SUSUT KAYU

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Jika kayu kehilangan air di bawah TJS yaitu kehilangan air terikat, kayu menyusut. Sebaliknya, jika air mamasuki struktur dinding sel, kayu mengembang. Penyusutan dan pengembangan adalah suatu proses yang benar-benar terbalikkan dalam potongan-pototngan kecil kayu bebas tegangan. Namun di dalam produk-produk panil kayu, seperti papan serat dan papan partikel, proses tersebut sering tidak terbalikkan secara sempurna. Hal ini sebagian hasil dari pemampatan yang dialami serat-serat atau partikel-partikel kayu selama pembuatannya. Dalam potongan-potongan besar kayu yang utuh, pengembangan dan penyusutan mungkin tidak terbalikkan secara sempurna sebagai akibat gaya-gaya pengeringan internal. Penyusutan dinding sel dan karenanya seluruh kayu, terjadi saat molekul-molekul air terikat melepaskan diri dari antara molekul-molekul selulosa berantai panjang dan molekul-molekul hemiselulosa. Molekul-molekul rantai ini kemudian dapat bergerak saling mendekat. banyaknya penyusutan yang terjadi umumnya sebanding dengan jumlah air yang keluar dinding sel (Budianto, 2000).

Pengembangan secara sederhana adalah kebalikan proses ini. Karenalapisan S-2 dinding sel umumnya lebih tebal daripada kombinasi lapisan-lapisan lainnya, orientasi molekuler di dalam lapisan ini sangat menentukan bagaiman penyusutan terjadi. Di dalam lapisan S-2 kebanyakan molekul-molekul rantai terorintasi lebih kurang sejajar sumbu panjang sel. karenanya kedua dimensi transversal berkurang jika molekul-molekul inibergerak saling mendekat. Dengan alasan yang sama, panjang sel tidak banyak terpengaruh saat dinding sel menyusut atau mengenbang. Penyusutan dan pengembangan dinyatakan sebagai persen dimensi sebelum perubahan terjadi. Karenanya:

% penyusutan = pengurangan dalam dimensi atau volume _{x 100%}

dimensi atau volume semula

% pengembangan = pertambahan dalam dimensi atau volume _{x 100%}

dimensi atau volume semula

(Haygreen dan Bowyer, 1996).

Tujuan

Adapun tujuan dari pratikum ini adalah untuk mengetahui kembang susut kayu dan nilai kembang, nilai susut dari kayu tersebut serta dapat membandingkan nilai kembang susut kayu.

TINJAUAN PUSTAKA

Penambahan air atau zat cair lain pada zat dinding sel akan menyebabkan jaringan mokrofibril mengembang, keadaan ini berlangsung sampai titik jenuh serat tercapai. Dalam proses ini dikatakan bahwa kayu mengembang atau memuai. Penambahan air seterusnya pada kayu tidak akan mempengaruhi perubahan volume dinding sel sebab air yang ditambahkan di atas titik jenuh serat akan ditampung dalam rongga sel. Sebaliknya jika air dalam kayu dengan kadar air maksimum dikurangi, maka pengurangan air pertama-tama akan terjadi pada air bebas dalam rongga sel sampai mencapai titik jenuh serat. Pengurangan air selanjutnya di bawah titik jenuh serat akan menyebabkan dinding sel kayu itu menyusut atau mengerut. Dalam hal ini dikatakan kayu itu mengalami penyusutan atau pengerutan. Perubahan dimensi dinyatakan dalam persen dari dimensi maksimum kayu itu. Dimensi maksimum adalah dimensi sebelum ada penyusutan. Maka pengembangan dan penyusutan umumnya dinyatakan dalam persen dari volume atau ukuran kayu dalam keadaan basah atau diatas titik jenuh serat.

