Jurnal Manajemen Hutan Tropika Vol. VIII No. 1 : 31-38 (2002) Artikel ( Article )
Trop. For. Manage. J. VIII (1) : 31-38 (2002)

## KETAHANAN KOMPOSIT KAYU PLASTIK POLISTIRENA TERHADAP SERANGAN JAMUR PELAPUK
COKLAT Tyromyces palustris
Decay Resistance of  Wood Polymer Composite (WPC) Against  Brown Rot Fungi Tyromyces palustris
I G. K. T APA D ARMA 1) , Y USUF S UDO H ADI 2) , dan A NDRI T RI A TMOJO 3)

## ABSTRACT
Wood specimens, 50 x 25 x 15 mm were impregnated in styrene and vinil acetate solutions at four  concentration  levels,  using  tertbutyl  hydroperoxide  as  acatalyst.  The  specimens  were  dried  at 60 O C  for  48  hours  after  which  the  solution  was  polymerized  in  situ.  All  specimens,  including untreated  specimens  as  control  and  specimens  impregnated  with  Impralit  CKB,  were  exposed  to monoculture a brown rot fungus Tyromyces palustris, a brown rot fungus for 3 months.
All  wood  polymer  composite  (WPC)  specimens  obviously  showed  higher  resistance compared with the control. At four concentration levels, WPC of tusam showed excellent result with weight loss value less than  specimens treated with Impralit CKB.  WPC of karet (Hevea brasiliensis Muell.  Arg )  and  sengon  (Paraserianthes  falcataria)  showed  good  resistance  at  high  styrene concentration level .

## PENDAHULUAN
Kayu merupakan komposit alami yang tersusun atas komponen-komponen selulosa, hemiselulosa  dan  lignin,  serta  sedikit  kandungan  zat  ekstraktif  dan  mineral.  Disamping sebagai material penting bagi manusia, kayu juga merupakan sumber bahan organik utama bagi pertumbuhan sejumlah organisme seperti rayap dan jamur pelapuk kayu.
Untuk  melindungi  kayu  dari  serangan  organisme  perusak,  usaha  pengawetan  kayu mutlak  diperlukan.  Saat  ini  usaha  pengawetan  kayu  secara  konvensional  masih  bertumpu pada penggunaan bahan-bahan kimia beracun yang diimpregnasikan ke dalam kayu. Bahan kimia  yang  digunakan  relatif  murah  dan  mudah  untuk  diaplikasikan.  Namun,  selain beracun  terhadap  organisme  perusak  kayu,  bahan-bahan  kimia  tersebut  juga  sangat berbahaya bagi kesehatan manusia dan lingkungan.
Penelitian  ini  mencoba  mengaplikasikan  salah  satu  metode  non  toksik  dengan memodifikasi  kayu  secara  kimia  melalui  pembuatan  komposit  kayu  plastik.  Metode  ini tidak hanya menghasilkan kayu yang lebih awet, tetapi sekaligus juga dapat meningkatkan
1) Staf pengajar dan peneliti di Lab. Patologi Hutan, Fakultas Kehutanan IPB, Kampus IPB Darmaga P.O. Box. 168 Bogor
2) Staf pengajar, Fakultas Kehutanan IPB, Kampus IPB Darmaga, P.O. Box. 168. Bogor
3) Alumnus Fakultas Kehutanan IPB
32
sifat  fisis  mekanis  kayu aslinya. Kayu plastik dapat dibuat dengan cara  mengimpregnasi- kan  monomer  atau  prepolimer  ke  dalam  kayu  dilanjutkan  dengan  proses  polimerisasi in situ monomer atau prepolimer tersebut (Schneider, 1994).
Disamping  sebagai  tempat  pengikatan  molekul  air,  gugus  hidroksil  (OH - )  di sepanjang  polimer  dinding  sel  juga  merupakan  tempat  reaksi-reaksi  enzimatik  terjadi. Jamur  pelapuk  memiliki  sistem  enzim  yang  sangat  spesifik  yang  dapat  mendegradasi polimer-polimer penyusun kayu menjadi unit-unit kecil yang lebih sederhana. Pengubahan secara kimia substrat bagi sistem enzim ini diharapkan dapat mencegah terjadinya reaksi- reaksi enzimatik tersebut (Takahashi, 1996).
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  ketahanan  komposit  kayu  plastik polistirena  terhadap  serangan  jamur  pelapuk  coklat Tyromyces  palustris (Berk.  et  Curt.) Murr. Produk kayu plastik ini dihasilkan melalui polimerisasi campuran monomer stirena dan  vinil  asetat  pada  empat  taraf  konsentrasi  yang  berbeda.  Pengujian  yang  sama  juga dilakukan  terhadap  kayu  yang  diawetkan  dengan  Impralit  CKB  3%  sebagai  pembanding. Obyek penelitian adalah tiga jenis kayu dari hutan tanaman,  yaitu Tusam ( Pinus merkusii Jungh. et de Vriese), Karet ( Hevea brasiliensis Muell.  Arg.) dan Sengon (P araserianthes falcataria (L) Nielsen).

