Sifat Fisis, Sifat Mekanis, dan Sifat Finishing Kayu Mindi (Melia azedarach L.) setelah Perlakuan Pemanasan
SIFAT FISIS, SIFAT MEKANIS, DAN
SIFAT FINISHING KAYU MINDI (Melia azedarach L.)
SETELAH PERLAKUAN PEMANASAN
LISA ADINA PRATIWI
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sifat Fisis, Sifat Mekanis,
dan Sifat Finishing Kayu Mindi (Melia azedarach L.) setelah Perlakuan Pemanasan
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2014
Lisa Adina Pratiwi
NIM E24090038
ABSTRAK
LISA ADINA PRATIWI. Sifat Fisis, Sifat Mekanis, dan Sifat Finishing Kayu
Mindi (Melia azedarach L.) setelah Perlakuan Pemanasan. Dibimbing oleh
TRISNA PRIADI.
Kayu mindi (Melia azedarach L.) termasuk jenis kayu cepat tumbuh yang
cukup prospektif dikembangkan untuk industri kayu tetapi perlu aplikasi teknologi
yang tepat untuk meningkatkan kualitas produk kayunya. Penelitian ini dilakukan
untuk mengevaluasi efek perlakuan pemanasan dengan variasi suhu dan waktu
terhadap sifat fisis, sifat mekanis, dan sifat finishing kayu mindi. Pemanasan kayu
dilakukan dengan oven dan minyak pada suhu 120 °C, 150 °C, dan 180 °C selama
2, 5, dan 8 jam. Perlakuan pemanasan terbukti meningkatkan stabilitas dimensi
kayu pada arah tangensial dan radial. Sifat fisis kayu seperti kadar air, kerapatan,
dan stabilitas dimensi pada pemanasan minyak terbukti memiliki nilai yang lebih
baik dibandingkan dengan yang dipanaskan dalam oven. Perlakuan pemanasan
suhu 180 °C menurunkan sifat mekanis kayu. Hasil pengujian sifat finishing dengan
metode cross cut menunjukkan pemanasan oven tidak mempengaruhi kualitas
finishing kayu, kecuali pemanasan dengan minyak pada suhu 180 °C terbukti
menurunkan kualitas finishing.
Kata kunci: kayu mindi, pemanasan, sifat finishing, sifat fisis, sifat mekanis.
ABSTRACT
LISA ADINA PRATIWI. Physical, Mechanical, and Finishing Properties of Mindi
Wood (Melia azedarach L.) after Heating Treatment. Supervised by TRISNA
PRIADI
Mindi (Melia azedarach L.) is a fast-growing wood species which is quite
prospective for wood industry but it should be supported with proper technology
application to produce good quality wood products. This research was done to
evaluate the effect of heating treatment with various times and temperatures on the
physical, mechanical, and finishing properties of mindi wood. Wood heating in
oven and oil were at temperatures of 120 °C, 150 °C, and 180 °C for 2, 5, and 8
hours. The results showed that the heating wood in various conditions increased
wood dimensional stability in both tangensial and radial directions. The moisture
content, density, and dimensional stability of wood heated in oil were better than
those heated in oven. Heating at 180 °C reduced the mechanical properties of mindi
wood. The finishing test with cross cut methode showed that the oven heating did
not affect finishing quality, except the 8 hours oil heating at 180 °C that reduced
the finishing quality.
Keyword: finishing peroperties, heat treatment, mechanical properties, mindi wood,
physical properties.
SIFAT FISIS, SIFAT MEKANIS, DAN
SIFAT FINISHING KAYU MINDI (Melia azedarach L.)
SETELAH PERLAKUAN PEMANASAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan
pada
Departemen Hasil Hutan
LISA ADINA PRATIWI
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Sifat Fisis, Sifat Mekanis, dan Sifat Finishing Kayu Mindi (Melia
azedarach L.) setelah Perlakuan Pemanasan
Nama
: Lisa Adina Pratiwi
NIM
: E24090038
Disetujui oleh
Dr Ir Trisna Priadi, MEngSc
Dosen Pembimbing
Diketahui oleh
Prof Dr Ir I Wayan Darmawan, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
Judul Skripsi: Sifat FU:. :. ｾ Ｚ＠ . t kanis, dan Sifat Finishing Kayu Mindi (Melia
｡ｺ･
､｡ｾ＠
(.;. =- .:.- etelah Perlakuan Pemanasan
Jir:..:.
Pratiwi
:
Lisa
.
Nama
: E2409 ｾ Ｓ＠ ｾ＠
NIM
Disetujui oleh
Dr Ir Trisna Priadi, MEngSc
Dosen Pembimbing
--" ..
.. ..
_
-
"
an Darmawan MSc
etua Departemen
,
'1
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni 2013 ini ialah teknik
pemanasan kayu, dengan judul Sifat Fisis, Sifat Mekanis, dan Sifat Finishing Kayu
Mindi (Melia azedarach L) setelah Perlakuan Pemanasan.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Trisna Priadi, MEngSc
selaku pembimbing, Bapak Dr Ir Sudarsono Soedomo, Ms dan Bapak Prof Dr Ir
Imam Wahyudi, Ms. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Ibu
Esti dan Bapak Suhada dari Laboratorium Fisis, Mas Irfan dari Laboratorium
Rekayasa dan Desain Bangunan, Mas Gunawan dan Bapak Atin dari Laboratorium
Kimia Hasil Hutan, beserta staf Departemen Hasil Hutan yang telah membantu
pengumpulan data. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu,
seluruh keluarga, sahabat, teman-teman di Departemen Hasil Hutan angkatan 46
dan teman-teman Wisma Andaleb 2 atas segala doa dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2014
Lisa Adina Pratiwi
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
vi
vi
vi
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
1
TINJAUAN PUSTAKA
2
METODE
3
Bahan dan Alat
3
Prosedur Pengujian
3
Analisis Data
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisis Kayu
6
6
Sifat Mekanis
12
Sifat Finishing
16
Rekomendasi
17
SIMPULAN DAN SARAN
18
Simpulan
18
Saran
18
DAFTAR PUSTAKA
19
LAMPIRAN
21
RIWAYAT HIDUP
37
DAFTAR TABEL
1 Klasifikan nilai daya lekat lapisan finishing pada permukaan kayu
2 Indeks perubahan warna kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
3 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh perlakuan pemanasan terhadap nilai
kadar air kayu mindi pada tiga kondisi
4 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh interaksi teknik dan suhu pemanasan
terhadap nilai kadar air kayu pada tiga kondisi
5 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh perlakuan pemanasan terhadap
stabilitas dimensi pengembangan kayu mindi
6 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh faktor perlakuan suhu pemanasan
terhadap nilai pengembangan dimensi kayu mindi
7 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh perlakuan pemanasan terhadap nilai
MOE dan MOR kayu mindi
8 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh perlakuan pemanasan terhadap nilai
kekerasan kayu mindi
9 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh faktor perlakuan suhu pemanasan
terhadap kekerasan kayu mindi
10 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh perlakuan pemanasan terhadap nilai
keteguhan geser kayu mindi
11 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh faktor perlakuan suhu pemanasan
terhadap keteguhan geser kayu mindi
12 Hasil uji gores (cross cut) pada lapisan finishing
13 Rekapitulasi pengujian kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
5
7
8
9
11
12
13
14
15
16
16
17
18
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Perubahan warna kayu mindi pada pemanasan oven
Perubahan warna kayu mindi pada pemanasan minyak
Kadar air kayu mindi pada tiga kondisi pengujian
Kerapatan kayu mindi sebelum dan setelah perlakuan pemanasan
Pengembangan tebal (radial) kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
Pengembangan lebar (tangensial) kayu mindi setelah perlakuan
pemanasan
Modululus elastisitas (MOE) kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
Modululus patah (MOR) kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
Kekerasan kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
Keteguhan geser kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
6
6
8
10
10
11
13
13
14
15
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
Nilai rata-rata kadar air kayu pada tiga kondisi
Nilai rata-rata kerapatan kayu mindi setelah dan sebelum pemanasan
Nilai rata-rata pengembangan dimensi tebal dan radial
Nilai rata-rata sifat mekanis
21
22
23
24
5
6
Hasil perhitungan sifat fisis kayu mindi
Hasil perhitungan sifat mekanis kayu mindi
25
33
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pasokan kayu dari jenis kayu cepat tumbuh sangat diharapkan dapat
memenuhi kebutuhan kayu masyarakat dan industri. Jenis kayu non komersial
biasanya berkualitas rendah sehingga dalam pemafaatannya masih terbatas. Salah
satu cara peningkatan kualitas kayu yaitu dengan perlakuan pemanasan. Metode ini
dikenal juga sebagai metode alternatif yang ramah lingkungan karena dalam
penggunaannya tidak menggunakan bahan kimia yang membahayakan lingkungan.
