Pengembangan Cross Laminated Timber Hibrida dari Kayu Jabon dan Bambu sebagai Produk Komposit Struktural Unggul

Abstract

Permintaan kayu untuk komponen struktural bangunan terus meningkat, sementara pasokan kayu yang berkualitas mengalami penurunan. Sehingga diperlukan inovasi melalui pengembangan produk rekayasa kayu untuk memenuhi atau mensubstitusi kebutuhan tersebut. Salah satu produk rekayasa kayu adalah kayu laminasi silang atau cross laminated timber (CLT). CLT menawarkan stabilitas dimensi yang baik, kekuatan terdistribusi merata, dan efisiensi material, dengan potensi emisi karbon lebih rendah dibanding material konvensional. Pemilihan bahan baku yang tepat serta penggunaan perekat yang sesuai dan optimal berpengaruh terhadap kualitas produk CLT yang dihasilkan. Perekat merupakan salah satu faktor yang sangat penting dan perlu diperhatikan dalam pembuatan produk komposit kayu, termasuk CLT. CLT dapat dibuat dari bahan baku kayu (lamina) yang sejenis, atau kombinasi kayu dan bahan lain yang berbeda antar lapisannya (CLT hibrida) untuk tujuan efisiensi dan peningkatan kualitas produk. Pemanfaatan bahan baku lokal dan desain CLT hibrida menjadi salah satu strategi untuk mengoptimalkan sifat mekanis dan akustik CLT. Penelitian ini mengkaji CLT hibrida berbasis kayu jabon (Antochepalus cadamba Miq.) dan bambu andong (Gigantochloa pseudoarundinacea (Steudel) Widjaja) dengan perekat berbasis melamin formaldehida (MF) termodifikasi sebagai alternatif material konstruksi yang unggul dan ramah lingkungan di Indonesia. Pada penelitian awal, digunakan bambu betung (Dendrocalamus asper (Schult. f.) Backer ex Heyne) sebagai pembanding terhadap bambu andong. Tujuan penelitian adalah: (1) menganalisis dan mengevaluasi bahan baku lamina dan perekat untuk menghasilkan produk CLT berkualitas unggul dan ramah lingkungan; (2) mengevaluasi karakterstik CLT kayu jabon yang optimum dengan aplikasi perekat kempa dingin berbasis MF termodifikasi; dan (3) menganalisis dan mengevaluasi karakteristik fisis, mekanis, dan akustik CLT hibrida berbahan baku kayu jabon dan bambu andong. Penelitian dilakukan di Integrated Laboratory of Bioproducts (iLab), Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) Cibinong dan Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu (RDBK), Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB. Pengujian sifat fisis dan mekanis kayu jabon dan bambu mengacu pada BS 373:1957. Modifikasi perekat dilakukan dengan cara menambahkan polymeric 4,4-methylene diphenyl diisocyanate “pMDI” (3%) sebagai cross-linker, asam sitrat (5%) sebagai katalis, dan tepung terigu (10%) sebagai filler ke dalam perekat MF komersial (MF-0). Semua komponen perekat tersebut dicampur dan diaduk secara merata selama 1-2 menit pada suhu 27±2 C, menghasilkan perekat MF termodifikasi (MF-1). Karakteristik perekat yang dianalisis meliputi pH, kadar padatan, waktu gelanitasi, viskositas, FTIR, DMA, dan kandungan formaldehida bebas. Pembuatan dan pengujian CLT dilakukan mengacu pada EN 16351:2021. Kayu jabon dengan ketebalan 2 cm digunakan pada penelitian ini. Sementara itu, lamina bambu dipersiapkan dalam bentuk zephyr bambu andong yang dibuat menggunakan mesin bamboo crusher sebanyak 12 kali putaran (rolling) hingga