## METODE

## Pembuatan contoh uji kayu plastik
Contoh uji (50 mm x 25 mm x 15 mm) dibuat sesuai standar Eropa EN 113 (British Standard  Institution,  1980). Impregnasi  campuran  monomer  stirena  dan  vinil  asetat,  serta bahan pengawet Impralit CKB dilakukan dengan metode sel penuh. Untuk contoh uji kayu plastik,  impregnasi  dilakukan  pada  empat  taraf  konsentrasi  stirena  yang  berbeda,  yaitu 60%, 70%, 80% dan 90% (v/v) ditambah katalis tertbutyl  hidroperoxide sebanyak 0,25% dari volume total campuran. Untuk bahan pengawet Impralit CKB, digunakan konsentrasi sebesar 3% (b/b). Setelah proses impregnasi, contoh uji kemudian ditimbang beratnya (M 1 ) dan  dibungkus  satu  persatu  dengan  alumunium  foil.    Proses  polimerisasi  campuran monomer stirena dan vinil asetat dilakukan secara termal dalam oven pada 60 o C selama 48 jam.

## Pengumpanan contoh uji
Sebelum  diumpankan,  semua  contoh  uji  ditimbang  berat  awalnya  (M 2 ).  Ke  dalam tiap  kotak  kaca  pengujian  (30cm  x  10cm  x  5cm)  yang  berisi  biakan  murni  jamur T. palustris dimasukkan  empat  buah  contoh  uji  dari  satu  perlakuan  yang  sama  ditambah dengan  satu  buah  contoh  uji  kontrol.  Setelah  3  bulan  pengumpanan  (British  Standard Institution,  1980),  contoh  uji  kemudian  ditimbang  berat  basahnya  (M 3 )  dan dikeringovenkan  pada  (103  +  2) o C  selama  24  jam  untuk  kemudian  ditimbang  berat keringnya (M 4 ).

