Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Tumih (Combretocarpus rotundatus (Miq.) Danser) Asal Kalimantan Tengah
SIFAT FISIS DAN MEKANIS KAYU TUMIH
(Combretocarpus rotundatus (Miq.) Danser)
ASAL KALIMANTAN TENGAH
RIFSI IRDIANA FEBRIAN
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 dan Mekanis
Kayu Tumih (Combretocarpus rotundatus (Miq.) Danser) Asal Kalimantan Tengah
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, Desember 2014
Rifsi Irdiana Febrian
NIM E24100096
ABSTRAK
RIFSI IRDIANA F. Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Tumih (Combretocarpus
rotundatus (Miq.) Danser) Asal Kalimantan Tengah. Dibimbing oleh TRISNA
PRIADI
Kayu tumih (Combretocarpus rotundatus) merupakan jenis kayu kurang
dikenal yang banyak tumbuh di hutan sekunder atau hutan dengan kanopi terbuka
yang digenangi oleh air gambut dan rawa kerangas di Kalimantan Tengah.
Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk menganalisis sifat fisis dan sifat mekanis
dari kayu tumih untuk pengolahan dan pemanfaatan secara tepat. Hasil penelitian
menunjukan rerata nilai kerapatan kering oven dan berat jenis kayu tumih yang
diteliti masing-masing adalah 0.99 g/cm3 dan 0.70. Kadar air segar dan kadar air
kering udara kayu tumih masing–masing adalah 63.51% dan 16.48%. Susut volume
dari kondisi segar ke kering udara dan ke kering oven dengan rerata masing-masing
3.36% dan 6.85 %. Penyusutan tangesial dan radial dari kondisi kering udara ke
kering oven masing-masing sebesar 6.38% dan 3.59%. Nilai T/R rasio dari kayu
tumih sebesar 1.86 menunjukan bahwa kayu ini memiliki kestabilan dimensi yang
cukup baik. Permeabilitas kayu tumih pada arah longitudinal 1.2 kali arah radial
dan 1.4 kali arah tangensial. Pengujian mekanis menghasilkan nilai MOE, MOR,
dan kekerasan dari kayu tumih masing – masing sebesar, 106 131.80 kg/cm2,
551.31 kg/cm2, dan 119.45 kg/cm2. Berdasarkan nilai sifat mekanis tersebut kayu
tumih tergolong kayu kelas kuat III yang cukup baik digunakan untuk kusen, panel
pintu, jendela, mebel, lantai parket, dan anak tangga.
.
Kata kunci: kayu tumih, penyusutan, permeabilitas, sifat fisis, sifat mekanis.
ABSTRACT
RIFSI IRDIANA F. Physical and Mechanical Properties of Tumih Wood
(Combretocarpus rotundatus (Miq.) Danser) from Central Kalimantan. Supervised
by TRISNA PRIADI
Tumih wood (Combretocarpus rotundatus) is a lesser known species which
usually grows in secondary forest or forest with an open canopy that is flooded with
peat water and swamp peat in Central Kalimantan. The purpose of this research was
to analyze physical properties and mechanical properties of tumih wood for
appropriate processing and utilization. The results showed the average value of
oven dry density and specific gravity of tumih wood were 0.99 g/cm3 and 0.70. Its
fresh and air dry moisture content content were 63.51% and 18.64% respectively.
The volume shrinkage from fresh conditions to air dry and oven dry conditions were
3.36% and 6.85% respectively. The tangential and radial shrinkage were 6.38% and
3.59% respectively. So the T/R shrinkage ratio was 1.86 which showed that this
wood had good dimensional stability. Permeability of longitudinal was about 1.2
times and 1.4 times of radial and tangential permeability respectively. The
mechanical test results of MOE, MOR, and hardness of tumih wood were 106
131.80 kg/cm2, 551.31 kg/cm2, and 119.45 kg/cm2 respectively. Based on this
mechanical properties tumih wood was classified strength class III which is good
to be used as sills, door panel, window, furniture, parquet flooring and rung .
Keywords: tumih wood, shrinkage, permeability, physical properties, mechanical
properties.
SIFAT FISIS DAN MEKANIS KAYU TUMIH
(Combretocarpus rotundatus (Miq.) Danser)
ASAL KALIMATAN TENGAH
RIFSI IRDIANA FEBRIAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan
pada
Departemen Hasil Hutan
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Tumih (Combretocarpus rotundatus
(Miq.) Danser) Asal Kalimantan Tengah
Nama
: Rifsi Irdiana Febrian
NIM
: E24100096
Disetujui oleh
Dr Ir Trisna Priadi, MEng Sc
Pembimbing
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Fauzi Febrianto, MS
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu wa Ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2014 ini ialah Sifat
Fisis dan Mekanis Kayu Tumih (Combretocarpus rotundatus (Miq.) Danser) Asal
Kalimantan Tengah.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Trisna Priadi, MEng Sc
selaku pembimbing, kepada orang tua dan adik yang telah mendampingi dan
mendukung penulis semasa kuliah, kepada Zevy Augrind L, Qisthya Octa, Agnes
Samuel, Yusril L. Habibi, Fauzan Fahrusiam, Windi Ayu P, teman – teman
Departemen Hasil Hutan 47, kepada Bapak Dr Suwido H. Limin dari Center for
International Cooperation in Sustainable Management of Tropical Peat Land
(CIMTROP), Wisma Windi 24 dan kepada laboran juga staff non akademis
Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor karena
dengan bantuan dan dukungan mereka penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah
ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Desember 2014
Rifsi Irdiana Febrian
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
1
TINJAUAN PUSTAKA
2
METODE
5
Waktu dan Tempat Penelitian
5
Alat
5
Prosedur Analisis Data
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
10
Tabel 3 Evaluasi kelas kuat kayu tumih berdasarkan PKKI NI 5-1961
16
SIMPULAN DAN SARAN
16
Simpulan
16
Saran
16
DAFTAR PUSTAKA
17
LAMPIRAN
19
RIWAYAT HIDUP
20
DAFTAR TABEL
1 Kelas kuat kayu menurut PKKI NI 5-1961
2 Pengujian sifat mekanis kayu tumih dari empulur kearah kulit
3 Evaluasi kelas kuat kayu tumih berdasarkan PKKI NI 5-1961
10
15
16
DAFTAR GAMBAR
1 Pohon, pancang, semai, bunga, dan buah tumih
2 Log kayu tumih, penampang radial, dan tangensial
3 Contoh uji kadar air, kerapatan, berat jenis, susut volume dan
penyusutan arah radial dan tangesial kayu tumih
4 Contoh uji permeabilitas kayu tumih dan perendaman contoh uji
5 Contoh uji sifat mekanis kayu tumih dan pengujiannya dengan
Instron
6 Kerapatan kering oven kayu tumih dari empulur ke arah kulit
7 Berat jenis kayu tumih dari empulur kearah kulit
8 Kadar air segar dan kadar air kering udara kayu tumih
9 Susut volume kayu tumih dari kondisi segar ke kering oven
10 Penyusutan kayu tumih arah radial dan arah tangensial
dari kondisi kering udara ke kondisi kering oven
11 Kadar air kayu tumih bidang tangensial, radial, dan longitudinal
2
6
6
9
10
11
11
12
13
14
15
DAFTAR LAMPIRAN
1 Hasil pengujian sifat fisis kayu tumih
19
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Saat ini pasokan kayu komersial dari hutan alam sudah semakin berkurang.
Hal ini berbanding terbalik dengan kebutuhan kayu yang semakin meningkat. Pada
tahun 2013 kebutuhan kayu bulat Indonesia sekitar 39 juta m3 sementara hutan
produksi di Indonesia hanya mampu menyediakan sekitar 14 juta m3 (Kemenperin
2013). Diperkirakan masih banyak jenis-jenis kayu tropis yang berpeluang untuk
dimanfaatkan dan dikembangkan. Menurut Badan Inventarisasi dan Tata Guna
Hutan, Departemen Kehutanan, di Indonesia terdapat 3 124 jenis kayu yang terdiri
dari kayu komersial, non komersial, tak dikenal, maupun jenis kayu budidaya
(Dwianto et al. 2008).
Keterbatasan bahan baku kayu baik untuk konstruksi maupun non
konstruksi khususnya yang berasal dari hutan tropis perlu segera diatasi. Salah
satunya dengan upaya diversifikasi bahan dengan melakukan pemanfaatan jenisjenis kayu yang belum banyak dikenal namun memiliki potensi yang besar dan
memiliki sifat kayu yang unggul.
Hal yang mendasari penelitian ini adalah bahwa sampai saat ini
pemanfaatan jenis kayu yang tergolong kurang dikenal (lesser known species)
masih sangat terbatas sedangkan ribuan jenis lainnya belum dimanfaatkan dengan
baik. Salah satu dari kayu yang kurang dikenal adalah kayu tumih (Combretocarpus
rotundatus (Miq.) Danser) yang berasal dari Kalimantan Tengah. Penggunaan kayu
tumih masih terbatas secara lokal untuk bahan bakar, konstruksi, dan bantalan lori.
Pemanfaatan kayu tumih untuk industri pengolahan kayu memerlukan pemahaman
terhadap sifat-sifat penting dari kayu tersebut sehingga kayu dapat dimanfaatkan
secara maksimal.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis sifat fisis dan sifat mekanis dari
kayu tumih (Combretocarpus rotundatus) agar dapat dimanfaatkan secara tepat.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi yang lengkap
mengenai sifat fisis dan sifat mekanis kayu tumih untuk pengolahan dan
pemanfaatan kayu tumih secara tepat.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Tumih (Combretocarpus rotundatus (Miq.) Danser)
Kayu tumih merupakan jenis kayu kurang dikenal yang biasanya tumbuh di
hutan sekunder atau hutan dengan kanopi terbuka yang digenangi oleh air gambut
dan rawa kerangas di Kalimantan Tengah. Kayu tumih biasa digunakan oleh
penduduk lokal untuk bahan bakar, konstruksi interior, dan bantalan lori. Pohon
tumih dapat mencapai tinggi maksimum hingga 40 m dan diameter batang
mencapai 100 cm (Maimunah 2014). Permukaan kulit tidak teratur berwarna
cokelat keabu-abuan. Kulit kayu bagian dalam keras berwarna jingga cokelat.