Ada tujuh variasi pemanasan menurut Rowel et al. (2010), namun hanya dua
yang digunakan dalam penelitian ini yaitu pemanasan oven dan minyak. Pemanasan
memakai suhu tinggi mampu meningkatkan ketahanan terhadap serangan
mikrobiologi dan rayap (Rowell et al. 2010). Pemanasan kayu pada suhu sekitar
200 ºC menyebabkan sifat higroskopis kayu menurun, sedangkan penggunaan
minyak yang bersifat hidrofobik dalam proses pemanasan mampu menghalangi
kayu terhadap air dari lingkungan (Coto 2005). Selain itu, perlakuan pemanasan
memberikan efek penurunan berat kayu spruce pada suhu 150 ºC dan 180 ºC
hingga sebesar 8.1% dan 15.5% (Fengel dan Wegener 1989).
Pemanasan diharapkan dapat meningkatkan kualitas kayu. Waktu pemanasan
yang semakin lama menghasilkan warna kayu yang cenderung lebih gelap (Nejad
et al. 2013). Menurut ITTO (2004), kayu yang berwarna gelap dimasa depan lebih
diminati masyarakat. Sehubungan dengan itu, aplikasi teknik pemanasan ini perlu
didukung dengan pengujian sifat-sifat dasar kayu dan sifat pengolahan kayu yaitu
diantaranya sifat fisis, sifat mekanis, dan sifat finishing sebagaimana yang
dilakukan dalam penelitian ini. Kayu mindi memiliki nilai dekoratif yang cukup
baik sehingga potensial dikembangkan di hutan rakyat (HR) dan hutan tanaman
industri (HTI) sebagai penghara industri kayu seperti mebel.
Perumusan Masalah
Kayu mindi memiliki corak kayu yang dekoratif sehingga cukup potensial
untuk dikembangkan dalam industri kayu. Sifat kayu mindi yang cepat tumbuh
membutuhkan teknologi untuk meningkatkan kualitas kayunya.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan efek perlakuan pemanasan
dengan variasi suhu dan waktu terhadap sifat fisis, sifat mekanis, dan sifat finishing
kayu mindi (M. azedarach).
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai teknik
peningkatan kualitas kayu dengan perlakuan pemanasan yang ramah lingkungan.
Selain itu, nilai dan manfaat kayu mindi diharapkan semakin baik.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Sifat dasar dan sifat pengolahan kayu
Sifat dasar dan sifat pengolahan kayu sangat penting dipahami agar
pengolahan dan pengerjaan kayu dapat efektif dan efisien. Di antara sifat fisis kayu
yang penting dalam pengolahan kayu adalah kadar air, stabilitas dimensi, dan
kerapatan kayu. Haygreen dan Bowyer (1996) mengatakan bahwa adanya
hubungan antara sifat higroskopis kayu dengan kandungan air dalam kayu. Kayu
yang memiliki kerapatan tinggi memiliki kandungan air terikat yang tinggi juga.
Faktor yang mempengaruhi kerapatan antara lain letak dalam pohon, tempat
tumbuh, ukuran dan ketebalan dinding sel. Penyusutan arah tangensial lebih besar
daripada penyusutan arah radial disebabkan adanya jaringan jari-jari, pernoktahan,
dan perbedaan dalam jumlah zat dinding sel (Haygreen dan Bowyer 1996).
Ada berbagai macam sifat mekanis kayu, diantaranya yang cukup penting
adalah sifat kekakuan, kekuatan lentur, kekerasan, dan kekuatan geser. Sifat
kekakuan kayu diukur menggunakan Modulus of Elasticity (MOE) yang hanya
berlaku sampai batas proporsi. Tegangan lentur maksimum dinyatakan dengan
Modulur of Rupture (MOR). Sifat kekerasan kayu adalah ukuran kemampuan kayu
untuk menahan tekanan pada permukaan kayu. Kekuatan geser rekat kayu adalah
kemampuan menahan beban horizontal searah garis rekat yang diberikan pada
luasan bidang rekat untuk menguji kualitas rekatan (Mardikanto et al. 2011).
Finishing bertujuan untuk melindungi permukaan kayu dari bahan-bahan
yang dapat merusak kayu seperti pengaruh cuaca dan organisme perusak (jamur).
Selain itu, finishing dapat menutupi kelemahan kayu dan memperindah penampilan
kayu seperti warna, serat, dan tekstur (Purwanto 2011). Kemampuan kayu untuk
dapat mempertahankan bahan finishing sangat dipengaruhi oleh sifat anatomi, fisis,
dan kimia setiap jenis kayu dan tekstur permukaannya (Darmawan dan Purba
2009).
Pemanasan kayu
Pemanasan kayu merupakan salah satu alternatif modifikasi komponen
dinding sel yang ramah lingkungan (Aydemir et al. 2011). Ada tujuh jenis variasi
dari pemanasan yaitu Staypak dan Stabwood dari Amerika Serikat (menggunakan
kayu kering), Lignostone dan Lignofol dari Jerman (menggunakan kayu kering),
Jicwood dan Jablo dari Inggris (menggunakan air), Plato di Belanda (menggunakan
air), Thermowood dari Finlandia (menggunakan uap air), Perdure dari Kanada
(menggunakan uap), Oil Heat Treated dari Jerman (menggunakan minyak) dan
New Option Wood/ Retrification dari Perancis (menggunakan nitrogen) (Rowell et
al. 2010).
Penggunaan minyak dalam perlakuan pemanasan dapat meningkatkan sifat
fisis dan mekanis kayu yang ditunjukkan dengan peningkatan kerapatan dan
kekerasan kayu serta penurunan kadar air kesetimbangan, perubahan dimensi dan
laju perubahan kadar air. Semakin lama waktu penggorengan maka semakin banyak
jumlah minyak yang mampu mengisi rongga-rongga sel kayu sehingga
menyebabkan kemampuan kayu untuk menahan tekanan yang diberikan semakin
tinggi dan memperlambat kayu pecah dan retak (Daud dan Coto 2009). Pemanasan
kayu pada suhu sekitar 200 ºC menyebabkan sifat higroskopis kayu menurun.
3
Sedangkan penggunaan minyak yang bersifat hidrofobik dalam proses pemanasan
mampu menghalangi kayu terhadap air dari lingkungan (Coto 2005).