## Pengumpulan data
Data  yang  dikumpulkan  dalam  penelitian  ini  terdiri  atas  volume  awal  contoh  uji (V 0 ), berat awal contoh uji (M 0 ), berat setelah impregnasi (M 1 ), berat setelah polimerisasi (=  berat  sebelum  pengumpanan  (M 2 )),  berat  basah  setelah  pengumpanan  (M 3 )  dan  berat kering  setelah  pengumpanan  (M 4 ).  Data  ini  digunakan  untuk  mengetahui  nilai-nilai: Retensi  Monomer  (R m ),  Retensi  Polimer  (R p ),  Efisiensi  Konversi  (EK),  Polimer  Loading (PL)  dan  Kehilangan  Berat  (WL),  dengan  pengertian:    R m =(M 1 -  M 0 )/V 0 (kg/m 3 ); R p = (M 2 -  M 0 )/V 0 (kg/m 3 );    EK=  (R p /  R m )100  (%);    PL=(M 2 -  M 0 )100/M 0 (%);    WL=  (M 4 - M 2 )100/M 2 (%) Rancangan  percobaan  yang  digunakan  adalah  faktorial  RAL  3  x  6.  Dua  faktor yang diujikan terdiri atas jenis kayu dan jenis impregnan.  Faktor jenis  kayu terdiri atas  3 taraf,  yaitu  kayu  tusam,  karet  dan  sengon,  sedang  faktor  impregnan  terdiri  atas  6  taraf, yaitu kontrol, larutan monomer 60% stirena,  70% stirena,  80% stirena dan 90% stirena, serta Impralit CKB 3%.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Retensi
Rata-rata retensi monomer dan bahan pengawet Impralit CKB yang dicapai pada tiap jenis kayu adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Jenis kayu mampu memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap nilai retensi monomer dan terhadap bahan pengawet.
Gambar 1.   Rata-rata  retensi  monomer  dan  bahan  pengawet  Impralit  CKB  pada  setiap
jenis kayu 0 100 200 300 400 500 600 700 Tusam Sengon Karet Jenis Kayu R e te n si m o n o m e r ( k g /m 3 ) 0 5 10 15 20 25 R e te n si I m p r a li t (k g /m 3 ) Retensi Monomer Retensi Impralit
Berdasarkan  hasil  uji  Duncan  (Tabel  1),  kayu  tusam  menunjukkan  rata-rata retensi  monomer  tertinggi  dan  berbeda  nyata  dengan  kedua  jenis  kayu  lainnya,  sedang karet dan sengon keduanya tidak berbeda  nyata.
Tabel 1.   Uji Duncan nilai retensi monomer dan bahan pengawet Impralit CKB terhadap
jenis kayu Jenis Kayu Retensi Monomer (kg/m 3 ) Retensi Impralit CKB (kg/m 3 ) Tusam Sengon Karet 588,16 a 446,54 b 409,68 b 19,13 b 22,93 a 18,36 b
Keterangan :    Nilai-nilai  yang  diikuti  oleh huruf  yang  sama  pada  kolom  yang  sama  tidak  berbeda nyata pada  =5%.
Untuk  bahan  pengawet  Impralit  CKB,  nilai  rata-rata  tertinggi  dicapai  pada  kayu sengon yang berbeda nyata dengan nilai pada kedua jenis kayu lainnya, sedang tusam dan karet  keduanya  tidak  menunjukkan  perbedaan  yang  nyata.  Berdasarkan  SNI  03-5010.1., retensi bahan pengawet yang dicapai pada ketiga jenis kayu di atas telah memenuhi standar retensi  minimum  sebesar  11,30  kg/m 3 untuk  pemakaian  kayu  di  udara  terbuka  tanpa berhubungan dengan tanah (Badan Standarisasi Nasional, 1999).
Perbedaan  nilai  retensi  yang  dicapai  pada  ketiga  jenis  kayu  disebabkan  oleh perbedaan  struktur  anatomi  dan  kerapatan  kayunya.  Tusam  termasuk  dalam  kelompok kayu  daun  jarum  ( softwood )  dengan  struktur  anatomi  yang  lebih  homogen,  jenis  dan sebagian besar massa kayunya tersusun oleh sel-sel trakeida. Karet dan sengon, keduanya termasuk dalam kelompok kayu daun lebar dengan struktur anatomi yang lebih kompleks. Perbedaan  nilai  retensi  pada  kedua  jenis  kayu  ini  disebabkan  oleh  perbedaan  kerapatan kayunya.

