HASIL HUTAN KAYU

Sonia Somadona
PENGANTAR
TEKNOLOGI HASIL HUTAN
Kayu
Kayu adalah suatu karbohidrat yang tersusun terutama
atas karbon, hidrogen dan oksigen dan juga mengandung
senyawa anorganik yang tetap tinggal setelah terjadi
pembakaran pada suhu tinggi pada kondisi oksigen yang
melimpah, residu ini dikenal sebagai abu. (Haygreen.J.G, 1996)
Kayu tersusun dari sel-sel yang memiliki tipe
bermacam-macam dan susunan dinding selnya
terdiri dari senyawa kimia berupa selulosa dan
hemi selulosa (karbohidrat) serta lignin (non
karbohidrat).
Sifat kayu:
Anisotropik
yaitu memperlihatkan sifat-sifat yang berlainan
jika diuji menurut tiga arah utamanya
(longitudinal, radial dan tangensial).
Higroskopis
yaitu dapat menyerap atau melepaskan uap air
(kelembaban) sebagai akibat perubahan
kelembaban dan suhu udara disekelilingnya.
KOMPOSISI UNSUR KAYU
Unsur
Karbon
Hydrogen
Oksigen
Nitrogen
abu
% Berat kering
49
6
44
Sedikit
0,1
Haygreen. J. G, 1996
KOMPOSISI KIMIA
HARDWOODS DAN SOFTWOODS
Komponen
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
ekstraktif
Softwood
40-44 %
20-32 %
25-35 %
3%
Hardwood
40-44 %
15-35 %
18-25 %
5%
Selulosa
Salah satu unsur penyusun dinding sel primer dan
dinding sel sekunder, terdiri dari 9-25% pada
dinding sel primer dan 41-45% pada dinding sel
sekunder, (Salisbury.F.B, 1995) dan juga
merupakan konstituen utama kayu.
Selulosa membentuk komponen serat dari
dinding sel tumbuhan. Molekul selulosa
merupakan rantai-rantai atau mikrofibril
yang terikat satu sama lain oleh ikatan
hidrogen. (Fessenden, 1982)
Senyawa organik yang paling melimpah di
bumi. Daun kering mengandung 10-20%
selulosa, kayu 50% dan kapas 90%.
Hemiselulosa
Hemiselulosa
merupakan
jaringan
molekul yang berisi air, didalam dinding
sel primer terkandung 25-50%, dan
didalam dinding sel sekunder terkandung
sebanyak
30%
hemiselulosa.
(Salisbury.F.B, 1995)
Hemiselulosa juga merupakan polimerpolimer gula. Berbeda dengan glukosa
yang terdiri hanya dari polimer glukosa,
hemiselulosa merupakan polimer dari
lima bentuk gula yang berlainan yaitu:
glukosa, mannosa, galaktosa, xylosa,
dan arabinosa.
Lignin
Suatu polimer yang kompleks dengan berat
molekul tinggi, tersusun atas unit-unit
fenilpropan.
Didalam kayu lignin merupakan bahan yang tidak
berwarna. Apabila lignin bersentuhan dengan
udara, terutama dengan adanya sinar matahari,
maka (bersama-sama dengan karbohidrat tertentu)
lama kelamaaan lignin cenderung menjadi kuning.
(Haygreen.J.G, 1996)
Lignin jauh lebih tegar daripada selulosa,
terkandung sekitar 22-28% pada dinding sel
sekunder (Salisbury.F.B, 1995). Meskipun
tersusun atas karbon, hydrogen dan oksigen,
lignin bukanlah suatu karbohidrat dan bahkan
tidak ada hubungannya dengan golongan
senyawa tersebut. Sebaliknya, lignin pada
dasarnya adalah suatu fenol. Lignin sangat
stabil dan sangat sukar dipisahkan dan
mempunyai bentuk yang bermacam-macam
karenanya susunan lignin yang pasti didalam
kayu tetap tidak menentu.
Ekstraktif
Diambil/ dipisahkan dari kayu dengan
memakai pelarut air maupun pelarut organik
seperti eter atau alkohol. Asam-asam lemak,
asam-asam resin, lilin, terpentin, dan gugus
penol adalah merupakan beberapa grup
yang juga merupakan ekstraktif.