Komposisi daun alternatif, sederhana, daun muda mencolok merah terang hingga
merah gelap. Bunganya memiliki jumlah benangsari 2 kali jumlah kelopak dan
memiliki tingkat ovarium yang rendah. Buah kering dan bersayap, dengan biji
berbentuk gelondongan (Saito et al. 2005). Dibawah ini merupakan taksonomi dari
kayu tumih:
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Kelas
: Dicotyledoneae
Ordo
: Anisophylleales
Famili
: Anisophylleaceae
Genus
: Combretocarpus
Spesies
: Combretocarpusrotundatus (Miq). Danser
Pohon
Pancang
Semai
Bunga
Buah
Sumber: Panduan Lapang Identifikasi Jenis Pohon Hutan (Thomas 2013)
Gambar 1 Pohon, pancang, semai, bunga, dan buah kayu tumih.
3
Sifat Fisis Kayu
Sifat fisis adalah karakteristik kuantitatif dan ketahanan dari pengaruh
lingkungan. Sifat fisis yang penting diperhatikan dari kayu diantaranya adalah
kadar air, berat jenis, dan kerapatan (Bowyer et al. 2003).
Kadar Air
Menurut Bowyer (2003) kadar air didefinisikan sebagai persentase air yang
terkandung dalam kayu. Kadar air dinyatakan dalam persen terhadap berat kering
ovennya. Kadar air sangat dipengaruhi oleh sifat higroskopis kayu. Air dalam kayu
terdiri dari air bebas dan air terikat dimana keduanya secara bersamaan menentukan
kadar air kayu. Air yang terdapat dalam rongga sel kayu disebut sebagai air bebas
(free water). Air yang terdapat di dalam dinding sel disebut air terikat (bound water).
Kadar air maksimum terjadi pada waktu seluruh rongga sel penuh berisi air bebas
dan dinding sel jenuh air. Pada kayu basah yang baru ditebang, kadar air dapat
mencapai 40% hingga 200%. Kondisi dimana dinding sel jenuh dengan air
sedangkan rongga sel kosong dinamakan kondisi kadar air titik jenuh serat
(Simpson et al. 1999). Kadar air titik jenuh serat besarnya tidak sama untuk setiap
jenis kayu yang disebabkan karena perbedaan struktur dan komponen kimia. Pada
umumnya kadar air titik jenuh serat berkisar antara 25%-30%. Tsoumis (1991)
menyatakan bahwa besarnya titik jenuh serat berkisar antara 20%-40%. Dalam satu
jenis pohon kadar air bervariasi tergantung pada tempat tumbuh dan umur pohon.
Kadar air kayu akan berubah sesuai dengan kondisi iklim tempat dimana kayu
berada akibat dari perubahan suhu dan kelembaban udara (Bowyer et al. 2003).
Kadar air suatu kayu perlu diketahui sebelumnya untuk memudahkan pekerjaan
dalam mengolah kayu.
Kerapatan
Kerapatan didefinisikan sebagai massa atau berat persatuan volume yang
dinyatakan dalam pon per kaki kubik atau kilogram per meter kubik (Bowyer et al.
2003). Menurut Tsoumis (1991), kerapatan bervariasi pada arah vertikal maupun
horizontal. Pada bagian kayu yang posisinya lebih tinggi memiliki kerapatan yang
rendah, hal ini diakibatkan faktor mekanis dan faktor biologis. Pada arah horizontal,
kerapatan dipengaruhi oleh umur. Kayu yang umurnya lebih muda memiliki
kerapatan lebih rendah. Kerapatan mempengaruhi sifat-sifat higroskopisitas,
penyusutan dan pengembangan, sifat mekanis, sifat akustik, kelistrikan, dan lainnya
sehingga perlu diketahui sebelum pengerjaan kayu dilakukan.
Berat Jenis
Berat jenis (BJ) adalah rasio antara kerapatan suatu bahan dengan kerapatan
air. Berat jenis disebut juga kerapatan relatif (Tsoumis 1991). Simpson et al. (1999)
mengemukakan bahwa berat jenis adalah rasio antara kerapatan kayu dengan
kerapatan air pada kondisi suhu air 4.40C. Kerapatan air pada kondisi tersebut
adalah 1 g/cm3. Berat jenis kayu perlu diketahui sebelum proses pengerjaan karena
kayu dengan berat jenis yang tinggi akan sulit dikerjakan sehingga memerlukan
perlakuan pendahuluan.
4
Penyusutan
Penyusutan adalah penurunan dimensi kayu akibat keluarnya air terikat dari
dinding sel yang dapat mempengaruhi cacat dalam proses pengeringan kayu. Faktor
- faktor yang berpengaruh terhadap penyusutan kayu antara lain kadar air, kerapatan,
struktur/anatomi kayu, kadar ekstraktif, kandungan/komposisi bahan penyusun
kimia (Tsoumis 1991). Kondisi lingkungan yang dapat mempengaruhi proses
pengeringan menurut Tsoumis (1991) adalah panas, kelembaban relatif, sirkulasi
udara, dan vakum. Penyusutan terjadi akibat kayu kehilangan air dibawah titik
jenuh serat. Susut dimensi kayu berbeda pada ketiga arahnya (radial, tangensial,
dan longitudinal). Penyusutan arah longitudinal sering kali diabaikan karena
persentasenya kecil berkisar antara 0.1%-0.2% atau kurang dari 4%. Penyusutan
arah tangensial 1-3 kali lebih besar daripada penyusutan arah radial, yang
diakibatkan adanya jaringan jari-jari, pernoktahan lebih rapat pada dinding radial,
dominasi kayu musim panas dalam arah tangensial, dan perbedaan dalam massa
dinding sel secara radial lawan tangensial (Bowyeret al. 2003).
Permeabilitas
Permeabilitas kayu adalah ukuran kemudahan atau kemampuan kayu dialiri
cairan seperti melalui bagian dalamnya dibawah perbedaan tekanan statis atau
dinamis yang dipengaruhi oleh nilai absorbsi dan retensi apabila menggunakan
bahan pelarut (Tanaka et al. 2010). Absorbsi didefinisikan sebagai jumlah cairan
yang meresap ke dalam kayu segera sesudah proses perendaman selesai, dinyatakan
dalam berat per satuan volume kayu (Rahayu et al. 2008).
Sifat Mekanis
Sifat mekanis kayu merupakan ukuran ketahanan kayu terhadap gaya luar
yang cenderung merubah bentuk benda. Ketahanan kayu tersebut tergantung pada
besarnya gaya dan cara pembebanan (tarik, tekan, geser, dan pukul). Kayu
menunjukkan perbedaan sifat mekanis dalam arah pertumbuhan yang berbeda
(aksial, radial, dan tangensial) (Tsoumis 1991). Sifat mekanis kayu merupakan sifat
yang penting dari bahan baku kayu yang akan digunakan untuk bangunan. Dalam
penggunaan struktural, sifat mekanis merupakan kriteria pertama untuk pemilihan
bahan baku yang akan digunakan (Bowyer et al. 2003). Sifat mekanis kayu yang
penting untuk penggunaan struktural diantaranya adalah MOE, MOR dan
kekerasan.
Modulus of Elasticity (MOE)
Modulus elastisitas adalah ukuran ketahanan terhadap pelengkungan yang
berhubungan langsung dengan kekakuan kayu. Apabila tekanan yang diberikan
tidak melebihi batas proporsi maka tidak akan menimbulkan defleksi karena
semakin tinggi nilai MOE akan semakin berkurang defleksi bahan dengan ukuran
tertentu pada beban tertentu (Haygreen et al. 1989). Menurut Tsoumis (1991),
elastisitas adalah sifat benda yang mampu kembali ke kondisi semula dalam bentuk
dan ukurannya ketika beban yang mengenainya dihilangkan. Nilai modulus
elastisitas kayu bervariasi antara 25 510 kg/cm2 –173 469 kg/cm2. Nilai modulus
elastis kayu berbeda pada ketiga arah pertumbuhannya. Pada arah tranversal
modulus elastisitas hanya berkisar 3 061 kg/cm2–6 122 kg/cm2, sedangkan
perbedaan untuk arah radial dan tangensial tidak nyata. Nilai MOE dapat digunakan
5
untuk menentukan beban yang aman dari material kayu yang bersangkutan dalam
membuat konstruksi.
Modulus of Rupture (MOR)
Modulus of rupture (MOR) adalah sifat kekuatan kayu yang menentukan
besarnya beban yang dapat dipikul oleh sebuah papan atau balok. Kekuatan lentur
menggambarkan kapasitas beban maksimum yang dapat diterima oleh kayu
tersebut. Biasa disebut dengan modulus patah yang pada bervariasi antara 561
kg/cm2–1 632 kg/cm2. Nilai kekuatan lentur menunjukan kecenderungan yang sama
dengan kekuatan tarik aksial sehingga modulus patah dapat digunakan sebagai
petunjuk kekuatan tarik aksial jika data nilai kekuatan tersebut tidak tersedia.
Kekuatan lentur kayu lebih rendah dibandingkan logam tetapi lebih tinggi dari
kebanyakan bahan non logam (Tsoumis 1991). Nilai MOR suatu kayu digunakan
untuk menentukan beban maksimal dalam membuat konstruksi yang aman.
Kekerasan
Mardikanto et al. (2011) menyatakan kekerasan kayu merupakan
kemampuan kayu untuk menahan kikisan dan perusakan pada permukaannya. Sifat
kekerasan ini dapat dikatakan sebagai kemampuan kayu untuk menahan kikisan
(abrasi) pada permukaanya. Apabila sifat ini digabungkan dengan sifat keuletan,
merupakan gabungan sifat yang sangat menentukan dalam pemakaian kayu utnuk
bahan bangunan. Pada dasarnya sifat kekerasan kayu dipengaruhi oleh
kerapatannya, tetapi selain itu ditentukan pula oleh ukuran serat, daya ikat antar
serat serta susunan serat kayunya.
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Februari sampai Juli 2014. Penelitian
dilakukan di Laboratorium Sifat Fisis Kayu, Bagian Teknologi Peningkatan Mutu
Kayu dan Laboratorium Rekayasa Desain dan Bangunan Kayu, Bagian Rekayasa
Desain dan Bangunan Kayu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan Institut
Pertanian Bogor.
