Senyawa utama penyusun kayu adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignindengan komposisi 50 selulosa, 25 hemiselulosa, dan 25 lignin. Sel-sel kayu ini
kemudian secara berkelompok membentuk pembuluh, parenkim, dan serat. Pembuluh memiliki bentuk seperti pipa yang berfungsi menyalurkan air dan zat
hara. Parenkim memiliki bentuk kotak, berdinding tipis dan berfungsi sebagai tempat penyimpanan sementara hasil fotosintesis. Serat memiliki panjang
langsing dan berdinding tebal serta berfungsi sebagai penguat pohon.
Gambar 2. Penampang melintang kayu.Alex W, 2010 Penampang sebatang pohon yang dipotong melintang seperti Gambar 2 diatas,
dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Kulit luar outer bark, bagian ini kering dan bersifat sebagai pelindung. 2. Kulit dalam bast, bagian ini lunak dan basah. Berfungsi untuk mengangkut
bahan makanan dari daerah daun ke bagian lain dari tumbuhan.
3. Kambium, berada di bagian dalam kulit dalam. Bagian inilah yang membuat
sel-sel kulit dan sel-sel kayu. Lapisan kambium bagian luar membentuk sel-sel kulit dalam dan lapisan kambium bagian dalam membentuk sel-sel kayu
muda. Pembelahan sel-sel kambium terjadi pada musim penghujan dan pada waktu musim kemarau tidak terjadi pembelahan sel sama sekali. Dengan
demikian terjadinya pembelahan sel-sel dari satu musim penghujan ke musim
penghujan lainnya menimbulkan batas-batas. Batas-batas inilah yang disebut lingkaran tahunan. Pada keadaan musim yang teratur maka lingkaran tahun
dapat menunjukkan umur pohon. Pohon kayu yang mengalami pertumbuhan cepat akan memiliki cincin tahunan yang lebih besar bila debandingkan
dengan pohon kayu yang pertumbuhannya lambat. Cincin tahunan dapat dipakai sebagai parameter untuk menentukan kualitas kayu. Batang-batang
yang memiliki lapisan lingkaran tahunan tipis mempunyai kualitas lebih baik daripada batang yang lapisan tahunannya tebal, karena semakin tipis lingkaran
tahunan berarti pori-pori semakin rapat.
4. Kayu gubal sapwood, biasanya warnanya keputih-putihan. Bagian ini
mengangkut air dan zat makanan dari tanah ke daun.
5. Kayu teras heartwood, bagian ini warnanya lebih tua dari kayu gubal. Kayu
teras sebelumnya adalah kayu gubal, namun sudah tidak berfungsi seperti kayu gubal. Perubahannya menjadi kayu teras terjadi secara perlahan-lahan.
Dibandingkan kayu gubal, kayu teras umumnya lebih tahan terhadap serangan serangga, bubuk kayu, jamur, dan sebagainya. Kayu teras inilah yang biasanya
diambil dan dimanfaatkan sebagai ―kayu‖ pada bangunan
6. Hati pith, adalah bagian lingkaran kecil yan berada paling tengah. 7. Jari-jari teras rays, bagian ini yang menghubungkan berbagai bagian dari
pohon untuk penyimpanan dan peralihan makanan. Kayu adalah bahan alam yang tidak homogen. Sifat tidak homogen ini
disebabkan oleh pola pertumbuhan batang dan kondisi lingkungan yang tidak sama. Sifat-sifat fisis dan mekanis kayu berbeda pada arah longitudinal, radial,
dan tangensial.
Gambar 3.Arah longitudinal, tangensial dan radial pada kayu Budianto,1996
Sifat-sifat Kayu
Ketepatan pemilihan jenis kayu untuk sesuatu pemakaian memerlukan pengetahuan tentang sifat dasarnya. Sifat dasar tersebut, diantaranya berat jenis,
kekuatan, dan stabilitas dimensi. Sifat tersebut bisa dipengaruhi oleh sifat atau karakteristik anatomi kayu. Sebagai contoh pohon yang membentuk kayu dengan
berat jenis tinggi dipengaruhi antara lain oleh dinding sel yang tebal dan kadar zat ekstraktif. Hal tersebut sangat bernilai bagi pengolahan produk-produk kayu
gergajian struktural. Sedangkan jenis pohon yang menghasilkan kayu dengan berat jenis rendah dipengaruhi oleh dinding sel yang tipis dan rongga sel, jumlah
dan ukuran pori yang besar. Jenis ini cocok sebagai bahan baku pembuatan pulp dan kertas. Jadi, sifat dasar kayu ini penting dipahami agar didalam proses
pengolahan, pengangkutan, maupun penggunaannya dapat dilakukan secara saksama sehingga tidak terjadi pemborosan bahan,waktu, tenaga maupun biaya.