Kayu mindi (Melia azedarach)
Kayu mindi (Melia azedarach L.) termasuk famili Meliacae merupakan jenis
pohon yang cepat tumbuh dengan riap sekitar 20 m3/ha/tahun (Dwianto dan
Marsoem 2008). Berat jenis kayu mindi sebesar 0.53 (0.42-0.65), termasuk dalam
kelas kuat II-III. Kayu mindi tergolong kelas awet IV-V dan berdasarkan hasil uji
kubur termasuk kelas II-III (Martawijaya et al. 1989). Kayu mindi baik sebagai
bahan baku mebel, produk lantai kayu biasanya berupa parket atau mozaik karena
memiliki corak yang indah, mudah dikerjakan dan dapat mengering tanpa cacat.
Kayu mindi yang berukuran kecil dapat juga digunakan sebagai bahan kerajinan
(BPPK 2002).
METODE
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu kayu mindi (M. azedarach)
dan minyak goreng. Kayu mindi dari pohon yang berdiameter ± 18 cm dan berumur
± 5 tahun yang berasal dari daerah Malimping, Banten. Peralatan yang digunakan
antara lain adalah oven, desikator, oil bath, kaliper, Universal Testing Machine
merek Instron, timbangan elektrik, higrometer, termometer, plester, dan pemotong.
Prosedur Pengujian
Persiapan contoh uji
Log kayu mindi dibelah menjadi empat batang papan tangensial. Kemudian
dalam satu papan tangensial dibuat semua contoh uji yaitu untuk uji sifat fisis, sifat
mekanis, dan uji sifat finishing sehingga terdapat empat ulangan sesuai dengan
banyaknya batang papan tangensial.
Pemanasan contoh uji
Perlakuan pemanasan contoh uji menggunakan dua metode yaitu pemanasan
oven dan pemanasan minyak. Masing-masing metode pemanasan memakai variasi
suhu 120 ⁰C, 150 ⁰C, dan 180 ⁰C selama 2, 5, dan 8 jam. Pengujian contoh uji
mengenai sifat-sifat fisis, mekanis, dan finishing dilakukan dengan empat kali
pengulangan.
Pengujian sifat fisis
Pengujian sifat fisis kayu mindi meliputi warna, nilai kerapatan, kadar air,
pengembangan lebar (tangensial), dan pengembangan tebal (radial). Contoh uji
yang digunakan berukuran 5 cm x 4 cm x 2 cm. Perubahan warna kayu mindi dinilai
menggunakan Munsell Soil Colour Chart. Nilai kerapatan diperoleh dari
pengukuran dimensi dan berat contoh uji dilakukan sebelum dan setelah perlakuan
4
pemanasan. Pengukuran dilakukan pada kondisi kering udara untuk pemanasan
oven dan setelah suhu 60 0C untuk pemanasan minyak. Kadar air contoh uji yang
telah diberi perlakuan pemanasan selanjutnya diletakkan pada tiga kondisi yang
berbeda yaitu kering udara, udara lembap, dan rendaman air. Pada akhir pengujian,
contoh uji kadar air dioven pada suhu 103 ± 2 0C selama ± 48 jam. Pengembangan
dimensi yang diuji adalah arah radial dan tangensial dari setiap contoh uji dan
kondisi pengujian sama dengan kondisi pada pengujian kadar air yaitu kering udara
(suhu 28 0C; RH 64%; EMC 11.5%; 7 hari), kondisi lembap (suhu 26 0C; RH 80%
; EMC 15.8%; 7 hari), dan rendaman air (2 jam). Rumus yang digunakan sebagai
berikut:
ρ=
Ba
;
V
Keterangan :
=
ρ
Va
=
BKT
=
Di1
=
KA =
kerapatan (g/cm3)
volume awal (cm3)
berat kering tanur (g)
dimensi lebar awal (cm)
Ba − BKT
x
BKT
Ba
KA
Pi
Di2
=
=
=
=
;
Pi =
Di − Di
x
Di
%
berat awal (g)
kadar air (%)
pengembangan arah tangensial, radial (%)
dimensi lebar akhir (cm)
Pengujian sifat mekanis
Pengujian sifat mekanis teridiri dari uji MOE, MOR, dan uji kekerasan.
Pengujian MOE dan MOR dilakukan pada contoh uji berukuran 2 cm x 2 cm x 30
cm dengan jarak bentang 28 cm berdasarkan British Standard (BS-373) dalam
kondisi kering udara. Contoh uji kekerasan berukuran 5 cm x 4 cm x 2 cm
kemudian setengah bola baja dibenamkan ke kayu. Keteguhan geser rekat
menggunakan Japan Agriculture Standar (JAS 2007) dengan ukuran 2.5 cm x 1.7
cm x 2 cm. Besarnya nilai ditentukan dengan rumus :
MOE =
Keterangan :
MOE
=
MOR
=
P’
=
L
=
P
=
=
∆P
=
∆�
∆ PL
;
∆ybh
MOR =
P′ L
;
bh
H=
P′
;
A
SS =
modulus elastisitas (kg/cm2)
b
= lebar contoh uji (cm)
modulus patah (kg/cm2)
h
= tebal contoh uji (cm)
beban maksimum (kg)
H
= kekerasan (kg/cm2)
panjang bentang (cm)
A
= luas penampang (cm)
beban (kg)
SS = keteguhan geser (kg/cm2)
besarnya perubahan beban sebelum batas proporsi (kg)
besarnya perubahan defleksi akibat perubahan beban P (cm)
P′
A
Pengujian Sifat Finishing
Persiapan contoh uji
Contoh uji yang digunakan untuk pengujian sifat finishing berukuran 5 cm x
4 cm x 2 cm. Permukaan kayu dibersihkan menggunkan kertas ampelas nomor 180
searah dengan arah serat kayu. Pemberian filler dengan menggunakan kuas secara
5
merata pada permukaan kayu dan dibiarkan hingga kering, kemudian lapisan yang
sudah kering diampelas kembali dengan kertas ampelas nomor 240 hingga
permukaan kayu terlihat kembali. Pengecatan kayu menggunakan sistem
polyurethan menggunakan kuas dan dibiarkan hingga kering. Lapisan yang sudah
kering diampelas mengambang menggunakan kertas ampelas nomor 400 dan
pengecatan dilakukan sekali lagi untuk menghasilkan warna yang lebih tua.
Pengujian daya lekat lapisan cat metode cross cut
Pengujian plester yang digunakan sesuai dengan standar ASTM D3359-97.
Apabila lapisan film pada kayu memiliki ketebalan sampai dengan 2 mm maka
dibuat 7 goresan dengan jarak 1 mm. Goresan pertama dibuat tegak lurus dengan
goresan yang kedua sehingga terbentuk kotak-kotak kecil sebanyak 49 buah.
Goresan kayu dibersihkan terlebih dahulu dari sisa serbuk kayu. Kemudian plester
ditempelkan pada permukaan kayu dan secara cepat ditarik pada arah 45º terhadap
permukaan kayu. Tingkat kerusakan lapisan dapat terlihat dari banyaknya kotak
kecil yang menempel pada plester dan diklasifikan nilai hasil cross cut menurut
ASTM D3359-97.
Tabel 1 Klasifikan nilai daya lekat lapisan finishing pada permukaan kayu
Permukaan
Nilai ASTM
Persentase area yang hilang
0%
5B
Kurang dari 5%
4B
5% - 15%.
3B
15% - 35%
2B
35% - 65%
1B
Lebih besar dari 65%
0B
Sumber : ASTM D3359-97 (2002)
Analisis Data
Analisis pengaruh perlakuan pemanasan terhadap sifat fisis dan mekanis
kayu dilakukan dengan rancangan faktorial teracak lengkap yang menggunakan 3
faktor yaitu cara pemanasan (oven dan minyak), variasi suhu (120 ºC, 150 ºC, dan
180 ºC) dan variasi waktu (2, 5, dan 8 jam).
