Bab IV 2006ysu
HASIL PENELITIAN
Kondisi Perubahan Kadar Air dan Kadar Air Keseimbangan
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan diperoleh data sebagaimana
tercantum pada tabel dan grafik di bawah ini.
Tabel 2. Kondisi Perubahan Kadar Air pada Kayu Sengon
Kadar Air (%)
Perlakuan
KA Akhir
Output Oven
KA Akhir 12% (Kontrol)
13,49
KA Akhir 10%
9,22
KA Akhir 8%
6,99
KA Akhir 6%
5,69
KA Akhir 4% (KAK Oven)
3,30
Kadar Air (%)
Kond 1 hr
Kond 2 hr
17,60
16,66
11,80
12,39
8,52
9,52
6,83
8,00
6,03
6,83
Kond 4 hr
17,19
12,45
10,49
9,35
7,29
KAK
14,49
12,14
11,01
10,32
9,02
KA Akhir 12%
(Kontrol)
KA Akhir 10%
20.00
15.00
KA Akhir 8%
10.00
KA Akhir 6%
5.00
0.00
Output
Oven
Kond 1
hr
Kond 2
hr
Kond 4
hr
KAK
KA Akhir 4% (KAK
Oven)
Kondisi Kayu (Waktu)
Gambar 6. Perubahan KA setelah over dry sampai mencapai KAK pada kayu
Sengon
Tabel 3. Kondisi Perubahan Kadar Air pada Kayu Meranti
Kadar Air (%)
Perlakuan
KA Akhir
Output Oven
KA Akhir 12% (Kontrol)
12,49
KA Akhir 10%
9,57
KA Akhir 8%
8,04
KA Akhir 6%
5,58
KA Akhir 4% (KAK Oven)
3,97
Kadar Air (%)
Kond 1 hr
Kond 2 hr
13,21
12,84
10,63
11,61
9,88
10,25
6,94
7,48
4,64
5,51
Kond 4 hr
13,22
10,52
10,14
8,49
6,45
15.00
KA Akhir 12%
(Kontrol)
KA Akhir 10%
10.00
KA Akhir 8%
5.00
KA Akhir 6%
0.00
KA Akhir 4% (KAK
Oven)
Output
Oven
Kond 1
hr
Kond 2
hr
Kond 4
hr
KAK
12,88
11,40
10,67
9,41
8,27
KAK
Kondisi Kayu (Waktu
Gambar 7. Perubahan KA setelah over dry sampai mencapai KAK pada kayu
Meranti
24
Tabel 4. Kondisi Perubahan Kadar Air pada Kayu Kamper
Kadar Air (Waktu)
Perlakuan
KA Akhir
KA Akhir 12% (Kontrol)
KA Akhir 10%
KA Akhir 8%
KA Akhir 6%
KA Akhir 4% (KAK Oven)
Output Oven
13,13
10,29
8,86
5,79
4,70
Kadar Air
Kond 2 hr
15,71
12,47
10,31
9,49
7,70
Kond 1 hr
14,48
12,18
10,72
8,56
5,94
Kond 4 hr
15,40
12,14
11,39
9,92
8,23
20.00
KA Akhir 12%
(Kontrol)
KA Akhir 10%
15.00
KA Akhir 8%
10.00
KA Akhir 6%
5.00
KA Akhir 4%
(KAK Oven)
KAK
15,15
13,71
12,51
11,15
9,65
0.00
Output Kond 1 Kond 2 Kond 4
Oven
hr
hr
hr
KAK
Kondisi Kayu (Waktu)
Kadar Air (%)
Gambar 8. Perubahan KA setelah over dry sampai mencapai KAK pada kayu
Kamper
16.00
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
KAK
Sengon
KAK
Meranti
KAK
Kamper
KA Akhir
12%
(Kontrol)
KA Akhir
10%
KA Akhir
8%
KA Akhir
6%
KA Akhir
4% (KAK
Oven)
Perlakuan KA Akhir
Gambar 9. Kadar air keseimbangan pada kayu sengon, meranti dan kamper
pada berbagai perlakuan KA akhir
Berdasarkan data pada Tabel 2, 3, 4 dan Gambar 6, 7, 8 dan 9 terlihat
adanya penurunan KAK untuk kayu yang dikeringkan sampai dengan KA lebih
rendah dibandingkan dengan kayu yang dikeringkan hanya sampai KA 12%.
Kayu yang dikeringkan sampai dengan KA akhir yang rendah cenderung
25
menghasilkan nilai Kadar Air Keseimbangan (KAK) yang lebih rendah setelah
mengalami conditioning.
Secara teori kondisi tersebut disebabkan karena proses pengeringan
sampai dengan KA rendah atau sampai KA konstan terjadi penyusutan
maksimum yang cukup tinggi. Penyusutan yang tinggi menyebabkan serat-serat
pada kayu mengalami posisi yang saling berdekatan. Panas yang terjadi pada
oven menyebabkan terjadinya ikatan silang diantara gugus hidroksil akibat
berdekatannya serat kayu.
Serat kayu tersusun oleh serabut selulosa
(mikrofibril) yang didalamnya terdapat bagian yang kristalin (daerah yang teratur)
dan bagian amorf atau daerah yang tidak teratur yang mengandung banyak
gugus hidroksil bebas yang merupakan tempat berikatannya air. Pengeringan
sampai KA rendah (0%) menyebabkan perubahan sebagian daerah amorf
menjadi kristalit yang berakibat berkurangnya tangan OH tempat berikatan
dengan molekul air (Coto 2005).
Melalui proses penyusutan dan pemanasan menyebabkan gugus hidroksil
bebas saling berikatan sendiri diantara mereka, sehingga mengurangi jumlah
ikatan air yang terjadi.
Hal ini yang menyebabkan KAK pada kayu yang
dikeringkan sampai KA 10%, 8%, 6% dan 4% atau KA konstan dalam oven
memiliki nilai yang lebih rendah.
Secara umum setelah proses conditioning yaitu conditioning 1 hari terjadi
kenaikan kembali KA terutama pada perlakuan KA Akhir 12% dan 10%. Hal ini
terjadi karena pada pengeringan sampai KA Akhir tersebut kondisi KA bagian
dalam masih tinggi sedangkan bagian luar sudah kering. Setelah conditioning 1
hari bagian permukaan kayu menyerap uap air dari lingkungan untuk
menyesuaikan dengan kondisi lingkungan sehingga secara keseluruhan KA
menjadi naik.
Untuk kayu Sengon (Paraserianthes falcataria.) Kadar Air Keseimbangan
untuk kontrol (KA Akhir 12%) adalah sebesar 14,49% sedangkan untuk
perlakuan sampai dengan KA akhir 10% adalah 12,14, KA akhir 8% adalah
11,01, KA akhir 6% adalah 10,32, dan KA akhir 4% (KAK Oven) adalah 9,02,
terdapat selisih sebesar kurang lebih 5% antara kontrol (KA Akhir 12%) dengan
KA akhir 4% (KAK Oven) .
Untuk kayu Meranti (Shorea sp.) Kadar Air Keseimbangan untuk kontrol
(KA Akhir 12%) adalah sebesar 12,88% sedangkan untuk perlakuan sampai
dengan KA akhir 10% adalah 11,40, KA akhir 8% adalah 10,67, KA akhir 6%
26
adalah 9,41, dan KA akhir 4% (KAK Oven) adalah 8,27, terdapat selisih sebesar
kurang lebih 5% antara kontrol (KA Akhir 12%) dengan KA akhir 4% (KAK Oven).