Penyusutan (%) = perubahan dimensi terhadap dimensi maksimum _{x 100%}

dimensi maksimum

Penyusutan (%) = dimensi awal – dimensi akhir _{x 100%}

dimensi awal

Oleh karena itu besarnya perubahan dimensi yang mungkin terjadi pada sepotong kayu waktu dikeringkan dari keadaan basah perlu dipertimbangkan dalam pengerjaan dan penggunaan kayu. Sebab banyak jenis kayu memiliki angka penyusutan yang tinggi, jika kayu tersebut menjadi kering. Dalam penggunaan kayu dituntut syarat kestabilan dimensi kayu. Perubahan dimensi kayu tidak sama dalam ketiga arah yaitu longitudinal, tangensial, dan radial. Dengan perkataan lain, kayu memiliki sifat anisotropi. Perubahan dimensi meliputi pengembangan dan penyusutan. Masing-masing sama pentingnya. Tetapi umumnya perhatian lebih besar ditujukan kepada penyusutan dalam penggunaan kayu tersebut. Kayu menyusut lebih banyak dalam arah lingkaran tumbuh (tangensial), agak kurang ke arah melintang lingkaran tumbuh (radial) dan sedikit seklai dalam arah sepanjang serat (longitudinal). Untuk perubahan dimensi dalam arah longitudinal berkisar 0,1-0,2%, dalam arah radial angka penyusutan bervariasi antara 2,1-8,5%, sedangkan dalam arah tangensial angka penyusutan lebih kurang 2 kali angka penyusutan radial bervariasi 4,3-14% (Dumanauw, 1993).

Kembang susut kayu mempunyai arah tertentu karena adanya perbedaan struktur pori-pori kayu atau trakeida pada kayu berdaun jarum. Pada umumnya, terdapat 3 arah penyusutan utama pada kayu, yaitu tangensial, radial, dan longitudinal (aksial).

• 
  
  tangensial merupakan arah penyusutan searah dengan arah lingkaran tahun. Besar penyusutan pada arah ini adalah 4,3%-14% atau rata-rata 10%.
• 
  
  radial merupakan arah penyusutan searah dengan jari-jari kayu atau memotong tegak lurus lingkaran tahun. penyusutan pada arah ini berkisar antara 2,1%-8,5% atau rata-rata 5 %.
• 
  
  longitudinal (aksial) merupakan arah peyusutan searah dengan panjang kayu atau serat batang kayu. Penyusutan arah ini berkisar antara 0,1%-0,3% atau biasa diperhitungkan 0,3%.

Penyusutan longitudinal kayu normal dapat diabaikan untuk kebanyakan penggunaan praktis. Ini adalah salah satu ciri yang membuat papan gergajian dan produk-produk papan gergajian menjadi bahan bangunan yang begitu berguna. Jika hal ini tidak demikian, perubahan kandungan air selama pemakaian akan mendatangkan bencana. Biasanya, pengusutan longitudinal benar terjadi dalam pengeringan dari keadaan segar ke kering tanur, tetapi besarnya hanya 0,1 – 0,2 % untuk kebanyakan spesies dan jarang melebihi 0,4 %. Penyusutan tangensial lebih besar daripada penyusutan radial dengan suatu faktor antara atau setengah dan tiga berbanding satu. Beberapa ciri anatomis diduga menjadi penyebab perbedaan ini, termasuk adanya jaringan jari-jari, pernoktahan rapat pada dinding sel, dominasi kayu musim panas dalam arah tangensial dan perbedaan-perbedaan dalam jumlah zat dinding sel secara radial lawan tangensial (Budianto, 2000).

Salah satu usaha untuk mencegah dan membatasi penyusutan kayu ialah dengan membuat kadar air kayu sekecil mungkin, atau pada keadaan kadar air keseimbangan, dengan cara sebagai berikut:

1. 
   
   kayu dikeringkan sampai mencapai kadar air yang stabil (tetap), sehingga penyusutan yang terjadi relatif kecil atau dapat diabaikan.
2. 
   
   setalah itu kayu tersebut disimpan dalam ruang yang tidak lembab dan memiliki sirkulasi udara yang baik (sistem penimbunan yang sempurna).
3. 
   
   memberi lapisan pada kayu dengan bahan-bahan penutup untuk menghambat perubahan kadar air atau untuk mempertahankan kestabilan kadar air, selain berfungsi sebagai keindahan.