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisis Kayu
Warna
Perlakuan pemanasan kayu menggunakan oven dan minyak pada berbagai
variasi suhu dan waktu menghasilkan warna kayu yang lebih gelap dan seragam
(Gambar 1 dan 2). Hal tersebut sesuai dengan Korkut et al. (2008) mengatakan
bahwa perlakuan pemanasan kayu menghasilkan warna gelap yang lebih dekoratif.
Menurut Hill (2006) perubahan warna terjadi disebabkan adanya perubahan derajat
kristalin, derajat polimerisasi, dan kandungan OH. Pengaruh pemanasan oven
terhadap perubahan warna terjadi pada suhu yang lebih tinggi dibanding pemanasan
minyak.
1
3
2
4
5
6
7
8
9
10
0
Gambar 1 Perubahan warna kayu mindi pada pemanasan oven
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Gambar 2 Perubahan warna kayu mindi pada pemanasan minyak
Keterangan :
1 = kontrol
2 = suhu 120 ºC selama 2 jam
3 = suhu 120 ºC selama 5 jam
4 = suhu 120 ºC selama 8 jam
5 = suhu 150 ºC selama 2 jam
6 = suhu 150 ºC selama 5 jam
7 = suhu 150 ºC selama 8 jam
8 = suhu 180 ºC selama 2 jam
9 = suhu 180 ºC selama 2 jam
10 = suhu 180 ºC selama 2 jam
10
7
Tabel 2 Indeks perubahan warna kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
Perlakuan
pemanasan
Kontrol
Oven
Suhu
120 ºC
150 ºC
180 ºC
Minyak
120 ºC
150 ºC
180 ºC
Waktu
2 jam
5 jam
8 jam
2 jam
5 jam
8 jam
2 jam
5 jam
8 jam
2 jam
5 jam
8 jam
2 jam
5 jam
8 jam
2 jam
5 jam
8 jam
Indeks
7.5 YR 7/4
7.5 YR 7/4
7.5 YR 7/4
7.5 YR 7/4
7.5 YR 7/6
7.5 YR 7/6
7.5 YR 7/6
7.5 YR 6/4
7.5 YR 6/4
7.5 YR 6/4
7.5 YR 6/8
7.5 YR 6/8
7.5 YR 6/8
7.5 YR 6/8
7.5 YR 6/8
7.5 YR 6/8
7.5 YR 3/2
7.5 YR 3/2
7.5 YR 3/2
Keterangan warna
Merah muda
Merah muda
Merah muda
Merah muda
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Coklat terang
Coklat terang
Coklat terang
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Coklat gelap
Coklat gelap
Coklat gelap
Berdasarkan Munsell soil colour chart, kayu yang dipanaskan
menggunakan oven suhu 120 ºC memiliki nilai indeks perubahan warna yang sama
dengan kontrol sebesar 7.5 YR 7/4, namun pada suhu 150 ºC dan 180 ºC mengalami
perubahan warna menjadi 7.5 YR 7/6 dan 7.5 YR 6/4. Pemanasan kayu dalam
minyak sudah mengalami perubahan warna pada suhu 120 ºC, tetapi hingga suhu
150 ºC warna yang dihasilkan tetap sama yaitu 7.5 YR 6/8. Pada suhu yang lebih
tinggi (180 ºC), warna kayu menjadi lebih gelap yaitu 7.5 YR 3/2 (Tabel 2). Hasil
penelitian ini menunjukkan waktu pemanasan yang bervariasi menghasilkan warna
kayu mindi yang relatif sama. Pada suhu 180 ºC, kayu yang dipanaskan dalam
minyak berwarna coklat gelap sedangkan kayu yang dipanasakan dalam oven
berwarna coklat terang.
Kadar Air Kayu
Hasil penelitian menunjukkan penurunan kadar air kayu yang diberi
perlakuan pemanasan yaitu pada kering udara (RH 64% dan EMC 11.5%), kondisi
lembap (RH 80% dan EMC 15.8%) dan ketika dalam rendaman air (Gambar 3).
Kadar air kayu meningkat sesuai dengan pertambahan berat kayu akibat naiknya
RH dan EMC. Perubahan kondisi lingkungan dapat mempengaruhi kadar air kayu
dikarenakan sifat kayu yang higroskopis. Perbaikan sifat kadar air kayu ini dapat
dilihat dalam kondisi kering udara, udara lembap, dan perendaman air yang
menggambarkan kondisi kayu saat musim kering, basah dan ketika terkena hujan.
Kadar Air (%)
8
35
Kering
30
Lembap
25
Rendaman air
20
15
10
5
120 °C
150 °C
180 °C
Kontrol
120 °C
Oven
150 °C
8 jam
5 jam
2 jam
8 jam
5 jam
2 jam
8 jam
5 jam
2 jam
8 jam
5 jam
2 jam
8 jam
5 jam
2 jam
8 jam
5 jam
2 jam
0
180 °C
Minyak
Pemanasan
Gambar 3 Kadar air kayu mindi pada tiga kondisi pengujian
Kadar air kayu setelah pemanasan lebih rendah dibanding kontrol (Gambar
3). Hal ini sesuai dengan Haygreen dan Bowyer (1996), apabila suatu kayu telah
mengalami proses pemanasan maka gugus hidroksil selulosa dinding sel bergerak
saling mendekat sehingga apabila terjadi adsorpsi air maka lebih sedikit tempat bagi
air. Penurunan kadar air kayu setelah pemanasan minyak lebih rendah dibanding
kayu dari pemanasan oven. Hal ini sesuai dengan pernyataan Coto (2005) bahwa
penggunaan minyak yang bersifat hidrofobik dalam proses pemanasan mampu
menghalangi kayu terhadap air yang berasal dari lingkungan sehingga mampu
menurunkan sifat higroskopis kayu.
Tabel 3 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh perlakuan pemanasan terhadap nilai
kadar air kayu mindi pada tiga kondisi
Parameter terukur
Kering udara
Udara lembap
Rendaman air
Keterangan :
T
**
*
tn
=
=
=
=
T
**
**
**
S
**
**
**
W
tn
tn
tn
Kayu mindi
T*S T*W
*
tn
*
tn
**
tn
S*W
tn
tn
tn
teknik pemanasan S = suhu pemanasan W =
berbeda sangat nyata pada selang kepercayaan 95%
berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
T*S*W
tn
tn
tn
waktu pemanasan
Berdasarkan Tabel 3, menunjukkan bahwa hasil analisis sidik ragam selang
kepercayaan 95%, interaksi teknik pemanasan dan perbedaan suhu pemanasan
nyata berpengaruh terhadap penyerapan air ke dalam kayu pada berbagai kondisi
lingkungan. Kayu yang dipanaskan dalam minyak dan oven mengalami penurunan
sifat higroskopis masing-masing mencapai 62% dan 18%.
9
Tabel 4 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh interaksi teknik dan suhu pemanasan
terhadap nilai kadar air kayu pada tiga kondisi
Parameter terukur
Kering udara
Kondisi
Udara lembap
Rendaman air
Minyak
180 °C
150 °C
120 °C
Kontrol
8.0 a
10.3b
13.1 cde
14.2 e
180 °C
150 °C
120 °C
Kontrol
bc
10.4 a
13.3 b
15.9 cd
18.0 e
13.1 a
17.0 b
20.3 c
29.0 f
14.2 bc
15.2 cd
16.7 de
18.0 e
25.0 d
25.8 de
27.6 ef
29.0 f
Oven
11.1
12.1 cd
13.3 de
14.2 e
Keterangan : huruf superscript yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan hasil yang berbeda
nyata berdasarkan uji Duncan (P
SIFAT FINISHING KAYU MINDI (Melia azedarach L.)