Sifat Fisis Kayu
Beberapa hal yang tergolong dalam sifat fisik kayu adalah :
Kadar Air Kayu
Kadar air merupakan banyaknya air yang terdapat dalam kayu yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering tanurnya. Air dalam kayu terdapat
dalam dua bentuk yaitu air bebas yang terdapat pada rongga sel dan air terikat imbibisi yang terdapa pada diding sel. Kondisi dimana diding sel jenuh dengan
air sedangkan rongga sel kosong, dinamakan kondisi kadar air pada titik jenuh serat Simpson, et.al, 1999 ;Brown, et.al, 1952. Kadar air titik jenuh serat
besarnya tidak sama untuk setiap jenis kau, hal ini disebabkan oleh perbedaan struktur dan komponen kimia. Pada umumnya kadar air titik jenuh serat besarnya
berkisa antara 25-30 Panshin, et.al, 1964. Tsoumis 1991 mengemukakan bahwa besarnya titik jenuh serat berkisar antara 20-40.
Kayu yang baru ditebang masih basah sekali. Kadar airnya berkisar antara 40 - 200, bergantung pada jenis kayu. Kayu yang masih basah tersebut
semakin lama semakin kering hingga mencapai kadar air 24 - 30 yang disebut fibre saturation point.
Setelah fibre saturation point tercapai, kayu tersebut akan
memperlihatkan pengerutan. Pengerutan terbesar adalah pada arah tangensial, yang disusul arah radial. Pengerutan arah aksial lebih kecil.
Besarnya kadar air pada suatu material biasanya dinyatakan sebagai persentase berat kering dari material terebut. Ada beberapa cara untuk mencari
kadar air pada suatu material, antara lain dengan cara pengeringan, dengan peralatan, dan desilasi. Cara yang paling sesuai dan akurat adalah dengan metode
pengeringan. Kadar air juga dipengaruhi oleh keadaan udara disekitar kayu yaitu suhu udara dan kelembaman relatif. Semakin besar suhu udara disekitar kayu,
maka kadar air akan semakin rendah dan berbanding terbalik dengan kelembaman relatif.
Gambar 4. Kesetimbangan kadar air kayu sebagai fungsi dari kelembaban relatif dan temperature Glass, 2010
Hubungan antara kadar air keseimbangan EMC dan kelembaban relatif pada temperatur konstan disebut adsorpsi isoterm. spesimen kayu juga
mempengaruhi EMC; ini histeresis sorpsi disebut dan ditunjukkan dalam Gambar 4. Sebuah isoterm desorpsi diukur membawa kayu basah yang awalnya pada
kesetimbangan dengan kelembaban relatif lebih rendah berturut-turut. Sebuah isoterm penyerapan atau adsorpsi diukur dalam arah yang berlawanan dari
keadaan kering berturut-turut lebih tinggi nilai-nilai RH. Seperti mengeringkan kayu dari kondisi awal hijau di bawah titik jenuh serat desorpsi awal, EMC lebih
tinggi daripada di isoterm desorpsi berikutnya Spalt, 1958.
Gambar 5. Kadar air dan kelembaban relatif hubungan dengan kayu adsorpsi Dan desorpsi.
Standar Internasional ISO 15148 ISO 2002 menjelaskan metode untuk mengukur tingkat penyerapan air. Massa air diserap per satuan luas permukaan
spesimen diplot terhadap akar kuadrat dari waktu. Bagian awal dari kurva biasanya linier, dan kemiringan bagian ini linier adalah penyerapan air koefisien
Aw kg m-2 s-1 2. nilai terukur dari A
w
untuk kayu lunak berada di kisaran 10- 16 gm-2 s-1 2 dalam arah longitudinal dan 1-7 gm-2 s-1 2 dalam arah
melintang IEA 1991; Kumaran 1999, 2002.Difusivitas. air cair Dw m2 s-1 adalah ukuran laju aliran air kg m-2 s-1 melalui materi mengalami perbedaan
unit konsentrasi kelembaban kg m-3 di ketebalan unit m.
