Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis - MAPEKI – IWoRSmapeki.org/web/wp-content/uploads/2017/02/Full-Issue-Vol...Telp/Fax. +62-251-8621285, email : [email protected] Jurnal Ilmu dan

Vol. 13• No. 2 • Juli 2015 ISSN 1693-3834

Jurnal

Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis (Journal of Tropical Wood Science and Technology)

Diterbitkan oleh:

Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia

(The Indonesian Wood Research Society)

Vol. 13• No. 2 • Juli 2015 ISSN 1693-3834

Jurnal

Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis (Journal of Tropical Wood Science and Technology)

Penanggung Jawab: Ketua Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia

Ketua Dewan Penyunting (Chief editor): Fauzi Febrianto

Penyunting Ahli (Editorial Board Members):

Edi Suhaimi Bakar (UPM Malaysia)

Enos Tangke Arung (Fahutan UNMUL)

Imam Wahyudi (Fahutan IPB)

Nyoman Jaya Wistara (Fahutan IPB)

Lina Karlinasari (Fahutan IPB)

Musrizal Muin (Fahutan UNHAS)

Ragil Widyorini (Fahutan UGM)

Subyakto (UPT BPP Biomaterial LIPI)

Wahyu Dwianto (UPT BPP Biomaterial LIPI)

Penyunting Pelaksana (Managing Editors)

Anne Carolina

Deded Sarip Nawawi

Fengky Satria Yoresta

Rita Kartika Sari

Sukma Surya Kusumah

Alamat Redaksi Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor

Kampus IPB Darmaga Bogor 16680

Telp/Fax. +62-251-8621285, email : [email protected] http://www.mapeki.org

Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis adalah jurnal resmi Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia

(MAPEKI) yang terbit sejak tahun 2003. Jurnal ini mempublikasikan artikel asli baik penelitian

dasar maupun terapan di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi kayu, bahan berlignoselulosa

bukan kayu, hasil hutan lainnya dan industri hasil hutan. Selain itu, jurnal ini juga

mempublikasikan artikel ulas balik (review) dengan tema yang ditentukan oleh redaksi. Setiap

artikel yang diterbitkan dalam jurnal ini telah ditelaah oleh mitra bestari yang dicantumkan pada

nomor paling akhir dari setiap volume. Penerbitan jurnal 2 kali dalam setahun (Januari dan Juli).

Harga langganan jurnal (hardcopy) sebesar Rp 100.000/tahun. Jurnal juga dapat diakses secara

online di http://www.mapeki.org/jitkt. Jurnal ini telah terakreditasi B oleh DIKTI dengan Nomor

212/P/2014.

mailto:[email protected]

http://www.mapeki.org/jitkt

Vol. 13• No. 2 • Juli 2015 ISSN 1693-3834

Daftar Isi

Artikel Asli: The Effect of Jabon Veneer Quality on Laminated Veneer Lumber

Glue Bond and Bending Strength Istie Rahayu, Wayan Darmawan, Naresworo Nugroho, Remy Marchal…...

98-110

Aktivitas Antidiabetes Ekstrak Etanol Jabon (Anthocephalus

cadamba)

(Antidiabetic Activity of Jabon (Anthocephalus cadamba) Ethanol

Extracts) Laela Nur Anisah, Wasrin Syafii, Rita Kartika Sari, Gustan Pari ………….

111-124

Development of Testing Frame for Diagonal Shear Test of Composite

Panels and Engineered Wood Products

Jauhar Fajrin………………...........................................................................

125-135

Sifat Pengkaratan Lima Jenis Kayu Asal Sukabumi yang Disimpan Di

Tempat Terbuka terhadap Sekrup Logam

(Corrosion Properties on Five Wood Species from Sukabumi in the Open

Site to Metal Screw)

Djarwanto, Sihati Suprapti............................................................................

136-145

Sifat Keawetan dan Fisis-Mekanis Kayu Kecapi serta Rambutan

setelah Perlakuan Pemanasan Minyak sebagai Upaya Peningkatan

Mutu Kayu Ramah Lingkungan

(The Durability and Physical-Mechanical Properties of Kecapi and

Rambutan Wood after Oil Heat Treatment as Green Wood Quality

Enhancement)

Trisna Priadi, Silva D Maretha………….…………………………………..

146-160

Aktifitas Antirayap Ekstrak Daun Orthosiphon sp., Morinda sp. dan

Carica sp.

(Antitermitic Activities of Leaf Extracts of Orthosiphon sp., Morinda sp.

and Carica sp.)

Abdul Azis, Tibertius A Prayitno, Ganis Lukmandaru, Tomy

Listyanto……………………………………………………………….……

161-174

Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Sengon dengan Perekat Asam

Sitrat-Sukrosa

(Physical and Mechanical Properties of Sengon Particleboard Using

Citric Acid-Sucrose Adhesive)

Ragil Widyorini, Pradana A Nugraha………………………………………

175-184

Vol. 13• No. 2 • Juli 2015 ISSN 1693-3834

Pengawetan Kayu Ganitri dan Mahoni melalui Rendaman Dingin

dengan Bahan Pengawet Boric Acid Equivalent

(Ganitri and Mahoni Wood Preservation using Boric Acid Equivalent

with Cold Immersion Method)

Endah Suhaendah, Mohamad Siarudin…….. ………………………………

185-192

Quinones Distribution of Teak Wood Grown in Community Forest

Ganis Lukmandaru.........................................................................................

193-204

Vol. 13 • No. 2 • Juli 2015 ISSN 1693-3834

Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis (Journal of Tropical Wood Science and Technology)

Artikel dalam Volume 13

Nomor 1

Aktivitas Antifungi Ekstrak Akar Mahoni

terhadap Isolat Botryodiplodia theobromae Pat.

Penyebab Mati Pucuk pada Bibit Jabon

Syamsul Falah, Achmad,

Aji Winara

1-10

Physical and Mechanical Properties of 10-Year

Old Superior and Conventional Teak Planted in

Randublatung Central Java Indonesia

Fanny Hidayati, Joko

Sulistyo, Ganis

Lukmandaru, Tomy

Listyanto, Harry Praptoyo,

Rini Pujiarti

11-21

Perilaku Elastik Beban-Defleksi Balok Kayu

Laminasi pada Pengujian Lentur

Fengky S Yoresta 22-27

Kadar Kinon dalam Kayu Teras Jati yang

Diisolasi dengan Ekstraksi Rendaman Dingin

Ganis Lukmandaru 28-38

Properties of Wood Plastic Composite Using

Primary Sludge as Filler

Iwan Risnasari , Fauzi

Febrianto, Nyoman J

Wistara, Sucahyo Sadiyo,

Siti Nikmatin

39-50

Karakteristik Kecepatan Gelombang Suara dan

Sifat Anatomi Sadapan Pohon Pinus

Maryam Jamilah, Lina

Karlinasari, Sucahyo

Sadiyo, Gunawan Santosa

51-60

Formulasi Umpan dari Campuran Kayu

Terdegradasi dan Kertas Limbah untuk

Pengendalian Rayap

Musrizal Muin, Astuti

Arif, Sitti Nuraeni, Wa

Ode F Zohra

61-69

Trace Elements Content of Mangium Pulp

throughout ECF Bleaching Stages as Measured

by ICP

Nyoman Wistara, Devi

Nurmala

70-79

Pemanfaatan Kulit Buah Durian sebagai

Stimulan Penyalaan Briket Batubara

Sanjaya 80-87

Aktivitas Antioksidan dan Inhibitor Tirosinase

Ekstrak Metanol Mangium(Acacia mangium)

Rita K Sari, Rahmi Utami,

Irmanida Batubara, Anne

Carolina, Salina Febriany

88-97

Vol. 13 • No. 2 • Juli 2015 ISSN 1693-3834


Artikel dalam Volume 13

Nomor 2

The Effect of Jabon Veneer Quality on

Laminated Veneer Lumber Glue Bond and

Bending Strength

Istie Rahayu, Wayan

Darmawan, Naresworo

Nugroho, Remy Marchal

98-110

Potensi Ekstrak Kulit Kayu dari Hutan

Gunung Salak sebagai Agen Antidiabetes dan

Antikanker

Laela Nur Anisah, Wasrin

Syafii, Rita Kartika Sari,

Gustan Pari

111-124

Development of Testing Frame for Diagonal

Shear Test of Composite Panels and

Engineered Wood Products

Jauhar Fajrin 125-135

Sifat Pengkaratan Lima Jenis Kayu Asal

Sukabumi yang Disimpan Di Tempat Terbuka

terhadap Sekrup Logam

Trisna Priadi, Silva D

Maretha

146-160

Aktifitas Antirayap Ekstrak Daun Orthosiphon

sp., Morinda sp. dan Carica sp

Abdul Azis, Tibertius A

Prayitno, Ganis Lukmandaru,

Tomy Listyanto

161-174

Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Sengon

dengan Perekat Asam Sitrat-Sukrosa

Ragil Widyorini, Pradana A

Nugraha

175-184

Pengawetan Kayu Ganitri dan Mahoni melalui

Rendaman Dingin dengan Bahan Pengawet

Boric Acid Equivalent

Endah Suhaendah, Mohamad

Siarudin

185-192

Quinones Distribution of Teak Wood Grown

in Community Forest

Ganis Lukmandaru 193-204

Vol. 13 • No. 2 • Juli 2015 ISSN 1693-3834


Indeks Penulis

Achmad 1 Marchal R 98 Santosa G 51

Anisah LN 111 Maretha SD 146 Sari RK 88, 111

Arif A 61 Muin M 61 Sanjaya 80

Azis A 161 Nawawi DS Siarudin M 185

Carolina A 88 Nugraha PA 175 Suhaendah E 185

Darmawan W 98 Nugroho N 98 Sulistyo J 11

Falah 1 Nikmatin S 39 Syafii W 111

Fajrin J 125 Pari G 111 Utami R 88

Febriany S 88 Praptoyo H 11 Widyorini R 175

Febrianto F 39, Prayitno TA 161 Winara A 1

Hidayati F 11 Priadi T 146 Wistara NJ 39, 70

Jamilah M 51 Pujiarti R 11 Yoresta FS 22

Karlinasari L 51 Rahayu IS 98 Zohra WOF 61

Listyanto T 11, 161 Risnasari I 39

Lukmandaru G 11, 28,

161, 193 Sadiyo S 39,51

Vol. 13 • No. 2 • Juli 2015 ISSN 1693-3834


Indeks Kata Kunci

-Glucosidase enzyme 111 Increment borer 28

Acacia mangium 70,88 In-plane shear 125

Adhesive 22 In vitro 111

Adhesive composition 175 Jabon

1

Antidiabetic 111 Juvenile wood 98

Antifungal 1 Laminated beam 22

Antioxidant 88 Laminated veneer lumber 98

Antitermite 161 Lathe check 98

Antitermitic activities 193 Leaf extracts 161

Anthocephalus cadamba 98,111 Long burning 80

Bait formulation 61 Mahogany root 1

Bolts 22 Mechanical properties 11, 146.

Botryodiplodia theobromae 1 Metals 70

Brightness 70 Metal screw 136

Carica sp 161 Orthosiphon sp 161

Citric acid 175 Particleboard 175

Coal ignition 80 Penetration 185

Cold extraction 28 Physical properties 11, 146

Cold immersion 185

Conventional teak 11 Pinus merkusii 51

Coptotermes sp 61 Purification 39

Corrosion 136 Resin tapping 51

Coupling agent 39 Retention 185

Cryptotermes sp. 161 Reticultermes speratus 193

Diagonal shear test 125 Rust discoloration 136

Durability properties 146 Sengon 175

Durian rind 80 Sludge 39

Ecf bleaching 70 Sound wave propagation 51

Elastic behavior 22 Subterranean termites 146

Engineered wood 125 Sucrose 175

Ethanol extracts 111 Superior teak 11

Extracts 88 Surface roughness 98

Extractive(s) 28, 193 Survival rate 61

Fibre 80 Tectona grandis 28, 193

Fillers 39 Tectoquinone 193

Flame speed

Termite control 61

Flexural testing 22 Testing frame

125

Food transfer efficiency 61 Tyrosinase inhibitor 88

Vol. 13 • No. 2 • Juli 2015 ISSN 1693-3834


Indeks Kata Kunci

Quinone 28 Wood heating

146

Viscosity 70 Wood plastic composite 39

Wettability 98 Wood preservation 185

Wood 136

Vol. 13 • No. 2 • Juli 2015 ISSN 1693-3834


Ucapan Terima Kasih

Dewan Penyunting Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis mengucapkan terima kasih

kepada:

Dr. Ir. Adi Santoso (PUSTEKOLAH-KEMENHUT)

Prof (R). Dr. Ir. Anita Firmanti (PUSLITKIM)

Dr. Ir. Dede Hermawan (IPB)

Prof. Dr. Ir. Dodi Nandika (IPB)

Dr. Ir. Eka Mulya Alamsyah (ITB)

Dr. Ganis Lukmandaru (UGM)

Prof. (R). Dr. Gustan Pari (PUSTEKOLAH-KEMENHUT)

Dr. Ir. IsnaYuniar (UNMUL)

Dr. Ir. IhakSumardi (ITB)

Prof. Dr. Imam Wahyudi (IPB)

Prof. Kim Nam Hun (Kangwon National University, Korea)

Dr. Lee Seung Hwan (Kangwon National University, Korea)

Dr. Lina Karlinasari (IPB)

Prof. Dr. Ir. Muh. Yusram Massijaya (IPB)

Prof. Dr. Musrizal Muin, M.Sc. (UNHAS)

Nyoman J Wistara, Ph.D. (IPB)

Dr. Ir. Rudi Hartono (USU)

Dr. Suhasman (UNHAS)

Prof. Dr. Ir. Sucahyo Sadiyo, MS. (IPB)

Dr. Wahyu Dwianto (LIPI)

Prof. Dr. Wasrin Syafii (IPB)

Prof. Dr. Ir. Wayan Darmawan, M.Sc.(IPB)

Prof. Dr. Yusuf Sudo Hadi (IPB)

Prof. Edi Suhaemi Bakar (University Putra Malaysia)

Sebagai penelaah naskah Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis Volume 13 Nomor 1 dan

2 tahun 2015.

111 Aktivitas Antidiabetes Ekstrak Etanol Jabon (Anthocephalus cadamba)

Laela N Anisah, Wasrin Syafii, Rita K Sari, Gustan Pari

Aktivitas Antidiabetes Ekstrak Etanol Jabon (Anthocephalus cadamba)

(Antidiabetic Activity of Jabon (Anthocephalus cadamba) Ethanol

Extracts)

Laela N Anisah1*, Wasrin Syafii2, Rita K Sari2, Gustan Pari3

1 Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan Gd.Manggala Wanabakti Blok I Lt 7

Jl. Jend Gatot Subroto Senayan Jakarta 2Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor

Kampus IPB Darmaga Bogor, 16680 3Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Badan Litbang Kehutanan dan

Inovasi, Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan

Jl. Gunung Batu No.5 Bogor 16610

*Penulis korespondensi: [email protected]

Abstract

Diabetes mellitus (DM) is a metabolic disorder that stills a major health problem in the world,

including Indonesia. The objectives of this research were to determine the yield extracts for

extraction of jabon (Anthocephalus cadamba), to analyze their antidiabetic activity by using in

vitro tests inhibitions enzyme -glucosidase and chemical analysis of the most active extracts

with GCMS. Jabon extract were resulted from maceration by using ethanol organic solvent in

various parts of the tree (leaves, bark, wood).This results showed that the yield of ethanol extracts

in leaves, stem bark and wood were 16.50%, 4.62%, and 2.04% respectively. Based on the test

antidiabetic activity, the leaves ethanol extract was the most active (IC50 7.24 μg ml-1), whilst the

stem bark extract and wood extract were inactive (IC50 > 100 μg ml-1). Moreover based on

phytochemical qualitative analysis on leaves extracts showed the extracts contained flavonoid,

hidroquinon, saponin, tannin, alkaloid, triterpenoid and steroid. Those compounds were assumed

have high contribution in antidiabetic activities. GC-MS analysic also indicated the presence of

phenolic compounds (quinic acid, catechol) and fatty acid (hexadecanoic acid methyl ester) which

suspected have antidiabetic activity.These results strongly suggested that ethanol extract of jabon

leaves was a potential source for antidiabetic agents.

Keywords: -glucosidase enzyme, Anthocephalus cadamba, antidiabetic, ethanol extracts, in

vitro

Abstrak

Diabetes mellitus (DM) merupakan penyakit gangguan metabolik yang menjadi masalah utama

kesehatan di dunia termasuk Indonesia. Penelitian ini bertujuan untuk menetapkan rendemen zat

ekstraktif tanaman jabon, aktivitas antidiabetesnya secara in vitro terhadap enzim -glukosidase

serta menganalisis kandungan kimia ekstrak teraktifnya Ekstrak jabon dihasilkan dari proses

maserasi dengan etanol 95% pada berbagai bagian pohon (daun, kulit, kayu). Hasil penelitian

menunjukkan bahwa kadar ekstrak tertinggi terdapat pada bagian daun (16,5%), diikuti bagian

kulit (4,62%) dan kayu (2,04 %). Berdasarkan uji aktivitas penghambatan enzim -glukosidase,

ekstrak etanol daun jabon merupakan ekstrak teraktif dengan nilai IC50 7,24 µg ml-1 (sangat aktif),

sedangkan ekstrak etanol bagian kulit dan kayu tergolong tidak aktif (IC50 > 100 µg ml-1). Hasil

uji fitokimia secara kualitatif menunjukkan kelompok senyawa yang terkandung di dalam ekstrak

etanol daun jabon adalah flavonoid, hidroquinon, saponin, tannin, alkaloid, terpenoid dan steroid

yang diduga berperan dalam menghambat aktivitas enzim -glukosidase. Analisis GCMS


112 J. Ilmu Teknol. Kayu Tropis Vol.13 No.2 Juli 2015

mendeteksi adanya senyawa fenolik asam quinat dan katekol serta turunan asam lemak (asam

heksadekanoat metil ester) yang diduga memiliki aktivitas antidiabetes. Berdasarkan hasil

tersebut, ekstrak etanol daun jabon sangat berpotensi sebagai sumber obat andiabetes.

Kata kunci: Anthocephalus cadamba, antidiabetes, ekstrak etanol, enzim -glukosidase, in vitro

Pendahuluan

Pemanfaatan hasil hutan memiliki tingkat

efisiensi yang masih rendah yaitu sekitar

25%, sisanya 75% terbuang dalam bentuk

limbah. Untuk meningkatkan efisiensi

pemanfaatan sumber daya hutan maka

industri hasil hutan harus mampu

menerapkan konsep the whole tree

utilization yang memanfaatkan semua

bagian pohon dan semua komponen kimia

yang terdapat di dalamnya (Syafii 2008).

Zat ekstraktif merupakan salah satu

komponen kimia pohon yang dapat

dimanfaatkan sebagai bahan obat alam

(Fengel & Wagner 1995) termasuk obat

antidiabetes (Kim et al. 2004, Anurakkun

et al. 2007, Pasaribu 2009, Ichsan 2011,

Pasaribu et al. 2012, Mahanani 2012).

Diabetes mellitus (DM) merupakan

penyakit gangguan metabolik yang

menjadi masalah utama kesehatan di

dunia termasuk Indonesia. Penyakit DM

ditandai dengan tingginya kadar gula

dalam darah (hiperglikemia) yang

disebabkan karena kerusakan sel dalam

produksi insulin dan kerja insulin yang

tidak optimal (WHO 2006). Jumlah

penderita diabetes di dunia sebanyak 382

juta orang dengan angka kematian 5,1 juta

orang dan diperkirakan akan meningkat

menjadi 592 juta pada tahun 2035.

Indonesia menduduki posisi ketujuh

dengan jumlah penderita sebanyak 8,5

juta orang (IDF 2013). Sekitar 90%

penderita DM merupakan penderita DM

tipe 2 atau non-insulin dependent diabetes

mellitus (IDF 2014). Adanya

kecenderungan jumlah penderita diabetes

yang semakin meningkat, penggunaan

obat diabetes berbasis bahan kimia

sintetis yang menimbulkan berbagai efek

samping (Ahkam 2006) serta biaya

pengobatan yang semakin mahal telah

mendorong para peneliti untuk berupaya

menemukan dan mengembangkan obat

antidiabetes dari senyawa aktif bahan

alam dari tumbuhan obat yang relatif

lebih murah dan aman.

Salah satu jenis pohon cepat tumbuh dan

tanaman andalan pada hutan tanaman

maupun hutan rakyat yang berpotensi

untuk dikembangkan sebagai bahan baku

obat alam antidiabetes adalah jabon

(Anthocephalus cadamba). Pohon jabon

merupakan jenis pionir asli Indonesia dari

famili Rubiaceae. Daerah penyebarannya

meliputi seluruh Sumatera, Jawa Barat,

Jawa Timur, Kalimantan Timur, seluruh

Sulawesi, Nusa Tenggara Barat dan Irian

Jaya (Martawijaya et al. 1989,

Soerianegara & Lemmens 1994, Ogata et

al. 2008, Mansur 2013).

Pemanfaatan jabon sebagai obat

tradisional di Indonesia belum banyak

dilaporkan, sedangkan di India dan

Bangladesh, jabon merupakan obat

tradisional untuk berbagai penyakit

seperti febrifugal, antidiuretik,

anthelmintik, analgesik, anticatarrhal,

pembersih darah, astringent dan

antidiabetes (Marles & Farnsworth 1995,

Soumyanath 2006, Khare 2007, Ahmed

et al. 2011, Dubey et al. 2011, Kumar et

al. 2012,). Ekstrak air dari daun jabon

menunjukkan aktivitas analgesik dan

antiinflamasi (Ambujakshi et al. 2009,

Bachhav et al. 2009). Ekstrak metanol

kulit jabon juga memiliki aktivitas

analgesik, antipiretik dan antiinflamasi

(Mondal et al. 2009, Chandrashekar et al.

2010). Di samping itu, ekstrak fraksi etil

asetat dari daun jabon, ekstrak etanol dari



daun dan buah jabon serta ekstrak

metanol dari kulit jabon juga memiliki

aktivitas antioksidan (Chandel et al. 2011,

Chandel et al. 2012, Alekhya et al. 2013).

Sari et al. (2014) juga melaporkan bahwa

ekstrak metanol kulit jabon putih

memiliki aktivitas antiproliferasi terhadap

sel kanker payudara dan sel kanker

serviks.

Berdasarkan penelusuran pustaka belum

ditemukan penelitian tentang aktivitas

antidiabetes pohon jabon di Indonesia.

Hasil penelitian di India tentang

pemanfaatan kulit kayu jabon untuk

antidiabetes dalam bentuk ekstrak kasar

antara lain konsentrasi ekstrak metanol

dari kulit kayu jabon (400 mg kg-1)

berpengaruh signifikan menurunkan

kadar glukosa darah sebesar 23,65% pada

hewan ujicoba tikus (Gurjar et al. 2010),

sedangkan ekstrak etanol kulit kayu jabon

dengan konsentrasi 0,5 g kg-1 berpengaruh

signifikan menurunkan kadar glukosa

darah sebesar 23.8% pada hewan ujicoba

tikus (Bussa & Pinnapareddy 2010).

Ahmed et al. (2011) juga melaporkan

bahwa selain kulit, ekstrak metanol daun

jabon dosis 400 mg kg-1 dapat

menurunkan kadar gula darah sebesar

24,2% pada hewan ujicoba tikus.

Salah satu upaya pendekatan terapi untuk

mengobati diabetes adalah melalui

penghambatan enzim -glukosidase

dalam organ pencernaan untuk menekan

hiperglikemia post prandial dengan cara

menunda penyerapan glukosa,

mengontrol hiperglikemia dan

mengurangi komplikasi vaskular kronis

pada penderita diabetes (Dewi et al. 2007,

Kumar et al. 2011, Meng & Zhou 2012).

Inhibitor enzim -glukosidase merupakan

salah satu pendekatan pengobatan

alternatif DM tipe 2 (Anurakkun et al.

2007).

Berbagai senyawa aktif dari tanaman

yang memiliki aktivitas inhibitor -

glukosidase antara lain flavonoid,

alkaloid, terpenoid, saponin, tanin,

anthocyanin, glikosida, senyawa fenolik

dan lain-lain (Ragavan & Krishnakumari

2006, Tadera et al. 2006, Ahmed et al.

2011, Kumar et al. 2011, Patel & Mishra

2011). Beberapa golongan senyawa yang

terkandung dalam ekstrak metanol kulit

kayu jabon adalah flavonoid, alkaloid,

saponin, fenolik, triterpenoid,

karbohidrat, protein, glikosida dan

cadambin (Gurjar et al. 2010, Sari et al.

2014,). Ekstrak n-heksana dan metanol

daun jabon mengandung alkaloid,

flavonoid, fenol, proanthocyanidin,

anthocyanin dan karbohidrat (Ganjewala

et al. 2013, Gupta et al. 2013). Hal ini

mengindikasikan bahwa kulit kayu dan

daun jabon berpotensi mengandung

senyawa aktif antidiabetes melalui

penghambatan enzim α-glukosidase.

Bagian jaringan dalam pohon seperti

daun, kulit kayu, kayu gubal (sapwood)

dan kayu teras (heartwood) berpengaruh

terhadap kandungan senyawa aktif

tumbuhan selain umur, tempat tumbuh

dan genetik (Thompson et al. 2006, Gao

2007). Oleh karena itu perlu diteliti

kandungan dan bioaktivitas zat ekstraktif

antidiabetes yang terdapat pada berbagai

bagian pohon.

Berdasarkan penelitian terdahulu (Bussa

& Pinnapareddy 2010, Gurjar et al. 2010,

Ahmed et al. 2011), maka perlu dilakukan

penelitian untuk mendapatkan rendemen

dan aktivitas antidiabetes ekstrak dari

beberapa bagian pohon jabon. Pengujian

aktivitas antiabetes dilakukan secara in

vitro melalui penghambatan enzim α-

glukosidase.


Bahan dan Metode

Penyiapan bahan baku

Bahan baku yang digunakan adalah daun,

kulit batang dan kayu jabon umur 6 tahun

yang diperoleh dari lokasi tanaman di

sekitar Bogor. Bagian daun, kulit batang

dan kayu dari pohon jabon dibuat serbuk

menggunakan penggiling Willey dan

dilewatkan pada mesh screen berukuran

40-60 mesh, kemudian dikeringudarakan

hingga kadar air sekitar 15%. Untuk

memastikan jenis pohon yang digunakan,

sampel daun diidentifikasi di Herbarium

Bogoriense Bidang Botani Pusat

Penelitian Biologi LIPI Cibinong.

Analisis fitokimia

Pengujian fitokimia secara kualitatif

mengacu pada metode Harborne (1987).

Analisis fitokimia dilakukan untuk

mendeteksi keberadaan kelompok

senyawa antara lain alkaloid, flavonoid,

saponin, triterpenoid atau steroid, tannin

dan hidroquinon. Analisis fitokimia

dilakukan pada sampel uji serbuk

berbagai bagian pohon jabon dan ekstrak

teraktif dari bagian pohon jabon yang

mampu menghambat enzim -glukosidase.

Ekstraksi bahan

Sebanyak + 50 g serbuk bagian pohon

jabon dan samama seperti daun, kulit

batang dan kayu yang telah diukur kadar

airnya diekstraksi dengan cara maserasi

dalam 500 ml etanol 95% atau

perbandingan antara serbuk dan pelarut

sebesar 1: 10 selama + 24 jam pada suhu

kamar. Remaserasi dilakukan berulang

hingga filtrat jernih. Filtrat yang diperoleh

selanjutnya dipekatkan dengan

menggunakan vacuum rotary evaporator

sampai 100 ml pada suhu 40-50 oC. Untuk

penetapan kadar ekstraktif, sebanyak 5 ml

ekstrak yang telah dipekatkan kemudian

dikeringkan dalam oven bersuhu + 103 oC, sedangkan sisa ekstrak dikeringkan

dalam oven dengan suhu 40-50 oC untuk

analisis fitokimia dan uji aktivitas

antidiabetes.

Pengujian aktivitas inhibitor enzim α-

glukosidase

Uji aktivitas antidiabetes dilakukan

berdasarkan kemampuan ekstrak

menghambat aktivitas enzim α-

glukosidase berdasarkan reaksi enzimatik

secara in vitro. Pengujian dilakukan pada

ekstrak etanol dari bagian daun, kulit dan

kayu jabon.

Pengujian ini mengacu pada metode yang

digunakan Kim et al. (2004) dengan

sedikit modifikasi (Dewi et al. 2014).

Variasi konsentrasi ekstrak dibuat

dengan cara melarutkan 4 mg ekstrak

dalam 100 μl DMSO hingga konsentrasi

4% (40.000 μg ml-1) sebagai larutan

induk, selanjutnya diencerkan dengan

DMSO untuk menghasilkan konsentrasi

larutan ekstrak yang digunakan yaitu 5,

10, 25, 50, dan 100 μg ml-1. Larutan ρ-

NPG 5 mM sebanyak 250 µl dan buffer

fosfat 100 mM (pH 7,0) sebanyak 495 µl

dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang

berisi 5 µl ekstrak terlarut DMSO pada

berbagai variasi konsentrasi. Campuran

larutan tersebut diprainkubasi pada suhu

37 oC selama 5 menit, selanjutnya

ditambahkan 250 µl enzim -glukosidase

dan diinkubasi selama 15 menit. Reaksi

enzim dihentikan dengan penambahan 1

ml Na2CO3 0,2 M. Pengaruh

penghambatan ekstrak terhadap aktivitas

enzim -glukosidase ditentukan dengan

cara mengukur jumlah p-nitrofenol yang

dilepaskan menggunakan spektrofoto

meter pada panjang gelombang 400 nm.

Larutan blanko merupakan campuran

DMSO, buffer fosfat, ρ-NPG tanpa

penambahan ekstrak, sedangkan larutan



enzim digantikan dengan buffer fosfat

250 µl. Kontrol positif dan kontrol

negatif dibuat baik dengan enzim maupun

tanpa enzim. Sistem reaksi pengujian

tersaji pada Tabel. Kuersetin digunakan

sebagai larutan pembanding dengan

variasi konsentrasi (1-10 μg ml-1)

Kuersetin dijadikan sebagai kontrol

positif karena memiliki efek

penghambatan yang kuat terhadap enzim

α-glukosidase dari S. cereviceae

dibandingkan acarbose (Tadera et al.

2006, Li et al. 2009).

Persentase penghambatan diukur dengan

menggunakan persamaan sebagai berikut:

% Penghambatan = [(C – E)/C] x 100%

dengan C adalah absorbansi kontrol tanpa

sampel (kontrol1 – blanko) dan E adalah

absorbansi ekstrak (selisih absorbansi

ekstrak dengan enzim dan tanpa enzim).

Korelasi antara persentase penghambatan

dan konsentrasi ekstrak diplotkan dan

nilai Inhibitor Concentration (IC50)

dihitung melalui analisis persamaan

regresi logaritmiknya. Aktivitas

antidiabetes diketahui dari nilai IC50.

Nilai IC50 didefinisikan sebagai

konsentrasi inhibitor untuk menghambat

50% aktivitas enzim α-glukosidase pada

kondisi uji, sehingga nilai IC50 yang

semakin rendah mengindikasikan

aktivitas antidiabetes ekstrak yang

semakin tinggi (Kim et al. 2004).

Analisis komponen kimia ekstrak

teraktif

Analisis komponen kimia ekstrak teraktif

menggunakan alat Gas chromatography–

mass spectrometry (GC-MS) Agilent

Technologies 6890N series. Sampel

diambil sebanyak 1 μl dan dimasukkan

pada inlet. Pengolahan data menggunakan

software GC-MS data analysis.

Pemisahan senyawa dan analisis

kuantitatif komponen dilakukan pada GC

oleh kolom kapiler dengan diameter 0,25

mm dan panjang 60 m dengan suhu awal

40 oC, kenaikan suhu 15 oC menit-1 hingga

suhu 280 oC dan waktu akhir 10 menit.

Identifikasi senyawa dilakukan dengan

mencocokkan data pada spektrum massa

dengan data yang ada dalam WILEY 9th

library.

Tabel 1 Sistem reaksi pengujian aktivitas antidiabetes

Blanko (μl) Kontrol1

(μl)

Kontrol2

(μl)

Sampel (μl)

Ekstrak - - 5 5

DMSO 5 5 - -

Buffer 495 495 495 495

ρ-NPG 250 250 250 250

Pra-inkubasi pada penangas air 37 C selama 5 menit

Bufer 250 - 250 -

Enzim - 250 - 250

Inkubasi pada penangas air 37 C selama 15 menit

Na2CO3 1000 1000 1000 1000


Hasil dan Pembahasan

Identifikasi jenis pohon

Hasil identifikasi jenis pohon yang

dilakukan oleh Herbarium Bogoriense

LIPI Cibinong menunjukkan bahwa

pohon yang digunakan dalam penelitian

adalah jabon (Anthocephalus cadamba).

Identifikasi dilakukan dengan

menggunakan bagian daun dan telah

memastikan kebenaran jenis pohon yang

digunakan dalam penelitian ini.

Fitokimia serbuk jabon

Hasil analisis fitokimia secara kualitatif

menunjukkan bahwa kelompok senyawa

yang terdeteksi pada semua serbuk dari

berbagai bagian pohon jabon adalah

adalah flavonoid, alkaloid, triterpenoid,

saponin, dan hidroquinon (Tabel 1).

Studi pustaka menunjukkan beberapa

senyawa aktif yang termasuk kelompok

flavonoid, alkaloid, terpenoid, saponin,

tanin, anthocyanin, glikosida dan fenolik

memiliki aktivitas inhibitor enzim -

glukosidase (Ragavan & Krishnakumari

2006, Tadera et al. 2006, Kumar et al.

2011, Ahmed et al. 2011, Patel & Mishra

2011). Berdasarkan Tabel 1, terlihat

bahwa bagian pohon jabon baik daun,

kulit maupun kayu berpotensi memiliki

aktivitas penghambatan enzim -

glukosidase.

Kadar ekstrak

Ekstraksi maserasi menggunakan pelarut

etanol 95% pada berbagai bagian pohon

jabon menghasilkan kadar ekstrak yang

beragam yaitu 2,04-16,50%. Kadar

ekstrak tertinggi dihasilkan dari ekstraksi

bagian daun (16,50%), diikuti dengan

kulit (4,62%) dan kayu (2,04%).

Perbedaan kadar ekstrak dan wujud fisik

ekstrak menunjukkan bahwa kandungan

zat ekstraktif berbeda di antara berbagai

bagian pohon meskipun diekstraksi

dengan pelarut yang sama (Thompson et

al. 2006, Gao 2007).

Apabila mengacu pada klasifikasi

komponen kimia kayu Indonesia, kayu

jabon tergolong memiliki kadar zat

ekstraktif sedang, sedangkan daun dan

kulit jabon menghasilkan ekstrak dengan

kadar tergolong tinggi. Suatu bahan

tergolong berkadar ekstraktif tinggi jika

kadar zat ekstraktif lebih besar dari 4%,

kelas sedang (2-4%), dan kelas rendah (<

2%) (Lestari & Pari 1990).

Tabel 1 Hasil analisis fitokimia serbuk berbagai bagian pohon jabon

Daun Kulit Kayu

Alkaloid + + +

Flavonoid +++ +++ ++

Hidroquinon ++++ + +

Triterpenoid +++ ++ ++

Steroid ++ - -

Saponin + + ++

Tanin +++ + -

Kelompok senyawaSerbuk dari bagian pohon jabon

Keterangan : (-): tidak terdeteksi; (+): positif lemah; (++): positif sedang;

(+++): positif kuat; (++++): positif sangat kuat



Tabel 2 Kadar dan wujud fisik ekstrak etanol jabon

Bagian Kadar ekstrak* (%) Wujud fisik ekstrak

pohon (b/b)

Daun 16,5 padatan, hitam kehijauan

Kulit 4,62 padatan, coklat kekuningan

Kayu 2,04 padatan, kuning kecoklatan

Keterangan: * rerata dari 3 ulangan, diukur pada kondisi berat kering oven + 103 C

Bagian daun jabon memiliki kadar

ekstrak tertinggi dibandingkan kulit dan

kayunya. Kadar ekstrak etanol pada

bagian daun yang tinggi disebabkan

antara lain karena adanya senyawa

klorofil yang terekstraksi oleh etanol

(Harborne 1987, Sari et al. 2011).

Klorofil dapat larut dalam pelarut organik

seperti etanol, aseton, metanol, eter dan

kloroform (Sari et al. 2011). Fenomena

yang sama terdapat pada penelitian Syafii

et al. (2014) yang menghasilkan kadar

ekstrak daun mindi tertinggi

dibandingkan kulit dan kayunya.

Apabila dibandingkan dengan penelitian

lain, kadar ekstrak etanol daun jabon lebih

rendah dibandingkan kadar ekstrak etanol

daun jabon di India dengan cara

sokhletasi yaitu 30,5 % (Rajesh et al.

2014) dan refluks yaitu 23,24 % (Chandel

et al. 2012). Hal tersebut dikarenakan

metode sokhletasi dan refluks

menggunakan panas dan

berkesinambungan sehingga proses

ekstraksi lebih sempurna (Kristanti et al.

2008). Cara sokhletasi dan refluks

dikhawatirkan akan merusak senyawa

aktif jabon yang tidak tahan panas

sehingga ekstraksi dilakukan dengan cara

remaserasi dingin yang menghasilkan

kadar ekstrak lebih rendah.

Bagian kulit memiliki kadar ekstrak lebih

tinggi daripada kayu. Hal tersebut diduga

karena kandungan konstituen lipofil dan

dan hidrofil di dalam kulit yang lebih

tinggi dibandingkan kayunya (Sjostrom

1998). Fenomena yang sama terdapat

pada penelitian Sari et al. (2011) yang

menghasilkan kadar ekstrak kulit surian

(Toona sinensis) lebih tinggi

dibandingkan kayunya serta penelitian

Syafii et al. (2014) pada ekstrak kulit dan

kayu pohon mindi (Melia azedarach).

Aktivitas antidiabetes ekstrak etanol

jabon

Hasil pengujian aktivitas antidiabetes

secara in vitro menunjukkan bahwa

ekstrak etanol jabon mampu

menghambat kerja enzim -glukosidase.

Gambar 1 menunjukkan bahwa

peningkatan konsentrasi ekstrak dapat

meningkatkan persentase penghambatan

enzim -glukosidase. Akan tetapi, respon

penghambatan enzim -glukosidase oleh

ketiga jenis ekstrak berbeda. Perbedaan

ini disebabkan oleh jenis dan komposisi

zat ekstraktif yang berbeda. Tabel 2

menunjukkan bahwa kadar dan wujud

fisik ketiga jenis ekstrak berbeda yang

menegaskan bahwa jenis dan komposisi

zat ekstraktif ketiga ekstrak berbeda. Hal

ini dipertegas oleh hasil penelitian Sari et

al. 2011 yang menyatakan bahwa

perbedaan jenis ekstrak etanol pada

berbagai bagian surian (daun, kulit, kayu

teras, kayu gubal) menghasilkan respon

bioaktivitas antioksidan yang berbeda.