Variasi dalam penyusutan contoh-contoh uji yang berbeda dari spesies yang sama dibawah kondisi yang sama terutama akibat dari tiga faktor:

1. 
   
   Ukuran dan bentuk potongan. Ini mempengaruhi orientasi serat dalam potongan dan keseragaman kandungan air di seluruh tebalnya.
2. 
   
   Kerapatan contoh uji. Semakin tinggi kerapatan contoh uji, semakin banyak kecenderungannya untuk menyusut.
3. 
   
   Laju pengeringan contoh uji. Kondisi pengeringan yang cepat, tegangan internal terjadi karena perbedaan penyusutan. Hal ini sering mengakibatkan penyusutan akibat yang lebih kecil daripada kalau tidak terjadi hal tersebut.

Besarnya penyusutan umumnya sebanding dengan banyaknya air yang dikeluarkan dari dinding sel. Hal ini berarti bahwa spesies dengan kerapatan tinggi haruslah menyusut lebih banyak per persen perubahan kandungan air daripada spesies dengan berat jenis rendah. Hubungan antara penyusutan dan kandungan air pada dasarnya adalah linier. Dalam praktek yang aktual, penyusutan sautu papan dapat berlangsung sebelum kandungan air rata-rata jatuh di bawah TJS. Ini adalah hasil penyusutan pada lapisan-lapisan permukaan kayu yang telah mengering sedang bagian tengahnya masih basah

(Haygreen dan Bowyer, 1996).

METODE PERCOBAAN

Waktu dan Tempat

Adapun pratikum Fisika Kayu yang berjudul Penentuan Kembang Susut dilaksanakan pada hari Rabu tanggal 29 Oktober 2008 pada pukul 14.00 WIB sampai selesai di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan.

Alat dan Bahan

Adapun alat yag digunakan adalah:

• 
  
  neraca analitis sebagai alat untuk menimbang berat kayu
• 
  
  oven sebagai alat untuk mengeringkan kayu
• 
  
  kaliper alat untuk mengukur dimensi kayu

Adapun bahan yang digunakan adalah:

• 
  
  kayu meranti merah (Shorea leprosula) sebagai bahan yang diuji cobakan

Prosedur Percobaan

• 
  
  Dibuat L, P, T dan diukur volume dan ditimbang berat kayu (KU₁)
• 
  
  Dikipas anginkan selama 1 minggu dan diukur dimensi dan ditimbang berat kayu (KU₂)
• 
  
  Dimasukkan desikator selama 1 minggu dan diukur dimensi dan ditimbang berat kayu (KU₃)
• 
  
  Diovenkan 40˚C selama 2 hari, diukur dan ditimbang (KU₄)
• 
  
  Diovenkan 24 jam suhu 103±2˚C, ditimbang berat lalu didapatkan BKT dan dihitung susut dan KA₁, KA₂, KA₃, KA₄

KA₁ = KU₁ – BKT _{x 100%}

BKT

Susut = Dimensi awal – dimensi akhir _{x 100%}

Dimensi awal

Susut volume = volume awal – volume akhir _{x 100%}

Volume awal

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil

Tabel 14.1 Diukur Dimensi Kayu (kayu awal)

Kayu	Dimensi			Kayu teras	Kayu gubal	Volume	Massa	Arah lebar
	P	L	T					Radial	Tangensial
F G H I	3,55 2,8 3,65 2,5	1,95 2,25 2,15 1,85	2,05 2 2,1 2	√ √ √ √	√ √ √ √	14,19 12,6 16,47 9,25	8,2 6,3 8,4 4,4	- - - -	√ √ √ √

Tabel 14.2 Setelah Dikipas Anginkan (KU₃)