## Efisiensi Konversi dan Polimer Loading
Pada tiap jenis kayu, penambahan konsentrasi stirena cenderung meningkatkan nilai respon  efisiensi  konversi  dan  polimer  loading  yang  dihasilkan  (Gambar  2).  Faktor konsentrasi stirena mampu memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap nilai respons efisiensi  konversi  dan  polimer  loading  yang  dihasilkan.  Pengaruh  nyata  ditunjukkan  oleh faktor jenis kayu, sedang interaksi antara keduanya tidak berpengaruh nyata.
Gambar 2.  Pengaruh  penambahan  konsentrasi  stirena  terhadap  nilai  respons  efisiensi konversi dan polimer loading yang dihasilkan
Untuk nilai respons efisiensi  konversi,  kayu tusam  mampu  memberikan  nilai rata- rata  tertinggi  dan  berbeda  nyata  dengan  kedua  jenis  kayu  lainnya.  Nilai  respon  polimer loading  pada  kayu  tusam  juga  mampu  mancapai  rata-rata  tertinggi,  namun  nilainya  tidak berbeda nyata dengan pada kayu karet (Tabel 2).
Tabel 2. Uji Duncan nilai efisiensi konversi dan polimer loading terhadap jenis kayu
Jenis Kayu Rata-Rata Nilai Efisiensi Konversi (%) Rata-Rata Nilai Polimer Loading (%) Tusam Sengon Karet 49,46 a 40,36 b 36,74 b 28,98 a 18,30 b 26,88 a
Keterangan :    Nilai-nilai  yang  diikuti  oleh huruf  yang  sama  pada  kolom  yang  sama  tidak  berbeda nyata pada  =5%.
Uji  Duncan  terhadap  konsentrasi  stirena  (Tabel  3)  menunjukkan  nilai  respons efisiensi  konversi  dan  polimer  loading  yang  cenderung  meningkat  dengan  bertambahnya konsentrasi  stirena  yang  digunakan.  Pengaruh  konsentrasi  stirena  terhadap  nilai  respon efisiensi  konversi  berhubungan  dengan  perbedaan  reaktivitas  monomer  stirena  dan  vinil asetat dalam proses kopolimerisasinya. Pada 60 O C yaitu suhu yang memungkinkan untuk proses polimerisasi berlangsung, monomer stirena memiliki reaktifitas 50 kali lebih besar daripada vinil asetat (Flory, 1953), sehingga pada tahap akhir dari reaksi hanya dihasilkan homopolimer  stirena  (polistirena).  Dengan  demikian  pada  konsentrasi  stirena  yang  lebih
0 10 20 30 40 50 60 70 80 60% 70% 80% 90% Konsentrasi Stirena E fis ie n si K o n v er si (%) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 P o li m er L o a d in g ( %) Tusam Karet Sengon Tusam Karet Sengon Efisie nsi Konversi Polimer Loading
36
tinggi, respon efisiensi konversi yang dihasilkan akan makin tinggi karena polistirena yang terbentuk makin bertambah.
Tabel 3. Uji Duncan nilai efisiensi konversi dan polimer loading terhadap jenis kayu
Konsentrasi Stirena Rata-Rata Nilai Efisiensi Konversi (%) Rata-Rata Nilai Polimer Loading (%) 90% 80% 70% 60% 63,13 a 43,63 b 42,39 b 19,60 c 36,85 a 28,64ab 22,27 b 11,13 c
Keterangan :    Nilai-nilai  yang  diikuti  oleh huruf  yang  sama  pada  kolom  yang  sama  tidak  berbeda nyata pada  =5%.
Nilai  polimer  loading  juga  cenderung  meningkat  dengan  bertambahnya konsentrasi stirena yang digunakan. Pada taraf konsentrasi stirena yang lebih tinggi jumlah polimer  yang  terbentuk  makin  bertambah.  Namun,  pada  tingkat  efisiensi  konversi  yang lebih  tinggi  respon  polimer  loading  bisa  lebih  rendah  (Gambar  3).  Hal  ni  terjadi  karena nilai polimer loading dihitung relatif terhadap berat awal contoh ujinya.

## Kehilangan Berat
Faktor  jenis  kayu,  jenis  impregnan,  serta  interaksi  antara  keduanya  memberikan pengaruh  yang  sangat  nyata  terhadap  respon  kehilangan  berat  contoh  ujinya.  Respon kehilangan berat contoh uji setelah tiga bulan pengumpanan ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3.  Rata-rata  kehilangan  berat  contoh  uji  setelah  tiga  bulan  pengumpanan  pada
jamur pelapuk coklat T. palustris 0 10 20 30 40 50 60 70 Kontrol 60% Str
70% Str 80%Str 90%Str Impralit Jenis Impregnan K eh il a n g a n B er a t (%)
Tusam Karet Sengon
Pada  taraf  kontrol,  ketiga  jenis  kayu  menunjukkan  tingkat  keawetan  alami  yang berbeda nyata (Tabel 4). Tingkat keawetan alami ini sangat ditentukan oleh kandungan zat ekstraktif dan rasio antara lignin siringyl dan guaiacyl yang terkandung di dalamnya (Zabel &  Morrell,  1992).  Sebaliknya  pada  taraf  Impralit,  ketiga  jenis  kayu  tidak  memberikan respon kehilangan berat yang berbeda nyata.
Tabel 4.   Uji  Duncan  nilai  kehilangan  berat  contoh  uji  setelah  tiga  bulan  pengumpanan terhadap jamur pelapuk coklat T. palustris
Jenis Kayu Jenis Impregnan Kontrol 60% Stirena 70% Stirena 80% Stirena 90% Stirena Impralit Tusam Sengon Karet 38,39 c 64,03 a 49,62 b 3,47 gh 28,78 cd 36,97 c 2,68 h 13,40 efgh 27,75 cd 2,83 h 11,33 fgh 22,79 de 6,52 fgh 14,99 efg 15,34 ef 9,82 fgh 10,66 fgh 11,20 fgh
Keterangan :   Nilai-nilai yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada  =5%.
Pada contoh uji kayu plastik, respon kehilangan berat menunjukkan kecenderungan menurun  dengan  bertambahnya  konsentrasi  stirena  yang  digunakan.  Kemampuan  kayu plastik dalam  menahan  serangan jamur terjadi  melalui efek curah ( bulking effect ) dengan polimer plastik yang bertindak sebagai penghalang fisik ( physical barrier ) bagi hifa dalam melakukan penetrasi pada sistem aksial kayu.
Tabel  4  menunjukkan  WPC  kayu  tusam  yang  konsisten  memberikan  respon kehilangan  berat  lebih  rendah  dari  Impralit  CKB.  Bahkan  pada  tingkat  polimer  loading (konsentrasi stirena) terendah sekalipun, WPC kayu tusam mampu memberikan keawetan yang  lebih  tinggi.  Sebaliknya,  semua  taraf  konsentrasi  stirena  pada  WPC  kayu  karet  dan sengon  masih  menunjukkan  respon  kehilangan  berat  yang  lebih  tinggi  dari  kayu  awetan Impralit  CKB.  Meski  demikian,  pada  WPC  kayu  sengon  hanya  taraf  60%  stirena  yang memberikan  respon  kehilangan  berat  lebih  tinggi  dan  berbeda  nyata  dengan  Impralit (Tabel  4).  Pada  WPC  kayu  karet,  taraf  90%  saja  yang  mampu  memberikan  respons kehilangan berat yang tidak berbeda nyata dengan Impralit (Tabel 4).
Hasil  uji  t  student  menunjukkan  bahwa  untuk  memperoleh  tingkat  keawetan  yang sama  dengan  Impralit  CKB,    kayu  tusam  membutuhkan  polimer  loading  kurang  dari 13,43%  (60%  stirena);  sedang  karet  dan  sengon  masing-masing  membutuhkan  polimer loading minimum sebesar 19,09% (70% stirena) dan 15,50% (70% stirena).