Aktivitas antidiabetes ditentukan dari

nilai IC50 yang dihasilkan dari persamaan

regresi hasil interpolasi konsentrasi

ekstrak dengan persen penghambatan


enzim -glukosidase. Tabel 3

menunjukkan nilai IC50 ketiga ekstrak

jabon yang berbeda. Perbedaan nilai

tersebut menunjukkan aktivitas

antidiabetes yang berbeda pula. Ekstrak

etanol daun jabon memiliki aktivitas

antidiabetes tertinggi dan tergolong

sangat aktif, sedangkan ekstrak etanol

kulit dan kayu jabon tergolong tidak aktif

sebagai penghambat enzim -

glukosidase. Darmawan et al. (2010)

menyatakan bahwa ekstrak yang memiliki

aktivitas antidiabetes tergolong sangat

aktif jika nilai IC50 < 10 μg ml-1,

tergolong aktif dan tidak aktif bila nilai

IC50 berturut-turut 10-100, dan > 100 μg

ml-1.

Ekstrak etanol daun jabon merupakan

ekstrak teraktif dengan nilai IC50 terkecil

yaitu 7,24 µg ml-1 (sangat aktif)

dibandingkan dengan ekstrak lainnya

(Tabel 3). Tingginya bioaktivitas

antidiabetes ekstrak etanol daun jabon

diduga karena adanya senyawa aktif dari

kelompok senyawa alkaloid, flavonoid,

triterpenoid, tannin, steroid, saponin dan

hidroquinon yang terdapat dalam serbuk

daun jabon. Ekstrak etanol mampu

melarutkan alkaloid, flavonoid, tanin

(Harborne 1996, Houghton dan Raman

1998), hidroquinon (Depkes 1995). Sari

et al. (2011) menyatakan bahwa

kelompok senyawa yang terdeteksi pada

semua ekstrak etanol berbagai bagian

pohon surian adalah flavonoid, kuinon,

triterpenoid, steroid, dan tanin. Irwan

(2011) menyebutkan bahwa pelarut etanol

pada ekstrak daun wungu dapat

mengekstraksi alkaloid dan flavonoid.

Hasil penelitian Ichsan (2011)

menunjukkan bahwa senyawa alkaloid,

flavonoid dan hidrokuinon dalam kulit

kayu suren dapat larut dalam etanol.

Fitokimia ekstrak teraktif

Ekstrak etanol daun jabon merupakan

ekstrak prospektif sebagai antidiabetes

karena merupakan ekstrak teraktif yang

mampu menghambat enzim -

glukosidase dengan nilai IC50 7,24 μg

ml-1 dan kadar ekstrak tertinggi (16,5%).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100 120

Daun Kulit Kayu

Konsentrasi ekstrak (µg mL-1)

Pengham

bata

n

enzi

m

-glu

ko

sdase

(%)

Persamaan :1. y daun = 22.697 ln (x) + 5.0662;

R2 = 0.87512. y kulit = 2.2834 ln (x) - 0.942;

R2 = 0.95813. y kayu = 1.6313 In (x) + 0.4788;

R2 = 08562

Konsentrasi ekstrak µg ml-1

Gambar 1 Grafik hubungan konsentrasi ekstrak etanol daun, kulit dan kayu jabon dengan

persen penghambatan enzim -glukosidase



Tabel 3 Nilai IC50 dan aktivitas antidiabetes ekstrak etanol dari berbagai bagian

pohon jabon

Nilai IC50 *) Aktivitas penghambatan

(µgmL-1) enzim -glukosidase **)

1 Daun 7,24 + 0,40 sangat aktif

2 Kulit > 100 tidak aktif

3 Kayu > 100 tidak aktif

Jenis ekstrakNo

Keterangan :

*) rerata dari 3 ulangan dengan kontrol positif quercetin (nilai IC50 4,83 µg ml-1)

**) Darmawan (2010)

Berdasarkan analisis fitokimia kualitatif,

ekstrak etanol daun jabon mengandung

senyawa kimia dari kelompok senyawa

flavonoid dan hidroquinon dengan

intensitas kuat dan sangat kuat, saponin

dan tannin dengan intensitas sedang serta

alkaloid, triterpenoid dan steroid yang

tergolong lemah (Tabel 4). Kelompok

senyawa dengan intensitas kuat dan

sangat kuat yaitu flavonoid dan

hidroquinon diduga mengandung

senyawa kimia yang berperan terhadap

tingginya aktivitas penghambatan enzim

-glukosidase pada ekstrak etanol daun

jabon. Hasil penelusuran pustaka

menunjukkan bahwa flavanoid

(antosianin, isoflavon dan flavonol)

dengan nilai IC50 < 15 µM (Kumar et al.

2011) serta hidroquinon mampu

menghambat enzim -glukosidase

(Yadao et al. 2015).

Komponen kimia ekstrak teraktif

Hasil analisis komponen kimia dengan

GC-MS (Tabel 5) menunjukkan bahwa

ekstrak teraktif yaitu ekstrak etanol daun

jabon mengandung senyawa fenolik

(asam quinat, katekol) dan turunan asam

lemak (asam heksadekanoat) yang

berpotensi memiliki aktivitas

antidiabetes. Penelusuran pustaka

menunjukkan bahwa senyawa fenolik

asam kuinat memiliki aktivitas

antidiabetes pada hewan tikus uji coba

(Ong et al. 2010) serta memiliki

kemampuan untuk menghambat enzim -

glukosidase secara in vitro (Iwai et al.

2006). Turunan dari senyawa katekol juga

memiliki aktivitas antihiperglisemik pada

hewan tikus uji coba (Kumar et al. 2009).

Asam heksadekanoat mampu

menurunkan kadar gula darah dalam

hewan tikus uji coba (Natarajan & Dash

2013).

Tabel 4 Fitokimia ekstrak etanol daun

jabon

Intensitas

deteksi *

Alkaloid +

Flavonoid +++

Hidroquinon ++++

Triterpenoid +

Steroid +

Saponin ++

Tanin ++

Kelompok senyawa

Keterangan : (-): tidak terdeteksi; (+): positif

lemah; (++): positif sedang; (+++):

positif kuat; (++++): positif sangat kuat

µg ml-1


Tabel 5 Dugaan jenis senyawa kimia dalam ekstrak etanol daun jabon berdasarkan

analisis GCMS

No Nama senyawa Konsentrasi relatif*(%)

1 Asam quinat 35,05

2 Katekol 3,78

3 Asam heksadekanoat metil ester 3,71

Keterangan: *) Konsentrasi relatif terhadap 15 senyawa terdeteksi.

Kesimpulan

Maserasi berbagai bagian pohon jabon

dengan pelarut etanol 95% menghasilkan

kadar ekstrak tertinggi pada daun

(16,5%), diikuti kulit (4,62%), dan kayu

(2,04 %). Ekstrak etanol daun jabon

memiliki aktivitas penghambatan enzim

-glukosidase tertinggi dan tergolong

sangat aktif (nilai IC50 7,24 µg ml-1),

sedangkan ekstrak etanol kulit dan kayu

jabon tergolong tidak aktif sebagai

antidiabetes. Hasil analisis fitokimia

ekstrak etanol daun jabon terdeteksi

mengandung kelompok senyawa

flavonoid, hidroquinon, saponin, tannin,

alkaloid, triterpenoid dan steroid yang

berpotensi sebagai antidiabetes.

Berdasarkan analisis GCMS, ekstrak

etanol daun jabon terdeteksi mengandung

senyawa fenolik asam quinat dan katekol

serta asam lemak heksadekanoat yang

diduga berperan dalam aktivitas

penghambatan enzim -glukosidase.

Ucapan Terima Kasih

Penulis menyampaikan terima kasih

kepada Kementerian Lingkungan Hidup

dan Kehutanan yang telah mendanai

penelitian ini, Laboratorium Kimia Hasil

Hutan IPB tempat ekstraksi, Pusat

Penelitian Kimia LIPI Puspitek Serpong

tempat menguji aktivitas antidiabetes,

Laboratorium Kimia Analitik FMIPA

IPB tempat menganalisis fitokimia dan

Laboratorium Forensik Bareskrim POLRI

tempat menganalisis GC-MS.

Daftar Pustaka

Ahkam, S. 2006. Ramuan Herbal untuk

Diabetes Melitus. Jakarta (ID):

Penebar Swadaya.

Ahmed F, Rahman S, Ahmed N, Hossain

M, Biswas A, Sarkar S, Banna H,

Khatun A, Chowdury MH,

Rahmatullah M. 2011. Evaluation of

Neolamarckia cadamba (Roxb)

Bosser leaf extract on glucose

tolerance in glucose induced

hyperglycemic mice. Afr J Tradit

Complement Altern Med. 8(1):79-81.

Alekhya V, Deepan T, Sahoo S,

Dhanaraju MD. 2013. Preliminary

screening and evaluation of in vitro

antioxidant activity of Anthocephalus

cadamba by using solvent extracts.

Europ. J. Biol. Sci. 5(1):34-37.

Ambujakshi HR, Antony ST, Kanchana

Y, Patel R, Thakkar H, Shyamnanda.

2009. Analgesic activity of

Anthocephalus cadamba leaf extract. J.

Pharmacy Res. 2:1279-1280.

Anurakkun NJ, Bhandari MR, Kawabata

J. 2007. -Glucosidase inhibitors

from devil tree (Alstonia scholaris).

Food Chemistry 103:1319-1323.



Bachhav RS, Buchake VV, Aher SS,

Rode RR, Saudagar RB. 2009.

Analgesic and anti-inflammatory

activities of Anthocephalus cadamba

Roxb leaves in wistar rats. Adv. In

Pharmacol and Toxicol. 10:123-130.

Bussa SK, Pinnapareddy J. 2010.

Antidiabetic activity of stem bark of

Neolamarckia cadamba in alloxan

induced diabetic rats. IJPT 2(2): 314-

324.

Chandel M, Kaur S, Kumar S. 2011.

Studies on the genoprotective/

antioxidant potential of methanol

extract of Anthocephalus cadamba

(Roxb) Miq. J. Med. Plants. Res.

5(19):4764-4770.

Chandel M, Sharma U, Kumar N, Singh

B, Kaur S. 2012. Antioxidant activity

and identification of bioactive

compounds from leaves of

Anthocephalus cadamba by ultra-

performance liquid chromatography/

electrospray ionization quadropole

time of flight mass spectrometry.

APJTM :977-985.

Chandrashekar KS, Borthakur A,

Prasanna KS. 2010. Anti-

inflammatory effect of the methanol

extract from Anthocephalus cadamba

stem bark in animal models. Int .J.

Plant Biol. 1:30-32.

Darmawan A, Hanafi M, Abbas J, Dewi

RT, Ernawati T, Sugiwati S, Fajriah S,

Megawati, Meiliawati L, Taufik R.

2010. Isolasi, Karakterisasi Dan

Elusidasi Senyawa Bioaktif

Antidiabetes Dari Daun Cocor Bebek

(Kalanchoe pinnata (Lam) Pers.).

Serpong: Pusat Penelitian Kimia

Lembaga Ilmu Pengetahuan

Indonesia.

[Depkes] Departemen Kesehatan RI.

1995. Farmakope Indonesia Ed ke-4.

Jakarta (ID): Depkes RI.

Dewi RT, Iskandar Y, Hanafi M,

Kardono LBS, Angelina M, Dewijanti

DI, Banjarnahor SDS. 2007.

Inhibitory effect of koji Aspergillus

terreus on a-glucosidase activity and

postprandial hyperglycemia. Pak. J.

Biol. Sci 10(18):3131–3135.

Dewi RT, Tachibana S, Darmawan A.

2014. Effect on -glucosidase

inhibition and antioxidant activities of

butyrolactone derivatives from

Aspergillus terreus MC751. Med

Chem Res. 23(1):454-460.

Dubey A, Nayak S. Goupale DC. 2011.

Anthocephalus cadamba: a review.

PHCOG J 2(11):71-76.

Fengel D, Wegener G. 1995. Kayu:

Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-reaksi. .

Yogyakarta (ID): Gadjah Mada

University Pr.

Ganjewala D, Tomar N, Gupta AK. 2013.

Phytochemical composition and

antioxidant properties of methanol

extracts of leaves and fruits of

Neolamarckia cadamba (Roxb).

TBAP 3(4):232-240.

Gao H. 2007. Chemical analysis of

extract from port-orford cedar [thesis].

Lousiana State: The School of

Renewable Natural Resources.

Gupta A, Anand M, Yadav S, Gautam J.

2013. Phytochemical studies and

antioxidant activity of different leaves

extracts of A. cadamba. JFSET

1(1):21-25.

Gurjar H, Jain SK, Irchhaiya R,

Nandanwar R, Sahu VK, Saraf H.

2010. Hypoglycemic effects of

methanolic extract of Anthocephalus

cadamba bark in alloxan induced


diabetic rats (Rox B) Miq. IJPSR

1(3):79-83.

Gurjar H, Jain SK, Nandanwar R, Sahu

VK. 2010. Phytochemical screening

on the stem bark of Anthocephalus

cadamba (Rox B) Miq. IJPSR

1(7):108-115.

Harborne JB. 19967. Metode Fitokimia:

Penuntun Cara Modern Menganalisis

Tumbuhan. Padmawinata K, Soediro I,

penerjemah; Niksolihin S, penyunting.

Terjemahan dari: Phytochemical

methods. Bandung (ID): ITB Pr.

Houghton PJ, Raman A. 1998.

Laboratory Handbook for the

Fractionation of Natural Extracts.

London: Chapman & Hall.

[IDF] International Diabetes Federation.

2014. About Diabetes.

http://idf.org/ABOUT-DIABETES

[IDF] International Diabetes Federation.

2013. IDF Diabetes Atlas 6th ed.

Brussels (BE): IDF Publishing.

Ichsan SA. 2011. Aktivitas ekstrak kulit

kayu suren (Toona sinensis Merr)

sebagai antioksidan dan antidiabetes

secara in vitro [skripsi]. Bogor (ID):

Institut Pertanian Bogor.

Iwai K, Kim MY, Onodera A, Matsue H.

2006. -glucosidase inhibitory and

antihyperglicemic effects of

polyphenols in the fruit of Viburnum

dilatatum Tunb. J. Agric. Food Chem

54: 4588-4592.

Jo SH, Ka EH, Lee HS, Jang HD, Kwon

YI. 2009. Comparison of antioxidant

potential and rat intestinal α-

glucosidase inhibitory activities of

quercetin, rutin, and isoquercetin.

IJARNP 2:52-60.

Khare CP. 2007. Indian medicinal plants

an illustrated dictionary. New York

(US): Springer Science+Bussiness

Media LCC. Pp: 55

Kim YM, Wang MH, Rhee HI. 2004. A

novel α-glucosidase inhibitor from

pine bark. Carbohydrat Res. 339:715-

717.

Kristanti AN, Aminah NS, Tanjung M,

Kurniadi B. 2008. Buku Ajar

Fitokimia. Surabaya (ID): Airlangga

University Press.

Kumar M, Rawat P, Rahuja N, Srivastava

AK, Maurya R. 2009.

Antihyperglycemic activity of

phenilpropanoyl esters of cathecol

glycoside and its dimers from

Dodecadenia grandiflora.

Phytochemistry 70: 1448-1455

Kumar V, Mahdi F, Chander R, Singh R,

Mahdi AA, Khanna KA, Bhatt S,

Kuswaha RS, Jawad K, Saxena JK,

Singh RK. 2010. Hypolipidemic and

antioxidant activity of Anthocephalus

indicus (kadam) root extract. IJBB

47:104-109.

Kumar, S., Narwal S., Kumar V., Prakash

O. 2011. -glucosidase inhibitors

from plants: A Natural approach to

treat diabetes. Pharmacogn Rev. 5

(9):19-29.

Kumar S, Saini M, Kumar V, Prakash O,

Arya R, Rana M, Kumar D. 2012.

Traditional medicinal plants curing

diabetes: a promise for today and

tomorrow. Asian JTM 7(4):178-188.

Lestari SB, Pari G. 1990. Analisis kimia

beberapa jenis kayu Indonesia. J

Penel. Hasil Hutan 7: 96-100.

Li YQ, Zhou FC, Gao F, Bian JS, Shan F.

2009. Comparative evaluation of

quercetin, isoquercetin, and rutin as

inhibitor of α-glucosidase. J Agri.

Food Chem. 57:11463-11468.

http://idf.org/ABOUT-DIABETES



Mahanani PIS. 2012. Uji aktivitas

antidiabetes dengan metode

penghambatan enzim alfa-

glukosidase dan penapisan fitokimia

dari fraksi teraktif kulit batang buni

(Antidesma bunius L.) [skripsi].

Depok: Universitas Indonesia.

Marles RJ, Farnsworth NR. 1995.

Antidiabetic plants and their active

constituents. Phytomedicine 2(2):

137-189.

Martawijaya A, Kartasujana I, Mandang

YI, Prawira SA, Kadir K. 1989. Atlas

kayu Indonesia jilid II. Bogor: Badan

Penelitian dan Pengembangan.

Departemen Kehutanan.

Mansur I. 2013. Prospek pengembangan

jabon untuk mendukung

pembangunan hutan tanaman.

Seminar dan Pameran Hasil-hasil

Penelitian Tema ‘Prospek

Pengembangan Hutan Tanaman

(Rakyat), Konservasi dan Rehabilitasi

Hutan. BPK Manado 23 Oktober 2013.

Meng P, Zhou X. 2012. a-Glucosidase

inhibitory effect of a bioactivity

guided fraction GIB-638 from

Streptomyces fradiae PWH638. Med

Chem Res 21:4422–4429.

Mondal S, Dash GK, Acharyya S. 2009.

Analgesic, anti-inflammatory and

antipyretic studies of Neolamarckia

cadamba barks. J. Pharmacy Res

2:1133-1136.

Natarajan V, Dhas ASAG. 2013. Effect

of active fraction isolated from the leaf

extract of Dregea volubilis (Linn)

Benth on plasma glucose

concentration and lipid profile in

streptozotocin induced diabetic rats.

SpringerPlus (2):1-6.

Ogata K, Fujii T, Abe H, Baas P. 2008.

Identification of the timbers of

southeast asia and the western pacific.

Japan (JP): Kaiseisha Pr.

Ong KW, Hsu A, Song L, Huang D, Tan

BKH. 2011. Polyphenols rich

Vernonia amygdalina shows

antidiabetic effects in streptozotocin

induced diabetic rats. J.

Ethnopharmacol. 133: 598-607.

Pasaribu GT. 2009. Zat ekstraktif kayu

raru dan pengaruhnya terhadap

penurun kadar gula darah secara in

vitro [tesis]. Bogor: Institut Pertanian

Bogor.

Pasaribu F, Sitorus P, Bahri S. 2012. Uji

ekstrak etanol kulit buah manggis

(Garcinic mangostana L.) terhadap

penurunan kadar glukosa darah. J

Pharma. Pharmacol. 1(1):1-8.

Patel MB, Mishra B. 2011.

Hypoglycemic activity of alkaloidal

fraction of Tinospora cordifolia.

Phytomedicine 18:1045-1052.

Ragavan B, Krishnakumari S. 2006.

Antidiabetic effect of T. arjuna bark

extract in alloxan induced diabetic

rats. IJCB 21(2):123-128.

Rajesh T, Roy AK, Erumalla VNR, Goli

D, Basha SJ. 2014. Development and

evaluation of antimicrobial ointment

formulation containing extracts of

Ocimum sanctum, Anthocephalus

cadamba, Allium sativum and

Origanum vulgare. WJPR 3(5): 398-

422.

Sari RK, Syafii W, Achmadi SS, Hanafi

M. 2011. Aktivitas antioksidan dan

toksisitas ekstrak etanol Surian (Toona

sinensis). JITHH 4(2): 46-52.

Sari RK, Armilasari D, Nawawi DS,

Darmawan W, Mariya S. 2014.

Aktivitas antiproliferasi ekstrak jabon

putih (Anthocephalus cadamba Miq)

terhadap sel kanker payudara dan


serviks. J Ilmu Teknol Kayu Tropis

12(1):91-100.

Soerianegara I, Lemmens RHMJ (Eds.).

1994. Plant resources of south-east

asia No 5 (1): Timber trees: Major

commercial timbers. Wageningen,

Netherlands: Pudoc-DLO.

Soumyanath A. 2006. Traditional

medicines for modern times

antidiabetic plants. New York (US):

CRC Pr. Pp: 56

Sjostrom E.1998. Kimia Kayu, Dasar-

dasar dan Penggunaan.

Sastrohamidjojo H, penerjemah;

Prawirohatmodjo S, editor.

Yogyakarta: Gajahmada Univ. Press.

Terjemahan dari: Wood Chemistry,

Fundamentals and Applications.

Syafii W. 2008. Peningkatan efisiensi

pemanfaatan hasil hutan melalui

penerapan konsep “the whole tree

utilization” di dalam: Pemikiran Guru

Besar Institut Pertanian Bogor:

perspektif ilmu-ilmu pertanian dalam

pembangunan nasional. Bogor:

Penebar Swadaya-IPB Pr. Hlm 187-

191.

Syafii W, Sari RK, Maemunah S. 2014.

Uji bioaktivitas zat ekstraktif pohon

mindi (Melia azedarach Linn) dengan

metode brine shrimp lethality test. J

Ilmu Teknol Kayu Tropis 12(1):48-55.

Tadera K, Minami Y, akamatsu K,

Matsuoka. 2006. Inhibitor of α-

glucosidase and α-amylase by

flavonoids. J Nutr. Sci. Vitaminol.

52:149-153.

Thompson A, Cooper J, Ingram I. 2006.

Distribution of terpenes in heartwood

and sapwood of loblolly pine. Forest

Prod J 56(7/8):46-48.

Yadao N, Priya CL, Rao KVB. 2015.

Carbohydrate hydrolyzing enzyme

inhibitor property, antioxidant and

phytochemical analysis of Cassia

auriculata, Delonix regia and Vinca

rosea Linn: an in vitro study. JAPS

5(05): 018-027.

[WHO]. World Health Organization.

2006 Definition and diagnosis of

diabetes mellitus and intermediate

hiperglicaemia. Report of WHO/IDF

Consultation 2006. Roma: WHO.

Riwayat naskah:

Naskah masuk (received): 5 Januari 2015

Diterima (accepted): 7 Maret 2015

125 Development of Testing Frame for Diagonal Shear Test of Composite


Jauhar Fajrin

Development of Testing Frame for Diagonal Shear Test of Composite


Jauhar Fajrin

Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Mataram,

Lombok, 83115

Corresponding author: [email protected]

Abstract

This paper reports the development of a testing frame for diagonal in-plane shear test of

composite panels and engineered wood products. The study was divided into two subsequent

experimental works. The first experiment was conducted by assessing several frame

configurations with small-scale frame test. The second experimental work was conducted by

applying the selected frame obtained from the first stage experiment to assess the in-plane shear

performance of medium density fibre (MDF) board. The result shows that the developed testing

frame has been able to generate a pure shear mechanism which is extremely important in the

investigation of in-plane shear behaviour of composite panels and engineered wood products.

Other important findings are includes; 1) frame with pin at all four corners and the tested panel

located in between the upper and bottom frame and connected with bolts is the best choice for

inducing in-plane shear mechanism, 2) the developed frame that has all four corners pin-jointed

using bolts to obtain free-movement to vertical and horizontal directions works better than those

with only two pin-jointed corner at the top and bottom corners that formerly developed by other

reseachers.

Keywords: diagonal shear test, engineered wood, in-plane shear, testing frame

Abstrak

Artikel ini melaporkan tentang hasil studi pengembangan bingkai pengujian untuk

melakukan uji geser diagonal pada panel komposit dan produk kayu olahan. Penelitian

dilakukan melalui dua tahapan eksperimen. Eksperimen pertama dilakukan dengan cara

menguji beberapa alternatif konfigurasi bingkai pengujian menggunakan prototipe skala

kecil. Eksperimen tahap kedua dilakukan dengan cara mengaplikasikan bingkai

pengujian terbaik yang direkomendasikan dari eksperimen tahap pertama untuk menguji

perilaku geser diagonal dari panel MDF. Hasil penelitian menunjukan bahwa bingkai

pengujian yang dikembangkan mampu menciptakan kondisi geser murni yang

merupakan prasyarat sangat penting dalam melakukan investigasi perilaku geser dari

panel komposit dan produk kayu olahan. Hasil temuan lain yang cukup penting adalah;

1) bingkai pengujian yang dipasang pada bagian atas dan bawah panel dan dihubungkan

dengan pin pada ke-empat pojoknya mampu menciptakan kondisi geser murni yang

paling baik, 2) bingkai pengujian dengan empat pojok yang dihubungkan dengan baut

untuk menciptakan kondisi bebas bergerak pada arah vertikal maupun horisontal bekerja

lebih baik dibandingkan dengan bingkai pengujian yang hanya menggunakan 2 pin pada

pojok bagian atas dan bawah yang telah dikembangkan oleh peneliti lain sebelumnya.

Kata kunci: bingkai testing, geser diagonal, panel komposit, kayu olahan



Introduction

Diagonal shear testing is commonly

performed to measure the in-plane shear

properties of a material. Shear testing has

proven to be one of the most difficult

areas of mechanical property testing.

While shear modulus measurements are

considered accurate, there is difficulty in

measuring shear strength. The presence

of non-pure shear loading, non-linear

behaviour, edges, material coupling, or

the presence of normal stresses makes

shear strength determination

questionable. Ideally, for quantitative

shear measurements, the shear stress

must be uniform in the test section of the

specimen throughout the linear and non-

linear response regimes. This region

should be located in one of the maximum

shear stress areas relative to all other

regions of the specimens. In addition, a

unique relationship should exist between

the applied load and the magnitude of the

shear stress in the test section.

There are several terms given by

researchers to this test such as picture-

frame shear test (Lee & Munro 1986),

deformable square test (Castenie et al.

2004), diagonal shear test (Mosalam et

al. 2008) and even small-scale racking

test (Bi & Coffin 2006). Based on the

way the load is transmitted to the

specimen, the diagonal in-plane shear

test can be divided into two categories;

diagonal tension and diagonal

compression test.

The diagonal tension shear test is

performed using deformable square

panels. The frame transfers the tension

load vertically to the specimen and at the

same time the compression load along

the horizontal axis produces a pure state

of shear within the specimen. Usually,

the loads are transmitted from the frame

to the specimen by bolting (Castenie et

al. 2004). An appropriate design of the

testing frame is very important to ensure

that a uniform stress develops in the

sample. A poorly made frame will cause

excessive stress in the corners and

premature local failures.

As the name implies, the diagonal

compression test involves applying a

vertical load in a compression direction

which creates a horizontal tension load

distribution within the specimen. The

concept is, however, similar to that of the

diagonal tension test with the exception

for the direction of the applied load. For

a sandwich structure however, the best

way to investigate the in-plane shear

under diagonal test scheme may be to use

tension apparatus as suggested by Kuenzi

et al. (1962). They noted that in the early

sandwich work, a compression type of

loading apparatus was commonly used to

induce shear. However, it was found later

that the compression arrangement was

unsatisfactory because it tended to

amplify initial eccentricities and, for that

reason, produced a low result. They also

mentioned that a tension type of

apparatus would develop the same

quality of shear and would also produce

greater buckling loads than would

apparatus of the compression type. While

the diagonal in-plane shear test on

sandwich structures is mostly conducted

with a tension load arrangement, the

diagonal compression test remains

important to investigate the in-plane

shear of masonry structure.

In a symposium on shear and torsion

testing held by ASTM, Youngquiest and

Kuenzi (1961) presented their work at

the U.S. Forest Products laboratory on

shear and torsion testing of wood,

plywood and sandwich construction. This

paper briefly described the test method,

traced the history of some of the

methods, and presented a discussion of

their advantages, disadvantages and

suitability. For the tensile loading

method, the specimens were glued to a

hardwood loading blocks. Strain

measurements taken at various points on

the panel showed that within the elastic

range a nearly uniform strain distribution



Jauhar Fajrin

was possible. They also suggested that a

great care must be given in the alignment

of the holes for the loading pins and in

the proper location of the text fixtures.

Bryan (1961) carried out a photo-elastic

investigation of the stress distribution in

the panel and found that the stress

distribution deviated substantially from

pure shear; accordingly the method was

not appropriate for measuring the in-

plane shear modulus. However, they

showed that at the critical region (which

along the edge) the stress state was

essentially uniform pure shear and thus

recommended that this test should be an

accurate method for determining the in-

plane shear strength.

De-Iorio et al. (2002) noted that the shear

test can be carried out on a rectangular or

square thin panel where the panel edges

were joined along to form a mechanism

by four rigid rods which are mutually

hinged at their ends. If the material is

orthotropic, with two principal directions

parallel to the panel edges, or if it is

isotropic, it is possible to impose the

displacements that correspond to a

uniform shear stress distribution in the

panel. Bi and Coffin (2006) applied a

tension load scheme to the specimen

panels in order to investigate their

racking performance. They called the test

as a small-scale racking test developed to

evaluate paperboard-based sheathing

materials used in framed wall-

construction.

After reviewing a number of studies

dealing with in-plane shear test of

sandwich panels available in the

literatures, some findings can be

summarized as follows. First, there are

two types of diagonal in-plane shear test

based on the way the load is applied to

the specimen; diagonal tension and

diagonal compression test. The diagonal

compression test is more frequently used

in the testing of concrete and masonry

structure. While diagonal tension is often

used for wood based panels or sandwich

panels that naturally week in

compression. Second, there are two

boundary conditions related to the

jointing system of the testing rig. The

first type has four pin jointed corners

(Morgenthaller et al. 2005, Bi & Coffin

2006, Hossain et al. 1998) and the

second type employs 2 pin jointed

corners at the location where the load is

applied (Castenie et al. 2004, Kuenzi et

al. 1962, Youngquest & Kuenzi 1961,

Bryan 1961). The first type was designed

based on the assumption that in the real

industry application of wall panel, all the

edges are clamped using a rigid border.

However, during the panel test the

specimen may experience lower stress

since part of load was transferred directly

to the other load pin without passes

through the specimen. The second type

was designed to overcome this

shortcoming. Third, the typical panel test

specimens for the diagonal shear test are

in the range of 300-850 mm in size

which is significantly smaller than the

typical size of a racking wall test. Lastly,

the typical failure modes of diagonal

tension test are typically crimping,

sudden failure of the core, skin shear

failure shear buckling of the panel and

skin wrinkling.

The outcomes from the review are

considered in the design and

development of testing rigs by the

authors. This paper reports the

development of a testing frame for

diagonal in-plane shear test of composite

panels and engineered wood products.

Experimental program

The experiment was conducted in two

stages. First, assessing several

configurations of frame with small-scale

frame test. Second, applying the selected

frame from first stage to assess the in-

plane shear performance of medium

density fiber (MDF) board, which is an

engineered wood product.


For the firt stage, five different

configurations of testing frames were

developed and assessed. The specimens

used in the testing were prepared from a

polyethylene sheet. The reason of using

this specimen material was to observe the

likely pattern of deformation during the

progress of the testing. The basic idea of

this evaluation was based on the work of

Cao et al. (2008), Sun and Pan (2005),

Zhu et al. (2007) and Mohammed et al.

(2000), where the in-plane shear

deformation of woven fabric composite

was assessed. The configuration of the

test rig itself was based on the work of

other researchers who were investigating

the in-plane shear test of sandwich panel

as presented in Table 1.

The frames were prepared using Balsa

wood with the size of (220x220) mm2.

The specimens were attached to the

loading rail using either glue or small

bolts. The specimens were tested in a

Hounsfield Testing Machine, with a

maximum load capacity of 10 kN, which

was adequate for the testing arrangement.

The front and side views of each

prototype of testing rig are shown in

Figure 1. For the experiment in the

second stage, the MDF board was cut to

the required size into two shapes; one as

a whole panel specimen and the other

one was a specimen with the corners cut.

The setting up and the final condition of

the panels after the completion of the test

is presented in Figure 2.

Table 1 The configuration of small-scale testing rig prototypes

Frame

types Description References

Frame A Single discontinuous frame with pin at upper and

bottom corners only. No pin was placed at side

corners. Panel was placed inside and glued within

the frame. Light wood stiffeners were glued around

the edge to perfectly fit the panel inside the frame.

Kuenzi et al. (1962),

Youngquest and

Kuenzi (1961), Bryan

(1961)

Frame B Double continuous frame with pin at all four corners.

Panel was placed in between the upper and bottom

frame and connected with bolts.

Morgenthaler et al.

(2005), Hossain and

Wright (1998)

Frame C Single continuous frame with pin at all four corners.

Panel was sitting on the frame and connected with

bolts with upper unconnected frame.

Bi and Coffin (2006)

Frame D Single continuous frame with pin at all four corners.

Panel was placed inside the frame by gluing it to the

frame.

Modification to the

work of Kuenzi et al.

(1962)

Frame E Single discontinuous frame with pins at upper and

bottom corners only. Panel was placed inside by

gluing it side by side with the frame. Similar to

Frame A, but the frame members were shorter to

avoid stress concentration at the side corner and also

without light edge stiffeners.

Modification to the

work of Kuenzi et al.

(1962)



Jauhar Fajrin

Figure 1 Front and side view of each prototype of testing rig

Figure 2 The setting-up of the trial test with MDF board specimens.


Results and Discussions

Preliminary assessment using small-

scale testing frame

Figure 3 shows the bar-chart of the

testing results while Figure 4 presents the

load-deformation curves. Some

important findings from the testing are

summarised as follows: Frames A and E

demonstrated similar performance for

both load and extension as their

configuration were almost identical. The

maximum load reached by Frame A and

E was 97.3 N and 96.9 N, respectively.

While the extension for both Frame A

and E was 65 mm and 67 mm,

respectively. Frames C and D achieved

almost similar failure load but the

extension was different. The maximum

load achieved was 68.9 N for Frame C

and 64.4 N for Frame D. The extension

of Frame D is, however, only

approximately 2/3 of Frame C.

Meanwhile, Frame B obtained the lowest

failure load among all testing specimens

while the extension was higher than

Frame D but lower than the rest

specimens. Although Frame B provided

the lowest load transferred to the

polyethylene sheet material, the fact that

the frames did not fail during the testing

process suggested that it might be

producing a uniform shear distribution

within the specimen.

.

Figure 3 The bar-chart of the testing results for each frame prototype.

Figure 4 Load-extension graph of the testing results for each frame prototype.



Jauhar Fajrin

As it can be seen from the failure

mechanism showed in Figure 5, all four

frames (A, C, D and E) failed suddenly

which indicated that those attained higher

loads might also be contributed by the

frame, which is not preferred in this type

of test. Following this testing result, the

prototype Frame B was selected for

further investigation for the in-plane

shear testing of the sandwich panel.

It is also clearly shown in Figure 4 that

the load-extension graph of Frame B

provides a typical load-extension graph

of ductile material that possessed by

polyethylene sheet. All the rest frames

failed in brittle manner, which is

definitely not the typical behaviour of

polymer material such as polyethylene. It

means that the sudden failure occurred at

Frame A, C, D and F was likely

contributed by the frame that has to be

avoid in the characterisation of material

properties.

Figure 5 Failure mechanism for each frame prototype.


Trial testing with MDF specimens

The results of the trial tests are presented

in Figure 6 and Figure 7. It can be

observed from the bar-chart, Figure 6,

that the whole panel showed a slightly

higher load carrying capacity, which was

27616 N. This value was only about

8.39% higher compared to the load

carrying capacity of the corner cut panel.

However, if a carefully attention is given

to the curves provided by both

specimens, as shown in Figure 7, it can

be noticed that an early failure was

occurred inside the whole panel at much

lower load of approximately 19800 N

compared to the first sign of failure

existed in the corner cut panel specimen

which was approximately 24400 N. The

early failure occurred at the whole panel

specimen was most likely due to the

stress concentration at the corner of the

testing frame.

Figure 6 The bar-chart of the trial test results with MDF panels.

Figure 7 The load-deflection curves of the trial test results with MDF panels.



Jauhar Fajrin

After removing the panels from the

testing frame, a thorough examination

was carried out of the failure pattern of

the panels. The observation was based on

the cracking path as it progressed during

the test and for this purposes the cracking

patterns were carefully marked to obtain

a clear failure maps. The results of this

work are presented in Figures 8 and 9.

Figure 8 Post-test failure patterns of corner-cut MDF panels.

Figure 9 Post-test failure patterns of whole MDF panels.


It is clearly seen in Figures 8 and 9 that

the frame has successfully transferred the

shear load along the edge of the panel as

indicated by the failure patterns. The trial

test using MDF board confirmed that the

frame was able to transfer the shear load

along the side of the panel producing

pure shear inside the panel. It is also

important to note that cutting the corners

of the panel specimen has reduced the

stress concentration at the corners,

preventing the occurrence of early failure

inside the tested specimen.

Conclussion

The main conclusion that can be drawn

from this work is that the developed

testing frame has been able to investigate

the in-plane shear behaviour of composite

panel and engineered wood products. The

diagonal tension shear test has been re-

considered by some researchers for both

cost and resources reasons to investigate

the in-plane shear behaviour of wall

panels, especially at the initial

development of a product. Such a test

only requires a smaller size specimen

than the standard racking test which may

reduce the cost. Frame with pin at all four

corners and the tested panel located in

between the upper and bottom frame and

connected with bolts is the best choice for

inducing in-plane shear mechanism. The

developed frame has all four corners pin-

jointed using bolts to obtain free-

movement to vertical and horizontal

directions. This works better than those

with only two pin-jointed corner at the

top and bottom corners. In addition,

cutting the corners of specimen has

prevented the presence of early failure

mechanism due to stress concentration.

References

Bi W, Coffin DW. 2006. Racking

strength of paperboard based

sheathing materials. BioResorces 2(1):

3-19.

Bryan EL. 1961. Photoelastic evaluation

of the panels shear test for plywood. in

Symposium on shear and torsion

testing. ASTM special technical

publications No. 289.

Cao J, Akkerman R, Boisse P, Chen J,

Cheng HS, de Graaf EF, Gorczyca JL,

Harrison P, Hivet G, Launay J, Lee W,

Liud L, Lomov SV, Long A, de

Luycker E, Morestin F, Padvoiskis J,

Peng XQ, Sherwood J, Stoilova T,

Tao XM, Verpoest I, Willems A,

Wiggers J, Yu TX, Zhu B. 2008.

Characterization of mechanical

behavior of woven fabrics:

Experimental methods and benchmark

results. Composites: Part A 39:1037–

1053.

Castanie B, Barrau JJ, Jaouen JP,

Rivallant S. 2004. Combined shear/

compression structural testing of

asymmetric sandwich structure.

Experimental Mechanics 4(5):461-

472.

De-Iorio A, Ianniello D, Iannuzi R, Penta

F. 2002. Test methods for composite

mechanical characterization. in Found

M.S. 2002. Experimental techniques

and design in composite materials 4,

Swets & Zeitlinger. Lisse. ISBN: 90

5809 370 0.

Hossain KMA, Wright HD. 1998.

Performance of profiled concrete shear

panels. J Structural Engineer. 124(4).