Untuk kayu Kamper (Driobalanops sp.) Kadar Air Keseimbangan untuk
kontrol (KA Akhir 12%) adalah sebesar 15,15% sedangkan untuk perlakuan
sampai dengan KA akhir 10% adalah 13,71%, KA akhir 8% adalah 12,51%, KA
akhir 6% adalah 11,15%, dan KA akhir 4% (KAK Oven) adalah 9,65%, terdapat
selisih sebesar kurang lebih 5% antara kontrol (KA Akhir 12%) dengan KA akhir
4% (KAK Oven) .
Dengan demikian secara rata-rata terdapat selisih sebesar 5% antara
kontrol (KA Akhir12%) dengan kayu yang dikeringkan sampai dengan KA Akhir
4% (KA konstan dalam oven).
Kondisi ini sangat menguntungkan dalam penggunaan kayu selanjutnya
karena kayu dengan KAK yang rendah memiliki stabilitas dimensi atau kembang
susut yang kecil. Kayu dengan KAK yang rendah akan mengalami absorpsi dan
desorpsi uap air dari lingkungan sekitar dengan jumlah yang kecil juga, sehingga
cacat produk kayu yang diakibatkan penyusutan akan dapat dihindari.
Keuntungan lainnya adalah kayu akan tepat bila digunakan pada kondisi tempat
yang menuntut kadar air keseimbangan yang rendah misalnya pada ruang berAC atau lingkungan lain dengan RH yang rendah.
Penelitian ini setidaknya memberikan kajian dari sisi ilmiah dan
memberikan alternatif bagi industri pengeringan kayu. Pengeringan sampai KA
rendah akan diperlukan apabila produk yang diinginkan menghendaki kadar air
akhir rendah dan KAK yang rendah pula terkait dengan penggunaan produk
nanti, misalnya akan digunakan pada RH yang cukup ekstrim dan rendah atau
lingkungan dengan perubahan RH yang cukup tinggi (diekspor ke luar negeri).
Sebagai informasi tambahan dalam penelitian ini, penambahan waktu yang
dibutuhkan untuk menurunkan KA dari 12% ke KA 4% (KAK Oven) adalah 4 hari,
dengan ketebalan rata-rata kayu Sengon 5 cm, Meranti 3,5 cm dan Kamper 2
cm, dengan suhu tahap akhir pengeringan yang digunakan adalah 76 oC. Hal
tersebut tentu saja merupakan bahan pertimbangan bagi industri pengeringan
kayu, karena penambahan waktu berarti penambahan biaya. Hanya saja dalam
penelitian ini tidak dianalisis berapa tambahan biaya per m 3 yang harus
dikeluarakan untuk menurunkan KA sampai KA 10%, 8%, 6% dan 4%. Adapun
manfaat dan keuntungan yang diperoleh yaitu diperoleh KAK yang lebih rendah.
Hal ini sangat menguntungkan karena banyak importir kayu olahan biasanya
27
mensyaratkan KA pada KA tertentu yang cukup rendah.
Dan hal lain yang
menguntungkan yaitu dalam pengeringan sampai dengan KA akhir rendah atau
KAK Oven kayu tidak perlu lagi dilakukan proses equalizing yang tentu akan
memerlukan tambahan waktu.
Sering terjadi bahwa dalam pengeringan, kayu tidak mengalami kekeringan
yang merata, sedangkan sebagian konsumen menghendaki kadar air yang sama
dengan batas toleransi tertentu.
Untuk itu perlu proses pemerataan kadar air.
Salah satu cara yang ditempuh adalah menaikan kadar air keseimbangan ke
kadar air akhir (harapan) setelah kadar air papan contoh terkering mencapai 3%
di bawah kadar air akhir. Sebagai contoh bila kadar air akhir yang dikehendaki
10% maka proses equalizing dimulai setelah kadar air papan contoh terkering
mencapai 7% (Walker 1993).
Berdasarkan hasil penelitian ini terlihat bahwa pengeringan sampai KA
akhir rendah (KAK Oven) menghasilkan KA dalam kayu yang seragam dan
merata antara bagian luar dan dalam. Pada pengeringan sampai dengan KA
12% sebagai kontrol terlihat kayu bagian dalam masih memiliki KA yang tinggi.
Bila dilihat berdasarkan laju pengeringan, maka laju pengeringan kayu
Sengon relatif lebih cepat dibandingkan dengan Meranti, dan Meranti relatif lebih
cepat dibandingkan dengan Kamper. Hal ini terlihat dari ketebalan kayu rata-rata
yang digunakan yaitu 5 cm untuk Sengon, 3,5 cm untuk Meranti dan 2 cm untuk
Kamper, yaitu dengan laju rata-rata lebih kurang 2% per hari (dari rata-rata KA
12% memerlukan waktu 4 hari untuk mencapai KA 4% atau KAK Oven).
Kayu Sengon cenderung lebih cepat mengering karena memiliki berat jenis
yang relatif rendah dengan ukuran pori yang lebih besar dibandingkan Meranti
dan Kamper. Kamper memiliki berat jenis paling tinggi, dengan serat yang lebih
rapat dan pori berukuran kecil, sehingga air atau uap air lebih sulit keluar pada
saat pengeringan.
Berdasarkan hasil analisis keragaman terhadap Kadar Air Keseimbangan
(KAK) terlihat bahwa faktor perlakuan KA akhir dan faktor jenis kayu berpengaruh
sangat nyata terhadap KAK yang diperoleh, sedangkan interaksi keduanya tidak
memberikan pengaruh nyata.
Hasil uji lanjut beda nilai rata-rata untuk faktor KA akhir menunjukkan
bahwa perlakuan KA Akhir 12% berbeda nyata dengan semua perlakuan lain
Perlakuan KA Akhir 10% berbeda nyata dengan KA Akhir 6% dan 4%, tetapi
tidak berbeda nyata dengan KA Akhir 8%. Perlakuan KA Akhir 8% berbeda
28
nyata dengan KA Akhir 4%, tetapi tidak berbeda nyata dengan KA Akhir 4%.
Perlakuan KA Akhir 6% tidak berbeda nyata dengan KA Akhir 4%. Kadar Air
Keseimbangan rata-rata untuk KA Akhir 12% adalah 14,17,
KA Akhir 10%
adalah 12,41, KA Akhir 8% adalah 10,29, dan KA Akhir 6% adalah 8,9%.
Hasil analisis keragaman selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 16,
dan secara visual untuk perbedaan respon yang dihasilkan dapat dilihat pada
gambar 10.
Box pl ot of KAK by KA Ak hi r, Je ni s
18
16
KAK
14
12
10
8
Je ni s
KA Akhi r
1
2
1
3
1
2
2
3
1
2
3
3
1
2
4
3
1
2
3
5
Ket. Jenis : 1 = Sengon, 2 = Meranti, 3 = Kamper, KA Akhir : 1 = 12%, 2 = 10%, 3 = 8%, 4 = 6%, 5 = 4%
Gambar 10. Boxplot untuk Kadar Air Keseimbangan pada berbagai perlakuan
Kadar Air Akhir dan jenis Kayu
Hasil uji lanjut beda nilai rata-rata untuk faktor jenis kayu menunjukkan
jenis Meranti menghasilkan nilai KAK yang berbeda nyata dengan Kamper,
sedangkan jenis Sengon tidak berbeda nyata baik dengan Meranti maupun
Kamper. Kadar Air Keseimbangan rata-rata untuk jenis Meranti adalah 10,52,
Sengon 11,39 dan Kamper 12,43. Hasil analisis selengkapnya dapat dilihat pada
Lampiran 10. Meranti memiliki KAK rata-rata yang lebih rendah dibandingkan
kamper. Kondisi tersebut dimungkinkan karena jenis kayu perdagangan meranti
dan kamper yang beredar di pasaran digunakan dalam penelitian ini umumnya
merupakan stok lama, sedangkan sengon umumnya kayu segar dan belum lama
digergaji. Kamper merupakan kayu dengan berat jenis tinggi (0,8), pada suhu
yang sama kayu kamper lebih sulit ditembus panas dan uap air lebih sulit keluar
dibanding meranti. Sengon karena masih segar banyak mengandung semacam
getah/resin, panas agak sulit masuk dan uap air juga lebih sulit keluar dari
bagian dalam kayu.