Berat Jenis Kayu
Kayu memiliki berat jenis yang berbeda-beda, berkisar 0,20 gcm
3
sampai 1.28 gcm
3
. Berat jenis merupakan petunjuk penting bagi aneka sifat kayu. Makin berat kayu itu, umumnya makin kuat pula kayunya. Semakin ringan
suatu jenis kayu, akan berkurang pula kekuatannya. Berat jenis kayu diperoleh dari perbandingan antara berat suatu volume kayu tertentu dengan volume air
yang sama pada suhu standar. Menurut Brown et al. 1952, berat jenis kayu adalah perbandingan antara kerapatan kayu tersebut terhadap benda standart.
Penyusutan Kayu
Kembang susut kayu mempunyai arah tertentu dikarenakan adanya perbedaan struktur pori-pori kayu. Tiga arah penyusutan utama pada kayu yaitu:
1. Tangensial, merupakan arah penyusutan searah dengan arah lingkaran tahun. Besar penyusutan pada arah ini adalah 4,3-14 atau rata-rata 10.
2. Radial, merupakan arah penyusutan searah dengan jari-jari kayu atau memotong tegak lurus lingkaran tahun, dengan penyusutan antara 2,1-8,5
atau rata-rata 5. 3. Longitudinal, merupakan arah penyusutan searah dengan panjang kayu atau
serat kayu, penyusutannya berkisar 0,1-0,3 atau biasa diperhitungkan 0,3 Budianto. 1996
Gambar 6. Karakteristik penyusutan dan distorsi dipengaruhi oleh arah lingkaran tahun pertumbuhan. Zelinka, 2010
Gambar 7.Penyusutan kayu dan kadar air pada arah tangensial dan radial. Glass, 2010
Keawetan Kayu Alami
Keawetaan alami ialah ketahanan kayu terhadap serangan dari unsure- unsur perusak kayu dari luar seperti : jamur, rayap, bubuk, cacing laut dan mahluk
lainnya yang diukur dengan jangka waktu tahunan. Keawetan kayu tersebut disebabkan oleh adanya suatu zat di dalam kayu yang merupakan sebagian unsur
racun bagi perusak-perusak kayu, sehingga perusak tersebut tidak sampai masuk dan tinggal di dalamnya serta merusak kayu. Misalnya kayu jati memiliki
tectoquinon, kayu ulin memiliki silica dan lain-lain.
Warna Kayu
Ada beraneka macam, antara lain warna kuning, keputih-putihan, coklat muda, coklat tua, kehitam-hitaman, kemerah-merahan dan lain sebaginya. Hal ini
disebabkan oleh zat-zat pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda. Warna suatu jenis kayu dapat dipengaruhi oleh faktor tempat di dalam batang, umur
pohon dan kelembaban udara.Beberapa hal yang tergolong dalam sifat fisik kayu adalah : Berat Jenis, Keawetan Alami, Warna, Higroskopik, Berat, Kekerasan dan
lain-lain.
Tekstur
Tekstur ialah ukuran relative sel-sel kayu. Yang dimaksut dengan sel kayu ialah serat-serat kayu. Jadi dapat dikatakan tekstur ialah ukuran relative serat-serat
kayu. Berdasarkan teksturnya, kayu dapat digolongkan ke dalam : 1. Kayu bertekstur halus, contoh : giam, lara, kulim dll
2. Kayu bertekstur sedang, contoh : jati, sonokeling dll 3. Kayu bertekstur kasar, contoh : meranti, kempas dll
Serat
Bagian ini terutama menyangkut sifat kayu, yang menunjukkan arah sel-sel kayu di dalam kayu terhadap sumbu batang pohon asal potongan tadi. Arah serat
dapat ditentukan oleh alur-alur yang terdapat pada permukaan kayu. Kayu dikatakan berserat lurus, jika arah sel-sel kayunya sejajar dengan sumbu batang.
Jika arah sel-sel itu menyimpang atau membentuk sudut terhadap sumbu panjang batang, dikatakan kayu itu berserat mencong. Serat mencong dapat dibagi lagi
menjadi: 1. Serat berpadu; bila batang kayu terdiri dari lapisan-lapisan yang berselang-
seling, menyimpang ke kiri kemudian ke kanan terhadap sumbu batang, contoh kayu: kulim, renghas, kapur.
2. Serat berombak; serat-serat kayu yang membentuk gamabaran berombak, contoh kayu: renghas, merbau dan lain-lain
3. Serat terpilin; serat-serat kayu yang membuat gambaran terpilin puntiran, seolah-olah batang kayu dipilin mengelilingi sumbu, contoh kayu:
bintangur, kapur, dammar dan lain-lain 4. Serat diagonal; yaitu serat yang terdapat pada potongan kayu atau papan,
yang digergaji sedemikian rupa sehingga tepinya tidak sejajar arah sumbu, tetapi membentuk sudut dengan sumbu.
