perbaikan kualitas sifat mekanis jenis kayu cepat … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang...

74
PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT TUMBUH JABON [Anthocephalus cadamba (Roxb.) Miq.] DENGAN METODE PEMADATAN RAKHMAT HIDAYAT DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2012

Upload: dinhcong

Post on 21-Mar-2019

251 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS

JENIS KAYU CEPAT TUMBUH JABON

[Anthocephalus cadamba (Roxb.) Miq.]

DENGAN METODE PEMADATAN

RAKHMAT HIDAYAT

DEPARTEMEN HASIL HUTAN

FAKULTAS KEHUTANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2012

Page 2: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS

JENIS KAYU CEPAT TUMBUH JABON

[Anthocephalus cadamba (Roxb.) Miq.]

DENGAN METODE PEMADATAN

RAKHMAT HIDAYAT

E24061291

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas

Kehutanan Institut Pertanian Bogor

DEPARTEMEN HASIL HUTAN

FAKULTAS KEHUTANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2012

Page 3: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

RINGKASAN

Rakhmat Hidayat. E24061291. Perbaikan Kualitas Sifat Mekanis Jenis Kayu Cepat

Tumbuh Jabon [Anthocephalus cadamba (Roxb.) Miq.] dengan Metode Pemadatan.

Dibimbing oleh Ir. T.R. Mardikanto, MS. Dan Dr. Lina Karlinasari, S. Hut, M. Sc,

F. Trop.

Menurunnya pasokan kayu dari hutan alam diantisipasi dengan cara mengalihkan

perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat.

Namun pada dasarnya kayu-kayu yang berasal dari hutan tersebut merupakan jenis

cepat tumbuh (fast growing species) yang memiliki beberapa kelemahan jika

dibandingkan dengan kayu yang berasal dari hutan alam terutama dari segi kekuatan

(berat jenis rendah). Oleh karena itu, salah satu cara untuk meningkatkan daya guna

kayu berkualitas rendah untuk keperluan konstruksi dilakukan usaha perbaikan sifat

mekanis kayu yaitu dengan cara meningkatkan kerapatannya melalui teknik pemadatan

kayu (densifying by compression).

Pada penelitian ini dilakukan proses pemadatan kayu jabon [Anthocephalus

cadamba (Roxb.) Miq.] dengan perlakuan pendahuluan pengukusan. Tujuan penelitian

adalah untuk memperbaiki kerapatan dan sifat mekanis kayu jabon dengan teknologi

pemadatan serta mengetahui pengaruh posisi variasi horizontal pada pohon dan lama

proses pengukusan terhadap sifat mekanis kayu jabon yang terpadatkan.

Log kayu jabon dengan diameter ±30 cm dan panjang 200 cm digergaji untuk

mendapatkan bahan contoh uji papan tangensial tanpa cacat pada posisi horizontal kayu

(teras, gubal dan transisi) dengan ukuran tebal = 2,5 cm, lebar = 2 cm dan panjang = 50

cm. Kemudian, bahan contoh uji tersebut dipotong kedalam beberapa kelompok

pengujian. Perlakuan yang diberikan adalah pengukusan dengan air (lama pengukusan:

30, 60 dan 90 menit) dan pengempaan dengan kempa panas. Target pemadatan adalah

20% dari ketebalan contoh uji. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian sifat fisis

dan sifat mekanis kayu. Ukuran contoh uji pengujian mengacu pada standar JIS.

Analisis data dilakukan dengan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dua faktorial

(pengukusan dan posisi kayu) menggunakan program statistik SAS 9.1 for Windows.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemadatan pada kayu jabon dapat

memperbaiki sifat fisis mekanis kayu terutama kerapatan kayu yang meningkat ±11%

dan kekuatan lentur (MOR) hingga meningkat ±35% dari kayu kontrolnya. Semakin

lama waktu pengukusan (t = 90 menit) sebelum pengempaan maka semakin tinggi nilai

sifat mekanisnya (MOE, MOR, tekan sejajar serat, dan kekerasan). Variasi posisi kayu

yaitu gubal, transisi dan teras tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap

peningkatan sifat mekanis kayu jabon terpadatkan. Kayu jabon terpadatkan memiliki

karakteristik permukaan yang lebih gelap, lebih mengkilap dan lebih halus

dibandingkan dengan kayu utuhnya. Kayu jabon terpadatkan telah meningkatkan kelas

kuat jabon dari kelas kuat IV menjadi kelas kuat III (0,4 – 0,6) berdasarkan berat

jenisnya dan nilai MOR serta tekan sejajar seratnya meningkat menjadi kelas kuat II

menurut PKKI NI 5-1961. Hasil analisis sidik ragam yang dilakukan menunjukkan

perlakuan pengukusan dan pengempaan memberikan pengaruh yang nyata terhadap

perbaikan sifat fisis dan mekanis kayu jabon terpadatkan.

Kata kunci: kayu jabon, pemadatan kayu, pengukusan, pengempaan

Page 4: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

ABSTRACT

Improving The Quality of Mechanical Properties of

Fast-Growing Timber Species Jabon

[Anthocephalus cadamba (Roxb.) Miq.]

with The Densification Method.

Rakhmat Hidayat1, T.R. Mardikanto

2, Lina Karlinasari

2

INTRODUCTION : The reduced supply of timber from natural forests can be

anticipated by diverting attention to other wood species from plantation

forests. However, those woods have some weaknesses compared with the others woods

from natural forests, especially in terms of strength properties due to its low

density. One of the way improving the performance of low-quality timber for

construction purposes is an attempt the improve of mechanical properties of wood by

increasing the density of wood using densified by compression technique.

METHOD : A jabon’s log with ± 30 cm in diameter and 200 cm length was sawn to

obtain sample of tangential boards with minimum defects. The log was divided in

horizontal position of cross section (heartwood, sapwood and transition) with 2,5 cm

(thickness), 2 cm (width) and 50 cm (length) in size. The samples are then converted to

sample testing of physical and mechanical properties refering to JIS. The treatments

were steaming with water (steaming time: 30, 60 and 90 minutes) and heat

compression. The densified target after treatment was 20% of the wood thickness

before. The physical and mechanical properties of densified wood sample were

determined in this study. The statistical test was carried out with a Completely

Randomized Design (CRD) with two factorial (steaming and timber position) using the

statistical program SAS 9.1 for Windows.

RESULT : The results showed that the densification of jabon improved physical

mechanical properties of wood, especially wood density up to ± 11% and bending

strength (MOR) increased up to ± 35% from the control. The longer the steaming time

(t = 90 minutes) before compression, the higher the mechanical properties of wood

(MOE, MOR, compressive strength parallel to grain, and hardness). The horizontal

position of the wood didn’t give a significant influence on improvement the mechanical

properties of compressed jabon. The appearance characteristics of compressed wood

were : the surface becomes darker, more polished and more refined than the original.

Densification treatment has increased the strength class of jabon, from IV to III (0.4 to

0.6) based on the specific gravity, MOR value and compressive strength parallel to

grain also increases to the strength class II refer to PKKI NI 5-1961. Results of analysis

of variance revealed that steaming and compression treatment gave a significant

influence on improvement of physical and mechanical properties of compressed jabon’s

wood.

KEYWORDS: jabon, compression, densification, mechanical properties

1.

Student of Forest Products Department, Faculty of Forestry IPB 2.

Faculty member, Faculty of Forestry IPB

DHHT

Page 5: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul “Perbaikan Kualitas

Sifat Mekanis Jenis Kayu Cepat Tumbuh Jabon [Anthocephalus Cadamba (Roxb.)

Miq.] dengan Metode Pemadatan” merupakan hasil karya tulis saya sendiri dengan

bimbingan dan arahan dari dosen pembimbing Ir. T.R. Mardikanto MS. dan Dr. Lina

Karlinasari, S. Hut, M.Sc, F.Trop. Skripsi ini belum pernah digunakan sebagai karya

ilmiah perguruan tinggi atau lembaga manapun. Sumber informasi yang berasal atau

dikutip dari karya yang diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan

dicantumkan dalam daftar pustaka bagian akhir skripsi.

Bogor, Juni 2012

Rakhmat Hidayat

Page 6: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

LEMBAR PENGESAHAN

JUDUL : PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS

JENIS KAYU CEPAT TUMBUH JABON

[Anthocephalus cadamba (Roxb.) Miq.]

DENGAN METODE PEMADATAN

Nama Mahasiswa : Rakhmat Hidayat

NRP : E24061291

Menyetujui,

Komisi Pembimbing

Ketua,

Ir. T.R. Mardikanto, MS.

NIP. 19450909 197403 1 001

Anggota,

Dr. Lina Karlinasari, S.Hut. M.Sc.F.Trop

NIP. 19731126 199802 2 001

Mengetahui,

Ketua Departemen Hasil Hutan,

Dr. Ir. I Wayan Darmawan, M.Sc.

NIP : 19660212 199103 1 002

Tanggal :

Page 7: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat

limpahan berkah, rahmat, karunia, dan kasih sayang-Nya penulisan skripsi ini bisa

terselesaikan. Skripsi dengan judul Perbaikan Kualitas Sifat Mekanis Jenis Kayu

Cepat Tumbuh Jabon [Anthocephalus Cadamba (Roxb.) Miq.] dengan Metode

Pemadatan disusun selama penelitian yang dilaksanakan pada bulan Juli 2011- Januari

2012 sebagai salah satu syarat dalam memeperoleh gelar Sarjana Kehutanan di Fakultas

Kehutanan Institut Pertanian Bogor.

Banyak pihak yang telah membantu pelaksanaan penelitian dan penulisan

skripsi ini. Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dan keterbatasan dalam

penulisan skripsi ini. Dengan demikian, tidak tertutup kemungkinan adanya kritik dan

saran yang dapat disampaikan untuk pengembangan skripsi ini. Semoga karya ini dapat

bermanfaat dan dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya.

Bogor, Juni 2012

Penulis

Page 8: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tangerang pada tanggal 21 Maret 1988 sebagai anak kedua

dari tiga orang bersaudara dari pasangan Cahya Purnama dan Lukiyarti. Penulis

menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SDN Puspiptek Serpong pada tahun 2000,

pendidikan sekolah menengah pertama di SLTPN 4 Serpong pada tahun 2003, pada

tahun 2006 penulis lulus dari SMU Negeri 1 Cisauk, dan pada tahun yang sama lulus

seleksi masuk IPB melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB). Penulis

diterima di Program Studi / Mayor Teknologi Hasil Hutan, Departemen Hasil Hutan,

Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.

Selama menuntut ilmu di IPB, penulis aktif dalam organisasi himpunan profesi

(Himpro) DHH yang bernama Himpunan Mahasiswa Hasil Hutan (HIMASILTAN)

periode kepengurusan 2008/2009 sebagai anggota kelompok minat Rekayasa dan

Desain Bangunan Kayu dan pada 2009/2010 sebagai ketua kelompok minat Rekayasa

dan Desain Bangunan Kayu. Pada tahun 2008 dan 2009 penulis mengikuti kepanitian

Bina Corps Rimbawan divisi pubdekdok (2008) dan divisi acara (2009).

Penulis juga melakukan Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan (PPEH) di

Kamojang – Sancang Jawa Barat pada tahun 2008, Praktek Pengelolaan Hutan (P2H) di

Hutan Pendidikan Gunung Walat (HPGW) Sukabumi pada tahun 2009, serta

melakukan Praktek Kerja Lapang (PKL) di Rakabu Furniture, Solo, Jawa Tengah pada

tahun 2010. Untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan IPB, penulis melakukan

penelitian untuk menyelesaikan skripsi dengan judul Perbaikan Kualitas Sifat

Mekanis Jenis Kayu Cepat Tumbuh Jabon [Anthocephalus cadamba (Roxb.) Miq.]

dengan Metode Pemadatan dibawah bimbingan Ir. T.R. Mardikanto, MS. dan Dr.

Lina Karlinasari, S. Hut, M. Sc, F. Trop.

Page 9: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

rahmat, karunia serta hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan

skripsi ini dengan judul ”Perbaikan Kualitas Sifat Mekanis Jenis Kayu Cepat Tumbuh

Jabon [Anthocephalus Cadamba (Roxb.) Miq.] dengan Metode Pemadatan”. Tujuan

penyusunan skripsi ini adalah sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana di

Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya

kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam penyelesaian tugas akhir ini,

terutama kepada:

1. Kedua orang tua tercinta (Bapak Cahya Purnama dan Ibu Lukiyarti), Ua Rukihati,

kakak dan adikku (Akhmad Arief Sadikin dan Abdoel Kadir Zaelani) atas semua

dukungan dan kasih sayang yang diberikan, baik moril maupun materil serta doa

yang selalu mengalir tanpa henti kepada penulis.

2. Bapak Ir. T.R. Mardikanto MS. dan Ibu Dr. Lina Karlinasari, S.Hut, M.Sc. F.Trop

selaku dosen pembimbing yang telah memberikan banyak waktu, bimbingan,

motivasi, ilmu, nasehat, dan pengarahan yang diberikan kepada penulis.

3. Bapak Dr. Ir. Agus Priyono Kartono, M.Si selaku dosen penguji dari Departemen

KSHE dan Dr. Ir. Sucahyo Sadiyo, MS selaku ketua sidang komprehensif

4. Seluruh Laboran dan Staf Departemen Hasil Hutan yang banyak memberikan

dukungan dan bantuannya selama ini kepada penulis yaitu Mas Irfan (Lab.

Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu), Mas Mahdi (Lab. Biokomposit), Pak

Kadiman dan Pak Suhada (Lab. Pengerjaan Kayu), serta Pak Atin dan Mas Gun

(Lab. Kimia Hasil Hutan).

5. Rekan-rekan mahasiswa dan mahasiswi Departemen Hasil Hutan khususnya THH

43 dan keluarga besar HIMASILTAN IPB, yang tidak bisa disebutkan satu per satu

terima kasih atas dukungan, semangat, kebersamaan, kekompakan, canda tawa, dan

kerjasamanya selama menempuh kuliah di Fakultas Kehutanan IPB.

6. Kawan-kawan Fakultas Kehutanan IPB yang selalu memberi semangat kepada

penulis. Terima kasih atas kebersamaan dan bantuannya kepada penulis selama

melaksanakan penelitian.

Page 10: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

7. Semua pihak yang telah membantu penulis selama penelitian dan penyusunan

skripsi, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu

Semoga Allah SWT memberikan limpahan rahmat-Nya dan membalas kebaikan

semua pihak yang telah membantu penulis, baik yang tersebutkan maupun yang tidak

tersebutkan.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih banyak

kekurangannya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang

memerlukannya.