Kuenzi EW, Ericksen WS, Zahn JJ. 1962.

Shear stability of flat panels of

sandwich structure. Forest Products

Laboratory US. Research report No

1560.

Lee S, Munro M. 1986. Evaluation of in-

plane shear test methods for advanced

composite materials by decision



Jauhar Fajrin

analysis technique. J Composites

17(1).

Mohammed U, Lekakou C, Dong l,

Bader MG. 2000. Shear deformation

and micromechanics of woven fabrics.

Composites: Part A 31: 299 –308.

Morgenthaler M, Berger L, Feichtinger

K, Elkin R. 2005. Dependence og in-

plane sandwich shear deformation on

core material type and thickness. in

Thomson OT. 2005. Sandwich

Structures 7: Advancing with

sandwich structures and materials,

441-450. Netherland: Springer.

Mosalam KM, Hagerman J, Kelly H.

2008. Seismic evaluation of structural

insulated panels. 5th International

Engineering and Construction

Conference (IECC’5). August 27-29.

2008. Los Angeles. USA.

Sun H, Pan N. 2005. Shear deformation

analysis for woven fabrics. Composite

Structures 67: 317–322.

Youngquist WG, Kuenzi EW. 1961.

Shear and Torsion of wood, plywood

and sandwich construction at the US

Forest Products Laboratory. ASTM

special technical publications No. 289.

Zhu B, Yu TX, Tao XM. 2007. An

experimental study of in-plane large

shear deformation of woven fabric

composite. Composites Sci. Technol.

67: 252–261.

Riwayat naskah:


Diterima (accepted): 24 Maret 2015


Sifat Pengkaratan Lima Jenis Kayu Asal Sukabumi yang Disimpan Di


(Corrosion Properties on Five Wood Species from Sukabumi in the Open

Site to Metal Screw)

Djarwanto1* , Sihati Suprapti

1Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil

Hutan, Jl. Gunung Batu No. 5, Bogor 16610


Abstract

Five lesserknown wood species i.e. Calophyllum grandiflorum JJS (ki lubang), Ficus vasculosa

Wall. Ex Miq. (ki kuya), Gironniera subaequalis Planch (ki bulu), Sterculia oblongata R.Br. (ki

hantap) and Turpinia sphaerocarpa Hassk. (ki bancet) were evaluated their metal corrosion in

open site. Wood samples were divided radially into three groups, namely outer (A), middle (B)

and inner part of log (C). The corrosion intensities were identified by the weight loss of the

attached metal screws. Results indicated that corrosion was found in all wood species. Higher

corrosion rates were obtained on samples of G. subaequalis. The highest weight loss of the

screw was found on G. subaequalis samples extracted from middle part (B part) of tree I and II

(P-1 and P-II i.e. 5.35% and 5.24%, respectively). While the highest weight loss of the screwed

wood was found on S. oblongata samples extracted from inner part (C part) of tree I, and then

was on F. vasculosa from outer part (A part) of tree I.

Keywords: corrosion, metal screw, rust discoloration, wood

Abstrak

Lima jenis kayu kurang dikenal yaitu ki lubang (Calophyllum grandiflorum JJS), ki kuya (Ficus

vasculosa Wall. Ex Miq.), ki bulu (Gironniera subaequalis Planch), ki hantap (Sterculia

oblongata R.Br.) dan ki bancet (Turpinia sphaerocarpa Hassk.), di uji sifat pengkaratannya

terhadap sekrup logam di tempat terbuka. Contoh uji diambil dari bagian tepi (A), tengah (B),

dan dalam (C) dolok. Intensitas pengkaratan ditunjukkan oleh besarnya kehilangan berat sekrup.

Hasilnya menunjukkan bahwa pengkaratan terjadi pada semua jenis kayu yang diuji. Pelunturan

warna karat telah terjadi pada umur 2 minggu pemasangan. Derajat pengkaratan sekrup tertinggi

terjadi pada kayu G. subaequalis. Kehilangan berat sekrup tertinggi didapatkan pada bagian

tengah (B) dari pohon I G. subaequalis yaitu 5,35%, kemudian dari pohon II yaitu 5,24%.

Sedangkan kehilangan berat kayu yang dipasangi sekrup tertinggi dijumpai pada bagian dalam

(C) dari pohon I, S. oblongata, kemudian pada bagian A dari pohon I, F. Vasculosa.

Kata kunci: Sekrup logam, kayu, pelunturan karat, pengkaratan

Pendahuluan

Untuk pemasangan kayu bangunan di

bawah maupun di atas atap atau di

tempat terbuka umumnya masih

menggunakan logam antara lain paku,

engsel dan sekrup. Sekrup yang

berikatan dengan kayu kemudian

dipasang atau diletakkan di tempat

terbuka (terkena hujan dan panas), maka

dalam waktu kurang satu bulan telah

menunjukkan tanda-tanda pengkaratan

yaitu terdapat bercak warna coklat pada

kepala sekrup atau pelunturan warna

coklat atau warna lainnya di permukaan

kayu di sekitar sekrup terpasang


137 Sifat Pengkaratan Lima Jenis Kayu Asal Sukabumi yang Disimpan Di


Djarwanto, Sihati Suprapti

(Djarwanto 2011). Nawawi (2002)

menyatakan bahwa kayu dapat

menyebabkan kerusakan logam melalui

proses pengkaratan. Pengkaratan

tersebut terjadi secara kontak langsung

kayu dengan logam atau kayu yang

dipasang berdekatan dengan logam pada

lingkungan udara yang dikondisikan.

Menurut Djarwanto (2009), noda akibat

pelunturan warna karat logam dapat

terjadi pada semua jenis kayu mulai dari

samar-samar hingga coklat gelap atau

abu-abu. Informasi mengenai sifat

pengkaratan kayu terhadap logam masih

sangat sedikit. Oleh karena itu, perlu

diteliti sifat pengkaratan kayu yang

dipasang di tempat terbuka terhadap

logam (misalnya sekrup logam yang

berikatan dengan kayu yang dipasang di

bagian luar bangunan). Penelitian

dilakukan dengan tujuan untuk

mengetahui sifat pengkaratan lima jenis

kayu kurang dikenal di tempat terbuka

terhadap sekrup logam.

Bahan dan Metode

Bahan

Jenis kayu yang diteliti berasal dari

Lengkong Sukabumi, Jawa Barat seperti

tercantum pada Tabel 1. Dolok lima

jenis kayu tersebut digergaji dibuat

papan, dikering anginkan dan

selanjutnya dibuat contoh uji dengan

ukuran penampang (2,5x1,5) cm2 dan

panjang 5 cm searah serat. Pola

pengambilan contoh uji seperti yang

dilakukan Djarwanto (2010), yaitu

bagian tepi (A: pada posisi 4 cm dari

arah kulit luar), bagian tengah (B: pada

posisi di antara bagian tepi dan bagian

dalam) dan bagian dalam (C: pada posisi

2 cm dari titik pusat diameter). Sekrup

logam yang digunakan berukuran

panjang ½ inch (+1,2 cm), dari bahan

besi dengan merk SIP yang diperoleh

dari pasar umum.

Metode

Contoh uji yang telah diketahui berat

kering mutlaknya, dibiarkan kering

udara. Pada setiap contoh uji dipasang

sekrup besi di bagian tengah, kemudian

disimpan di atas anyaman kawat tahan

karat (yang dilapisi plastik) di tempat

terbuka yang kena hujan dan panas

selama 3 bulan di Bogor, Jawa Barat.

Kondisi cuaca saat penelitian

berlangsung rata-rata suhu udara

berkisar antara 22-31 °C, kelembaban

relative 65-96%, dan intensitas curah

hujan 25-50 mm per hari. Untuk setiap

jenis kayu, tegakan pohon contoh dan

bagian kayu disediakan 5 buah contoh

uji sebagai ulangan. Pengamatan

dilakukan setiap minggu untuk

mengetahui pelunturan warna sekrup

pada kayu dan pengkaratan pada kepala

sekrup (Djarwanto 2013). Selain itu

diamati pula kemungkinan adanya

serangan organisme perusak kayu secara

alami. Pada akhir percobaan sekrup

dikeluarkan dari contoh uji kemudian

dicelupkan ke dalam HCl teknis,

dibersihkan secara hati-hati

menggunakan sikat nilon halus dengan

larutan alkohol 96% dan aseton (2:1),

dibiarkan kering dan selanjutnya

ditimbang (Kadir & Barly 1974,

Rushelia & Djarwanto 2002, Djarwanto,

2009). Penilaian pengkaratan logam

didasarkan pada kehilangan berat

sekrup. Selain itu, contoh uji kayu yang

telah dikeringkan dengan oven pada

suhu 103±2 °C juga ditimbang untuk

diketahui kehilangan beratnya, mengacu

SNI 7207:2014 (BSN 2014). Contoh

kayu tersebut diketuk-ketuk secara hati-

hati dengan tujuan untuk membersihkan

bubuk karat yang tertinggal di dalam

lubang bekas sekrup. Apabila terdapat

sekrup yang patah di dalam contoh uji

maka kayu tersebut dibelah secara hati-

hati untuk mengeluarkan sekrupnya.


Kehilangan berat sekrup dan kayu

dihitung berdasarkan selisih berat kering

sebelum dan sesudah perlakuan dibagi

berat awalnya dan dinyatakan dalam

persen. Sedangkan kadar air dihitung

berdasarkan selisih berat basah pada

akhir percobaan dan sesudah kering

oven dibagi berat basah yang dinyatakan

dalam persen. Kelunturan atau

pewarnaan di permukaan contoh uji

kayu dan pewarnaan di kepala sekrup

akibat pengkaratan diamati secara visual

dan diklasifikasikan berdasarkan skala

penampilan warna menurut Djarwanto

dan Suprapti (2008), sebagai berikut:

- = tidak terdapat pewarnaan

+ = pewarnaan sedikit disekitar sekrup

++ = pewarnaan sedang

+++ = pewarnaan agak meluas

++++ = pewarnaan meluas

Kelunturan atau pewarnaan di

permukaan kepala (pentolan) sekrup

akibat pengkaratan diamati secara visual

dan diklasifikasikan berdasarkan skala

penampilan warna (Djarwanto 2013),

sebagai berikut:

- = tidak terdapat pewarnaan

* = pengkaratan kepala sekrup 25%

** = pengkaratan kepala sekrup 50%

*** = pengkaratan kepala sekrup 75%

**** = pengkaratan kepala sekrup 100%

Analisis data

Data persentase kehilangan berat sekrup

logam dan kayu yang dipasangi sekrup

masing-masing di analisa menggunakan

rancangan faktorial 5x2x3 (jenis kayu,

pohon contoh dan bagian kayu), dengan

lima kali ulangan, seperti pada Steel dan

Torrie (1993). Jika menunjukkan

perbedaan yang nyata maka pengujian

dilanjutkan dengan menggunakan

prosedur Tukey.


Pada umur satu minggu setelah disimpan

di tempat tebuka, dijumpai adanya

serangan jamur (Monilia sp., blue stain

dan mold). Ini mungkin disebabkan kayu

menjadi lembab karena hujan yang

mulai turun pada hari ketiga. Pelunturan

warna pada kayu di sekitar sekrup mulai

terlihat setelah 12 hari penyimpanan.

Pada umur dua minggu telah terjadi

pelunturan warna di permukaan semua

jenis kayu. Tabel 2 menyajikan data

intensitas pewarnaan pada kayu maupun

sekrup. Intensitasnya meningkat pada

umur empat minggu, dan pada minggu

selanjutnya tidak nampak perubahan

warna tersebut. Pada umur lima minggu,

pengkaratan pada kepala sekrup yang

dipasang pada semua jenis kayu telah

berubah warna dari coklat menjadi

kehitaman. Pada umur 2 minggu,

dijumpai retak panjang pada dua contoh

uji kayu G. subaequalis dari pohon I

bagian tepi (A). Hal ini mungkin

disebabkan oleh perbedaan suhu pada

saat hari panas dan hujan waktu

penelitian berlangsung.

Tabel 1 Jenis kayu yang diuji terhadap sekrup logam No Jenis kayu Nama daerah Suku

1 Calophyllum grandiflorum JJS Ki lubang Guttiferae

2 Ficus vasculosa Wall. Ex Miq. Ki kuya Moraceae

3 Gironniera subaequalis Planch Ki bulu Ulmaceae

4 Sterculia oblongata R.Br. Ki hantap Sterculiaceae

5 Turpinia sphaerocarpa Hassk. Ki bancet Staphyleaceae




Tabel 2 Kelunturan karat pada kepala sekrup dan di permukaan kayu Jenis kayu Pohon

contoh

Bagian

kayu

Kelunturan warna

logam di permukaan

kayu

Kelunturan warna

logam di kepala

sekrup

2 minggu 4 minggu 2 minggu 4 minggu

Calophyllum

grandiflorum

P-I A ++ ++ ++ +++

B ++ ++ +++ +++

C + ++ ++ ++

P-II A ++ ++ ++ ++

B +++ +++ +++ +++

C +++ +++ +++ +++

Ficus

vasculosa

P-I A + +++ ++ ++++

B ++ ++ ++ ++++

C ++ +++ + ++++

P-II A + +++ ++ +++

B ++ +++ ++ ++++

C ++ ++ ++ +++

Gironniera

subaequalis

P-I A +++ +++ +++ +++

B +++ +++ +++ ++++

C +++ +++ +++ ++++

P-II A ++ ++ +++ ++++

B + + ++ +++

C +++ +++ ++++ ++++

Sterculia

oblongata

P-I A ++ ++ ++ +++

B ++ ++ ++ +++

C ++ ++ ++ +++

P-II A ++ ++ ++ ++

B ++ ++ ++ ++

C ++ ++ ++ ++

Turpinia

sphaerocarpa

P-I A + + + +++

B - - - ++

C + +++ + +++

P-II A + + + ++

B + ++ + +++

C - ++ + +++

Keterangan: P = tegakan pohon, A = contoh uji bagian tepi, B = contoh uji bagian tengah, C = contoh uji bagian dalam, + =

pewarnaan sedikit disekitar sekrup,++ = pewarnaan sedang, +++ = pewarnaan agak meluas, ++++ = pewarnaan

meluas, - = tidak terdapat pewarnaan.

Hasil pengamatan menunjukkan bahwa

sekrup yang dipasang pada masing-

masing jenis kayu yang disimpan di

tempat terbuka mengalami kerusakan

yang bervariasi. Kerusakan sekrup

tersebut ditandai oleh pewarnaan kayu

akibat pelunturan karat yang disajikan

pada Tabel 2. Pada semua jenis kayu

yang diuji menunjukkan pelunturan

warna hijau kehitaman atau coklat di

permukaan kayu ataupun kepala sekrup.

Pengkaratan sekrup tersebut terjadi

karena kayu menjadi lembab dan zat

ekstraktif yang bersifat asam bereaksi

dengan besi. Djarwanto (2011)

menyebutkan bahwa pelunturan warna

kecoklatan atau warna lainnya di sekitar

sekrup merupakan hasil reaksi

pengkaratan logam dengan kayu.

William dan Knaebe (2002) menyatakan


bahwa pelunturan warna terjadi karena

reaksi kimia antara zat ekstraktif dengan

logam.

Sifat korosif kayu terhadap besi terlihat

bervariasi seperti ditunjukkan oleh

besarnya kehilangan berat sekrup yang

berikatan dengan kayu (Tabel 3).

Menurut Krilov (1987) bahwa

kehilangan berat baja yang berikatan

dengan beberapa jenis kayu terlihat

beragam. Derajat keasaman kayu

meningkat oleh oksidasi zat ekstraktif

dan degradasi hidrolitik dari komponen

kayu (Nawawi 2002). Rata-rata

pengukuran derajat keasaman kelima

jenis kayu hampir sama (5,0-5,5) yaitu C.

grandiflorum 5,5; F. vasculosa 5,0; G.

subaequalis 5,3; S. oblongata 5,3; dan T.

sphaerocarpa 5,0, dan ini mungkin

pengaruhnya terhadap pengkaratan tidak

jauh berbeda. Menurut Li et al. (2011)

pH kayu berkisar antara 3,5-7,0 dan

dapat menyebabkan terjadinya korosi

pada logam, tetapi tidak dirinci pada

setiap tingkat keasaman. Kehilangan

berat merupakan indikator sifat

korosifitas kayu dan degradasi sekrup

maupun paku. Sedangkan Turu’allo

(2006) menyatakan bahwa laju korosi

logam dipengaruhi oleh nilai pH.

Hasil analisis statistik menunjukkan

bahwa jenis kayu, pohon contoh dan

posisi bagian kayu dalam dolok

berpengaruh nyata pada kehilangan berat

sekrup (probability, p≤0.01). Didapatkan

interaksi yang nyata antara jenis kayu,

pohon contoh dan posisi bagian kayu

dalam dolok terhadap kehilangan berat

sekrup (p≤0.05). Krilov (1987)

menyatakan bahwa terdapat interaksi

yang nyata antara jenis kayu dan tipe

baja yang diuji. Sifat korosif tertinggi

yang ditunjukkan oleh kehilangan berat

sekrup tertinggi terjadi pada bagian

tengah (B) dari pohon I dan II (P-I dan

P-II) kayu G. subaequalis, masing-

masing yaitu 5,35 dan 5,24%.

Hasil uji beda Tukey (p≤0.05) terhadap

interaksi antara jenis kayu dan pohon

contoh menunjukkan bahwa persentase

kehilangan berat sekrup tertinggi tejadi

pada kayu G. subaequalis dari P-I yaitu

4,26%, kemudian pada kayu F.

vasculosa dari P-I (4,17%). Hal ini

mungkin disebabkan oleh kandungan zat

ekstraktif yang terdapat pada contoh uji

tersebut besar sehingga sifat pengkaratan

cenderung hebat. Menurut Sumarni et al.

(2009) dan Pari (2010) bahwa kelarutan

dalam air panas pada kayu F. vasculosa

dan S oblongata lebih tinggi, masing-

masing yaitu 10,70% dan 10,35%,

dibandingkan dengan kelarutan tersebut

pada kayu G. subaequalis, C.

grandiflorum, T. sphaerocarpa dan

berturut-turut adalah 7,96%, 6,61% dan

4,52%. Williams dan Knaebe (2002),

kayu yang mengandung zat ekstraktif

besar maka mudah menimbulkan karat

pada besi. Reaksi antara zat ekstraktif

dengan besi kemungkinan

mengakibatkan sebagian kayu yang

bersinggungan dengan sekrup

terhidrolisis sehingga terjadi

pengurangan berat. Krilov (1986)

menyatakan bahwa terjadinya karat pada

besi disebabkan oleh adanya zat

ekstraktif yang sangat kompleks

(organometallic complexes) yang dapat

menyebabkan terjadinya reaksi

pengkaratan antara kayu dengan besi

tersebut.

Hasil uji beda Tukey terhadap jenis kayu

(p≤0.05) menunjukkan bahwa

kehilangan berat sekrup tertinggi

dijumpai pada kayu G. subaequalis,

sedangkan kehilangan berat sekrup

terendah terjadi pada kayu S. oblongata

(Tabel 4). Kehilangan berat tersebut

mirip dengan hasil penelitian di

laboratorium yaitu kehilangan berat




sekrup tertinggi pada kayu G.

subaequalis kemudian S. oblongata

(Djarwanto 2009). Berdasarkan uji beda

Tukey terhadap tegakan pohon (p≤0.05)

bahwa kehilangan berat sekrup pada

pohon P-I (2,61%) lebih tinggi

dibandingkan pada P-II (1,86%).

Berdasarkan posisi kayu dalam dolok

bahwa kehilangan berat sekrup terendah

dijumpai pada contoh uji bagian dalam

(C) yaitu 1,64%, sedangkan pada bagian

tepi (A) 2,49% dan bagian tengah (B)

2,57% tidak menunjukkan perbedaan

yang nyata (p≤0.05). Djarwanto (2009)

menyatakan bahwa secara laboratoris

kehilangan berat sekrup cenderung

meningkat dari contoh uji bagian tepi ke

arah bagian dalam dolok.

Data kehilangan berat kayu yang

berikatan dengan sekrup tersebut

nampak bervariasi (Tabel 3). Kehilangan

berat kayu ini mungkin disebabkan oleh

proses oksidasi bersamaan dengan

proses pengkaratan. Hasil analisis

menunjukkan bahwa jenis kayu, pohon

contoh dan posisi bagian kayu dalam

dolok berpengaruh nyata pada

kehilangan berat kayu (p≤0.01).

Didapatkan interaksi yang nyata antara

jenis kayu, pohon contoh dan posisi

bagian kayu dalam dolok terhadap

kehilangan berat kayu, namun tidak

terjadi interaksi yang nyata antara pohon

contoh dan bagian kayu dalam dolok

(p≤0.05). Kehilangan berat kayu

tertinggi dijumpai pada bagian dalam

(C) dari pohon I (P-I) S. oblongata yaitu

16,59%, kemudian pada bagian tepi (A)

dari pohon I kayu F. vasculosa yaitu

14,78%. Kehilangan berat kayu tersebut

lebih tinggi dibandingkan dengan

kehilangan berat kayu yang diuji secara

laboratoris (Djarwanto 2009). Hal ini

mungkin disebabkan karena

penyimpanan di tempat terbuka dapat

mengakibatkan kayu terdegradasi oleh

pengaruh cuaca (panas dan hujan), serta

kemungkinan oleh adanya proses

pelapukan akibat serangan jamur. Hasil

pengamatan ditemukan pertumbuhan

tubuh buah jamur pelapuk yang

termasuk famili Polyporacae pada F.

vasculosa dan S. oblongata yang

dipasangi sekrup dan kayu kontrol tanpa

sekrup. Kehilangan berat kayu yang

dipasangi sekrup lebih tinggi

dibandingkan dengan kehilangan berat

kayu kontrol.

Hasil uji beda Tukey (p≤0.05)

menunjukkan bahwa rata-rata

kehilangan berat kayu tertinggi dijumpai

pada kayu S. oblongata dan F. vasculosa

masing-masing (12,02% dan 11,09%),

sedangkan rata-rata kehilangan berat

kayu terendah terjadi pada kayu G.

subaequalis yang dipasangi sekrup dan

pada kayu Turpinia sphaerocarpa yang

tidak dipasangi sekrup (Tabel 4). Ini

mungkin karena kayu tersebut mudah

diserang oleh jamur pelapuk. Menurut

Suprapti et al. (2011), rata-rata

kehilangan berat tertinggi akibat

serangan jamur pelapuk terjadi pada F.

vasculosa kemudian S. oblongata.

Sedangkan kehilangan berat terendah

didapatkan pada kayu T. sphaerocarpa.


Tabel 3 Kehilangan berat sekrup yang berikatan dengan kayu Jenis kayu Pohon

contoh

Bagian

kayu

Kehilangan berat (%)

Sekrup Kayu disekrup Kayu kontrol

Calophyllum

grandiflorum

P-I A 1,85 efgh 6,07 hijk 5,39 ±0,12

B 2,03 efgh 7,12 fghi 3,95 ±1,41

C 1,10 fgh 6,47 hij 3,69 ±0,82

P-II A 3,43 bcde 6,42 hijk 5,21 ±0,34

B 2,09 efgh 6,96 ghi 4,76 ±0,37

C 1,64 efgh 6,82 ghi 4,86 ±0,49

Ficus

vasculosa

P-I A 4,05 abc 14,78 ab 8,46 ±0,43

B 4,23 abc 10,43 cde 10,30 ±1,42

C 4,24 abc 11,15 cde 13,53 ±2,91

P-II A 2,92 def 11,76 bcde 14,31 ±2,79

B 1,64 efgh 8,66 efgh 11,20 ±0,30

C 0,77 h 9,78 defg 13,21 ±1,83

Gironniera

subaequalis

P-I A 4,62 abc 5,33 hijkl 2,05 ±0,61

B 5,35 a 2,44 l 3,75 ±1,32

C 2,81 def 2,88 kl 2,45 ±1,41

P-II A 3,31 def 2,87 kl 1,87 ±0,06

B 5,24 abc 4,92 ijkl 2,45 ±0,36

C 1,04 fgh 2,57 l 2,32 ±0,79

Sterculia

oblongata

P-I A 0,90 h 9,91 cdefg 7,65 ±0,94

B 1,69 efgh 13,13 bc 11,46 ±1,97

C 0,48 h 16,59 a 13,67 ±5,67

P-II A 2,00 efgh 12,37 bcd 7,28 ±0,54

B 1,03 fgh 10,32 cdef 8,16 ±0,53

C 0,92 gh 9,94 cdefg 6,56 ±0,32

Turpinia

sphaerocarpa

P-I A 1,29 fgh 10,70 cde 2,43 ±0,33

B 1,66 efgh 6,36 hijk 2,31 ±0,06

C 2,82 def 5,20 ijkl 2,01 ±0,26

P-II A 0,54 h 3,31 jkl 2,56 ±0,34

B 0,71 h 3,17 jkl 2,13 ±0,13

C 0,60 h 3,39 jkl 2,29 ±0,14 Keterangan: P = tegakan pohon, A = contoh uji bagian tepi, B = contoh uji bagian tengah, C = contoh uji bagian dalam, data

pengurangan berat (%) rata-rata dari lima ulangan, ± = standar deviasi, angka-angka dalam masing-masing kolom yang

diikuti oleh huruf sama tidak berbeda nyata pada uji Tukey, p ≤ 0.05.

Tabel 4 Rata-rata persentase kehilangan berat sekrup yang berikatan dengan kayu Jenis kayu Pohon

contoh

Diameter

(cm)

Sekrup

(%)

Rata-

rata

(%)

Kayu

disekrup

(%)

Rata-

rata

(%)

Kayu

kontrol

(%)

Rata-

rata

(%)

Calophyllum

grandiflorum

P-I 43,5 1,66 cde 2,02 c 6,56 d 6,65 b 4,34 4,64

P-II 43,0 2,39 bc 6,74 d 4,94

Ficus

vasculosa

P-I 40,0 4,17 a 2,98 b 12,12 ab 11,09 a 10,76 11,84

P-II 36,0 1,78 cde 10,06 c 12,91

Gironniera

subaequalis

P-I 43,5 4,26 a 3,73 a 3,55 e 3,50 d 2,75 2,48

P-II 43,0 3,20 b 3,45 e 2,21

Sterculia

oblongata

P-I 27,5 1,01 ef 1,16 d 13,16 a 12,02 a 10,93 9,13

P-II 27,0 1,31 def 10,88 bc 7,33

Turpinia

sphaerocarpa

P-I 25,3 1,92 cd 1,27 d 7,42 d 5,36 c 2,25 2,29

P-II 22,4 0,62 f 3,29 e 2,32 Keterangan: Angka-angka dalam masing-masing kolom yang diikuti oleh huruf sama tidak berbeda nyata pada uji Tukey p< 0.05




Tabel 5 Rata-rata kadar air akhir kayu setelah dipasang ditempat terbuka Jenis kayu Pohon

contoh

Bagian

kayu

Kadar air awal

(%)

Kadar air akhir (%)

Kayu disekrup Kayu kontrol

Calophyllum

grandiflorum

P-I A 11,42±0,42 36,36 ±2,08 43,76 ±1,93

B 11,34 ±0,54 41,35 ±4,07 43,80 ±2,96

C 11,33 ±0,51 39,78 ±3,38 42,86±2,45

P-II A 11,15 ±0,17 33,78 ±3,82 41,18 ±3,13

B 11,02 ±0,21 39,04 ±3,85 41,44 ±2,79

C 11,09 ±0,61 40,09 ±1,21 42,32 ±2,40

Ficus vasculosa P-I A 11,84 ±0,60 29,31 ±6,01 37,28 ±4,64

B 11,50 ±0,38 23,96 ±2,79 39,98 ±4,16

C 11,66 ±0,46 27,67 ±3,98 41,00 ±8,80

P-II A 11,87 ±0,17 23,37 ±5,63 43,29 ±9,77

B 11,85 ±0,15 24,86 ±2,86 32,14 ±4,23

C 11,83 ±0,18 23,67 ±1,91 38,92 ±5,52

Gironniera

subaequalis

P-I A 10,94 ±0,55 16,92 ±2,85 25,06 ±3,22

B 10,80 ±0,93 14,51 ±0,51 31,25 ±6,81

C 10,98 ±0,61 14,38 ±1,04 23,15 ±2,25

P-II A 10,28 ±0,30 14,15 ±1,10 23,34 ±3,10

B 10,18 ±0,13 28,74 ±2,61 18,62 ±3,07

C 10,46 ±0,37 14,97 ±0,50 25,16 ±2,58

Sterculia

oblongata

P-I A 11,26 ±1,47 20,62 ±2,48 37,49 ±6,89

B 11,44 ±1,46 36,64 ±8,41 44,15 ±8,42

C 11,87 ±1,60 28,38 ±2,37 42,85 ±5,37

P-II A 11,37 ±0,97 35,31 ±4,56 46,22 ±3,56

B 11,57 ±0,90 25,38 ±2,76 45,80 ±6,60

C 11,46 ±1,49 35,53 ±2,39 44,98 ±3,25

Turpinia

sphaerocarpa

P-I A 11,17 ±0,18 17,13 ±1,80 26,27 ±3,63

B 11,06 ±0,43 19,82 ±0,91 28,02 ±3,96

C 11,10 ±0,44 19,28 ±1,34 26,66 ±3,01

P-II A 11,23 ±0,14 23,07 ±2,07 29,36 ±1,74

B 11,02 ±0,44 23,07 ±0,81 25,93 ±3,23

C 11,42 ±0,17 20,98 ±1,64 32,21 ±2,42 Keterangan: P = tegakan pohon, A = contoh uji bagian tepi, B = contoh uji bagian tengah, C = contoh uji bagian dalam, + = standar

deviasi.

Sumarni et al. (2009), Muslich et al.

(2013) dan Pari (2010) menunjukkan

bahwa kelarutan NaOH pada kayu S.

oblongata dan F. vasculosa tinggi yaitu

masing-masing 22,55 dan 21,56%.

Berdasarkan uji beda Tukey terhadap

tegakan pohon contoh (p≤0.05),

kehilangan berat kayu dari pohon P-I

(8,56%) lebih tinggi dibandingkan

dengan P-II (6,88%). Berdasarkan posisi

kayu dalam dolok bahwa kehilangan

berat kayu tertinggi pada contoh uji dari

bagian tepi (A) yaitu 8,34%, sedangkan

bagian tengah (B) 7,35% dan bagian

dalam (C) 7,48% tidak menunjukkan

perbedaan yang nyata (p≤0.05). Hal ini

mungkin karena terjadi pelapukan kayu,

di bagian tepi lebih tinggi dibandingkan

dengan kayu di bagian dalam. Menurut

Suprapti dan Djarwanto (2013) dan

Djarwanto (2010) kehilangan berat kayu

bagian tepi lebih tinggi dibandingkan

dengan kehilangan berat kayu bagian

dalam.

Data rata-rata kadar air contoh uji kayu

pada awal dan akhir percobaan disajikan


pada Tabel 5. Kadar air kayu awal yang

akan dipasang berkisar antara 10,18-

11,87%. Kadar air pada kayu yang

dipasangi sekrup yaitu 14,15-41,35%

dan kayu kontrol (tidak dipasangi

sekrup) berkisar antara 16,66-46,22%,

jamur pelapuk masih dapat tumbuh yang

dapat mengakibatkan kayu menjadi

lapuk. Schmidt (2007) menyatakan

bahwa kadar air optimum untuk

pertumbuhan jamur pelapuk berkisar

antara 36-210%.

Kesimpulan

Pada lima jenis kayu kurang dikenal

yang diteliti ternyata memiliki sifat karat

terhadap sekrup. Sifat karat yang tinggi

terjadi pada kayu G. Subaequalis,

sedangkan kehilangan berat sekrup

tertinggi didapatkan pada bagian tengah

(B) dari pohon I G. subaequalis yaitu

5,35%, kemudian dari pohon II yaitu

5,24%. Kehilangan berat kayu terjadi

pada semua contoh uji. Kehilangan berat

kayu yang dipasangi sekrup tertinggi

dijumpai pada bagian dalam (C) dari

pohon I, S. oblongata yaitu 16,59%,

kemudian pada bagian A dari pohon I F.

vasculosa yaitu 14,78%.

Daftar Pustaka

BSN [Badan Standardisasi Nasional].

2014. Uji Ketahanan Kayu terhadap

Organisme Perusak Kayu. Standar

Nasional Indonesia, SNI 7207:2014.

Jakarta: BSN.

Djarwanto. 2009. Sifat pengkaratan besi

pada lima jenis kayu asal sukabumi. J

Penelitian Hasil Hutan 27(3): 280-

289.

Djarwanto. 2010. Ketahanan lima jenis

kayu terhadap fungi. J Ilmu

Teknologi Hasil Hutan 3(2): 51-55.

Djarwanto. 2011. Sifat pengkaratan lima

jenis kayu yang disimpan di tempat

terbuka terhadap besi. J Penelitian

Hasil Hutan 29(2): 104-114.

Djarwanto. 2013. Sifat pengkaratan lima

jenis kayu asal Ciamis terhadap besi.

J Penelitian Hasil Hutan 31(3): 186-

192.

Djarwanto, Suprapti S. 2008. Pengaruh

pengkaratan logam terhadap

pelapukan empat jenis kayu asal

sukabumi. J Ilmu Teknologi Hasil

Hutan 1(2): 55-59.

Kadir K, Barly. 1974. Catatan Mengenai

Daya Korosif Beberapa Jenis Bahan

Pengawet Kayu. Bogor: Lembaga

Penelitian Hasil Hutan.

Krilov A. 1986. Corrotion and wear

sawblade steels. Wood Sci Technol.

20: 361-368.

Krilov A. 1987. Corrosive properties of

some eucalypts. Wood Sci. Technol.

21: 211-217.

Li ZW, Marston NJ, Jones MS. 2011.

Corrosion of fasteners in treated

timber. Study Report SR 241. Branz.

ISSN: 1179-6197.

Muslich M, Wardani M, Kalima T,

Rulliaty S, Damayanti R, Hadjib N,

Pari G, Suprapti S, Iskandar MI,

Abdurachman, Basri E, Heriansyah I,

Tata HL. 2013. Atlas kayu Indonesia.

Jilid IV. Bogor: Pustekolah.

Nawawi DS. 2002. The acidity of five

tropical woods and its influence on

metal corrosion. J Teknologi Hasil

Hutan 15(2): 18-24.

Pari G. 2010. Analisis Kimia Beberapa

Jenis Kayu Kurang Dikenal. Bogor:

Lembaga Penelitian Hasil Hutan.

Rushelia R, Djarwanto. 2002. Sifat

korosif kayu sungkai (Peronema

canescens Jack.) yang diimpregnasi

limbah penyepuhan timah. Prosiding




Seminar Nasional IV Masyarakat

Peneliti Kayu Indonesia (MAPEKI),

tanggal 6-9 Agustus 2001 di

Samarinda. Hlm. V36-V40. Fakultas

Kehutanan Universitas Mulawarman.

Samarinda.

Schmidt O. 2007. Indoor Wood-Decay

Basidiomycetes: Damage, Causal

Fungi, Physiology, Identification and

Characterization, Prevention and

Control. German Mycologycal

Society and Springer. 40p.

Steel, RGD, Torrie JH. 1993. Prinsip

dan Prosedur Statistika Suatu

Pendekatan Biometrik. Jakarta:

Gramedia Pustaka Utama. Hlm. 403-

425.

Sumarni G, Muslich M, Hadjib N,

Krisdianto, Malik D, Suprapti S, Basri

E, Pari G, Iskandar MI, Siagian RM.

2009. Sifat dan Kegunaan Kayu: 15

Jenis Kayu Andalan Setempat Jawa

Barat. Bogor: Pusat Penelitian dan

Pengembangan Hasil Hutan. 88 hlm.

Suprapti S, Djarwanto. 2013. Ketahanan

lima jenis kayu asal Cianjur terhadap

jamur. J Penelitian Hasil Hutan

31(3): 193-199.

Suprapti S, Djarwanto, Hudiansyah.

2011. Ketahanan lima jenis kayu asal

Lengkong Sukabumi terhadap

beberapa jamur pelapuk. J Penelitian

Hasil Hutan 29(3): 259-270.

Turu’allo G. 2006. Corrosion rates

measurements by linear polarization

and AC impedance techniques using

different steel bars and acidic

solution. J SMARTek 4(3): 135-145.

Williams RS, Knaebe M. 2002. Iron

stain on wood. Finisline Forest

Products Laboratory. Madison:

USDA Forest Service.

www.fpl.fs.fed.us. [26 Agustus

2008].

Riwayat naskah:


Diterima (accepted): 4 April 2015

http://www.fpl.fs.fed.us/


Sifat Keawetan dan Fisis-Mekanis Kayu Kecapi dan Rambutan

setelah Perlakuan Pemanasan Minyak sebagai Upaya Peningkatan

Mutu Kayu Ramah Lingkungan

(The Durability and Physical-Mechanical Properties of Kecapi Wood and

Rambutan Wood after Oil Heat Treatment as Green Wood Quality

Enhancement)

Trisna Priadi*, Silva D Maretha

Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Dramaga, Bogor 16680


Abstract

Woods from community forests and lands are genarally have low quality. Therefore we need the

application of appropriate and environmentally friendly technology so that the timber can be

relied upon as a good and durable building material without causing adverse environmental

impacts. This study aimed to determine the durability of oil heat treated wood and to determine

the influence of the heating process on the physical properties and mechanical properties of

wood. Materials used in this study were kecapi wood (Sandoricum koetjape Merr ) and rambutan

wood (Nephelium spp). Filtered waste cooking oil was used in this wood heat treatment at

temperatures of 100 C , 150 C , and 180 C within one and two hours. Furthermore, the

durability of the wood was evaluated with graveyard test method (ASTM D 1758-96). Physical

properties (weight gain and density) and mechanical properties (MOR and MOE) of the woods

were also tested according to ASTM D 143. The results showed that the heating at 100 C for

one hour improved the durability of both kecapi and rambutan woods from subterranean

termites. Oil heating at 180 C for one hour also resulted in a slight higher wood durability than

100 C oil heat tretament for one hour. Wood heating oil also increased significantly the weight

and density of both wood species, while the mechanical properties were generally not

significantly affected particularly at temperature no more than 100 C.

Keywords: durability properties, mechanical properties, physical properties, subterranean

termites, wood heating

Abstrak

Kayu yang berasal dari hutan atau lahan masyarakat pada umumnya berkualitas rendah. Oleh

karena itu diperlukan aplikasi teknologi tepat guna dan ramah lingkungan agar kayu tersebut

dapat diandalkan sebagai bahan bangunan yang baik dan tahan lama tanpa menimbulkan dampak

lingkungan yang merugikan. Sehubungan dengan itu maka penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui keawetan kayu setelah diberi perlakuan pemanasan dalam minyak serta mengetahui

pengaruh proses pemanasan tersebut terhadap sifat fisis dan sifat mekanis kayu. Bahan yang

digunakan dalam penelitian ini adalah kayu kecapi (Sandoricum koetjape Merr) dan kayu

rambutan (Nephelium spp). Pemanasan kayu dilakukan dalam limbah minyak goreng yang sudah

disaring pada suhu 100 C, 150 C, dan 180 C dalam waktu satu dan dua jam. Selanjutnya

keawetan kayu tersebut diuji dengan metode graveyard test (ASTM D 1758-96). Sifat fisis

(penambahan berat dan kerapatan) serta sifat mekanis (MOR dan MOE) kayu juga diuji

berdasarkan ASTM D 143. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemanasan 100 oC selama satu

jam baik untuk meningkatkan keawetan kayu kecapi dan Rambutan dari rayap tanah.