SETELAH PERLAKUAN PEMANASAN
LISA ADINA PRATIWI
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sifat Fisis, Sifat Mekanis,
dan Sifat Finishing Kayu Mindi (Melia azedarach L.) setelah Perlakuan Pemanasan
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2014
Lisa Adina Pratiwi
NIM E24090038
ABSTRAK
LISA ADINA PRATIWI. Sifat Fisis, Sifat Mekanis, dan Sifat Finishing Kayu
Mindi (Melia azedarach L.) setelah Perlakuan Pemanasan. Dibimbing oleh
TRISNA PRIADI.
Kayu mindi (Melia azedarach L.) termasuk jenis kayu cepat tumbuh yang
cukup prospektif dikembangkan untuk industri kayu tetapi perlu aplikasi teknologi
yang tepat untuk meningkatkan kualitas produk kayunya. Penelitian ini dilakukan
untuk mengevaluasi efek perlakuan pemanasan dengan variasi suhu dan waktu
terhadap sifat fisis, sifat mekanis, dan sifat finishing kayu mindi. Pemanasan kayu
dilakukan dengan oven dan minyak pada suhu 120 °C, 150 °C, dan 180 °C selama
2, 5, dan 8 jam. Perlakuan pemanasan terbukti meningkatkan stabilitas dimensi
kayu pada arah tangensial dan radial. Sifat fisis kayu seperti kadar air, kerapatan,
dan stabilitas dimensi pada pemanasan minyak terbukti memiliki nilai yang lebih
baik dibandingkan dengan yang dipanaskan dalam oven. Perlakuan pemanasan
suhu 180 °C menurunkan sifat mekanis kayu. Hasil pengujian sifat finishing dengan
metode cross cut menunjukkan pemanasan oven tidak mempengaruhi kualitas
finishing kayu, kecuali pemanasan dengan minyak pada suhu 180 °C terbukti
menurunkan kualitas finishing.
Kata kunci: kayu mindi, pemanasan, sifat finishing, sifat fisis, sifat mekanis.
ABSTRACT
LISA ADINA PRATIWI. Physical, Mechanical, and Finishing Properties of Mindi
Wood (Melia azedarach L.) after Heating Treatment. Supervised by TRISNA
PRIADI
Mindi (Melia azedarach L.) is a fast-growing wood species which is quite
prospective for wood industry but it should be supported with proper technology
application to produce good quality wood products. This research was done to
evaluate the effect of heating treatment with various times and temperatures on the
physical, mechanical, and finishing properties of mindi wood. Wood heating in
oven and oil were at temperatures of 120 °C, 150 °C, and 180 °C for 2, 5, and 8
hours. The results showed that the heating wood in various conditions increased
wood dimensional stability in both tangensial and radial directions. The moisture
content, density, and dimensional stability of wood heated in oil were better than
those heated in oven. Heating at 180 °C reduced the mechanical properties of mindi
wood. The finishing test with cross cut methode showed that the oven heating did
not affect finishing quality, except the 8 hours oil heating at 180 °C that reduced
the finishing quality.
Keyword: finishing peroperties, heat treatment, mechanical properties, mindi wood,
physical properties.
SIFAT FISIS, SIFAT MEKANIS, DAN
SIFAT FINISHING KAYU MINDI (Melia azedarach L.)
SETELAH PERLAKUAN PEMANASAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan
pada
Departemen Hasil Hutan
LISA ADINA PRATIWI
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Sifat Fisis, Sifat Mekanis, dan Sifat Finishing Kayu Mindi (Melia
azedarach L.) setelah Perlakuan Pemanasan
Nama
: Lisa Adina Pratiwi
NIM
: E24090038
Disetujui oleh
Dr Ir Trisna Priadi, MEngSc
Dosen Pembimbing
Diketahui oleh
Prof Dr Ir I Wayan Darmawan, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
Judul Skripsi: Sifat FU:. :. ｾ Ｚ＠ . t kanis, dan Sifat Finishing Kayu Mindi (Melia
｡ｺ･
､｡ｾ＠
(.;. =- .:.- etelah Perlakuan Pemanasan
Jir:..:.
Pratiwi
:
Lisa
.
Nama
: E2409 ｾ Ｓ＠ ｾ＠
NIM
Disetujui oleh
Dr Ir Trisna Priadi, MEngSc
Dosen Pembimbing
--" ..
.. ..
_
-
"
an Darmawan MSc
etua Departemen
,
'1
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni 2013 ini ialah teknik
pemanasan kayu, dengan judul Sifat Fisis, Sifat Mekanis, dan Sifat Finishing Kayu
Mindi (Melia azedarach L) setelah Perlakuan Pemanasan.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Trisna Priadi, MEngSc
selaku pembimbing, Bapak Dr Ir Sudarsono Soedomo, Ms dan Bapak Prof Dr Ir
Imam Wahyudi, Ms. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Ibu
Esti dan Bapak Suhada dari Laboratorium Fisis, Mas Irfan dari Laboratorium
Rekayasa dan Desain Bangunan, Mas Gunawan dan Bapak Atin dari Laboratorium
Kimia Hasil Hutan, beserta staf Departemen Hasil Hutan yang telah membantu
pengumpulan data. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu,
seluruh keluarga, sahabat, teman-teman di Departemen Hasil Hutan angkatan 46
dan teman-teman Wisma Andaleb 2 atas segala doa dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2014
Lisa Adina Pratiwi
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
vi
vi
vi
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
1
TINJAUAN PUSTAKA
2
METODE
3
Bahan dan Alat
3
Prosedur Pengujian
3
Analisis Data
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisis Kayu
6
6
Sifat Mekanis
12
Sifat Finishing
16
Rekomendasi
17
SIMPULAN DAN SARAN
18
Simpulan
18
Saran
18
DAFTAR PUSTAKA
19
LAMPIRAN
21
RIWAYAT HIDUP
37
DAFTAR TABEL
1 Klasifikan nilai daya lekat lapisan finishing pada permukaan kayu
2 Indeks perubahan warna kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
3 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh perlakuan pemanasan terhadap nilai
kadar air kayu mindi pada tiga kondisi
4 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh interaksi teknik dan suhu pemanasan
terhadap nilai kadar air kayu pada tiga kondisi
5 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh perlakuan pemanasan terhadap
stabilitas dimensi pengembangan kayu mindi
6 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh faktor perlakuan suhu pemanasan
terhadap nilai pengembangan dimensi kayu mindi
7 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh perlakuan pemanasan terhadap nilai
MOE dan MOR kayu mindi
8 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh perlakuan pemanasan terhadap nilai
kekerasan kayu mindi
9 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh faktor perlakuan suhu pemanasan
terhadap kekerasan kayu mindi
10 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh perlakuan pemanasan terhadap nilai
keteguhan geser kayu mindi
11 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh faktor perlakuan suhu pemanasan
terhadap keteguhan geser kayu mindi
12 Hasil uji gores (cross cut) pada lapisan finishing
13 Rekapitulasi pengujian kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
5
7
8
9
11
12
13
14
15
16
16
17
18
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Perubahan warna kayu mindi pada pemanasan oven
Perubahan warna kayu mindi pada pemanasan minyak
Kadar air kayu mindi pada tiga kondisi pengujian
Kerapatan kayu mindi sebelum dan setelah perlakuan pemanasan
Pengembangan tebal (radial) kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
Pengembangan lebar (tangensial) kayu mindi setelah perlakuan
pemanasan
Modululus elastisitas (MOE) kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
Modululus patah (MOR) kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
Kekerasan kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
Keteguhan geser kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
6
6
8
10
10
11
13
13
14
15
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
Nilai rata-rata kadar air kayu pada tiga kondisi
Nilai rata-rata kerapatan kayu mindi setelah dan sebelum pemanasan
Nilai rata-rata pengembangan dimensi tebal dan radial
Nilai rata-rata sifat mekanis
21
22
23
24
5
6
Hasil perhitungan sifat fisis kayu mindi
Hasil perhitungan sifat mekanis kayu mindi
25
33
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pasokan kayu dari jenis kayu cepat tumbuh sangat diharapkan dapat
memenuhi kebutuhan kayu masyarakat dan industri. Jenis kayu non komersial
biasanya berkualitas rendah sehingga dalam pemafaatannya masih terbatas. Salah
satu cara peningkatan kualitas kayu yaitu dengan perlakuan pemanasan. Metode ini
dikenal juga sebagai metode alternatif yang ramah lingkungan karena dalam
penggunaannya tidak menggunakan bahan kimia yang membahayakan lingkungan.