Bogor , Juni 2012

Penulis

Page 11: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

i

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ...................................................................................................... i

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... iii

DAFTAR TABEL............................................................................................. iv

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... v

I. PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 1

1.2 Tujuan ..................................................................................................... 3

1.3 Manfaat .................................................................................................. 3

II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 4

2.1 Pemadatan Kayu..................................................................................... 4

2.2 Pengaruh Pemadatan terhadap Sifat Fisis dan Sifat Mekanis Kayu ...... 5

2.3 Pengujian Nondestruktif Gelombang Ultrasonik…………………… ... 7

2.4 Sifat Fisis ................................................................................................ 9

2.5.1 Kadar Air........................................................................................ 9

2.5.2 Kerapatan dan Berat Jenis.............................................................. 9

2.5 Sifat Mekanis .......................................................................................... 10

2.5.1 Kekuatan Tekan Maksimum Sejajar Serat………………………. 10

2.5.2 Kekerasan………………………………………………………... 10

2.5.3 Modulus of Elasticity (MOE)……………………………………. 10

2.5.4 Modulus of Rupture (MOR)……………………………………... 11

2.6 Jabon (Anthocephalus cadamba Roxb.) .................................................. 11

2.6.1 Klasifikasi dan Penyebaran……………………………………… 11

2.6.2 Deskripsi Botani…………………………………………………. 12

2.6.3 Karakteristik Kayu Jabon………………………………………... 12

2.6.4 Pemanfaatan……………………………………………………… 14

III. METODOLOGI ......................................................................................... 15

3.1 Waktu dan Tempat .................................................................................. 15

3.2 Bahan dan Alat ........................................................................................ 15

3.3 Metode Penelitian.................................................................................... 15

3.3.1 Persiapan Contoh Uji ........................................................................ 15

Page 12: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

ii

3.3.2 Pengujian Nondestruktif Tahap Awal .............................................. 16

3.3.3 Perlakuan Pendahuluan…………………………………………….. 17

3.3.4 Tampilan Kayu ................................................................................ 18

3.3.5 Perlakuan Kempa Panas ................................................................... 18

3.3.6 Pengujian Nondestruktif Setelah Pemadatan ................................... 19

3.3.7 Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis ................................................... 19

3.3.7.1 Kadar Air ................................................................................... 20

3.3.7.2 Kerapatan .................................................................................. 20

3.3.7.3 Berat Jenis ................................................................................. 20

3.3.7.4 Perubahan Dimensi ................................................................... 20

3.3.7.5 Kekakuan Lentur (MOE) dan Kekuatan Lentur (MOR) ........... 21

3.3.7.6 Kekuatan Tekan Sejajar Serat ................................................... 22

3.3.7.7 Kekerasan .................................................................................. 23

3.4 Rancangan Percobaan dan Analisis Data ................................................ 24

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................. 25

4.1 Tampilan Kayu ........................................................................................ 25

4.2 Evaluasi Perubahan Dimensi Setelah Pemadatan ................................... 26

4.3 Sifat Fisis ................................................................................................ 28

4.3.1 Kadar Air ....................................................................................... 29

4.3.2 Kerapatan ...................................................................................... 30

4.3.3 Berat Jenis ..................................................................................... 32

4.3.4 Kecepatan Gelombang Ultrasonik (Vus) ...................................... 34

4.4SifatMekanis ........................................................................................... 35

4.4.1 Pengujian Kekakuan Lentur (MOE) ............................................. 37

4.4.2 Pengujian Kekuatan Lentur (MOR) .............................................. 39

4.4.4 Keteguhan Tekan Sejajar Serat ..................................................... 40

4.4.5 Kekerasan (Hardness) ................................................................... 41

V. KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 43

5.1 Kesimpulan ....................................................................................... 43

5.2 Saran…. ............................................................................................. 43

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………. . 45

LAMPIRAN……………………………………………………. ................ 49

Page 13: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

iii

DAFTAR GAMBAR

No Halaman

1. Pembagian log menjadi contoh uji.....……………..………………... 16

2. Pengujian Nondestruktif dengan SylvatestDuo®

(frekuensi = 22 kHz)……………………………………………..…… 17

3. (a) Autoklaf yang digunakan,

(b) Penyusunan contoh uji dalam autoklaf…………………..……….. 17

4. (a) Pemadatan dengan kempa panas,

(b) pengkondisian dengan klem………………………………...…… 18

5. Bahan pembuatan contoh uji sifat fisis dan mekanis……….……….. 19

6. Pengukuran dimensi tebal pada tiga titik…………...………………... 21

7. (a) PengujianMOE dan MOR,

(b) Contoh uji sebelum dan sesudah pengujian…..…………………... 21

8. (a) Pengujian tekan sejajar serat,

(b) Contoh uji sebelum dan sesudah pengujian…………………….... 21

9. (a) Pengujian kekerasan kayu,

(b) Contoh uji sebelum dan sesudah pengujian………………............ 23

10. Perbandingan tampilan warna kayu kontrol dengan

kayu yang diberikan perlakuan…………….……………………........ 25

11. Histogram nilai perubahan dimensi kayu jabon terpadatkan............... 26

12. Perbandingan kayu jabon control dengan kayu jabon terpadatkan..…. 27

13. Histogram nilai kadar air kayu jabon

pada kondisi sebelum dan sesudah perlakuan....…………………….. 29

14. Histogram nilai kerapatan kayu jabon

pada kondisi sebelum dan sesudah perlakuan...………………….….. 31

15. Histogram nilai berat jenis kayu jabon

pada kondisi sebelum dan sesudah perlakuan.………………..…….. 32

16. Histogram nilai Vus kayu jabon

pada kondisi sebelum dan sesudah pemadatan.…………………….. 35

17. Histogram nilai modulus lentur statis (MOE statis) dan

Modulus lentur dinamis (MOE dinamis) kayu jabon terpadatkan.….. 37

Page 14: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

iv

18. Histogram nilai modulus patah (MOR)

kayu jabon terpadatkan……………………….……..……………….. 39

19. Histogram nilai keteguhan tekan sejajar serat

kayu jabon terpadatkan……………………….……..……………….. 40

20. Histogram nilai kekerasan bidang tangensial

dan radial kayu jabon terpadatkan….………………..………………. 41

Page 15: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

v

DAFTAR TABEL

No Halaman

1. Sifat mekanis kayu jabon.…………..……………………...................... 13

2. Jumlah contoh uji yang dibuat berdasarkan perlakuan dan

posisi kayu pada penampang lintang..………………………................ 16

3. Nilai rata-rata perubahan dimensi kayu jabon terpadatkan………....… 26

4. Nilai rataan sifat fisis dan kecepatan gelombang ultrasonik (Vus)

kayu jabon pada posisi kayu gubal, transisi, teras,

dan waktu pengukusan(30 menit; 60 menit; 90 menit)……………….. 28

5. Tabel 5 Hasil analisis sidik ragam terhadap sifat fisis kayu jabon setelah

perlakuan pada selang kepercayaan 95%............................................... 29

6. Tabel 6 Kelas kuat kayu menurut PKKI NI 5-1961…..………………. 34

7. Nilai rataan sifat mekanis kayu jabon pada posisi kayu gubal, transisi,

teras, dan waktu pengukusan (30 menit; 60 menit;90 menit)..………… 36

8. Hasil uji statistik terhadap sifat mekanis kayu jabon

pada selang kepercayaan 95%................................................................. 36

Page 16: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

vi

DAFTAR LAMPIRAN

No Halaman

1. Data hasil pengujian sifat fisis dan mekanis kayu jabon….…………... 49

2. Data hasil analisis sidik keragaman sifat fisis dan mekanis kayu jabon.. 54

3. Variasi bentuk kerusakan yang terjadi akibat pengujian destruktif… 58

Page 17: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kayu merupakan hasil hutan primer yang memiliki keragaman jenis dan

kelebihan untuk masing-masing jenis. Manfaat kayu beraneka ragam mulai dari

bahan konstruksi ringan hingga perabot rumah tangga. Namun saat ini

ketersediaan kayu berkualitas dari hutan alam semakin berkurang yang

disebabkan degradasi hutan akibat penebangan liar, kebakaran hutan, dan konversi

lahan menjadi areal perkebunan dan pertanian. Kawasan hutan tropika mengalami

kerusakan yang cukup parah. Penebangan tanpa diimbangi dengan upaya

regenerasi serius menjadi penyebab utama masalah ini.

Departemen Kehutanan RI (Departemen Kehutanan 2010) menyatakan

bahwa total produksi kayu bulat di Indonesia sebesar 34,32 juta m3, sebanyak

55,22% (18,95 juta m3) diantaranya dihasilkan dari Hutan Tanaman Industri (HTI)

dan 11,07% (3,80 juta m3) dihasilkan dari hutan rakyat dan kayu perkebunan.

Hutan tanaman adalah hutan yang dibangun dengan teknik silvikultur dan

ditanami jenis-jenis tanaman tertentu untuk tujuan pelestarian lingkungan dan

menjadi suplai bahan baku industri.

Pengembangan hutan tanaman ini menghadapi beberapa permasalahan,

salah satunya yaitu kurangnya partisipasi masyarakat dalam mengembangkan

hutan tanaman. Sebagai salah satu solusi dari keadaan tersebut pemerintah

mengajak rakyat untuk bekerja sama mengembangkan hutan tanaman rakyat.

Salah satu jenis tanaman hutan rakyat yang sedang marak dikembangkan dalam

beberapa tahun terakhir ini adalah tanaman jabon [Anthocephalus cadamba

(Roxb.) Miq.]. Ada beberapa alasan yang menyebabkan tanaman ini lebih dipilih

untuk dikembangkan, diantaranya yaitu : tanaman jabon merupakan tanaman yang

cepat tumbuh, memiliki tingkat kesilindrisan batang yang cukup tinggi, mata

kayunya relatif sedikit, dan memiliki sifat mekanis yang cukup baik untuk

konstruksi ringan (kaso, usuk, reng, rangka jendela, dan lain-lain) (Mansur &

Tuheteru 2010).

Page 18: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

2

Menurunnya pasokan kayu dari hutan alam diantisipasi dengan cara

mengalihkan perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman

dan hutan rakyat. Namun pada dasarnya kayu-kayu yang berasal dari hutan

tanaman dan hutan rakyat merupakan jenis yang cepat tumbuh dan memiliki

beberapa kelemahan jika dibandingkan dengan kayu yang berasal dari hutan alam

terutama dari segi kekuatan (berat jenis rendah) dan keawetan. Oleh karena itu,

salah satu cara untuk meningkatkan daya guna kayu berkualitas rendah untuk

keperluan konstruksi dilakukan usaha perbaikan sifat mekanis kayu yaitu dengan

cara meningkatkan kerapatannya melalui teknik densifikasi atau pemadatan kayu.

Beberapa syarat kayu untuk digunakan sebagai bahan konstruksi dan

bangunan adalah memiliki kerapatan dan kekuatan yang tinggi. Kerapatan kayu

sangat berhubungan dengan sifat fisis dan mekanis kayu terutama kekuatan kayu.

Semakin tinggi kerapatan menunjukkan kesesuaian bahan tersebut untuk

digunakan sebagai bahan struktural karena memiliki kekuatan yang tinggi

(Thelandersson & Larsen 2003).

Salah satu jenis kayu yang cepat tumbuh dan banyak tersedia di tanam di

kebun rakyat adalah jabon [Anthocephalus cadamba (Roxb.) Miq.]. Kayu jabon

memiliki kelas kuat III-IV dengan berat jenis 0,29 – 0,56 yang tergolong kelas

kuat sedang. Kekuatan kayu berkaitan dengan kerapatannya. Semakin tinggi nilai

kerapatan kayu maka semakin tinggi pula nilai berat jenisnya. Kayu jabon

memiliki kisaran berat jenis 0,29 - 0,56 sehingga kekuatannya tergolong sedang.

Penelitian ini dilakukan untuk meningkatkan kerapatan kayu sehingga diharapkan

kekuatan kayu jabon meningkat. Kekuatan kayu meningkat seiring dengan

meningkatnya kerapatan kayu. Dalam penelitian ini kerapatan kayu ditingkatkan

dengan metode pemadatan melalui pengukusan dan pengempaan.

Page 19: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

3

1.2. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Memperbaiki kerapatan dan sifat mekanis kayu jabon dengan

teknologi pemadatan.

2. Mengetahui pengaruh variasi horizontal pada pohon dan lama

proses pengukusan terhadap sifat mekanis kayu jabon yang

terpadatkan.

1.3. Manfaat

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Sebagai upaya pemanfaatan kayu jabon untuk bahan konstruksi

ringan, sehingga dapat menambah pasokan bahan baku kayu

konstruksi.

2. Memberikan informasi sifat fisis dan mekanis kayu jabon setelah

mendapat perlakuan pemadatan.

Page 20: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pemadatan Kayu

Modifikasi kayu merupakan langkah yang ditempuh dalam rangka

meningkatkan kualitas kayu dalam hal ini sifat fisis dan mekanisnya sehingga

dapat digunakan sebagai bahan baku industri perkayuan. Modifikasi dapat

dilakukan baik secara fisik, mekanis maupun kimia ataupun kombinasi dari cara-

cara tersebut. Salah satu usaha yang dilakukan untuk meningkatkan sifat fisis dan

mekanis kayu adalah dengan cara memadatkan kayunya (densifying by

compression).

Proses pemadatan kayu terbagi dalam tiga tahap, yaitu: (1) pelunakan

(softening/plastization), (2) deformasi (deformation), dan (3) fiksasi (fixation).

Pelunakan dapat dilakukan secara fisik maupun kimia. Secara fisik, pelunakan

terjadi bila tiga komponennya yaitu air dalam kayu, temperatur yang tinggi dan

tekanan ada secara bersama-sama. Pelunakan secara fisik dapat dilakukan melalui

pemberian panas dengan menggunakan oven, perendaman panas dan dingin,

perebusan dan pengukusan dengan autoklaf, sedangkan secara kimia dengan

menggunakan bahan kimia. Menurut Bodig & Jayne (1982), plastisasi adalah

perubahan karakteristik kayu menjadi lebih lunak sehingga memungkinkan untuk

dilengkungkan atau dibentuk dan dipadatkan dengan energi yang lebih rendah dan

kerusakan yang lebih kecil dibandingkan kayu tanpa plastisasi. Dengan kata lain,

proses plastisasi dapat menjadikan kayu menjadi lebih lunak sehingga mudah

untuk dibentuk dan dipadatkan.

Pada tahap deformasi, kayu yang dikempa mengalami drying set, yaitu

kondisi dimana kayu telah mengalami perubahan dimensi dan apabila tekanan

dilepaskan, kayu tidak kembali ke bentuk semula. Tahap fiksasi merupakan tahap

akhir dari proses pemadatan. Pada tahap ini, kayu terpadatkan tidak akan kembali

ke bentuk semula atau perubahan bersifat permanen. Namun demikian, bila fiksasi

yang terjadi tidak sempurna, maka kayu akan dapat kembali kebentuk dan ukuran

semula bila mendapat pengaruh kelembaban dan perendaman ulang (recovery)

(Amin & Dwianto 2006).

Page 21: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

5

Pemadatan atau densifikasi dilakukan melalui pengempaan kayu dengan

suhu dan tekanan tertentu, terutama untuk meningkatkan berat jenisnya.

Pemadatan kayu solid ditujukan untuk meningkatkan sifat-sifat kayu baik sifat

fisis maupun mekanisnya. Pada produk-produk komposit, kegiatan pengempaan

lebih ditujukan untuk membantu meningkatkan ikatan rekat antara kayu dengan

perekatnya (Kollman et al. 1975).

Menurut Kollman et al. (1975), kayu dapat dipadatkan melalui

impregnasi (densifying by impregnation), pengempaan (densifying by

compression), dan kombinasi antara impregnasi dan pengempaan (kompregnasi).

Pada kegiatan impregnasi, struktur rongga kayu diisi dengan berbagai zat yang

akan menyebabkan struktur kayu menjadi lebih padat. Zat-zat tersebut dapat

berupa polimer resin fenol formaldehida, larutan finil, resin alam cair, lilin, sulfur

dan logam ringan. Sementara itu pengempaan merupakan usaha memodifikasi

sifat-sifat kayu di bawah kondisi plastis tanpa merusak struktur sel kayu.