Alat
Alat yang digunakan adalah Universal Testing Machine Instron, oven,
timbangan elektrik, desikator, kipas (fan), kaliper, moisture meter, gelas piala,
desikator, oven, timbangan elektrik, kuas, chainsaw, band saw, circular saw, dan
alat tulis.
Bahan
Bahan yang digunakan adalah log kayu tumih (Gambar 2a) dari bagian
pangkal pohon yang berumur ± 10 tahun, berdiameter ± 22 cm dan panjang ± 1.5
meter yang diperoleh dari Kecamatan Sebangau Kuala Kabupaten Katingan Pulang
Pisau, Kalimantan Tengah. Sebelum dibuat contoh uji log dibelah menjadi papan
6
tangensial dan radial dengan penampang lebar yang tampak seperti Gambar 2b dan
Gambar 2c.
(a)
(b)
(c)
Gambar 2 Log kayu tumih (a), penampang tangensial (b), dan penampang
radial (c).
Prosedur Analisis Data
Pengujian Sifat Fisis Kayu
Sifat fisis yang diuji adalah kadar air, berat jenis, kerapatan, susut volume,
penyusutan pada arah radial dan tangensial, serta permeabilitas. Pengujian kadar air
mengikuti standar DIN 52 183, kerapatan dan berat jenis mengikuti standar DIN 52
182.
(a)
(b)
Gambar 3 Contoh uji kadar air, kerapatan, berat jenis, dan susut volume
kayu tumih (a), contoh uji penyusutan kayu tumih arah radial
dan tangensial (b).
Pengujian kadar air menggunakan 5 contoh uji kayu tumih yang dipotong
dari arah empulur ke bagian kulit log berukuran 2 cm x 2 cm x 2 cm (Gambar 3a)
ditimbang dan diukur volumenya untuk mendapatkan berat awal dan volume awal
contoh uji. Volume contoh uji diukur menggunakan prinsip Archimedes dengan
mencelupkan contoh uji kedalam gelas ukur berisi air diatas timbangan elektrik.
Penambahan berat yang terjadi menggambarkan volume contoh uji yang
dicelupkan. Contoh uji selanjutnya dikeringkan dengan kipas (fan) pada kondisi
ruangan dengan rata–rata suhu 27 0C dan kelembababan 80% selama 1 minggu
kemudian ditimbang dan diukur volumenya sehingga diperoleh berat kering udara
dan volume kering udara. Setelah itu contoh uji dikeringkan dalam oven bersuhu
7
103 ± 2 0C hingga beratnya konstan kemudian ditimbang dan diukur volumenya
sehingga diperoleh berat kering oven dan volume kering oven. Kadar air segar,
kadar air kering udara, kerapatan kering oven, dan berat jenis kayu tumih dihitung
menggunakan rumus :
KA =
KAk =
BJ =
Keterangan:
KAs
KAku
BJ
Kerapatanko
W0
W1
W2
V0
V1
V2
�
W −W
X
W
W −W
x
W
W
V /ρ standar
Kerapatanko =
W
V
= kadar air segar (%)
= kadar air kering udara (%)
= berat jenis
= kerapatan kering oven (g/cm3)
= berat awal contoh uji (gram)
= berat kering udara contoh uji (gram)
= berat kering oven contoh uji (gram)
= volume awal contoh uji (cm3)
= volume kering udara contoh uji (cm3)
= volume kering oven contoh uji (cm3)
= kerapatan air pada suhu 4 0C (1g cm-3)
Pengujian penyusutan mengikuti DIN 52 184 dan DIN 52 184 5. Contoh uji
susut volume berukuran 2 cm x 2 cm x 2 cm (Gambar 3a). Pengukuran contoh uji
dilakukan dengan menggunakan kaliper untuk mendapatkan volume awal,
selanjutnya dikeringudarakan dengan fan sehingga diperoleh volume kering udara.
Setelah itu contoh uji dikeringkan dalam oven bersuhu 103 ± 2 0C hingga beratnya
konstan untuk memperoleh volume kering oven.
Contoh uji penyusutan arah radial dan tangensial (Gambar 3b) dibuat
berukuran 2 cm (arah radial) x 2 cm (arah tangensial) x 1 cm (arah longitudinal).
Contoh uji dikeringudarakan hingga mencapai kadar air target 12%. Selanjutnya
dimensi contoh uji diukur pada arah radial dan arah tangensial. Selanjutnya contoh
uji dikeringkan dalam oven bersuhu 103 ± 2 0C hingga beratnya konstan. Kemudian
dimensi contoh uji diukur kembali pada arah radial dan tangensial. Nilai susut
volume (SV), penyusutan radial dan tangensial serta rasio susut (T/R) ditentukan
dengan rumus:
SVk =
V −V
x
V
%
8
SVk =
V −V
x
V
L=
T⁄R =
L −L
L
%
% susut tangensial
% susut radial
Keterangan:
SVku = susut volume kering udara (%)
SVko = susut volume kering oven (%)
L
= penyusutan (%)
T/R = rasio penyusutan arah tangensial dengan radial
V0
= volume awal contoh uji (cm3)
V1
= volume kering udara contoh uji (cm3)
V2
= volume kering oven contoh uji (cm3)
L0
= panjang arah radial atau tangensial contoh uji kondisi kering
udara (cm)
L1
= panjang arah radial atau tangensial contoh uji kondisi kering
oven (cm)
Pengujian permeabilitas kayu dilakukan dengan merendam contoh uji kayu
berukuran 5 cm x 5 cm x 10 cm (Gambar 4a) yang dilapisi cat pada permukaan
selain yang diuji arah permeabilitasnya. Dimensi arah panjang merupakan arah
permeabilitas yang diuji. Pada pengujian arah longitudinal, maka arah tangensial
dan radial yang ditutup. Pada pengujian arah radial, maka arah longitudinal dan
tangensial yang ditutup. Pada pengujian arah tangensial, maka arah longitudinal dan
tangensial yang ditutup.
Perendaman contoh uji dilakukan selama 1 minggu (Gambar 4b). Setelah
perendaman contoh uji kayu dipotong setebal 1 cm sebanyak 2 kali pada arah
permeabilitas yang diuji. Kemudian ditentukan kadar air kayu dari ke 2 segmen
tersebut. Contoh uji ditimbang kemudian dikeringkan dalam oven bersuhu 103 ± 2
0
C hingga beratnya konstan, kemudian ditimbang lagiuntuk mendapat berat kering
ovennya.
Rumus kadar air sebagai berikut :
KA =
W −W
W
Keterangan:
KA
= kadar air (%)
W0
= berat contoh uji setelah direndam (gram)
W1
= berat kering oven (gram)
9
(a)
(b)
Gambar 4 Contoh uji permeabilitas kayu tumih (a), dan perendaman contoh
uji (b).
Pengujian Sifat Mekanis Kayu
Prosedur pengujian sifat mekanis kayu mengikuti British Standard (BS-373:
1957) tentang metode pengujian standar untuk contoh kayu kecil bebas cacat. Sifat
mekanis yang diuji adalah modulus of elasticity (MOE), modulus of rupture (MOR)
dan kekerasan.
Pengujian lentur statis menggunakan contoh ujiberukuran 2 cm x 2 cm x 30
cm (Gambar 5a) yang diambil dari papan radial dalam kondisi kering udara.
Selanjutnya contoh uji dipasang pada UTM Instron diberi pembebanan tetap
ditengah contoh uji dengan panjang bentang 28 cm (Gambar 5b). Kemudian dicatat
nilai beban dan defleksinya per mm hingga kayu mengalami kerusakan. Pengujian
kekerasan menggunakan contoh uji yang diambil dari papan radial dengan ukuran
2 cm x 2 cm x 6 cm dalam kondisi kering udara. Pengujian dilakukan dengan cara
membenamkan setengah bola baja berdiameter 0.444 inchi kearah radial dan
tangensial dengan luas penampang tekan 1 cm dengan kecepatan 0.25 inch/menit
hingga masuk ke dalam kayu. Nilai MOE, MOR dan kekerasan yang dihitung
dengan rumus:
MOE =
P′L
; MOR =
∆′bh
PmaxL
Pmax
; H=
bh
A
Keterangan:
MOE = Modulus of elasticity atau kekakuan (kg cm-2)
MOR = Modulus of rupture atau kekuatan patah (kg cm-2)
H
= kekerasan (kg cm-2)
Pmax = Beban maksimum (kg)
P’
= Perubahan beban yang terjadi dibawah batas proporsi (kg)
L
= Bentang (cm)
�’
= Perubahan defleksi akibat beban (cm)
b
= Lebar contoh uji (cm)
h
= Tebal contoh uji (cm)
A
= Luas bidang pengujian (cm2)
10
(a)
(b)
Gambar 5 Contoh uji sifat mekanis kayu tumih (a), dan pengujiannya menggunakan
Instron (b).
Nilai MOE dan MOR dari kayu tumih akan diklasifikasikan kelas kuatnya
bedasarkan standar Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia (PKKI) NI 5-1961 pada
Tabel 1.
Tabel 1 Kelas kuat kayu menurut PKKI NI 5-1961
Kelas Kuat
I
II
III
IV
V
Berat Jenis
> 0.9
0.6 – 0.9
0.4 – 0.6
0.3 – 0.4
< 0.3
MOE (kg/cm2)
125 000
100 000
80 000
60 000
40 000
MOR (kg/cm2)
> 1 100
725 – 1 100
500 – 725
360 – 500
< 360
Sumber: Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia NI 5-1961
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisis Kayu
Kerapatan Kering Oven dan Berat Jenis Kayu
Hasil pengujian menunjukkan bahwa nilai kerapatan kering oven (Gambar
6) dan berat jenis (Gambar 7) kayu tumih menunjukan kecenderungan yang sama
meningkat dari segmen dekat empulur hingga segmen 3 tetapi pada segmen 4 dan
5 tidak ada peningkatan lagi. Meningkatnya nilai kerapatan kering oven dan berat
jenis kayu tumih dari empulur ke segmen 3 disebabkan kayu tumih tersebut masih
merupakan kayu juvenil. Kayu juvenil terbentuk di sekitar empulur sebagai akibat
dari pengaruh pemanjangan meristem apikal dalam susunan kayu oleh kambium.