Ada tujuh variasi pemanasan menurut Rowel et al. (2010), namun hanya dua
yang digunakan dalam penelitian ini yaitu pemanasan oven dan minyak. Pemanasan
memakai suhu tinggi mampu meningkatkan ketahanan terhadap serangan
mikrobiologi dan rayap (Rowell et al. 2010). Pemanasan kayu pada suhu sekitar
200 ºC menyebabkan sifat higroskopis kayu menurun, sedangkan penggunaan
minyak yang bersifat hidrofobik dalam proses pemanasan mampu menghalangi
kayu terhadap air dari lingkungan (Coto 2005). Selain itu, perlakuan pemanasan
memberikan efek penurunan berat kayu spruce pada suhu 150 ºC dan 180 ºC
hingga sebesar 8.1% dan 15.5% (Fengel dan Wegener 1989).
Pemanasan diharapkan dapat meningkatkan kualitas kayu. Waktu pemanasan
yang semakin lama menghasilkan warna kayu yang cenderung lebih gelap (Nejad
et al. 2013). Menurut ITTO (2004), kayu yang berwarna gelap dimasa depan lebih
diminati masyarakat. Sehubungan dengan itu, aplikasi teknik pemanasan ini perlu
didukung dengan pengujian sifat-sifat dasar kayu dan sifat pengolahan kayu yaitu
diantaranya sifat fisis, sifat mekanis, dan sifat finishing sebagaimana yang
dilakukan dalam penelitian ini. Kayu mindi memiliki nilai dekoratif yang cukup
baik sehingga potensial dikembangkan di hutan rakyat (HR) dan hutan tanaman
industri (HTI) sebagai penghara industri kayu seperti mebel.
Perumusan Masalah
Kayu mindi memiliki corak kayu yang dekoratif sehingga cukup potensial
untuk dikembangkan dalam industri kayu. Sifat kayu mindi yang cepat tumbuh
membutuhkan teknologi untuk meningkatkan kualitas kayunya.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan efek perlakuan pemanasan
dengan variasi suhu dan waktu terhadap sifat fisis, sifat mekanis, dan sifat finishing
kayu mindi (M. azedarach).
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai teknik
peningkatan kualitas kayu dengan perlakuan pemanasan yang ramah lingkungan.
Selain itu, nilai dan manfaat kayu mindi diharapkan semakin baik.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Sifat dasar dan sifat pengolahan kayu
Sifat dasar dan sifat pengolahan kayu sangat penting dipahami agar
pengolahan dan pengerjaan kayu dapat efektif dan efisien. Di antara sifat fisis kayu
yang penting dalam pengolahan kayu adalah kadar air, stabilitas dimensi, dan
kerapatan kayu. Haygreen dan Bowyer (1996) mengatakan bahwa adanya
hubungan antara sifat higroskopis kayu dengan kandungan air dalam kayu. Kayu
yang memiliki kerapatan tinggi memiliki kandungan air terikat yang tinggi juga.
Faktor yang mempengaruhi kerapatan antara lain letak dalam pohon, tempat
tumbuh, ukuran dan ketebalan dinding sel. Penyusutan arah tangensial lebih besar
daripada penyusutan arah radial disebabkan adanya jaringan jari-jari, pernoktahan,
dan perbedaan dalam jumlah zat dinding sel (Haygreen dan Bowyer 1996).
Ada berbagai macam sifat mekanis kayu, diantaranya yang cukup penting
adalah sifat kekakuan, kekuatan lentur, kekerasan, dan kekuatan geser. Sifat
kekakuan kayu diukur menggunakan Modulus of Elasticity (MOE) yang hanya
berlaku sampai batas proporsi. Tegangan lentur maksimum dinyatakan dengan
Modulur of Rupture (MOR). Sifat kekerasan kayu adalah ukuran kemampuan kayu
untuk menahan tekanan pada permukaan kayu. Kekuatan geser rekat kayu adalah
kemampuan menahan beban horizontal searah garis rekat yang diberikan pada
luasan bidang rekat untuk menguji kualitas rekatan (Mardikanto et al. 2011).
Finishing bertujuan untuk melindungi permukaan kayu dari bahan-bahan
yang dapat merusak kayu seperti pengaruh cuaca dan organisme perusak (jamur).
Selain itu, finishing dapat menutupi kelemahan kayu dan memperindah penampilan
kayu seperti warna, serat, dan tekstur (Purwanto 2011). Kemampuan kayu untuk
dapat mempertahankan bahan finishing sangat dipengaruhi oleh sifat anatomi, fisis,
dan kimia setiap jenis kayu dan tekstur permukaannya (Darmawan dan Purba
2009).
Pemanasan kayu
Pemanasan kayu merupakan salah satu alternatif modifikasi komponen
dinding sel yang ramah lingkungan (Aydemir et al. 2011). Ada tujuh jenis variasi
dari pemanasan yaitu Staypak dan Stabwood dari Amerika Serikat (menggunakan
kayu kering), Lignostone dan Lignofol dari Jerman (menggunakan kayu kering),
Jicwood dan Jablo dari Inggris (menggunakan air), Plato di Belanda (menggunakan
air), Thermowood dari Finlandia (menggunakan uap air), Perdure dari Kanada
(menggunakan uap), Oil Heat Treated dari Jerman (menggunakan minyak) dan
New Option Wood/ Retrification dari Perancis (menggunakan nitrogen) (Rowell et
al. 2010).
Penggunaan minyak dalam perlakuan pemanasan dapat meningkatkan sifat
fisis dan mekanis kayu yang ditunjukkan dengan peningkatan kerapatan dan
kekerasan kayu serta penurunan kadar air kesetimbangan, perubahan dimensi dan
laju perubahan kadar air. Semakin lama waktu penggorengan maka semakin banyak
jumlah minyak yang mampu mengisi rongga-rongga sel kayu sehingga
menyebabkan kemampuan kayu untuk menahan tekanan yang diberikan semakin
tinggi dan memperlambat kayu pecah dan retak (Daud dan Coto 2009). Pemanasan
kayu pada suhu sekitar 200 ºC menyebabkan sifat higroskopis kayu menurun.
3
Sedangkan penggunaan minyak yang bersifat hidrofobik dalam proses pemanasan
mampu menghalangi kayu terhadap air dari lingkungan (Coto 2005).