Dari berbagai hasil penelitian diketahui bahwa kayu-kayu yang

terpadatkan dapat meningkat sifat fisis dan mekanisnya. Sulistyono (2001)

melakukan pemadatan kayu agatis dengan memberikan perlakuan pendahuluan

perendaman, perebusan dan pengukusan dengan air. Perlakuan pendahuluan yang

dilakukan dapat mengurangi cacat kempa dan dapat membuat kayu menjadi lebih

stabil. Urutan perlakuan pendahuluan dari yang terbaik adalah pengukusan dan

perebusan. Akibat pemadatan kayu agatis, struktur mikroskopis kayu (rongga sel

dan dinding sel) menjadi lebih pipih dan padat, sehingga meningkatkan kekuatan

lebih dari 100% dan stabilitas dimensi. Manfaat produk pemadatan kayu

digunakan untuk lantai, furniture, bahan interior, dan bahan komposit keteknikan

(Dwianto 1999).

2.2. Pengaruh Pemadatan terhadap Sifat Fisis dan Sifat Mekanis Kayu

Sifat dasar kayu yang memiliki peran penting dan erat kaitannya dengan

struktur kayu itu sendiri adalah sifat fisis kayu. Perlakuan pemadatan akan

menyebabkan kayu mengalami perubahan yaitu penyusutan dimensi. Penyusutan

dimensi ini berakibat langsung terhadap deformasi sel-sel penyusun kayu. Sel-sel

kayu yang menyusut menjadi pipih dan volume rongga sel menjadi berkurang.

Page 22: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

6

Hal ini berarti pemadatan kayu akan menyebabkan berkurangnya volume kayu

terpadatkan, bahkan bisa mencapai 50%. Hal ini tergantung dari tekanan kempa

dan ukuran target yang diharapkan, sehingga kerapatan kayu menjadi meningkat

(Hartono 2008).

Pada beberapa penelitian yang telah dilakukan didapatkan bahwa

pemadatan kayu dapat meningkatkan sifat mekanis kayu. Murhofiq (2000)

melakukan pemadatan kayu sengon dan agatis dengan menggunakan alat upward

skala laboratorium dengan pemadatan arah radial yang meningkatkan sifat

mekanis kayu dari 100% sampai 200%. Bahkan daya dukung bautnya meningkat

sampai 300%.

Dengan alat yang sama Rilatupa (2001) melakukan pemadatan kayu

dengan melakukan perebusan terlebih dahulu sebelum dikempa selama satu jam

dengan suhu tertentu yang menghasilkan papan agatis yang lebih stabil

dimensinya. Sifat mekanisnya meningkat lebih dari 100% dan sesuai digunakan

untuk pelat buhul sebagai sambungan rangka karena kekuatannya meningkat

menjadi kelas kuat I dan lebih menyatu dengan rangka. Akibat pemadatan kayu

agatis, struktur mikroskopis kayu (rongga sel dan dinding sel) menjadi lebih pipih

dan padat, sehingga meningkatkan kekuatan lebih dari 100% dan stabil

dimensinya (Sulistyono 2001).

Hasil penelitian Darwis (2008) menunjukkan bahwa kerapatan, berat

jenis (BJ) dan sifat mekanis kayu yang dipadatkan meningkat secara signifikan.

BJ meningkat sampai 1,25-1,40 kali, sementara keteguhan tekan sejajar serat dan

keteguhan tariknya meningkat secara proposional seiring dengan meningkatnya

BJ. Semakin tinggi tingkat pemadatan, semakin besar nilai BJnya.

Hasil penelitian Ramdhania (2010) juga menunjukkan peningkatan sifat

fisis dan mekanis kayu randu yang baik umumnya terjadi pada contoh uji yang

diberi perlakuan pengukusan dengan tanin dan pengempaan dengan kempa panas.

Kerapatan dan berat jenis kayu randu meningkat lebih dari 45% dibandingkan

kontrol. Nilai MOE meningkat lebih dari 30% dari kontrolnya, nilai MOR

meningkat di atas 80% serta nilai tekan sejajar serat dan kekerasan yang

meningkat di atas 50% dari kontrolnya.

Page 23: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

7

2.3. Pengujian Nondestruktif Gelombang Ultrasonik

American Sosiety of Nondestructive Testing (ANST) mendefinisikan

Nondestructive Testing and Evaluating (NDT&E) sebagai metode yang digunakan

untuk menguji suatu benda, bahan, atau sistem tanpa merusaknya sehingga masih

dapat dimanfaatkan untuk penggunaan selanjutnya. Sedangkan The Canadian

Institute of Nondestructive Testing (CINDT) memberikan batasan sebagai suatu

kesatuan metode pengujian teknik secara khusus yang menyediakan informasi

data mengenai kondisi suatu bahan dan komponen tanpa menyebabkan perusakan

pada bahan dan komponen tersebut. Definisi lain untuk NDT&E adalah suatu

metode yang tidak merusak fungsi dari struktur bahan dan dapat dilakukan re-

testing pada lokasi yang sama untuk mengevaluasi perubahan sifatnya menurut

waktu (Malik, et al. 2002).

Nondestructive Testing (NDT) digunakan tanpa merusak atau

menyebabkan kerusakan terhadap suatu bahan atau produk karena pengujian yang

dilakukan tidak mengganggu produk akhirnya. NDT ini memberikan suatu

kesimbangan antara kontrol terhadap kualitas dan efektifitas biaya. Sedangkan

NDE lebih bersifat penilaian kuantitas secara alami, sebagai contoh adalah untuk

cacat pada kayu, dimana tidak hanya lokasi cacat saja tetapi juga termasuk

penentuan bentuk, ukuran, dan arah orientasi cacatnya. NDE dapat digunakan

untuk penentuan sifat bahan seperti fracture tougness, formidability, dan sifat fisik

kayu lainnya (Malik, et al. 2002).

Metode ultrasonik merupakan peningkatan dari metode gelombang

tegangan (stress wave) dengan frekuensi sonik. Variabel dasar yang digunakan

dalam metode ultrasonik adalah kecepatan gelombang frekuensi ultrasonik.

Parameter akustik dari suatu kayu adalah: sound velocity (kecepatan suara);

acoustic impedance (impedansi akustik), damping dan logarithmic decrement.

Gelombang frekuensi yang biasa digunakan dengan teknik ultrasonik adalah lebih

dari 20 kHz (Malik, et al. 2002 dan Sandoz, et al. 2000, 2002).

Ada beberapa variabel yang mempengaruhi aliran gelombang ultrasonik

pada kayu, antara lain: karakteristik mikrostruktural kayu, dan komposisi kimia

yang disebabkan oleh perbedaan jenis kayu (konifer atau dikotiledon), kondisi

Page 24: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

8

tanah, dan cuaca (Olievera, et al. 2002; W.R. Smith 1989). Lebih dalam beberapa

faktor yang dapat dicatat mempengaruhi kecepatan gelombang ultrasonik adalah:

1. Kadar air; peningkatan kadar air menyebabkan peningkatan kecepatan

gelombang

2. Arah serat; kecepatan gelombang lebih cepat pada arah longitudinal

(searah serat), diikuti arah radial, dan yang terlama adalah pada arah

tangensial. Selain itu semakin panjang serat semakin cepat gelombang

mengalir

3. Dinding sel dengan porositas dan permeabilitas yang tinggi akan

memperlambat kecepatan gelombang ultrasonik

4. Semakin besar kerapatan kayu semakin cepat gelombang ultrasoniknya

5. Daerah kristalin pada dinding sel (kaya akan selulosa) lebih cepat

mengalirkan gelombang ultrasonik dibandingkan dengan daerah amorph

(kaya akan lignin dan hemiselulosa)

Umumnya metode gelombang suara ini digunakan untuk menentukan

modulus of elasticity (MOE). Dengan penentuan waktu rambat gelombang

tegangan dan diketahuinya jarak dari dua buah transducer yang digunakan maka

dapat ditentukan kecepatannya sehingga kemudian dapat digunakan untuk

menghitung MOE dinamis (MOEd) dari bahan. Nilai MOE dinamis ini berguna

untuk memperkirakan kekuatan bahan tersebut melalui pendekatan korelasi

statistik terhadap nilai MOE sebenarnya atau pengujian standar (MOE statis,

MOEs).

Nilai kecepatan gelombang suara dan MOEd ditentukan dengan rumus:

dan MOEd =

dimana:

MOEd = Modulus of Elasticity dinamis (kg/cm2)

ρ = kerapatan (kg/m3)

v = kecepatan gelombang (m/detik)

d = jarak tempuh gelombang antara 2 transducer (m)

t = waktu tempuh gelombang antara 2 transducer (detik)

g = percepatan gravitasi bumi (m/detik2)

ρ x v2

g

Page 25: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

9

2.4. Sifat Fisis

2.4.1. Kadar Air

Kadar air merupakan berat air dalam kayu yang dinyatakan dalam persen

terhadap berat kering tanur (BKT). Pengujian kadar air pada contoh uji

dimaksudkan untuk mengetahui berapa besar persentase kadar air yang masih

terkandung di dalam kayu atau mengetahui contoh uji sudah atau belum kering.

Kadar air ini mempengaruhi kekuatan kayu. Jika terjadi penurunan kadar air atau

kayu tersebut mengering maka kekuatan kayu akan meningkat. Pengaruh

penurunan kadar air terhadap sifat kekuatan kayu tampak jelas apabila kadar air

berada dibawah titik jenuh serat. Air dalam kayu terdiri atas air bebas dan air

terikat dimana keduanya secara bersama-sama menentukan kadar air kayu. Dalam

satu jenis pohon kadar air segar bervariasi tergantung pada tempat tumbuh dan

umur pohon (Haygreen et al. 2003).

2.4.2. Kerapatan dan Berat Jenis

Kerapatan didefinisikan sebagai massa atau berat persatuan volume dan

biasanya dinyatakan dalam kilogram per meter kubik (Haygreen et al. 2003).

Menurut Tsoumis (1991), kerapatan bervariasi pada arah vertikal maupun

horizontal. Pada arah vertikal, bagian kayu yang posisinya lebih tinggi memiliki

kerapatan yang rendah. Hal ini diakibatkan karena faktor mekanis dan faktor

biologis. Pada arah horizontal, kerapatan dipengaruhi oleh umur. Kayu yang

umurnya lebih muda memiliki kerapatan lebih rendah.

Berat jenis kayu adalah suatu sifat fisika kayu yang paling penting.

Kebanyakan sifat mekanis kayu sangat berhubungan dengan berat jenis dan

kerapatan. Kerapatan dan berat jenis digunakan untuk menerangkan massa atau

berat per satuan volume. Ciri-ciri ini umumnya digunakan dalam hubungannya

dengan semua tipe bahan. Kerapatan didefinisikan sebagai massa atau berat per

satuan volume. Sedangkan berat jenis adalah perbandingan kerapatan bahan

dengan kerapatan air (1 g/cm3) (Haygreen et al. 2003).

Page 26: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

10

2.5. 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, pukul). Kayu

menunjukan perbedaan sifat mekanis dalam arah pertumbuhan yang berbeda

(aksial, radial, dan tangensial) (Tsoumis 1991).

2.5.1. Kekuatan Tekan Maksimum Sejajar Serat

Menurut Tsoumis (1991), kekuatan tekan maksimum sejajar serat adalah

kemampuan kayu untuk menahan beban atau tekanan yang berusaha memperkecil

ukurannya. Kekuatan tekan aksial lebih tinggi dari kekuatan tekan transversal (sampai

15 kali). Pada softwood kekuatan tekan pada arah tangensial lebih tinggi daripada

radial, sedangkan untuk hardwood kekuatan tekan radial lebih tinggi dibandingkan

tangensialnya. Kekuatan tekan kayu pada arah aksial lebih rendah dibandingkan

dengan logam, tetapi jika dibandingkan dengan bahan konstruksi lainnya kekuatan

tekan kayu lebih tinggi.

2.5.2. Kekerasan

Kekerasan merupakan ukuran kemampuan kayu untuk menahan kikisan

pada permukaannya, sifat kekerasan ini dipengaruhi oleh kerapatan kayu, keuletan

kayu, ukuran serat, daya ikat antar serat. Nilai yang di dapat dari hasil pengujian

merupakan uji pembanding, yaitu besar gaya yang dibutuhkan untuk memasukan

bola baja berdiameter 0.444 inchi pada kedalamaan 0.22 inchi.

2.5.3. Modulus of Elasticity (MOE)

Menurut Haygreen et al. (2003) kekakuan lentur atau Modulus of

Elasticity (MOE) adalah suatu nilai yang konstan dan merupakan perbandingan

antara tegangan dan regangan dibawah batas proporsi. Tegangan didefinisikan

sebagai distribusi gaya per unit luas, sedangkan renggangan adalah perubahan

panjang per unit panjang bahan. Modulus elastisitas (MOE) berkaitan dengan

regangan, defleksi dan perubahan bentuk yang terjadi. Besarnya defleksi

dipengaruhi oleh besar dan lokasi pembebanan, panjang dan ukuran balok serta

MOE kayu itu sendiri. Makin tinggi MOE akan semakin kurang defleksi balok

Page 27: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

11

atau gelagar dengan ukuran tertentu pada beban tertentu dan semakin tahan

terhadap perubahan bentuk.

2.5.4. Modulus of Rupture (MOR)

Menurut Kollman dan Cote (1968) kekuatan lentur atau Modulus of

Rupture (MOR) merupakan sifat mekanis kayu yang berhubungan dengan

kekuatan kayu yaitu ukuran kemampuan kayu untuk menahan beban atau gaya

luar yang bekerja padanya dan cenderung merubah bentuk ukuran kayu tersebut.

MOR dihitung dari beban maksimum (beban pada saat patah) dalam uji keteguhan

lentur dengan menggunakan pengujian yang sama untruk MOE (Haygreen et al.

2003).

2.6. Jabon [Anthocephalus cadamba (Roxb.) Miq.]

2.6.1. Klasifikasi dan Penyebaran

Jabon [Anthocephalus cadamba (Roxb.) Miq.] merupakan jenis pohon

cepat tumbuh dengan nama dagang Kadam. Adapun klasifikasi taksonomi jenis

ini adalah sebagai berikut (Dallwitz et al. 1995) :

Divisi : Spermatophyta

Subdivisi : Angiospermae

Klas : Dicotyledoneae

Ordo : Rubiales

Famili : Rubiaceae

Genus : Anthocephalus

Spesies : Anthocephalus cadamba Roxb.

Jabon merupakan pohon yang menghuni hutan sekunder di daerah tropis,

yaitu mulai dari Nepal, Bangladesh, India, Sri Lanka, Burma, Indo-china, China

Selatan, Thailand, ke arah timur melalui Malesia, sampai Papua Nugini. Di

Indonesia jabon tersebar di seluruh Sumatera, Jawa Barat, Jawa Timur,

Kalimantan Timur, Seluruh Sulawesi, Nusa Tenggara Barat, dan Irian Jaya.

Umumnya tumbuh di tanah aluvial lembab di pinggir sungai dan di daerah

peralihan antara tanah rawa dan tanah kering dan kadang-kadang di genangi air.

Jenis ini tumbuh dengan baik di tanah liat, tanah lempung podzolik coklat, tanah

tuf halus, atau tanah berbatu yang tidak sarang (non-porous). Jabon tumbuh pada

Page 28: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

12

ketinggian 0 - 1000 m dpl dengan tipe curah hujan A-D dan suhu rata-rata 20-

32°C/tahun (Martawijaya et al. 1992).