Pemanasan minyak 180 C satu jam juga menghasilkan sedikit peningkatan keawetan kayu

147 Sifat Keawetan dan Sifat Fisis-Mekanis Kayu Kecapi (sandoricum koetjape merr) serta

Kayu Rambutan (Nephelium spp) setelah Perlakuan Pemanasan Minyak sebagai Upaya

Peningkatan Mutu Kayu Ramah Lingkungan

Trisna Priadi, Silva D Maretha

kecapi lebih tinggi dari hasil pemanasan 100 C. Pemanasan kayu dalam minyak juga

meningkatkan secara nyata berat dan kerapatan kedua jenis kayu, sedangkan sifat mekanisnya

secara umum tidak terpengaruh nyata terutama pada pemanasan yang tidak lebih dari 100 C.

Kata kunci: pemanasan kayu, rayap tanah, sifat fisis, sifat keawetan, dan sifat mekanis.

Pendahuluan

Kebutuhan kayu terus meningkat

terutama untuk bahan furniture dan

bangunan. Di sisi lain pasokan kayu

komersial berkualitas tinggi dari hutan

alam semakin menurun dan harganya

semakin mahal. Sehubungan dengan itu,

berbagai upaya telah dilakukan untuk

memenuhi pasokan kayu diantaranya

dengan pengembangan hutan rakyat dan

hutan tanaman. Rambutan dan kecapi

merupakan jenis-jenis kayu yang sering

diproduksi dari hutan rakyat. Kayu-kayu

tersebut telah digunakan masyarakat

untuk konstruksi, tetapi keawetan kayu

tersebut tergolong rendah yaitu berkisar

antara kelas awet III–V (Seng 1990).

Kayu yang tidak awet memerlukan

perlakuan pengawetan agar memiliki

umur pakai yang relatif lama. Namun,

menurut Syafii (2000) semua bahan

sintetis yang digunakan dalam

pengawetan kayu berpotensi mencemari

lingkungan karena bersifat racun. Oleh

karena itu dibutuhkan teknik

peningkatan keawetan kayu yang lebih

ramah lingkungan. Perlakuan minyak

panas pada kayu potensial untuk

dikembangkan dan diharapkan dapat

meningkatkan keawetan kayu dari

serangan organisme perusak, khusunya

rayap tanah. Penggunaan limbah minyak

goreng dalam peningkatan mutu kayu

juga menjadi solusi bagi banyak restoran

yang menghasilkan tidak kurang dari ±

33 750 liter/hari limbah minyak goreng

(Windasari & Rosita 2008). Menurut

Paul et al. (2005) modifikasi kayu

melalui perlakuan pemanasan merupakan

metode yang efektif dalam memperbaiki

stabilitas dan daya tahan terhadap

kerusakan yang disebabkan oleh jamur

pembusuk. Modifikasi panas pada suhu

tinggi (diatas 170 oC) dapat merubah

sifat kimia komponen penyusun kayu

(poliosa, selulosa dan lignin). Proses

perlakuan panas memerlukan kondisi

khusus seperti waktu dan temperatur

serta tergantung jenis kayu. Wang dan

Cooper (2005) juga melaporkan bahwa

perlakuan panas dapat menurunkan sifat

higroskopis dan memperbaiki stabilitas

dimensi kayu.

Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui keawetan, sifat fisis dan

mekanis (MOE dan MOR) kayu kecapi

dan rambutan sesudah diberi perlakuan

minyak panas. Perlakuan pemanasan ini

diharapkan dapat meningkatkan

keawetan kayu sehingga umur pakai

produk kayunya bisa meningkat. Secara

tidak langsung, hal ini juga akan

menekan konsumsi kayu dari hutan.

Selain itu aplikasi teknik modifikasi kayu

ini juga bisa menjadi alternatif

pemanfaatan limbah minyak goreng yang

sudah yang sudah tidak digunakan.

Bahan dan Metode

Kayu rambutan (Nephelium spp) dan

kayu kecapi (Sandoricum koetjape Merr)

diperoleh dalam bentuk log dari

penggergajian di Bogor berdiameter ± 30

cm. Pembuatan contoh uji dan

pengerjaan penelitian dilakukan di

beberapa laboratorium di Departemen

Hasil Hutan IPB. Semua contoh uji

dalam berbagai ukuran sesuai jenis

pengujian yang dilakukan dalam

penelitian ini, dikeringkan terlebih

dahulu dalam oven suhu 60 C selama 6

hari.


Limbah minyak goreng diperoleh dari

restoran dan pedagang gorengan di

sekitar kampus IPB Darmaga.

Penyaringan limbah minyak goreng

dengan beberapa lapis kain saring

dilakukan sekali untuk membuang

kotoran yang tercampur dalam minyak

tersebut. Minyak goreng tersebut

digunakan untuk memanaskan kayu di

dalam oil bath yang dikontrol suhunya

pada 100, 150, dan 180 C. Waktu

pemanasannya adalah 1 dan 2 jam.

Adapun contoh uji kontrol tidak diperi

perlakuan pemanasan minyak. Setelah

pemanasan minyak, kayu ditiriskan

sampai tidak ada tetesan minyak. Sisa

minyak di permukaan kayu dibersihkan

dengan kain. Contoh uji kayu dioven

kembali pada suhu 60 C selama 6 hari

dan ditimbang sehingga peningkatan

berat kayu dapat dihitung dengan rumus

berikut:

𝐵 =(𝑊2 − 𝑊1)

(𝑊1)𝑥100

Keterangan :

B = Peningkatan berat contoh uji kayu

(%)

W1 = Berat kering contoh uji kayu

sebelum pemanasan (g)

W2 = Berat kering contoh uji setelah

pemanasan (g)

Gambar 1 Uji lapang keawetan kayu

kecapi dan rambutan.

Uji lapang keawetan kayu menggunakan

metode ASTM D 1758-96. Kedua jenis

kayu berukuran (2x2x45,7) cm3

berjumlah 42 buah dengan jumlah

ulangan pengujian tiga kali. Pengujian

dilakukan di tanah terbuka yang bersih

dari serasah dan sampah lainya serta

tidak terganggu oleh aktivitas manusia

(Gambar 1). Setiap contoh uji

dibenamkan secara vertikal ke dalam

tanah dengan kedalaman 23 cm dan

berjarak 20 cm antar contoh uji, 30 cm

antar baris. Evaluasi biodeteriorasi

dilakukan setelah 12 minggu

pengumpanan dengan menentukan nilai

keawetan kayu yang diukur berdasarkan

kriteria ASTM D 1758-96 pada Tabel 1.

Pengujian kerapatan kayu dilakukan

dengan cara mengukur dimensi dan berat

kayu sebelum dan sesudah perlakuan

pemanasan, lalu dihitung dengan rumus

berikut:

𝜌 =𝑚

𝑉 𝑃 =

(𝜌2 − 𝜌1)

𝜌1𝑥100%

Keterangan:

ρ = Kerapatan (g cm-3)

m = berat sampel (g)

v = volume sampel (cm-3)

P = Persentase peningkatan

kerapatan (%)

ρ 1 = Kerapatan sampel sebelum

diberi perlakuan (g cm-3)

ρ 2 = Kerapatan sampel sesudah

diberi perlakuan (g cm-3)

Sumber: ASTM D 1758-96

Tabel 1 Penilaian keawetan kayu Nilai Kriteria contoh uji

10 Utuh /tidak ada serangan

9 Terserang 3% bagian melintang

8 Terserang 3–10% bagian melintang




0 Terserang hebat sekali/hancur





Pengujian sifat mekanis mengacu pada

ASTM D 143. Pengujian MOE dan

MOR dilakukan dengan menggunakan

Universal Testing Machine merk

Instron. Contoh uji berukuran (41x2,5x

2,5) cm3, panjang bentang 37.5 cm. Nilai

MOE dan MOR dihitung dengan rumus:

𝑀𝑂𝐸 =𝑃𝐿3

4∆𝑌𝑏43 𝑀𝑂𝑅 =

3𝑃′𝐿

2𝑏ℎ2

Keterangan:

MOE = Modulus elastisitas (kg/cm2)

MOR = Modulus patah (kg/cm2)

ΔP = Besarnya perubahan beban

sebelum batas proporsi (kg)

ΔY = Besarnya perubahan defleksi

akibat perubahan beban P (cm)

P’ = Beban maksimum (kg)

L = Panjang bentang (cm)

b = Lebar contoh uji (cm)

h = Tebal contoh uji (cm)

Rancangan acak lengkap digunakan

dalam menganalisis pengaruh suhu

pemanasan (100, 150, dan 180 0C) dan

waktu pemanasan (satu jam dan dua jam)

terhadap keawetan alami kayu serta sifat

mekanisnya. Ulangan contoh uji untuk

setiap perlakuan adalah 5 buah. Model

persamaan yang digunakan (Matjik dan

Sumertajaya 2002) adalah sebagai

berikut:

Yijk = μ + Ai + Bi + ABij + €ijk

Keterangan:

Yijk = Respon percobaan pada unit

percobaan karena pengaruh taraf ke-j

faktor B terhadap taraf ke-i faktor A pada

ulangan ke-k

μ = Rata-rata umum

Ai = Pengaruh dari taraf ke-i faktor

A (suhu pemanasan)

Bj = Pengaruh dari taraf ke-j faktor

B (waktu pemanasan)

ABij = Pengaruh interaksi dari unit

percobaan faktor A dan faktor B

€ = Galat percobaan

Analisis ragam atau analysis of varience

(ANOVA) dilakukan untuk mengetahui

pengaruh perlakuan pemanasan terhadap

keawetan dan sifat mekanis kayu. Nilai

F-hitung yang diperoleh dari ANOVA

tersebut dibandingkan dengan F-tabel

pada selang kepercayaan 95% dengan

kaidah keputusan:

1. Apabila F-hitung < F-tabel, maka

perlakuan tidak memberikan pengaruh

nyata terhadap pengujian keawetan

dan mekanis kayu kecapi dan

rambutan pada selang kepercayaan

95%

2. Apabila F-hitung > F-tabel, maka

perlakuan memberikan pengaruh

nyata terhadap pengujian keawetan

dan mekanis kayu kecapi dan

rambutan pada selang kepercayaan

95%.

Apabila perlakuan memberikan pengaruh

nyata atau sangat nyata terhadap

keawetan dan mekanis maka dilakukan

uji lanjut dengan menggunakan Duncan

Multiple Range Test (DMRT).


Keawetan kayu

Hasil penelitian menunjukan bahwa kayu

rambutan memiliki nilai keawetan yang

lebih tinggi dibandingkan kayu kecapi.

Hal ini terbukti dengan nilai serangan

rayap pada kayu kecapi lebih tinggi

daripada kayu rambutan. Nilai keawetan

kayu kecapi mengalami peningkatan dari

4 (kontrol) menjadi 8 (setelah perlakuan

pemanasan) sedangkan kayu rambutan

mengalami peningkatan dari 7 (kontrol)

menjadi 10 setelah perlakuan pemanasan

(Gambar 2). Diduga zat ekstraktif kayu

rambutan lebih bersifat racun dibanding


yang ada pada kayu kecapi. Sebagaimana

dijelaskan oleh Wistara (2002) bahwa

keawetan alami kayu terutama

dipengaruhi oleh kadar ekstraktifnya.

Meskipun tidak semua zat ekstraktif

beracun bagi organisme perusak kayu,

umumnya terdapat kecenderungan bahwa

semakin tinggi kadar ekstraktif,

keawetan alami kayu cenderung

meningkat pula.

Grafik pada Gambar 2 menunjukan

pemanasan dalam minyak dapat

meningkatkan nilai keawetan kayu

kecapi dan kayu rambutan. Hal ini

mengindikasikan rayap kurang suka

terhadap kedua jenis kayu. Sebagaimana

Hill (2006) menyatakan bahwa perlakuan

pemanasan menyebabkan kayu

kehilangan kandungan polisakarida.

Dengan berkurangnya kandungan

polisakarida tersebut sangat

dimungkinkan kayu menjadi kurang

disukai oleh rayap.

Gambar 2 Nilai keawetan kayu kecapi dan rambutan.

(a)

(b)

Gambar 3 Kayu kecapi (a) dan kayu rambutan (b) yang terserang oleh rayap.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

kontrol 100 150 180 kontrol 100 150 180

Nil

ai k

eaw

etan

Suhu oC

1 jam

2 jam

Kecapi Rambutan





Tabel 2 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh suhu dan waktu terhadap nilai keawetan

kayu kecapi dan kayu rambutan

Jenis Kayu Kayu Kecapi Kayu Rambutan

Tolak ukur Suhu Waktu Suhu*Waktu Suhu Waktu Suhu*Waktu

Nilai

keawetan tn * tn ** tn **

Keterangan: ** = Berbeda sangat nyata pada selang kepercayaan 95 %

* = Berbeda nyata pada selang kepercayaan 95 %

tn = Tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95 %

Berdasarkan Tabel 2, hasil analisis sidik

ragam pada selang kepercayaan 95%

menunjukan bahwa pengaruh interaksi

antara suhu dan waktu pemanasan

terhadap nilai keawetan pada kayu

kecapi dan rambutan adalah tidak nyata

dan sangat nyata. Nilai keawetan kayu

kecapi yang tertinggi pada pemanasan

180 C selama satu jam sedangkan nilai

keawetan kayu rambutan yang tertinggi

yaitu pada pemanasan 100 C (satu dan

dua jam), 150 C selama dua jam, dan

180 C selama satu jam (Gambar 3).

Selanjutnya hasil uji Duncan

membuktikan bahwa pada kayu kecapi

perlakuan waktu pemanasan yang dapat

meningkatkan keawetan kayu yaitu

selama satu jam, dengan persentase

peningkatan nilai keawetan sebesar 57%

dari kontrol (Tabel 3).

Pengaruh suhu pemanasan pada kayu

kecapi tidak berpengaruh nyata.

Pemanasan yang paling efektif adalah

suhu 100 C selama satu jam, walaupun

pada suhu 180 C lebih tinggi nilai

keawetannya (Gambar 2) tetapi hasil uji

statistiknya tidak berbeda nyata.

Berdasarkan hasil uji Duncan (Tabel 4)

perlakuan pemanasan yang paling efektif

untuk kayu rambutan yaitu pada suhu

100 C selama satu jam. Persentase

peningkatan keawetan yang terjadi

adalah 43% dibanding kontrol.

Pemanasan kayu kecapi sampai suhu 180

C selama satu jam dan dua jam belum

melindungi sepenuhnya kayu dari

serangan rayap. Oleh karena itu perlu

suhu yang lebih tinggi atau waktu

pemanasan yang lebih lama. Hal ini

mengindikasikan perlakuan tersebut

lebih tidak disukai oleh rayap, namun

perlu dilakukan uji lanjut apakah

keberadaan minyak bersifat racun atau

tidak terhadap rayap.

Rayap yang ditemukan menyerang kayu

kecpi dan rambutan (Gambar 4)

tergolong genus Capritermes. Morfologi

rayap ini yaitu pada bagian kepala tanpa

proyeksi frontal, bagian tengah kepala

melengkung ke dalam. Pada kepala

terdapat bulu-bulu yang keras agak

jarang dan letaknya tersebar. Bentuk

mandibel sangat tidak simetris, dengan

mandibel sebelah kiri sangat melengkung

ditengah berbentuk seperti kait. Ujung

dari mandibel sebelah kiri tidak

melengkung (Gambar 5). Labrum lurus

atau sedikit cembung, ujungnya tidak

jelas dan sedikit pendek. Antenna terdiri

dari 14 ruas dan fontanel menonjol

keluar berbentuk kerucut (Nandika et al.

2003). Selain serangan rayap seluruh

sampel terserang jamur tetapi hanya

menyerang pada bagian kayu yang

terbenam tanah (Gambar 6). Rata-rata

90% luas permukaan kayu terserang

jamur, namun tidak menyebabkan kayu

menjadi lunak.


Tabel 3 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh faktor waktu terhadap nilai keawetan kayu

kecapi

Waktu (jam) Nilai Keawetan

kontrol 4b

1 7a

2 4b

Tabel 4 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh interaksi (suhu dan waktu) terhadap nilai

keawetan kayu rambutan

Suhu (C) Waktu (jam) Nilai keawetan

Kontrol Kontrol 7b

100 1 10a

100 2 10a

150 1 5c

150 2 10a

180 1 10a

180 2 6c

Gambar 6 Kayu kecapi (a) dan kayu rambutan (b) yang terserang jamur.

(a)

(b)

Gambar 4 Rayap kasta prajurit yang

ditemukan menyerang kayu kecapi

dan kayu rambutan.

Gambar 5 Mandibel rayap yang

menyerang kayu kecapi dan kayu

rambutan (perbesaran 20x).





(a) (b)

Gambar 7 Kayu kecapi sebelum (a) dan setelah diberi perlakuan pemanasan (b).

Pengujian di lapangan dapat dipengaruhi

oleh faktor lingkungan seperti cuaca,

kelembaban, dan suhu. Perubahan

kondisi lingkungan menyebabkan

perubahan perkembangan, aktivitas, dan

perilaku rayap (Nandika et al. 2003).

Menurut Tarumingkeng (2006), rayap

tanah mempunyai perilaku yang salah

satunya adalah kemampuan untuk

bersarang di dalam kayu yang

diserangnya, walaupun tidak ada

hubungannya dengan tanah asalkan kayu

tersebut lembab.

Peningkatan berat kayu

Pemanasan kayu dalam minyak

menyebabkan peningkatan berat, hal ini

mengindikasikan minyak masuk pada

kayu. Menurut Forest Product Society

(2002) menyatakan bahwa penggorengan

kayu pada suhu sekitar 180–200 C

menyebabkan zat ekstraktif yang mudah

menguap dalam kayu mengalami

penguapan sehingga bagian kayu yang

kosong diisi oleh minyak goring.

Dengan demikian berat kayu bertambah

dan kerapatannya pun meningkat.

Terlihat pada Gambar 7 warna kayu

sebelum dan setelah perlakuan

pemanasan berbeda.

Peningkatan berat kayu secara rinci dapat

dilihat pada Gambar 8. Rata-rata

peningkatan berat kayu kecapi setelah

diberi perlakuan pemanasan dalam

minyak pada umumnya lebih besar

dibandingkan kayu rambutan. Hal ini

diduga masuknya minyak pada rongga-

rongga sel kayu rambutan lebih sulit,

karena kayu rambutan memiliki BJ yang

lebih tinggi (0.8–0.9) sedangkan kayu

kecapi (0.4-0.5) (Seng 1990).

Persentasi peningkatan berat yang paling

besar pada kayu kecapi yaitu pada

perlakuan pemanasan dengan suhu 180

C selama dua jam. Sedangkan untuk

kayu rambutan persentasi penambahan

berat paling besar pada perlakuan dengan

suhu 150 C selama dua jam.

Peningkatan berat kayu kecapi pada

umumnya semakin tinggi dengan

semakin tingginya suhu pemanasan. Pada

Gambar 8 terlihat bahwa pemanasan

selama dua jam menghasilkan

penambahan berat kayu lebih tinggi

dibandingkan pemanasan satu jam. Hal

ini sesuai dengan pernyataan Coto dan

Daud (2009) bahwa semakin lama waktu

penggorengan semakin banyak jumlah

minyak yang mengisi/ masuk rongga-

rongga sel kayu.


Gambar 8 Peningkatan berat kayu kecapi dan kayu rambutan setelah perlakuan

pemanasan.

Kerapatan kayu

Kerapatan kayu kecapi dan kayu

rambutan sestelah perlakuan pemanasan

dalam minyak meningkat. Gambar 9

menyajikan nilai perubahan kerapatan

pada kayu kecapi dan kayu rambutan.

Peningkatan kerapatan kayu kecapi

berkisar antara 0,52–0,62 g cm-3.

Demikian pula pada kayu rambutan

peningkatan kerapatan yang terjadi

antara 0,69–0,84 g cm-3. Persentasi

perubahan kerapatan pada kayu kecapi

lebih besar dibandingkan dengan kayu

rambutan. Hal ini diduga karena BJ

kayu kecapi relatif rendah, rongga/ pori-

pori lebih besar sehingga minyak banyak

yang masuk.

Pemanasan kayu kecapi selama dua jam

menghasilkan peningkatan kerapatan

yang lebih tinggi daripada pemanasan

satu jam. Hal ini sesuai dengan penelitian

sebelumnya oleh Coto dan Daud (2009)

bahwa pemanasan dalam minyak dapat

meningkatkan kerapatan dan kekerasan

kayu, menurunkan kadar air

kesetimbangan, menurunkan tingkat

perubahan dimensi, dan menurunkan laju

perubahan kadar air. Semakin lama

penggorengan, semakin tinggi kekerasan

kayunya. Semakin lama penggorengan

semakin banyak minyak yang masuk

mengisi rongga-rongga sel kayu

sehingga kemampuan kayu untuk

menahan tekanan yang diberikan

semakin tinggi dan memperlambat kayu

pecah atau retak ketika diberi tekanan.

Sifat mekanis kayu (MOE dan MOR)

Pemanasan kayu dalam minyak selama

dua jam cenderung menurunkan nilai

MOE terutama pada kayu kecapi. Nilai

MOE pada kayu kecapi setelah diberi

perlakuan panas dalam minyak berkisar

antara 57 948 sampai 87 463 kg cm-2.

Sedangkan nilai MOE kayu rambutan

setelah pemanasan berkisar antara 101

023 sampai 122 946 kg cm-2.

Gambar 10 menunjukan nilai MOE kayu

kecapi dan kayu rambutan yang

dipanaskan selama dua jam lebih rendah

daripada yang dipanaskan selama satu

jam kecuali pada suhu 100 C. Menurut

Hill (2006), banyak penelitian yang

menunjukan bahwa nilai MOE kayu

sedikit meningkat setelah perlakuan

pemanasan periode waktu yang pendek.

Pemanasan kayu pada suhu sekitar 100-

200 C terbukti dapat meningkatkan

berat kayu, MOE, stabilitas dimensi dan

kekerasan kayu. Pada kisaran suhu

0

10

20

30

40

50

100 150 180 100 150 180

Pen

ingkat

an

ber

at (

%)

Suhu oC

1 jam

2 jam

Kecapi Rambutan





tersebut, hemiselulosa akan terdegradasi

dan terjadi penataan ulang struktur amorf

dari selulosa yang dapat menyebabkan

derajat kristalinitas kayu meningkat,

tetapi jika pemanasan dilanjutkan maka

nilai MOE akan turun. Chang dan Keith

(1978) dalam Hill (2006) juga

melaporkan bahwa MOE kayu elm,

beech, aspen, dan maple meningkat

sedikit setelah pemanasan, namun

perlakuan pemanasan dalam waktu

panjang mengakibatkan nilai MOE

menurun.

Berdasarkan hasil penelitian ini nilai

MOR nilai MOR kayu rambutan ada

yang mengalami peningkatan setelah

pemanasan, sedangkan pada kayu kecapi

semua mengalami penurunan. Walau

demikian secara statistik perlakuan

pemanasan tersebut tidak memberikan

pengaruh yang nyata terhadap nilai MOR

pada kayu kecapi maupun kayu rambutan

(Gambar 11).

Gambar 9 Perubahan nilai kerapatan kayu kecapi dan kayu rambutan setelah pemanasan.

Gambar 10 Modulus elastisitas ( MOE) kayu kecapi dan rambutan setelah pemanasan.

0

10

20

30

40

50

60

100 150 180 100 150 180

Per

ub

ahan

Ker

apat

an (

%)

Suhu (C)

1 jam

2 jam

Kecapi Rambutan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kontrol 100 150 180 kontrol 100 150 180

Nil

ai M

OE

(kg c

m-2

)

Suhu oC

1 jam

2 jam

Kecapi Rambutan


Gambar 11 Modulus patah (MOR) kayu kecapi dan rambutan setelah pemanasan.

Hasil uji beda rata-rata Duncan (Tabel 6)

menujukan bahwa pengaruh pemanasan

menurunkan nilai MOE pada kayu

kecapi. Persentase penurunan nilai MOE

pada kayu kecapi dengan pemanasan

suhu 100 oC yaitu 5%, sedangkan untuk

pemanasan suhu 150 oC dan 180 C yaitu

25%. Suhu pemanasan 100 C realtif

lebih aman karena tidak menurunkan

nilai MOE secara nyata.

Hasil uji beda rata-rata Duncan (Tabel 7)

menujukan bahwa pemanasan

menurunkan nilai MOE pada kayu

kecapi. Pengaruh waktu pemansan satu

jam berbeda nyata dengan pemanasan

dua jam. Persentase penurunan nilai

MOE pada pemanasan satu jam yaitu

12% sedangkan pada pemanasan selama

dua jam yaitu 25%. Semakin lama

waktu pemanasan maka semakin rendah

nilai MOE.

Hasil uji Duncan pada Tabel 8

menunjukan interaksi (suhu dan waktu)

tidak memberikan pengaruh yang nyata

terhadap penurunan nilai MOE pada

kayu rambutan kecuali pada suhu 100 oC

selama satu jam. Persentase penurunan

nilai MOE pada suhu 100 C selama satu

jam yaitu 12%. Berdasarkan Tabel 9,

hasil uji lanjut Duncan menunjukan

faktor perlakuan suhu tidak memberikan

pengaruh nyata terhadap penurunan nilai

MOR pada kayu rambutan, kecuali pada

suhu 100 C dengan penurunan nilai

MOR pada suhu 100 C sebesar 22%.

Rekomendasi perlakuan pemanasan

Perlakuan pemanasan kayu dalam

minyak dapat meningkatkan nilai

keawetan pada kayu kecapi dan kayu

rambutan. Nilai keawetan kayu kecapi

meningkat dari 4 (kontrol) menjadi 8

(setelah perlakuan pemanasan)

sedangkan untuk kayu rambutan dari 7

(kontrol) menjadi 10 setelah perlakuan

pemanasan. Perlakuan pemanasan kayu

dalam minyak menurunkan nilai MOE

dan MOR kayu, namun tidak nyata. Sifat

mekanis kayu (MOE dan MOR) pada

umumnya tidak terpengaruh secara nyata

oleh perlakuan pemanasan kecuali pada

nilai MOE kayu kecapi yang dipanaskan

180 C selama dua jam mengalami

penurunan sebesar 25%.

Perlakuan pemanasan untuk

meningkatkan nilai keawetan pada kayu

kecapi dan rambutan cukup dengan suhu

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

kontrol 100 150 180 kontrol 100 150 180

Nil

ai M

OR

(kg c

m-2

)

Suhu oC

1 jam

2 jam

Kecapi Rambutan





100 C selama satu jam. Perlakuan

pemanasan pada suhu 100 C selama

satu jam meningkatkan nilai keawetan

pada kayu kecapi menjadi 7 serta hanya

menurunkan nilai MOE sebesar 5-12%.

Sama halnya dengan kayu rambutan

pemanasan yang paling efektif yaitu pada

suhu 100 C selama satu jam yang

meningkatkan nilai keawetan menjadi

10.

Tabel 5 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh suhu dan waktu terhadap sifat mekanis kayu

(MOE dan MOR)

Jenis Kayu Kayu Kecapi Kayu Rambutan

Tolak ukur Suhu Waktu Suhu*Waktu Suhu Waktu Suhu*Waktu

MOE ** ** tn * tn **

MOR tn tn tn ** tn tn

Keterangan: ** = Berbeda sangat nyata pada selang kepercayaan 95 %

* = Berbeda nyata pada selang kepercayaan 95 %

tn = Tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95 %

Tabel 6 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh faktor suhu terhadap nilai MOE kayu kecapi

Suhu (oC) MOE (kg cm-2)

kontrol 92 327a

100 87 615a

150 68 691b

180 69 499b

Tabel 7 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh faktor waktu terhadap nilai MOE kayu kecapi

Waktu (jam) MOE (kg cm-2)

kontrol 92 327a

1 81 492b

2 69 045c

Tabel 8 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh faktor interaksi (suhu dan waktu) terhadap

nilai MOE kayu rambutan

Suhu (C) Waktu (jam) MOE (kg cm-2)

kontrol kontrol 114 687b

100 1 101 023c

100 2 117 218b

150 1 122 964 ab

150 2 114 705b

180 1 117 296b

180 2 114 447b


Tabel 9 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh faktor suhu terhadap nilai MOR pada kayu

rambutan

Suhu (C) Rataan nilai MOR (kg cm-2)

0 1 167.05a

100 908.30b

150 1 184.85a

180 1 053.37ab

Kesimpulan

Perlakuan pemanasan minyak terbukti

meningkatkan keawetan kayu kecapi dan

rambutan. Nilai keawetan kayu kecapi

meningkat dari 4 (kontrol) menjadi 8

setelah perlakuan pemanasan dalam

minyak. Adapun peningkatan nilai

keawetan kayu rambutan adalah dari 7

(kontrol) menjadi 10 setelah perlakuan

pemanasan dalam minyak.

Perlakuan pemanasan pada umumnya

tidak mempengaruhi sifat mekanis kayu

kecuali pada suhu tinggi (180 C selama

dua jam) yang menurunkan nilai MOE

kayu kecapi hingga 25%. Pemanasan

pada suhu 100 C selama satu jam cukup

baik diaplikasikan pada kayu kecapi dan

kayu rambutan sehingga terjadi

peningkatan keawetan kayu yang nyata

dan tidak menurunkan sifat mekanisnya

(MOE dan MOR).

Daftar Pustaka

Anonim. 2005. Semua Tentang Kayu

[terhubung berkala].

http://www.W3.org/tentang kayu-files

[7 Mei 2012].

[ASTM] American Society for Testing

and Materials. 1996. Standard Test

Method of Evaluating Wood

Preservatives by Field Test with

Stake. ASTM D 1758-96. USA.

[ASTM] American Society for Testing

Material. 2008. Annual Book of

ASTM Standard. Volume 04. 10.

Wood. D 143. Section Four. USA.

[Dephut] Departemen Kehutanan. 1999.

Panduan kehutanan Indonesia. J

Hutan Rakyat 7(1):18-19

[FPS] Forest Products Society. 2002.

Enhancing the Durability of Lumber

and Engineered Wood Products.

Madison: Forest Products Society.

[TIM ELSSPAT]. 1997. Pengawetan

Kayu dan Bambu. Jakarta: Puspa

Swara.

Abdurachman, Hadjib N. 2006.

Pemanfaatan Kayu Hutan Rakyat

Untuk Komponen Bangunan

[terhubung berkala]. www.dephut.go.

id/files/Komp_Bangunan.pdf [5 Mei

2012].

Balfas J, Sumarni G. 1995. Keawetan

kayu tusam (Pinus merkusii Jungh. el

de Vr) dan mangium (Acacia

mangium Will) setelah furfulisasi. J

Penelitian Hasil Hutan 13(7):259-

265.

Batubara R. 2006. Teknologi

pengawetan kayu perumahan dan

upaya pelestarian hutan [terhubung

berkala]. http:// Library.usu.

ac.id/download/06010040.pdf [7 Mei

2012].

Coto Z. 2005. Penurunan kadar air

keseimbangan dan peningkatan

stabilitas dimensi kayu dengan

pemanasan dan pengekangan. Ju Ilmu

Teknol. Kayu Tropis 3(1):27-31.

http://www.w3.org/tentang%20kayu-files%20%5b7

http://www.w3.org/tentang%20kayu-files%20%5b7





Daud M, Coto Z. 2009. Peningkatan sifat

fisis dan mekanis kayu durian (Durio

sp) dengan penggorengan. Simposium

Forum Teknologi Hasil Hutan Bogor,

30-31 Oktober 2009.

Djarwanto, Abdurrohim S. 2000.

Teknologi pengawetan kayu untuk

perpanjangan usia pakai. Buletin

Kehutanan Perkebunan 1(2):159-172.

Haygreen JG, Bowyer JL. 2003. Forest

Products and Wood Science An

Introduction Fourth Edition.

Australia: Blackwell Publishing

Professional.

Heyne K. 1987. Tumbuhan berguna

Indonesia. Yayasan Sarana Wana

Jaya Jilid II. Koperasi Karyawan,

Departemen Kehutanan. Jakarta.

Heyne K. 1988. Tumbuhan berguna

Indonesia. Yayasan Sarana Wana

Jaya Jilid III. Koperasi Karyawan,

Departemen Kehutanan. Jakarta.

Hill C. 2006. Wood Modification:

Chemical, Thermal and Other

Processes. West Sussex: John Wiley

dan Sons.

Iswanto AH. 2009. Perlakuan panas pada

kayu [terhubung berkala].

repository.usu.ac.id/bitstream/.../1/08

E00915.pdf [7 Mei 2012].

Lensufiee, Tikno. 2008. Teknik

Pengawetan Kayu. Jakarta: Erlangga.

Martawijaya A, Barly, Permadi P. 2001.

Pengawetan Kayu Untuk Barang

Kerajinan. Bogor: Puslitbang

Kehutanan.

Martawijaya A, Kartasujana I, Kadir K,

Prawira SA. 1981. Atlas Kayu

Indonesia, Jilid I. Bogor: Balai

Penelitian Hasil Hutan.

Matjik AA, Sumertajaya IM. 2002.

Perancangan Percobaan dengan

Aplikasi SAS dan Minitab Jilid I.

Bogor: FMIPA IPB.

Nandika D, Rismayadi Y, Diba F. 2003.

Rayap: Biologi dan Pengendaliannya.

Surakarta: Muhammadiyah University

Press.

Pasaribu G. 2008. Kajian Potensi dan

Pemanfaatan Kayu Gerhan [terhubung

berkala]. http: // bpk-aeknauli.org [7

Mei 2012].

Paul WM, Ohlmeyer H, Leithoff. 2005.

Optimising the properties of OSB by a

one-step heat pre-treatment process.

Holz als Roh- und Werkstoff Journal

64:227-234.

Seng OD. 1990. Berat Jenis dari Jenis-

Jenis Kayu Indonesia dan Pengertian

Beratnya Kayu Untuk Keperluan

Praktek. Pusat Riset dan

Pengembangan Hasil Hutan.

Departemen Kehutanan. Bogor

Syafii W. 2000. Zat ekstraktif kayu

damar laut (Hope spp) dan

pengaruhnya terhadap rayap kayu

kering Cryptotermes cynocephalus

Light. Jurnal Teknologi Hasil Hutan

13(2):1-5.

Tarumingkeng RC. 2001. Biologi dan

Perilaku Rayap [terhubung berkala].

http://tumou.net/biologi_dan_perilaku

_rayap.htm [25 Mei 2012].

Tarumingkeng RC. 2006. Bunga Rampai

Jejak Langkah Kehidupan. Bogor:

Fahutan IPB.

Tsoumis SG. 1991. Science and

Technology of Wood [Structure,

Properties, Utilization]. New York:

Van Nostramd Reinhold.

Wang JY, Cooper PA. 2005. Effect of oil

type temperature and time on

moisture properties of hot oil-treated

wood. Holz als Roh- und Werkstoff

63:417-422.

http://tumou.net/biologi_dan_perilaku_rayap.htm%20%5b25

http://tumou.net/biologi_dan_perilaku_rayap.htm%20%5b25


Windasari WA, Rosita AF. 2008.

Peningkatan kualitas minyak goreng

bekas dari KFC dengan menggunakan

adsorben karbon aktif [skripsi].

Semarang: Fakultas Teknik.

Universitas Diponegoro.

Wistara IN. 2002. Ketahanan 10 jenis

kayu tropis. J Teknologi Hasil Hutan

15(2):48-56.

Riwayat naskah:

Naskah masuk (received): 9 Februari 2015

Diterima (accepted): 15 April 2015

161 Aktifitas antirayap ekstrak daun Orthosiphon sp., Morinda sp. dan Carica sp.

Abdul Azis, T A Prayitno, Ganis Lukmandaru, Tomy Listyanto

Aktivitas Antirayap Ekstrak Daun Orthosiphon sp., Morinda sp., dan

Carica sp.

(Antitermitic Activities of Leaf Extracts of Orthosiphon sp., Morinda sp. and

Carica sp.)

Abdul Azis 1,2*, Tibertius A Prayitno2, Ganis Lukmandaru2, Tomy Listyanto2

1 Faculty of Forestry, State Universitas of Papua, Manokwari, Indonesia 2 Faculty of Forestry, Gadjah Mada University,Yogyakarta, Indonesia

Penulis korespondensi: [email protected]

Abstract

Termites are the most aggresive wood-destroying agents and cause a lot of damage to houses.

Prevention of termite attacks could be avoided by utilizing a natural preservative derived from

plants. This study aims to (1) detect compounds contained in the extracts of the leaves of cat

whiskers (Orthosiphon sp.), noni (Morinda sp.) and papaya (Carica sp.) as well as to determine the

yield of extraction using different solvents (ethanol-toluene, hexane, ethyl acetate, ethanol and hot-

water) (2) test and determine the repellent activity obtained from the extracts againts the dry-wood

termite Cryptotermes sp. attacks. The active secondary metabolites were detected by the chemical

reactions. Extract solutions dropped on filter papers and dried at 60 °C for 3 hours. The samples

were tested to termites for 4 weeks. The results showed that the highest extract yield of cat

whiskers, noni and papaya obtained from the extraction by hot-water : 27.8%, 26.71% and 34.06%,

respectively. Lowest yield amounts were measured in the hexane soluble extract (cat whiskers:

4.40% and noni: 4.81%). By chemical reactions, the active compounds were detected in all plants

except alkaloids. Alkaloids were detected mostly in papaya extract. The ethyl acetate soluble extract

of papaya showed the lowest damaged level whereas highest termites mortality level was observed

in ethanol soluble extract of noni. The ethyl acetate soluble extracts of papaya exhibited the

consistency in good activities both to termites mortality and weight loss of tested materials so that it

will be applicated to the next research with higher concentrations.

Keywords : antitermite, Carica sp., Cryptotermes sp., leaf extracts, Orthosiphon sp.,

Abstrak

Rayap adalah agen perusak kayu paling agresif dan menyebabkan banyak kerusakan pada

perumahan. Pencegahan serangan rayap dapat dihindari dengan menggunakan bahan pengawet

alami berasal dari tumbuhan. Penelitian ini bertujuan (1) mendeteksi senyawa yang terkandung

dalam ekstrak daun kumis kucing (Orthosiphon sp.), mengkudu ( Morinda sp.) dan pepaya (Carica

sp.) juga menentukan rendemen ekstrak menggunakan pelarut yang berbeda (etanol- toluena,

heksana, etil asetat, etanol dan air panas) (2) menguji dan menentukan aktifitas menolak (repellent)

yang diperoleh dari setiap ekstrak terhadap serangan rayap kayu kering (Cryptotermes sp.).