Kayu mindi (Melia azedarach)
Kayu mindi (Melia azedarach L.) termasuk famili Meliacae merupakan jenis
pohon yang cepat tumbuh dengan riap sekitar 20 m3/ha/tahun (Dwianto dan
Marsoem 2008). Berat jenis kayu mindi sebesar 0.53 (0.42-0.65), termasuk dalam
kelas kuat II-III. Kayu mindi tergolong kelas awet IV-V dan berdasarkan hasil uji
kubur termasuk kelas II-III (Martawijaya et al. 1989). Kayu mindi baik sebagai
bahan baku mebel, produk lantai kayu biasanya berupa parket atau mozaik karena
memiliki corak yang indah, mudah dikerjakan dan dapat mengering tanpa cacat.
Kayu mindi yang berukuran kecil dapat juga digunakan sebagai bahan kerajinan
(BPPK 2002).
METODE
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu kayu mindi (M. azedarach)
dan minyak goreng. Kayu mindi dari pohon yang berdiameter ± 18 cm dan berumur
± 5 tahun yang berasal dari daerah Malimping, Banten. Peralatan yang digunakan
antara lain adalah oven, desikator, oil bath, kaliper, Universal Testing Machine
merek Instron, timbangan elektrik, higrometer, termometer, plester, dan pemotong.
Prosedur Pengujian
Persiapan contoh uji
Log kayu mindi dibelah menjadi empat batang papan tangensial. Kemudian
dalam satu papan tangensial dibuat semua contoh uji yaitu untuk uji sifat fisis, sifat
mekanis, dan uji sifat finishing sehingga terdapat empat ulangan sesuai dengan
banyaknya batang papan tangensial.
Pemanasan contoh uji
Perlakuan pemanasan contoh uji menggunakan dua metode yaitu pemanasan
oven dan pemanasan minyak. Masing-masing metode pemanasan memakai variasi
suhu 120 ⁰C, 150 ⁰C, dan 180 ⁰C selama 2, 5, dan 8 jam. Pengujian contoh uji
mengenai sifat-sifat fisis, mekanis, dan finishing dilakukan dengan empat kali
pengulangan.
Pengujian sifat fisis
Pengujian sifat fisis kayu mindi meliputi warna, nilai kerapatan, kadar air,
pengembangan lebar (tangensial), dan pengembangan tebal (radial). Contoh uji
yang digunakan berukuran 5 cm x 4 cm x 2 cm. Perubahan warna kayu mindi dinilai
menggunakan Munsell Soil Colour Chart. Nilai kerapatan diperoleh dari
pengukuran dimensi dan berat contoh uji dilakukan sebelum dan setelah perlakuan
4
pemanasan. Pengukuran dilakukan pada kondisi kering udara untuk pemanasan
oven dan setelah suhu 60 0C untuk pemanasan minyak. Kadar air contoh uji yang
telah diberi perlakuan pemanasan selanjutnya diletakkan pada tiga kondisi yang
berbeda yaitu kering udara, udara lembap, dan rendaman air. Pada akhir pengujian,
contoh uji kadar air dioven pada suhu 103 ± 2 0C selama ± 48 jam. Pengembangan
dimensi yang diuji adalah arah radial dan tangensial dari setiap contoh uji dan
kondisi pengujian sama dengan kondisi pada pengujian kadar air yaitu kering udara
(suhu 28 0C; RH 64%; EMC 11.5%; 7 hari), kondisi lembap (suhu 26 0C; RH 80%
; EMC 15.8%; 7 hari), dan rendaman air (2 jam). Rumus yang digunakan sebagai
berikut:
ρ=
Ba
;
V
Keterangan :
=
ρ
Va
=
BKT
=
Di1
=
KA =
kerapatan (g/cm3)
volume awal (cm3)
berat kering tanur (g)
dimensi lebar awal (cm)
Ba − BKT
x
BKT
Ba
KA
Pi
Di2
=
=
=
=
;
Pi =
Di − Di
x
Di
%
berat awal (g)
kadar air (%)
pengembangan arah tangensial, radial (%)
dimensi lebar akhir (cm)
Pengujian sifat mekanis
Pengujian sifat mekanis teridiri dari uji MOE, MOR, dan uji kekerasan.
Pengujian MOE dan MOR dilakukan pada contoh uji berukuran 2 cm x 2 cm x 30
cm dengan jarak bentang 28 cm berdasarkan British Standard (BS-373) dalam
kondisi kering udara. Contoh uji kekerasan berukuran 5 cm x 4 cm x 2 cm
kemudian setengah bola baja dibenamkan ke kayu. Keteguhan geser rekat
menggunakan Japan Agriculture Standar (JAS 2007) dengan ukuran 2.5 cm x 1.7
cm x 2 cm. Besarnya nilai ditentukan dengan rumus :
MOE =
Keterangan :
MOE
=
MOR
=
P’
=
L
=
P
=
=
∆P
=
∆�
∆ PL
;
∆ybh
MOR =
P′ L
;
bh
H=
P′
;
A
SS =
modulus elastisitas (kg/cm2)
b
= lebar contoh uji (cm)
modulus patah (kg/cm2)
h
= tebal contoh uji (cm)
beban maksimum (kg)
H
= kekerasan (kg/cm2)
panjang bentang (cm)
A
= luas penampang (cm)
beban (kg)
SS = keteguhan geser (kg/cm2)
besarnya perubahan beban sebelum batas proporsi (kg)
besarnya perubahan defleksi akibat perubahan beban P (cm)
P′
A
Pengujian Sifat Finishing
Persiapan contoh uji
Contoh uji yang digunakan untuk pengujian sifat finishing berukuran 5 cm x
4 cm x 2 cm. Permukaan kayu dibersihkan menggunkan kertas ampelas nomor 180
searah dengan arah serat kayu. Pemberian filler dengan menggunakan kuas secara
5
merata pada permukaan kayu dan dibiarkan hingga kering, kemudian lapisan yang
sudah kering diampelas kembali dengan kertas ampelas nomor 240 hingga
permukaan kayu terlihat kembali. Pengecatan kayu menggunakan sistem
polyurethan menggunakan kuas dan dibiarkan hingga kering. Lapisan yang sudah
kering diampelas mengambang menggunakan kertas ampelas nomor 400 dan
pengecatan dilakukan sekali lagi untuk menghasilkan warna yang lebih tua.
Pengujian daya lekat lapisan cat metode cross cut
Pengujian plester yang digunakan sesuai dengan standar ASTM D3359-97.
Apabila lapisan film pada kayu memiliki ketebalan sampai dengan 2 mm maka
dibuat 7 goresan dengan jarak 1 mm. Goresan pertama dibuat tegak lurus dengan
goresan yang kedua sehingga terbentuk kotak-kotak kecil sebanyak 49 buah.
Goresan kayu dibersihkan terlebih dahulu dari sisa serbuk kayu. Kemudian plester
ditempelkan pada permukaan kayu dan secara cepat ditarik pada arah 45º terhadap
permukaan kayu. Tingkat kerusakan lapisan dapat terlihat dari banyaknya kotak
kecil yang menempel pada plester dan diklasifikan nilai hasil cross cut menurut
ASTM D3359-97.
Tabel 1 Klasifikan nilai daya lekat lapisan finishing pada permukaan kayu
Permukaan
Nilai ASTM
Persentase area yang hilang
0%
5B
Kurang dari 5%
4B
5% - 15%.
3B
15% - 35%
2B
35% - 65%
1B
Lebih besar dari 65%
0B
Sumber : ASTM D3359-97 (2002)
Analisis Data
Analisis pengaruh perlakuan pemanasan terhadap sifat fisis dan mekanis
kayu dilakukan dengan rancangan faktorial teracak lengkap yang menggunakan 3
faktor yaitu cara pemanasan (oven dan minyak), variasi suhu (120 ºC, 150 ºC, dan
180 ºC) dan variasi waktu (2, 5, dan 8 jam).