2.6.2. Deskripsi Botani

Jenis Anthocephalus cadamba Roxb. ini bersinonim dengan

Anthocephalus chinensis Lamk. dan Anthocephalus indicus A. Rich. Jabon

[Anthocephalus cadamba (Roxb.) Miq.] merupakan pohon yang dapat mencapai

tinggi sampai 45 meter, mempunyai batang yang lurus dan silindris dengan batang

bebas cabang lebih dari 25 meter. Diameter batang dapat mencapai 100 - 160 cm,

batang berbanir dengan tinggi banir hingga 2 meter dan lebar sampai 60 cm.

Jabon mempunyai daun tunggal dengan ujung daun berbentuk runcing sampai

meruncing serta berdaun penumpu.

Jabon mempunyai tajuk yang tinggi dengan cabang mendatar, berbanir

sampai ketinggian 1,50 m. Kayunya berwarna putih krem sampai sawo kemerah-

merahan, sedikit beralur dangkal. Bunga jenis ini berwarna jingga berukuran

kecil, berkelopak rapat, berbentuk bulat. Jabon berbuah setiap tahun mulai bulan

Juni-Agustus, buahnya majemuk berbentuk bulat dan lunak, mengandung biji

yang sangat kecil, jumlah biji kering udara 18 - 26 juta butir/kg, sedangkan

jumlah buah 33 butir/kg atau 320 butir/kaleng minyak tanah. Jabon tidak memiliki

hama dan penyakit yang serius, tanaman muda sering dimakan binatang liar

seperti rusa dan banteng, serangga dan jamur Gloeosporium anthocephali Desm.

and Mont., yang menyerang daun sehingga menyebabkan defoliasi dan mati

pucuk (Martawijaya et al. 1992).

2.6.3. Karakteristik Kayu Jabon

Kayu teras jabon berwarna putih, kayu gubal tidak dapat dibedakan dari

kayu teras, teksturnya agak halus sampai agak kasar, arah seratnya lurus,

sedangkan kesan raba permukaan kayunya licin atau agak licin. Pori pada kayu

jabon bergabung dua sampai tiga dalam arah radial, jarang soliter, diameter 130-

220µ, frekuensi 2 - 5/mm², parenkimnya agak jarang seringkali 2 - 3 garis

bersambungan dalam arah tangensial diantara jari-jari, dan bersinggungan dengan

pori, sedangkan jari-jarinya uniseriet, tinggi 580µ, lebar 44µ, frekuensi 2 - 3/mm,

Page 29: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

13

panjang seratnya 1979µ, diameter 54µ, tebal dinding 3,2µ, dan diameter 47,6µ

(Martawijaya et al. 1992).

Kayu jabon mempunyai berat jenis 0,42 (0,29 - 0,56) dengan kelas kuat

III-IV, penyusutan sampai kadar air 12% adalah 3,0% (radial) dan 6,9%

(tangensial). Kayu jabon termasuk kelas awet V dan kelas keterawetan sedang

yang berarti kayu jabon tergolong tidak awet pada kondisi terbuka dan

bersentuhan dengan tanah, sedangkan pada kondisi tertutup kayu mempunyai

ketahanan sedang. Kayu jabon mudah digergaji, dapat dibentuk, dibuat lubang

persegi, dan diamplas dengan hasil yang baik, sedangkan penyerutan, pemboran,

dan pembubutan hanya memberikan hasil yang sedang. Kayu jabon termasuk

mudah dikeringkan dengan sedikit cacat berupa pecah dan retak ujung serta

sedikit mencekung, Perekatan vinir kayu jabon dengan urea formaldehida (UF)

menghasilkan kayu lapis yang memenuhi persyaratan standar Indonesia, Jepang,

dan Jerman (Martawijaya et al. 1992). Secara detail sifat mekanis kayu jabon

dapat disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1 Sifat mekanis kayu jabon

Sifat Satuan Kondisi

Basah

Kondisi

Kering

Keteguhan lentur statis Tegangan padabatas proporsi kg/cm

2 294 387

Tegangan pada batas patah kg/cm2 516 691

Modulus elastisitas kg/cm2 42.900 68.000

Usaha sampai batas proporsi kg/cm2 0,53 0,80

Usaha sampai batas patah kgm/dm2 5,4 6,0

Keteguhan pukul Radial kgm/dm

3 20,2 22,3

Tangensial kgm/dm3 20,6 24,2

keteguhan tekan sejajar arah

serat, tegangan maksimum kg/cm

2 279 374

Kekerasan (JANKA) Ujung kg/cm

2 275 409

Sisi kg/cm2 239 268

Keteguhan geser Radial kg/cm

2 36,6 48,4

Tangensial kg/cm2 46,4 59,1

Keteguhan belah Radial kg/cm 46,2 36,1

Tangensial kg/cm 55,0 55,1

Keteguhan tarik tegak lurus arah serat Radial kg/cm

2 32,6 25,0

Tangensial kg/cm2 38,4 31,4

Sumber : Martawijaya et al. 1989

Page 30: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

14

Saat ini jabon menjadi andalan industri perkayuan untuk bahan baku

vinir dan kayu lapis. Kemampuan tumbuh jabon sepadan dengan sengon apabila

mendapat perawatan yang optimal. Dari hasil uji coba yang telah dilakukan oleh

Soerianegara & Lemmens (1994), keunggulan tanaman jabon dapat diuraikan dari

beberapa sisi, diantaranya adalah diameter batang dapat tumbuh berkisar 10

cm/tahun, masa produksi jabon singkat hanya 4 – 5 tahun, berbatang silinder

dengan tingkat kelurusan yang sangat bagus, permukaan kayu licin, berwarna

putih kekuningan mirip meranti kuning, batang mudah dikupas, dikeringkan,

direkatkan, bebas dari cacat mata kayu dan susutnya rendah serta tidak

memerlukan pemangkasan karena pada masa pertumbuhan cabang akan rontok

sendiri (self pruning).

2.6.4. Pemanfaatan

Pohon jabon merupakan jenis pohon yang dapat digunakan untuk pohon

ornamental dan naungan atau untuk reforestasi dan agroforestri. Sedangkan

kayunya dapat digunakan untuk berbagai macam kegunaan, diantaranya adalah

untuk korek api, peti pembungkus, cetakan beton, mainan anak-anak, vinir, kayu

lapis, pulp dan kertas, kayu lamina, serta konstruksi darurat yang ringan

(Martawijaya et al. 1992), obat tradisional (daun dan kulit kayu), serta bunga dan

buahnya dapat dimakan (Soerianegara & Lemmens 1994).

Page 31: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilakukan mulai Juli 2011 – Januari 2012 dan

dilaksanakan di Bagian Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu, Bagian

Kimia Hasil Hutan, Bagian Biokomposit dan Bagian Peningkatan Mutu

Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB.

3.2. Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah satu log kayu jabon

[Anthocephalus cadamba (Roxb.) Miq.] berdiameter ±30 cm umur 5 tahun

dengan panjang 200 cm yang dipotong menjadi beberapa papan berukuran

lebar 30 cm, tebal 2,5 cm dan panjang 200 cm. Log kayu jabon ini didapat

dari daerah Cianjur, Jawa Barat. Bahan lain yang dipakai adalah air untuk

pengukusan dan kertas kalkir. Alat yang digunakan untuk proses pemadatan

kayu adalah mesin kempa panas, klem, autoklaf (untuk mengukus), kaliper

(untuk mengukur dimensi contoh uji), moisture meter (untuk mengukur

kadar air), oven (untuk mengeringkan contoh uji), desikator, jam, Universal

Testing Machine merk Instron® tipe 3369 dan Amsler®. Alat lain yang

digunakan adalah kamera digital untuk mendokumentasikan contoh uji hasil

pemadatan. Alat uji gelombang ultrasonik merk SylvatestDuo® (frekuensi =

22 kHz) digunakan untuk pengujian kecepatan rambatan gelombang suara.

3.3. Metode Penelitian

3.3.1. Persiapan Contoh Uji

Log kayu jabon yang berdiameter ±30 cm panjang 200 cm

dibagi menjadi empat bagian masing-masing berukuran panjang 50

cm (Gambar 1). Bahan contoh uji dibuat dengan ukuran lebar = 2

cm, tebal = 2,5 cm dan panjang = 50 cm untuk setiap penampang

lintang kayu (teras, transisi dan gubal). Jumlah contoh uji yang

didapat adalah 48 batang yang terdiri dari 12 contoh uji sebagai

Page 32: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

16

kontrol (tanpa perlakuan) dan 36 contoh uji lainnya mendapat

perlakuan. Tabel 2 menunjukkan detail jumlah contoh uji

berdasarkan perlakuan penelitian dan posisi kayu pada penampang

lintang batang. Selanjutnya bahan contoh uji dikeringkan selama ± 2

minggu untuk memperoleh kadar air kayu kering udara (KA ± 15%).

Tabel 2 Jumlah contoh uji yang dibuat berdasarkan perlakuan dan

posisi kayu pada penampang lintang

Variasi lama waktu

pengukusan

Posisi kayu

Teras Transisi Gubal

Kontrol 4 contoh uji 4 contoh uji 4 contoh uji

30 menit 4 contoh uji 4 contoh uji 4 contoh uji

60 menit 4 contoh uji 4 contoh uji 4 contoh uji

90 menit 4 contoh uji 4 contoh uji 4 contoh uji

Keterangan: Transisi adalah posisi kayu diantara kayu teras dengan

kayu gubal

Keterangan: Ti = Kayu Teras, Ri = Kayu Transisi, Gi = Kayu Gubal

Gambar 1 Pembagian log menjadi contoh uji

Sebelum pemotongan log menjadi bahan untuk contoh uji dilakukan

pendokumentasian gambaran penampang melintang log pada kedua

ujungnya untuk ke-4 bagian log.

3.3.2. Pengujian Nondestruktif Tahap Awal

Pengujian nondestruktif gelombang ultrasonik menggunakan

alat SylvatestDuo®. Pengujian ini dilakukan untuk contoh uji kering

udara sebelum mendapat perlakuan, yaitu dengan menempatkan dua

buah transduser pada kedua ujung contoh uji. Untuk penempatan ini

Page 33: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

17

sebelumnya dilakukan pengeboran. Contoh uji dilubangi

menggunakan bor berdiameter 0,5 cm sedalam 2 cm. Transduser

terdiri dari transduser pengirim gelombang suara dan transduser

penerima gelombang suara di ujung lainnya. Pengujian dilakukan

terhadap contoh uji berukuran (2 x 2,5 x 30) cm. Parameter yang

digunakan adalah waktu rambat (t) dan kecepatan rambat gelombang

ultrasonik (v).

Gambar 2 Pengujian Nondestruktif dengan SylvatestDuo®

(frekuensi = 22 kHz)

3.3.3. Perlakuan Pendahuluan

Contoh uji yang berjumlah 36 batang diberi perlakuan

pengukusan. Pengukusan dilakukan dengan autoklaf menggunakan

air pada suhu 120°C dengan variasi lama waktu pengukusan untuk

setiap set contoh uji masing-masing: 30 menit, 60 menit dan 90

menit. Dua belas contoh uji sisanya tidak diberi perlakuan apapun

yang digunakan sebagai kontrol.

(a) (b)

Gambar 3 (a) Autoklaf yang digunakan, (b) Penyusunan contoh uji dalam autoklaf

Page 34: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

18

3.3.4. Tampilan Kayu

Pendokumentasian tampilan kayu dilakukan untuk

membandingkan penampilan kayu sebelum dan sesudah dipadatkan

menggunakan kamera digital. Dari tampilan tersebut dapat dilihat

perubahan penampilan contoh uji secara langsung dari segi warna

dan ketebalan.

3.3.5. Perlakuan Kempa Panas

Tiga puluh enam contoh uji yang telah dikukus dengan air

kemudian dipadatkan dengan mesin kempa panas dengan posisi

pengempaan arah tegak lurus serat contoh uji, pada suhu 150°C

hingga ketebalan target mencapai 2 cm dari ketebalan awal 2,5 cm

(Gambar 4a). Pada saat pemadatan dihitung lamanya waktu

pemadatan dan dicatat besarnya tekanan yang diperlukan sampai

ketebalan target tercapai. Selanjutnya contoh uji didiamkan pada

mesin kempa selama 15 menit untuk pengkondisian.

(a) (b)

Gambar 4 (a) Pemadatan dengan kempa panas, (b) pengkondisian

dengan klem

Selanjutnya contoh uji dikeluarkan dari mesin kempa dan

diklem (Gambar 4b). Contoh uji yang sudah dipadatkan tersebut

dikering udarakan dengan cara diangin-anginkan dengan bantuan fan

selama 14 hari dalam kondisi diklem, hingga mencapai kestabilan

dimensi dan mencapai kadar air kering udara.

Page 35: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

19

3.3.6. Pengujian Nondestruktif Setelah Pemadatan

Sama seperti pengujian nondestruktif awal, parameter yang

diuji adalah waktu rambat gelombang dan kecepatan rambat

gelombang ultrasonik setelah pemadatan. Diduga ada perubahan

terhadap kedua parameter tersebut akibat perlakuan pemadatan.

3.3.7. Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis

Pengujian sifat fisis dan mekanis dilakukan terhadap contoh uji

yang telah dipadatkan dan contoh uji kontrol. Pengujian sifat fisis

meliputi kadar air, kerapatan, berat jenis dan perubahan dimensi

tebal. Sementara sifat mekanis yang diuji adalah MOE, MOR, tekan

sejajar serat, dan kekerasan. Pengujian sifat fisis ini mengacu pada

standar JIS Z 2102 (1957) dan JIS Z 2103 (1957), untuk sifat

mekanis yang diuji mengacu pada standar JIS Z 2113 (1963). Pada

Gambar 5 dapat dilihat pembagian contoh uji untuk pengujian sifat

fisis dan mekanis.

Keterangan:

a = contoh uji untuk KA, kerapatan (ρ) dan BJ ukuran (2 x 2 x 2) cm

b = contoh uji nondestruktif, MOE dan MOR (2 x 2 x 30) cm

c = contoh uji tekan // serat (2 x 2 x 6) cm

d = contoh uji kekerasan (2 x 2 x 6) cm

# contoh uji KA, ρ, BJ setelah pemadatan menggunakan contoh uji pada

MOE dan MOR

Gambar 5 Bahan pembuatan contoh uji sifat fisis dan mekanis

Page 36: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

20

3.3.7.1. Kadar Air

Contoh uji pengukuran kadar air diambil dari dekat bagian

yang mengalami kerusakan pada pengujian lentur dengan ukuran (2

x 2 x 2) cm. Contoh uji kemudian ditimbang beratnya sebelum

dioven untuk mengetahui berat awal (W1). Setelah dioven selama 24

jam dengan suhu 103±2°C kemudian ditimbang kembali untuk

mengetahui berat kering oven (W2). Kadar air kayu Jabon

terpadatkan dihitung dengan rumus:

3.3.7.2. Kerapatan

Contoh uji yang digunakan sama dengan contoh uji untuk

kadar air (2 x 2 x 2) cm, kemudian ditimbang untuk mengetahui

berat kering udara (W). Dimensinya diukur untuk mengetahui

volume kering udaranya (V). Kerapatan kayu Jabon terpadatkan

dihitung dengan rumus:

3.3.7.3. Berat jenis

Contoh uji dari pengujian kadar air dan kerapatan (2 x 2 x 2)

cm dikeringkan dengan oven selama 24 jam dengan suhu 103±2°C,

lalu ditimbang untuk mengetahui berat kering tanurnya (W). Selain

itu juga diukur dimensi setelah pengempaan (V), dan selanjutnya

diperbandingkan dengan benda standard (kerapatan air 1 g/cm³)

Berat Jenis =

3.3.7.4. Perubahan Dimensi

Perubahan dimensi merupakan perubahan dimensi tebal setelah

perlakuan terhadap kondisi akhir setelah mencapai kestabilan

dimensi. Contoh uji yang digunakan berukuran tebal 2 cm, lebar 2

W/V

Kerapatan air

Page 37: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

21

cm dan panjang 30 cm. Pengukuran tebal dilakukan sesaat setelah

proses pemadatan menggunakan kempa panas di tiga titik (T1)

(Gambar 6). Setelah pengkondisian menggunakan klem untuk

mencapai stabilitas dimensi dan kadar air kering udara dilakukan

kembali pengukuran tebal pada ketiga titik yang sama (T2).