Sifat Mekanis Kayu
Kekuatan kayu adalah kemampuan material kayu untuk menahan gaya luar atau beban yang berusaha untuk mengubah bentuk dan ukuran dari material
tersebut. Akibat yang terjadi pada material karena bekerjanya gaya luar tersebut adalah timbulnya gaya dalam pada material yang menahan terjadinya perubahan
ukuran dan bentuk tersebut. Perubahan ukuran dan bentuk ini dikenal dengan nama deformasi, dimana deformasi berbanding lurus dengan pertambahan beban.
Jika beban kemudian dihilangkan, maka material tersebut akan berusaha kembali ke bentuk semulanya, disebut dengan nama elastisitas material. Dapat atau
tidaknya material itu kembali ke bentuk semula tergantung pada besarnya elastisitas material itu. Deformasi sebanding dengan besarnya beban yang bekerja
hingga pada suatu titik. Titik ini adalah limit proporsional. Setelah melewati limit proporsional ini, besarnya deformasi akan bertambah lebih cepat dari besarnya
beban yang diberikan. Hubungan antara beban dan deformasi ini ditunjukkan pada Gambar 8
Gambar 8. Hubungan antara beban tekan dengan deformasi untuk tarikan dan tekanan
Sifat mekanik atau kekuatan kayu yang terpenting ada beberapa macam, antara lain sebagai berikut:
Kokoh Tarik Tension Strength
Kekuatan atau kokoh tarik dari suatu jenis kayu adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha untuk menarik kayu tersebut. Kekuatan
tarik terbesar pada kayu adalah pada arah sejajar serat kayu. Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih kecil daripada kekuatan tarik sejajar arah serat, dan
mempunyai hubungan
dengan ketahanan
kayu terhadap
pembelahan Dumanauw,2001.
Kokoh Tekan
Kokoh tekan suatu jenis kayu adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya tekan kompresi yang bekerja pada kayu tersebut. Kokoh tekan terbagi atas dua,
yaitu kokoh tekan sejajar arah serat dan kokoh tekan tegak lurus arah serat. Kokoh tekan menyebabkan kayu memiliki kekuatan untuk menahan tekuk yang dapat
terjadi akibat gaya tekan, baik sejajar arah serat maupun tegak lurus arah serat.
Kokoh Geser
Kokoh geser adalah suatu ukuran kekuatan kayu dalam hal kemampuannya menahan gaya-gaya yang membuat suatu bagian dari kayu
tersebut bergeser atau bergelingsir dari bagian lain di dekatnya. Dalam hubungan ini dibedakan atas 3 macam kekuatan yaitu; kuat geser sejajar arah serat, kuat
geser tegak lurus arah serat, dan kuat geser miring. Menurut Dumanauw 2001, kokoh geser adalah ukuran kekuatan kayu
dalam hal kemampuannya menahan gaya-gaya yang membuat suatu bagian kayu tersebut bergeser kebagian lain di dekatnya. Dalam hubungan ini dibedakan tiga
macam keteguhan yaitu, keteguhan geser sejajar arah serat, keteguhan geser tegak lurus serat, dan keteguhan geser miring. Keteguhan geser tegak lurus arah serat
jauh lebih besar dari pada keteguhan geser sejajar arah serat.
Kokoh Lentur
Kokoh lentur adalah kekuatan untuk menahan gaya yang berusaha melengkungkan kayu, atau untuk menahan beban-beban mati maupun beban
hidup selain beban tumbukan yang harus dipikul oleh kayu tersebut. Dalam hal ini dibedakan atas kekuatan lengkung statik dan kekuatan lengkung pukultumbuk.
Kekuatan lengkung statik menunjukkan kekuatan kayu menahan gaya yang
mengenainya secara perlahan, sedangkan kekuatan lengkung pukul menunjukkan kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara mendadak seperti
pukulantumbukan.