Ketika kerapatan atau panjang serat tiap lingkaran tumbuh masih belum stabil
berarti kayu masih dalam masa peralihan antara kayu muda dan kayu dewasa
(Wahyudi et al. 2005).
Nilai tertinggi kerapatan kering oven kayu tumih sebesar 1.04 g/cm3 dengan
rerata 0.99 g/cm3. Berat jenis kayu tumih berkisar antara 0.66–0.75 dengan rerata
11
0.70. Berat jenis kayu tumih menyerupai kayu jati Tectona grandis yang berkisar
antara 0.62 – 0.75 (Martawidjaya et al. 1981). Dengan demikian berdasarkan berat
jenisnya kayu tumih tergolong dalam kayu kelas kuat II mengacu pada PKKI NI 51961.
GambarGambar 6 Kerapatan kering oven kayu tumih dari arah empulur kearah
kulit.
Gambar 7
Berat jenis kayu tumih dari empulur kearah kulit.
Kadar Air Kayu
Hasil pengujian kadar air dapat dilihat pada Gambar 8. Kadar air segar dan
kering udara kayu tumih memiliki kecenderungan yang sama yaitu meningkat dari
segmen dekat empulur hingga segmen 3 kemudian menurun hingga segmen 5.
Kadar air segar tertinggi terdapat pada segmen 3 sebesar 75.31% terendah pada
segmen 5 sebesar 51.34% dengan rerata 63.51%. Kadar air kering udara tertinggi
terdapat pada segmen 3 sebesar 18.65% dan dengan rerata 16.48%.
Peningkatan kadar air kayu tumih dari empulur sampai ke segmen 3 ini
disebabkan karena segmen-segmen tersebut merupakan kayu juvenil. Kayu juvenil
pada umumnya memiliki kadar air yang lebih tinggi dibandingkan kayu dewasa.
Kadar air yang tinggi pada kayu juvenil disebabkan oleh dinding sel yang lebih tipis
dan rongga sel yang lebih lebar dibandingkan kayu dewasa sehingga kemampuan
12
kayu juvenil untuk menampung air bebas menjadi lebih besar (Manuhuwa 2007).
Basri et al. (2012) mengemukakan hasil serupa bahwa kayu muda memiliki
kandungan air dalam jumlah yang lebih banyak. Rendahnya kadar air pada segmen
5 (dekat kulit) disebabkan oleh keluarnya air pada bagian terluar kayu akibat
terpapar langsung dengan lingkungan pada proses pengiriman dan penyimpanan
log kayu tumih.
Gambar 8 Kadar air (KA) segar dan kering udara kayu tumih.
Penyusutan
Nilai susut volume kayu tumih dari kondisi segar ke kering oen dapat dilihat
pada Gambar 9, yang pada umumnya meningkat dari segmen 2 hingga segmen 5,
kecuali pada segmen 1 memilki susut yang lebih besar dari segmen lainnya. Susut
volume dari kayu tumih tergolong tinggi. Hal ini terkait dengan massa kayu tumih
yang banyak sebagaimana dinyatakan dengan berat jenisnya.
Susut volume dari kondisi segar ke kering oven tertinggi terdapat pada
segmen 1 sebesar 7.79% dan terendah sebesar 6.10% dengan rerata 6.85% (Gambar
5). Tingginya susut volume di segmen 1 disebabkan oleh fenomena collapse akibat
penyusutan kayu tidak normal (abnormal shrinkage) yang terjadi karena runtuhnya
sel-sel kayu bagian dalam akibat gaya kohesi air yang menarik air keluar dari dalam
sel (Wu Yi-Qiang et al. 2006) serta terjadinya tegangan tarik pada dinding sel
kedalam rongga sel. Collapse biasa terjadi pada kayu muda yang umumnya
berdinding sel tipis (Biecheleet et al. 2009).
13
Gambar 9 Susut volume kayu tumih dari kondisi segar ke kering oven.
Susut volume dari kondisi segar ke kering udara berkisar antara 2.08%4.14% dengan rerata 3.36%. Rerata penyusutan tangesial dan radial dari kondisi
kering udara ke kering oven masing-masing sebesar 6.38% dan 3.59% (Gambar 10).
Penyusutan pada arah tangensial lebih besar dari pada arah radial yang disebabkan
oleh susunan jari-jari yang memanjang ke arah radial sehingga penyusutan ke arah
radial tertahan oleh jari-jari (Brown et al. 1952). Selain tertahan jari-jari faktor
jumlah zat penyusun dinding sel yang lebih tebal pada arah tangensial dibandingkan
arah radial serta sudut mikrofibril pada arah radial yang lebih besar dibandingkan
arah tangensial juga dapat menahan penyusutan kayu pada arah radial (Haygreen et
al. 1989).
Nilai T/R rasio kayu tumih sebesar 1.86. Nilai T/R rasio kayu tumih
menyerupai kayu jati (Tectona grandis). Kayu jati sama–sama tergolong kayu kelas
kuat II dengan BJ yang menyerupai kayu tumih sebesar 0.70 dengan T/R rasio 1.86
(Martawidjayaet al. 1981). Kayu tumih memiliki kestabilan dimensi yang cukup
baik karena memilki T/R rasio dibawah 2 (Panshin et al. 1980).
Data susut volume dan penyusutan kayu arah tangensial dan radial dapat
dijadikan acuan untuk pengolahan kayu tumih selanjutnya. Kayu tumih yang
memiliki susut volume dan kestabilan dimensi yang cukup baik sangat mendukung
untuk digunakan sebagai bahan baku furniture, panel pintu, jendela, lantai parket
dan kusen.
14
Gambar 10 Penyusutan kayu tumih arah radial dan arah tangensial dari kondisi
kering udara ke kondisi kering oven.
Permeabilitas
Pada Gambar 11 dapat dilihat kadar air kayu tumih setelah mengabsorbsi
air pada arah longitudinal, tangensial, dan radial per tebal 1 cm. Kadar air tertinggi
terdapat pada bagian kayu yang mengalami absorbsi arah longitudinal kemudian
diikuti oleh arah radial dan tangensial. Kadar air yang berbeda terjadi akibat
perbedaan kemampuan absorbsi air pada ketiga arah kayu. Hal ini diakibatkan oleh
sifat kayu yang anisotropis yaitu berbeda sifat pada ketiga arahnya. Absorbsi air
oleh kayu dipengaruhi oleh susunan sel yang berbeda pada masing-masing arah,
volume rongga sel, ukuran pori dan kemampuan air menembus rongga-rongga pori
(Bakri et al. 2009)
Setelah proses perendaman, contoh uji mengalami peningkatan kadar air
pada semua arah dari kadar air awal contoh uji sebesar 18%. Pada segmen 1 kadar
air tertinggi terdapat pada arah longitudinal sebesar 106.25% dan terendah pada
arah tangensial sebesar 71.65%. Pada segmen 2 kadar air tertinggi terdapat pada
arah longitudinal sebesar 87.37% dan terendah pada arah tangensial sebesar
70.41%. Rerata kadar air segmen pada pengujian permeabilitas arah longitudinal,
radial dan tangensial masing–masing adalah 96.81%, 81.38% dan 71.03%. Dengan
demikian absorpsi air arah longitudinal 1.2 kali dari arah radial dan 1.4 kali dari
arah tangensial. Tingginya absorpsi air pada arah longitudinal disebabkan oleh pori
yang berfungsi sebagai saluran terbesar air keluar maupun masuk kedalam kayu
yang tersusun pada arah longitudinal. Absorpsi arah radial difasilitasi oleh noktah
pada dinding sel. Absorbsi pada arah tangensial difasilitasi terutama oleh jari-jari
kayu. Berdasarkan kemampuan absorpsi airnya kayu tumih cocok digunakan
sebagai bahan baku meubel, dan lantai parket.
15
Gambar 11 Kadar air kayu tumih arah tangensial, radial, dan longitudinal per tebal
1 cm.
Sifat Mekanis Kayu
Pengujian mekanis yang dilakukan terhadap kayu tumih adalah MOE, MOR
dan kekerasan. Hasil pengujian mekanis kayu tumih dapat dilihat pada Tabel 2.
Pada ketiga jenis pengujian sifat mekanis contoh uji menunjukan nilai mekanis
yang fluktuatif. Rerata nilai MOE, MOR dan kekerasan kayu tumih masing-masing
bernilai 106 131.80 kg/cm2, 551.31 kg/cm2, dan 119.45 kg/cm2.
Nilai mekanis kayu tumih dapat yang diperoleh menentukan kelas kuatnya
agar dapat dimanfaatkan secara tepat. Berdasarkan evaluasi berat jenis dan MOE
yang mengacu pada PKKI NI 5-1961 (Tabel 3) kayu tumih tergolong kelas kuat II,
sedangkan MOR kayu tumih tergolong kelas kuat III. Untuk penggunaan kayu
tumih secara aman diambil kelas kuat terendah yaitu kelas kuat III. Umumnya kayu
dengan kelas kuat III dapat digunakan untuk konstruksi sedang dan perabotan.
Kayu tumih bisa dimanfaatkan sebagai bahan baku kusen, panel pintu, jendela,
meubel, lantai parket, dan anak tangga.