Metabolit sekunder aktif dideteksi dengan reaksi kimia. Larutan ekstrak diteteskan pada kertas

saring dan dikeringkan pada suhu 60°C selama 3 jam. Sampel diuji ke rayap selama 4 minggu.

Hasil menunjukkan bahwa rendemen ekstrak tertinggi diperoleh dari ekstraksi dengan air panas

kumis kucing, mengkudu dan pepaya yaitu : 27, 8%, 26,71% dan 34,06% secara berurutan.

Rendemen ekstrak terendah diukur dalam ekstrak larut heksana (kumis kucing : 4,40% dan

mengkudu : 4,81%). Dengan reaksi kimia, senyawa aktif dideteksi dalam semua tumbuhan kecuali

alkaloid. Alkaloid dideteksi paling banyak dalam ekstrak pepaya. Ekstrak pepaya larut etil asetat

menunjukkan tingkat kerusakan terendah sedangkan tingkat mortalitas rayap tertinggi diamati

dalam ekstrak mengkudu larut etanol. Ekstrak pepaya larut etil asetat menunjukkan konsistensi


aktifitas yang bagus baik terhadap mortalitas rayap maupun pengurangan berat pada bahan yang

diuji sehingga dengan demikian dapat diaplikasikan pada penelitian berikutnya dengan konsentrasi

yang lebih tinggi.

Kata kunci : antirayap, Carica sp., Cryptotermes sp., ekstrak daun, Orthosiphon sp.

Pendahuluan

Rayap adalah perusak kayu paling utama

dan menyebabkan banyak kerusakan pada

bangunan rumah. Intensitas serangan dan

besarnya kerusakan bangunan gedung

akibat serangan rayap secara totalitas

sangat besar (Nandika et al. 2003).

Makanan rayap terutama adalah material

berselulosa termasuk panel kayu, produk

kertas, kanvas seni, karpet dan lain-lain

(Sontannde 2011). Rayap memiliki

kemampuan dalam pencernaan selulosa

untuk memperoleh energi dan nutrisi dari

sumber makanan yang miskin nutrisi

seperti bahan tumbuhan lignoselulosa dan

sisa berasal darinya yaitu kayu dan humus

(Zhou et al. 2007). Salah satu jenis rayap

yang berperan dalam kerusakan kayu

adalah rayap kayu kering. Rayap kayu

kering merupakan serangga yang

serangannya seringkali baru diketahui

setelah kayu yang diserang menjadi

keropos tanpa adanya pecahan pada

permukaannya. (Nandika et al. 2003).

Serangan rayap dapat dihindari melalui

teknologi pengawetan. Pengawetan kayu

dapat dilakukan dengan menggunakan

bahan pengawet sintetik dan alami.

Pengawetan kayu dengan bahan alami

lebih bersifat ramah lingkungan yang

bahannya dapat diperoleh dari tumbuhan-

tumbuhan. Tumbuh-tumbuhan telah

terbukti menunjukkan sifat insektisida

yang baik terhadap rayap (Verma et al.

2009). Abbas et al. (2013) menyatakan

pula bahwa tumbuhan obat menunjukkan

sifat aktifitas anti rayap yang sangat

baik.Tumbuhan dapat dimanfaatkan

sebagai bahan pengawet alami karena

mengandung bahan aktif seperti senyawa

fenol (flavonoid dan tanin), terpenoid

(triterpenoid dan steroid), saponin serta

alkaloid.

Salah satu bagian tumbuhan yang dapat

dimanfaatkan untuk memperoleh bahan

baku insektisida atau termisida adalah

daun. Pengendalian aktifitas rayap telah

ditunjukkan dalam pemanfaatan ekstrak

daun tumbuhan (Chieng et al. 2008,

Oyedokun et al. 2011, Nisar et al. 2015),

demikian pula aplikasinya pada kayu

(Eller et al. 2010, Sotannde et al. 2011).

Keterbatasan dan tidak tersedianya

tumbuhan di tempat lain yang

direkomendasikan berpotensi dalam

pengendalian rayap, mendorong perlunya

mencari alternatif tumbuhan lain penghasil

bahan alami pengawet kayu. Masih

banyak tumbuhan yang berpotensi sebagai

sumber alami pengawet kayu yang perlu

diteliti, di antaranya dengan

memanfaatkan bagian daun tumbuhan

kumis kucing (Orthosiphon sp.), pepaya

(Carica sp.) dan mengkudu (Morinda sp.).

Daun ketiga tumbuhan tersebut selama ini

telah digunakan sebagai bahan obat

tradisional oleh masyarakat (Kardono et

al. 2003, Achmad et al. 2008) tetapi data

mengenai sifat antirayapnya masih

terbatas.

Penelitian ini bertujuan mengetahui

kandungan ekstrak dan metabolit sekunder

daun kumis kucing, pepaya dan mengkudu

menggunakan beberapa pelarut. Dari

ekstrak yang diperoleh kemudian

dilakukan uji toksisitas dan menentukan

aktifitas repellent (penolak) ekstrak

terhadap serangan rayap kayu kering

Cryptotermes sp.. Manfaat dari penelitian

ini agar dapat diperoleh ekstrak tumbuhan

yang memiliki antirayap yang lebih baik



sehingga dapat diaplikasi pada penelitian

selanjutnya menggunakan kayu.

Bahan dan Metode

Bahan tumbuhan

Daun kumis kucing dibeli dari penyedia

tumbuhan herbal di kota Solo. Daun

pepaya dibeli dari petani yang berasal dari

Lamongan dan daun mengkudu diperoleh

di sekitar pemukiman di Surabaya. Daun

segar dibersihkan dengan air dan

dikeringkan dalam tanur energi matahari

dengan suhu <50 °C selama 3 hari.

Kemudian bagian tumbuhan tersebut

dihaluskan menggunakan blender

selanjutnya diayak hingga diperoleh

serbuk lolos 60 mesh, selanjutnya serbuk

daun dikeringudarakan.

Penyiapan ekstrak

Sebanyak 150 g serbuk masing-masing

tumbuhan direndam dalam berbagai

pelarut dengan rincian 90 g serbuk

diekstraksi secara berurutan mulai dalam

n-heksana, etil asetat dan selanjutnya

etanol. Secara terpisah, 30 g diekstraksi

dengan etanol-toluena (2:1 v/v), serta 30 g

sisanya diekstraksi dengan air panas

(aquades). Semua pelarut yang digunakan

dengan grade teknis dan berada pada

kondisi suhu ruangan atau suhu atmosfir,

kecuali air panas. Serbuk daun yang

direndam ditutup dalam wadah dan

didiamkan di tempat gelap selama 48 jam.

Seperti pelarut lainnya, setelah

pencampuran serbuk dengan pelarut air,

campuran segera dipanaskan dengan suhu

100 °C selama 20 menit. Perendaman

dengan berbagai pelarut diulang 3 kali.

Larutan ekstrak dipekatkan dengan rotary

evaporator dan dipanaskan pada suhu 80

°C. Rendemen tiap-tiap ekstrak yang

diperoleh melalui ekstraksi dengan

berbagai pelarut dan kadar air serbuk

tumbuhan ditentukan. Rendemen total

ekstraksi bertingkat merupakan

penjumlahan dari ekstrak n-heksana, etil

asetat dan etanol daun kumis kucing,

mengkudu dan pepaya.

Deteksi metabolit sekunder dengan

reaksi kimia

Ekstrak yang dihasilkan dari berbagai

pelarut kemudian dikarakteristik dengan

identifikasi metabolit sekunder dengan

reaksi kimia (Harborne, 1987) untuk

mengetahui kandungan senyawa bioaktif

yaitu alkaloid (uji Meyer), saponin (uji

buih), flavonoid (uji NaOH 1% dan HCl

1%), tanin (uji FeCl3 1%), dan steroid (uji

H2SO4 pekat). Parameter uji lainnya

adalah deteksi karbohidrat (uji Molisch).

Pelarutan ekstrak untuk uji antirayap

Untuk melarutkan berbagai ekstrak

digunakan pelarut yang sesuai dengan sifat

kepolarannya. Pelarut yang digunakan

adalah campuran etanol dan etanol-toluena

(1:1 v/v) untuk melarutkan ekstrak etanol-

toluena, campuran n-heksana dan etil

asetat (1:1 v/v) untuk melarutkan ekstrak

baik n-heksana maupun etil asetat,

campuran etanol dan air (1:1 v/v) untuk

melarutkan ekstrak etanol juga ekstrak air

panas, serta campuran air, etil asetat dan

etanol (0,2:8:1,8 v/v) untuk melarutkan

ekstrak gabungan ekstrak n-heksana, etil

asetat dan etanol. Sebanyak 0,05 g

masing-masing ekstrak kering yang


dihasilkan melalui ekstraksi dari berbagai

pelarut yang diperoleh dari penelitian

sebelumnya dilarutkan dalam 10 ml

pelarut sehingga dihasilkan larutan dengan

konsentrasi 0,5% (w/v). Ekstrak gabungan

yang terdiri dari ekstrak n-heksana, etil

asetat dan etanol yang masing-masing

sebanyak 0,05 g dilarutkan dalam 30 ml

pelarut sehingga menghasilkan konsentrasi

0,5% ekstrak bertingkat/berurutan.

Penyiapan sampel kertas

Penelitian ini menggunakan kertas saring

(ukuran no. 1) sebagai sampel yang

berukuran (4x4) cm2 yang mencakup

sampel uji dan kontrol. Sampel uji

merupakan sampel yang diberikan ekstrak

tumbuhan. Sampel kontrol yang

digunakan terdiri dari sampel (1) yang

hanya diberikan pelarut, (2) tanpa pelarut

atau hanya kertas saring dan (3) dengan

senyawa tektokinon (2 metil antrakinon,

Kanto Chemical) sebagai kontrol positif.

Selain itu, dibuat pula kontrol yang tidak

menggunakan kertas saring, dimana di

dalam wadah terdapat rayap saja (kontrol

tanpa makanan).

Uji rayap

Rayap kayu kering Cryptotermes sp.

diperoleh dari peternak rayap yang khusus

menyediakannya untuk penelitian.

Pengujian ekstrak tumbuhan terhadap

serangan rayap kayu kering Cryptotermes

sp. di laboratorium mengacu pada D 3345

- 74 (ASTM, 2005), Wahyudi et al. (2012)

dan Maranhao et al. (2013) yang telah

dimodifikasi. Impregnasi dengan cara

meneteskan 200 μL larutan ekstrak pada

masing-masing sampel uji (kertas saring).

Impregnasi 200 μl juga dilakukan baik

pada pelarut maupun larutan tektokinon

pada setiap sampel kontrol yang sesuai.

Sampel dikeringudarakan selama 24 jam

lalu dikering-oven pada suhu 60 °C selama

3 jam. Selanjutnya sampel dimasukkan

dalam desikator selama 10 menit dan

ditimbang untuk memperoleh berat

sebelum diumpankan (Ba). Setiap sampel

dimasukkan ke dalam tiap wadah (Gambar

1).

Gambar 1Skema uji anti rayap kayu kering ekstrak daun kumis kucing, mengkudu, dan

pepaya.

4,50 cm

7,27

cm

Lubang

wadah

Sampel

kertas

Raya

p



Sebanyak 25 ekor nimfa rayap kayu kering

yang sehat dan aktif dimasukkan ke dalam

wadah-wadah tersebut. Dipersiapkan pula

kontrol dengan jumlah rayap yang sama

dimasukkan ke dalam tiap wadah tanpa

kertas saring (kontrol tanpa makanan).

Kemudian wadah tersebut disimpan di

ruang gelap selama 28 hari. Pengamatan

dilakukan terhadap sejumlah individu

rayap yang mati serta suhu dan

kelembaban udara setiap hari. Pada akhir

pengamatan, sampel dipisahkan dari rayap

yang tersisa dan dibersihkan selanjutnya

dikering-oven pada suhu 60 °C selama 3

jam. Sampel dimasukkan dalam desikator

selama 10 menit dan ditimbang untuk

memperoleh berat setelah diumpankan

(Bb) untuk mengetahui pengurangan bobot

akibat serangan rayap dan derajat

kerusakannya.


Rendemen ekstrak

Hasil pengukuran rendemen disajikan

dalam Gambar 2. Dari pelarut etanol-

toluena, n-heksana, etil asetat, etanol dan

air panas yang digunakan, rendemen

ekstrak daun kumis kucing, mengkudu dan

pepaya tertinggi diperoleh dari ekstraksi

menggunakan air panas secara berturut-

turut yaitu 27,79, 26,71 dan 34,06%.

Rendemen ekstrak kumis kucing dan

mengkudu adalah terendah dalam

ekstraksi bertingkat menggunakan n-

heksana yaitu 4,40% dan 4,81% secara

berurutan. Rendemen ekstrak pepaya

terendah diukur dalam ekstraksi

menggunakan etil asetat (5,46%).

Dalam ekstraksi dengan etanol-toluena,

rendemen ekstrak tertinggi (24,72%)

diperoleh dari daun mengkudu. Daun

pepaya menunjukkan rendemen ekstrak

tertinggi (34,06%) dalam ekstraksi dengan

air panas. Dalam ekstraksi bertingkat, nilai

total ekstrak pepaya yang diperoleh lebih

tinggi, diikuti oleh mengkudu dan kumis

kucing. Secara keseluruhan, ekstrak air

panas menunjukkan rendemen tertinggi

dibandingkan dengan ekstrak per jenis

pelarut (heksana, etil asetat dan etanol),

gabungan dari beberapa pelarut (etanol-

toluena) dan gabungan ekstrak dari

ekstraksi bertingkat). Nilai rendemen

ekstrak yang diperoleh dari penelitian ini

dapat dibandingkan dengan penelitian

sebelumnya. Rendemen ekstrak air dan

heksana kumis kucing yang diperoleh

dengan ekstraksi pada temperatur 40 °C

dengan waktu ekstraksi 4 jam

menggunakan ekstraksi cair padat

berturut-turut adalah 33,69 dan 3,08%

(Razak et al. 2012). Ekstraksi

menggunakan air panas dan etil asetat

terhadap daun pepaya menghasilkan

rendemen sebesar 25,51 dan 14, 97%

(Anjum et al. 2013). Dalee et al. (2015)

melakukan ekstraksi dengan perendaman

pada suhu 40 °C selama 2 hari diperoleh

rendemen ekstrak air dan heksana daun

mengkudu yaitu ±4% dan 3% secara

berurutan.

Besarnya rendemen ekstrak bervariasi

dipengaruhi oleh modifikasi suhu dan

waktu ekstraksi. Rendemen ekstrak yang

tinggi dapat diperoleh dengan ekstraksi

menggunakan air panas, namun sebaliknya

bila menggunakan heksana dan etil asetat

sebagai pelarut. Rendemen ekstrak lebih

maksimal dapat diperoleh dengan

melakukan ekstraksi menggunakan

gabungan pelarut atau dengan cara

ekstraksi berturut-turut (bertingkat)

dengan polaritas yang berbeda. Ekstraksi

ini dapat menyamai hasil ekstraksi dengan

etanol-toluena namun belum dapat

menyamai hasil ekstraksi menggunakan

air panas.


Keterangan : Kk : Kumis kucing; Mkd : Mengkudu; Ppy : Pepaya

Gambar 2 Rendemen ekstrak dari berbagai pelarut. B,C,D adalah total dari nilai rendemen

ekstraksi bertingkat menggunakan pelarut mulai dari heksana, etil asetat dan etanol tiap

tumbuhan.

Deteksi metabolit sekunder dengan

reaksi kimia

Ekstrak daun pepaya menunjukkan hasil

yang positif untuk senyawa flavonoid,

saponin, tanin, alkaloid, steroid dan

karbohidrat. Semua senyawa yang

diujikan kecuali alkaloid tidak ditunjukkan

dalam ekstrak daun kumis kucing dan

mengkudu.Dari ketiga ekstrak tumbuhan,

etanol-toluena dapat melarutkan semua

senyawa yang diujikan. Heksana dapat

mengekstrak senyawa steroid, saponin dan

karbohidrat. Saponin, tanin, alkaloid,

steroid dan karbohidrat terdeteksi dengan

pelarut etil asetat. Etanol dapat melarutkan

semua senyawa kecuali steroid. Sementara

itu semua senyawa dapat larut dalam air

panas kecuali alkaloid dan steroid.

Menurut kelimpahannya, flavonoid

terdeteksi banyak dalam ekstrak etanol

dan air panas daun kumis kucing. Saponin

dalam ekstrak air panas dan etanol-toluena

daun pepaya serta dalam ekstrak air panas

daun kumis kucing. Steroid dalam ekstrak

heksana dan etil asetat. Karbohidrat dalam

ekstrak etanol dan etanol-toluena (Tabel

1).

Kardono et al. (2003) menyebutkan

kandungan kimia yang terdapat dalam

pepaya adalah alkaloid, flavonoid,

saponin, dan tanin. Sebelumnya, Azis et

al. (2013) melaporkan alkaloid dan

triterpenoid tidak terdeteksi dalam analisis

fitokimia ekstrak etanol kumis kucing.

Mengkudu dilaporkan Sahoo et al. (2012)

mengandung saponin, flavonoid, tanin,

steroid, triterpenoid, alkaloid dan

karbohidrat dalam ekstrak daun dan

batang. Terdapatnya bahan-bahan aktif

dalam ekstrak tumbuhan memungkinkan

aplikasinya pada penelitian pengujian

antirayap.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Kk

Mkd

Pp

y

Kk

Mkd

Pp

y

Kk

Mkd

Pp

y

Kk

Mkd

Pp

y

Kk

Mkd

Pp

y

Kk

Mkd

Pp

y

n-heksana (B) etil asetat (C) etanol (D) bertingkat (B,C,D) etanol toluene(A)

air panas (E)

Ren

dem

en e

kstr

ak (

%)

Ekstraksi daun dengan pelarut



Tabel 1 Deteksi metabolit sekunder dengan reaksi kimia ekstrak daun tumbuhan

Ekstrak

Fitokimia

Flavonoid Saponin Tanin Alkaloid Steroid Karbohidrat

Daun

Kumis

Kucing

Etanol

toluene ++ + ++ - ++ +++

Heksana - ++ - - +++ -

Etil asetat - ++ ++ - +++ +

Etanol +++ ++ ++ - - ++

Air panas +++ +++ ++ - - ++

Daun

Mengkudu

Etanol

toluene ++ ++ ++ - - +++

Heksana - ++ - - ++ ++

Etil asetat - ++ ++ - +++ -

Etanol - ++ ++ - - +++

Air panas ++ +++ ++ - - ++

Daun

Pepaya

Etanol

toluene ++ +++ ++ ++ ++ +++

Heksana - - - - +++ -

Etil asetat - ++ ++ ++ +++ +

Etanol ++ ++ ++ ++ - ++

Air panas ++ ++ ++ - - ++ Keterangan : “-” : tidak ada; “+” : sedikit; “++” : sedang; “+++” : banyak

Aktifitas anti rayap

Mortalitas rayap

Nilai mortalitas rayap setelah 28 hari

disajikan dalam Gambar 3. Mortalitas

rayap tertinggi ditunjukkan mulai dari

ekstrak etanol daun mengkudu (34%)

menyusul ekstrak etil asetat pepaya (32%)

dan ekstrak heksana kumis kucing (30%).

Semua ekstrak yang diujikan

menunjukkan tingkat mortalitas yang lebih

tinggi daripada kontrol kecuali ekstrak air

panas kumis kucing (9,33%), mengkudu

(10%), pepaya (6%) dan ekstrak etanol

pepaya (9%). Dibandingkan dengan bahan

aktif tektokinon, ekstrak larut etanol

mengkudu dan etil asetat pepaya

menunjukkan mortalitas terhadap rayap

yang tidak jauh berbeda. Rendahnya nilai

mortalitas yang diperoleh berkaitan

dengan rendahnya konsentrasi yang

digunakan dalam eksperimen ini.

Ekstrak gabungan kumis kucing dari

ekstraksi bertingkat menunjukkan

mortalitas yang lebih rendah (10%)

daripada ekstrak tunggal baik heksana, etil

asetat maupun etanol serta etanol-toluena.

Ekstrak gabungan pada mengkudu (24%),

mortalitas rayap lebih rendah daripada

ekstrak etanol (34%) tapi lebih tinggi

daripada ekstrak lainnya. Ekstrak

gabungan pada pepaya (21,33%)

menunjukkan mortalitas lebih rendah

daripada ekstrak etil asetat (32%) dan

etanol-toluena (25,33%) tapi lebih tinggi

daripada ekstrak lainnya. Gabungan

ekstrak menurunkan aktifitas mematikan

rayap pada beberapa ekstrak yang

diperoleh dari ekstraksi bertingkat pada

ketiga tumbuhan, namun sebaliknya dapat

meningkatkan aktifitas ekstrak lainnya

yang lebih rendah seperti yang ditemukan

pada mengkudu dan pepaya.

Secara keseluruhan tingkat mortalitas

rayap pada perlakuan dengan ekstrak daun

kumis kucing mulai terjadi pada hari ke-1

hingga ke-5, pada mengkudu mulai hari

ke-1 dan pepaya mulai hari ke-1 hingga


hari ke-2 (Gambar 4). Sementara kontrol

berkisar dari hari ke-1 hingga hari ke-17.

Pendeknya kisaran hari perlakuan ekstrak

dibandingkan kontrol mengindikasikan

bahwa ekstrak terdiri atas bahan-bahan

aktif yang bersifat antirayap. Mortalitas

rayap yang ditunjukkan oleh ekstrak

etanol mengkudu hampir menyamai

kontrol tektokinon.

Terdapatnya karbohidrat diduga dapat

mempengaruhi rendahnya aktifitas

antirayap pada kebanyakan ekstrak

meskipun dalam ekstrak gabungan terjadi

akumulasi berbagai bahan aktif (Tabel 1).

Meskipun jenis bahan aktif sedikit dan

karbohidrat yang tinggi pada ekstrak

etanol mengkudu, tingkat mortalitas rayap

yang ditunjukkan tertinggi daripada

ekstrak lainnya. Dilihat dari kandungan

kimianya, mortalitas rayap diduga

mungkin dipengaruhi oleh kondisi atau

perilaku individu rayap yang diujikan.

Tingginya mortalitas rayap pada ekstrak

etil asetat daun pepaya didukung oleh

hampir terdeteksinya bahan aktif kecuali

flavonoid dan sedikitnya karbohidrat yang

ditemukan. Nilai mortalitas rayap baik

pada ekstrak etil asetat pepaya, heksana

kumis kucing maupun etanol mengkudu

menunjukkan kemiripan satu dengan

lainnya. Ini diduga ekstrak-ekstrak

tersebut memiliki kesamaan kandungan

saponin.

Bioaktifitas ekstrak berhubungan dengan

kandungan zat biokimianya seperti fenol

(Pandey et al. 2012, Maranhão et al.

2013), triterpenoid (Harborne 1987),

steroid (Golpayegani et al. 2014), alkaloid

(Hu et al. 2014) dan saponin (Deore &

Khadabadi 2009, Edewor et al. 2009).

Saponin telah dilaporkan oleh Shah dan

Sadiq (2014) memiliki aktifitas antirayap

dengan menunjukkan mortalitas yang

tinggi. Mortalitas rayap yang tinggi

dibandingkan dengan kontrol, ini

disebabkan ekstrak daun kumis kucing

memiliki zat yang bersifat antirayap (Azis

et al. 2013) dan larvasida (Kovendan

2012). Penelitian sebelumnya

menunjukkan ekstrak daun mengkudu

memiliki aktifitas antibakteri, antijamur

(Sahoo et al. 2012) dan sitotoksis (Kumar

& Santhi 2012). Ekstrak daun pepaya

menunjukkan aktifitas antibakteri,

antijamur (Baskaran 2012) dan larvasida

(Sesanti et al. 2014, Wahyuni 2015). Oleh

karena itu penentuan senyawa yang

potensial dalam ketiga daun tersebut perlu

dieksplorasi lebih lanjut.

Pengurangan berat dan derajat

kerusakan

Pengurangan/ kehilangan berat sampel

terendah lebih banyak ditunjukkan dalam

penggunaan ekstrak daun pepaya (Gambar

5). Kehilangan berat terendah ditunjukkan

oleh ekstrak etil asetat pepaya (12,08%)

menyusul ekstrak etanol-toluena (15,16%)

dan heksana pepaya (15,68%). Semua

ekstrak menunjukkan kehilangan berat

sampel yang lebih rendah daripada kontrol

(pelarut campuran etanol dan etanol-

toluena : 31,46%; campuran heksana dan

etil asetat : 32,24%; etanol dan air :

33,57%; air, etil asetat dan etanol : 28,29%

dan kertas saring tanpa pelarut : 25,06%).

Senyawa tektokinon (kontrol positif)

menunjukkan kehilangan berat paling

rendah (5,06%). Penggunaan ekstrak etil

asetat daun pepaya menunjukkan derajat

kerusakan terendah dengan tingkat

serangan berat (37,46%) dan tertinggi

pada penggunaan ekstrak air panas kumis

kucing dengan tingkat serangan sangat

berat (94,71%) ditunjukkan dalam Gambar

6.



Keterangan : K : Kumis kucing; M : Mengkudu; P : Pepaya; ET : etanol toluene; H : heksana; Ea : etil asetat;

E : etanol; Ap : air panas; A : Air; HEaE : gabungan heksana, etil asetat, etanol; NP : kertas saring tanpa

pelarut; NK : rayap tanpa makanan (kertas saring); TQ : kertas saring dengan tektokinon

Gambar 3. Mortalitas rayap dari berbagai ekstrak.

Gambar 4. Mortalitas rayap perhari dari ekstrak daun kumis kucing (A), daun mengkudu

(B), daun pepaya (C), dan kontrol (D).

0

5

10

15

20

25

30

35

40

KET EE

T

KH

HEa

KEa

HEa K

EEA

KA

pEA

KH

EaE

AEa

E

MET EE

T

MH

HEa

MEa

HEa M

EEA

MA

pEA

MH

EaE

AEa

E

PET EE

T

PH

HEa

PEa

HEa P

EEA

PA

pEA

PH

EaE

AEa

E

NP

TQ NK

Mo

rtal

itas

(%

)

Ekstrak

A

C

H a r i

B

D


Ekstrak gabungan dapat menghambat

namun juga dapat meningkatkan

pengurangan berat seperti yang tampak

jelas ditunjukkan pada ekstrak pepaya.

Ekstrak gabungan lebih bersifat

menetralisir daya antirayap tertinggi dan

terendah sehingga terjadi keseimbangan

aktifitas (daya antirayap sedang).

Pengurangan berat terendah ditunjukkan

oleh ekstrak etil asetat pepaya, ini

menunjukkan adanya zat yang bersifat

menolak yang terdapat dalam kandungan

ekstraknya seperti halnya dalam

pembahasan mortalitas sebelumnya.

Menyusul ekstrak etanol-toluena yang

lebih menyeluruh dengan bahan aktifnya

namun sifat antirayapnya berkurang yang

diduga karena tingginya kandungan

karbohidrat. Selanjutnya disusul oleh

ekstrak heksana yang diduga hanya terdiri

atas senyawa aktif berupa steroid,

walaupun demikian sifat antirayapnya

lebih baik karena sedikit dideteksi

karbohidrat dalam ekstrak. Ketiga ekstrak

pepaya tersebut memiliki nilai mortalitas

yang hampir sama. Dilihat dari kandungan

metabolit sekundernya, mereka sama-sama

terdeteksi steroid di dalamnya (Tabel 1)

yang diduga memberikan daya sifat

antirayap yang sama. Steroid memiliki

aktifitas antirayap (Golpayegani et al.

2014) dan penolak serangga (Harborne

1987).

Pada konsentrasi yang sama tapi bukan

dalam ekstraksi bertingkat, ekstrak etanol

daun kumis kucing menunjukkan

kehilangan berat lebih rendah (2,71%)

dibandingkan dengan kontrol (37,86%)

(derajat kerusakan berkisar mulai dari

ringan hingga berat). Dibandingkan

kontrol, baik mortalitas maupun

kehilangan berat menunjukkan hubungan

yang berlawanan. Bila mortalitas rayap

naik, maka kehilangan berat menjadi

berkurang. Ini disebabkan oleh semakin

besar jumlah rayap yang mati maka pada

saat yang bersamaan sumber selulosa

sebagai makanannya mengalami

perlambatan dalam pengurangan berat.

Perlambatan pengurangan berat juga

diduga disebabkan oleh kemampuan atau

selera makan rayap berkurang karena

adanya sifat menolak serangga oleh

ekstrak (Azis et al. 2013). Penggunaan

bahan tumbuhan sebagai antirayap dalam

mengurangi kehilangan massa material

berselulosa telah dilaporkan oleh Eller et

al. (2010), Sotannde et al. (2011),

Djenontin et al. (2012), Tascioglu et al.

(2012), serta Shiny dan Remadevi (2014).

Hampir semua ekstrak menunjukkan sifat

antirayap yang lebih baik daripada kontrol.

Ekstrak terbaik yang dapat

direkomendasikan untuk penelitian atau

aplikasi selanjutnya adalah ekstrak etil

asetat pepaya yang memiliki keunggulan

baik terhadap mortalitas rayap maupun

pengurangan berat. Penelitian lanjutan

perlu dipertimbangkan untuk konsentrasi

yang lebih tinggi sehingga nilai mortalitas

rayap menjadi lebih tinggi.



Gambar 5 Pengurangan berat sampel pada berbagai ekstrak daun tumbuhan yang diujikan

ke rayap kayu kering

Keterangan : skala derajat kerusakan : tanpa serangan: 0 ; ringan: ≤10; sedang: 11-30; berat: 31-60; sangat

berat: ≥61 (Hadikusumo, 2004)

Gambar 6. Derajat kerusakan sampel dari berbagai ekstrak daun tumbuhan yang diujikan

0

5

10

15

20

25

30

35

40

KET EE

T

KH

HEa

KEa

HEa K

EEA

KA

pEA

KH

EaE

AEa

E

MET EE

T

MH

HEa

MEa

HEa M

EEA

MA

pEA

MH

EaE

AEa

E

PET EE

T

PH

HEa

PEa

HEa P

EEA

PA

pEA

PH

EaE

AEa

E

NP

TQ

Pen

gura

nga

n b

erat

(%

)

Ekstrak

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Der

ajat

ker

usa

kan

(%

)

Ekstrak


Kesimpulan

Rendemen ekstrak tertinggi daun kumis

kucing, mengkudu dan pepaya diperoleh

dari ekstraksi dengan air panas secara

berturut-turut adalah 27,8%, 26,71% dan

34,06%. Rendemen terendah dalam

ekstraksi dengan heksana (kumis kucing :

4,40% dan mengkudu : 4,81%). Deteksi

senyawa menunjukkan senyawa aktif

dalam semua tumbuhan kecuali alkaloid.

Alkaloid hanya terdeteksi dalam ekstrak

pepaya. Tingkat mortalitas rayap tertinggi

diamati dalam ekstrak etanol mengkudu

(34%) menyusul ekstrak etil asetat pepaya

(32%) dan ekstrak heksana kumis kucing

(30%). Pengurangan berat terendah lebih

banyak ditunjukkan oleh penggunaan

ekstrak pepaya. Kehilangan berat terendah

ditunjukkan oleh ekstrak etil asetat

(12,08%) menyusul, etanol-toluena

(15,16%) dan heksana (15,68%). Ekstrak

gabungan lebih bersifat menetralisir daya

antirayap tertinggi dan terendah sehingga

terjadi keseimbangan aktifitas (daya

antirayap sedang). Ekstrak etil asetat

pepaya menunjukkan aktifitas antirayap

yang kuat baik terhadap mortalitas rayap

dan pengurangan berat bahan yang

diujikan.

Daftar Pustaka

Abbas M, Shahid M, Iqbal M, Anjum F.,

Sharif S, Ahmed S, Pirzada T. 2013.

Antitermitic Activity and

Phytochemical Analysis of Fifteen

Medicinal Plant Seeds. J Medicinal

Plants Res. 7(22): 1608-1617.

Achmad SA, Hakim EH, Makmur L,

Syah YN, Juliawaty LD, Mujahidin D.

2008. Ilmu Kimia dan Kegunaan.

Tumbuh-Tumbuhan Obat Indonesia.

Jilid I. Bandung: Penerbit ITB. pp235-

273

Anjum V, Ansari SH, Naquvi KJ, Arora P,

Ahmad A. 2013. Development of

Quality Standards of Carica papaya

Linn. Leaves. Der Pharmacia Lettre 5

(2):370-376

ASTM. 2005. Annual Book of ASTM

Standards.. United States: ASTM

International. pp213-453

Azis A, Prayitno TA, Hadikusumo SA,

Santoso M. 2013. Uji Ekstrak Etanol

Kumis Kucing (Orthosiphon sp.)

sebagai Pengawet Alami Kayu. J Ilmu

Kehutanan 7(1): 48-56

Baskaran C, Bai VR, Velu S & Kumaran

K. 2012. The Efficacy of Carica

papaya Leaf Extract on Some Bacterial

and A Fungal Strain by Well Diffusion

Method. Asian Pacific J Tropical

Disease : S658-S662

Chieng TC, Assim ZB, Fasihuddin BA..

2008. Toxicity and Antitermite

Activities of The Essential Oils from

Piper sarmentosum. Malaysian J

Analytical Sci. 12(1): 234-239

Dalee AD , Ya N, Sali K, Hayeeyusoh N,

Hajiwangoh Z, Saleh P. 2015.

Synergistic Effect of Local Guava,

Noni, Carambola and Kariyat Extracts

and Tetracycline in Inhibiting The

Growth of Escherichia coli and

Salmonella sp., Clinically Isolated from

Yingo Hospital, Narathiwat Province,

South Thailand. Proceeding of

International Conference on Research,

Implementation and Education of

Mathematics and Sciences 17-19 May

2015, Yogyakarta State University,

Deore SL, Khadabadi SS.. 2009.

Larvicidal Activity of The Saponin



Fractions of Chlorophytum

borivilianum santapau and Fernandes.

J Entomol. Nematol. 1(5): 064-066.

Djenontin TS, Amusant N, Dangou J,

Wotto DV, Avlessi F, Dahouénon-

Ahoussi E, Lozano P, Pioch D,

Sohounhloué KCD. 2012. Screening of

Repellent, Termiticidal and Preventive

Activities on Wood, of Azadirachta

indica and Carapa procera (Meliaceae)

Seeds Oils. ISCA J Biol. Sci. 1(3): 25-

29

Edewor TI, Ibikunle GJ, Usman LA. 2009.

Phytotoxic and Antimicrobial

Screening of Saponin Isolated from

Ethanolic Leaf Extract of Xylopia

aethipioca. Sci. Focus 14(4): 507 - 512.

Eller FJ, Clausen CA, Green F, Taylor

SL. 2010. Critical Fluid Extraction of

Juniperus virginiana L. and Bioactivity

of Extracts Against Subterranean

Termites and Wood-rot Fungi.

Industrial Crops Prod.: 481–485

Golpayegani AS, Thévenon MF, Gril J,

Masson E, Pourtahmasi K. 2014.

Toxicity Potential in The Extraneous

Compounds of White Mulberry Wood

(Morus alba). Maderas. Ciencia y

tecnología 16(2): 227-238

Hadikusumo SA. 2004. Pengawetan Kayu.

Yogyakarta: Fakultas Kehutanan

Universitas Gadjah Mada.

Harborne JB. 1987. Metode Fitokimia.

Penuntun Cara Modern Menganalisis

Tumbuhan. Terbitan Kedua. Bandung:

Penerbit ITB. pp 47-269

Hu J, Shi X, Chen J , Mao X , Zhua L, Yu

L, Shi J. 2014. Alkaloids from Toddalia

asiatica and Their Cytotoxic,

Antimicrobial and Antifungal

Activities. Food Chem: 437–444

Kardono LBS, Artanti N, Dewiyanti ID,

Basuki T, Padmawisata K. 2003.

Selected Indonesian Medical Plants.

Monographs dan Descriptions. Volume

I. Jakarta: Penerbit Grasindo. Pp167-

182

Kovendan K, Murugan K, Vincent S,

Barnard DR. 2012. Mosquito

Larvicidal Properties of Orthosiphon

thymiflorus (Roth) Sleesen. (Family:

Labiatae) Against Mosquito Vectors,

Anopheles stephensi, Culex

quinquefasciatus and Aedes aegypti

(Diptera: Culicidae). Asian Pacific J

Trop. Med.: 299-305

Kumar DJ, Santhi RJ. 2012. Antioxidant

and Cytotoxic Effects of Hexane

Extract of Morinda pubescens Leaves

in Human Liver Cancer Cell Line.

Asian Pacific J Trop. Med.: 362-366

Maranhão CA, Pinheiro IO, Santana

ALBD, Oliveira LS, Nascimento MS,

Bieber LW. 2013. Antitermitic and

Antioxidant Activities of Heartwood

Extracts and Main Flavonoids of

Hymenaea stigonocarpa Mart.

International Biodeterioration &

Biodegradation 79 : 9-13

Nandika D, Rismayadi Y, Diba F. 2003.

Rayap. Biologi dan Pengendaliannya.

Editor Harun Joko P. Surakarta:

Universitas Muhammadiyah 10-124

Nisar MS, Ahmed S, Riaz MA, Hussain

A. 2015. The Leaf Extracts of

Dodonaea viscosa Have A Detrimental

Impact on Tunneling and Midgut

Enzyme Activities of Odontotermes

obesus. Int. J. Agric. Biol. 17: 313‒319

Oyedokun AV, Anikwe JC, Okelana FA,

Mokwunye IU, Azeez OM. 2011.

Pesticidal Efficacy of Three Tropical

Herbal Plants’ Leaf Extracts Against

Macrotermes bellicosus, An Emerging


Pest of Cocoa, Theobroma cacao L. J

Biopesticides, 4 (2) : 131-137

Pandey A, Chattopadhyay P, Banerjee S,

Pakshirajan K, Singh L. 2012.

Antitermitic Activity of Plant Essential

Oils and Their Major Constituents

against Termite Odontotermes

assamensis Holmgren (Isoptera:

Termitidae) of North East India.

International Biodeterioration &

Biodegradation : 63-67

Razak MFB, Yong PK, Shah ZM,

Abdullah LC, Yee SS, Yaw TCS. 2012.

The Effect of Varying Solvent Polarity

on Extraction Yield of Orthosiphon

stamineus leaves. J Applied Sci. 12(11)

: 1207-1210

Sahoo K, Dhal NK, Sahoo SL, Lenka SS.

2012. Comparative Phytochemical and

Antimicrobial Study of Morinda

Pubescens SM. and Morinda Citrifolia

L. Int. J Pharmacy Pharmaceutical

Sci. 4(3): 425-429

Sesanti H, Arsunan AA, Ishak H. 2014.

Potential Test of Papaya Leaf and Seed

Extract (Carica papaya) as Larvicides

Against Anopheles mosquito Larvae

Mortality. SP in Jayapura, Papua

Indonesia. Int. J Scientific Res. Publ. 4

(6): 1-8

Shah SMM, Sadiq A. 2014. Biological

Activities of Crude Saponins,

Methanolic Extract and Sub Fractions

of Teucrium stocksianum Bioss

Collected from North West of Pakistan.