Gambar 6 Pengukuran dimensi tebal pada tiga titik

Perubahan Dimensi (%) = x 100

3.3.7.5. Kekakuan Lentur (MOE) dan Kekuatan Lentur (MOR)

Pengujian MOE dan MOR dilakukan dengan menggunakan

Universal Testing Machine merk Instron® tipe 3369. Ukuran contoh

uji yang digunakan adalah (2 x 2 x 30) cm dengan panjang bentang

28 cm. Pengujian ini dilakukan untuk menentukan kekakuan lentur

dan kekuatan lentur contoh uji (Gambar 7)

(a) (b)

Gambar 7 (a) Pengujian MOE dan MOR di UTM Instron, (b) Contoh

uji sebelum dan sesudah pengujian

T2 - T1

T1

Page 38: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

22

Besarnya MOE dan MOR dapat ditentukan dengan rumus:

Dengan keterangan sebagai berikut:

MOE = kekakuan lentur (kg/cm²)

MOR = kekuatan lentur (kg/cm²)

P = beban di bawah batas proporsi (kg)

L = jarak sangga contoh uji (cm)

ΔY = defleksi yang terjadi akibat beban P (cm)

b = lebar penampang contoh uji (cm)

h = tinggi penampang contoh uji (cm)

B = beban maksimum sampai patah (kg)

3.3.7.6. Kekuatan Tekan Sejajar Serat

Untuk pengujian tekan sejajar serat contoh uji yang digunakan

berukuran (2 x 2 x 6) cm. Pengujian dilakukan dengan UTM merk

Instron tipe 3369 (Gambar 8).

(a) (b)

Gambar 8 (a) Pengujian tekan sejajar serat (b) Contoh uji sebelum

dan sesudah pengujian

Page 39: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

23

Nilai keteguhan tekan sejajar serat dihitung dengan rumus:

Keterangan:

P = Beban Maksimum (kg)

A = Luas permukaan bidang tekan (cm²)

3.3.7.7. Kekerasan

Contoh uji berukuran (2 x 2 x 6) cm digunakan untuk

pengujian kekerasan permukaan dengan UTM Amsler (Gambar 9).

Pengujian dilakukan dengan memasukkan setengah bola baja

berdiameter 0,444 inchi (1cm) dengan luas penampang 1 cm² ke

dalam kayu. Kemudian bola tersebut ditekan sedalam 0,222 inchi

(0,5 cm).

(a) (b)

Gambar 9 (a) Pengujian kekerasan kayu (b) Contoh uji sebelum dan

sesudah pengujian

Nilai kekerasan dihitung dengan rumus sebagai berikut:

Keterangan:

P = Beban (kg)

A = Luas Penampang (1 cm²)

Page 40: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

24

Yijk = µ + αi+ βj+ (αβ)ij + εijk

3.4. Rancangan Percobaan dan Analisis Data

Analisis data dilakukan dengan analisis deskriptif sederhana untuk

menentukan nilai rata-rata, standard deviasi, dan koefisien variasi. Selain

itu untuk mengetahui pengaruh pemadatan dilakukan dengan perancangan

percobaan rancangan acak lengkap (RAL) dengan percobaan faktorial.

Faktor yang digunakan adalah variasi lama waktu pengukusan dan posisi

kayu (teras, transisi dan gubal). Model umum rancangan percobaan yang

digunakan adalah:

Keterangan:

Yijk = Pengamatan pada faktor waktu pengukusan taraf ke-i, faktor

posisi kayu taraf ke-j dan ulangan ke k (empat kali ulangan),

μ = Nilai rata-rata pengamatan

αi = Pengaruh utama perlakuan pengukusan ke i (1 = 30 menit,

2 = 60 menit, 3 = 90 menit, 4 = kontrol)

βj = Pengaruh utama perlakuan posisi kayu ke j (1 = gubal,

2 = transisi, 3 = teras)

(αβ)ij = Interaksi dari perlakuan pengukusan dan perlakuan posisi kayu

εijk = Kesalahan percobaan

Pengolahan data ini dilakukan dengan menggunakan perangkat

lunak SAS 9.1 for Windows.

Page 41: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Tampilan Kayu

Pemadatan kayu menghasilkan warna yang berbeda dengan warna

aslinya, dimana warnanya menjadi sedikit lebih gelap sebagai akibat dari

pengaruh suhu pengeringan saat proses kayu berlangsung (Inoue et al.

1993). Gambar 10 menunjukkan contoh uji dengan perlakuan pendahuluan

pengukusan menggunakan air sebelum dan sesudah pemadatan dengan

menggunakan kempa panas.

Gambar 10 Perbandingan tampilan warna kayu kontrol dengan kayu yang

diberikan perlakuan

Dari Gambar 10 dapat dibandingkan kondisi kayu sebelum pemadatan

dengan kayu hasil pemadatan. Pemadatan kayu jabon pada suhu 150°C

menyebabkan perubahan warna pada permukaan. Kayu yang mengalami

pemadatan berubah menjadi sedikit lebih gelap dari warna aslinya. Hal ini

diduga akibat pengaruh suhu yang tinggi pada saat pengukusan dan

pengempaan. Kayu yang terpadatkan memiliki kesan raba yang lebih halus

dan kilap yang lebih jelas dibandingkan dengan kayu kontrol.

Dari hasil penelitian Ramdhania (2010) menunjukkan bahwa

pemadatan kayu randu dengan perlakuan pengukusan yang menggunakan

jenis bahan pengukus tanin dan pengempaan panas menghasilkan warna

yang sedikit berbeda dengan aslinya, yakni di beberapa bagian warnanya

menjadi sedikit lebih gelap. Kayu yang terpadatkan memiliki kesan raba

Page 42: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

26

yang lebih halus dan kilap yang lebih jelas dibandingkan dengan kayu

kontrol.

Pemadatan kayu menghasilkan warna yang berbeda dari warna

aslinya. Kayu terpadatkan memberikan tampilan warna yang atraktif,

dimana warnanya berubah menjadi sedikit gelap sebagai akibat dari

pengaruh suhu pengeringan saat proses pemadatan kayu berlangsung (Inoue

et al. 1992).

4.2 Evaluasi Perubahan Dimensi Setelah Pemadatan

Pemadatan dilakukan menggunakan mesin kempa panas dimana untuk

mencapai target dimensi ketebalan yang diinginkan diperoleh waktu (t) = 4 -

5 menit dengan tekanan (P) = 25 kg/cm2 pada suhu (T) = 150°C. Hasil

pengukuran terhadap ketebalan menunjukkan sedikit perbedaan antara target

awal dengan realisasinya, dimana ketebalan kayu jabon terpadatkan sedikit

lebih besar dari yang diinginkan. Hal ini terjadi diduga oleh adanya

fenomena springback, yaitu pemulihan tebal pada waktu tekanan dilepaskan.

Tabel 3 Nilai rata-rata perubahan dimensi kayu jabon terpadatkan

Perlakuan Dimensi awal Dimensi T1 Dimensi T2 Δ dimensi T2-T1 (%)

Pengukusan Tebal Lebar Tebal Lebar Tebal Lebar Tebal Lebar

30 menit 2,450 2,007 2,104 2,037 2,113 2,040 0,43 0,20

60 menit 2,476 1,993 2,150 2,021 2,156 2,025 0,28 0,20

90 menit 2,505 2,022 2,134 2,064 2,141 2,067 0,33 0,15

Keterangan: T1 = dimensi setelah pemadatan

T2 = dimensi setelah kondisi klem

Gambar 11 Histogram nilai perubahan dimensi kayu jabon terpadatkan

Page 43: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

27

Dari Gambar 11 diketahui bahwa hasil dari pemadatan setelah

pengkondisian dalam klem mengalami perubahan dimensi pada bagian tebal

0,28 - 0,43%. Perubahan dimensi tebal terbesar terjadi pada contoh uji

pengukusan 30 menit yaitu 0,43%, sedangkan yang terendah terjadi pada

pengukusan 60 menit yaitu 0,28%. Hal ini diduga terjadi karena kayu

sebagai benda mempunyai internal stress sehingga akan memberikan reaksi

apabila ada gaya dari luar yang mempengaruhinya, kayu akan berusaha

untuk kembali ke bentuk semula sebagai perlawanan terhadap tekanan pada

waktu pengempaan. Pada tahap pengkondisian klem dengan bantuan fan,

dinding sel kayu akan mengikat rantai OH bebas sehingga mengalami

pengembangan tebal kembali.

Pada saat proses pengempaan berlangsung, dimensi lebar contoh uji

ikut mengalami peningkatan sebesar 0,15 - 0,20% akibat tekanan yang

diberikan dari mesin kempa panas. Perubahan dimensi lebar terbesar terjadi

pada contoh uji pengukusan 60 menit yaitu 0,20%, sedangkan yang terendah

terjadi pada pengukusan 90 menit yaitu 0,15%. Gambar 12 menunjukkan

perubahan dari ketebalan awal 2,5 cm sampai ketebalan target 2 cm.

Gambar 12 Perbandingan kayu jabon kontrol dengan kayu jabon terpadatkan

Penelitian Sulistiyono (2001) juga menunjukkan bahwa untuk jenis

papan tangensial kayu agatis yang mengalami perlakuan awal berupa

perendaman, perebusan dan pengukusan, pengembangan tebalnya hanya

berkisar antara 2 – 6 %. Sementara untuk jenis papan radial antara 2 – 7%.

Pengembangan tebal ini terjadi setelah proses pengempaan kayu, yaitu

Page 44: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

28

adanya kondisi suhu dan kelembaban pada lingkungan. Jadi mengembang

akibat dikeringanginkan (spring back).

Penelitian yang dilakukan menunjukkan bahwa nilai pengembangan

tebal yang dihasilkan lebih rendah jika dibandingkan dengan penelitian

Sulistiyono, yaitu hanya berkisar 0,28 - 0,43%. Hasil ini memberi gambaran

bahwa kayu yang dipadatkan dengan perlakuan pendahuluan yang tepat

akan membuat dimensi kayu lebih stabil.

Pemberian perlakuan pendahuluan dengan memanaskan kayu dengan

uap air suhu tinggi (steam treatment) dalam autoklaf mengakibatkan

tercapainya fiksasi permanen yang lebih cepat jika dibandingkan dengan

metode perlakuan suhu tinggi pada kayu kering dan tidak banyak

mempengaruhi atau menurunkan sifat mekanik kayu. Fiksasi permanen pada

suhu 180°C dapat dicapai dalam waktu sekitar 10 menit (Inoue et al. 1993).

4.3 Sifat Fisis

Data hasil pengujian sifat fisis dan kecepatan gelombang ultrasonik

kayu jabon disajikan pada Tabel 4 sementara itu untuk analisis sidik ragam

pada selang kepercayaan 95% ditampilkan dalam Tabel 5.

Tabel 4 Nilai rataan sifat fisis dan kecepatan gelombang ultrasonik (Vus)

kayu jabon pada posisi kayu gubal, transisi, teras, dan waktu

pengukusan (30 menit; 60 menit;90 menit)

Sifat fisis Waktu

Pengukusan Sebelum perlakuan Sesudah perlakuan

Gubal Transisi Teras Rata-rata Gubal Transisi Teras Rata-rata

KA (%) 30 menit 16,28 15,47 14,68 15,47 9,30 8,54 7,80 8,55

60 menit 15,94 15,71 15,58 15,74 8,98 8,77 8,64 8,80

90 menit 15.74 16,02 16,14 15,96 8,79 9,28 9,17 9,08

ρ (g/cm³) 30 menit 0,40 0,41 0,43 0,41 0,45 0,45 0,48 0,46

60 menit 0,44 0,43 0,45 0,44 0,48 0,47 0,49 0,48

90 menit 0,46 0,44 0,44 0,45 0,51 0,49 0,50 0,50

BJ 30 menit 0,35 0,36 0,37 0,36 0,41 0,42 0,45 0,43

60 menit 0,38 0,37 0,39 0,38 0,44 0,43 0,45 0,44

90 menit 0,40 0,38 0,38 0,39 0,47 0,45 0,46 0,46

Vus (m/s) 30 menit 6035 5998 6256 6096 5692 5773 5877 5780

60 menit 6197 6222 6250 6223 5875 5970 6097 5981

90 menit 5985 5817 6121 5974 5946 5531 5921 5799

Keterangan : KA = kadar air,

ρ = kerapatan,

BJ = berat jenis

Vus = kecapatan gelombang ultrasonik

Page 45: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

29

Tabel 5 Hasil analisis sidik ragam terhadap sifat fisis kayu jabon setelah

perlakuan pada selang kepercayaan 95%

Sumber

KA ρ BJ Vus

Terpadatkan Terpadatkan Terpadatkan Terpadatkan

Nilai P Nilai P Nilai P Nilai P

Posisi Kayu 0,8216tn 0,3153

tn 0,2307

tn 0,2893

tn

Perlakuan <,0001* 0,0001* <,0001* 0,4836tn

Posisi Kayu

x Perlakuan 0,9863

tn 0,9103

tn 0,8110

tn 0,4415

tn

Keterangan : * = berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%

tn = tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%

KA = kadar air

ρ = kerapatan

BJ = berat jenis

Vus = velositas gelombang ultrasonik

P = probability

4.3.1 Kadar Air

Berdasarkan hasil penelitian seperti yang terlihat pada Gambar 13

diketahui bahwa akibat proses pemadatan dengan suhu tinggi 150°C, kadar

air kayu menurun dari kondisi kering udara 15,32% sampai 15,96%

menjadi 8,55% sampai 9,08% pada kayu terpadatkan. Hasil pemadatan

dapat menurunkan nilai kadar air kayu jabon sampai 44,78% dari kayu

sebelum perlakuan.

Gambar 13 Histogram nilai kadar air kayu jabon pada kondisi

sebelum dan sesudah perlakuan

Page 46: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

30

Penurunan kadar air sampai dibawah 10% ini diduga disebabkan

pengaruh panas pada waktu pengempaan. Hal ini sejalan dengan penelitian

Sulistyono (2001) yang menggunakan perlakuan variasi suhu kempa panas

yang cukup tinggi sebesar 125°C, 150°C, 175°C, dan 200°C menghasilkan

kayu terpadatkan dengan kadar air 50% lebih rendah dari kadar air kayu

sebelum perlakuan.