Tabel 2 Pengujian sifat mekanis kayu tumih dari empulur kearah kulit
Pengujian
Contoh Uji dari Bagian Dekat Empulur ke Arah Kulit
1
2
3
4
5
MOE
(kg/cm2)
102 638.80
84 155.19
133 740.40
MOR
(kg/cm2)
413.99
554.47
687.32
Kekerasan
(kg/cm2)
138.75
100.67
119.83
83 031.24
Rerata
127 093.30
106 131.80
492.53
608.21
551.31
68.72
127.82
119.45
16
Tabel 3 Evaluasi kelas kuat kayu tumih berdasarkan PKKI NI 5-1961
Kelas Kuat
Berat jenis
Pengujian Kayu Tumih
MOE
(kg/cm2)
MOR
(kg/cm2)
I
>0.9
125 000
>1 100
II
0.6-0.9
(Tumih 0,7)
III
0.4-0.6
80 000
IV
0.3-0.4
60 000
500-725
(Tumih 551.31)
360-500
V
(Combretocarpus rotundatus (Miq.) Danser)
ASAL KALIMANTAN TENGAH
RIFSI IRDIANA FEBRIAN
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 dan Mekanis
Kayu Tumih (Combretocarpus rotundatus (Miq.) Danser) Asal Kalimantan Tengah
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, Desember 2014
Rifsi Irdiana Febrian
NIM E24100096
ABSTRAK
RIFSI IRDIANA F. Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Tumih (Combretocarpus
rotundatus (Miq.) Danser) Asal Kalimantan Tengah. Dibimbing oleh TRISNA
PRIADI
Kayu tumih (Combretocarpus rotundatus) merupakan jenis kayu kurang
dikenal yang banyak tumbuh di hutan sekunder atau hutan dengan kanopi terbuka
yang digenangi oleh air gambut dan rawa kerangas di Kalimantan Tengah.
Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk menganalisis sifat fisis dan sifat mekanis
dari kayu tumih untuk pengolahan dan pemanfaatan secara tepat. Hasil penelitian
menunjukan rerata nilai kerapatan kering oven dan berat jenis kayu tumih yang
diteliti masing-masing adalah 0.99 g/cm3 dan 0.70. Kadar air segar dan kadar air
kering udara kayu tumih masing–masing adalah 63.51% dan 16.48%. Susut volume
dari kondisi segar ke kering udara dan ke kering oven dengan rerata masing-masing
3.36% dan 6.85 %. Penyusutan tangesial dan radial dari kondisi kering udara ke
kering oven masing-masing sebesar 6.38% dan 3.59%. Nilai T/R rasio dari kayu
tumih sebesar 1.86 menunjukan bahwa kayu ini memiliki kestabilan dimensi yang
cukup baik. Permeabilitas kayu tumih pada arah longitudinal 1.2 kali arah radial
dan 1.4 kali arah tangensial. Pengujian mekanis menghasilkan nilai MOE, MOR,
dan kekerasan dari kayu tumih masing – masing sebesar, 106 131.80 kg/cm2,
551.31 kg/cm2, dan 119.45 kg/cm2. Berdasarkan nilai sifat mekanis tersebut kayu
tumih tergolong kayu kelas kuat III yang cukup baik digunakan untuk kusen, panel
pintu, jendela, mebel, lantai parket, dan anak tangga.
.
Kata kunci: kayu tumih, penyusutan, permeabilitas, sifat fisis, sifat mekanis.
ABSTRACT
RIFSI IRDIANA F. Physical and Mechanical Properties of Tumih Wood
(Combretocarpus rotundatus (Miq.) Danser) from Central Kalimantan. Supervised
by TRISNA PRIADI
Tumih wood (Combretocarpus rotundatus) is a lesser known species which
usually grows in secondary forest or forest with an open canopy that is flooded with
peat water and swamp peat in Central Kalimantan. The purpose of this research was
to analyze physical properties and mechanical properties of tumih wood for
appropriate processing and utilization. The results showed the average value of
oven dry density and specific gravity of tumih wood were 0.99 g/cm3 and 0.70. Its
fresh and air dry moisture content content were 63.51% and 18.64% respectively.
The volume shrinkage from fresh conditions to air dry and oven dry conditions were
3.36% and 6.85% respectively. The tangential and radial shrinkage were 6.38% and
3.59% respectively. So the T/R shrinkage ratio was 1.86 which showed that this
wood had good dimensional stability. Permeability of longitudinal was about 1.2
times and 1.4 times of radial and tangential permeability respectively. The
mechanical test results of MOE, MOR, and hardness of tumih wood were 106
131.80 kg/cm2, 551.31 kg/cm2, and 119.45 kg/cm2 respectively. Based on this
mechanical properties tumih wood was classified strength class III which is good
to be used as sills, door panel, window, furniture, parquet flooring and rung .
Keywords: tumih wood, shrinkage, permeability, physical properties, mechanical
properties.
SIFAT FISIS DAN MEKANIS KAYU TUMIH
(Combretocarpus rotundatus (Miq.) Danser)
ASAL KALIMATAN TENGAH
RIFSI IRDIANA FEBRIAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan
pada
Departemen Hasil Hutan
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Tumih (Combretocarpus rotundatus
(Miq.) Danser) Asal Kalimantan Tengah
Nama
: Rifsi Irdiana Febrian
NIM
: E24100096
Disetujui oleh
Dr Ir Trisna Priadi, MEng Sc
Pembimbing
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Fauzi Febrianto, MS
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu wa Ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2014 ini ialah Sifat
Fisis dan Mekanis Kayu Tumih (Combretocarpus rotundatus (Miq.) Danser) Asal
Kalimantan Tengah.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Trisna Priadi, MEng Sc
selaku pembimbing, kepada orang tua dan adik yang telah mendampingi dan
mendukung penulis semasa kuliah, kepada Zevy Augrind L, Qisthya Octa, Agnes
Samuel, Yusril L. Habibi, Fauzan Fahrusiam, Windi Ayu P, teman – teman
Departemen Hasil Hutan 47, kepada Bapak Dr Suwido H. Limin dari Center for
International Cooperation in Sustainable Management of Tropical Peat Land
(CIMTROP), Wisma Windi 24 dan kepada laboran juga staff non akademis
Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor karena
dengan bantuan dan dukungan mereka penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah
ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Desember 2014
Rifsi Irdiana Febrian
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
1
TINJAUAN PUSTAKA
2
METODE
5
Waktu dan Tempat Penelitian
5
Alat
5
Prosedur Analisis Data
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
10
Tabel 3 Evaluasi kelas kuat kayu tumih berdasarkan PKKI NI 5-1961
16
SIMPULAN DAN SARAN
16
Simpulan
16
Saran
16
DAFTAR PUSTAKA
17
LAMPIRAN
19
RIWAYAT HIDUP
20
DAFTAR TABEL
1 Kelas kuat kayu menurut PKKI NI 5-1961
2 Pengujian sifat mekanis kayu tumih dari empulur kearah kulit
3 Evaluasi kelas kuat kayu tumih berdasarkan PKKI NI 5-1961
10
15
16
DAFTAR GAMBAR
1 Pohon, pancang, semai, bunga, dan buah tumih
2 Log kayu tumih, penampang radial, dan tangensial
3 Contoh uji kadar air, kerapatan, berat jenis, susut volume dan
penyusutan arah radial dan tangesial kayu tumih
4 Contoh uji permeabilitas kayu tumih dan perendaman contoh uji
5 Contoh uji sifat mekanis kayu tumih dan pengujiannya dengan
Instron
6 Kerapatan kering oven kayu tumih dari empulur ke arah kulit
7 Berat jenis kayu tumih dari empulur kearah kulit
8 Kadar air segar dan kadar air kering udara kayu tumih
9 Susut volume kayu tumih dari kondisi segar ke kering oven
10 Penyusutan kayu tumih arah radial dan arah tangensial
dari kondisi kering udara ke kondisi kering oven
11 Kadar air kayu tumih bidang tangensial, radial, dan longitudinal
2
6
6
9
10
11
11
12
13
14
15
DAFTAR LAMPIRAN
1 Hasil pengujian sifat fisis kayu tumih
19
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Saat ini pasokan kayu komersial dari hutan alam sudah semakin berkurang.
Hal ini berbanding terbalik dengan kebutuhan kayu yang semakin meningkat. Pada
tahun 2013 kebutuhan kayu bulat Indonesia sekitar 39 juta m3 sementara hutan
produksi di Indonesia hanya mampu menyediakan sekitar 14 juta m3 (Kemenperin
2013). Diperkirakan masih banyak jenis-jenis kayu tropis yang berpeluang untuk
dimanfaatkan dan dikembangkan. Menurut Badan Inventarisasi dan Tata Guna
Hutan, Departemen Kehutanan, di Indonesia terdapat 3 124 jenis kayu yang terdiri
dari kayu komersial, non komersial, tak dikenal, maupun jenis kayu budidaya
(Dwianto et al. 2008).
Keterbatasan bahan baku kayu baik untuk konstruksi maupun non
konstruksi khususnya yang berasal dari hutan tropis perlu segera diatasi. Salah
satunya dengan upaya diversifikasi bahan dengan melakukan pemanfaatan jenisjenis kayu yang belum banyak dikenal namun memiliki potensi yang besar dan
memiliki sifat kayu yang unggul.
Hal yang mendasari penelitian ini adalah bahwa sampai saat ini
pemanfaatan jenis kayu yang tergolong kurang dikenal (lesser known species)
masih sangat terbatas sedangkan ribuan jenis lainnya belum dimanfaatkan dengan
baik. Salah satu dari kayu yang kurang dikenal adalah kayu tumih (Combretocarpus
rotundatus (Miq.) Danser) yang berasal dari Kalimantan Tengah. Penggunaan kayu
tumih masih terbatas secara lokal untuk bahan bakar, konstruksi, dan bantalan lori.
Pemanfaatan kayu tumih untuk industri pengolahan kayu memerlukan pemahaman
terhadap sifat-sifat penting dari kayu tersebut sehingga kayu dapat dimanfaatkan
secara maksimal.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis sifat fisis dan sifat mekanis dari
kayu tumih (Combretocarpus rotundatus) agar dapat dimanfaatkan secara tepat.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi yang lengkap
mengenai sifat fisis dan sifat mekanis kayu tumih untuk pengolahan dan
pemanfaatan kayu tumih secara tepat.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Tumih (Combretocarpus rotundatus (Miq.) Danser)
Kayu tumih merupakan jenis kayu kurang dikenal yang biasanya tumbuh di
hutan sekunder atau hutan dengan kanopi terbuka yang digenangi oleh air gambut
dan rawa kerangas di Kalimantan Tengah. Kayu tumih biasa digunakan oleh
penduduk lokal untuk bahan bakar, konstruksi interior, dan bantalan lori. Pohon
tumih dapat mencapai tinggi maksimum hingga 40 m dan diameter batang
mencapai 100 cm (Maimunah 2014). Permukaan kulit tidak teratur berwarna
cokelat keabu-abuan. Kulit kayu bagian dalam keras berwarna jingga cokelat.