Pharmacology 3: 145-152

Shiny KS, Remadevi OK. 2014.

Evaluation of termicidal activity of

coconut shell oil and its comparison to

commercial wood preservatives. Eur. J.

Wood Prod. 72:139-141.

Sotannde OA, Yager GO, Zira BD, Usman

A. 2011. Termicidal Effect of Neem

Extracts on the Wood of Khaya

senegalensis. Research J For. 5 : 128-

138.

Tascioglu C, Yalcin M, de Troya T,

Sivrikaya H. 2012. Termicidal

Properties of some Wood and Bark

Extracts Used as Wood Preservatives.

Bioresources 7(3) : 2960-2969.

Verma M, Sharma S, Prasad R. 2009.

Biological Alternatives for Termite

Control: A Review. Int.

Biodeterioration & Biodegradation :

959–972

Wahyudi, Ohtani Y, Ichiura H. 2012.

Berberine in the Medicinal Plant of Tali

Kuning (Tinospora dissitiflora Diels).

Wood Res. J 2(2): 100-104

Wahyuni D. 2015. New Bioinsecticide

Granules Toxin from Ectract of Papaya

(Carica papaya) Seed and Leaf

Modified Against Aedes aegypti

Larvae. Procedia Environmental

Sciences 23: 323 – 328

Zhou X, Smith JA, Oi FM, Koehler PG,

Bennett GW, Scharf ME. 2007.

Correlation of Cellulase Gene

Expression and Cellulolytic Activity

throughout the Gut of the Termite

Reticulitermes flavipes. J. Gene. 29–

39.

Riwayat naskah:

Naskah masuk (received): 16 Februari 2015

Diterima (accepted): 2 Mei 2015



175 Sifat Fisika dan Mekanika Papan Partikel Sengon dengan Perekat Asam Sitrat-Sukrosa

Ragil Widyorini, Pradana A Nugraha

Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Sengon dengan Perekat Asam

Sitrat-Sukrosa

(Physical and Mechanical Properties of Sengon Particleboard Using

Citric Acid-Sucrose Adhesive)

Ragil Widyorini1*, Pradana A Nugraha2

1 Fakultas Kehutanan, Universitas Gadjah Mada, Jl. Agro No. 1, Bulaksumur,

Yogyakarta 55281 Indonesia 2 Fakultas Kehutanan, Universitas Gadjah Mada, Indonesia


Abstract

The development of natural adhesive for particleboad has still limited. In this study, only citric

acid and sucrose were used as natural adhesive for particleboard. Sengon (Falcataria mollucana)

particle was used as the raw material. Citric acid and sucrose were dissolved in water under a

certain ratio and the concentration of the solution was adjusted to 59 ~ 60%. The mixture ratio of

citric acid/sucrose were 100/0, 75/25, 50/50, 25/75, and 0/100. The solution was sprayed onto

particles at 7.5 and 15% resin content based on the weight of the air-dried particles. The

manufature of the particleboard with a target density of 0.9 g cm-3 was attempted under a press

condition of 200 oC for 10 min. The results showed that addition of resin content increased the

physical and mechanical properties of the boards. Highest properties of particleboard was

achieved at 15% of resin content and the mixture ratio of citric acid and sucrose was 50/50. The

modulus of rupture, modulus of elasticity, and internal bond strength were 10.7 MPa, 3.3 GPa,

and 0.5 MPa, respectively. The thickness swelling and water absorption after water immersion

for 24 h were 4.3% and 26%, respectively, indicating that the adhesion had good water

resistance.

Key words: adhesive composition, citric acid, particleboard, sucrose, sengon

Abstrak

Pengembangan perekat alam untuk papan partikel masih sangat terbatas. Pada penelitian ini,

asam sitrat dan sukrosa digunakan sebagai perekat alami papan partikel. Partikel sengon

(Falcataria mollucana) digunakan sebagai bahan baku penelitian. Asam sitrat dan sukrosa

dilarutkan dalam air dengan konsentrasi 59 ~ 60% pada komposisi tertentu. Rasio asam

sitrat/sukrosa adalah 100/0, 75/25, 50/50, 25/75, dan 0/100. Larutan kemudian dicampur dengan

partikel dengan kadar perekat 7,5% dan 15% berdasarkan berat kering udara partikel. Pembuatan

papan partikel diset dengan target kerapatan 0,9 g cm-3 dan dikempa pada suhu 200 oC selama 10

menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan jumlah kadar perekat meningkatkan

sifat fisika dan mekanika papan partikel. Kualitas papan partikel tertinggi diperoleh pada papan

partikel yang dibuat dengan kadar perekat 15% dan rasio asam sitrat/sukrosa adalah 50/50. Nilai

tertinggi modulus patah, modulus elastisitas, dan kekuatan rekat internal papan partikel adalah

10,7 MPa, 3,3 GPa, dan 0,5 MPa. Nilai pengembangan tebal dan penyerapan air setelah

direndam selama 24 jam adalah 4,3% dan 26%, mengindikasikan bahwa papan partikel

mempunyai ketahanan terhadap air yang baik.

Kata kunci: asam sitrat, komposisi perekat, papan partikel, sengon, sukrosa


Pendahuluan

Isu mengenai produk ramah lingkungan

menjadi salah satu poin penting yang

harus diperhatikan pada pembuatan

komposit. Produk komposit berbasis

kayu, seperti papan partikel dan papan

serat, pada umumnya masih

menggunakan bahan perekat berbasis

formaldehida. Kendala serius yang sering

dihadapi oleh industri adalah emisi

formaldehida yang dihasilkan masih

cukup tinggi atau melebihi standar yang

sudah ditetapkan. Emisi ini dikeluarkan

dari sisa formaldehida bebas yang masih

ada dalam perekat maupun formaldehida

yang dilepaskan selama proses

penggunaan. Data International Agency

for Research on Cancer/IARC

monographs volume 88 dan 100F (IARC

2006, 2012) menyebutkan bahwa

formaldehida diklasifikasikan ke dalam

grup 1, yang merupakan bahan-bahan

yang mengandung bahan karsinogen

yang dapat menyebabkan kanker

terhadap manusia. Hal ini harus menjadi

perhatian serius, karena produk papan

komposit sudah menjadi kebutuhan

sehari-hari manusia, seperti komponen

mebel, mainan anak-anak, lantai,

dinding, maupun komponen struktural.

Salah satu solusi dari permasalahan-

permasalahan tersebut diatas antara lain

dengan mengembangkan perekat alami

berbasis biomasa seperti lignin, tanin,

kedelai, kitosan, dan sebagainya. Salah

satu bahan perekat alami yang potensial

untuk dikembangkan, seperti asam sitrat

(Umemura et al. 2011, Umemura et al.

2012, Widyorini et al. 2012a, 2012b,

2014, 2015), dengan menggunakan

bahan kayu (akasia) maupun non kayu

(bambu, pelepah nipah, dan pelepah

kelapa sawit). Papan partikel yang

dihasilkan dapat memenuhi standard

Japanese Industrial Standard (JIS) A

5908 untuk papan partikel. Penelitian

Umemura et al. (2012) dan Widyorini et

al. (2015) menunjukkan bahwa ikatan

ester yang terbentuk antara gugus

hiroksil dari bahan berlignoselulosa dan

gugus karboksil dari asam sitrat

memegang peran penting dalam

menghasilkan papan partikel dengan

kualitas baik.

Penggunaan bahan lain oleh Lamaming

et al. (2013) memperlihatkan bahwa

penambahan sukrosa sebanyak 20%

meningkatkan modulus patah dan

kekuatan rekat internal papan partikel

dari pelepah kelapa sawit. Pencampuran

asam sitrat dan sukrosa telah berhasil

diaplikasikan oleh Umemura et al.

(2013) pada papan partikel dari

campuran kayu daun jarum. Hasil

penelitian tersebut menunjukkan bahwa

rasio asam sitrat/sukrosa sebanyak 25/75

memberikan sifat papan partikel yang

terbaik. Penambahan sukrosa pada

penelitian tersebut, ditujukan untuk

menambah jumlah gugus hidroksil yang

dapat berikatan dengan gugus karboksil

dari asam sitrat membentuk ikatan ester

(Umemura et al. 2013). Pencampuran

sukrosa dengan tanin dilakukan oleh

Zhao dan Umemura (2014) dan

menghasilkan hasil yang optimal pada

rasio tanin/sukrosa sebesar 25/75. Hasil

analisis menggunakan fourier transform

infrared spectroscopy (FTIR) menduga

adanya reaksi antara tanin dengan 5-

hidroksi metil furfural (turunan dari

sukrosa selama proses pemanasan)

melalui ikatan dimetil eter.

Penelitian menggunakan asam sitrat

maupun sukrosa ini masih relatif baru

dan belum banyak dilakukan. Sifat bahan

baku partikel, asam sitrat dan sukrosa

yang berbeda diduga saling berinteraksi

menghasilkan kualitas papan partikel

yang variasi. Pada penelitian Widyorini

dan Satiti (2011), papan partikel dari

sengon dapat dibuat tanpa menggunakan



perekat dengan nilai yang masih dibawah

standar JIS A 5908 (2003) untuk papan

partikel. Penambahan asam sitrat dan

sukrosa diharapkan dapat meningkatkan

kualitas papan partikel dari sengon.

Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui pengaruh jumlah perekat dan

komposisi perekat (asam sitrat/sukrosa)

terhadap sifat fisika dan mekanika papan

partikel dari sengon.

Bahan dan Metode

Bahan baku yang digunakan pada

penelitian ini adalah partikel sengon

dengan ukuran lolos 10 mesh. Partikel

sengon sebelum dicampur dengan

perekat dikeringudarakan terlebih

dahulu. Bahan perekat yang digunakan

adalah asam sitrat dan sukrosa.

Jumlah perekat yang digunakan

sebanyak 7,5 dan 15% berdasarkan berat

partikel kering udara. Komposisi asam

sitrat dan sukrosa divariasikan dengan

rasio 0/100, 25/75, 50/50, 75/25 dan

100/0, dengan konsentrasi larutan

59~60%. Setelah dicampur dengan

perekat, partikel kemudian dioven pada

suhu 80 ºC sampai diperoleh kadar air

sekitar 4~7%. Selanjutnya campuran

tersebut dibuat mat dengan ukuran

(25x25) cm2, target ketebalan 0,7 cm dan

target kerapatan 0,9 g cm-3. Proses

pengempaan papan partikel dilakukan

pada suhu 200 oC selama 10 menit.

Setelah proses pengempaan, papan

partikel dikondisikan selama kurang

lebih 7~10 hari. Semua kondisi

percobaan dilakukan ulangan sebanyak 3

kali.

Pengujian kualitas papan partikel

meliputi sifat fisis dan mekanis papan

partikel berdasarkan standar JIS A 5908

(2003), yaitu kadar air, kerapatan,

pengembangan tebal dan penyerapan air,

kekasaran permukaan, modulus patah,

modulus elastisitas, dan keteguhan rekat

internal. Nilai pengembangan tebal dan

penyerapan air diperoleh setelah

merendam sampel berukuran (5x5x0,7)

cm3 ke dalam air pada suhu ruangan

selama 24 jam. Pengujian kekuatan rekat

internal menggunakan sampel berukuran

(5x5x0,7) cm3. Sampel uji ukuran

(20x5x0,7) cm3 digunakan untuk

pengujian modulus patah dan modulus

elastisitas. Sebelum dilakukan pengujian

modulus patah dan modulus elastisitas,

enam titik di kedua permukaan pada

masing-masing sampel secara acak

dievaluasi dengan menggunakan alat

pengujian kekasaran permukaan SRG

400. Parameter yang digunakan adalah

kekasaran permukaan rata-rata (Ra).


Sifat fisis

Semua papan partikel dengan perekat

asam sitrat dan sukrosa tidak mengalami

delaminasi. Kerapatan papan partikel

rata-rata adalah 0,77 g cm-3 (jumlah

perekat 7,5%) dan 0,89 g cm-3 (jumlah

perekat 15%). Nilai kadar air rata-rata

papan partikel sengon dengan perekat

asam sitrat dan sukrosa berkisar antara

4,45-7,07 %. Standar JIS A 5908-2003

mensyaratkan nilai kadar air papan

partikel berkisar 5-13%. Nilai kadar air

rata-rata papan partikel dengan perekat

7,5% lebih tinggi (rata-rata 6,49%)

dibandingkan dengan kadar air rata-rata

papan dengan penambahan perekat 15%

(rata-rata 4,96%). Hal ini menunjukkan

penambahan jumlah asam sitrat dan

sukrosa dapat meningkatkan stabilitas

papan. Dalam proses tersebut gugus

hidroksil kayu yang bersifat hidrofilik

digantikan oleh ikatan ester yang lebih

hidrofobik, seperti dinyatakan oleh

Umemura et al. (2013) dan Widyorini et

al. (2015).


Gambar 1 menunjukkan nilai

pengembangan tebal setelah sampel

direndam dalam air selama 24 jam.

Semua nilai pengembangan tebal papan

partikel sengon pada penelitian ini sudah

memenuhi standar JIS A 5908 (maksimal

12%), yaitu berkisar antara 2,9-9,65%.

Secara rata-rata, papan partikel dengan

perekat 7,5% menunjukkan nilai

pengembangan tebal lebih tinggi atau

kestabilan dimensi yang lebih jelek

dibandingkan dengan papan dengan

perekat 15%. Penambahan jumlah

perekat asam sitrat dan sukrosa

meningkatkan ketahanan papan partikel

terhadap air. Penelitian Umemura et al.

(2013) menunjukkan bahwa sistem

perekatan antara asam sitrat dan sukrosa

dapat menghasilkan ikatan yang tahan

terhadap air atau kestabilan dimensi yang

semakin meningkat.

Nilai pengembangan tebal papan partikel

sengon tertinggi terjadi pada papan

dengan jumlah perekat 7,5% dan

komposisi 100% sukrosa, sedangkan

nilai terendah adalah papan dengan

jumlah perekat 15% dan komposisi

100% asam sitrat. Penambahan 20%

sukrosa menyebabkan pengembangan

tebal pada papan partikel batang kelapa

sawit dapat berkurang dua kali dibanding

papan tanpa menggunakan perekat

(Lamaming et al. 2013). Kontribusi

sukrosa dalam perekatan papan partikel

dari limbah kayu daun jarum

menunjukkan penurunan nilai

pengembangan tebal seiring dengan

bertambahnya rasio sukrosa (Umemura

et al. 2013). Penggunaan 100% sukrosa

pada papan partikel sengon

menghasilkan nilai pengembangan tebal

yang tertinggi, hal ini kemungkinan

disebabkan karena pada suhu 200oC,

sukrosa terkonversi menjadi karamel

yang mengandung cukup banyak zat

terlarut air. Pada penelitian ini, semua

nilai pengembangan tebal yang diperoleh

memenuhi standar JIS A 5908 (2003),

yaitu dibawah 12%. Hal tersebut

menunjukkan bahwa papan partikel

sengon dengan perekat asam sitrat dan

sengon mempunyai kestabilan dimensi

yang baik.

Gambar 1 Nilai pengembangan tebal papan partikel pada berbagai jumlah perekat dan

rasio perekat asam sitrat/sukrosa.

0

2

4

6

8

10

12

0/100 25/75 50/50 75/25 100/0

Pen

gem

ban

gan

teb

al (

%)

Rasio asam sitrat/sukrosa (%)

7.5%

15%



Gambar 2 Nilai penyerapan air papan partikel pada berbagai variasi jumlah perekat dan


Gambar 2 menunjukkan nilai penyerapan

air papan sengon dengan perekat asam

sitrat dan sukrosa pada penelitian ini

berkisar 21-35%. Papan dengan jumlah

perekat 15% menghasilkan penyerapan

air yang lebih rendah dibanding papan

dengan penambahan perekat 7,5%,

seperti kecenderungan pada nilai

pengembangan tebal. Umemura et al.

(2013) menyatakan terjadi reaksi antara

asam sitrat dengan sukrosa dengan

komponen-komponen kayu, membentuk

ikatan ester yang dapat meningkatkan

ketahanan yang lebih baik terhadap air.

Widyorini et al. (2012b) menemukan

bahwa terjadi penurunan nilai

penyerapan air papan partikel bambu dari

43% hingga 19% seiring dengan

bertambahnya asam sitrat. Nilai

penyerapan air mengalami penurunan

dari 90,7% menjadi 59,9% untuk papan

dengan penambahan 20% sukrosa

(Lamaming el al. 2013).

Kekasaran permukaan merupakan

indikator yang penting untuk proses

tahap pelapisan maupun perekatan

dengan bahan lain seperti kertas melamin

(Abdolzadeh & Doolthoseini 2009).

Gambar 3 menunjukkan nilai rata-rata

kekasaran permukaan papan papan

partikel ini berkisar antara 21,9-26,0 µm.

Hasil tersebut mengindikasikan bahwa

jumlah perekat maupun komposisi

perekat pada penelitian ini tidak

mempengaruhi nilai kekasaran

permukaan papan partikel.

Kecenderungan berbeda ditemukan pada

penelitian Widyorini et al. (2015),

dimana nilai kekasaran permukaan papan

partikel bambu tanpa perekat sebesar

12,6 µm dan menurun menjadi 3,7 µm

seiring dengan penambahan asam sitrat

30%. Rata-rata nilai kekasaran

permukaan papan partikel komersial

adalah 3,7 to 5,5 µm (Hiziroglu &

Suzuki 2007). Jika dibandingkan dengan

nilai-nilai tersebut, kekasaran permukaan

papan partikel hasil penelitian ini masih

relatif tinggi atau kasar dan masih perlu

ditingkatkan lagi.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0/100 25/75 50/50 75/25 100/0

Pen

yer

apan

air

(%

)


7.50%

15%


Gambar 3 Nilai kekasaran permukaan papan partikel pada berbagai variasi jumlah

perekat dan rasio perekat asam sitrat/sukrosa.

Sifat mekanis

Nilai rerata MOR papan berkisar antara

6,98-11,60 MPa Gambar 4). Pada

penambahan perekat 15%, kecuali 100%

asam sitrat, semua komposisi perekat

memberikan nilai modulus patah yang

melebihi standard JIS A 5908 tipe 8,

minimal 8 MPa. Penambahan perekat

7,5% dengan komposisi rasio asam

sitrat/sukrosa (50/50) memberikan nilai

modulus patah 9 MPa. Keteguhan

lengkung statik pada papan partikel dari

limbah kayu daun jarum meningkat

seiring dengan meningkatnya rasio

sukrosa (Umemura et al. 2013). Hasil

penelitiannya memperlihatkan nilai MoR

papan partikel dengan jumlah perekat

20% meningkat dari 10,7 MPa (100%

asam sitrat) menjadi 20,1 MPa (25%

asam sitrat 75% sukrosa), kemudian

turun menjadi 11,6 MPA (100%

sukrosa). Hasil yang sama juga dapat

dilihat pada penelitian ini. Nilai MOR

papan sengon meningkat dari 7,5 MPa

(100% asam sitrat) menjadi 11,6 MPa

(25% asam sitrat 75% sukrosa) dan 9,8

MPa (100% sukrosa) pada papan dengan

jumlah perekat 15%. Lamaming et al.

(2013) juga menyatakan bahwa

penambahan sukrosa dapat

meningkatkan modulus patah papan

partikel batang kelapa sawit dengan nilai

tertinggi diperoleh pada papan dengan

penambahan sukrosa 20% (13,6 MPa).

Nilai rerata modulus elastisitas (MOE)

papan partikel sengon berkisar antara

2,3-3,4 GPa (Gambar 5). Semua nilai

MOE papan pada penelitian ini

memenuhi standar JIS A 5908-2003 tipe

8 yaitu minimal 2 GPa. Hal yang

menarik adalah sebagian besar hasil

penelitian ini dapat memenuhi standar

tipe 13 (minimal 2,5 GPa). Nilai MoE

papan sengon meningkat dari 2,9 GPa

(100% asam sitrat) menjadi 3,4 GPa

(25% asam sitrat 75% sukrosa) dan 3,3

GPa (100% sukrosa) pada papan dengan

jumlah perekat 15%. Nilai MoE papan

sengon dengan jumlah perekat 15%

dapat melebihi standar tipe 18 yaitu

minimal 3 GPa, kecuali untuk perekat

100% asam sitrat. Hasil penelitian ini

berbeda dengan penelitian Widyorini et

al. (2015) dengan menggunakan tiga

jenis bambu dengan perekat 100% asam

sitrat sebanyak 15%, yang menghasilkan

nilai MoE yang relatif tinggi yaitu 3,3-4

GPa.

0

5

10

15

20

25

30

35

0/100 25/75 50/50 75/25 100/0

Kek

asar

an p

erm

ukaa

n (

µm

)


7.5

%



Gambar 4 Nilai modulus patah papan partikel pada berbagai variasi jumlah perekat dan


Gambar 5 Nilai modulus elastisitas spesifik papan partikel pada berbagai variasi jumlah

perekat dan rasio perekat asam sitrat/sukrosa.

Papan partikel sengon yang dihasilkan

penelitian ini mempunyai nilai kekuatan

rekat internal yang cukup tinggi (Gambar

6). Hasil pengujian kekuatan rekat

internal pada penelitian ini berkisar

antara 0,19-0,50 MPa, melebihi

persyaratan JIS A 5908-2003 tipe 8

(minimal 0,15 MPa) dan tipe 18

(minimal 0,3 MPa). Penggunaan perekat

asam sitrat 100% asam sitrat sebanyak

15% memberikan nilai kekuatan rekat

internal sebesar 0,28 MPa, lebih rendah

dibandingkan dengan papan partikel dari

bambu dengan jenis dan jumlah perekat

yang sama, yaitu 0,34-0,4 MPa

(Widyorini et al. 2015). Kekuatan rekat

internal papan partikel sengon meningkat

akibat penambahan sukrosa. Nilai

kekuatan rekat internal terbaik pada

penelitian ini adalah papan partikel

dengan jumlah perekat 15% dan

komposisi perekat asam sitrat/sukrosa

(50/50), yaitu 0,5 MPa yang jauh

melebihi JIS A 5908-2003 tipe 18 (0,3

MPa). Nilai kekuatan internal yang

tinggi ini menunjukkan adanya ikatan

yang baik antara asam sitrat dan sukrosa

serta gugus hidroksil pada kayu sengon.

0

2

4

6

8

10

12

14

0/100 25/75 50/50 75/25 100/0

Mo

dulu

s p

atah

(M

Pa)


7.5

%

0

1

2

3

4

5

0/100 25/75 50/50 75/25 100/0

Mo

dulu

s el

asti

sita

s (G

Pa)


7.5%

15%


Gambar 6 Nilai kekuatan rekat internal spesifik papan partikel pada berbagai variasi

jumlah perekat dan rasio perekat asam sitrat/sukrosa.

Sifat mekanika dari papan partikel

dengan perekat asam sitrat dan sukrosa

sangat dipengaruhi oleh rasio asam sitrat

dan sukrosa (Umemura et al. 2013).

Umemura et al. (2013) menunjukkan

bahwa papan partikel dari kayu daun

jarum memiliki nilai keteguhan rekat

internal tertinggi pada komposisi asam

sitrat/sukrosa (25/75), sedangkan nilai

kekuatan rekat internal papan partikel

sengon tertinggi pada penelitian ini pada

komposisi asam sitrat/sukrosa (50/50).

Penambahan sukrosa diduga dapat

menambah gugus hidroksil yang

berikatan dengan gugus karboksil dari

asam sitrat untuk membentuk ikatan ester

yang bersifat hidrofobik. Ikatan ester

yang terjadi dapat meningkatkan

kekuatan baik fisik maupun mekanik

papan partikel. Penambahan sukrosa

dalam campuran juga berakibat pada

penurunan gugus karboksil yang dapat

berikatan dengan gugus hidroksil.

Lamaming et al. (2013) menyatakan

bahwa penambahan sukrosa dapat

meningkatkan keteguhan rekat internal

dari papan partikel dari batang kelapa

sawit. Hasil penelitian ini juga

menunjukkan bahwa sukrosa dapat

berperan sebagai perekat alami pada

partikel sengon. Nilai kekuatan rekat

internal papan partikel sengon dengan

perekat 100% sukrosa adalah 0,29 MPa

untuk jumlah perekat 7,5% dan 0,38

MPa untuk jumlah perekat 15%. Hal

tersebut mengindikasikan bahwa sukrosa

juga dapat berperan secara mandiri

sebagai agen pengikat pada papan

partikel.

Kesimpulan

Hasil penelitian menunjukkan asam sitrat

dan sukrosa dapat digunakan sebagai

perekat alami papan partikel, baik secara

mandiri maupun dalam campuran.

Kualitas papan partikel yang dihasilkan

dapat memenuhi standar JIS A 5908

untuk papan partikel. Penambahan

jumlah perekat asam sitrat dan sukrosa

berpengaruh terhadap penurunan nilai

kadar air, penyerapan air, pengembangan

tebal, serta peningkatan nilai kerapatan,

modulus patah, modulus elastisitas dan

keteguhan rekat internal. Komposisi

perekat berpengaruh terhadap nilai

keteguhan rekat internal. Penambahan

jumlah perekat 7,5% dengan rasio asam

sitrat/sukrosa (50/50) memberikan

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0/100 25/75 50/50 75/25 100/0

Kek

uat

an r

ekat

inte

rnal

(M

Pa)

Asam sitrat/Sukrosa (%)

7.5

%



kualitas papan partikel sengon yang

sudah dapat memenuhi standar JIS A

5908 tipe 8. Sifat papan partikel sengon

yang tertinggi diperoleh pada papan

partikel dengan penambahan jumlah

perekat 15% serta komposisi perekat

asam sitrat/sukrosa (50/50) dengan nilai

rata-rata kadar air papan (5,1%),

kerapatan (0,9 g cm-3), pengembangan

tebal (4,3 %), penyerapan air (26,15%),

kekasaran permukaan (25,61 µm),

modulus patah (10,7 MPa), modulus

elastisitas (3,3 GPa), dan keteguhan rekat

internal (0,5 MPa).

Daftar Pustaka

Abdolzadeh H & Doosthoseini K. 2009.

Evaluation of old corrugated container

and wood fiber application on surface

roughness of three-layer

particleboard. Bioresources 4(3):970-

978.

Hiziroglu S, & Suzuki S. 2007.

Evaluation of surface roughness of

464 commercially manufactured

particleboard and medium density

fiberboard in Japan. J Mater Proc

Technol 184:436–440.

[IARC] International Agency for

Research on Cancer. 2012. Chemical

Agents and Related Occupations

Volume 100 F: A Review of Human

Carcinogens. Paris: WHO. pp. 431-

436.

[IARC] International Agency for

Research on Cancer. 2006. IARC

Monographs on the Evaluationof

Carcinogenic Risks to Humans

Volume 88: Formaldehyde, 2-

Butoxyethanoland 1-tert-

Butoxypropan-2-ol. Paris: WHO. pp.

431-436.

[JIS] Japan Industrial Standard. 2003.

Particleboard A5908. Tokyo:

Japanese Standard Association.

Lamaming J, Othman S, Tamoko S,

Rokiah H, Norafizah S, Sato M. 2013.

Influence of chemical components of

oil palm on properties of binderless

particleboard. J Agric Life Sci. 8(3):

3358-3371.

Rachman O, Malik J. 2011.

Penggergajian dan Pemesinan Kayu

untuk Industri Perkayuan Indonesia.

Jakarta: Badan Penelitian dan

Pengembangan Kementerian

Kehutanan.

Umemura K, Ueda T, Munawar SS,

Kawai S. 2011. Application of citric

acid as natural adhesive for wood. J

Appl Polym Sci. 123:1991-1996.

Umemura K, Ueda T, Kawai S. 2012.

Characterization of wood-based

molding bonded with citric acid. J

Wood Sci. 58:38–45.

Umemura K, Sugihara O, Kawai S.

2013. Investigation of a new natural

adhesive composed of citric acid and

sucrose for particleboard. J Wood Sci.

59:203–208.

Widyorini R, Satiti DA. 2011.

Characteristics of Binderless

Particleboards made from Heat-

treated Wood Species. Proc 3rd

International Symposium of

Indonesian Wood Research Society;

Yogyakarta, 3-4 November 2011. Pp.

125-129.

Widyorini R, Prayitno TA, Kurniawan

BA, Wicaksono BH. 2012a. Pengaruh

konsentrasi asam sitrat dan suhu

pengempaan terhadap kualitas papan

partikel dari pelepah nipah. J Ilmu

Kehutanan VI(1):61-70.


Widyorini R, Yudha AP, Ngadianto A,

Prayitno TA, Umemura K, Kawai S.

2012b. Development of Bio-based

Composite Made From Bamboo And

Oil Palm Frond. Proc BIOCOMP

2012 (11th Pacific Rim Bio-Based

Composite Symposium); Shizuoka,

Japan. 27-30 November 2012. Pp.

219-225.

Widyorini R, Yudha AP, Isnan R,

Awaludin A, Prayitno TA, Ngadianto

A, Umemura K. 2014. Improving the

physico-mechanical properties of eco-

friendly composite made from

bamboo. Advanced Mater. Res. 896:

562-565.

Widyorini R, Umemura K, Isnan R,

Putra DR, Awaludin A, Prayitno TA.

2015. Manufacture and Properties of

Citric Acid-Bonded Particle Board

Made from Bamboo Materials. Europ

J Wood & Wood Prod. (first online

publication).

Zhao Z, Umemura K. 2014. Investigation

of a new natural particleboard

adhesive composed of tannin and

sucrose. J Wood Sci. 60:269-277.

Riwayat naskah:

Naskah masuk (received): 30 Maret 2015

Diterima (accepted): 2 Juni 2015

185 Pengawetan Kayu Ganitri dan Mahoni melalui Rendaman Dingin


Endah Suhaendah, Mohamad Siarudin

Pengawetan Kayu Ganitri dan Mahoni melalui Rendaman Dingin


(Ganitri and Mahoni Wood Preservation using Boric Acid Equivalent

with Cold Immersion Method)

Endah Suhaendah, Mohamad Siarudin*

Balai Penelitian Teknologi Agroforestry

Jl. Raya Ciamis Banjar Km 4 Ciamis, Jawa Barat 46201


Abstract

This paper studied the durability improvement of ganitri (Elaeocarpus ganitrus) and mahoni

(Swietenia mahogany) wood preservation using Boric Acid Equivalent (BAE) 10% with cold

immersion method. The ganitri and mahoni wood samples were taken from a private forest in

Sukamulih Village, Sariwangi, Tasikmalaya. The treatments applied were wood thickness of 2.5,

5, 7.5 and 10 cm and immersion time of 3, 5 and 7 days. The parameters measured were the

retention and penetration of preservative solutions. The analysis of variance showed that the

retention and penetration of the preservatives was significantly different for all of the treatment

both on ganitri and mahoni wood. The retention and penetration of the preservative solution on

ganitri wood fulfilled the minimum standard required by Indonesian National Standard (SNI) for

wood preservation in all treatments. On the mahoni wood, the penetration rate fulfilled SNI

standard for all treatments; while in terms of retention, only in the wood thickness of 2.5 and 5

cm fulfilled the SNI standard. Based on the analysis, the wood preservation method

recommended using boron and boric acid solutions is 3 days of immersion for all of wood

thickness treatments for ganitri wood, and wood thickness of 2.5 and 5 cm for mahoni wood.

Keywords: cold immersion, penetration, retention, wood preservation

Abstrak

Dalam rangka meningkatkan masa pakai kayu jenis ini, penelitian mengenai pengawetan kayu

dengan larutan Boric Acid Equivalent (BAE) 10 % melalui perendaman dingin telah dilakukan.

Sampel kayu ganitri (Elaeocarpus ganitrus) dan mahoni (Swietenia mahogany) berasal dari

hutan rakyat di Desa Sukamulih, Kecamatan Sariwangi, Kabupaten Tasikmalaya. Perlakuan

yang diterapkan adalah tebal kayu (2,5 cm, 5 cm, 7,5 cm dan 10 cm) dan lama perendaman (3

hari, 5 hari dan 7 hari). Parameter yang diamati adalah retensi dan penetrasi bahan pengawet.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa Perlakuan tebal kayu dan lama perendaman berpengaruh

nyata terhadap retensi dan penetrasi bahan pengawet BAE pada kayu ganitri maupun mahoni.

Tingkat retensi dan penetrasi bahan pengawet BAE pada kayu ganitri memenuhi persyaratan

Standar Nasional Indonesia (SNI) pada semua perlakuan. Sedangkan pada jenis mahoni, tingkat

penetrasi bahan pengawet BAE memenuhi standar SNI untuk semua perlakuan, namun tingkat

retensi hanya memenuhi standar SNI pada ketebalan kayu 2,5 cm dan 5 cm pada semua

perlakuan lama perendaman. Pada ketebalan kayu mahoni yang lebih tinggi, lama perendaman

sampai 7 hari belum dapat mecapai retensi yang memenuhi standar SNI. Berdasarkan hasil

analisis, pengawetan dengan menggunakan BAE 10 % yang direkomendasikan adalah lama

perendaman 3 hari pada semua ketebalan kayu ganitri, dan ketebalan kayu 2,5 dan 5 cm pada

kayu mahoni.

Kata kunci: retensi, penetrasi, perendaman dingin, pengawetan kayu


Pendahuluan

Ganitri (Elaecarpus ganitrus) dan

mahoni (Swietenia mahogany)

merupakan dua jenis tanaman kayu yang

banyak dikembangkan di hutan rakyat.

Ganitri termasuk jenis tumbuhan

bermanfaat ganda dengan pertumbuhan

yang cepat serta teknik budidaya yang

tidak memerlukan persyaratan tumbuh

yang tinggi sedangkan mahoni

merupakan jenis yang hampir sama

populernya dengan tanaman sengon

sehingga banyak dipilih oleh petani

untuk ditanam di areal hutan rakyat.

Berbeda dengan ganitri, mahoni tumbuh

lebih lambat dengan daur 15 – 20 tahun

(Rachman et al. 2008, Rachman 2012)

Ganitri merupakan pohon dari keluarga

Elaeocarpaceae. Jenis pohon dengan

tinggi hingga 30 cm, dengan besar

batang 30-40 cm, tumbuh tersebar di

Asia Tenggara dan di Jawa terdapat pada

ketinggian kurang dari 1200 m terutama

antara 500 dan 1000 m. Kayu ganitri

agak ringan hingga sedang beratnya,

agak lunak, padat dan cukup halus

strukturnya berwarna coklat-kelabu

dengan warna tambahan lembayung

hingga coklat merah muda. Kayu

digunakan untuk bahan bangunan,

namun kurang awet dengan kelas awet

IV (Heyne 1987). Menurut Seng (1990),

jenis Eleocarpus spp. ini bahkan hanya

memiliki kelas keawetan V yang akan

sangat cepat terkena rayap dan bubuk

kayu kering.

Mahoni merupakan salah satu jenis dari

pohon dari marga Meliaceae. Jenis yang

tumbuh pada zona lembab, menyebar

luas secara alami atau dibudidayakan.

Penanaman secara luas terutama di Asia

bagian selatan dan Pasifik, juga

diintroduksi di Afrika Barat. Tanaman

ganitri bermanfaat sebagai pohon

pelindung jalan raya (hutan kota). Kayu

mahoni termasuk ke dalam kelas awet III

dan dimanfaatkan sebagai bahan mebel

dan bahan baku alat musik (gitar, piano).

Kayu bernilai tinggi karena dekoratif dan

mudah dikerjakan. Selain itu, bentuk dan

ukuran biji ganitri yang unik dapat

menghasilkan berbagai produk perhiasan

(gelang, kalung, tasbih), bahkan di India

dipergunakan sebagai bahan sesajen pada

upacara pembakaran mayat (Heyne

1987). Menurut Seng (1990), jenis ini

memiliki kelas awet III yang cepat

terkena rayap, meskipun cukup bertahan

lama pada kondisi di bawah atap dan

tidak berhubungan dengan tanah basah.

Berdasarkan penggolongan keawetan

kayu di Indonesia (mulai dari kelas I

yang paling awet sampai kelas V yang

tidak awet), 85% dari 4000 terutama

jenis kayu yang banyak dikembangkan di

hutan rakyat termasuk dalam kelas awet

rendah (kelas III, IV dan V). Kenyataan

ini ditunjang pula oleh letak geografis

Indonesia di khatulistiwa dengan iklim

tropisnya yang memungkinkan hadirnya

berbagai jenis organisme perusak kayu

seperti rayap, bubuk kayu kering, jamur

pelapuk. Berdasarkan hal tersebut, kayu

ganitri dan mahoni termasuk ke dalam

jenis kayu dengan dengan kelas awet

rendah.

Kayu dengan kelas awet rendah rentan

terhadap serangan organisme

pengganggu kayu sehingga perlu

diwetkan terlebih dahulu sebelum

digunakan (Barly & Lelana 2010). Bahan

pengawet yang digunakan salah satunya

adalah senyawa borat. Borat telah

memainkan peran yang semakin

meningkat dalam pengawetan kayu di

seluruh dunia sejak pelarangan CCA

sebagai bahan pengawet kayu pada tahun

2004 (Freeman et al. 2008). Borat

banyak dipilih karena mempunyai

toksisitas yang rendah (Mampe 2010).




Pengawetan dengan metode perendaman

dilakukan dengan merendam kayu di

dalam bahan pengawet larut air pada

suhu kamar (Suranto 2002). Proses

pengawetan rendaman dingin termasuk

proses sederhana yang dianjurkan untuk

mengawetkan kayu bangunan perumahan

dan gedung.

Berdasarkan paparan tersebut, penelitian

mengenai pengawetan kayu ganitri

dengan bahan pengawet yang relatif

aman dan dengan metode yang mudah

perlu dilakukan. Tujuan dari penelitian

ini adalah untuk memperoleh data

pengaruh konsentrasi larutan dan lama

perendaman dingin terhadap retensi dan

penetrasi bahan pengawet BAE pada

kayu ganitri dan kayu mahoni dengan

beberapa ukuran ketebalan kayu. Hasil

penelitian ini diharapkan dapat dijadikan

sebagai pertimbangan dalam pengawetan

kayu ganitri dan mahoni yang memenuhi

standar pengawetan berdasarkan kriteria

Standar Nasional Indonesia (SNI).

Bahan dan Metode

Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian

ini adalah kayu ganitri dan kayu mahoni

yang berasal dari hutan rakyat di Desa

Sukamulih, Kec. Sariwangi, Kab.

Tasikmalaya, Jawa Barat, atau lebih

tepatnya pada koordinat -07o30’15,33”

LS / 108 05’43,22” BT. Bahan

pengawet kayu yang digunakan adalah

BAE (Boric Acid Equivalent) yang

berupa campuran boraks

(Na2B4O7.10H2O) dan asam borat

(H3BO3) dengan pelarut air, dengan

konsentrasi larutan 10%.

Penyiapan bahan

Contoh uji berupa kayu ganitri dan kayu

mahoni dipotong dengan empat ukuran

sortimen yaitu (2,5x5x100) cm3,

(5x5x100) cm3, (7,5x5x100) cm3, dan

(10x5x100) cm3.