29
Regangan Kayu
Hasil pengamatan terhadap kondisi dan pola regangan kayu Sengon,
Meranti dan Kamper seperti terlihat pada Gambar 11, 12 dan 13.
Gambar
tersebut memperlihatkan pola regangan pada kondisi output oven dan
conditioning 4 hari. Secara umum terlihat bahwa pola regangan yang terjadi
memiliki pola yang serupa yaitu bagian luar kayu cenderung mengalami
tegangan tekan, sedangkan kayu bagian dalam mengalami regangan (tegangan
tarik).
Hal tersebut sejalan dengan pendapat McMillen (1958) yang menyatakan
pada kondisi kayu kering bagian permukaan akan terjadi tegangan tekan
maksimum dan sebaliknya bagian dalam mengalami tegangan tarik maksimum.
Berdasarkan hasil pengamatan kondisi regangan maupun tegangan
umumnya tidak teratur pada saat baru keluar dari oven.
Regangan dan
tegangan sedikit berkurang pada saat kayu mengalami keseimbangan dengan
lingkungannya.
Pada kondisi KAK, perbedaan regangan antara bagian luar
dengan bagian dalam relatif masih terjadi dan belum
hilang sepenuhnya.
Selama tidak melakukan proses pembelahan pada kayu, regangan maupun
tegangan
ini
bisa
diabaikan
yang
terpenting
kayu
sudah
mengalami
keseimbangan baik regangan maupun tegangan antara satu sisi dengan sisi
lainnya. Pada proses pengolahan papan yang hanya melakukan penyerutan
atau pengampelasan regangan ini bisa diabaikan, akan tetapi harus berhati-hati
apabila kayu dalam prosesnya dilakukan pembelahan, dalam hal ini conditioning
tambahan akan tetap diperlukan.
McMillen (1958) menyatakan selama proses pengeringan (sampai kayu
kering) terjadi perubahan tekanan menjadi tarikan pada bagian dalam kayu.
Tegangan tarik maksimum yang terjadi pada bagian dalam kayu tidak sebesar
tegangan tarik pada bagian permukaan.
Pada bagian tengah kayu (pusat),
tegangan tekan meksimum terjadi lebih lambat. Bila didasarkan pada pendapat
McMillen regangan dan tegangan yang terjadi pada penelitian ini termasuk
rendah yaitu rata-rata hanya berkisar 0,002 – 0,003.
Proses inilah yang menyebabkan kayu yang sudah dikeringkan tidak
segera mengalami kehilangan regangan/tegangan yang terjadi.
Proses yang
lambat untuk mencapai tegangan tekan maksimum menyebabkan proses yang
lambat pula dalam penurunan tegangan yang terjadi karena posisinya berada di
tengah kayu.
Sengon (Regangan)
0.0020
0.0000
-0.0010
-0.0020
-0.0030
-0.0040
12%
10%
8%
6%
12%
4%
10%
Output Oven
8%
6%
4%
Conditioning 4 hari
Sengon (KA)
12%
Kadar Air (%)
Regangan
0.0010
10%
8%
6%
4%
12%
10%
8%
6%
4%
20.00
18.00
16.00
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
Out Oven
12%
10%
8%
6%
Kond 4hr
4%
12%
10%
8%
6%
4%
Gambar 11. Regangan dan Distribusi Kadar Air Kayu Sengon pada Berbagai Perlakuan KA Akhir
30
Meranti (Regangan)
0.0030
12%
10%
8%
6%
12%
4%
10%
8%
6%
4%
0.0010
0.0000
-0.0010
-0.0020
-0.0030
Out Oven
Cond 4 hr
Meranti (KA)
12%
Kadar Air (%)
Regangan
0.0020
10%
8%
6%
4%
12%
10%
8%
6%
4%
18.00
16.00
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
Out Oven
12%
10%
8%
6%
Kond 4hr
4%
12%
10%
8%
6%
4%
Gambar 12. Regangan dan Distribusi Kadar Air Kayu Meranti pada Berbagai Perlakuan KA Akhir
31
12%
10%
8%
6%
4%
12%
Out Oven
10%
8%
6%
4%
Cond 4 hr
Kamper (KA)
12%
Kadar Air (%)
Regangan
Kamper (Regangan)
0.0040
0.0030
0.0020
0.0010
0.0000
-0.0010
-0.0020
-0.0030
-0.0040
10%
8%
6%
4%
12%
10%
8%
6%
4%
18.00
16.00
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
Out Oven
12%
10%
8%
6%
Kond 4hr
4%
12%
10%
8%
6%
4%
Gambar 13. Regangan dan Distribusi Kadar Air Kayu Kamper pada Berbagai Perlakuan KA Akhir
32
33
Faktor dasar terjadinya tegangan kayu (Millen 1958) adalah ketika bagian
kayu kehilangan Kadar Air di bawah Tititk Jenuh Serat (TJS) terjadi penyusutan
dan sebaliknya ketika kayu di bawah TJS menyerap air/ uap air terjadi
pengembangan. Apabila penyusutan yang terjadi normal di dalam kayu maka
akan terjadi tegangan tarik (regangan). Tegangan tarik pada suatu bagian dari
kayu harus seimbang dengan tegangan tekan pada bagian lain struktur kayu.
Ketika kayu mengalami tegangan, maka akan terjadi perubahan atau regangan.
Regangan terjadi pada saat sebelum terjadi atau mendekati batas proporsi
maksimum kemampuan menahan beban tarik.
Regangan ini dinamakan
regangan elastis yang sifatnya kembali ke asal (bentuk semula). Tegangan yang
terjadi di bawah batas proporsi apabila terjadi dalam waktu yang lama akan
menyebabkan regangan permanen.
Regangan yang terjadi pada kayu erat sekali kaitannya dengan
kemungkinan cacat yang terjadi.
Perbedaan regangan yang terlalu ekstrim
antara bagian luar dan bagian dalam akan menyebabkan cacat pada kayu. Pada
penelitian ini upaya yang dilakukan untuk menghindari perbedaan regangan yang
terlalu ekstrim antara bagian luar dan dalam kayu adalah penggunaan suhu pada
saat mencapai KA konstan dalam oven adalah dengan tetap menggunakan suhu
yang biasa digunakan dalam jadwal yang sesuai dengan jenis kayu yang
dikeringkan, dengan jadwal yang sudah teruji berdasarkan penelitian. Perlakuan
yang diberikan adalah melanjutkan jadwal yang biasa digunakan pada suatu
jenis kayu terutama dari faktor suhu hingga tercapai kadar air konstan dalam
kayu. Pertimbangan ini adalah menghindari cacat yang terjadi dan pengamatan
secara visual terhadap kayu yang dikeringkan tidak menunjukkan terjadinya
pecah atau retak.
Berdasarkan data dan histogram yang ditampilkan terlihat adanya
kecenderungan untuk kayu yang dikeringkan hingga KA akhir pengeringan yang
rendah terutama KA akhir hingga KAK-oven memiliki bentuk histogram yang
lebih teratur dan ada kesamaan antara sisi kiri dan kanan. Hal ini menunjukkan
kayu sudah mengalami keseimbangan regangan antara kedua sisinya semenjak
kayu keluar dari oven. Regangan yang seimbang ini sangat dibutuhkan terutama
untuk pengerjaan selanjutnya, dimana kayu tidak rentan untuk terjadinya cacat
melengkung, muntir ataupun bengkok. Kondisi yang ideal dan paling baik tentu
saja pada kondisi regangan/tegangan dengan nilai nol, atau berarti tidak terjadi
regangan/tegangan dalam kayu. Berdasarkan penelitian ini pada semua jenis
34
kayu dan semua KA akhir pengeringan yang dilakukan setelah conditioning
selama 2 minggu ternyata masih terdapat regangan/tegangan sisa dari proses
pengeringan.