Komposisi daun alternatif, sederhana, daun muda mencolok merah terang hingga
merah gelap. Bunganya memiliki jumlah benangsari 2 kali jumlah kelopak dan
memiliki tingkat ovarium yang rendah. Buah kering dan bersayap, dengan biji
berbentuk gelondongan (Saito et al. 2005). Dibawah ini merupakan taksonomi dari
kayu tumih:
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Kelas
: Dicotyledoneae
Ordo
: Anisophylleales
Famili
: Anisophylleaceae
Genus
: Combretocarpus
Spesies
: Combretocarpusrotundatus (Miq). Danser
Pohon
Pancang
Semai
Bunga
Buah
Sumber: Panduan Lapang Identifikasi Jenis Pohon Hutan (Thomas 2013)
Gambar 1 Pohon, pancang, semai, bunga, dan buah kayu tumih.
3
Sifat Fisis Kayu
Sifat fisis adalah karakteristik kuantitatif dan ketahanan dari pengaruh
lingkungan. Sifat fisis yang penting diperhatikan dari kayu diantaranya adalah
kadar air, berat jenis, dan kerapatan (Bowyer et al. 2003).
Kadar Air
Menurut Bowyer (2003) kadar air didefinisikan sebagai persentase air yang
terkandung dalam kayu. Kadar air dinyatakan dalam persen terhadap berat kering
ovennya. Kadar air sangat dipengaruhi oleh sifat higroskopis kayu. Air dalam kayu
terdiri dari air bebas dan air terikat dimana keduanya secara bersamaan menentukan
kadar air kayu. Air yang terdapat dalam rongga sel kayu disebut sebagai air bebas
(free water). Air yang terdapat di dalam dinding sel disebut air terikat (bound water).
Kadar air maksimum terjadi pada waktu seluruh rongga sel penuh berisi air bebas
dan dinding sel jenuh air. Pada kayu basah yang baru ditebang, kadar air dapat
mencapai 40% hingga 200%. Kondisi dimana dinding sel jenuh dengan air
sedangkan rongga sel kosong dinamakan kondisi kadar air titik jenuh serat
(Simpson et al. 1999). Kadar air titik jenuh serat besarnya tidak sama untuk setiap
jenis kayu yang disebabkan karena perbedaan struktur dan komponen kimia. Pada
umumnya kadar air titik jenuh serat berkisar antara 25%-30%. Tsoumis (1991)
menyatakan bahwa besarnya titik jenuh serat berkisar antara 20%-40%. Dalam satu
jenis pohon kadar air bervariasi tergantung pada tempat tumbuh dan umur pohon.
Kadar air kayu akan berubah sesuai dengan kondisi iklim tempat dimana kayu
berada akibat dari perubahan suhu dan kelembaban udara (Bowyer et al. 2003).
Kadar air suatu kayu perlu diketahui sebelumnya untuk memudahkan pekerjaan
dalam mengolah kayu.
Kerapatan
Kerapatan didefinisikan sebagai massa atau berat persatuan volume yang
dinyatakan dalam pon per kaki kubik atau kilogram per meter kubik (Bowyer et al.
2003). Menurut Tsoumis (1991), kerapatan bervariasi pada arah vertikal maupun
horizontal. Pada bagian kayu yang posisinya lebih tinggi memiliki kerapatan yang
rendah, hal ini diakibatkan faktor mekanis dan faktor biologis. Pada arah horizontal,
kerapatan dipengaruhi oleh umur. Kayu yang umurnya lebih muda memiliki
kerapatan lebih rendah. Kerapatan mempengaruhi sifat-sifat higroskopisitas,
penyusutan dan pengembangan, sifat mekanis, sifat akustik, kelistrikan, dan lainnya
sehingga perlu diketahui sebelum pengerjaan kayu dilakukan.
Berat Jenis
Berat jenis (BJ) adalah rasio antara kerapatan suatu bahan dengan kerapatan
air. Berat jenis disebut juga kerapatan relatif (Tsoumis 1991). Simpson et al. (1999)
mengemukakan bahwa berat jenis adalah rasio antara kerapatan kayu dengan
kerapatan air pada kondisi suhu air 4.40C. Kerapatan air pada kondisi tersebut
adalah 1 g/cm3. Berat jenis kayu perlu diketahui sebelum proses pengerjaan karena
kayu dengan berat jenis yang tinggi akan sulit dikerjakan sehingga memerlukan
perlakuan pendahuluan.
4
Penyusutan
Penyusutan adalah penurunan dimensi kayu akibat keluarnya air terikat dari
dinding sel yang dapat mempengaruhi cacat dalam proses pengeringan kayu. Faktor
- faktor yang berpengaruh terhadap penyusutan kayu antara lain kadar air, kerapatan,
struktur/anatomi kayu, kadar ekstraktif, kandungan/komposisi bahan penyusun
kimia (Tsoumis 1991). Kondisi lingkungan yang dapat mempengaruhi proses
pengeringan menurut Tsoumis (1991) adalah panas, kelembaban relatif, sirkulasi
udara, dan vakum. Penyusutan terjadi akibat kayu kehilangan air dibawah titik
jenuh serat. Susut dimensi kayu berbeda pada ketiga arahnya (radial, tangensial,
dan longitudinal). Penyusutan arah longitudinal sering kali diabaikan karena
persentasenya kecil berkisar antara 0.1%-0.2% atau kurang dari 4%. Penyusutan
arah tangensial 1-3 kali lebih besar daripada penyusutan arah radial, yang
diakibatkan adanya jaringan jari-jari, pernoktahan lebih rapat pada dinding radial,
dominasi kayu musim panas dalam arah tangensial, dan perbedaan dalam massa
dinding sel secara radial lawan tangensial (Bowyeret al. 2003).
Permeabilitas
Permeabilitas kayu adalah ukuran kemudahan atau kemampuan kayu dialiri
cairan seperti melalui bagian dalamnya dibawah perbedaan tekanan statis atau
dinamis yang dipengaruhi oleh nilai absorbsi dan retensi apabila menggunakan
bahan pelarut (Tanaka et al. 2010). Absorbsi didefinisikan sebagai jumlah cairan
yang meresap ke dalam kayu segera sesudah proses perendaman selesai, dinyatakan
dalam berat per satuan volume kayu (Rahayu et al. 2008).
Sifat Mekanis
Sifat mekanis kayu merupakan ukuran ketahanan kayu terhadap gaya luar
yang cenderung merubah bentuk benda. Ketahanan kayu tersebut tergantung pada
besarnya gaya dan cara pembebanan (tarik, tekan, geser, dan pukul). Kayu
menunjukkan perbedaan sifat mekanis dalam arah pertumbuhan yang berbeda
(aksial, radial, dan tangensial) (Tsoumis 1991). Sifat mekanis kayu merupakan sifat
yang penting dari bahan baku kayu yang akan digunakan untuk bangunan. Dalam
penggunaan struktural, sifat mekanis merupakan kriteria pertama untuk pemilihan
bahan baku yang akan digunakan (Bowyer et al. 2003). Sifat mekanis kayu yang
penting untuk penggunaan struktural diantaranya adalah MOE, MOR dan
kekerasan.
Modulus of Elasticity (MOE)
Modulus elastisitas adalah ukuran ketahanan terhadap pelengkungan yang
berhubungan langsung dengan kekakuan kayu. Apabila tekanan yang diberikan
tidak melebihi batas proporsi maka tidak akan menimbulkan defleksi karena
semakin tinggi nilai MOE akan semakin berkurang defleksi bahan dengan ukuran
tertentu pada beban tertentu (Haygreen et al. 1989). Menurut Tsoumis (1991),
elastisitas adalah sifat benda yang mampu kembali ke kondisi semula dalam bentuk
dan ukurannya ketika beban yang mengenainya dihilangkan. Nilai modulus
elastisitas kayu bervariasi antara 25 510 kg/cm2 –173 469 kg/cm2. Nilai modulus
elastis kayu berbeda pada ketiga arah pertumbuhannya. Pada arah tranversal
modulus elastisitas hanya berkisar 3 061 kg/cm2–6 122 kg/cm2, sedangkan
perbedaan untuk arah radial dan tangensial tidak nyata. Nilai MOE dapat digunakan
5
untuk menentukan beban yang aman dari material kayu yang bersangkutan dalam
membuat konstruksi.
Modulus of Rupture (MOR)
Modulus of rupture (MOR) adalah sifat kekuatan kayu yang menentukan
besarnya beban yang dapat dipikul oleh sebuah papan atau balok. Kekuatan lentur
menggambarkan kapasitas beban maksimum yang dapat diterima oleh kayu
tersebut. Biasa disebut dengan modulus patah yang pada bervariasi antara 561
kg/cm2–1 632 kg/cm2. Nilai kekuatan lentur menunjukan kecenderungan yang sama
dengan kekuatan tarik aksial sehingga modulus patah dapat digunakan sebagai
petunjuk kekuatan tarik aksial jika data nilai kekuatan tersebut tidak tersedia.
Kekuatan lentur kayu lebih rendah dibandingkan logam tetapi lebih tinggi dari
kebanyakan bahan non logam (Tsoumis 1991). Nilai MOR suatu kayu digunakan
untuk menentukan beban maksimal dalam membuat konstruksi yang aman.
Kekerasan
Mardikanto et al. (2011) menyatakan kekerasan kayu merupakan
kemampuan kayu untuk menahan kikisan dan perusakan pada permukaannya. Sifat
kekerasan ini dapat dikatakan sebagai kemampuan kayu untuk menahan kikisan
(abrasi) pada permukaanya. Apabila sifat ini digabungkan dengan sifat keuletan,
merupakan gabungan sifat yang sangat menentukan dalam pemakaian kayu utnuk
bahan bangunan. Pada dasarnya sifat kekerasan kayu dipengaruhi oleh
kerapatannya, tetapi selain itu ditentukan pula oleh ukuran serat, daya ikat antar
serat serta susunan serat kayunya.
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Februari sampai Juli 2014. Penelitian
dilakukan di Laboratorium Sifat Fisis Kayu, Bagian Teknologi Peningkatan Mutu
Kayu dan Laboratorium Rekayasa Desain dan Bangunan Kayu, Bagian Rekayasa
Desain dan Bangunan Kayu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan Institut
Pertanian Bogor.