Pengawetan dan penentuan retensi

bahan pengawet

Contoh uji disimpan pada suhu kamar

sampai kering udara dan ditimbang

kemudian direndam ke dalam larutan

bahan pengawet pada suhu kamar dengan

konsentrasi (berat/volume) 10%.

Perlakuan dibedakan berdasarkan lama

perendaman, yaitu selama 3 hari, 5 hari

dan 7 hari. Contoh uji setiap perlakuan

diulang sebanyak 10 buah.

Retensi bahan pengawet diukur dengan

cara menimbang berat contoh uji kayu

sebelum dan sesudah dilakukan

pengawetan. Retensi dihitung dengan

persamaan berikut:

𝑅 =𝐵𝐴𝑘 − 𝐵𝐴𝑤

𝑉 𝑥 𝐶

Dengan: R = Retensi bahan pengawet

(kg m-3), BAk = Berat akhir contoh

uji/setelah pengawetan (kg), Baw =

Berat awal contoh uji/sebelum

pengawetan (kg), V = Volume contoh

uji (m3), C = Konsentrasi bahan

pengawet (%).

Untuk mengukur dalamnya penetrasi

(penembusan) bahan pengawet, setiap

contoh uji dipotong melintang pada

bagian tengahnya setelah dibiarkan

selama dua minggu pada suhu kamar

(kering angin). Kedalaman penetrasi

bahan pengawet BAE diamati dengan

menyemprotkan atau melaburkan

pereaksi boron pada penampang

melintang contoh uji hasil pemotongan.

Adanya unsur boron ditunjukkan oleh

warna merah jambu, sedangkan bagian

yang tidak mengandung boron berwarna

kuning. Penetrasi dihitung dengan

mengukur warna merah jambu pada

keempat sisi pada permukaan melintang


contoh uji, yang kemudian nilainya

dirata-ratakan. Uji penetrasi boron terdiri

atas (a) 2 g ekstrak kurkuma dalam 100

ml alkohol (b) 20 ml asam klorida pekat,

80 ml alkohol dan dijenuhkan dengan

asam salisilat (13 g per 100 ml).

Analisis data

Rancangan percobaan yang digunakan

adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL)

dengan percobaan faktorial dengan

faktor berupa ukuran sortimen atau

ketebalan kayu (4 taraf) dan lama

perendaman (3 taraf). Metode

pengawetan yang digunakan adalah

metode rendaman dingin. Model linier

yang digunakan adalah sebagai berikut:

Yijkl = μ + Li + Bj + LiBj + εijkl

Dengan: μ = rerata umum, Li = efek

ketebalan kayu ke I, Bj = efek lama

rendaman ke j, LiBj = interaksi ketebalan

kayu ke i dan lama rendaman ke j, εijkl =

random error pada ketebalan kayu ke i

dan lama rendaman ke j.

Data retensi dan penetrasi bahan

pengawet dianalisis dengan

menggunakan uji sidik ragam sesuai

dengan rancangan percobaan yang

digunakan (Steel & Torrie 1960). Nilai

retensi dan penetrasi bahan pengawet

yang menunjukkan perbedaan nyata diuji

lanjut dengan uji Duncan (Duncan post

hoc test).


Hasil analisis sidik ragam pengaruh

ukuran sortimen dan lama perendaman

terhadap retensi dan penetrasi BAE pada

kayu ganitri masing-masing disajikan

pada Tabel 1. Berdasarkan Tabel 1, dapat

diketahui bahwa perlakuan ukuran

sortimen berpengaruh nyata (taraf

kepercayaan 95%) terhadap retensi pada

kayu ganitri, begitu juga dengan

pengaruh rendaman, namun interaksi

antara ukuran sortimen dan lama

perendaman tidak berpengaruh nyata.

Nilai retensi tertinggi pada kayu ganitri

terdapat pada ketebalan kayu 2,5 cm

dengan lama rendaman 7 hari (Gambar

1.A). Nampak nilai retensi lebih rendah

pada ketebalan kayu yang lebih tinggi

meskipun tidak ada pola yang konsisten.

Berdasarkan hasil uji lanjut (Lampiran

1), perbedaan perlakuan ketebalan kayu

hanya terjadi pada ketebalan ganitri 2,5

cm, sedangkan ketiga tingkat ketebalan

lainnya relatif seragam.

Perlakuan lama perendaman

menghasilkan rata-rata retensi BAE pada

ganitri yang cukup konsisten meningkat

dengan peningkatan lama perendaman.

Hasil uji lanjut seperti diperlihatkan

Gambar 1, perlakuan rendaman 7 hari

menghasilka retensi tertinggi (17,48 kg

m-3), yang berbeda dengan perendaman 3

hari, sementara lama perendaman 5 hari

relatif seragam baik dengan perendaman

7 hari maupun 3 hari.

Nilai penetrasi pada kayu ganitri pada

perlakuan lama perendaman memiliki

pola yang sama dengan nilai retensi.

Tampak terjadi kenaikan nilai penetrasi

yang cukup konsisten dengan

peningkatan lama perendaman.

Hasil uji lanjut seperti diperlihatkan pada

Gambar 1, nilai penetrasi tertinggi pada

perlakuan rendaman 7 hari (2,47 cm),

yang berbeda nyata dengan lama

rendaman 3 hari. Sementara perlakuan

rendaman 5 hari menghasilkan penetrasi

relatif seragam baik dengan perlakuan

rendaman 3 hari maupun 7 hari.




Tabel 1 Sidik ragam pengaruh ukuran sortimen dan lama perendaman terhadap retensi

dan penetrasi bahan pengawet pada kayu ganitri

Parameter

pengamatan Sumber

Keragaman

Derajat

Bebas

Kwadrat

Tengah

F Hitung

Nilai-p

Retensi

Ketebalan kayu 3 604,705 15,909 0,000* Lama Perendaman 2 159,523 4,197 0,018* Ketebalan kayu x

Lama perendaman 6 74,929 1,971 0,076ns

Penetrasi


Lama perendaman 6 0,851 4,391 0,001*

Keterangan (remarks): * = berbeda nyata (Significant); ns = tidak berbeda nyata (not significant)

Perlakuan tebal kayu ganitri

menghasilkan penetrasi tertinggi pada

tebal kayu 7,5 cm (2,73 cm). Nilai

penetrasi BAE pada kayu ganitri

meningkat dari dari ketebalan 2,5 sampai

7,5 cm, namun menurun kembali pada

ketebalan 10 cm. Hasil uji lanjut seperti

diperlihatkan pada Gambar 1, nilai

penetrasi pada ketebalan kayu 10 cm

tersebut relatif seragam dengan ketebalan

2,5 cm, sementara ketebalan 5 cm dan

7,5 cm masing-masing berbeda dengan

perlakuan lainnya.

Gambar 1 menunjukkan bahwa semua

perlakuan lama rendaman dan ukuran

sortimen menunjukkan nilai retensi

maupun penetrasi BAE yang lebih tinggi

dari nilai SNI. Berdasarkan SNI 03-

5010.1-1999, persyaratan retensi bahan

pengawet minimal 8,0 kg m-3 dan

penetrasi minimal 0,5 cm. Hal ini berarti

bahwa untuk menghasilkan retensi dan

penetrasi yang memenuhi standar SNI

cukup dengan mengawetkan kayu ganitri

dengan larutan BAE selama 3 hari untuk

semua tingkat ketebalan kayu (2,5, 5,

7,5, dan 10 cm). Bahkan perlakuan

perendaman 3 hari dengan pelarut BAE

ini cukup memenuhi kriteria yang lebih

tinggi, seperti kriteria Tamblyn et al.

(1968) yang menyarankan penetrasi

hingga 12 mm pada kayu bangunan

tropis.

Gambar 1 Retensi (A) dan penetrasi (B) BAE pada ganitri.

0

5

10

15

20

25

30

3 5 7

Ret

ensi

bah

an p

engaw

et

(Ret

enti

on

of

pre

serv

ati

ve s

olu

tion

s) (

kg

m-3

)

Waktu rendaman (hari)

2.5 cm

5 cm

7.5 cm

10 cm

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

3 5 7Pen

etra

si l

aru

tan

pen

gaw

et (

Pen

etra

tion

of

pre

serv

ati

ve s

olu

tion

s) (

cm)

Waktu rendaman (hari)

2.5 cm

5 cm

7.5 cm

10 cm

SNI

SNI


Hasil analisis sidik ragam pengaruh

ukuran sortimen, lama perendaman dan

konsentrasi BAE terhadap retensi dan

penetrasi pada kayu mahoni masing-

masing disajikan pada Tabel 2.

Berdasarkan Tabel 2, dapat diketahui

bahwa perlakuan ukuran sortimen, lama

perendaman berpengaruh nyata terhadap

retensi, namun interaksi antara ukuran

sortimen dan lama perendaman tidak

berpengaruh nyata.

Nilai retensi BAE pada kayu mahoni

tertinggi pada ketebalan 2,5 cm dengan

lama perendaman 7 hari (Gambar 2A).

Tampak perlakuan lama perendaman dan

tebal kayu menunjukkan kecenderungan

yang konsisten, yaitu adanya kenaikan

nilai retensi BAE dengan kenaikan lama

perendaman dan penurunan ketebalan

kayu mahoni. Hasil uji lanjut seperti

diperlihatkan pada Gambar 2, nilai

retensi BAE pada kayu mahoni saling

berbeda nyata antar tingkat tebal kayu.

Retensi terendah terdapat pada ketebalan

10 cm (hanya 5,37 kg m-3), dan terus

meningkat sampai tertinggi pada tebal

kayu 2,5 cm (14,01 kg m-3).

Kecenderungan retensi pada kayu

mahoni ini sama dengan hasil penelitian

Barly dan Lelana (2010) pada jenis

sengon (Paraserianthes flcataria (L.)

Nielsen) dan tusam (Pinus merkusii

Jungh. Et de Vries) di mana papan yang

lebih tipis menghasilkan tingkat retensi

yang lebih tinggi dibanding papan yang

lebih tebal.

Sementara itu, pada perlakuan lama

perendaman, tingkat retensi terendah

terdapat pada rendaman 3 hari yang

berbeda nyata dengan lama perendaman

5 dan 7 hari (Gambar 2). Nilai retensi

yang lebih tinggi didapat pada perlakuan

5 dan 7 hari, namun hasil uji lanjut

menunjukkan keduannya relatif seragam.

Hasil uji lanjut pada nilai penetrasi BAE

memperlihatkan bahwa perlakuan tebal

kayu mahoni 2,5 cm menghasilkan nilai

penetrasi terendah (1,18 cm) yang

berbeda nyata dengan tebal kayu lainnya.

Sementara perlakuan tebal kayu 5, 7,5

dan 10 cm memperlihatkan nilai

penetrasi yang relatif seragam. Perlakuan

lama perendaman pada kayu mahoni

memperlihatkan kecenderungan tingkat

penetrasi BAE yang hampir sama dengan

tingkat retensi. Nilai penetrasi terendah

terdapat pada lama perendaman 3 hari

(1,06 cm), kemudian meningkat dengan

penambahan lama perendaman.

Tabel 2 Sidik ragam pengaruh ukuran sortimen dan lama perendaman terhadap retensi

dan penetrasi bahan pengawet pada kayu mahoni

Parameter

pengamatan Sumber

Keragaman Derajat

Bebas Kwadrat

Tengah F Hitung

Nilai-p

Retensi


Lama perendaman 6 13,127 1,752 0,116ns

Penetrasi


Lama perendaman 6 3,002 10,345 0,000*

Keterangan (remarks): * = Berbeda nyata (Significant); ns = Tidak berbeda nyata (not significant)




A B

Gambar 2 Retensi (A) dan penetrasi (B) BAE pada mahoni.

Hasil uji lanjut menunjukkan tingkat

penetrasi pada lama perendaman kayu

mahoni selama 3 hari berbeda nyata

dengan lama perendaman lainnya.

Sementara itu lama perendaman 5 hari

dan 7 hari relatif seragam. Gambar 2B

menunjukkan bahwa semua perlakuan

lama perendaman dan ketebalan kayu

mahoni menghasilkan tingkat penetrasi

yang memenuhi standar SNI. Sementara

itu pada Gambar 2.A, tingkat penetrasi

yang memenuhi kriteria SNI hanya

terdapat pada perlakuan tebal 2,5 dan 5

cm pada lama perendaman 3 hari, serta

tebal 2,5; 5 dan 7 cm pada perlakuan

lama rendaman 5 dan 7 hari. Dengan

demikian, perlakuan pengawetan dengan

BAE metode rendaman dingin yang

dapat diterapkan pada kayu mahoni

adalah pada ketebalan 2,5 dan 5 cm

dengan lama perendaman 3 hari. Pada

tebal kayu 5 cm, lama perendaman perlu

ditingkatkan menjadi 5 hari untuk

mencapai tingkat retensi dan penetrasi

yang memenuhi SNI. Namun demikian

untuk pemakaian kayu mahoni di bawah

atap, pengawetan dengan BAE 10%

selama 3 hari dapat diterapkan jika

merujuk pada pendapat Martawijaya dan

Abdurrohim (1984) bahwa retensi bahan

pengawet dengan pelarut air untuk

penggunaan di bawah atap berkisar

antara 3,4–5,6 kg m-3. Pada Gambar 2.A,

nilai retensi terendah terdapat pada kayu

mahoni dengan tebal 10 cm yang

direndam BAE 10% selama 3 hari, yaitu

sebesar 4,27 kg m-3. Nilai retensi tersebut

masih dalam kisaran yang disarankan

Martawijaya dan Abdurohim (1984)

untuk penggunaan di bawah atap.

Kesimpulan

Perlakuan tebal kayu dan lama

perendaman berpengaruh nyata terhadap

retensi dan penetrasi bahan pengawet

BAE pada kayu ganitri maupun mahoni.

Tingkat retensi dan penetrasi bahan

pengawet BAE pada kayu ganitri

memenuhi persyaratan SNI pada semua

perlakuan. Sementara itu pada jenis

mahoni, tingkat penetrasi bahan

pengawet BAE memenuhi standar SNI

untuk semua perlakuan, namun tingkat

retensi hanya memenuhi standar SNI

pada ketebalan kayu 2,5 dan 5 cm pada

semua perlakuan lama perendaman. Pada

ketebalan kayu mahoni yang lebih tinggi,

lama perendaman sampai 7 hari belum

dapat mencapai retensi yang memenuhi

standar SNI.

0

5

10

15

20

3 5 7

Ret

ensi

bah

an p

engaw

et

(Ret

enti

on

of

pre

serv

ati

ve s

olu

tion

s)

(kg m

-3)

Waktu rendaman (Immersion time) (hari)

2.5 cm

5 cm

7.5 cm

10 cm

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3 5 7

Pen

etra

si l

aru

tan

pen

gaw

et

(Pen

etra

tio

n o

f p

rese

rva

tive

so

luti

ons)

(cm

)

Waktu rendaman (Immersion time) (hari)

2.5 cm

5 cm

7.5 cm

10 cm

SNI

SNI


Daftar Pustaka

Barly, Lelana NE. 2010. Pengaruh

ketebalan kayu, konsentrasi larutan

dan lama perendaman terhadap hasil

pengawetan kayu. J Penelitian Hasil

Hutan 28(1): 1-8.

Freeman MH, McIntyre CR, A Critical

and D. Jackson. 2008. Comprehensive

Review of Boron in Wood

Preservation. http://nisuscorp.com/

images/uploads/documents-other/

AWPA-Freeman-Boron-Paper-08.pdf.

Diunduh pada Tanggal 20 Februari

2014.

Heyne K. 1987. Tumbuhan Berguna

Indonesia III. Jakarta: Badan

Penelitian dan Pengembangan

Kehutanan, Departemen Kehutanan.

Mampe CD. 2010. Effectiveness and

Uses of Barate. http://www.

environment sensitive.com/

effectiveusesofborate.htm. [Diakses

17 Oktober 2013].

Martawijaya A, Abdurrohim S. 1984.

Spesifikasi Pengawetan Kayu untuk

Perumahan. Edisi ketiga. Bogor:

Pusat Penelitian dan Pengembangan

Hasil Hutan.

Rachman E. 2012. Kajian potensi dan

pemanfaatan jenis ganitri

(Elaeocarpus spp.). Mitra Hutan

Tanaman 7(2): 39-50.

Rachman E, Mile MY, Achmad B. 2008.

Analisis jenis - jenis kayu potensial

untuk hutan rakyat di Jawa Barat.

Prosiding: Pengembangan Hutan

Rakyat Mendukung Kelestarian

Produksi Kayu Rakyat.

Seng OD. 1990. Spesific Grafity of

Indonesian Woods and Its

Significance for Practical Use,

Diterjemahkan oleh Suwarsono P,H,

Bogor: Pusat Penelitian dan

Pengembangan Hasil Hutan,

Departemen Kehutanan.

Steel RGD, Torrie JH. 1960. Principles

and Procedures of Statistics. New

York: McGraw.

Suranto S. 2002. Pengawetan Kayu,

Bahan dan Metode. Yogyakarta:

Kanisius.

Tamblyn N, Colwell SJ, Vickers N,

1968. Preservative Treatment of

Tropical Building Timbers by a Dip

Diffusion Process. 9th British

Commonwealth Forestry Conference

1968. Australia.

Riwayat naskah:

Naskah masuk (received): 15 April 2015


http://nisuscorp.com/%20images/uploads/documents-other/%20AWPA-Freeman-Boron-Paper-08.pdf



193 Quinones Distribution of Teak Wood Grown in Community Forest

Ganis Lukmandaru

Quinones Distribution of Teak Wood Grown in Community Forest

Ganis Lukmandaru*

Department of Forest Product Technology, Faculty of Forestry, Gadjah Mada University

*Corresponding author: [email protected]

Abstract

Quinones and their derivatives are the main causes on the natural termite resistance in

teak wood. By using different termite test methods, the previous paper in this series

reported on the termite resistance of teak trees of juvenile ages (8- and 22-year old

trees). In this study, the radial distribution of quinones (tectoquinone, lapachol,

desoxylapachol and its isomer) and squalene in the different extracting solvents (n-

hexane, ethyl acetate, and methanol) were analyzed by means of gas chromatography.

Appreciable tree to tree variations were observed in extractive component contents even

in the same stand. Each solvent gave different tendencies in analysis of variance of

component contents. Significant differences in desoxylapachol or its isomer, and

squalene content were found among the outer heartwood of 8- and 22-year old trees, as

well as between the inner and outer parts of the heartwood. The highest correlation

degree between extractive content and its components was measured in the tectoquinone

content (r=-0.68). By using paper disc method, only modest correlations were observed

between the mass loss and the content of isodesoxylapachol (r=-0.60) in the sapwood

region whereas no significant corellations were measured in the heartwood region.

Keywords: Tectona grandis, antitermitic activities, extractive, tectoquinone,

Reticultermes speratus.

Abstrak

Senyawa-senyawa kinon beserta turunannya adalah penyebab utama dari sifat ketahanan

alami terhadap rayap di kayu jati. Hasil pengujian ketahanan terhadap rayap melalui

metode uji yang berbeda pada kayu jati dari pohon muda (8 dan 22 tahun) telah

dipublikasikan di makalah sebelumnya. Dalam penelitian ini, sebaran radial dari

beberapa senyawa kinon (tektokinon, lapakol, desoksilapaol dan isomernya) serta

skualen melalui ekstraksi dengan pelarut yang berbeda (n-heksana, etil asetat, dan

metanol) dianalisis dengan alat gas kromatorafi. Variasi yang lebar kadar komponen

ekstraktif antar pohon diamati bahkan dalam tegakan yang sama. Tiap pelarut

memberikan kecenderungan yang berbeda dalam analisis variansi pada kadar

komponennya. Perbedaan nyata diamati pada kadar skualen, desoksilapakaol dan

isomernya untuk bagian teras luar antara pohon umur 8 dan 22 tahun demikian juga di

antara bagian teras luar dan dalam. Derajat korelasi tertinggi antara kadar ekstraktif dan

kadar komponennya dihitung di kadar tektokinon (r=-0.68). Melalui metode piringan

kertas, hanya korelasi moderat yang diamati antara kehilangan berat dan kadar

isodesoksilapakol (r=-0.60) di daerah kayu gubal dimana tidak ada korelasi nyata yang

diukur di bagian teras.

Kata kunci: aktivitas anti-rayap, ekstraktif, Reticultermes speratus, Tectona grandis,

tektokinon


Introduction

Teak (Tectona grandis L. f.) is a fancy

hardwood prized for its workability and

high natural durability. Teak grows

naturally throughout southeastern Asia

and widely planted in all tropical regions.

In Indonesia, large teak community

forests have been established and

managed for fast-growth with trees

harvested in a rotation period of less than

30 years. The wood from these trees is

usually consists larger proportion of

sapwood and juvenile wood. This

condition causes in a reduced market

value, although the technical data with

regard to wood quality of young stage

trees is still limited. Unfortunately, most

studies focused on heartwood with little

consideration given to sapwood,

although several studies of fast-grown

teak trees have shown that a high

sapwood fraction is present. One report

by Bhat and Florence (2003)

demonstrated the lower durability of

juvenile teak wood against fungi.

In teak, natural durability is ascribed to

the presence of toxic extractives mainly

quinones (Haupt et al. 2003, Rudman &

Gay 1961, Sandermann & Simatupang

1966). Difference in natural durability

may be related to the concentrations of

toxic extractives. Further, Niamke et al.

(2011) attempted to correlate the

nonstructural carbohydrates and toxic

phenolics to natural durability. In a

preliminary result (Lukmandaru 2013),

samples of young teak wood trees (8-

and 22-year old trees) were compared to

mature wood (51-year old trees) for

antitermitic activities evaluation. That

experiment exhibited the wide variation

in antitermitic properties on the basis of

tree age and radial direction. Further, the

results also demonstrated the differences

between wood block (natural condition)

and wood extracts (paper disc/in vitro)

method in termite tests.

In this report, the radial distribution of

quinones of teak was investigated on the

corresponding samples of those trees to

estimate the effect of extractives on the

relative antitermitic activities of the

wood. Squalene, a triterpene, was also

analysed in this experiment as this

compound was the most abundant

substance in the teak extracts

(Lukmandaru & Takahashi 2009,

Weindeisen et al. 2003). This research

used three different solvents on the basis

of their polarities for extracting the wood

by cold extraction. The purposes of this

study also included to relate the amount

of the major compounds to the extractive

content, as well, as to relate the amount

of the active compounds to previous data

on antitermitic properties (paper disc

method).

Materials and Methods

Preparation of samples

Nine Javanese teak trees were collected

previously (Lukmandaru 2013) for this

study. The samples of the 8-year group

(trees 1 to 5) and 22-year old group

(trees 6 to 9) were felled from farm

forest (Jogjakarta Province). A 5 cm

thick disc was removed at approximately

breast height from the trees which were

free of signs of incipient decay and

colour variations. Each disc was divided

into five parts: outer sapwood (OS),

inner sapwood (IS), outer heartwood

(OH), and inner heartwood (IH). With

the limited amount of suitable material

available, the IH zone in the 8-year old

discs was excluded. Sections from two

opposite radii were converted into wood

meal by drilling and were then combined

to form a single sample in order to

minimize variation between radii, if any.


Ganis Lukmandaru

The wood meal samples were then

ground to 20-40 mesh size for chemical

analyses and determination of the content

of the extractives.

Gas chromatography analysis

Wood meal samples (one gram oven dry

weight) were extracted at room

temperature with 10 ml n-hexane (C6H6)

and retained for one week. The extracts

of n-hexane (C6H6), EtOAc, and MeOH

(concentration of 100 mg ml-1) were

analyzed using a Hitachi G-3500 GC

equipped with FID and NB-1 capillary

30 m column. Operation temperature was

120-300 ºC with a heating rate of 4 ºC

min-1 and held at 300 ºC for 15 min.

Injector and detector temperatures were

set at 250 ºC. Helium was used as the

carrier gas, the split ratio was 80:1, and

the injected volume was 1.0 μl. For

quantification of individual substances,

calibrations were made using known

amounts of standard tectoquinone (2-

methyl antahraquinone). The amounts of

components were expressed as mg per

100 g of oven dry weight. Pure sample of

squalene and lapachol purchased from

Kanto Chem were also used for

confirmation. Chemical analyses of ethyl

acetate (EtOAc) and methanol (MeOH)

extracts were obtained separately in the

same manner as described for the C6H6

extract.

The identification of constituent

compounds was based on their mass

spectra and gas chromatographic

retention behavior. GC-MS analysis was

performed on a Shimadzu QP-5000 with

operation conditions being similar to GC

analysis. The MS operating parameters

were temperature ionization voltage of

70 eV, transfer line temperature at 250

ºC, and scan range of 50-500 atomic

mass unit. Desoxylapachol or its isomer

was identified by comparison of their

mass spectra with those from previous

studies by Windeisen et al. (2003) and

Perry et al. (1991). From the contents of

tectoquinone, lapachol, desoxylapachol

and its isomer, the total quinone content

(TQC) was calculated.

Extractives content determination

The remainder of the extract taken for

extractive analyses was filtered and the

residue was washed three times with 10

ml of solvent. The extract was

concentrated in a rotary film evaporator,

dried and weighed to determine the

extractives content. The extractives

content has been calculated as a

percentage (w/w) of moisture-free wood

meal in the previous report (Lukmandaru

2013).

Termite resistance test

The termite resistance data were taken

from the previous report (Lukmandaru

2013). A petri dish containing 20 g

moistened and sterilized sea sand was

used as a container test. Paper discs were

impregnated with chloroform solution

containing each extract of the test

fractions. The treatment retention was 5

% (w/w) per disc. The control discs

were impregnated with chloroform only

and dried with the same manner. Fifty

worker Reticulitermes speratus Kolbe

termites were introduced into the petri

dish. The petri dishes were placed in a

dark chamber at 27 ºC and 80% relative

humidity. After 10 days the disc were

taken out, dried and the weight loss was

determined. This procedure was

replicated three times for each sample for

each sample for a total of 93

observations. Dead termites were

counted in the first day and at the end of

observation. The mass loss since the start

of the experiment was determined.


Statistical analysis

The variation in the extractive

component contents was analyzed using

general linear models procedure by two-

way (tree age and radial direction

factors) analysis of variance (ANOVA)

followed by Duncan’s multiple range test

(p = 0.05). The relationships between the

dependent variables were observed with

a Pearson’s correlation analysis. All

statistical calculations were conducted

using SPSS-Win 10.0.

Results and Discussion

Distribution of extractives as related to

natural durability

The gas chromatogram of heartwood

EtOAc extract is shown in Figure 1. The

major compounds detected in those

chromatograms were lapachol,

tectoquinone, desoxylapachol and its

isomer (isodesoxylapachol), and

squalene. All these compounds have

been reported as teak components

(Lukmandaru & Takahashi 2009,

Niamke et al. 2011, Sandermann &

Simatupang 1966, Windeisen et al.

2003).

The quantification of three soluble

extracts was presented in Table 1-3. As

expected, the extractive content of all of

the tree age groups followed a general

pattern of increasing from pith (IH) to

the OH, then decreasing towards the OS.

The highest amount levels of squalene,

desoxylapachol and its isomer were

measured in C6H6 extracts whereas

tectoquinone content was determined in

MeOH extracts. It was noted also that

lapachol was not detected in C6H6

extracts but it was detected in other

extracts although in trace amounts. In the

sapwood region, particularly, the

comparatively higher total quinone

content levels were found in MeOH

extracts. The current results also showed

wide variation by examining standard

deviations, even in trees from the same

sites. This means that teak may not

always have a high amount of certain

compounds.

Figure 1 Gas chromatogram of teak from ethyl acetate extract of heartwood. Five major

compounds are indicated : peak 1 (Rt 10.1) & 3 (Rt 12.1) = desoxylapachol and its

isomer; peak 2 (Rt 11.8) = lapachol; peak 4 (Rt 13.7) = tectoquinone; and peak 5 (Rt

27.4) = squalene.


Ganis Lukmandaru

Table 1 Contents of major components (mg per 100 g of oven-dry wood) in the n-hexane

soluble extracts of teakwood trees aged 8 and 22 (radial position)

Components

Radial position

Outer sapwood Inner sapwood Outer heartwood Inner

heartwood

8 y 22 y 8 y 22 y 8 y 22 y 22 y

Desoxylapachol 0 (0)a 10.25

(10.55)b

5.65

(10.63)b

5.37

(6.18)b

9.46

(6.70)b

205.02

(144.70)c

65.85

(83.43)b

Lapachol 0 (0) 0 (0) 0 (0) 0 (0) 8.16

(20.00)

10.37

(12.95)

3.47 (4.14)

Isodesoxylapachol 3.50

(4.56)

0.35

(0.70)

3.66

(2.97)

2.90 (3.10) 11.05

(7.03)

331.15

(539.30)

18.95

(29.97)

Tectoquinone 0 (0) 3.90

(2.61)

2.78

(4.72)

4.15 (3.59) 42.06

(65.05)

19.37

(6.94)

26.87

(19.40)

Squalene 5.51

(4.84)d

22.40

(13.11)e

16.23

(7.21)e

100.45

(47.95)f

110.25

(89.08)f

473.78

(346.94)g

454.72

(453.15)g

Total quinone

content

3.50

(4.56)h

14.50

(12.24)h

12.10

(14.25)h

12.42

(5.16)h

70.75

(92.52)i

565.92

(649.97)j

115.15

(130.41)i

Table 2 Contents of major components (mg per100 g of oven-dry wood) in the ethyl

acetate soluble extracts of teakwood trees aged 8 and 22 (radial position)

Components

Radial position


heartwood

8 y 22 y 8 y 22 y 8 y 22 y 22 y

Desoxylapachol 0 (0)a 0.30

(0.21)b

0.02

(0.04)b

1.00

(0.91)c

1.10

(1.70)c

70.70

(55.70)d

11.10

(12.19)c

Lapachol 0.10

(0.13)

trace 0.70

(0.84)

0.60

(0.39)

3.80

(4.54)

29.60

(51.30)

8.00 (12.85)


(0.28)e

0.40

(0.78)e

0.50

(0.75)e

1.30

(1.62)e

4.60

(3.41)f

77.8

(76.50)g

13.60

(10.82)f

Tectoquinone 0.10

(0.17)h

0.90

(1.16)h

1.20

(2.77)h

3.10

(5.14)h

20.20

(20.63)i

44.8

(43.75)i

20.70

(24.40)i

Squalene 0.60

(0.56)j

1.30

(1.15)j

2.00

(3.09)j

10.90

(8.80)j

14.90

(26.14)j

75.80

(29.12)k

36.20

(24.73)k

Total quinone

content

0.50

(0.19)l

1.60

(2.07)l

1.70

(4.08)l

2.50

(5.00)l

30.00

(26.83)m

490.00

(646.89)n

50.00

(57.15)m


Table 3 Contents of major components (mg per 100 g of oven-dry wood) in the methanol soluble

extracts of teakwood trees aged 8 and 22 (radial position)

Components

Radial position


heartwood

8 y 22 y 8 y 22 y 8 y 22 y 22 y

Desoxylapachol 18.5

(31.05)

7.00

(4.00)

39.20

(74.11)

21.60

(39.41)

2.00

(2.43)

49.90

(98.16)

38.60

(39.27)

Lapachol 0.69

(0. 96)

5.00

(4.81)

1.10

(1.44)

3.80

(6.42)

2.50

(3.64)

41.10

(75.63)

5.40 (7.08)


(2.67)

1.90

(3.21)

3.90

(2.45)

2.80

(3.82)

4.30

(4.04)

25.10

(36.17)

18.60

(20.48)

Tectoquinone 13.10

(20.62)a

10.90

(17.97)a

7.70

(14.79)a

14.20

(15.10)a

17.80

(10.82)a

101.60

(60.69)b

53.80

(17.92)b

Squalene 2.10

(2.75)c

7.30

(3.64)c

5.60

(4.19)c

26.90

(20.65)dc

22.00

(21.95)dc

143.80

(45.23)d

97.20

(44.52)d

Total quinone

content

33.30

(37.77)e

25.00

(23.80)e

50.00

(76.42)e

42.50

(59.09)e

25.00

(17.61)e

215.00

(165.43)f

112.50

(60.21)f

Note for Table 1-3 : Mean of 5 trees (8 years old) and 4 trees (22 years old), with the standard deviation in

parentheses. The same letters in the same row are not significantly different at p < 5% by Duncan’s test. tr

= trace (detected, the value < 0.01 %).

Factorial analysis of variance (Table 4)

revealed different results among the

extracts. For example in desoxylapachol

content, significant interactions were

calculated in both C6H6 and EtOAc

extract but not in MeOH extracts.

Further, in the analysis of tectoquinone

content, radial variation affected

signicantly in EtOAc extract. A

significant interaction was found in

MeOH content while no significant

effects of tree age and radial direction in

C6H6 extracts. With regard to total

quinone content, however, interactions

were found in all extracts. Those

differences reflect the specific capacity

in each extract to dissolve the main

components of teak. In this regard, the

most effective solvent should be choosen

by considering the most extracting

solvent.

By ANOVA, in the C6H6 soluble extracts,

the significant differences between IS

and OS were measured in squalene

contents while in the EtOAc and MeOH

soluble extracts, no significant

differences were found. In the C6H6 and

EtOAc soluble extracts between the OH

and IH, significant differences were

found in desoxylapachol and its isomer

as well as TQC contents. No significant

differences were determined between IH

and OH in any component contents in the

MeOH soluble extracts. The tree age

factor affected signicantly in

desoxylapachol, isodesoxylapachol,

squalene, and TQC contents in the

heartwood region. Both in the C6H6 and

EtOAc soluble extracts, the tree age

factor affected signicantly


squalene, and TQC contents in the

heartwood region. In the sapwood region,

the same tendency was found also in

squalene content in the C6H6 extracts and

desoxylapachol content in the EtOAc and

MeOH extracts. In the MeOH extracts, it

was noted that tree age factor affected

significantly tectoquinone contents in the

heartwood region.


Ganis Lukmandaru

Table 4 Factorial analysis of variance results (probability) for three different extracts (n-

hexane, ethyl acetate, and methanol) Components Source of variation

Tree age Radial direction Tree age x radial direction

a) n-hexane extract

Desoxylapachol <0.01** <0.01** <0.01**

Lapachol 0.84 0.16 0.96

Isodesoxylapachol 0.12 0.12 0.09

Tectoquinone 0.59 0.09 0.54

Squalene 0.04* <0.01** 0.13

Total quinone content 0.05 <0.01** 0.02*

b) Ethyl acetate extract

Desoxylapachol <0.01** <0.01** <0.01**

Lapachol 0.13 0.15 0.11

Isodesoxylapachol 0.01* <0.01** <0.01**

Tectoquinone 0.21 <0.01** 0.31

Squalene <0.01** <0.01** <0.01**

Total quinone content 0.06 0.03* 0.04*

c) Methanol extract

Desoxylapachol 0.74 0.84 0.31

Lapachol 0.12 0.26 0.23

Isodesoxylapachol 0.24 0.15 0.16

Tectoquinone <0.01** <0.01** <0.01**

Squalene <0.01** <0.01** <0.01**

Total quinone content 0.04* 0.05 <0.01** ** Significant at 1 % level, * significant at 5 % level

As expected, the interaction in the C6H6

and EtOAc extract showed that the

highest desoxylapachol and TQC levels

were found in the outer heartwood of 22

-year old trees while no significant

differences were found between the IH

of 22- and OH of 8-year old trees.

Different tendencies between C6H6 and

EtOAc extracts were seen in squalene

and isodesoxylachol amounts. In the

sapwood region, it was noted that IS of

22-year old trees gave the highest

amounts in squalene content in C6H6 and

MeOH extracts as well as

desoxylapachol content in EtOAc

extracts. In the MeOH extracts, with

regard to tectoquinone content,

significant differences were counted

merely between sapwood and heartwood

regions as the highest tectoquinone

content were measured in the heartwood

of 22-year old trees. Further, on the basis

of interactions, it was also revealed that

the highest TQC were found in the

heartwood of 22-year-old trees.

The OH from 8- and IH from 22-year old

trees were formed in approximately the

same growing seasons (juvenile region,

4–6th ring). It was revealed the

significant differences in the squalene

(C6H6 and EtOAc soluble extracts),

tectoquinone and TQC levels (MeOH

soluble extracts). Sandermann and

Dietrichs (1959) observed that the

concentration of tectoquinone was

highest in the center of heartwood.

Although the highest tectoquinone level

was measured in the OH region of 22-old

trees, the ANOVA revealed that there

was not a statistically significant

difference with those in the IH.


Table 5 Pearson’s correlation coefficients between extractive content and extractive

component contents in three different solvents

Compound Extractive content

n-hexane Ethyl acetate Methanol

Desoxylapachol 0.52** 0.67** 0.37*

Lapachol 0.48** 0.44 ** 0.07

Isodesoxylapachol 0.41* 0.55** 0.41*

Tectoquinone 0.55** 0.68** 0.44**

Squalene 0.68** 0.79** 0.48**

Total quinone content 0.49** 0.54** 0.49** ** Significant at 1 % level, * significant at 5 % level

Previous communication (Lukmandaru

2013) exhibited the less antitermitic

activity in the sapwood parts compared

to heartwood in all extracts. Further, it

was showed that the OH was more

resistant compared to the IH in C6H6 and

EtOAc soluble extracts. As would be

expected, the sapwood values were

significantly lower than heartwood for


tectoquinone, squalene, and TQC

contents. Levels of desoxylapachol, and

TQC in the OH were significantly higher

than in the IH of 22-year old groups. On

the basis of radial direction and tree age,

no statistical differences were observed

with regard to termite mortality rates in

the MeOH extracts. This is unexpected

result as there was a significantly higher

tectoquinone content in the heartwood of

22-year old tree samples.

It is thought that MeOH extracts more

extractives than other solvents so that

more compounds, especially non-

quinones, affected the behaviour of

mortality rates in the previous

experiment.As lapachol, desoxylapachol,

and tectoquinone have been reported to

be active against termites (Lukmandaru

2012, Rudman & Gay 1961, Sandermann

& Simatupang 1966), this finding

confirms that teak from community

forest trees begin producing toxic

constituents at the young tree stage. The

low amounts of toxic compounds in the

sapwood and inner heartwood

corresponds reasonably well with Da

Costa et al. (1958), Lukmandaru and

Takahashi (2008), and Rudman et al.

(1967), who reported that the wood

regions near pith and sapwood were

much less resistant to termite attack than

the outer heartwood by using wood

blocks method. Rudman et al. (1958)

concluded that, although tectoquinone

exhibited strong antitermitic properties,

this compound was not the sole cause of

termite resistance. The considerable

amounts of desoxylapachol and its

isomer identified in this study suggests

that these compounds, along with

tectoquinone, play an important role in

generating resistance to termites. Da

Costa et al. (1958) reported that termite

antifeedancy of the outer heartwood

increases significantly with the age of the

tree. That phenomenon may be related to

differences in the amount of

desoxylapachol and its isomers between

the trees.

