.32
2.37
2.36
2.77
2.87
2.55
2.35
2.63
2.10
2.20
2.53
2.42
2.31
2.42
2.30
2.08
2.48
2.32
2.98
2.80
3.00
2.82
2.90
2.57
2.65
2.62
2.65
2.62
2.47
2.38
2.50
2.30
2.41
2.60
2.77
2.53
2.65
2.64
2.10
2.57
2.32
2.47
2.36
1.77
2.52
2.60
2.50
2.35
Keterangan :
X1 = Tebal sudut tepi atas ,(cm)
X2 = Tebal sudut tepi kanan ,(cm)
X3 = Tebal sudut tepi bawah ,(cm)
X4 = Tebal sudut tepi kiri ,(cm)
84
Lampiran 5 Persentase pengembangan tebal pada kayu randu.
Pengurangan
Tebal (%)
No
1
0
Waktu
perendaman
(jam)
(Blanko)
Ketebalan sisi (cm)
X1
X2
X3
X4
2
24
1.33
1.49
0.44
1.32
1.4
2.04
0.98
1.915
2
15%
2
24
13.17
19.68
11.56
14.4
9.54
19
12.445
18.065
3
30%
2
24
20.7
31.06
14.62
24.45
26.15
33.45
21.79
31.23
4
45%
2
24
44.45
54.59
26.79
2.349
42.45
50.12
40.15
40.01
5
60%
2
24
54.85
71.77
27.85
68.73
25.08
47.34
64.4
72.3
6
75%
2
24
81.23
178.21
46.54
143.14
62.74
122.74
87.06
130
Keterangan :
X1 = Tebal sudut tepi atas ,(cm)
X2 = Tebal sudut tepi kanan ,(cm)
X3 = Tebal sudut tepi bawah ,(cm)
X4 = Tebal sudut tepi kiri ,(cm)
85
Lampiran 6 Hasil pengukuran kilap permukaan kayu randu
Pengurangan
Tebal (%)
Fotoinisiator
(%)
1
0
2
3
1
30
2
3
1
75
2
3
Ulangan
Kecepatan
konveyor
(m/menit)
1
(%)
2
(%)
3
(%)
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
30.5
37
27
54
36.5
41
50
37.5
51
31
17
16
28.5
37.5
31
42.5
55
38.5
26
15
17
40
23.5
19
44
28.5
32
29.5
39
31
56
37
39.5
53
37
54
30
20
14
26.5
33.5
27
43
52
35.5
24
19.5
16.5
41
23
15.5
42
29
31
31
38
29
57
39
41
55
38
53
31
16.5
15
26
34
30.5
54
50
40.5
23.5
15
15
40.5
26
18
43
27
37
Rata-rata
(%)
30.33
38.00
29.00
55.67
37.50
40.50
52.67
37.50
52.67
30.67
17.83
15.00
27.00
35.00
29.50
46.50
52.33
38.17
24.50
16.50
16.17
40.50
24.17
17.50
43.00
28.17
33.33
86
Lampiran 7 Hasil pengukuran nilai warna permukaan kayu randu
Pengurangan
Tebal (%)
Fotoinisiator
(%)
Nilai warna
1
0
2
3
1
30
2
3
1
75
2
3
L
a
b
L
a
b
L
a
b
L
a
b
L
a
b
L
a
b
L
a
b
L
a
b
L
a
b
Kecepatan konveyor
(m / menit)
1
2
3
74.20
1.40
6.43
66.10
2.30
14.30
65.49
2,57
12.47
69.03
0.77
4.80
55.67
4.63
13.40
72.60
1.87
1.30
73.16
20.33
9.30
67.07
2.03
35.87
67.40
2.00
9.63
79.53
1.50
8.23
72.57
3.27
13.63
53.10
1.90
6.37
71.47
1.43
6.70
61.27
2.40
13.87
66.47
3.57
15.17
65.80
1.97
6.80
58.17
2.40
8.93
59.23
4.03
11.16
73.97
2.50
9.10
63.93
2.80
13.63
61.63
3.53
14.07
71.67
1.33
6.00
78.73
1.53
12.13
64.93
2.20
13.02
66.57
1.53
5.10
58.13
3.43
12.07
59.13
2.47
6.93
Keterangan :
L = Warna putih (100) hingga hitam (0)
a = Warna merah (100) hingga hijau (0)
b = Warna kuning (100) hingga biru (0)
87
Lampiran 8 Hasil pengukuran kekerasan pendulum lapisan permukaan kayu randu
Pengurangan
Tebal (%)
Fotoinisiator
(%)
1
0
2
3
1
30
2
3
1
75
2
3
Kecepatan
konveyor
(m/menit)
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Ulangan
1
(detik)
14
17
25
25
27
30
50
34
31
27
13
29
23
28
17
26
33
22
20
31
33
27
26
15
31
23
26
2
3
(detik) (detik)
24
17
23
14
27
29
28
29
23
24
45
38
48
54
38
26
36
36
33
33
12
12
29
28
26
27
27
24
18
18
30
30
30
34
26
27
23
28
22
29
35
32
31
28
40
24
13
17
40
44
23
18
23
26
Rata-rata
(detik)
18.33
18.00
27.00
27.33
24.67
37.67
50.67
32.67
34.33
31.00
12.33
28.67
25.33
26.33
17.67
28.67
32.33
25.00
23.67
27.33
33.33
28.67
30.00
15.00
38.33
21.33
25.00
88
Lampiran 9 Hasil pengukuran kekerasan pensil lapisan permukaan kayu randu
Pengurangan Fotoinisiator
Tebal (%)
(%)
1
0
2
3
1
30
2
3
1
75
2
3
Kecepatan
konveyor
(m/menit)
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Kekerasan pensil
3B
2B
B
HB
F
H
H2
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
-
-
Keterangan :
- = tergores
+
= tidak tergores
89
Lampiran 10 Hasil pengukuran nilai adesi lapisan pada permukaan kayu randu
dengan metode Cross-Cut (%)
Pengurangan Tebal
(%)
Fotoinisiator
(%)
1
0
2
3
1
30
2
3
1
75
2
3
Ulangan
Kecepatan
konveyor
(m/menit)
1
(%)
1
80
84
89
84.33
2
92
93
98
94.33
3
74
92
84
83.33
1
100
99
97
98.67
2
95
94
93
94.00
3
33
43
65
47.00
1
83
93
84
86.67
2
89
98
75
87.33
3
58
90
80
76.00
1
78
86
94
86.00
2
35
45
83
54.33
3
92
81
92
88.33
1
94
89
91
91.33
2
83
77
86
82.00
3
82
75
90
82.33
1
96
97
99
97.33
2
76
76
95
82.33
3
38
93
24
52.00
1
81
78
90
83.00
2
90
89
88
89.00
3
83
89
78
83.33
1
72
93
93
86.00
2
66
51
72
63.00
3
84
98
79
87.00
1
69
93
79
80.33
2
99
81
95
91.67
3
97
56
85
79.33
2
3
(%) (%)
Rata-rata
(%)
90
Lampiran 11 Hasil pengujian ketahanan lapisan terhadap bahan kimia dan
noda pada persentase pengurangan tebal 0%
91
Lampiran 12 Hasil pengujian ketahanan lapisan terhadap bahan kimia dan
noda pada persentase pengurangan tebal 30%
92
Lampiran 13 Hasil pengujian ketahanan lapisan terhadap bahan kimia dan
noda pada persentase pengurangan tebal 75%
93
Download