Alat
Alat yang digunakan adalah Universal Testing Machine Instron, oven,
timbangan elektrik, desikator, kipas (fan), kaliper, moisture meter, gelas piala,
desikator, oven, timbangan elektrik, kuas, chainsaw, band saw, circular saw, dan
alat tulis.
Bahan
Bahan yang digunakan adalah log kayu tumih (Gambar 2a) dari bagian
pangkal pohon yang berumur ± 10 tahun, berdiameter ± 22 cm dan panjang ± 1.5
meter yang diperoleh dari Kecamatan Sebangau Kuala Kabupaten Katingan Pulang
Pisau, Kalimantan Tengah. Sebelum dibuat contoh uji log dibelah menjadi papan
6
tangensial dan radial dengan penampang lebar yang tampak seperti Gambar 2b dan
Gambar 2c.
(a)
(b)
(c)
Gambar 2 Log kayu tumih (a), penampang tangensial (b), dan penampang
radial (c).
Prosedur Analisis Data
Pengujian Sifat Fisis Kayu
Sifat fisis yang diuji adalah kadar air, berat jenis, kerapatan, susut volume,
penyusutan pada arah radial dan tangensial, serta permeabilitas. Pengujian kadar air
mengikuti standar DIN 52 183, kerapatan dan berat jenis mengikuti standar DIN 52
182.
(a)
(b)
Gambar 3 Contoh uji kadar air, kerapatan, berat jenis, dan susut volume
kayu tumih (a), contoh uji penyusutan kayu tumih arah radial
dan tangensial (b).
Pengujian kadar air menggunakan 5 contoh uji kayu tumih yang dipotong
dari arah empulur ke bagian kulit log berukuran 2 cm x 2 cm x 2 cm (Gambar 3a)
ditimbang dan diukur volumenya untuk mendapatkan berat awal dan volume awal
contoh uji. Volume contoh uji diukur menggunakan prinsip Archimedes dengan
mencelupkan contoh uji kedalam gelas ukur berisi air diatas timbangan elektrik.
Penambahan berat yang terjadi menggambarkan volume contoh uji yang
dicelupkan. Contoh uji selanjutnya dikeringkan dengan kipas (fan) pada kondisi
ruangan dengan rata–rata suhu 27 0C dan kelembababan 80% selama 1 minggu
kemudian ditimbang dan diukur volumenya sehingga diperoleh berat kering udara
dan volume kering udara. Setelah itu contoh uji dikeringkan dalam oven bersuhu
7
103 ± 2 0C hingga beratnya konstan kemudian ditimbang dan diukur volumenya
sehingga diperoleh berat kering oven dan volume kering oven. Kadar air segar,
kadar air kering udara, kerapatan kering oven, dan berat jenis kayu tumih dihitung
menggunakan rumus :
KA =
KAk =
BJ =
Keterangan:
KAs
KAku
BJ
Kerapatanko
W0
W1
W2
V0
V1
V2
�
W −W
X
W
W −W
x
W
W
V /ρ standar
Kerapatanko =
W
V
= kadar air segar (%)
= kadar air kering udara (%)
= berat jenis
= kerapatan kering oven (g/cm3)
= berat awal contoh uji (gram)
= berat kering udara contoh uji (gram)
= berat kering oven contoh uji (gram)
= volume awal contoh uji (cm3)
= volume kering udara contoh uji (cm3)
= volume kering oven contoh uji (cm3)
= kerapatan air pada suhu 4 0C (1g cm-3)
Pengujian penyusutan mengikuti DIN 52 184 dan DIN 52 184 5. Contoh uji
susut volume berukuran 2 cm x 2 cm x 2 cm (Gambar 3a). Pengukuran contoh uji
dilakukan dengan menggunakan kaliper untuk mendapatkan volume awal,
selanjutnya dikeringudarakan dengan fan sehingga diperoleh volume kering udara.
Setelah itu contoh uji dikeringkan dalam oven bersuhu 103 ± 2 0C hingga beratnya
konstan untuk memperoleh volume kering oven.
Contoh uji penyusutan arah radial dan tangensial (Gambar 3b) dibuat
berukuran 2 cm (arah radial) x 2 cm (arah tangensial) x 1 cm (arah longitudinal).
Contoh uji dikeringudarakan hingga mencapai kadar air target 12%. Selanjutnya
dimensi contoh uji diukur pada arah radial dan arah tangensial. Selanjutnya contoh
uji dikeringkan dalam oven bersuhu 103 ± 2 0C hingga beratnya konstan. Kemudian
dimensi contoh uji diukur kembali pada arah radial dan tangensial. Nilai susut
volume (SV), penyusutan radial dan tangensial serta rasio susut (T/R) ditentukan
dengan rumus:
SVk =
V −V
x
V
%
8
SVk =
V −V
x
V
L=
T⁄R =
L −L
L
%
% susut tangensial
% susut radial
Keterangan:
SVku = susut volume kering udara (%)
SVko = susut volume kering oven (%)
L
= penyusutan (%)
T/R = rasio penyusutan arah tangensial dengan radial
V0
= volume awal contoh uji (cm3)
V1
= volume kering udara contoh uji (cm3)
V2
= volume kering oven contoh uji (cm3)
L0
= panjang arah radial atau tangensial contoh uji kondisi kering
udara (cm)
L1
= panjang arah radial atau tangensial contoh uji kondisi kering
oven (cm)
Pengujian permeabilitas kayu dilakukan dengan merendam contoh uji kayu
berukuran 5 cm x 5 cm x 10 cm (Gambar 4a) yang dilapisi cat pada permukaan
selain yang diuji arah permeabilitasnya. Dimensi arah panjang merupakan arah
permeabilitas yang diuji. Pada pengujian arah longitudinal, maka arah tangensial
dan radial yang ditutup. Pada pengujian arah radial, maka arah longitudinal dan
tangensial yang ditutup. Pada pengujian arah tangensial, maka arah longitudinal dan
tangensial yang ditutup.
Perendaman contoh uji dilakukan selama 1 minggu (Gambar 4b). Setelah
perendaman contoh uji kayu dipotong setebal 1 cm sebanyak 2 kali pada arah
permeabilitas yang diuji. Kemudian ditentukan kadar air kayu dari ke 2 segmen
tersebut. Contoh uji ditimbang kemudian dikeringkan dalam oven bersuhu 103 ± 2
0
C hingga beratnya konstan, kemudian ditimbang lagiuntuk mendapat berat kering
ovennya.
Rumus kadar air sebagai berikut :
KA =
W −W
W
Keterangan:
KA
= kadar air (%)
W0
= berat contoh uji setelah direndam (gram)
W1
= berat kering oven (gram)
9
(a)
(b)
Gambar 4 Contoh uji permeabilitas kayu tumih (a), dan perendaman contoh
uji (b).
Pengujian Sifat Mekanis Kayu
Prosedur pengujian sifat mekanis kayu mengikuti British Standard (BS-373:
1957) tentang metode pengujian standar untuk contoh kayu kecil bebas cacat. Sifat
mekanis yang diuji adalah modulus of elasticity (MOE), modulus of rupture (MOR)
dan kekerasan.
Pengujian lentur statis menggunakan contoh ujiberukuran 2 cm x 2 cm x 30
cm (Gambar 5a) yang diambil dari papan radial dalam kondisi kering udara.
Selanjutnya contoh uji dipasang pada UTM Instron diberi pembebanan tetap
ditengah contoh uji dengan panjang bentang 28 cm (Gambar 5b). Kemudian dicatat
nilai beban dan defleksinya per mm hingga kayu mengalami kerusakan. Pengujian
kekerasan menggunakan contoh uji yang diambil dari papan radial dengan ukuran
2 cm x 2 cm x 6 cm dalam kondisi kering udara. Pengujian dilakukan dengan cara
membenamkan setengah bola baja berdiameter 0.444 inchi kearah radial dan
tangensial dengan luas penampang tekan 1 cm dengan kecepatan 0.25 inch/menit
hingga masuk ke dalam kayu. Nilai MOE, MOR dan kekerasan yang dihitung
dengan rumus:
MOE =
P′L
; MOR =
∆′bh
PmaxL
Pmax
; H=
bh
A
Keterangan:
MOE = Modulus of elasticity atau kekakuan (kg cm-2)
MOR = Modulus of rupture atau kekuatan patah (kg cm-2)
H
= kekerasan (kg cm-2)
Pmax = Beban maksimum (kg)
P’
= Perubahan beban yang terjadi dibawah batas proporsi (kg)
L
= Bentang (cm)
�’
= Perubahan defleksi akibat beban (cm)
b
= Lebar contoh uji (cm)
h
= Tebal contoh uji (cm)
A
= Luas bidang pengujian (cm2)
10
(a)
(b)
Gambar 5 Contoh uji sifat mekanis kayu tumih (a), dan pengujiannya menggunakan
Instron (b).
Nilai MOE dan MOR dari kayu tumih akan diklasifikasikan kelas kuatnya
bedasarkan standar Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia (PKKI) NI 5-1961 pada
Tabel 1.
Tabel 1 Kelas kuat kayu menurut PKKI NI 5-1961
Kelas Kuat
I
II
III
IV
V
Berat Jenis
> 0.9
0.6 – 0.9
0.4 – 0.6
0.3 – 0.4
< 0.3
MOE (kg/cm2)
125 000
100 000
80 000
60 000
40 000
MOR (kg/cm2)
> 1 100
725 – 1 100
500 – 725
360 – 500
< 360
Sumber: Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia NI 5-1961
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisis Kayu
Kerapatan Kering Oven dan Berat Jenis Kayu
Hasil pengujian menunjukkan bahwa nilai kerapatan kering oven (Gambar
6) dan berat jenis (Gambar 7) kayu tumih menunjukan kecenderungan yang sama
meningkat dari segmen dekat empulur hingga segmen 3 tetapi pada segmen 4 dan
5 tidak ada peningkatan lagi. Meningkatnya nilai kerapatan kering oven dan berat
jenis kayu tumih dari empulur ke segmen 3 disebabkan kayu tumih tersebut masih
merupakan kayu juvenil. Kayu juvenil terbentuk di sekitar empulur sebagai akibat
dari pengaruh pemanjangan meristem apikal dalam susunan kayu oleh kambium.
