Sifat-sifat dasar kayu

bY: Wiwin Tyas istikowati,s.hut.,m.sc

Sifat Fisika KayuSifat Mekanika KayuSifat Kimia Kayu

SIFAT FISIKA KAYU

Sifat fisika kayu adalah sifat-sifat asli dari kayu (wood inheren factors) yang dapat berubah-ubah karena adanya pengaruh lingkungan (suhu dan kelembaban udara).

Yang termasuk sifat fisika kayu ini antara lain kadar air, berat jenis/kerapatan, perubahan dimensi kayu, sifat termis kayu, sifat elektris, sifat resonansi dan sifat akustik

Sifat fisika kayu ditentukan oleh faktor–faktor yang inheren pada struktur kayu, yaitu :

1. Banyaknya zat dinding sel yang ada dalam sepotong kayu

2. Susunan dan arah mikrofibril dalam sel-sel dan jaringan–jaringan

3. Susunan kimia zat dinding sel.

a. Kadar Air KayuKadar air kayu adalah banyaknya air yang terdapat di dalam

kayu atau produk kayu biasanya dinyatakan secara kuantitatif dalam persen (%) terhadap berat kayu bebas air atau berat kering tanur (BKT)

1. Letak air dalam kayu

uap air

dinding sel

air cair

uap air

dinding sel

Air dalam sel kayu basah

Air dalam sel kayu kering

Titik jenuh serat (TJS) : titik dimana keadaan semua air cair di dalam rongga sel telah dikeluarkan tetapi dinding sel masih jenuh (25 – 30%). Kondisi ini merupakan titik yang kritis, karena pada keadaan ini kayu dapat terganggu oleh perubahan‑perubahan dalam besarnya fluktuasi kandungan air.

Air bebas : air yang berada dalam rongga sel.Air terikat : air yang berada dalam dinding sel.Berat kering tanur : kondisi dimana air sudah

keluar semua dari dinding sel dan rongga sel/kadar air pada 0%.

Kadar air seimbang : kadar air yang sesuai dengan keadaan kadar air sekelilingnya atau disebut juga kondisi kering udara (12 – 18%).

Air bebas lebih mudah keluar dibanding air terikat yang disebabkan oleh :

Adanya gaya kapiler Perbedaan tekanan uap air, dari bagian

dalam kayu yang masih dalam kondisi basah menekan keluar

Perbedaan kelembaban, yang menyebabkan air dari bagian dalam mengalir keluar menuju kepermukaan sehingga menggantikan air permukaan kayu yang hilang menguap.

2. Penghitungan Kadar AirRumus yang digunakan untuk mencari

besarnya kadar air adalah sebagai berikut :

Ka =

Bb = berat basahBkt = berat kering tanurContoh : Suatu balok meranti merah (Shorea

leprosula) segar mempunyai berat total 900 g. Setelah dikering‑tanurkan berat nya menjadi 300 g. Berapa kandungan airnya ?

b. Berat Jenis dan Kerapatan

Berat Jenis : perbandingan kerapatan bahan dengan kerapatan air (1 g/cm 3 atau 1000kg/m 3)

Kerapatan (R): massa atau berat/satuan

volume

Contoh soal : sebuah balok kayu memiliki berat kering tanur sebesar 1 kg, berat segar 1,8 kg, berat pada Ka12% 1,3 kg dengan volume pada kondisi kering tanur 0,00200 m 3 volume segar 0,00220 m 3 dan vol pada ka 12% 0,00209 Tentukan kerapatan dan BJ kayu pada ketiga kondisi tersebut

air tanapaker

ume tanur/volkering massa

Ada 4 kondisi volume kayu yang sering digunakan di dalam perhitungan berat jenis maupun kerapatan yaitu : ◦Volume segar/basah, yaitu bila dinding sel atau rongga sel jenuh dengan air atau pada kondisi di atas titik jenuh serat

◦Volume pada kondisi kering udara/kering angin/kadar air seimbang

◦Volume pada kondisi kadar air senyatanya

◦Volume pada kondisi kering tanur.

Cara menentukan volume kayu :- Mengukur kayu dengan kaliper- Dengan pencelupan

Kayu dengan BJ dasar 0,36 disebut kayu ringan, BJ dasar 0,36 – 0,56 disebut kayu dengan berat sedang dan BJ dasar lebih dari 0,56 disebut kayu berat.

Berat kayu merupakan jumlah berat dari :◦Zat kayu (dinding sel)◦ Ekstraktif◦Jumlah air yang ada di dalam kayu.

Pada umumnya berat jenis kayu bergantung kepada :

Besarnya selTebalnya dinding sel Hubungan antara jumlah sel yang

bermacam-macam serta tergantung besar dan tebalnya dinding sel.