Kayu	Dimensi			Vol	Massa	% Susut volume	% Susut dimensi
	P	L	T				P	L	T
F G H I	3,55 2,8 3,55 2,5	1,9 2,15 2,1 1,85	2,05 2 2,1 1,95	13,82 12,04 15,65 9,02	8,3 6,4 8,4 4,4	2,61 % 4,44 % 4,98 % 2,49 %	0 0 2,7 0	2,25 4,4 2,3 0	0 0 0 2,5

Susut Volume I

Susut volume = volume awal – volume akhir _{x 100%}

volume awal

kayu F = 14,19 – 13,82 _{x 100%}

14,19

= 2,61 %

Kayu G = 12,6 – 12,04 _{x 100%}

12,6

= 4,44 %

Kayu H = 16,47 – 15,65 _{x 100%}

16,47

= 4,98 %

Kayu I = 9,25 – 9,02 _{x 100%}

9,25

= 2,49 %

Tabel 14.3 Desikator 1 minggu (KU₃)

Kayu		Vol	Massa			% Susut dimensi
	P	L	T								P		L	T
F G H I	3,55 2,8 3,55 2,5	1,9 2,1 2 1,85	2,05 2 2,05 1,85		13,82 11,76 14,56 8,56		7,9 6,1 8 4,2		0 % 4,70 % 4,76 % 5,1 %		0 0 0 0		0 2,3 4,7 0	0 0 2,38 5,1

Susut volume II

Susut volume = volume awal – volume akhir _{x 100%}

volume awal

Kayu F = 13,82 – 13,82 _{x 100%}

13,82

= 0 %

Kayu G = 12,04 – 11,76 _{x 100%}

12,04

= 2,33 %

Kayu H = 15,65 – 14,56 _{x 100%}

15,65

= 6,96 %

Kayu I = 9,02 – 8,56 _{x 100%}

9,02

= 5,1 %

Tabel 14.4 Setelah dioven dengan suhu 40˚C selama 48 jam

Kayu Dimensi Vol Massa%susut volume III%susut dimensiPLTPLTF

G

H

I3,55

2,8

3,45

2,51,85

2,1

2

1,852

2

2,05

1,8513,13

11,76

14,14

8,567,2

5,5

7,3

3,94,99

0

2,88

00

0

2,8

02,6

0

0

02,4

0

0

0Susut Volume III

Susut volume = volume awal – volume akhir _{x 100%}

volume awal

Kayu F = 13,82 – 13,13 _{x 100%}

13,82

= 4,99%

Kayu G = 11,76 – 11,76 _{x 100%}

11,76

= 0 %

Kayu H = 14,56 – 14,14 _{x 100%}

14,56

= 2,88 %

Kayu I = 8,56 – 8,56 _{x 100%}

8,56

= 0 %

Tabel 14.5 Setelah di oven 24 jam pada suhu (103±2^˚C)

KayuDimensiVolMassa%susut volume III%susut dimensiPLTPLTF

G

H

I3,55

2,8

3,45

2,451,8

2

2

1,81,95

2

2,05

1,812,46

11,2

14,14

7,937,1

5,5

7,2

3,85,1

4,76

0

7,360

0

2,8

02,6

0

0

02,4

0

0

0Susut Volume IV

Susut volume = volume awal – volume akhir _{x 100%}

volume awal

Kayu F = 13,13 – 12,46 _{x 100%}

13,13

= 5,1%

Kayu G = 11,76 – 11,2 _{x 100%}

11,76

= 4,76%

Kayu H = 14,14 – 14,14 _{x 100%}

14,14

= 0 %

Kayu I = 8,56 – 7,93 _{x 100%}

7,93

= 7,36 %

Tabel 14.6 KA₁ Kering udara

KayuDimensi KUMassa KUDimensi KTMassa KT%KAPLTPLTF3,551,952,058,23,551,81,957,113,41%G2,82,2526,32,8225,512,69%H3,652,152,18,43,452,127,214,28%I2,501,8524,42,451,81,83,813,63%