Kekakuan
Kekakuan kayu adalah suatu ukuran kekuatan kayu untuk mampu menahan perubahan bentuk ataupun lengkungan. Kekuatan tersebut dinyatakan
dalam modulus elastisitas, yang berasal dari pengujian keteguhan lengkung statik
Kekerasaan Hardnesss
Kekerasan merupakan ukuran kekerasan kayu untuk menahan kikisan pada permukaannya, sifat kekerasan ini dipengaruhi oleh kerapatan kayu, keuletan
kayu,ukuran serat, daya ikat antar serat Nilai yang di dapaat dari hasil pengujian merupakan uji pembanding, yaitu besar gaya yang dibutuhkaan untuk memasukan
bola baja berdiameter 0.444 inchi pada kedalamaan 0.22 inchi
Pengeringan Kayu
Pengeringan kayu merupakan cara untuk mengurangi kadar air yang terkandung di dalam kayu dari keadaan semula sampai tingkat kadar air akhir
yang diinginkan.
Air dalam Kayu
Secara alami air terkandung banyak dalam kayu karena kayu xylem merupakan bagian dari pohon yang diantaranya berfungi sebagai sarana
transportasi air dan hara dari tanah ke daun. Ketika pohon ditebang, air keluar dari kayu secara alami yang memerlukan waktu cukup lama sampai kadar air kayu
dalam keseimbangan dengan lingkungannya. Dalam kondisi kayu segar, air berada dalam rongga sel dan dinding sel. Kadar air dalam kayu pada kondisi segar
sangat beragam bergantung pada jenis pohon dan tempat tumbuhnya Pandit 2008. Ada dua tipe air yang terdapat didalam kayu, yaitu air terikat dan air bebas.
Air bebas merupakan air yang berada dalam ruang-ruang atau rongga sel lumen, sedangkan air terikat berada didalam dinding sel.
Gambar 9. Sel Kayu. Air bebas terdapat pada rongga sel. Air terikat berada pada mikrofibril dinding sel [J.E. Reeb, Wood and Moisture Relationship]
Dalam proses pengeringan kayu, air bebas keluar lebih dulu, tanpa mempengaruhi sifat dan bentuk kayu, namun mempengaruhi berat dari kayu.
Keluarnya air terikat dari dinding sel kayu, berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanis kayu serta lebih sulit dikeluarkan dari kayu dibandingkan dengan air
bebas Siau 1984. Kondisi ketika air bebas telah keluar dari rongga sel, sedangkan pada dinding sel masih jenuh dengan air, dinamakan titik jenuh serat
Tobing 1988. Mujumdar dan Menon 1995, menjelaskan tedapat 2 metode pelepasan air
tak terikat yaitu: 1. Evaporation : Terjadi ketika tekanan uap kandungan air pada permukaan
padatan sama dengan tekanan atmosfer tekanan lingkungannya. Hal ini dilakukan dengan cara menaikkan temperatur kandungan air pada permukaan
padatan hingga mencapai titik didihnya, 2.Vaporization : Pengeringan dilakukan secara konveksi dengan
melewatkan udara panas pada padatan kayu. Udara panas tadi kemudian didinginkan oleh padatan kayu, kemudian air dipindahkanditransfer ke udara
yang selanjutnya dibawa keluar dari padatan Haygreen dan Bowyer 2007, menjelaskan bahwa pada umumnya kadar
air titik jenuh serat kayu adalah sekitar 30. Kadar air titik jenuh serat sangatlah penting dalam pengeringan karena :
1. Diperlukan energi yang lebih besar untuk mengeluarkan air terikat.
2. Penyusutan dinding sel kayu terjadi ketika kadar air kayu dibawah titik jenuh serat.
3. Perubahan kadar air dibawah titik jenuh serat mengakibatkan perubahan sifat fisis dan mekanis kayu.
Penurunan kadar air kayu akan berlangsung terus hingga tercapainya kondisi kayu yang tidak lagi dapat melepas air ke lingkungannya. Kadar air pada
kondisi ini disebut kadar air kesetimbangan Tobing 1988.
Tujuan dan Manfaat Pengeringan Kayu
Tujuan pengeringan ialah untuk menjaga stabilitas dimensi akibat penyusutan kayu yang sering menimbulkan cacat bentuk. Pengeringan juga
mengurangi berat kayu, meningkatkan kekuatan kayu dengan berkurangnya kadar air dibawah titik jenuh serat, menghindari serangan agen perusak biologis,
mempermudah proses pengerjaan selanjutnya, dan mempermudah pemasukan bahan pengawet Coto 2004.
Faktor yang Mempengaruhi Pengeringan Kayu
Proses pengeringan kayu dipengaruhi oleh sifat-sifat kayu dan lingkungan pengeringan. Sifat kayu yang berpengaruh terhadap proses pengeringan adalah
struktur anatomi, diantaranya adalah :
1. Kayu gubal dan kayu teras