Suhu tinggi tersebut merusak ikatan hidrogen antar molekul air

sehingga kayu mengalami pengeringan. Kadar air yang rendah diharapkan

dapat meningkatkan sifat fisis dan mekanis kayu tersebut. Kadar air kayu

yang rendah ini juga berguna untuk mengurangi terjadinya pemulihan tebal

atau springback pada waktu dikeluarkan dari tekanan kempa. Selain itu

diduga telah terjadi rusaknya sel dalam kayu sehingga tidak dapat berikatan

dengan rantai OH bebas dari lingkungan. Rusaknya molekul air akibat

perlakuan suhu tinggi menyebabkan terjadinya kerusakan pada ikatan H

antar molekul-molekul di dalam matriks hemiselulosa-lignin (Amin &

Dwianto 2006)

Analisis sidik ragam pada selang kepercayaan 95% yang dilakukan

(Tabel 5) menunjukkan bahwa tidak ada interaksi yang nyata antara kedua

faktor perlakuan (posisi horizontal kayu dan lama pengukusan) terhadap

kadar air kayu jabon terpadatkan. Namun, faktor tunggal perlakuan

pengukusan berpengaruh nyata terhadap kadar air kayu jabon terpadatkan.

Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan nilai KA terendah terdapat pada

perlakuan pengukusan 30 menit. Pada penelitian ini semakin cepat waktu

pengukusan sebelum pengempaan semakin rendah nilai KA kayunya. Hal

ini diduga adanya kandungan air yang masih terikat didalam kayu setelah

pengukusan dalam autoklaf. Nilai KA yang rendah ini (8,55%) diduga

dapat meningkatkan kekuatan kayu menjadi lebih stabil.

4.3.2 Kerapatan

Pada Gambar 14 menyajikan histogram nilai kerapatan kayu jabon

sebelum dan setelah perlakuan (pengukusan dan pengempaan). Hasil

penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa terjadi peningkatan

nilai kerapatan kayu jabon mulai dari 0,46 g/cm³ sampai 0,50 g/cm³ pada

Page 47: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

31

kondisi setelah pemadatan atau meningkat ±11% terhadap kerapatan kayu

jabon dari kondisi sebelum pemadatan. Nilai kerapatan contoh uji kayu

jabon yang diberi perlakuan pengukusan dengan air selama 90 menit adalah

yang paling tinggi hingga bisa meningkatkan kerapatan sampai 11,43%.

Gambar 14 Histogram nilai kerapatan kayu jabon pada kondisi sebelum dan

sesudah pemadatan

Hasil analisis sidik ragam pada selang kepercayaan 95% (Tabel 5)

menunjukkan bahwa tidak ada interaksi yang nyata antara kedua faktor

perlakuan (posisi horizontal kayu dan lama pengukusan) terhadap kerapatan

kayu jabon terpadatkan. Namun, faktor tunggal perlakuan pengukusan

berpengaruh nyata terhadap kerapatan kayu jabon terpadatkan. Sedangkan

untuk faktor tunggal posisi kayu tidak memberikan pengaruh yang nyata.

Uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa pada perlakuan pengukusan 90

menit menghasilkan nilai kerapatan terbaik. Pada penelitian ini

menunjukkan bahwa semakin lama waktu pengukusan sebelum

pengempaan mampu meningkatkan nilai kerapatan kayu jabon terpadatkan.

Kerapatan kayu berhubungan linier dengan sifat kekuatan kayu, semakin

tinggi kerapatan kayu maka semakin tinggi pula sifat kekuatannya.

Pada penelitian Murhofiq (2000), pemadatan kayu agatis sampai

50% dari tebal semula mampu meningkatkan kerapatannya dari 0,41 g/cm3

menjadi 0,9 g/cm3. Sementara untuk kayu sengon dengan kerapatan 0,23

g/cm3 meningkat kerapatannya menjadi 0,48 g/cm

3 setelah dipadatkan.

Page 48: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

32

Peningkatan kerapatan kayu diduga akibat pemadatan pada suhu

tinggi yang menyebabkan kayu menjadi lunak (plastis). Plastisasi dengan

pengukusan pada suhu diatas 120°C menyebabkan hemiselulosa dan lignin

yang berperan sebagai pengikat dan pengisi selulosa akan elastis pada suhu

tersebut. Kondisi elastis dari kayu ini akan lebih memudahkan pada waktu

pengempaan. Dwianto et al., (1996) menyatakan bahwa mekanisme

perubahan bentuk akibat pengempaan pada saat dibawah titik proporsional

deformasi mendekati elastis

4.3.3 Berat Jenis

Pada Gambar 15 menyajikan peningkatan berat jenis kayu jabon

terpadatkan. Berat jenis kayu jabon terpadatkan mengalami peningkatan

sebesar ±18% dari kondisi sebelum pengempaan 0,36 sampai 0,39 menjadi

0,43 sampai 0,46 pada kayu jabon terpadatkan. Sama halnya dengan

kerapatan, hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin lama waktu

pengukusan sebelum pengempaan semakin tinggi nilai berat jenis yang

dihasilkan setelah pengempaan. Contoh uji dengan pengukusan 90 menit

mengalami peningkatan berat jenis yang paling tinggi. Peningkatan berat

jenis ini disebabkan oleh pemampatan volume sebagai akibat dari adanya

tekanan oleh plat kempa. Tomme et al. (1998) menyatakan bahwa

pemadatan kayu dengan suhu tinggi dapat meningkatkan kerapatan kayu.

Gambar 15 Histogram nilai berat jenis kayu jabon pada kondisi sebelum

dan sesudah pemadatan

Page 49: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

33

Peningkatan ini terjadi karena rongga sel dan dinding sel menjadi

padat. Peningkatan nilai berat jenis kayu terpadatkan ada kaitannya dengan

perubahan bentuk sel-sel penyusunnya. Sel-sel kayu terpadatkan cenderung

memipih sehingga mengurangi volume rongga, yang sekaligus mengurangi

volume kayunya, sementara beratnya tetap. Hal ini berdampak pada

meningkatnya nilai BJ.

Analisis sidik ragam pada selang kepercayaan 95% (Tabel 5) yang

dilakukan menunjukkan bahwa tidak ada interaksi yang nyata antara kedua

faktor perlakuan (posisi horizontal kayu dan lama pengukusan) terhadap

berat jenis kayu jabon terpadatkan. Namun, faktor tunggal perlakuan

pengukusan berpengaruh nyata terhadap berat jenis kayu jabon terpadatkan.

Sedangkan untuk faktor tunggal posisi kayu tidak memberikan pengaruh

yang nyata. Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan nilai terbaik untuk BJ

terjadi pada perlakuan pengukusan 90 menit. Pada penelitian ini

menunjukkan bahwa semakin lama waktu pengukusan sebelum pemadatan

mampu meningkatkan nilai BJ kayu jabon yang dipadatkan. Meningkatnya

BJ berbanding lurus dengan meningkatnya kerapatan kayu sehingga

kekuatan kayunya juga meningkat.

Penelitian Darwis (2008) menunjukkan berat jenis kayu agatis dan

gmelina yang terpadatkan lebih tinggi dibandingkan dengan berat jenis

kayu kontrolnya. Peningkatan berat jenis kayu agatis akibat tingkat

pemadatan 12,5%, 25% dan 37,5% berturut-turut mencapai 7,14% (0,45),

30,95% (0,55), dan 52,83% (0,64) dibandingkan dengan berat jenis

kontrolnya (0,42). Sedangkan pada kayu gmelina berat jenis meningkat

secara berurutan mencapai 6,82% (0,47), 27,27% (0,56), dan 50% (0,66)

dibanding dengan berat jenis kayu kontrolnya (0,44). Sementara itu pada

penelitian yang dilakukan dengan tingkat pemadatan 20% mampu

meningkatkan BJ mencapai 18,46% (0,46). Peningkatan nilai berat jenis

terkait dengan meningkatnya tingkat pemadatan, sedangkan lamanya

pemanasan tidak mempengaruhi nilai berat jenis pada masing-masing

tingkat pemadatan. Semakin tinggi tingkat pemadatan, maka volume sel

Page 50: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

34

yang terpadatkan akan semakin besar sehingga volume kayu semakin

berkurang.

Berat jenis kayu jabon terpadatkan pada penelitian ini berkisar antara

0,43 – 0,46. Berdasarkan pembagian kelas kuat kayu Indonesia menurut

PKKI (Tabel 6), nilai berat jenis kayu jabon terpadatkan pada penelitian ini

tergolong kelas kuat III yaitu 0,40 – 0,60 meningkat dari sebelum

pemadatan yang hanya tergolong kelas kuat IV.

Tabel 6 Kelas kuat kayu menurut PKKI NI 5-1961

Kelas

Kuat

Berat

Jenis

Tegangan

Lentur Mutlak

(kg/cm2)

Tegangan

Tekan Mutlak

(kg/cm2)

I > 0,9 >1100 >650

II 0,6-0,9 725-1100 425-650

III 0,4-0,6 500-725 300-425

IV 0,3-0,4 360-500 215-300

V <0,3 <360 <215

(Sumber : PKKI NI-5 1961)

4.3.4 Kecepatan Gelombang Ultrasonik (Vus)

Berdasarkan hasil penelitian seperti yang disajikan pada Gambar 16

diketahui bahwa nilai rata-rata kecepatan gelombang ultrasonik (Vus) kayu

jabon kontrol pada pengukusan 30 menit sebesar 6096 m/detik, pengukusan

60 menit sebesar 6223 m/detik dan pengukusan 90 menit sebesar 5974

m/detik. Setelah kayu jabon terpadatkan nilai Vus mengalami penurunan 3-

5%, yaitu untuk pengukusan 30 menit sebesar 5981 m/s, 60 menit sebesar

5799 m/s dan 90 menit sebesar 5780 m/s. Penurunan kecepatan gelombang

ultrasonik diduga karena telah terjadi perubahan struktur sel di dalam kayu

yang menyebabkan hambatan untuk perambatan gelombang ultrasonik.

Dari Gambar 16 dapat dilihat bahwa pada contoh uji untuk

pengukusan 90 menit memiliki nilai Vus yang paling rendah. Hal ini diduga

karena adanya perubahan struktur sel akibat pengukusan yang lama pada

suhu tinggi di dalam autoklaf yang bertekanan. Pada penelitian ini

menunjukkan bahwa semakin lama waktu pengukusan mampu menurunkan

nilai kecepatan gelombang ultrasonik (Vus) kayu jabon terpadatkan.

Page 51: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

35

Gambar 16 Histogram nilai Vus kayu jabon pada kondisi sebelum dan

sesudah pemadatan

Dari Tabel 5 diketahui analisis sidik ragam pada selang kepercayaan

95% yang dilakukan menunjukkan bahwa faktor tunggal posisi horizontal

kayu, faktor tunggal perlakuan pengukusan dan interaksi keduanya tidak

ada pengaruh yang nyata terhadap kecepatan gelombang ultrasonik (Vus)

kayu jabon terpadatkan.

4.4 Sifat Mekanis

Sifat mekanis kayu merupakan sifat kayu yang berhubungan dengan

kekuatan kayu. Pada penelitian ini sifat mekanis yang diuji adalah modulus

patah (MOR), modulus lentur statis (MOE statis), modulus lentur dinamis

(MOE dinamis), kekuatan tekan sejajar serat, dan kekerasan (hardness) yang

nilainya tersaji dalam Tabel 7 dan selanjutnya dilakukan analisis sidik ragam

yang tersaji dalam Tabel 8.

Pemadatan kayu terbukti dapat meningkatkan nilai MOE kayu jabon.

Seperti penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Rilatupa (2001) dan

Sulistyono (2001) yang juga mengalami peningkatan nilai MOE lebih dari

100% setelah pemadatan pada suhu pengempaan optimal 125°C - 175°C,

sedangkan untuk suhu pengempaan diatas 175°C cenderung menurunkan

sifat fisis, mekanis dan daya dukung baut.

Page 52: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

36

Tabel 7 Nilai rataan sifat mekanis kayu jabon pada posisi kayu gubal,

transisi, teras, dan waktu pengukusan (30 menit; 60 menit; 90

menit)

Pengukusan Posisi MOR MOEs MOEd σtk //

Serat Kekerasan (kg/cm²)

(kg/cm²) (kg/cm²) (kg/cm²) (kg/cm²) Tangensial Radial

Gubal 596,3 49.994 169.356 336,85 294,50 254,50

Kontrol Transisi 568,02 48.440 145.705 346, 36 296,75 222,00

Teras 605,62 51.404 156.344 383,92 293,00 255.50

Rata-rata 589,92 49.946 157.135 355,71 294,75 244,00

Gubal 760,23 68.099 150.416 401,05 282,50 227,75

30 menit Transisi 739,90 68.118 155.006 410,39 312,75 293,00

Teras 783,40 74.901 164.648 419,48 332,75 282,75

Rata-rata 761,18 70.373 156.690 410,31 309,33 267,83

Gubal 802,37 71.312 155.591 411,52 262,50 237,00

60 menit Transisi 788,45 69.838 160.483 433,08 326,00 300,00

Teras 802,41 73.392 172.334 449,33 334,25 281,25

Rata-rata 797,75 71.514 162.775 431,31 307,58 272.75

Gubal 780,42 71.953 163.094 419,79 339,25 258,00

90 menit Transisi 788,00 71.763 160.912 427,19 359,00 275,50

Teras 837,22 74.216 176.354 449,01 327,75 297,00

Rata-rata 801,88 72.644 166.666 432,00 342,00 276,83

Keterangan : MOR = Modulus patah

MOEs = Modulus lentur statis

MOEd = Modulus lentur dinamis

σtk // Serat = kekuatan tekan sejajar serat

Tabel 8 Hasil uji statistik terhadap sifat mekanis kayu jabon pada selang

kepercayaan 95%

Sumber MOR MOEs MOEd σtk // Serat Hardness

Nilai P Nilai P Nilai P Nilai P Nilai P

Posisi Kayu 0,6279tn 0,3615

tn 0.4481

tn 0,1533

tn 0,0565

tn

Perlakuan <.0001* <.0001* 0,0306* 0,0007* 0,4200tn

Posisi

Kayu*Pengukusan 0,9988

tn 0,9952

tn 0,6366

tn 0,2541

tn 0,2541

tn

Keterangan : * = berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%

tn = tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%

p = probability

Dari hasil pengujian destruktif contoh uji ditemukan variasi bentuk

kerusakan. Pengujian tekan sejajar serat rata-rata ditemukan jenis kerusakan

crushing dimana contoh uji mengalami patahan dengan bidang patahan

horizontal. Sedang untuk hasil pengujian kekuatan lentur rata-rata terjadi

Page 53: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

37

kerusakan jenis cross grained tension. Gambar bentuk kerusakan kayu

disampaikan pada Lampiran 3. Kerusakan ini terjadi akibat adanya gaya

tarik yang arahnya miring serat. Hal ini biasa terjadi pada contoh uji yang

miring serat, baik yang berupa serat diagonal, serat spiral atau yang lainnya

dan terjadi di permukaan bawah balok contoh uji.

4.4.1 Pengujian Kekakuan Lentur (MOE)

Pada penelitian ini dilakukan pengujian sifat mekanis lentur secara

nondestruktif dan destruktif. Pengujian nondestruktif dilakukan untuk

mengetahui nilai modulus lentur dinamis (MOE dinamis) sedangkan

pengujian destruktif untuk mendapatkan nilai modulus lentur statis (MOE

statis) kayu jabon terpadatkan.

Gambar 17 Histogram nilai modulus lentur statis (MOE statis) dan modulus

lentur dinamis (MOE dinamis) kayu jabon terpadatkan

Berdasarkan hasil penelitian seperti yang disajikan pada Gambar 17

diketahui bahwa terjadi peningkatan nilai MOE sebesar 45 % pada kayu

jabon terpadatkan. Nilai MOE tertinggi dicapai pada contoh uji dengan

waktu pengukusan 90 menit, yaitu 72644 kg/cm2. Pemadatan kayu terbukti

dapat meningkatkan nilai MOE kayu jabon.