Relationship between extractive

compounds and total extractive

contents

The Pearson correlations between the

extractive content and various extractive

compounds are presented in Table 5.

Correlations of a comparatively high


Ganis Lukmandaru

degree were observed between the

EtOAc extrative content and squalene

(r=0.79) whereas the highest degree of

quinone compounds were observed

between EtOAc extractive content and

tectoquinone content levels (r=0.68).

This result suggests that squalene and

some quinones were more dissolved in

EtOAc so that it could describe its

extractive content. The preliminary work

(Lukmandaru 2013) revealed that

extractive content moderately correlated

with antitermitic properties. Thulasidas

et al. (2007) demonstrated that the

quinones present in teak wood even in

minor amount is more significant than its

extractive content level against some

fungi. As this present results confirmed

that no strong correlation was found

between quinones and antitermitic

propertes, it might partially explain the

weak relation between extractive content

and antifungal or antitermite properties.

Relationship between extractive

compounds and antitermitic

properties

Correlation analysis between termite

resistance parameters and main

compounds is shown in Table 6. The

highest degree of correlations were

determined between mass loss and

squalene content in C6H6 extract (r=-

0.62) or MeOH extract (r=-0.57) in the

sapwood region. Further, in the EtOAc

extracts, the correlations were measured

between mass loss and desoxylapachol

content (r=-0.60) as well as between

mortality rates and isodesoxylapachol

content (r=-0.58) in the sapwood region.

Those correlations meant the wood is

more resistant against the termites when

the content of squalene or

desoxylapachol was higher in the

sapwood areas. A negative correlation

between mortality rates and

isodesoxylapachol seemed to be odd as it

is interpreted the more

isodesoxylapachol content, the less

mortality rates of termites will be. The

explanation might be the low quantity of

isodesoxylapachol in the sapwood did

not directly affect its toxicity but along

with the non-structural carbohydrates, it

affected the formation other toxic

quinones in the sapwood (Haupt et al.

2003, Niamke et al. 2011).

As the corellations were observed merely

in the sapwood region, it is assumed that

the less complexity of extractive

composition in that area would make it

easier to predict its natural termite

resistance properties than in the

heartwood. Although the tritrepene

squalene was never mentioned to be an

active compound against termites, this

finding suggests that this compound

could be a hydrophobic barrier,

particularly in the sapwood parts. It is

generally known that subterranean

termites requires more humidity to

survive compared to dry-wood termites.

Thus, it is necessary to explore the role

of squalene in the future work. On the

other hand, tectoquinone, as the principal

component against termites (Sandermann

and Simatupang 1966), did not show any

significant correlations with antitermitic

properties by this method.


Table 6 Pearson’s correlation coefficients between antitermitic properties by paper discs

method and extractive component contents in three different solvents Components Antitermitic properties

Mass loss Mortality rate

Total Sapwood Heartwood Total Sapwood Heartwood

a) n-hexane extract

Desoxylapachol -0,37* -0.39 -0.19 -0.37* -0.46 -0.18

Lapachol -0.34 - -0.32 -0.30 - -0.16

Isodesoxylapachol -0.21 0.31 -0.13 -0.20 0.20 -0.09

Tectoquinone -0.41* -0.45 -0.31 -0.40* -0.34 -0.24

Squalene -0.51* -0.62** -0.39 -0.43* -0.33 -0.18

Total quinone

content

-0.32 -0.36 -0.20 -0.31 -0.41 -0.15

b) Ethyl acetate extract

Desoxylapachol -0.33 -0.60** -0.18 -0.28 -0.52* -0.08

Lapachol -0.19 -0.12 -0.13 -0.18 0.16 -0.07

Isodesoxylapachol -0.34 -0.48* -0.23 -0.35 -0.58** -0.23

Tectoquinone -0.49** -0.38 -0.44 -

0.57**

-0.36 -0.52

Squalene -0.56** -0.58* -0.40 -

0.47**

-0.45 -0.15

Total quinone

content

-0.27 -0.22 -0.18 -0.26 -0.23 -0.14

c) Methanol extract

Desoxylapachol -0.08 -0.05 -0.13 -0.26 -0.10 -0.27

Lapachol -0.13 -0.27 0.12 0.00 0.08 0.26

Isodesoxylapachol -0.28 -0.07 -0.06 -0.32 -0. 03 -0.15

Tectoquinone -0.37* -0.14 0.04 -0.35 -0.26 0.04

Squalene -0.55** -0.57* -0.20 -0.46* -0.33 -0.09

Total quinone

content

-0.30 -0.13 -0.02 -0.33 -0.01 -0.05

** Significant at 1 % level, * significant at 5 % level

.

Previous investigation (Lukmandaru &

Takahashi 2009) in the form of wood

blocks resulted negatively moderate

correlation between mass loss and

tectoquinone (r=-0.49) or

isodesoxylapachol (r=-0.47). Thus, it is

still difficult to predict its termite

resistance by choosing one parameter,

particularly in the juvenile stages both in

the natural condition form (wood blocks)

and extracts form (in vitro). Multivariate

regressions would be helpful to describe

any possibilities of sinergistic or

antagonistic relationship among the

extractive components of teak wood. In

other species, Taylor et al. (2006) found

that variations in extractive components

could not sufficiently explain the

variation in fungal and termite resistance

of Thuja plicata and Chamaecyparis

nootkanensis wood. De Bell et al. (1997)

found that the variations in tropolone

contents, particularly in low levels, could

not directly related to its antifungal

properties of Thuja plicata.

Conclusions

Tree age and radial position affected the

presence and amount of quinone

components detected in teak extracts. In


Ganis Lukmandaru

addition, the extracting solvents also

influenced the results of which n-hexane

gave the highest amount of some

quinones. This study demonstrated that

teak at the young tree stage begin

producing toxic constituents such as

tectoquinone, desoxylapachol and

isodesoxylapachol even in the sapwood.

Considerable variation was observed in

the extractive component contents of

wood samples taken from the same site.

On the basis of significant interactions,

the highest desoxylapachol and total

quinone contents were found in the outer

heartwood of 22-year old trees. In the

sapwood region, the highest amounts in

squalene and desoxylapachol were

observed in the inner sapwood of 22-year

old trees. The toxic quinone component

contents were positively correlated with

total extractive content, with the highest

correlation degree being observed in the

tectoquinone content. The amount

desoxylapachol was moderately

correlated with antifeedant properties in

the sapwood. Variation in the individual

active quinone contents as well as total

quinone components, however, could not

explain satisfactorily the variation in

termite resistance.

References

Bhat KM, Florence EJM. 2003. Natural

decay resistance of juvenile teak wood

grown in high input plantations.

Holzforschung 57:453-455.

Da Costa EWB, Rudman P, Gay FJ.

1958. Investigations on the durability

of Tectona grandis. Emp. For. Rev.

37:291-298.

De Bell J, Morrell JJ, Gartner BL. 1999.

Within-stem variation in tropolone

content and decay resistance of

second-growth Western Redcedar.

Forest Sci. 45:101-107.

Haupt M, Leithoff H, Meier D, Puls J,

Richter HG, Faix O. 2003. Heartwood

extractives and natural durability of

plantation-grown teakwood (Tectona

grandis L.)—a case study. Holz Roh-

Werkst 61:473-474.

Lukmandaru G. 2012. Bioactive extracts

from neutrals of teakwood (Tectona

grandis L.f.). Proc 3rd International

Symposium of Indonesian Wood

Research Society. Yogyakarta, p. 328-

332.

Lukmandaru G. 2013. The Natural

Termite Resistance of Teak Wood

Grown in Community Forest. J Ilmu

Teknologi Kayu Tropis 11(2): 131-

139

Lukmandaru G, Takahashi K. 2008.

Variation in the natural termite

resistance of teak (Tectona grandis

L.f.) as a function of tree age. Ann For

Sci. 65:708 p1-p8

Lukmandaru G, Takahashi K. 2009.

Radial distribution of quinones in

plantation teak (Tectona grandis L.f.).

Ann. For. Sci. 66:605 p1–p9

Niamké FB, Amusant N, Charpentier JP,

Chaix G, Baissac Y, Boutahar N,

Adima AA, Coulibaly SK, Allemand

CJ. 2011. Relationships between

biochemical attributes (non-structural

carbohydrates and phenolics) and

natural durability against fungi in dry

teak wood (Tectona grandis L. f.).

Ann. For. Sci. 68:201-211.

Perry NB, Blunt JW, Munro MHG.

1991. A cytotoxic and antifungal 1,4

naphtaquinone and related compounds

from a New Zealand brown alga,

Landsburgia quercifolia. J Nat. Prod.

54:978-985.

Rudman P, Da Costa EWB, Gay FJ.

1967. Wood quality in plus trees of

teak (Tectona grandis L. f.) : an


assessment of decay and termite

resistance. Sylvae Genet. 16:102 -105.

Rudman P, Da Costa EWB, Gay FJ,

Wetherly AH. 1958. Relationship of

tectoquinone to durability in Tectona

grandis. Nature 181:721-722.

Rudman P, Gay FJ. 1961. The causes

natural durability in timber part VI.

Measurement of anti-termite

properties of anthraquinones from

Tectona grandis L.f. by rapid semi-

micro method. Holzforschung 15:117-

120.

Sandermann W, Dietrichs HH. 1959.

Chemische untersuchungen an

Teakholz. Holzforschung 13:137-148.

Sandermann W, Simatupang MH. 1966.

On the chemistry and biochemistry of

teakwood (Tectona grandis L. fil).

Holz Roh-Werkst 24:190-204.

Taylor AM, Gartner BL, Morrell JJ,

Tsunoda K. 2006. Effects of

heartwood extractive fractions of

Thuja plicata and Chamaecyparis

nootkanensis on wood degradation by

termites or fungi. J Wood Sci. 52:

147-153.

Thulasidas PK, Bhat KM. 2007.

Chemical extractive compounds

determining the brown-rot decay

resistance of teak wood. Holz Roh-

Werkst 65:121-124.

Windeisen E, Klassen A, Wegener G.

2003. On the chemical

characterization of plantation

teakwood (Tectona grandis L.) from

Panama. Holz Roh-Werkst 61:416-

418.

Riwayat naskah:

Naskah masuk (received): 29 April 2015



The Effect of Jabon Veneer Quality on Laminated Veneer Lumber

Glue Bond and Bending Strength

Istie Rahayu1*, Wayan Darmawan1, Naresworo Nugroho1, Remy Marchal2

1Department of Forest Products, Faculty of Forestry,

Bogor Agricultural University (IPB), Bogor (16680), Indonesia. 2)CIRAD, 73 Rue Jean-François Breton, 34398 Montpellier Cedex 5, France

*Corresponding author: [email protected]

Abstract

Jabon (Anthocephalus cadamba) is a fast growing wood species widely planted by

community in Indonesia. Jabon has large percentage of juvenile wood which affect its

veneer quality. This research objective were to determine the effects of wood juvenility

and pretreatment on lathe checks, surface roughness and contact angle of the 3.00 mm

rotary-cut jabon veneer and to analyze the impact of lathe checks frequency on the LVL

glue bond and bending strength. Jabon logs were subjected to boiling in 75 °C water for

4 h. Then they were peeled to produce 3.00 mm veneers in thickness. Frequency, length

and depth of lathe checks were measured per 10 cm veneer length by using optical

microscope. Laminated veneer lumber (20x20x500) mm3 were made from 7-ply of

jabon veneers by using Poly Vinyl Acetate (PVAc) as adhesive. Glue bond strength and

bending strength were measured by UTM Instron. The results showed lathe check

(frequency, length and depth), surface roughness and contact angle were influenced by

juvenility. Glue bond strength, Modulus of Elasticity (MOE) and Modulus of Rupture

(MOR) of jabon LVL decreased as frequency of lathe check increased.

Keywords: Anthocephalus cadamba, juvenile wood, laminated veneer lumber, lathe

check, surface roughness, wettability

Abstrak

Jabon (Anthocephalus cadamba) adalah salah satu kayu cepat tumbuh yang banyak di

tanam di Indonesia. Jabon memiliki persentase kayu juvenile yang besar yang dapat

mempengaruhi kualitas finirnya. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan

pengaruh kayu juvenile dan perebusan terhadap retak kupas, kekasaran permukaan dan

sudut kontak serta untuk menganalisa pengaruh frekuensi retak kupas terhadap

keteguhan rekat dan lentur Laminated Veneer Lumber (LVL) jabon. Sebelum dikupas,

log jabon direbus dalam air yang bertemperatur 75 °C selama 4 jam. Kemudian log

dikupas untuk menghasilkan finir setebal 3.00 mm. Frekuensi, panjang dan kedalaman

retak kupas diukur pada 10 cm panjang finir, menggunakan mikroskop optik.

Laminated veneer lumber berukuran (20x20x500) mm3 dibuat dari 7 lapis finir yang

direkat menggunakan Poly Vinyl Acetate (PVAc). Keteguhan rekat dan keteguhan

lentur diukur menggunakan UTM Instron. Hasil penelitian menunjukkan frekuensi,


The Effect of Jabon Veneer Quality on LVL Glue Bond and Bending Strength

Istie Rahayu, Wayan Darmawan, Naresworo Nugroho, Remy Marchal

99

panjang, dan kedalaman retak kupas, kekasaran permukaan serta sudut kontak

dipengaruhi oleh kayu juvenile. Keteguhan rekat, modulus of elasticity (MOE) dan

modulus of rupture (MOR) LVL jabon menurun seiring dengan meningkatnya frekuensi

retak kupas.

Kata kunci: Anthocephalus cadamba, kayu juvenile, kekasaran permukaan,

keterbasahan, laminated veneer lumber, retak kupas

Introduction

Jabon (Anthocephalus cadamba) is a fast

growing wood species widely planted by

community in Indonesia. The jabon trees

in the age of 5 years can reach breast

height diameter up to 28 cm. Though all

part of the trees in the age of 5 years are

juvenile (Rahayu et al. 2014). Recently

the jabon wood has been rotary cut for

laminated wood products. However, as

the jabon logs are being peeled and much

more juvenile woods are being utilized,

severe lathe check veneer would

undoubtedly be produced and

manufactured. Therefore, it considerably

needs to study lathe checks of veneer

peeled from the jabon logs, and their

effect on the glue bond and bending

strength.

The quality of veneer, such as moisture

content, density, lathe checks, and

surface roughness would influence the

bonding strength of the veneers (Dundar

et al. 2008). Among these factors, lathe

check and surface roughness are the

important factors on the bonding

strength. The risk of this checking can

be reduced by using a nosebar

(Kollmann et al. 1975). However, recent

spindle less rotary lathes, which are

widely used to peel small log diameter of

fast growing wood species, have not

been completed with an adjustable

nosebar. A boiling treatment of bolts

would be considered to reduce the lathe

check. Jabon logs boiled in water at 75

°C for 4 h, could reduce the lathe check

frequency of jabon veneers (Kabe et al.

2013). The measurement of lathe check

methods and devices for lathe check

detection are not so common. Palubicki

et al. (2010) develop lathe check method

by using pulley to arch the veneer. The

success of measurement is strongly

influenced by the choice of pulley

diameter. He investigate that when

diameter of the pulley is too small, the

measurement process will lead to

cracking and increase the depth of lathe

check thus the measure is not reliable.

Otherwise, if diameter of pulley is too

large, veneer cracks would not open so it

is difficult to be detected by the camera.

Therefore, in this study, we adopted

other method that develops by Jung and

Day (1981). Before measuring, the ink is

stained on the loose side of veneer to

obtain better observation on the lathe

check, without increasing the depth and

length of lathe check.

Wetting is a term to describe what

happens when a liquid comes into

contact with a solid surface. To obtain

proper interfacial bonding and a strong

adhesive joint, good adhesive wetting,

proper solidification (curing) of the

adhesive and sufficient deformability of

the cured adhesive (to reduce stresses

that occur in the formation of the join) is

important (Shi & Gardner 2001). The

wettability of wood was usually

evaluated by contact angle measurement.

Dropping some fluids (water or

adhesive) on to the loose side or tight

side of veneers are common method to


measure contact angle (Shi & Gardner

2001, Sulaeman et al. 2009).

One of the most significant technical

advantages of laminated veneer lumber

(LVL) is that specific performance

characteristics can be considered in its

design. By strategically placing selected

veneer sheets within the composite, it is

possible to manufacture a wood-based

product that has well-controlled physical

and mechanical properties (Wang et al.

2003). Daoui et al. (2011) recommend

carefully selecting the veneers to be used

in composing LVL.

The effect of lathe checks on glue-bond

quality, modulus of elasticity (MOE) and

modulus of rupture (MOR) during

laminated veneer lumber (LVL)

production should be also important by

considering that the increasing of lathe

check on the veneer would lead to lower

glue bond quality and bending strength

(MOE and MOR). Veneer with more

frequent lathe checks may result in a

higher incidence of delamination. To

avoid delamination, the LVL may be

typically produced by increasing the

adhesive spread rate. Although

increasing the adhesive spread rate is a

common practice, however a question on

how lathe checks affect the LVL glue-

bond and bending strength would exist.

Investigation of lathe check

characteristics of veneer from fast

growing jabon and its LVL glue-bond

and bending strength, gets less concern.

Therefore it requires such study. The

objectives of this study were 1) To

determine the effects of wood juvenility

and pretreatment on lathe checks, surface

roughness and contact angle of the 3.00

mm rotary-cut jabon (A. cadamba)

veneer; and 2) To analyze the impact of

lathe checks frequency on the LVL glue-

bond and bending strength.

Materials and Methods

Wood sample

Tree sample used in this study was jabon

(Anthocephalus cadamba). Wood

samples were taken from 28 cm diameter

of 5 years old stem which growth at

Sukabumi, West Java, Indonesia.

Veneer quality

Logs preparation for rotary cutting

Jabon log sections (bolts) in length of 60

cm were taken from each tree. Four

bolts of about 28 cm in diameter were

selected. The first two bolts were soaked

in water at room temperature as control,

and the other two bolts were subjected to

boiling process in hot water at 75 °C for

4 h. Subsequently, the bolts were peeled

off to obtain veneers in the thickness of

3.00 mm. The other factors such as knife

angle, peeling angle, nose bar pressure,

log temperature, peeling speed were kept

constant in the study. A specified 1 cm

width of radial increment was made from

pith to bark on the cross section of logs

and numbered consecutively (No. 1 - 7)

as shown in Figure 1. The logs were

peeled using a spindle less rotary lathe.

The bolts were peeled up to core

diameter of 10 cm. Veneer in each radial

increment was measured for

characterizing the thickness variation,

lathe checks frequency and surface

roughness.

Measurements of thickness variation

Veneer sheets produced from each radial

increment were collected and clipped to

(10x60) cm2 veneer specimens. Three

test specimens were used for the

measurements of thickness variation.

Six points of thickness measurements

were marked on the side of each test

specimen.



101

Lathe

check Veneer 1 mm

d l

Figure 1 Peeling diagram on the cross section of logs to produce veneers from

segmented rings number 1 to 7, and stress (tension and compression) occurring during

the peeling (Darmawan et al. 2015).

Measurements of lathe check

frequency

The test specimen was kept in the green

condition. In order to be able to observe

lathe checks clearly (improve contrast),

red ink was stained on loose side of

veneer samples. Then an optical video

microscope was used to capture images

from the surface of veneer's loose side.

The images then were analyzed using

motic image software to count the lathe

checks frequency, length (l) and depth

(d) (Figure 2). Frequency of lathe check

was presented as the number of lathe

check per 10 cm length of veneer.

Figure 2 Veneer presenting the lathe checks.

Cor

e

5

6 7

2

1

3

4

20o Knife

Veneer’s loose side

Lathe check

Roller nosebar

Stressfield:

Compression

Tension

Bolt


Surface roughness measurement

A portable surface roughness tester

TR200 was used for roughness

evaluation of the samples. A total of 10

roughness measurements were conducted

according to JIS standard 2001 by using

the roughness tester. Measurements were

performed on each surface roughness test

specimen across the grain orientation of

the veneer. Measurements were repeated

whenever the stylus tip fell into the

pores. The calibration of the instruments

was checked in every 100 measurements

by using a standard reference plate with

Ra values of 7 μm. Average roughness

(Ra) values were recorded to evaluate

surface roughness.

Measurements of contact angle

Liquid wettability of wood usually

evaluated by contact angle measurement.

Water and PVAc were dropped by using

pipette on loose side of veneer (Figure

3). Pictures were taken during three

minutes period (started from 10 seconds

after initial drop, until 180 second after

initial drop). Those images were

analyzed by motic image software to

measure their contact angles. Then,

equilibrium contact angle was

determined by PROC NLIN from SAS.

LVL production, glue bond and

bending strength measurements

LVL production

The veneer specimens were conditioned

at relative humidity (RH) of 85% and

temperature of 25 °C to an air-dry

moisture content of 12%. Water based

polymer PVAc resin adhesive was used

for producing 20 mm thick of LVL

panels. The PVAC resin had a viscosity

of 90-110 poise at 23 °C, pH 4-5, solid

material 50+1% and a density of 1.23 g

cm-3. LVL panels with dimension of

(20x20x500) mm3 were manufactured by

3mm veneer thick (7-ply) at each

segmented rings. The spread volume of

the PVAc resin was 260 g m-2 on single

bonding surface of the veneers as

recommended by the manufacture. The

glue was uniformly spread on the surface

of veneers by hand brushing. Assembled

samples were pressed in a cold press at a

pressure of 2.5 kg cm-2 for 45 min. The

resulting LVL panels were allowed to a

stable condition for 72 h before cutting

into test specimens.

Figure 3 Contact angle of water (a) and PVAc as adhesive (b).

a b



103

Glue bond and bending strength test

The glue bond and bending strength test

were conducted for the LVL specimen.

Prior to the testing, the specimens were

conditioned for 2 weeks at 25 °C and

85% relative humidity to air dry moisture

content (±12%). The glue bond and

bending tests were carried out on an

INSTRON universal testing machine.

Perpendicular to the fiber and glue line

(flatwise) and two point bending test for

modulus of rupture (MOR) and modulus

of elasticity (MOE) tests were carried out

according to EN standard (EN 789).

Specimen size for the bending tests was

400 mm long by 20 mm wide by 20 mm

thick of LVL. Glue-bond tests were also

carried out according to JAS SE 11. The

dimension of test samples was 50 mm

length by 20 mm width by 20 mm thick.

A loading rate of 10 mm min-1 was used

in all tests according to the JAS SE 11.

Loading on the glue bond test was

continued until separation between the

surfaces of the specimens occurred.

Results and Discussion

Veneer quality

Variation of veneer thickness

Uniformity of veneer thickness is a very

important factor affecting the quality of

glue bond strength in LVL or plywood.

The result in Figure 4 shows that

thickness variations of rotary cut jabon

veneers are occurred. The thickness of

jabon veneer peeled from some bolts,

which was intended to be 3.00 mm,

ranged from a minimum of 2.50 mm to a

maximum of 3.38 mm. Due to our

spindle less rotary lathe was not able to

peel 3.00 mm veneer, so that the targeted

3.00 mm veneer thickness was not

accomplished. However, the uniformity

of veneer thickness variation from pith to

bark was reached. Coefficient of

variations of the veneer thickness from

pith to bark calculated was 1.02% for the

veneers from control log and 2.17% for

the veneers from boiled veneers. By

considering the coefficient of variations

was less than 6%, the bolts of jabon were

correctly peeled to maintain the thickness

regularity.

Lathe check frequency, depth and

length

Figure 5 shows average values of

frequency of lathe check per 10 cm of

veneer length taken from the loose side

of the veneer. The average frequency of

lathe check tended to decrease from pith

to bark of the veneers. The veneers near

the pits showed larger frequency of lathe

check. Several researchers also observe

the same trend on 2.00 mm jabon and

sengon veneers (Kabe et al. 2013,

Darmawan et al. 2015).

Figure 4 Variation of veneer thickness from pith to bark.

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0 1 2 3 4 5 6 7

Thic

knes

s o

f ven

eer

(mm

)

Radial increment from pith to bark

Control

Boiled


Figure 5 Variation of lathe check frequency from pith to bark for the 3mm jabon veneer.

Higher lignin content of the wood near

the pith could be responsible for high

frequency of lathe check of the veneers

taken from the inner parts of the jabon

logs. Juvenile wood is an important

wood quality attribute because it have

lower density, larger fibril angle, and

higher lignin content and slightly lower

cellulose content than mature wood (Bao

et al. (2001). Higher frequency of lathe

check near the pith could be also caused

by smaller radius of its natural curvature

in the bolt, which imposed greater

tension during the flattening.

The results in Figure 4 also reveal that

veneers with lower average frequency of

lathe checks are produced by bolts boiled

for 4 h at temperature of 75 °C, when

compare to control bolts. This result

gave an indication that boiling at a higher

temperature resulted in better surface

properties of the veneers. It could be

announced that jabon bolts boiled for 4 h

at 75 °C could be proposed before

manufacturing veneers from the jabon

wood. The boiling of jabon bolts at the

temperatures and periods is considered to

soften the jabon bolts during the peeling

process. A softening process does

temporarily alter the microstructure of

the wood, making it more plastic due to

thermal expansion of cellulose, and

softening of lignin in the cell wall

(Jorgensen 1968).

According to Darmawan et al. (2015),

the thicker veneer peel from the logs

tends to produce larger frequency of

lathe check compare to thinner veneer.

The frequency of lathe check per 10 cm

veneer length near pith was 59 and 50 for

jabon control and boiled logs,

subsequently. While, at near bark were

20 (for control log) and 21 (for boiled

log). Kabe et al. (2013) finds the

frequency of lathe check for 2.0 mm

jabon veneers were 26 (for control logs)

and 14 (for boiled logs)

The second variable that is important in

determining the veneer quality is deep or

shallow lathe check. The depth of lathe

check in percent of veneer thickness

increased from pith to bark (Figure 6).

The lathe check frequency of veneers

near pith was approximately twice larger

than near the bark. It can be considered

that lathe check on the loose side of

veneer was generated due to tensile

stress in bending at the rake face of the

knife (Figure 1). Then, further unbending

process during for flattening the veneer

from its natural curvature caused the

increase of lathe check. Surface tension

generated by unbending process would

increase with veneer thickness, and much

more cutting splits occurred during

peeling and so it would generate deeper

and longer lathe check (Figure 6 and 7).

0

20

40

60

0 1 2 3 4 5 6 7

Num

ber

of

lath

e ch

eck

per

10

cm

ven

eer

length


Control

Boiled



105

Figure 6 The progress of depth of lathe check from pith to bark.

Figure 7 The progress of length of lathe check from pith to bark.

The thicker the veneer peeled, the deeper

the lathe check will be. The depth of

lathe check near pith were 0.65 mm

(control log) and 0.52 mm (boiled log),

while near bark were 0.96 mm (control

log) and 0.94 mm (boiled logs). Kabe et

al. (2013) states that the depth of 2.00

mm jabon veneer is 0.58 mm. The other

lathe check measured in determining

veneer quality was length of lathe check.

The length of lathe check tended to

slightly fluctuate from pith to bark. The

length of lathe check followed the

behaviors of the depth of lathe check.

The average lathe check length for

control and boiled veneers were 1.21 and

1.11 mm, respectively.

Surface roughness

The average Ra values tended to

decrease from pith to bark of the veneers.

The veneers near pits showed larger Ra

values. Further Tanritanir et al. (2006)

investigate the effect of steaming time on

surface roughness of beech veneer and

they also found that the roughness of

veneer sheets taken from heartwood

(near pith) had higher values than those

of sapwood (near bark). Average Ra

values of the samples manufactured from

the logs with a temperature of 75 °C

from pith to bark were 13.5 µm. These

values were significantly lower than

those of the samples soaked in cold water

(control). Findings in this study suggest

that surface roughness of the veneer

improved with increasing log

temperature. This result corresponded

with Aydin et al. (2005), who discovered

the same trend on spruce veneer. Hecker

(1995) reported that heating time and log

temperature influenced significantly

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7

Dep

th o

f la

the

chec

k

(per

cent

of

ven

eer

thic

k)


Control

Boiled

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

0 1 2 3 4 5 6 7

Len

gth

of

lath

e ch

eck

(mm

)


Control

Boiled

0

0.5

1

1.5

2

0 1 2 3 4 5 6 7

Dep

th o

f la

the

chec

k

(mm

)


Control

Boiled


surface characteristics of veneer samples.

It seems that higher temperature resulted

in better surface properties of the

samples based on the results of the tests.

This finding would also contribute to

reduced resin consumption during the

gluing and making veneer more plastic

during the peeling so that veneer with

enhanced surface quality can be

produced without any defects.

Wettability – contact angle

We could conclude that jabon veneers

had lower wettability when PVAc was

dropped into veneer loose side when

compare to water (Figure 8). It was due

to PVAc had higher viscosity than water

so that adhesive was slower and more

difficult penetrating jabon veneers.

Surface wettability decrease as fluid

viscosity increase (Gavrilovic-Grmusa et

al. 2012). The correlation between

equilibrium contact angle and lathe

check frequency and surface roughness

were made. The results were shown on

Table 1. On jabon boiled, surface

roughness did not show negative effect

on equilibrium contact angle. We

suspected that there were alteration in

jabon wood microstructure caused by

boiling pretreatment. So that,

equilibrium contact angle was not only

influenced by lathe check frequency and

surface roughness, but also wood

structure. In line with Shi and Gardner

(2001) who state that liquid penetration

in the phase of wetting is mainly related

to the wood structure.Though in general,

from those linear regressions, we could

conclude that veneers from boiled logs

had better wettability than veneers from

control logs. This characteristic would

contribute to LVL glue bond and

bending strength.

Figure 8 Average contact angle on veneer loose side from pith to bark when being

dropped by water and PVAc as adhesive.

40

60

80

100

120

140

160

0 50 100 150 200

Co

nta

ct a

ngle

(°)

Time (seconds)

PVAc

7 control4 control2 control7 boiled4 boiled2 boiled

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200

Co

nta

ct a

ngle

(°)

Time (seconds)

Water7 control4 control2 control7 boiled4 boiled2 boiled



107

Table 1 Multiple linear regression equation and correlation coefficients (Y = contact

angle, X1 = frequency of lathe check, X2 = surface roughness, R2 = determination

coefficient)

Linear regression R2

Control Y= 114.20 – 0.088X1 – 0.19 X2 98%

Boiled Y= 25.38 – 1.65 X1 + 10.21 X2 90%

Effect of lathe check on glue bond and

bending strength

The glue bond strengths of veneer glue-

line on the LVL increased from pith to

bark for LVL from control and boiled

veneers (Figure 9a). The results suggest

that increasing proportion of veneer near

the pith would decrease the glue-line's

capacity to withstand concentrated shear

stresses, thus resulting in higher amounts

of glue-line failure and a reduction in

percent wood failure. However, as the

proportion of veneer near bark at the

tight-side glue-line increased, percent

glue-line failure decreased. This was

attributed to an interaction between the

juvenility (Figure 9a) and the frequency

of lathe check (Figure 9b). The glue

bond strength had a statistically

significant, negative correlation to lathe

check frequency, and its correlation

coefficients according to the lines in

Figure 9b are summarized in Table 2.

Lathe check frequency was the first

variable analyzed to explain the glue

bond strength. As lathe check frequency

of veneers in between the glue line

increased, the amount of bridging wood

material between each lathe check

decreases. This decrease would reduce

contact between the layers resulting in a

weak glue line and low glue bond

strength of the LVL. This result was in

agreement with DeVallance et al. (2007),

who reported that a high frequency of

lathe checks results in lower strength.

The LVL failures after glue bond test

were observed and evaluated visually.

The specimens failed mainly along a line

delineated by the propagation of fracture

of lathe checks within the veneer itself.

This failure confirmed to the results of

Rohumaa et al. (2013).

Figure 9 The effect of juvenility (a) and lathe check (b) on the LVL glue bond strength.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7

Glu

e b

ond

str

ength

(kg c

m-2

)


Control

Boiled0

10

20

30

40

50

60

70

0 50 100

Glu

e b

ond

str

ength

(kg c

m-2

)

Frequency of lathe check

per 10 cm veneer length

control

Boiled

a b


Table 2 Linear regression equation and correlation coefficients according to figure 9b (Y

= glue bond strength, X = frequency of lathe check, R2 = determination coefficient)

Linear regression R2

Control y = 51.77 - 0.29X 60%

Boiled y = 58.85 - 0.38X 70%

Figure 10 The effect of lathe check on the LVL bending strength.

Figure 11 Relation between glue bond strength with LVL MOE and MOR.

Both the MOR and MOE seem to be

influenced by the lathe check (Figure

10). This suggests the lathe checks may

cause a great deal of local stresses on

tensile side of the bending specimen, and

determine the bending failure of LVL

when the lathe checks are situated under

the maximum bending moment. The lack

of proper connection among the fiber

elements is the reason of the frequent

rupture on the tensile side.

The results in Figure 11 show that both

MOE and MOR increased with an

increase in glue bond strength. The MOE

and MOR of jabon LVL from the

bending test decreased with increasing in

the lathe check frequency of the veneers.

Higher glue bond strengths were also

obtained for jabon LVL manufactured

from veneers having lower frequency of

lathe checks.

0

5000

10000

15000

15 35 55

MO

E (

MP

a)

Frequency of lathe check per 10 cm

veneer length

Control

Boiled

0

20

40

60

80

15 35 55

MO

R (

Mp

a)

Freqency lathe check per 10 cm

veneer length

Control

Boiled

0

5000

10000

15000

25 35 45 55

MO

E (

MP

a)

Glue bond strength (kg cm-2)

Control

Boiled

0

20

40

60

80

25 35 45 55

MO

R (

MP

a)

Glue bond strength (kg cm-2)

Control

Boiled



109

Conclusion

In general, 3.00 mm jabon veneers from

5-years-old boiled jabon logs had better

veneer quality (lower lathe check

frequency, better surface roughness and

better wettability) than control logs. The

frequency, depth and length of lathe

check, surface roughness and contact

angle were influenced by juvenility. The

frequency of lathe check, surface

roughness and contact angle decreased

from pith to bark, whilst for length and

depth of lathe check, the values

increased. The glue bond strength, MOE

and MOR of jabon LVL were decreased

as the frequency of lathe check

increased.

References

Aydin I, Colakoglu G, Hiziroglu S. 2005.

Surface characteristics of Spruce

veneers and shear strength of plywood

as a function of log temperature in

peeling process. Int J Solids

Structures 43(2006):6140-6147

Bao FC, Jiang ZH, Jiang XM, Lu XX,

Lou XQ, Zhang SY. 2001.

Differences in wood properties

between juvenile wood and mature

wood in 10 species grown in China. J

Wood Sci Technol. 35 (4):363-375

Darmawan W, Nandika D, Massijaya Y,

Kabe A, Rahayu I, Denaud L,

Ozarska B. 2015. Lathe check

characteristics of fast growing sengon

veneers and their effect on LVL glue-

bond and bending strength. J

Materials Process Technol. 215:181-

188

Daoui A, Descamps C, Marchal R,

Zerizer A. 2011. Influence of veneer

quality on beech LVL mechanical

properties. Maderas Ciencia

Tecnology 13(1):69-83

DeVallance DB, Funck JW, Reeb JE.

2007. Douglas-fir plywood gluebond

quality as influenced by veneer

roughness, lathe checks, and annual

ring characteristics. For Prod J.

57(1/2):21-28

Dundar T, Akbulut T, Korkut S. 2008.

The effects of some manufacturing

factors on surface roughness of sliced

Makore´ (Tieghemella heckelii Pierre

Ex A.Chev.) and rotary-cut beech

(Fagus orientalis L.) Veneers. Build

Environ. 43:469–474

Gavrilovic-Grmusa I, Dunky M,

Miljkovic J, Djiporovic M. 2012.

Influence of the viscosity of UF resins

on the radial and tangential

penetration into Poplar wood and the

shear strength of adhesive joints.

Holzforschung. 66(7):849-856.

Doi:10.1515/hf-2011-0177

Hecker M. 1995. Peeled veneer from

Douglas fir influence of round wood

storage, cooking and peeling

temperature on surface roughness. In:

The Proceedings of the 12th

International Wood Machining

Seminar; Kyoto, October 1-10, 1995.

Japan

[JAS] Japanese Agricultural Standard SE

11 No. 237. 2003. Japanese

Agricultural Standard for structural

laminated veneer lumber. Japanese

Agricultural Standard Association

[JIS] Japanese Industrial Standard. 2001.

Geometric Product Specification:

Surface Texture Profile Method.

Jorgensen RN. 1968. Steam bending of

Hickory. Forest Products Laboratory,

U.S. Department of Agriculture

Jung J, Day J. 1981. Strength of

Fasteners in Paralel Laminated

Veneer. Forest Product Laboratory.

Research Paper FPL report No 389.


United State of Department of

Agricultur USA.

Kabe A, Darmawan W, Massijaya MY.

2013. Characteristics of jabon rotary

cut veneers. J Ilmu Pertanian

Indonesia 18(3):133-139. ISSN

0853-4217.

Kollmann F, Kuenzi EW, Stamm AJ.

1975. Principles of wood science and

technology II: wood based materials.

Springer Berlin Heidelberg. New

York. pp. 123-132.

Palubicki B, Marchal R, Butaud JC,

Denaud LE, Bléron L, Collet R,

Kowaluk G. 2010. A method of lathe

check measurement; SMOF device

and its software. Euro J Wood Prod.

68: 151-159

Rahayu I, Darmawan W, Nugroho N,

Nandika D, Marchal R. 2014.

Demarcation point between juvenile

and mature wood Sengon (Falcataria

moluccana) and Jabon

(Anthocephalus cadamba). J Trop For

Sci. 26(3):331-339

Rohumaa A, Hunt CG, Hughes M,

Frihart CR, Logern J. 2013. The

influence of lathe check depth and

orientation on the bond quality of

phenol-formaldehyde bonded birch

plywood. Holzforschung. http://dx.

doi.org/10.1515/hf-2012-0161

[November 26, 2015]

Shi SQ, Gardner DJ. 2001. Dynamic

adhesive wettability of wood. Wood

Fiber Sci. 33(1):58-68

Sulaiman O, Salim N, Hashim R, Yusof

LHM, Razak W, Yunus NYM,

Hashim WS, Azmy MH. 2009.

Evaluation in the suitability of some

adhesives for laminated veneer

lumber from oil palm trunks. Mat

Design. 30:3572-3580

Tanritanir E, Hiziroglu S, As N. 2006.

Effect of steaming time on surface

roughness of beech veneer. Build

Environ. 41:1494–1497

Wang X, Ross RJ, Brashaw BK, Verney

SA, Forsman JW, Erickson JR. 2003.

Flexural properties of LVL

manufactured from ultrasonically

rated red maple veneer. FPL Res.

Note FPL-RN-0288. United State

Department of Agriculture USA.

Riwayat naskah:

Naskah masuk (received):21 Desember 2014

Diterima (accepted): 15 Februari 2015

Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis - MAPEKI – IWoRSmapeki.org/web/wp-content/uploads/2017/02/Full-Issue-Vol...Telp/Fax. +62-251-8621285, email : [email protected] Jurnal Ilmu dan

Documents