Berat jenis dan kerapatan kayu adalah faktor–faktor yang menentukan sifat fisika dan mekanika kayu.

Kayu terdiri dari sel–sel dan rangka sel–sel ,ini adalah dinding sel yang terdiri atas zat kayu. Karena itu untuk kayu yang kering tanur dengan berat dan volume tertentu merupakan petunjuk banyaknya zat kayu (jika variasi adanya ekstraktif diabaikan) dan juga petunjuk volume udara yang ada dalam rongga–rongga sel yang kosong.

Banyaknya zat kayu merupakan petunjuk tentang :

Kekuatan kayu, sifat pengerjaan dan finishing nya

Rongga dalam kayu, yang banyak menentukan banyaknya air yang dapat diabsorbsi

Kerapatan kayu yang sangat menentukan perubahan–perubahan pada dimensi kayu, yang disebabkan karena perubahan pada kadar airnya.

Kerapatan kayu berhubungan langsung dengan porositasnya, yaitu proporsi volume rongga kosong. Sekeping kayu segar pinus dengan kerapatan 23,4 pon bahan kayu kering/feet3 berisi kira‑kira 25% bahan dinding sel dari 75% rongga (terutama rongga sel) menurut volumenya. Sebaliknya, white oak dengan kerapatan 46,8 pon kering/feet3 mempunyai volume rongga kira‑kira 50%.

Sifat‑sifat fisika-mekanika kayu ditentukan oleh tiga ciri:

1. Porositasnya atau proporsi volume rongga, yang dapat diperkirakan dengan mengukur kerapatannya

2.Organisasi struktur sel, yang meliputi struktur mikro dinding sel dan variasi serta proporsi tipe‑tipe sel/organisasi struktur sel terutama merupakan fungsi dari spesies; dan

3. Kandungan air (pengaruh air terikat pada sifat-sifat kayu)

Penyusutan dan Pengembangan Dimensi KayuJika kayu mengalami kehilangan air di bawah TJS maka kayu menyusut jika air memasuki

% Penyusutan kayu :

% Pengembangan kayu :

Perubahan dimensi pada :arah longitudinal : 0,1–0,2 % arah radial : 2,1 – 8,5 % arah tangensial : 4,3–14%.

100semula eatau volum dimensi

eatau volum dimensi dalamn pertambahaX

100semula eatau volum dimensi

eatau volum dimensi dalamn pengurangax

Contoh soal :1. Seseorang membeli lembaran papan sengon dengan

ukuran pxlxt 4mx3cmx20 cm dalam kondisi basah. Jika kayu sengon tersebut mengalami perubahan dimensi pada arah lebarnya 2% dan tebal sebesar 4 %. Berapa lebar dan tebal kayu tersebut pada kadar air 50%,40% dan 30%?

2. Sebuah sampel uji kayu mahoni berukuran pxlxt 10 cm x 2,02 cm x 2,13 cm. Jika dilakukan pengeringan dan pada kadar air 20 % dilakukan pengukuran kembali dan diperoleh nilai 10 cmx1,90cmx2,00 cm. Berapa % penyusutan yang terjadi pada sampel tersebut di masing-masing arahnya?

Daya apung kayu : Kemampuan kayu untuk mengapung disebabkan karena kekuatan apung (buoyant force) yang timbul sebagai akibat perbedaan antara kerapatan kayu dan kerapatan air yang didesak oleh kayu tersebut jika terendam

Sifat Mekanika Kayu

Sifat mekanik adalah : kekuatan dan ketahanan terhadap perubahan bentuk suatu bahan.

Ada beberapa macam gaya yang dapat bekerja pada benda yang disebut gaya primer yaitu :

Gaya yang mengakibatkan pemendekan ukuran atau memperkecil volume benda disebut gaya tekan (compressive stress)

Gaya yang cenderung untuk menambah dimensi atau volume benda disebut gaya tarik (tensile stress)

Gaya yang mengakibatkan satu bagian benda bergeser terhadap bagian benda yang lain disebut gaya geser (shearing stress)

Gaya lengkung (bending stress) adalah hasil kombinasi semua gaya primer yang menyebabkan terjadinya pelengkungan

Sifat mekanika kayu meliputi :- Keteguhan tarik (sejajar serat&tegak lurus

serat)- Keteguhan tekan (sejajar serat&tegak

lurus serat)- Keteguhan geser (sejajar serat&tegak

lurus serat)- Kekerasan kayu- Keteguhan lengkung

Yang mempengaruhi sifat mekanik kayu antara lain :

1. Kadar air kayu2. BJ3. Struktur kayu4. Perilaku kayu anisotropik5. Lamanya pemberian beban pada kayu6. Kelelahan kayu (Pengaruh beban yang

berulang‑ulang dengan jumlah siklus yang besar pada suatu bahan)