Tabel 8 analisis sidik ragam pada selang kepercayaan 95%

menunjukkan bahwa tidak ada interaksi yang nyata antara kedua faktor

perlakuan (posisi horizontal kayu dan lama pengukusan) terhadap nilai

Page 54: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

38

MOE statis kayu jabon terpadatkan, tetapi untuk faktor tunggal perlakuan

pengukusan menghasilkan nilai yang berbeda nyata terhadap MOE statis

kayu jabon. Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa nilai terbaik

terjadi pada perlakuan pengukusan 90 menit yang hasilnya berbeda nyata

terhadap MOE statis kontrol. Pada penelitian ini menunjukkan bahwa

semakin lama waktu pengukusan sebelum pengempaan mampu

meningkatkan nilai MOEs kayu jabon terpadatkan. Semakin tinggi nilai

MOE maka semakin tahan kayu tersebut terhadap perubahan bentuk.

Pada Gambar 17 nilai MOE dinamis kayu jabon terpadatkan

tertinggi dicapai pada contoh uji dengan waktu pengukusan 90 menit, yaitu

sebesar 166666 kg/cm2. Pada penelitian ini rata-rata nilai MOE dinamis

yang didapat lebih besar 144 % dibandingkan nilai MOE statisnya. Hasil ini

sejalan dengan penelitian sejenis yang dilakukan oleh Karlinasari et al.

(2006) untuk kayu cepat tumbuh sengon, meranti, manii, dan mangium

yang menunjukkan nilai MOE dinamis kayu-kayu tersebut lebih tinggi 50%

dari MOE statisnya. Hal ini disebabkan karena faktor sifat visko elastis

bahan dan pengaruh efek rangkak (creep) pada pengujian secara defleksi

(Bodig dan Jayne 1982).

Halabe et al. (1995) diacu dalam Olivera et al. (2002) menyatakan

bahwa pengujian destruktif membutuhkan selang waktu lebih lama

daripada pengujian nondestruktif dengan pembebanan yang terus

meningkat sampai contoh uji patah. Semakin lama pengujian berlangsung

maka lebih banyak gaya elastis yang hilang. Sementara itu, pengujian

nondestruktif dengan metode perambatan gelombang ultrasonik hanya

memerlukan waktu yang lebih singkat. Hal inilah yang menyebabkan nilai

MOE dinamis lebih besar daripada MOE statis.

Tabel 8 analisis sidik ragam pada selang kepercayaan 95%

menunjukkan bahwa tidak ada interaksi yang nyata antara kedua faktor

perlakuan (posisi horizontal kayu dan lama pengukusan) terhadap nilai

MOE dinamis kayu jabon terpadatkan, tetapi untuk faktor tunggal

perlakuan pengukusan menghasilkan nilai yang berbeda nyata terhadap

MOE dinamis kayu jabon. Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa

Page 55: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

39

nilai terbaik terjadi pada perlakuan pengukusan 90 menit yang hasilnya

berbeda nyata terhadap MOE dinamis kontrol. Pada penelitian ini

menunjukkan bahwa semakin lama waktu pengukusan sebelum

pengempaan mampu meningkatkan nilai MOEd kayu jabon yang

dipadatkan.

4.4.2 Pengujian Kekuatan Lentur (MOR)

Seperti halnya MOE, pemadatan juga mampu meningkatkan nilai

MOR beberapa kali lipat dari kayu awalnya. Berat jenis kayu yang

meningkat diduga menjadi faktor utama peningkatan nilai MOR kayu

jabon. Dari Gambar 18 dapat dilihat pada contoh uji pengukusan 90 menit

nilai MOR mengalami kenaikan sampai 801,88 kg/cm2 atau sekitar 36 %

dari kayu kontrol yang hanya memiliki nilai MOR 589,92 kg/cm2.

Gambar 18 Histogram nilai modulus patah (MOR)

kayu jabon terpadatkan

Berdasarkan Tabel 8 analisis sidik ragam pada selang kepercayaan

95% menunjukkan bahwa tidak ada interaksi yang nyata antara kedua

faktor perlakuan (posisi horizontal kayu dan lama pengukusan) terhadap

nilai MOR kayu jabon terpadatkan. Namun, faktor tunggal perlakuan

pengukusan berbeda nyata terhadap peningkatan nilai MOR kayu jabon

terpadatkan. Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa nilai terbaik

terdapat pada perlakuan pengukusan 90 menit yang hasilnya berbeda nyata

Page 56: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

40

terhadap MOR kontrol. Pada penelitian ini menunjukkan bahwa semakin

lama waktu pengukusan sebelum pengukusan mampu meningkatkan nilai

MOR kayu jabon yang dipadatkan. Semakin tinggi nilai MOR maka

kemampuan kayu untuk menahan beban atau gaya luar yang bekerja

padanya akan semakin meningkat.

Hasil perhitungan MOR tersebut dikelompokkan kelas kekuatannya

berdasarkan PKKI NI 5-1961 (Tabel 6). Berdasarkan kriteria tersebut maka

kisaran nilai MOR antara 761,18 kg/cm² sampai 801,88 kg/cm² (725 - 1100

kg/cm²) tergolong dalam kelas kuat II.

4.4.3 Keteguhan Tekan Sejajar Serat

Pada Gambar 19 dapat terlihat nilai keteguhan sejajar serat hasil

pemadatan meningkat dari 410,31 kg/cm² sampai 432 kg/cm². Peningkatan

nilai keteguhan sejajar serat pada penelitian ini mencapai ±21% dari kayu

kontrol. Nilai terbesar terjadi pada contoh uji dengan pengukusan 90 menit.

Keteguhan tekan sejajar serat termasuk salah satu sifat mekanis kayu yang

besarnya ditentukan terutama oleh berat jenisnya.

Gambar 19 Histogram nilai keteguhan tekan sejajar serat kayu

jabon terpadatkan

Berdasarkan analisis sidik ragam pada selang kepercayaan 95%

(Tabel 8), tidak ada interaksi yang nyata antara kedua faktor perlakuan

(posisi horizontal kayu dan lama pengukusan) terhadap nilai keteguhan

Page 57: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

41

tekan sejajar serat kayu jabon terpadatkan. Namun, faktor tunggal

perlakuan pengukusan menghasilkan nilai berbeda nyata terhadap

peningkatan nilai tekan sejajar serat kayu jabon yang dipadatkan. Hasil uji

lanjut Duncan menunjukkan bahwa nilai terbaik terdapat pada perlakuan

pengukusan 90 menit yang hasilnya berbeda nyata terhadap nilai tekan

sejajar serat kayu kontrol. Pada penelitian ini menunjukkan bahwa semakin

lama waktu pengukusan sebelum pengempaan mampu meningkatkan nilai

keteguhan tekan sejajar serat kayu jabon yang dipadatkan.

Pada umumnya peningkatan nilai keteguhan tekan sejajar serat pada

penelitian ini membuktikan bahwa pemadatan kayu menyebabkan struktur

sel kayu menjadi lebih padat dan merata pada setiap bagian kayu yang

dipadatkan. Hasil keteguhan tekan sejajar serat tersebut dikelompokkan

kelas kekuatannya berdasarkan PKKI NI 5-1961 (Tabel 6). Berdasarkan

kriteria tersebut maka keteguhan tekan sejajar serat kayu jabon terpadatkan

yang berkisar antara 410,31 kg/cm² sampai 432 kg/cm² termasuk dalam

kelas kuat III dan II.

4.4.3 Kekerasan (Hardness)

Pada Gambar 20 nilai kekerasan kayu jabon yang diberi perlakuan

pengukusan selama 90 menit mengalami peningkatan paling besar.

Peningkatan yang terjadi setelah kayu dipadatkan yaitu dari 307,58 kg/cm²

sampai 342 kg/cm² pada bidang tangensial. Peningkatan nilai kekerasan ini

disebabkan rongga sel kayu menyempit, rata dan merapat akibat

pemadatan.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi nilai kekerasan kayu

diantaranya kerapatan, keuletan kayu, ukuran serat kayu, daya ikat antar

serat kayu serta susunan serat kayunya (Mardikanto et al. 2011). Murhofiq

(2000) dalam penelitiannya juga menyatakan bahwa pemadatan kayu

sampai 50% mampu meningkatkan nilai kekerasan bidang tangensialnya

pada Sengon dan Agatis berturut-turut sebesar 376% dan 229%.

Page 58: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

42

Gambar 20 Histogram nilai kekerasan bidang tangensial dan

radial kayu jabon terpadatkan

Berdasarkan Tabel 8 diketahui analisis sidik ragam pada selang

kepercayaan 95% yang dilakukan menunjukkan bahwa faktor tunggal

posisi horizontal kayu, faktor tunggal perlakuan pengukusan dan interaksi

keduanya tidak ada pengaruh yang nyata terhadap nilai kekerasan kayu

jabon terpadatkan.

Page 59: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :

1. Teknologi pemadatan pada kayu jabon dengan target pemadatan 20%

dari tebal dapat memperbaiki sifat fisis mekanis kayu jabon terutama

kerapatan yang meningkat ±11% dan kekuatan lentur (MOR) hingga

meningkat ±35%.

2. Semakin lama waktu pengukusan sebelum pengempaan maka semakin

tinggi nilai sifat mekanisnya (MOE, MOR, tekan sejajar serat, dan

kekerasan) pada kayu jabon yang dipadatkan.

3. Variasi posisi kayu yaitu gubal, transisi dan teras tidak memberikan

pengaruh yang signifikan terhadap peningkatan sifat mekanis kayu jabon

terpadatkan.

4. Perlakuan pendahuluan pengukusan hingga 90 menit dalam autoklaf

efektif meningkatkan sifat mekanis kayu.

5. Kayu jabon terpadatkan memiliki karakteristik permukaan yang lebih

gelap, lebih mengkilap dan lebih halus dibandingkan dengan kayu

utuhnya.

6. Pada penelitian ini kayu jabon terpadatkan telah meningkatkan kelas kuat

jabon dari kelas kuat IV menjadi kelas kuat III (0,4 – 0,6) dilihat dari

berat jenisnya dan jika dilihat dari nilai MOR dan tekan sejajar seratnya

meningkat menjadi kelas kuat II berdasarkan PKKI NI 5-1961.

5.2 Saran

Beberapa saran yang dapat diberikan dari hasil penelitian ini adalah:

1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut terkait dengan stabilitas dimensi kayu

yang belum tercapai pada penelitian ini. Caranya adalah dengan

meningkatkan suhu pemadatan dan pengukuran pengembangan tebal

dengan arah yang teratur.

Page 60: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

44

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mendapatkan kayu yang lebih

padat dengan meningkatkan target ketebalan kayu terpadatkan.

3. Perlu ada pemberian perlakuan lainnya misalnya variasi suhu pengukusan

atau suhu pengempaan dan variasi tingkat pemadatan.

Page 61: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

45

DAFTAR PUSTAKA

Amin, Y dan W Dwianto. 2006. Pengaruh Suhu dan Tekanan Uap Air terhadap

Fiksasi Kayu Kompresi dengan menggunakan Close System Compression. J.

Ilmu dan Kayu Tropis 4 (2). 55-60. Bogor.

Bodig, J and BA. Jayne. 1982. Mechanics of Wood and Wood Composites. Van

Nostrand Reinhold Company. New York.

Bowyer JL, R Shmulsky and JG Haygreen. 2003. Forest Products and Wood

Science: An Introduction. Four Edition. Iowa: Iowa State Press.

Dallwitz, MJ, TA Paine and EJ Zurcher. 1995. ‘User’s Guide to Intkey: a Program

for Interactive Indetification and Information Retrieval. First edition.

http://biocollections.org/delta/ [15 April 2012]

Darwis, A. 2008. Fiksasi Kayu Agathis dan Gmelina Terpadatkan Pada Arah

Radial Serta Observasi Struktur Anatominya. [Thesis]. Program Pascasarjana,

Institut Pertanian Bogor. Bogor.

[Dephut] Departemen Kehutanan. 2010. Statistik Kehutanan Indonesia 2009.

Jakarta: Departemen Kehutanan.

Dwianto W, F Tanaka, M Inoue, and M Norimoto. 1996. Crystallinity Changes of

Wood by Heat or Steam Treatment. Wood Research. No 83: 47-49.

Dwianto, W. 1999. Mechanism of Permanent Fixation of Radial Compressive

Deformation of Wood by Heat or Steam Treatment. Doctor Thesis, Kyoto

University. Unpublished.

Hartono, R. 2008. Pemadatan Kayu (Wood Densification). Tugas Mata Kuliah

Mekanika Kayu dan Komposit. Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan

IPB. Bogor.

Haygreen JG, R Shmulsky, and JL Bowyer. 2003. Forest Products and Wood

Science, An Introduction. USA: The Lowa State University Press.

Inoue M, M Norimoto, M Tanahashi, and RM Rowell. 1993. Wood and Fiber

Science 25(3): 224-235.

Inoue M, T Morioka, M Norimoto, RM Rowell, G. Egawa, DV Plackett, and EA

Duningham (Editor). 1992. Permanent Fixation of Compressive Deformation

of Wood. (II). Mechanism of Permanen Fixation. FRI Buletin No. 176 : 181 –

189.

[JIS] Japanese Industrial Standard Z-2102. 1957. Method of Measuring Average

Width of Annual Rings, Moisture Content and Specific Gravity of Wood.

Japanese Standards Association. Japan.

[JIS] Japanese Industrial Standard Z-2103. 1957. Method of Measuring Test for

Shrinkage in Volume of Wood. Japanese Standards Association. Japan.

Page 62: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

46

[JIS] Japanese Industrial Standard Z-2113. 1963. Method of Bending Test of

Wood. Japanese Standards Association. Japan.

Kollmann, FFP and WA Cote. 1968. Principles of Wood Science and Technology.

Volume I. Spring Verlag. Berlin.

Kollmann, FFP, EW Kuezi and AJ Stamm. 1975. Principles of Wood Science and

Technology. Volume II. Spring Verlag. Berlin

Karlinasari L, S Surjono, N Naresworo, dan YS Hadi. 2006. Pengujian

Nondestruktif Gelombang Ultrasonik pada Balok Tiga Jenis Kayu Tanaman

Indonesia. Jurnal Teknologi Hasil Hutan 19 (1): 15-22.

Malik SAM, HMA Al-Matterneh dan MF Nurudin. 2002. Review of

Nondestructive Testing and Evaluation on Timber, Wood and Wood Product.

Dalam Prosiding: The 7th World Conference on Timber Engineering. 12-15

Agustus 2002. Shah Alam. Malaysia. Hal: 346-353.

Mansur I, dan FD Tuheteru. 2010. Kayu Jabon. Bogor: Penebar Swadaya.

Mardikanto TR, L Karlinasari dan ET Bahtiar. 2011. Sifat Mekanis kayu. Bogor:

IPB Press.

Martawijaya A, K Iding, K Kosasih, dan AP Soewanda. 1989. Atlas Kayu

Indonesia Jilid II. Bogor: Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan.

Departemen Kehutanan.

Martawijaya A, I Kartasujana, K Kadir, dan SA Prawira. 1992. Indonesian Wood

Atlas Vol. I. AFPRDC, AFRD, Dept. of Forestry, Bogor, Indonesia

Murhofiq, S. 2000. Pengaruh Pemadatan Arah Radial Disertai Suhu Tinggi

terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Agathis (Agathis loranthifolia Salibs)

dan Sengon (Paraserianthes falcataria (l.) Nielsen). [Skripsi]. Jurusan

Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan. IPB.