Proses conditioning yang terlalu lama juga tidak efisien, karena industri
biasanya memerlukan kayu segera setelah proses pengeringan. Untuk sedikit
mengurangi tegangan/regangan yang terjadi setidaknya perlu dilakukan
conditioning selama beberapa hari.
Pengamatan secara visual terhadap regangan yang terjadi yaitu melalui
pengamatan dan uji garpu secara umum memperlihatkan bentuk garpu yang
lebih lurus pada proses pengeringan sampai dengan KA Akhir yang lebih rendah,
baik pada awal keluar oven maupun setelah proses conditioning selama 1 hari, 2
hari, 4 hari dan 2 minggu atau hingga tercapai KAK.
Distribusi Kadar Air Kayu
Distribusi kadar air mulai dari sisi permukaan hingga bagian dalam kayu
setelah keluar oven dan conditioning 4 hari seperti terlihat pada Gambar 10, 11
dan 12.
Berdasarkan hasil pengamatan terhadap distribusi kadar air pada contoh uji
yang terjadi, dapat terlihat bahwa selama proses pengeringan dari mulai awal
pengeringan sampai proses pengeringan berjalan, secara umum kayu pada
bagian luar cenderung mengering lebih dahulu dibanding bagian dalam kayu.
Hal ini terjadi karena selama proses pengeringan bagian permukaan kayu
merupakan bagian pertama yang menerima panas.
Panas yang terjadi
menyebabkan air atau uap air yang terdapat pada bagian permukaan lebih
dahulu menguap dan meninggalkan permukaan kayu. Proses berikutnya adalah
kandungan air yang terdapat pada bagian dalam potongan kayu bergerak keluar
menuju permukaan kayu melalui proses difusi. Air dari permukaan menguap dan
dari bagian dalam bergerak keluar menuju permukaan ini berjalan terus sampai
kayu mengalami pengeringan dengan kadar air yang terus berkurang.
Distribusi kadar air pada kayu yang dikeringkan sampai KA Akhir yang
rendah (KA Akhir 4%) memperlihatkan distribusi kadar air yang lebih seragam
antara bagian luar dan bagian dalam, seperti dapat dilihat pada Gambar. 8, 9 dan
10. Selisih yang tidak terlalu jauh antara permukaan dan bagian dalam kayu
akan memberikan potensi regangan yang relatif lebih kecil. Kondisi KA yang
seragam juga memberikan keuntungan karena kayu tidak perlu lagi dilakukan
35
proses equalizing atau pemerataan kadar air yang tentu saja memerlukan
tambahan waktu.
Dalam hal ini, walaupun terjadi penambahan waktu selama 4 hari untuk
mencapai KA Akhir 4% atau KAK Oven, akan tetapi kayu hasil pengeringan tidak
perlu dilakukan lagi equalizing. Equalizing ini penting sekali karena perbedaan
KA yang terlalu jauh antara bagian luar dan dalam berpotensi untuk
meningkatkan terjadinya regangan/tegangan yang pada akhirnya bila kayu tidak
mampu mempertahankan ikatannya maka akan terjadi retak, pecah atau cacat
lainnya yang diakibatkan regangan/tegangan tadi misalnya melintir atau
melengkung.
Secara umum setelah proses conditioning yaitu conditioning 1 hari terjadi
kenaikan kembali Kadar Air yang cukup besar terutama pada perlakuan KA Akhir
12% dan 10%. Hal ini terjadi dikarenakan pada pengeringan sampai KA Akhir
tersebut kondisi KA bagian dalam masih tinggi sedangkan bagian luar sudah
kering, sehingga setelah conditioning 1 hari KA bagian luar naik dan
menyesuaikan dengan kondisi lingkungan sehingga secara keseluruhan KA
menjadi naik. Sedangkan bila dilihat untuk distribusi KA khususnya pada kayu
sengon dan kamper kenaikan terjadi tidak hanya bagian luar, tetapi terjadi juga
untuk bagian dalam.
Hal ini terjadi karena pada proses pengeringan
konvensional selalu terjadi bagian luar lebih kering dan bagian dalam lebih basah
dan ini berlaku untuk semua arah, tidak hanya pada sisi tebal dan sisi lebar akan
tetapi terjadi juga pada sisi panjang kayu. Pengambilan sample setelah keluar
oven dilakukan pada bagian ujung dan pengambilan sample berikutnya adalah
maju ke bagian tengah. Pada kondisi tersebut diperkirakan terjadi variasi KA
antara bagian ujung dan tengah.
Faktor lain yang diperkirakan menjadi
penyebab adalah kayu sengon yang digunakan merupakan kayu yang sangat
segar (fresh green) yang kondisinya masih banyak mengandung zat semacam
getah yang menjadi penyebab sulitnya air keluar dari bagian dalam kayu,
sedangkan kayu kamper merupakan kayu dengan berat jenis tinggi dan
mengandung banyak kapur/resin yang terkadang keluar meleleh selama proses
pengeringan, kondisi iini diperkirakan sebagai penyebab sulitnya air keluar dari
bagian dalam kayu.
Kondisi Kadar Air Keseimbangan tercapai setelah conditioning selama 2
minggu. Bagi industri perkayuan, conditioning 2 minggu terkadang dianggap
terlalu lama, karena kayu terlalu lama menunggu sebelum diproses lebih lanjut.
36
Berdasrkan penelitian ini, bila dilihat dari sisi kemerataan kadar air maka
conditioning 4 hari mungkin bisa dijadikan pertimbangan untuk digunakan, waktu
tersebut tidak terlalu lama dan juga tidak terlalu singkat. Kemerataan kadar air
yang dicapai dengan conditioning 4 hari sudah cukup baik dan mendekati kadar
air keseimbangan. Hal ini akan memungkinkan tidak terjadinya perubahan yang
terlalu besar pada kadar air dan diharapkan sesuai dengan tujuan tempat
penggunaan produk nantinya.
Kondisi
conditioning.
kadar
air
kemudian
bergerak
terbalik
setelah
dilakukan
Kayu bagian permukaan menerima uap air dari lingkungan
sehingga KA permukaan naik dan menjadi lebih tinggi dibanding bagian dalam.
Kondisi ini berjalan terus sampai dengan kayu mengalami kondisi Kadar Air
Keseimbangan (KAK) dengan distribusi kadar air yang cukup merata.
Pada akhir proses conditioning yaitu setelah conditioning 2 minggu dan
tercapai KAK dapat terlihat pada semua jenis kayu (Sengon, Meranti dan
Kamper) pengeringan sampai KA akhir yang rendah atau sampai dengan KAK
oven (KA konstan dalam oven) memberikan distribusi kadar air yang lebih baik,
yaitu lebih seragam antara bagian luar dan dalam.
Selain itu juga KA
keseimbangan yang dicapainya juga nilainya lebih rendah. Keuntungan yang
diperoleh dengan adanya KAK yang rendah seperti sudah dijelaskan pada
bagian Kadar Air Keseimbangan.
Kenaikan kadar air yang terjadi untuk mencapai kondisi keseimbangan
(KAK) terutama untuk perlakuan sampai dengan Kadar Air rendah (KA Akhir 6%
dan 4%) diperkirakan tidak menyebabkan terjadinya penambahan atau
perubahan tebal dan lebar yang nyata, perubahan yang terjadi diperkirakan kecil
saja.
Meskipun demikian mungkin akan menjadi suatu topik penelitian yang
menarik untuk melihat perubahan dari kadar air rendah setelah proses
pengeringan menuju kondisi keseimbangan dengan lingkungan.