Kandungan ekstraktif biasanya kurang
dari 10%, tetapi ia dapat bervariasi hingga
sampai 40% berat kayu kering. Estraktif
merupakan bahan dasar yang berharga
untuk pembuatan bahan-bahan kimia organik
dan mereka memainkan peranan penting
dalam proses pembuatan pulp dan kertas.
(Sjostrom.F, 1995)
• Kayu Lunak (soft wood)
• Kayu keras (hard wood),
Kayu Lunak (soft wood)
Gymnospermae
Cirinya:
• Kayu dari tumbuhan konifer
• Biji terbuka
• Tidak diproduksi dalam bakal buah
• Daun selalu hijau
Contoh : pohon pinus
Kayu keras (hard wood)
Subdivisi angiospermae, dikotil
Cirinya:
• Bijinya diproduksi dalam bakal buah, seperti
polong atau badan buah yang lain.
• Berdaun lebar & kayu yang berasal dari
tumbuhan yang menggugurkan daunnya setiap
tahun.
• Kayu keras lebih halus dan kompak sehingga
menghasilkan permukaan kertas yang halus.
• Kayu keras lebih mudah diputihkan hingga
warnanya lebih terang karena memiliki sedikit
lignin.
Contoh jati, meranti, ulin dll.
Pengamatan suatu potongan melintang batang seiring
menampakkan bagian tengah dengan warna yang lebih gelap
dan dikelilingi bagian luar yang lebih terang warnanya.
Kayu
• Warna kayunya lebih gelap dari pada kayu gubal. Hal ini
dikarenakan senyawa ekstraktif berwarna gelap.
• Kayu teras lebih tahan terhdapa cendawan dan serangga. Apabila
kayu secara alami tahan terhandapa cendawan dan seranggga
hal ini dikarenakan kandungan zat ekstraktif dalam kayu yang
bersifat racun atau tidak menolak jamur pembusuk dan serangga.
• Kayu teras lebih sukar ditembus oleh cairan (bahan pengawet). Hal
ini dikarenakan adanya ektraktif yang berupa minyak, lilin dan
getah yang dapat meyumbat jalan-jalan kecil pada dindingdinding sel.
• Lebih sukar untuk dikeringkan.
• Memiliki bau yang khas. Karen adanya senyawa ektraktif aromatik.
• Kayu teras lebih berat persatuan volume dibandingkan kayu
gubal.karena kandungan zat ektarktif yang banyak.
• Lebih berat
• Lebih kuat dan lebih indah gambarannya
• Lebih tahan pembusukan dari pada kayu
gubal.
Hal ini dikarenakan kayu teras lebih tua,
warnanya lebih gelap (zat ekstraktif).
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Kerapatan dan Berat
Jenis
Keawetan
Warna
Tekstur
Arah Serat
Kesan Raba
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Bau dan Rasa
Nilai Dekoratif
Higroskopis
Sifat Kayu terhadap Suara
Daya Hantar Panas
Daya Hantar Listrik
Jumlah zat kayu yang tersusun, rongga-rongga
sel atau jumlah pori-pori, kadar air yang
dikandung dan zat-zat ekstraktif didalamya
sangat mempengaruhi berat suatu jenis kayu.
• Kayu memiliki berat jenis yang berbeda-beda.
Berat jenis merupakan petunjuk penting bagi
aneka sifat kayu. Makin berat kayu, umumnya
makin kuat pula kayunya. Berat jenis antara lain
ditentukan oleh tebal dinding sel, kecilnya rongga
sel yang membentuk pori-pori. Berat jenis
diperoleh dari perbandingan antara berat suatu
volume kayu dalam keadaan kering udara dengan
volume air yang sama pada suhu standar.
𝐵𝑗 =
𝐾𝑒𝑟𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝐾𝑎𝑦𝑢
𝑘𝑒𝑟𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑛𝑑𝑎 𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟
• Faktor-faktor yang mempengaruhi warna
kayu yaitu: tempat didalam batang, umur
pohon, kelembaban udara.
• Kayu pohon yang lebih tua dapat lebih
gelap daripada kayu pohon yang lebih
muda dari jenis yang sama. Kayu yang
kering berbeda pula warnanya dari kayu
yang basah.
Ukuran relatif sel-sel kayu (serat-serat kayu).