Ketika kerapatan atau panjang serat tiap lingkaran tumbuh masih belum stabil
berarti kayu masih dalam masa peralihan antara kayu muda dan kayu dewasa
(Wahyudi et al. 2005).
Nilai tertinggi kerapatan kering oven kayu tumih sebesar 1.04 g/cm3 dengan
rerata 0.99 g/cm3. Berat jenis kayu tumih berkisar antara 0.66–0.75 dengan rerata
11
0.70. Berat jenis kayu tumih menyerupai kayu jati Tectona grandis yang berkisar
antara 0.62 – 0.75 (Martawidjaya et al. 1981). Dengan demikian berdasarkan berat
jenisnya kayu tumih tergolong dalam kayu kelas kuat II mengacu pada PKKI NI 51961.
GambarGambar 6 Kerapatan kering oven kayu tumih dari arah empulur kearah
kulit.
Gambar 7
Berat jenis kayu tumih dari empulur kearah kulit.
Kadar Air Kayu
Hasil pengujian kadar air dapat dilihat pada Gambar 8. Kadar air segar dan
kering udara kayu tumih memiliki kecenderungan yang sama yaitu meningkat dari
segmen dekat empulur hingga segmen 3 kemudian menurun hingga segmen 5.
Kadar air segar tertinggi terdapat pada segmen 3 sebesar 75.31% terendah pada
segmen 5 sebesar 51.34% dengan rerata 63.51%. Kadar air kering udara tertinggi
terdapat pada segmen 3 sebesar 18.65% dan dengan rerata 16.48%.
Peningkatan kadar air kayu tumih dari empulur sampai ke segmen 3 ini
disebabkan karena segmen-segmen tersebut merupakan kayu juvenil. Kayu juvenil
pada umumnya memiliki kadar air yang lebih tinggi dibandingkan kayu dewasa.
Kadar air yang tinggi pada kayu juvenil disebabkan oleh dinding sel yang lebih tipis
dan rongga sel yang lebih lebar dibandingkan kayu dewasa sehingga kemampuan
12
kayu juvenil untuk menampung air bebas menjadi lebih besar (Manuhuwa 2007).
Basri et al. (2012) mengemukakan hasil serupa bahwa kayu muda memiliki
kandungan air dalam jumlah yang lebih banyak. Rendahnya kadar air pada segmen
5 (dekat kulit) disebabkan oleh keluarnya air pada bagian terluar kayu akibat
terpapar langsung dengan lingkungan pada proses pengiriman dan penyimpanan
log kayu tumih.
Gambar 8 Kadar air (KA) segar dan kering udara kayu tumih.
Penyusutan
Nilai susut volume kayu tumih dari kondisi segar ke kering oen dapat dilihat
pada Gambar 9, yang pada umumnya meningkat dari segmen 2 hingga segmen 5,
kecuali pada segmen 1 memilki susut yang lebih besar dari segmen lainnya. Susut
volume dari kayu tumih tergolong tinggi. Hal ini terkait dengan massa kayu tumih
yang banyak sebagaimana dinyatakan dengan berat jenisnya.
Susut volume dari kondisi segar ke kering oven tertinggi terdapat pada
segmen 1 sebesar 7.79% dan terendah sebesar 6.10% dengan rerata 6.85% (Gambar
5). Tingginya susut volume di segmen 1 disebabkan oleh fenomena collapse akibat
penyusutan kayu tidak normal (abnormal shrinkage) yang terjadi karena runtuhnya
sel-sel kayu bagian dalam akibat gaya kohesi air yang menarik air keluar dari dalam
sel (Wu Yi-Qiang et al. 2006) serta terjadinya tegangan tarik pada dinding sel
kedalam rongga sel. Collapse biasa terjadi pada kayu muda yang umumnya
berdinding sel tipis (Biecheleet et al. 2009).
13
Gambar 9 Susut volume kayu tumih dari kondisi segar ke kering oven.
Susut volume dari kondisi segar ke kering udara berkisar antara 2.08%4.14% dengan rerata 3.36%. Rerata penyusutan tangesial dan radial dari kondisi
kering udara ke kering oven masing-masing sebesar 6.38% dan 3.59% (Gambar 10).
Penyusutan pada arah tangensial lebih besar dari pada arah radial yang disebabkan
oleh susunan jari-jari yang memanjang ke arah radial sehingga penyusutan ke arah
radial tertahan oleh jari-jari (Brown et al. 1952). Selain tertahan jari-jari faktor
jumlah zat penyusun dinding sel yang lebih tebal pada arah tangensial dibandingkan
arah radial serta sudut mikrofibril pada arah radial yang lebih besar dibandingkan
arah tangensial juga dapat menahan penyusutan kayu pada arah radial (Haygreen et
al. 1989).
Nilai T/R rasio kayu tumih sebesar 1.86. Nilai T/R rasio kayu tumih
menyerupai kayu jati (Tectona grandis). Kayu jati sama–sama tergolong kayu kelas
kuat II dengan BJ yang menyerupai kayu tumih sebesar 0.70 dengan T/R rasio 1.86
(Martawidjayaet al. 1981). Kayu tumih memiliki kestabilan dimensi yang cukup
baik karena memilki T/R rasio dibawah 2 (Panshin et al. 1980).
Data susut volume dan penyusutan kayu arah tangensial dan radial dapat
dijadikan acuan untuk pengolahan kayu tumih selanjutnya. Kayu tumih yang
memiliki susut volume dan kestabilan dimensi yang cukup baik sangat mendukung
untuk digunakan sebagai bahan baku furniture, panel pintu, jendela, lantai parket
dan kusen.
14
Gambar 10 Penyusutan kayu tumih arah radial dan arah tangensial dari kondisi
kering udara ke kondisi kering oven.
Permeabilitas
Pada Gambar 11 dapat dilihat kadar air kayu tumih setelah mengabsorbsi
air pada arah longitudinal, tangensial, dan radial per tebal 1 cm. Kadar air tertinggi
terdapat pada bagian kayu yang mengalami absorbsi arah longitudinal kemudian
diikuti oleh arah radial dan tangensial. Kadar air yang berbeda terjadi akibat
perbedaan kemampuan absorbsi air pada ketiga arah kayu. Hal ini diakibatkan oleh
sifat kayu yang anisotropis yaitu berbeda sifat pada ketiga arahnya. Absorbsi air
oleh kayu dipengaruhi oleh susunan sel yang berbeda pada masing-masing arah,
volume rongga sel, ukuran pori dan kemampuan air menembus rongga-rongga pori
(Bakri et al. 2009)
Setelah proses perendaman, contoh uji mengalami peningkatan kadar air
pada semua arah dari kadar air awal contoh uji sebesar 18%. Pada segmen 1 kadar
air tertinggi terdapat pada arah longitudinal sebesar 106.25% dan terendah pada
arah tangensial sebesar 71.65%. Pada segmen 2 kadar air tertinggi terdapat pada
arah longitudinal sebesar 87.37% dan terendah pada arah tangensial sebesar
70.41%. Rerata kadar air segmen pada pengujian permeabilitas arah longitudinal,
radial dan tangensial masing–masing adalah 96.81%, 81.38% dan 71.03%. Dengan
demikian absorpsi air arah longitudinal 1.2 kali dari arah radial dan 1.4 kali dari
arah tangensial. Tingginya absorpsi air pada arah longitudinal disebabkan oleh pori
yang berfungsi sebagai saluran terbesar air keluar maupun masuk kedalam kayu
yang tersusun pada arah longitudinal. Absorpsi arah radial difasilitasi oleh noktah
pada dinding sel. Absorbsi pada arah tangensial difasilitasi terutama oleh jari-jari
kayu. Berdasarkan kemampuan absorpsi airnya kayu tumih cocok digunakan
sebagai bahan baku meubel, dan lantai parket.
15
Gambar 11 Kadar air kayu tumih arah tangensial, radial, dan longitudinal per tebal
1 cm.
Sifat Mekanis Kayu
Pengujian mekanis yang dilakukan terhadap kayu tumih adalah MOE, MOR
dan kekerasan. Hasil pengujian mekanis kayu tumih dapat dilihat pada Tabel 2.
Pada ketiga jenis pengujian sifat mekanis contoh uji menunjukan nilai mekanis
yang fluktuatif. Rerata nilai MOE, MOR dan kekerasan kayu tumih masing-masing
bernilai 106 131.80 kg/cm2, 551.31 kg/cm2, dan 119.45 kg/cm2.
Nilai mekanis kayu tumih dapat yang diperoleh menentukan kelas kuatnya
agar dapat dimanfaatkan secara tepat. Berdasarkan evaluasi berat jenis dan MOE
yang mengacu pada PKKI NI 5-1961 (Tabel 3) kayu tumih tergolong kelas kuat II,
sedangkan MOR kayu tumih tergolong kelas kuat III. Untuk penggunaan kayu
tumih secara aman diambil kelas kuat terendah yaitu kelas kuat III. Umumnya kayu
dengan kelas kuat III dapat digunakan untuk konstruksi sedang dan perabotan.
Kayu tumih bisa dimanfaatkan sebagai bahan baku kusen, panel pintu, jendela,
meubel, lantai parket, dan anak tangga.
Tabel 2 Pengujian sifat mekanis kayu tumih dari empulur kearah kulit
Pengujian
Contoh Uji dari Bagian Dekat Empulur ke Arah Kulit
1
2
3
4
5
MOE
(kg/cm2)
102 638.80
84 155.19
133 740.40
MOR
(kg/cm2)
413.99
554.47
687.32
Kekerasan
(kg/cm2)
138.75
100.67
119.83
83 031.24
Rerata
127 093.30
106 131.80
492.53
608.21
551.31
68.72
127.82
119.45
16
Tabel 3 Evaluasi kelas kuat kayu tumih berdasarkan PKKI NI 5-1961
Kelas Kuat
Berat jenis
Pengujian Kayu Tumih
MOE
(kg/cm2)
MOR
(kg/cm2)
I
>0.9
125 000
>1 100
II
0.6-0.9
(Tumih 0,7)
III
0.4-0.6
80 000
IV
0.3-0.4
60 000
500-725
(Tumih 551.31)
360-500
V