Kondisi Perubahan Kadar Air dan Kadar Air Keseimbangan
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan diperoleh data sebagaimana
tercantum pada tabel dan grafik di bawah ini.
Tabel 2. Kondisi Perubahan Kadar Air pada Kayu Sengon
Kadar Air (%)
Perlakuan
KA Akhir
Output Oven
KA Akhir 12% (Kontrol)
13,49
KA Akhir 10%
9,22
KA Akhir 8%
6,99
KA Akhir 6%
5,69
KA Akhir 4% (KAK Oven)
3,30
Kadar Air (%)
Kond 1 hr
Kond 2 hr
17,60
16,66
11,80
12,39
8,52
9,52
6,83
8,00
6,03
6,83
Kond 4 hr
17,19
12,45
10,49
9,35
7,29
KAK
14,49
12,14
11,01
10,32
9,02
KA Akhir 12%
(Kontrol)
KA Akhir 10%
20.00
15.00
KA Akhir 8%
10.00
KA Akhir 6%
5.00
0.00
Output
Oven
Kond 1
hr
Kond 2
hr
Kond 4
hr
KAK
KA Akhir 4% (KAK
Oven)
Kondisi Kayu (Waktu)
Gambar 6. Perubahan KA setelah over dry sampai mencapai KAK pada kayu
Sengon
Tabel 3. Kondisi Perubahan Kadar Air pada Kayu Meranti
Kadar Air (%)
Perlakuan
KA Akhir
Output Oven
KA Akhir 12% (Kontrol)
12,49
KA Akhir 10%
9,57
KA Akhir 8%
8,04
KA Akhir 6%
5,58
KA Akhir 4% (KAK Oven)
3,97
Kadar Air (%)
Kond 1 hr
Kond 2 hr
13,21
12,84
10,63
11,61
9,88
10,25
6,94
7,48
4,64
5,51
Kond 4 hr
13,22
10,52
10,14
8,49
6,45
15.00
KA Akhir 12%
(Kontrol)
KA Akhir 10%
10.00
KA Akhir 8%
5.00
KA Akhir 6%
0.00
KA Akhir 4% (KAK
Oven)
Output
Oven
Kond 1
hr
Kond 2
hr
Kond 4
hr
KAK
12,88
11,40
10,67
9,41
8,27
KAK
Kondisi Kayu (Waktu
Gambar 7. Perubahan KA setelah over dry sampai mencapai KAK pada kayu
Meranti
24
Tabel 4. Kondisi Perubahan Kadar Air pada Kayu Kamper
Kadar Air (Waktu)
Perlakuan
KA Akhir
KA Akhir 12% (Kontrol)
KA Akhir 10%
KA Akhir 8%
KA Akhir 6%
KA Akhir 4% (KAK Oven)
Output Oven
13,13
10,29
8,86
5,79
4,70
Kadar Air
Kond 2 hr
15,71
12,47
10,31
9,49
7,70
Kond 1 hr
14,48
12,18
10,72
8,56
5,94
Kond 4 hr
15,40
12,14
11,39
9,92
8,23
20.00
KA Akhir 12%
(Kontrol)
KA Akhir 10%
15.00
KA Akhir 8%
10.00
KA Akhir 6%
5.00
KA Akhir 4%
(KAK Oven)
KAK
15,15
13,71
12,51
11,15
9,65
0.00
Output Kond 1 Kond 2 Kond 4
Oven
hr
hr
hr
KAK
Kondisi Kayu (Waktu)
Kadar Air (%)
Gambar 8. Perubahan KA setelah over dry sampai mencapai KAK pada kayu
Kamper
16.00
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
KAK
Sengon
KAK
Meranti
KAK
Kamper
KA Akhir
12%
(Kontrol)
KA Akhir
10%
KA Akhir
8%
KA Akhir
6%
KA Akhir
4% (KAK
Oven)
Perlakuan KA Akhir
Gambar 9. Kadar air keseimbangan pada kayu sengon, meranti dan kamper
pada berbagai perlakuan KA akhir
Berdasarkan data pada Tabel 2, 3, 4 dan Gambar 6, 7, 8 dan 9 terlihat
adanya penurunan KAK untuk kayu yang dikeringkan sampai dengan KA lebih
rendah dibandingkan dengan kayu yang dikeringkan hanya sampai KA 12%.
Kayu yang dikeringkan sampai dengan KA akhir yang rendah cenderung
25
menghasilkan nilai Kadar Air Keseimbangan (KAK) yang lebih rendah setelah
mengalami conditioning.
Secara teori kondisi tersebut disebabkan karena proses pengeringan
sampai dengan KA rendah atau sampai KA konstan terjadi penyusutan
maksimum yang cukup tinggi. Penyusutan yang tinggi menyebabkan serat-serat
pada kayu mengalami posisi yang saling berdekatan. Panas yang terjadi pada
oven menyebabkan terjadinya ikatan silang diantara gugus hidroksil akibat
berdekatannya serat kayu.
Serat kayu tersusun oleh serabut selulosa
(mikrofibril) yang didalamnya terdapat bagian yang kristalin (daerah yang teratur)
dan bagian amorf atau daerah yang tidak teratur yang mengandung banyak
gugus hidroksil bebas yang merupakan tempat berikatannya air. Pengeringan
sampai KA rendah (0%) menyebabkan perubahan sebagian daerah amorf
menjadi kristalit yang berakibat berkurangnya tangan OH tempat berikatan
dengan molekul air (Coto 2005).
Melalui proses penyusutan dan pemanasan menyebabkan gugus hidroksil
bebas saling berikatan sendiri diantara mereka, sehingga mengurangi jumlah
ikatan air yang terjadi.
Hal ini yang menyebabkan KAK pada kayu yang
dikeringkan sampai KA 10%, 8%, 6% dan 4% atau KA konstan dalam oven
memiliki nilai yang lebih rendah.
Secara umum setelah proses conditioning yaitu conditioning 1 hari terjadi
kenaikan kembali KA terutama pada perlakuan KA Akhir 12% dan 10%. Hal ini
terjadi karena pada pengeringan sampai KA Akhir tersebut kondisi KA bagian
dalam masih tinggi sedangkan bagian luar sudah kering. Setelah conditioning 1
hari bagian permukaan kayu menyerap uap air dari lingkungan untuk
menyesuaikan dengan kondisi lingkungan sehingga secara keseluruhan KA
menjadi naik.
Untuk kayu Sengon (Paraserianthes falcataria.) Kadar Air Keseimbangan
untuk kontrol (KA Akhir 12%) adalah sebesar 14,49% sedangkan untuk
perlakuan sampai dengan KA akhir 10% adalah 12,14, KA akhir 8% adalah
11,01, KA akhir 6% adalah 10,32, dan KA akhir 4% (KAK Oven) adalah 9,02,
terdapat selisih sebesar kurang lebih 5% antara kontrol (KA Akhir 12%) dengan
KA akhir 4% (KAK Oven) .
Untuk kayu Meranti (Shorea sp.) Kadar Air Keseimbangan untuk kontrol
(KA Akhir 12%) adalah sebesar 12,88% sedangkan untuk perlakuan sampai
dengan KA akhir 10% adalah 11,40, KA akhir 8% adalah 10,67, KA akhir 6%
26
adalah 9,41, dan KA akhir 4% (KAK Oven) adalah 8,27, terdapat selisih sebesar
kurang lebih 5% antara kontrol (KA Akhir 12%) dengan KA akhir 4% (KAK Oven).
Untuk kayu Kamper (Driobalanops sp.) Kadar Air Keseimbangan untuk
kontrol (KA Akhir 12%) adalah sebesar 15,15% sedangkan untuk perlakuan
sampai dengan KA akhir 10% adalah 13,71%, KA akhir 8% adalah 12,51%, KA
akhir 6% adalah 11,15%, dan KA akhir 4% (KAK Oven) adalah 9,65%, terdapat
selisih sebesar kurang lebih 5% antara kontrol (KA Akhir 12%) dengan KA akhir
4% (KAK Oven) .