Oliveira, FGR, JAO de Campos, and A Sales. 2002. Evaluation of Mechanical

Properties of Wood Using Ultrasonic Measurements. Dalam Prosiding: The

7th World Conference on Timber Engineering. 12-15 Agustus 2002. Shah

Alam. Malaysia. Hal: 110-117.

[PKKI] Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia. PKKI N.I-5. 1961. Departemen

Pekerjaan Umum Umum dan Tenaga Listrik: Bandung.

Ramdhania, D. 2010. Perbaikan Sifat Mekanis Kayu Randu (Ceiba pentandra L.)

Dengan Teknik Kompregnasi Menggunakan Tanin Limbah Kulit Kayu

Akasia (Acacia mangium). [Skripsi]. Jurusan Teknologi Hasil Hutan Fakultas

Kehutanan. IPB.

Rilatupa, J. 2001. Keandalan Papan Lapis Dari Kayu Damar (Agathis

loranthifolia Salisb.) Terpadatkan Sebagai Pelat Buhul Pada Konstruksi Atap

Bangunan Bentang Lebar [Thesis]. Program Pascasarjana, Institut Pertanian

Bogor. Bogor.

Page 63: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

47

Sandoz, J-L, Y. Benoit and L. Demay. 2000. Standing Tree Quality Assessments

Using Acousto-Ultrasonic. Braunschweig.

Sandoz, J-L, Y Benoit dan L Demay. 2002. High Perfomance Timber by

Ultrasonic Grading. In Proceeding: The 7th World Conference on Timber

Engineering, WCTE 2002. August 12-15. Shah Alam. Malaysia. Hal. 328-

333.

Smith, WR. 1989. Acoustic Properties. Concise Encyclopedia of Wood and

Wood-Based Materials. A.P. Schniewind, R.W. Chan, dan M.B. Bever, Eds.

Pergamon Press. Hal. 4-8.

Soerianegara I and RHMJ Lemmens (eds), 1994. Timber trees : Major

Commercial Timbers. Plant resources of South - East Asia No. 5 (1)

PROSEA Foundation, Bogor. Indonesia.

Sulistyono. 2001. Studi Rekayasa Teknis, Sifat Fisis, Sifat Mekanis dan

Keandalan Konstruksi Kayu Agatis (Agathis loranthifolia Salisb)

Terpadatkan. [Thesis]. Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.

Bogor.

Sumardi. 2000. Kompregnasi Phenol Formaldehida Sebagai Usaha Peningkatan

Kualitas Kayu Sawit (Elaeis guineensis Jacq). [Thesis]. Program

Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Thelandersson S, and HJ Larsen. 2003. Timber Engineering. West Sussex: John

Wiley and Sons.

Tomme, F. PH, F Girrardet, B Gfeller, and P Navi. 1998. Densified Wood : an

Iinnovative Product With Highly Enhanched Character. Proceeding 5th

Word

Conference on timber Engineering vol. 2. Montreux Switzerland : 641 – 647.

Tsoumis G. 1991. Science and Technology of Wood (Structure, Properties,

Utilization). Van Nostrand Reinhold. New York.

Page 64: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

L A M P I R A N

Page 65: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

49

Lampiran 1 Data hasil pengujian sifat fisis dan mekanis kayu jabon

1. Kadar Air

2. Kerapatan

Perlakuan Posisi Kayu Kerapatan (g/cm³)

Sebelum Perlakuan Setelah Perlakuan

Pengukusan Gubal 0,40 0,45

30 menit Transisi 0,41 0,45

Teras 0,43 0,48

Rata-rata 0,41 0,46

Pengukusan Gubal 0,44 0,48

60 menit Transisi 0,43 0,47

Teras 0,45 0,49

Rata-rata 0,44 0,48

Pengukusan Gubal 0,46 0,51

90 menit Transisi 0,44 0,49

Teras 0,44 0,50

Rata-rata 0,45 0,50

Perlakuan Posisi Kayu Kadar Air (%)

Sebelum Perlakuan Setelah Perlakuan

Pengukusan Gubal 16,28 9,30

30 menit Transisi 15,47 8,54

Teras 14,68 7,80

Rata-rata 15,47 8,55

Pengukusan Gubal 15,94 8,98

60 menit Transisi 15,71 8,77

Teras 15,58 8,64

Rata-rata 15,74 8,80

Pengukusan Gubal 15,74 8,79

90 menit Transisi 16,02 9,28

Teras 16,14 9,17

Rata-rata 15,96 9,08

Page 66: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

50

Lampiran 1 Lanjutan

3. Berat Jenis

Perlakuan Posisi Kayu Berat Jenis

Sebelum Perlakuan Setelah Perlakuan

Pengukusan Gubal 0,35 0,41

30 menit Transisi 0,36 0,42

Teras 0,37 0,45

Rata-rata 0,36 0,43

Pengukusan Gubal 0,38 0,44

60 menit Transisi 0,37 0,43

Teras 0,39 0,45

Rata-rata 0,38 0,44

Pengukusan Gubal 0,40 0,47

90 menit Transisi 0,38 0,45

Teras 0,38 0,46

Rata-rata 0,39 0,46

4. Vus

Perlakuan Posisi Kayu Vus

Sebelum Perlakuan Setelah Perlakuan

Pengukusan Gubal 6035 5692

30 menit Transisi 5998 5773

Teras 6256 5877

Rata-rata 6096 5780

Pengukusan Gubal 6197 5875

60 menit Transisi 6222 5970

Teras 6250 6097

Rata-rata 6223 5981

Pengukusan Gubal 5985 5946

90 menit Transisi 5817 5531

Teras 6121 5921

Rata-rata 5974 5799

Page 67: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

51

Lampiran 1 Lanjutan

5. Δ Perubahan Dimensi

lama pengukusan Δ Dimensi Tebal (%) Δ Dimensi Lebar (%)

30 menit 0,33 0,10

60 menit 0,26 0,20

90 menit 0,34 0,16

Keterangan: Δ = delta perubahan

6. MOEs

Perlakuan Posisi Kayu MOEs (kg/cm2)

Kontrol Gubal 49994

Transisi 48440

Teras 51404

Rata-rata 49946

Pengukusan Gubal 68099

30 menit Transisi 68118

Teras 74901

Rata-rata 70373

Pengukusan Gubal 71312

60 menit Transisi 69838

Teras 74216

Rata-rata 71514

Pengukusan Gubal 71953

90 menit Transisi 71763

Teras 74216

Rata-rata 72644

Page 68: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

52

Lampiran 1 Lanjutan

7. MOEd

Perlakuan Posisi Kayu MOEd (kg/cm2)

Kontrol Gubal 169356

Transisi 145705

Teras 156344

Rata-rata 157135

Pengukusan Gubal 151559

30 menit Transisi 155633

Teras 165047

Rata-rata 157413

Pengukusan Gubal 155591

60 menit Transisi 160483

Teras 172252

Rata-rata 162775

Pengukusan Gubal 163011

90 menit Transisi 160748

Teras 176238

Rata-rata 166666

8. MOR

Perlakuan Posisi Kayu MOR (kg/cm2)

Kontrol Gubal 596,13

Transisi 568,02

Teras 605,62

Rata-rata 589,92

Pengukusan Gubal 760,23

30 menit Transisi 739,90

Teras 783,40

Rata-rata 761,18

Pengukusan Gubal 802,37

60 menit Transisi 788,45

Teras 802,41

Rata-rata 797,75

Pengukusan Gubal 780,42

90 menit Transisi 788,00

Teras 837,22

Rata-rata 801,88

Page 69: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

53

9. Tekan Sejajar Serat

Perlakuan Posisi Kayu Tekan Sejajar (kg/cm²)

Kontrol Gubal 337

Transisi 346

Teras 384

Rata-rata 356

Pengukusan Gubal 401

30 menit Transisi 410

Teras 419

Rata-rata 410

Pengukusan Gubal 412

60 menit Transisi 433

Teras 449

Rata-rata 431

Pengukusan Gubal 420

90 menit Transisi 427

Teras 449

Rata-rata 432

10. Kekerasan

Perlakuan Posisi Kayu Tangensial Radial

Kontrol Gubal 294,50 254,5

Transisi 296,75 222

Teras 293,00 255,5

Rata-rata 294,75 244,00

Pengukusan Gubal 282,50 227,75

30 menit Transisi 312,75 293

Teras 332,75 282,75

Rata-rata 309,33 267,83

Pengukusan Gubal 262,50 237

60 menit Transisi 326,00 300

Teras 334,25 281,25

Rata-rata 307,58 272,75

Pengukusan Gubal 339,25 258

90 menit Transisi 359,00 275,5

Teras 327,75 297

Rata-rata 342,00 276,83

Page 70: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

54

Lampiran 2 Data hasil analisis sidik keragaman sifat fisis dan mekanis kayu jabon

1. Kadar Air

Source DF Type III SS Mean Square F Value Pr > F

Posisi 2 1,6974042 0,8487021 0,20 0,8216

Pengukusan 3 383,6770167 127,8923389 29,77 <,0001

Posisi * Pengukusan 6 4,0469958 0,6744993 0,16 0,9863

- beda nyata pada taraf 5% (< 0,05)

Duncan's Multiple Range Test

Perlakuan Rata-rata

Jumlah

Wilayah Berganda

Duncan

Kadar Air (%) Contoh Uji (α= 0,05)

B4 15,3225 12 A

B1 9,0817 12 B

B2 8,7983 12 B

B3 8,5442 12 B

Keterangan:

B1 : 90 menit B2 : 60 menit B3 : 30 menit B4: Kontrol

2. Kerapatan

Source DF Type III SS Mean Square F Value Pr > F

Posisi 2 0,00265417 0,00132708 1,19 0,3153

Pengukusan 3 0,03038958 0,01012986 9,10 0,0001

Posisi * Pengukusan 6 0,00227917 0,00037986 0,34 0,9103

- beda nyata pada taraf 5% (< 0,05)

Duncan's Multiple Range Test

Perlakuan Rata-rata

Jumlah

Wilayah Berganda

Duncan

Kerapatan Contoh Uji (α= 0,05)

B1 0,50083 12 A

B2 0,48000 12 AB

B3 0,46083 12 B

B4 0,43250 12 C

Keterangan:

B1 : 90 menit B2 : 60 menit B3 : 30 menit B4: Kontrol

Page 71: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

55

Lampiran 2 Lanjutan

3. Berat Jenis

Source DF Type III SS Mean Square F Value Pr > F

Posisi 2 0,00292917 0,00146458 1,53 0,2307

Pengukusan 3 0,04734167 0,01578056 16,47 <,0001

Posisi * Pengukusan 6 0,00282083 0,00047014 0,49 0,8110

- beda nyata pada taraf 5% (< 0,05)

Duncan's Multiple Range Test

Perlakuan Rata-rata

Jumlah

Wilayah Berganda

Duncan

BJ Contoh Uji (α= 0,05)

B1 0,45917 12 A

B2 0,44167 12 AB

B3 0,42583 12 B

B4 0,37500 12 C

Keterangan:

B1 : 90 menit B2 : 60 menit B3 : 30 menit B4: Kontrol

4. Vus

Source DF Type III SS Mean Square F Value Pr > F

Posisi 2 362441,6250 181220,8125 1,28 0,2893

Perlakuan 3 353569,5625 117856,5208 0,83 0,4836

Posisi * Perlakuan 6 845375,8750 140895,9792 1,00 0,4415

- beda nyata pada taraf 5% (< 0,05)

5. MOEs

SK DB JK KT F-hit Pr>F

Posisi 2 138681032 69340516 1,05 0,3615tn

Pengukusan 3 4216028868 1405342956 21,22 <,0001*

Posisi * Pengukusan 6 42335848 7055975 0,11 0,9952 tn

Eror 36 2384696103 66241558

Total 47 6781741851

Keterangan:

DB : Derajat Bebas JK : Jumlah Kuadrat KT : Kuadrat Tengah

* : Nyata tn : Tidak nyata

Page 72: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

56

Lampiran 2 Lanjutan

Duncan's Multiple Range Test

Perlakuan Rata-rata MOE Jumlah Wilayah Berganda Duncan

Kayu (kgf/cm3) Contoh Uji (α= 0,05)

B1 72644 12 A

B2 71514 12 A

B3 70373 12 A

B4 49946 12 B

Keterangan:

B1 : 90 menit B2 : 60 menit B3 : 30 menit B4: Kontrol

6. MOR

SK DB JK KT F-hit Pr>F

Posisi 2 10609,9358 5304,9679 0,47 0,6279 tn

Pengukusan 3 361367,0409 120455,6803 10,70 <,0001*

Posisi * Pengukusan 6 4365,5381 727,5897 0,06 0,9988

Eror 36 405104,1199 11252,8922

Total 47 781446,6347

Keterangan:

DB : Derajat Bebas JK : Jumlah Kuadrat KT : Kuadrat Tengah

* : Nyata tn : Tidak nyata

Duncan's Multiple Range Test

Perlakuan Rata-rata MOR Jumlah Wilayah Berganda Duncan

Kayu (kgf/cm3) Contoh Uji (α= 0,05)

B1 801,88 12 A

B2 797,75 12 A

B3 761,18 12 A

B4 589,92 12 B

Keterangan:

B1 : 90 menit B2 : 60 menit B3 : 30 menit B4: Kontrol

Page 73: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

57

Lampiran 2 Lanjutan

7. Kekerasan

SK DB JK KT F-hit Pr>F

Posisi 2 11535,50000 5767,75000 3,11 0,0565tn

Pengukusan 3 5358,56250 1786,18750 0,96 0,4200tn

Posisi * Pengukusan 6 15192,00000 2532,00000 1,37 0,2541tn

Eror 36 66666,75000 1851,85417

Total 47 98752,81250

Keterangan:

DB : Derajat Bebas JK : Jumlah Kuadrat KT : Kuadrat Tengah

* : Nyata tn : Tidak nyata

8. Tekan Sejajar Serat

SK DB JK KT F-hit Pr>F

Posisi 2 9301,66490 4650,83245 1,98 0,1533tn

Pengukusan 3 50300,59372 16766,86457 7,12 0,0007*

Posisi * Pengukusan 6 2008,46180 334,74363 0,14 0,2541tn

Eror 36 84718,4910 2353,2914

Total 47 146329,2114

Keterangan:

DB : Derajat Bebas JK : Jumlah Kuadrat KT : Kuadrat Tengah

* : Nyata tn : Tidak nyata

Duncan's Multiple Range Test

Perlakuan Rata-rata tekan sejajar Jumlah Wilayah Berganda Duncan

serat (kg/cm²) Contoh Uji (α= 0,05)

B1 432,00 12 A

B2 431,31 12 A

B3 410,31 12 A

B4 352,54 12 B

Keterangan:

B1 : 90 menit B2 : 60 menit B3 : 30 menit B4: Kontrol

Page 74: PERBAIKAN KUALITAS SIFAT MEKANIS JENIS KAYU CEPAT … · perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan tanaman dan hutan rakyat. ... memperbaiki sifat fisis mekanis kayu

58

Lampiran 3 Variasi bentuk kerusakan yang terjadi akibat pengujian destruktif

1. Jenis kerusakan pada contoh uji tekan sejajar serat

2. Jenis kerusakan pada contoh uji kekuatan lentur

Sumber: Mardikanto TR, L Karlinasari, dan ET Bahtiar. 2011. Sifat Mekanis Kayu.

Bogor: IPB Press.