Berdasarkan teksturnya, kayu digolongkan :
• Kayu bertekstur halus
• Kayu bertekstur sedang
• Kayu bertekstur kasar.
Keawetan adalah ketahanan kayu terhadap
serangan dari unsur-unsur perusak kayu dari luar
seperti jamur, rayap, bubuk dll.
Zat ekstraktif didalam kayu yang merupakan unsur
racun bagi perusak kayu.
• Arah serat adalah arah umum sel-sel kayu
terhadap sumbu batang pohon.
• Arah serat dapat dibedakan menjadi:
•serat lurus
•serat berpadu
•serat berombak
•serat terpilin dan
•serat diagonal (serat miring).
• Kesan raba adalah kesan yang diperoleh
pada saat meraba permukaan kayu
(kasar, halus, licin, dingin, berminyak dll).
• Kesan raba tiap jenis kayu berbeda-beda
tergantung dari tekstur kayu, kadar air,
kadar zat ekstraktif dalam kayu
• Bau dan rasa kayu mudah hilang bila
kayu lama tersimpan di udara terbuka.
• Beberapa jenis kayu mempunyai bau
yang merangsang dan untuk menyatakan
bau kayu tersebut, sering digunakan bau
sesuatu benda yang umum dikenal
misalnya bau bawang (kulim), bau zat
penyamak (jati), bau kamper (kapur) dsb.
• Gambar kayu tergantung dari pola
penyebaran warna, arah serat,
tekstur, dan pemunculan riap-riap
tumbuh dalam pola-pola tertentu.
• Pola gambar ini yang membuat
sesuatu jenis kayu mempunyai nilai
dekoratif.
• Kayu mempunyai sifat dapat menyerap
atau melepaskan air.
• Makin lembab udara disekitarnya makin
tinggi pula kelembaban kayu sampai
tercapai
keseimbangan
dengan
lingkungannya.
• Dalam kondisi kelembaban kayu sama
dengan
kelembaban
udara
disekelilingnya disebut kandungan air
keseimbangan.
• Sifat akustik, yaitu kemampuan untuk
meneruskan suara berkaitan erat
dengan elastisitas kayu.
• Sifat resonansi, yaitu turut bergetarnya
kayu akibat adanya gelombang suara.
Kualitas nada yang dikeluarkan kayu
sangat baik, sehingga kayu banyak
dipakai untuk bahan pembuatan alat
musik (kulintang, gitar, biola dll).
• Sifat daya hantar kayu sangat jelek
sehingga kayu banyak digunakan
untuk membuat barang-barang
yang berhubungan langsung dengan
sumber panas.
• Pada umumnya kayu merupakan bahan hantar
yang jelek untuk aliran listrik.
• Daya hantar listrik ini dipengaruhi oleh kadar
air kayu.
• Pada kadar air 0 %, kayu akan menjadi bahan
sekat listrik yang baik sekali, sebaliknya
apabila kayu mengandung air maksimum (kayu
basah), maka daya hantarnya boleh dikatakan
sama dengan daya hantar air.
1.
2.
3.
4.
Keteguhan Tarik
Keteguhan tekan / Kompresi
Keteguhan Geser
Keteguhan lengkung (lentur)
• Keteguhan tarik adalah kekuatan kayu untuk menahan
gaya-gaya yang berusaha menarik kayu.
• Terdapat 2 (dua) macam keteguhan tarik yaitu :
• Keteguhan tarik sejajar arah serat dan
• Keteguhan tarik tegak lurus arah serat.
• Kekuatan tarik terbesar pada kayu ialah keteguhan
tarik sejajar arah serat.
• Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih kecil
daripada kekuatan tarik sejajar arah serat.
𝑃𝑚𝑎𝑥
Keteguhan tarik =
𝐴
•
•
•
Keteguhan tekan/kompresi adalah kekuatan kayu
untuk menahan muatan/beban.
Terdapat 2 (dua) macam keteguhan tekan yaitu :
• Keteguhan tekan sejajar arah serat dan
• Keteguhan tekan tegak lurus arah serat.
Pada semua kayu, keteguhan tegak lurus serat lebih
kecil daripada keteguhan kompresi sejajar arah
serat.
Kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang
membuat suatu bagian kayu tersebut turut bergeser
dari bagian lain di dekatnya. Terdapat 3 (tiga)
macam keteguhan yaitu :
• Keteguhan geser sejajar arah serat
• Keteguhan geser tegak lurus arah serat dan
• Keteguhan geser miring
Keteguhan geser tegak lurus serat jauh lebih besar
dari pada keteguhan geser sejajar arah serat.
Kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang
berusaha melengkungkan kayu atau untuk
menahan beban mati maupun hidup selain beban
pukulan. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan
yaitu :
• Keteguhan lengkung statik, yaitu kekuatan kayu
menahan gaya yang mengenainya secara perlahanlahan.
• Keteguhan lengkung pukul, yaitu kekuatan kayu
menahan gaya yang mengenainya secara
mendadak.
• Ukuran yang dipakai untuk menjabarkan sifatsifat kekuatan kayu atau sifat mekaniknya
dinyatakan dalam kg/cm2.
• Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat
mekanik kayu secara garis besar digolongkan
menjadi dua kelompok :
• Faktor luar (eksternal): pengawetan kayu,
kelembaban lingkungan, pembebanan dan cacat
yang disebabkan oleh jamur atau serangga perusak
kayu.
• Faktor dalam kayu (internal): BJ, cacat mata kayu,
serat miring dsb.
•
•
•
•
•
•
•
Bangunan (Konstruksi)
Perkakas (mebel)
Lantai (parket)
Bantalan Rel Kereta Api
Alat Olah Raga
Alat Musik
Alat Gambar
•
•
•
•
•
•
•
•
Tong Kayu (Gentong)
Tiang Listrik dan Telepon
Patung dan Ukiran Kayu
Korek Api
Pensil
Perkapalan
Arang (bahan bakar)
dll
Keuntungan
Kerugian
• Relatif mempunyai kekuatan
tinggi, dengan berat yang
rendah
• Memiliki daya tahan yang
cukup tingggi terhadap
pengaruh kimia dan listrik
• Mudah dikerjakan
• Mudah diganti dalam waktu
singkat
• Nilai dekoratif tinggi
• Kurang homogen dengan cacatcacat alami seperti arah serat
yang membentuk penampang,
spral dan diagonal, mata kayu
dan sebagainya.
• Daya muai dan susut yang
besar.
• Kurang awet mudah terserang
perusak kayu)
• Pada pembebanan jangka
panjang, lendutan cukup besar
• Terbatasnya diameter kayu
Pengeringan kayu adalah proses
penurunan kadar air kayu sampai
mencapai kadar air lingkungan tertentu
atau kadar air yang sesuai dengan kondisi
udara di mana kayu tersebut ditempatkan
(Tsoumis, 1991).
Fungsi Pengeringan :
1. Menjamin kestabilan dimensi kayu.
2. Menambah kekuatan kayu
3. Membuat kayu menjadi ringan
4. Mencegah serangan jamur
5. memudahkan pengerjaan selanjutnya.
Ada 2 Cara pengeringan kayu :
1. Pengeringan Alam-udara
2. Pengeringan Buatan
Pengeringan Alam-udara
Keuntungan :
1. Biaya relatif murah, karena tanpa peralatan
2. Pelaksanaan lebih mudah
3. Pengeringan dengan tenaga matahari
4. Kapasitas dan sortimen kayu tidak terbatas
Kerugian :
1. Waktu yang diperlukan cukup lama
2. Memerlukan tempat yang cukup luas
3. Memerlukan persediaan kayu lebih banyak
4. Cacat-cacat yang timbul sulit diperbaiki
5. Kadar air akhir, umumnya masih tinggi.
1. Penyusutan
pada
produk
yang
menggunakan kayu yang dikeringkan
akan berkurang, pembengkokan dan
belah ujung dapat dihindarkan.
2. Kayu terlindung dari serangan jamur
pembusuk dan jamur pewarna, sehingga
kayu akan lebih awet. Tingginya
temperatur pada pengeringan tanur
membunuh jamur dan insekta yang bisa
hidup dalam kayu.
3. Pengeringan menghasilkan kekuatan
kayu yang lebih tinggi, dengan asumsi
tidak terjadi cacat khususnya belah
ujung. Selain itu, kuat pegang paku
terhadap kayu akan meningkat.
4. Meningkatkan kualitas hasil pengecatan
dan proses pengerjaan akhir.