Dengan demikian secara rata-rata terdapat selisih sebesar 5% antara
kontrol (KA Akhir12%) dengan kayu yang dikeringkan sampai dengan KA Akhir
4% (KA konstan dalam oven).
Kondisi ini sangat menguntungkan dalam penggunaan kayu selanjutnya
karena kayu dengan KAK yang rendah memiliki stabilitas dimensi atau kembang
susut yang kecil. Kayu dengan KAK yang rendah akan mengalami absorpsi dan
desorpsi uap air dari lingkungan sekitar dengan jumlah yang kecil juga, sehingga
cacat produk kayu yang diakibatkan penyusutan akan dapat dihindari.
Keuntungan lainnya adalah kayu akan tepat bila digunakan pada kondisi tempat
yang menuntut kadar air keseimbangan yang rendah misalnya pada ruang berAC atau lingkungan lain dengan RH yang rendah.
Penelitian ini setidaknya memberikan kajian dari sisi ilmiah dan
memberikan alternatif bagi industri pengeringan kayu. Pengeringan sampai KA
rendah akan diperlukan apabila produk yang diinginkan menghendaki kadar air
akhir rendah dan KAK yang rendah pula terkait dengan penggunaan produk
nanti, misalnya akan digunakan pada RH yang cukup ekstrim dan rendah atau
lingkungan dengan perubahan RH yang cukup tinggi (diekspor ke luar negeri).
Sebagai informasi tambahan dalam penelitian ini, penambahan waktu yang
dibutuhkan untuk menurunkan KA dari 12% ke KA 4% (KAK Oven) adalah 4 hari,
dengan ketebalan rata-rata kayu Sengon 5 cm, Meranti 3,5 cm dan Kamper 2
cm, dengan suhu tahap akhir pengeringan yang digunakan adalah 76 oC. Hal
tersebut tentu saja merupakan bahan pertimbangan bagi industri pengeringan
kayu, karena penambahan waktu berarti penambahan biaya. Hanya saja dalam
penelitian ini tidak dianalisis berapa tambahan biaya per m 3 yang harus
dikeluarakan untuk menurunkan KA sampai KA 10%, 8%, 6% dan 4%. Adapun
manfaat dan keuntungan yang diperoleh yaitu diperoleh KAK yang lebih rendah.
Hal ini sangat menguntungkan karena banyak importir kayu olahan biasanya
27
mensyaratkan KA pada KA tertentu yang cukup rendah.
Dan hal lain yang
menguntungkan yaitu dalam pengeringan sampai dengan KA akhir rendah atau
KAK Oven kayu tidak perlu lagi dilakukan proses equalizing yang tentu akan
memerlukan tambahan waktu.
Sering terjadi bahwa dalam pengeringan, kayu tidak mengalami kekeringan
yang merata, sedangkan sebagian konsumen menghendaki kadar air yang sama
dengan batas toleransi tertentu.
Untuk itu perlu proses pemerataan kadar air.
Salah satu cara yang ditempuh adalah menaikan kadar air keseimbangan ke
kadar air akhir (harapan) setelah kadar air papan contoh terkering mencapai 3%
di bawah kadar air akhir. Sebagai contoh bila kadar air akhir yang dikehendaki
10% maka proses equalizing dimulai setelah kadar air papan contoh terkering
mencapai 7% (Walker 1993).
Berdasarkan hasil penelitian ini terlihat bahwa pengeringan sampai KA
akhir rendah (KAK Oven) menghasilkan KA dalam kayu yang seragam dan
merata antara bagian luar dan dalam. Pada pengeringan sampai dengan KA
12% sebagai kontrol terlihat kayu bagian dalam masih memiliki KA yang tinggi.
Bila dilihat berdasarkan laju pengeringan, maka laju pengeringan kayu
Sengon relatif lebih cepat dibandingkan dengan Meranti, dan Meranti relatif lebih
cepat dibandingkan dengan Kamper. Hal ini terlihat dari ketebalan kayu rata-rata
yang digunakan yaitu 5 cm untuk Sengon, 3,5 cm untuk Meranti dan 2 cm untuk
Kamper, yaitu dengan laju rata-rata lebih kurang 2% per hari (dari rata-rata KA
12% memerlukan waktu 4 hari untuk mencapai KA 4% atau KAK Oven).
Kayu Sengon cenderung lebih cepat mengering karena memiliki berat jenis
yang relatif rendah dengan ukuran pori yang lebih besar dibandingkan Meranti
dan Kamper. Kamper memiliki berat jenis paling tinggi, dengan serat yang lebih
rapat dan pori berukuran kecil, sehingga air atau uap air lebih sulit keluar pada
saat pengeringan.
Berdasarkan hasil analisis keragaman terhadap Kadar Air Keseimbangan
(KAK) terlihat bahwa faktor perlakuan KA akhir dan faktor jenis kayu berpengaruh
sangat nyata terhadap KAK yang diperoleh, sedangkan interaksi keduanya tidak
memberikan pengaruh nyata.
Hasil uji lanjut beda nilai rata-rata untuk faktor KA akhir menunjukkan
bahwa perlakuan KA Akhir 12% berbeda nyata dengan semua perlakuan lain
Perlakuan KA Akhir 10% berbeda nyata dengan KA Akhir 6% dan 4%, tetapi
tidak berbeda nyata dengan KA Akhir 8%. Perlakuan KA Akhir 8% berbeda
28
nyata dengan KA Akhir 4%, tetapi tidak berbeda nyata dengan KA Akhir 4%.
Perlakuan KA Akhir 6% tidak berbeda nyata dengan KA Akhir 4%. Kadar Air
Keseimbangan rata-rata untuk KA Akhir 12% adalah 14,17,
KA Akhir 10%
adalah 12,41, KA Akhir 8% adalah 10,29, dan KA Akhir 6% adalah 8,9%.
Hasil analisis keragaman selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 16,
dan secara visual untuk perbedaan respon yang dihasilkan dapat dilihat pada
gambar 10.
Box pl ot of KAK by KA Ak hi r, Je ni s
18
16
KAK
14
12
10
8
Je ni s
KA Akhi r
1
2
1
3
1
2
2
3
1
2
3
3
1
2
4
3
1
2
3
5
Ket. Jenis : 1 = Sengon, 2 = Meranti, 3 = Kamper, KA Akhir : 1 = 12%, 2 = 10%, 3 = 8%, 4 = 6%, 5 = 4%
Gambar 10. Boxplot untuk Kadar Air Keseimbangan pada berbagai perlakuan
Kadar Air Akhir dan jenis Kayu
Hasil uji lanjut beda nilai rata-rata untuk faktor jenis kayu menunjukkan
jenis Meranti menghasilkan nilai KAK yang berbeda nyata dengan Kamper,
sedangkan jenis Sengon tidak berbeda nyata baik dengan Meranti maupun
Kamper. Kadar Air Keseimbangan rata-rata untuk jenis Meranti adalah 10,52,
Sengon 11,39 dan Kamper 12,43. Hasil analisis selengkapnya dapat dilihat pada
Lampiran 10. Meranti memiliki KAK rata-rata yang lebih rendah dibandingkan
kamper. Kondisi tersebut dimungkinkan karena jenis kayu perdagangan meranti
dan kamper yang beredar di pasaran digunakan dalam penelitian ini umumnya
merupakan stok lama, sedangkan sengon umumnya kayu segar dan belum lama
digergaji. Kamper merupakan kayu dengan berat jenis tinggi (0,8), pada suhu
yang sama kayu kamper lebih sulit ditembus panas dan uap air lebih sulit keluar
dibanding meranti. Sengon karena masih segar banyak mengandung semacam
getah/resin, panas agak sulit masuk dan uap air juga lebih sulit keluar dari
bagian dalam kayu.