## KESIMPULAN DAN SARAN
Hasil  di  atas  menunjukkan  bahwa,  impralit  CKB  terbukti  mampu  menghasilkan keawetan kayu yang tinggi terhadap jamur pelapuk T. palustris . Bahkan aplikasinya pada tiga  jenis  kayu  yang  berbeda  keawetan  alaminya  mampu  menghasilkan  ketahanan keawetan  alaminya  yang  relatif  sama  terhadap  jamur  pelapuk T.  palustris .  Namun,  efek racunnya terhadap kesehatan manusia dan lingkungan membuat bahan pengawet ini perlu ditinjau lagi penggunaannya.
Pembuatan komposit kayu plastik ternyata mampu menghasilkan tingkat ketahanan yang tinggi. Untuk menghasilkan tingkat keawetan yang sama dengan Impralit CKB, kayu tusam  hanya  membutuhkan  polimer  loading  kurang  dari  dari  13,43%,  sedang  karet  dan sengon  masing-masing  membutuhkan  polimer  loading  minimum  sebesar  19,09%  dan 15,50%.    Untuk  memperoleh  efisiensi  penggunaan  monomer  stirena  yang  lebih  tinggi, disarankan  untuk  tidak  mencampurnya  dengan  jenis  monomer  yang  lebih  rendah reaktivitasnya.

## DAFTAR PUSTAKA
Badan Standarisasi Nasional. 1999. Pengawetan Kayu Untuk Perumahan dan Gedung. SNI 03-5010.1. Badan Standarisasi Nasional. Jakarta.
British  Standard  Institution.  1980.  Wood  Preservatives.  Determination  of  The  Toxic Values Against Wood Destroying Basidiomycetes Cultured on an Agar Medium. EN 113. British Standard Institution. London.
Flory, P. J. 1953. Principles of Polymer Chemistry. Cornell University Press. New York. Schneider, M.H. 1994. Wood Polymer Composites. Wood and Fiber Science 26(1) : 142  - 151.
Takahashi,  M.  1996.  Biological  Properties  of  Chemically  Modified  Wood. In Chemical Modification  of  Lignocellulosic  Materials  (Hon,  D.  N.  S.  ed.).  Marcel  Dekker, Inc. New York.  pp. 331 - 359.
Zabel,  R.A.,  &  J.  J.  Morrell.  1992.  Wood  Microbiology  :  Decay  and  Its  Prevention. Academic Press. San Diego.
Diterima 18-02-2002 Disetujui  16-05-2002