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisis Kayu
Warna
Perlakuan pemanasan kayu menggunakan oven dan minyak pada berbagai
variasi suhu dan waktu menghasilkan warna kayu yang lebih gelap dan seragam
(Gambar 1 dan 2). Hal tersebut sesuai dengan Korkut et al. (2008) mengatakan
bahwa perlakuan pemanasan kayu menghasilkan warna gelap yang lebih dekoratif.
Menurut Hill (2006) perubahan warna terjadi disebabkan adanya perubahan derajat
kristalin, derajat polimerisasi, dan kandungan OH. Pengaruh pemanasan oven
terhadap perubahan warna terjadi pada suhu yang lebih tinggi dibanding pemanasan
minyak.
1
3
2
4
5
6
7
8
9
10
0
Gambar 1 Perubahan warna kayu mindi pada pemanasan oven
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Gambar 2 Perubahan warna kayu mindi pada pemanasan minyak
Keterangan :
1 = kontrol
2 = suhu 120 ºC selama 2 jam
3 = suhu 120 ºC selama 5 jam
4 = suhu 120 ºC selama 8 jam
5 = suhu 150 ºC selama 2 jam
6 = suhu 150 ºC selama 5 jam
7 = suhu 150 ºC selama 8 jam
8 = suhu 180 ºC selama 2 jam
9 = suhu 180 ºC selama 2 jam
10 = suhu 180 ºC selama 2 jam
10
7
Tabel 2 Indeks perubahan warna kayu mindi setelah perlakuan pemanasan
Perlakuan
pemanasan
Kontrol
Oven
Suhu
120 ºC
150 ºC
180 ºC
Minyak
120 ºC
150 ºC
180 ºC
Waktu
2 jam
5 jam
8 jam
2 jam
5 jam
8 jam
2 jam
5 jam
8 jam
2 jam
5 jam
8 jam
2 jam
5 jam
8 jam
2 jam
5 jam
8 jam
Indeks
7.5 YR 7/4
7.5 YR 7/4
7.5 YR 7/4
7.5 YR 7/4
7.5 YR 7/6
7.5 YR 7/6
7.5 YR 7/6
7.5 YR 6/4
7.5 YR 6/4
7.5 YR 6/4
7.5 YR 6/8
7.5 YR 6/8
7.5 YR 6/8
7.5 YR 6/8
7.5 YR 6/8
7.5 YR 6/8
7.5 YR 3/2
7.5 YR 3/2
7.5 YR 3/2
Keterangan warna
Merah muda
Merah muda
Merah muda
Merah muda
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Coklat terang
Coklat terang
Coklat terang
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Kuning kemerah-merahan
Coklat gelap
Coklat gelap
Coklat gelap
Berdasarkan Munsell soil colour chart, kayu yang dipanaskan
menggunakan oven suhu 120 ºC memiliki nilai indeks perubahan warna yang sama
dengan kontrol sebesar 7.5 YR 7/4, namun pada suhu 150 ºC dan 180 ºC mengalami
perubahan warna menjadi 7.5 YR 7/6 dan 7.5 YR 6/4. Pemanasan kayu dalam
minyak sudah mengalami perubahan warna pada suhu 120 ºC, tetapi hingga suhu
150 ºC warna yang dihasilkan tetap sama yaitu 7.5 YR 6/8. Pada suhu yang lebih
tinggi (180 ºC), warna kayu menjadi lebih gelap yaitu 7.5 YR 3/2 (Tabel 2). Hasil
penelitian ini menunjukkan waktu pemanasan yang bervariasi menghasilkan warna
kayu mindi yang relatif sama. Pada suhu 180 ºC, kayu yang dipanaskan dalam
minyak berwarna coklat gelap sedangkan kayu yang dipanasakan dalam oven
berwarna coklat terang.
Kadar Air Kayu
Hasil penelitian menunjukkan penurunan kadar air kayu yang diberi
perlakuan pemanasan yaitu pada kering udara (RH 64% dan EMC 11.5%), kondisi
lembap (RH 80% dan EMC 15.8%) dan ketika dalam rendaman air (Gambar 3).
Kadar air kayu meningkat sesuai dengan pertambahan berat kayu akibat naiknya
RH dan EMC. Perubahan kondisi lingkungan dapat mempengaruhi kadar air kayu
dikarenakan sifat kayu yang higroskopis. Perbaikan sifat kadar air kayu ini dapat
dilihat dalam kondisi kering udara, udara lembap, dan perendaman air yang
menggambarkan kondisi kayu saat musim kering, basah dan ketika terkena hujan.
Kadar Air (%)
8
35
Kering
30
Lembap
25
Rendaman air
20
15
10
5
120 °C
150 °C
180 °C
Kontrol
120 °C
Oven
150 °C
8 jam
5 jam
2 jam
8 jam
5 jam
2 jam
8 jam
5 jam
2 jam
8 jam
5 jam
2 jam
8 jam
5 jam
2 jam
8 jam
5 jam
2 jam
0
180 °C
Minyak
Pemanasan
Gambar 3 Kadar air kayu mindi pada tiga kondisi pengujian
Kadar air kayu setelah pemanasan lebih rendah dibanding kontrol (Gambar
3). Hal ini sesuai dengan Haygreen dan Bowyer (1996), apabila suatu kayu telah
mengalami proses pemanasan maka gugus hidroksil selulosa dinding sel bergerak
saling mendekat sehingga apabila terjadi adsorpsi air maka lebih sedikit tempat bagi
air. Penurunan kadar air kayu setelah pemanasan minyak lebih rendah dibanding
kayu dari pemanasan oven. Hal ini sesuai dengan pernyataan Coto (2005) bahwa
penggunaan minyak yang bersifat hidrofobik dalam proses pemanasan mampu
menghalangi kayu terhadap air yang berasal dari lingkungan sehingga mampu
menurunkan sifat higroskopis kayu.
Tabel 3 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh perlakuan pemanasan terhadap nilai
kadar air kayu mindi pada tiga kondisi
Parameter terukur
Kering udara
Udara lembap
Rendaman air
Keterangan :
T
**
*
tn
=
=
=
=
T
**
**
**
S
**
**
**
W
tn
tn
tn
Kayu mindi
T*S T*W
*
tn
*
tn
**
tn
S*W
tn
tn
tn
teknik pemanasan S = suhu pemanasan W =
berbeda sangat nyata pada selang kepercayaan 95%
berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
T*S*W
tn
tn
tn
waktu pemanasan
Berdasarkan Tabel 3, menunjukkan bahwa hasil analisis sidik ragam selang
kepercayaan 95%, interaksi teknik pemanasan dan perbedaan suhu pemanasan
nyata berpengaruh terhadap penyerapan air ke dalam kayu pada berbagai kondisi
lingkungan. Kayu yang dipanaskan dalam minyak dan oven mengalami penurunan
sifat higroskopis masing-masing mencapai 62% dan 18%.
9
Tabel 4 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh interaksi teknik dan suhu pemanasan
terhadap nilai kadar air kayu pada tiga kondisi
Parameter terukur
Kering udara
Kondisi
Udara lembap
Rendaman air
Minyak
180 °C
150 °C
120 °C
Kontrol
8.0 a
10.3b
13.1 cde
14.2 e
180 °C
150 °C
120 °C
Kontrol
bc
10.4 a
13.3 b
15.9 cd
18.0 e
13.1 a
17.0 b
20.3 c
29.0 f
14.2 bc
15.2 cd
16.7 de
18.0 e
25.0 d
25.8 de
27.6 ef
29.0 f
Oven
11.1
12.1 cd
13.3 de
14.2 e
Keterangan : huruf superscript yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan hasil yang berbeda
nyata berdasarkan uji Duncan (P