29
Regangan Kayu
Hasil pengamatan terhadap kondisi dan pola regangan kayu Sengon,
Meranti dan Kamper seperti terlihat pada Gambar 11, 12 dan 13.
Gambar
tersebut memperlihatkan pola regangan pada kondisi output oven dan
conditioning 4 hari. Secara umum terlihat bahwa pola regangan yang terjadi
memiliki pola yang serupa yaitu bagian luar kayu cenderung mengalami
tegangan tekan, sedangkan kayu bagian dalam mengalami regangan (tegangan
tarik).
Hal tersebut sejalan dengan pendapat McMillen (1958) yang menyatakan
pada kondisi kayu kering bagian permukaan akan terjadi tegangan tekan
maksimum dan sebaliknya bagian dalam mengalami tegangan tarik maksimum.
Berdasarkan hasil pengamatan kondisi regangan maupun tegangan
umumnya tidak teratur pada saat baru keluar dari oven.
Regangan dan
tegangan sedikit berkurang pada saat kayu mengalami keseimbangan dengan
lingkungannya.
Pada kondisi KAK, perbedaan regangan antara bagian luar
dengan bagian dalam relatif masih terjadi dan belum
hilang sepenuhnya.
Selama tidak melakukan proses pembelahan pada kayu, regangan maupun
tegangan
ini
bisa
diabaikan
yang
terpenting
kayu
sudah
mengalami
keseimbangan baik regangan maupun tegangan antara satu sisi dengan sisi
lainnya. Pada proses pengolahan papan yang hanya melakukan penyerutan
atau pengampelasan regangan ini bisa diabaikan, akan tetapi harus berhati-hati
apabila kayu dalam prosesnya dilakukan pembelahan, dalam hal ini conditioning
tambahan akan tetap diperlukan.
McMillen (1958) menyatakan selama proses pengeringan (sampai kayu
kering) terjadi perubahan tekanan menjadi tarikan pada bagian dalam kayu.
Tegangan tarik maksimum yang terjadi pada bagian dalam kayu tidak sebesar
tegangan tarik pada bagian permukaan.
Pada bagian tengah kayu (pusat),
tegangan tekan meksimum terjadi lebih lambat. Bila didasarkan pada pendapat
McMillen regangan dan tegangan yang terjadi pada penelitian ini termasuk
rendah yaitu rata-rata hanya berkisar 0,002 – 0,003.
Proses inilah yang menyebabkan kayu yang sudah dikeringkan tidak
segera mengalami kehilangan regangan/tegangan yang terjadi.
Proses yang
lambat untuk mencapai tegangan tekan maksimum menyebabkan proses yang
lambat pula dalam penurunan tegangan yang terjadi karena posisinya berada di
tengah kayu.
Sengon (Regangan)
0.0020
0.0000
-0.0010
-0.0020
-0.0030
-0.0040
12%
10%
8%
6%
12%
4%
10%
Output Oven
8%
6%
4%
Conditioning 4 hari
Sengon (KA)
12%
Kadar Air (%)
Regangan
0.0010
10%
8%
6%
4%
12%
10%
8%
6%
4%
20.00
18.00
16.00
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
Out Oven
12%
10%
8%
6%
Kond 4hr
4%
12%
10%
8%
6%
4%
Gambar 11. Regangan dan Distribusi Kadar Air Kayu Sengon pada Berbagai Perlakuan KA Akhir
30
Meranti (Regangan)
0.0030
12%
10%
8%
6%
12%
4%
10%
8%
6%
4%
0.0010
0.0000
-0.0010
-0.0020
-0.0030
Out Oven
Cond 4 hr
Meranti (KA)
12%
Kadar Air (%)
Regangan
0.0020
10%
8%
6%
4%
12%
10%
8%
6%
4%
18.00
16.00
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
Out Oven
12%
10%
8%
6%
Kond 4hr
4%
12%
10%
8%
6%
4%
Gambar 12. Regangan dan Distribusi Kadar Air Kayu Meranti pada Berbagai Perlakuan KA Akhir
31
12%
10%
8%
6%
4%
12%
Out Oven
10%
8%
6%
4%
Cond 4 hr
Kamper (KA)
12%
Kadar Air (%)
Regangan
Kamper (Regangan)
0.0040
0.0030
0.0020
0.0010
0.0000
-0.0010
-0.0020
-0.0030
-0.0040
10%
8%
6%
4%
12%
10%
8%
6%
4%
18.00
16.00
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
Out Oven
12%
10%
8%
6%
Kond 4hr
4%
12%
10%
8%
6%
4%
Gambar 13. Regangan dan Distribusi Kadar Air Kayu Kamper pada Berbagai Perlakuan KA Akhir
32
33
Faktor dasar terjadinya tegangan kayu (Millen 1958) adalah ketika bagian
kayu kehilangan Kadar Air di bawah Tititk Jenuh Serat (TJS) terjadi penyusutan
dan sebaliknya ketika kayu di bawah TJS menyerap air/ uap air terjadi
pengembangan. Apabila penyusutan yang terjadi normal di dalam kayu maka
akan terjadi tegangan tarik (regangan). Tegangan tarik pada suatu bagian dari
kayu harus seimbang dengan tegangan tekan pada bagian lain struktur kayu.
Ketika kayu mengalami tegangan, maka akan terjadi perubahan atau regangan.
Regangan terjadi pada saat sebelum terjadi atau mendekati batas proporsi
maksimum kemampuan menahan beban tarik.
Regangan ini dinamakan
regangan elastis yang sifatnya kembali ke asal (bentuk semula). Tegangan yang
terjadi di bawah batas proporsi apabila terjadi dalam waktu yang lama akan
menyebabkan regangan permanen.
Regangan yang terjadi pada kayu erat sekali kaitannya dengan
kemungkinan cacat yang terjadi.
Perbedaan regangan yang terlalu ekstrim
antara bagian luar dan bagian dalam akan menyebabkan cacat pada kayu. Pada
penelitian ini upaya yang dilakukan untuk menghindari perbedaan regangan yang
terlalu ekstrim antara bagian luar dan dalam kayu adalah penggunaan suhu pada
saat mencapai KA konstan dalam oven adalah dengan tetap menggunakan suhu
yang biasa digunakan dalam jadwal yang sesuai dengan jenis kayu yang
dikeringkan, dengan jadwal yang sudah teruji berdasarkan penelitian. Perlakuan
yang diberikan adalah melanjutkan jadwal yang biasa digunakan pada suatu
jenis kayu terutama dari faktor suhu hingga tercapai kadar air konstan dalam
kayu. Pertimbangan ini adalah menghindari cacat yang terjadi dan pengamatan
secara visual terhadap kayu yang dikeringkan tidak menunjukkan terjadinya
pecah atau retak.
Berdasarkan data dan histogram yang ditampilkan terlihat adanya
kecenderungan untuk kayu yang dikeringkan hingga KA akhir pengeringan yang
rendah terutama KA akhir hingga KAK-oven memiliki bentuk histogram yang
lebih teratur dan ada kesamaan antara sisi kiri dan kanan. Hal ini menunjukkan
kayu sudah mengalami keseimbangan regangan antara kedua sisinya semenjak
kayu keluar dari oven. Regangan yang seimbang ini sangat dibutuhkan terutama
untuk pengerjaan selanjutnya, dimana kayu tidak rentan untuk terjadinya cacat
melengkung, muntir ataupun bengkok. Kondisi yang ideal dan paling baik tentu
saja pada kondisi regangan/tegangan dengan nilai nol, atau berarti tidak terjadi
regangan/tegangan dalam kayu. Berdasarkan penelitian ini pada semua jenis
34
kayu dan semua KA akhir pengeringan yang dilakukan setelah conditioning
selama 2 minggu ternyata masih terdapat regangan/tegangan sisa dari proses
pengeringan.