membentuk lembaran zephyr dengan ketebalan rata-rata 0,7 cm. CLT hibrida dibuat dengan mengatur komposisi lamina kayu jabon (J) dan lamina zephyr bambu andong (B) yang meliputi 4 konfigurasi berbeda: JJJ, JBJ, BJB, dan BBB. Pengujian sifat akustik, koefisien penyerapan bunyi “sound absorption coefficient” (SAC) dan rugi tarnsmisi “transmission loss” (TL) CLT hibrida jabon-bambu mengacu pada ISO 10534-2-1998 dan ASTM E 413-16. Pengujian SAC menggunakan tabung impedansi, sedangkan pengujian TL menggunakan ruang gema (reverberation room). Hasil pengujian menunjukkan kayu jabon dan bambu andong memiliki kerapatan masing-masing 0,44±0,02 g/cm3 dan 0,71±0,02 g/cm3, memenuhi kriteria persyaratan sebagai bahan baku lamina CLT berdasarkan standar ANSI-APA PRG 320-2025 dan ISO 16696-1:2019. Kayu jabon dan bambu andong memiliki rasio kekuatan terhadap berat yang cukup tinggi (>1650), dapat dimanfaatkan sebagai material konstruksi struktural seperti CLT. Perekat MF-1 memiliki karkateristik yang lebih unggul dibanding MF-0. Waktu gelatinasi perekat MF-1 yang cukup singkat (6,90 ± 0,10 menit), 5 kali lebih cepat dibandingkan MF-0 (30,27 ± 0,15 menit), serta viskositas (570,75 ± 14,80 mPa.s berbanding 484,51 ± 3,69 mPa.s) dan kekuatan kohesi yang tinggi memungkinkan perekat MF-1 untuk diaplikasikan pada pembuatan CLT tanpa memerlukan energi panas. Kandungan formaldehida bebas pada perekat menurun drastis dari 0,9% (MF-0) menjadi hampir nol (MF-1). Perakat MF-1 berhasil diaplikasikan untuk pembuatan CLT jabon dan CLT hibrida jabon-bambu menggunakan kempa dingin pada tekanan 1 MPa (2 jam), dengan berat labur optimal 300 g/m². Kualitas perekatan (rasio delaminasi dan persentase kerusakan kayu) panel CLT hibrida jabon-bambu memenuhi standar EN 16351:2021. Kerusakan kayu pada panel CLT hibrida jabon-bambu umumnya terjadi pada bagian lamina zephyr. Struktur zephyr bambu yang berpori/bercelah dan penetrasi perekat tidak optimal menyebabkan kekuatan tekan menjadi berkurang pada saat dilakukan uji geser (block shear strength). Kerapatan CLT berkisar 0,41-0,62 g/cm3. CLT dengan lapisan luar kayu jabon (JJJ dan JBJ) menunjukkan performa kuat tekan sejajar serat bidang lebih baik dibanding yang menggunakan lamina zephyr bambu andong (BJB dan BBB). Kekuatan tekan tegak lurus bidang panel CLT BBB dan BJB lebih tinggi dibanding JJJ dan JBJ. Kerapatan dan porositas lamina memengaruhi sifat akustik panel CLT. Noise reduction coefficient (NRC) panel CLT hibrida berkisar antara 0,13-0,32. Panel CLT dengan lapisan luar lamina zephyr bambu andong (BBB dan BJB) memiliki nilai NRC yang lebih tinggi (0,31-0,32) dibanding CLT dengan lapisan luar lamina kayu jabon (JJJ dan JBJ) (0,13-0,20). Hal ini mengindikasikan bahwa panel CLT hibrida BJB dapat berfungsi sebagai penyerap suara yang baik. Panel CLT dengan lapisan luar lamina kayu jabon (JJJ dan JBJ) memiliki nilai sound transmission class (STC) yang lebih tinggi dibanding CLT dengan lapisan luar lamina zephyr bambu andong (BBB dan BJB). Hal ini mengindikasikan bahwa panel CLT hibrida JBJ memiliki kemampuan insulasi suara yang lebih baik. CLT hibrida jabon-bambu andong dengan perekat MF-1 berpotensi menjadi material struktural ramah lingkungan dengan kinerja akustik unggul.