5. Berat kayu berkurang sehingga biaya
transportasi bisa lebih rendah.
1.Pergerakan air dari bagian
dalam ke permukaan kayu
2.Penguapan air dari permukaan
kayu
1.Panas
2.RH (kelembaban relatif)
3.Sirkulasi udara
Energi yang diperlukan oleh
molekul air untuk melepaskan diri dari
ikatan antara molekul pada air bebas
dalam rongga sel atau melepaskan diri
dari ikatan dengan tangan hidroksil
pada air terikat.
Kapasitas pengeringan udara.
Udara yang lebih kering (kelembaban
relatif lebih rendah) memiliki kapasitas
pengeringan yang lebih tinggi dan dapat
menahan uap air lebih banyak.
Pengantar panas ke kayu yang
digunakan untuk menguapkan air
dari dalam kayu dan memindahkan
uap air dari permukaan kayu ke
udara sekitar.
• Pengeringan alami
• Pengeringan dengan kiln pengering
(konvensional)
• Pemilihan tempat, kriteria dalam memilih tempat untuk
pengeringan udara adalah ukuran luas, permukaan
datar, terbuka (aerasi baik), kering, bersih dari
sampah/limbah kayu, tidak ditumbuhi rumputrumputan atau vegetasi yang lain.
• Penumpukan, yang harus diperhatikan dalam
penumpukan pada pengeringan adalah pola
penumpukan, dimensi penumpukan, fondasi, stiker,
atap, perlindungan akhir dan tingkat pengeringan.
Pola penumpukan dimaksudkan untuk membentuk
lorong-lorong yang mempermudah penanganan
pengeringan.
• Kecepatan pengeringan, Kecepatan pengeringan
dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain jenis
kayu, ketebalan kayu, pola lingkaran tahun, kayu
teras/kayu gubal, cara penumpukan, kondisi tempat,
dan faktor iklim.
• Pengendalian kadar air, Perubahan kadar air kayu
selama pengeringan udara dapat diketahui.
Pengukuran dimaksudkan untuk mempercepat atau
memperlambat keluarnya air dari kayu sampai
dengan tingkat tertentu (dibawah 20%), pengeringan
dengan penumpukan bisa dihentikan, dan kemudian
disimpan di gudang tanpa harus menggunakan stiker.
• Tipe kiln
• kiln-kompartement
• Kiln progressive
• Konstruksi dan peralatan, kiln pengering biasanya
dibuat dari tembok batu bata dan lantainya terbuat
dari beton. Dinding dalam kiln biasanya terbuat dari
metal aluminium, anti korosif.. RH dikendalikan oleh
uap bebas yang ada di dalam kiln, dan sirkulasi
udara dikendalikan oleh kipas angin yang diletakkan
diatas atau dibawah tumpukan kayu, bahkan kadangkadang di samping (dinding samping).
• Penumpukan,
• Prosedur pengeringan,
• Durasi pengeringan, yang mepengaruhinya
sifat anatomi kayu (kayu gubal/teras,
hardwood/softwood), ketebalan kayu, jenis
kayu, kecepatan sirkulasi udara dalam kiln,
kualitas pengeringan kayu, perubahan
kadar air dari awal-akhir, dan cacat kayu
setelah pengeringan.
• Kadar air akhir
• Penyimpanan kayu gergajian
1.
Retak ujung dan permukaan
Hal ini terjadi karena pada saat permukaan kayu mengering, bagian
luar kayu mulai menyusut, tetapi bagian dalam kayu masih basah.
Akibatnya terjadi tegangan dan retak pada permukaan dan ujung kayu.
2. Case hardening
Case hardening disebabkan oleh tingginya kadar air dalam kayu
sebelum mulai dikeringkan dan sangat cepatnya proses pengeringan.
3. Retak dalam (honey combing)
Cacat retak dalam adalah cacat yang diakibatkan oleh kesalahan
pengendalian mesin pengering dan merupakan kelanjutan dari cacat case
hardening kayu.
4. Perubahan bentuk (distorsi)
Perubahan bentuk yang mungkin terjadi adalah melengkung (bowing),
mencawan (cupping), dan memuntir (twisting). Perubahan bentuk ini
disebabkan oleh tidak meratanya persentase penyusutan bagian-bagian
kayu.