Proses conditioning yang terlalu lama juga tidak efisien, karena industri
biasanya memerlukan kayu segera setelah proses pengeringan. Untuk sedikit
mengurangi tegangan/regangan yang terjadi setidaknya perlu dilakukan
conditioning selama beberapa hari.
Pengamatan secara visual terhadap regangan yang terjadi yaitu melalui
pengamatan dan uji garpu secara umum memperlihatkan bentuk garpu yang
lebih lurus pada proses pengeringan sampai dengan KA Akhir yang lebih rendah,
baik pada awal keluar oven maupun setelah proses conditioning selama 1 hari, 2
hari, 4 hari dan 2 minggu atau hingga tercapai KAK.
Distribusi Kadar Air Kayu
Distribusi kadar air mulai dari sisi permukaan hingga bagian dalam kayu
setelah keluar oven dan conditioning 4 hari seperti terlihat pada Gambar 10, 11
dan 12.
Berdasarkan hasil pengamatan terhadap distribusi kadar air pada contoh uji
yang terjadi, dapat terlihat bahwa selama proses pengeringan dari mulai awal
pengeringan sampai proses pengeringan berjalan, secara umum kayu pada
bagian luar cenderung mengering lebih dahulu dibanding bagian dalam kayu.
Hal ini terjadi karena selama proses pengeringan bagian permukaan kayu
merupakan bagian pertama yang menerima panas.
Panas yang terjadi
menyebabkan air atau uap air yang terdapat pada bagian permukaan lebih
dahulu menguap dan meninggalkan permukaan kayu. Proses berikutnya adalah
kandungan air yang terdapat pada bagian dalam potongan kayu bergerak keluar
menuju permukaan kayu melalui proses difusi. Air dari permukaan menguap dan
dari bagian dalam bergerak keluar menuju permukaan ini berjalan terus sampai
kayu mengalami pengeringan dengan kadar air yang terus berkurang.
Distribusi kadar air pada kayu yang dikeringkan sampai KA Akhir yang
rendah (KA Akhir 4%) memperlihatkan distribusi kadar air yang lebih seragam
antara bagian luar dan bagian dalam, seperti dapat dilihat pada Gambar. 8, 9 dan
10. Selisih yang tidak terlalu jauh antara permukaan dan bagian dalam kayu
akan memberikan potensi regangan yang relatif lebih kecil. Kondisi KA yang
seragam juga memberikan keuntungan karena kayu tidak perlu lagi dilakukan
35
proses equalizing atau pemerataan kadar air yang tentu saja memerlukan
tambahan waktu.
Dalam hal ini, walaupun terjadi penambahan waktu selama 4 hari untuk
mencapai KA Akhir 4% atau KAK Oven, akan tetapi kayu hasil pengeringan tidak
perlu dilakukan lagi equalizing. Equalizing ini penting sekali karena perbedaan
KA yang terlalu jauh antara bagian luar dan dalam berpotensi untuk
meningkatkan terjadinya regangan/tegangan yang pada akhirnya bila kayu tidak
mampu mempertahankan ikatannya maka akan terjadi retak, pecah atau cacat
lainnya yang diakibatkan regangan/tegangan tadi misalnya melintir atau
melengkung.
Secara umum setelah proses conditioning yaitu conditioning 1 hari terjadi
kenaikan kembali Kadar Air yang cukup besar terutama pada perlakuan KA Akhir
12% dan 10%. Hal ini terjadi dikarenakan pada pengeringan sampai KA Akhir
tersebut kondisi KA bagian dalam masih tinggi sedangkan bagian luar sudah
kering, sehingga setelah conditioning 1 hari KA bagian luar naik dan
menyesuaikan dengan kondisi lingkungan sehingga secara keseluruhan KA
menjadi naik. Sedangkan bila dilihat untuk distribusi KA khususnya pada kayu
sengon dan kamper kenaikan terjadi tidak hanya bagian luar, tetapi terjadi juga
untuk bagian dalam.
Hal ini terjadi karena pada proses pengeringan
konvensional selalu terjadi bagian luar lebih kering dan bagian dalam lebih basah
dan ini berlaku untuk semua arah, tidak hanya pada sisi tebal dan sisi lebar akan
tetapi terjadi juga pada sisi panjang kayu. Pengambilan sample setelah keluar
oven dilakukan pada bagian ujung dan pengambilan sample berikutnya adalah
maju ke bagian tengah. Pada kondisi tersebut diperkirakan terjadi variasi KA
antara bagian ujung dan tengah.
Faktor lain yang diperkirakan menjadi
penyebab adalah kayu sengon yang digunakan merupakan kayu yang sangat
segar (fresh green) yang kondisinya masih banyak mengandung zat semacam
getah yang menjadi penyebab sulitnya air keluar dari bagian dalam kayu,
sedangkan kayu kamper merupakan kayu dengan berat jenis tinggi dan
mengandung banyak kapur/resin yang terkadang keluar meleleh selama proses
pengeringan, kondisi iini diperkirakan sebagai penyebab sulitnya air keluar dari
bagian dalam kayu.
Kondisi Kadar Air Keseimbangan tercapai setelah conditioning selama 2
minggu. Bagi industri perkayuan, conditioning 2 minggu terkadang dianggap
terlalu lama, karena kayu terlalu lama menunggu sebelum diproses lebih lanjut.
36
Berdasrkan penelitian ini, bila dilihat dari sisi kemerataan kadar air maka
conditioning 4 hari mungkin bisa dijadikan pertimbangan untuk digunakan, waktu
tersebut tidak terlalu lama dan juga tidak terlalu singkat. Kemerataan kadar air
yang dicapai dengan conditioning 4 hari sudah cukup baik dan mendekati kadar
air keseimbangan. Hal ini akan memungkinkan tidak terjadinya perubahan yang
terlalu besar pada kadar air dan diharapkan sesuai dengan tujuan tempat
penggunaan produk nantinya.
Kondisi
conditioning.
kadar
air
kemudian
bergerak
terbalik
setelah
dilakukan
Kayu bagian permukaan menerima uap air dari lingkungan
sehingga KA permukaan naik dan menjadi lebih tinggi dibanding bagian dalam.
Kondisi ini berjalan terus sampai dengan kayu mengalami kondisi Kadar Air
Keseimbangan (KAK) dengan distribusi kadar air yang cukup merata.
Pada akhir proses conditioning yaitu setelah conditioning 2 minggu dan
tercapai KAK dapat terlihat pada semua jenis kayu (Sengon, Meranti dan
Kamper) pengeringan sampai KA akhir yang rendah atau sampai dengan KAK
oven (KA konstan dalam oven) memberikan distribusi kadar air yang lebih baik,
yaitu lebih seragam antara bagian luar dan dalam.
Selain itu juga KA
keseimbangan yang dicapainya juga nilainya lebih rendah. Keuntungan yang
diperoleh dengan adanya KAK yang rendah seperti sudah dijelaskan pada
bagian Kadar Air Keseimbangan.
Kenaikan kadar air yang terjadi untuk mencapai kondisi keseimbangan
(KAK) terutama untuk perlakuan sampai dengan Kadar Air rendah (KA Akhir 6%
dan 4%) diperkirakan tidak menyebabkan terjadinya penambahan atau
perubahan tebal dan lebar yang nyata, perubahan yang terjadi diperkirakan kecil
saja.
Meskipun demikian mungkin akan menjadi suatu topik penelitian yang
menarik untuk melihat perubahan dari kadar air rendah setelah proses
pengeringan menuju kondisi keseimbangan dengan lingkungan.