Tabel 14.7 KA₂ dikipas anginkan

KayuDimensi dikipasanginkanMassa kipas anginaDimensi KTMassa KT%KAPLTPTLF3,551,92,058,23,551,81,957,114,45%G2,802,1526,42,8225,514,06%H3,552,12,208,43,452,127,214,28%I2,51,851,954,42,451,81,83,813,63%Tabel 14.8 KA₃ setelah didesikator

Kayu Dimensi dsktMassa dsktDimensi KTMassa KT%KAPLTPLTF3,551,902,1057,93,551,801,957,110,12%G2,802,102,006,12,802,002,005,59,83%H3,552,002,208,03,452,002,107,210,00%I2,501,851,854,22,501,851,804,09,52%

Tabel 14.9 KA₄ Gmelina arborea setelah diovenkan dengan suhu 40⁰C selama 48 jam

KayuDimensi dsktMassa dsktDimensi KTMassa KT%KAPLTPLTF3,551,852,007,23,551,801,957,113,89%G2,802,102,005,52,802,002,005,50,00%H3,452,002,057,33,452,002,107,22,88%I2,501,851,854,12,501,851,804,02,44%

Grafik 14.1 Susut I (awal – kipas anginkan)

Grafik 14.2 Susut II (kipas angin – desikator)

Grafik 14.3 Susut III (desikator – oven suhu 40˚C)

Grafik 14.4 Susut IV (suhu 40˚C – suhu 103±2˚C)

Grafik 14.5 KA I (awal – kipas angin)

Grafik 14.6 KA II (kipas angin – desikator)

Grafik 14.7 KA III (desikator – oven 40⁰C)

Grafik 14.8 KA IV (suhu 40˚C – suhu 103±2˚C)

Grafik 14.9 hubungan kadar air dan susut volume (awal- kipas angin)

Grafik 14.10 hubungan kadar air dan susut (kipas angin – desikator)

Grafik 14.11 hubungan kadar air dengan susut (desikator – oven 40⁰C)

Grafik 14.12 hubungan kadar air dengan susut (oven 40⁰C – oven (103+ 2)⁰C

Pembahasan

Susut kayu pada panjang dalam hal ini merupakan bidang longitudinal memiliki angka atau persentase susut yang sangat kecil, karena dalam peringkat kembang susut pada arah longitudinal berkisar antara 0,1%-0,2%, dan dikarenakan pada bagian ini aliran air dan udara melalui pori tidak seperti radial melalui jari-jari atau tangensial yang melalui noktah.

Pada percobaan kami ada dimensi yang mengembang, terutama pada kondisi kipas angin hal ini mungkin disebabkan kondisi mekanik kipas yang tidak selalu senantiasa berputar. Dan pada proses pengovenan mungkin diakibatkan retakan dimensi dan pengaturan suhu yang tidak selalu konstan yang diakibatkan pemekaian banyak data kegiatan.

Kadar air yang kami dapat merupakan perhitungan dari langkah pengeringan sehingga ada yang didapat kadar air sama dengan nol. Hal ini bukan berarti kayu tersebut tidak mempunyai kandungan air, namun penyusutannya tidak ada dan relatif stabil.

Pengembangan pada kayu dapat terjadi akibat jaringan ultrastruktur pada kayu mengalami penambahan dimensi, sedangkan penyusutan terjadi akibat jaringan ultrastruktur kayu yang mengalami pengurangan dimensi. Hal ini sesuai dengan literatur Dumanauw (1993) yang menyatakan bahwa penambahan air atau zat cair lain pada zat dinding sel akan menyebabkan jaringan mokrofibril mengembang, keadaan ini berlangsung sampai titik jenuh serat tercapai. Dalam proses ini dikatakan bahwa kayu mengembang atau memuai. Penambahan air seterusnya pada kayu tidak akan mempengaruhi perubahan volume dinding sel sebab air yang ditambahkan di atas titik jenuh serat akan ditampung dalam rongga sel. Sebaliknya jika air dalam kayu dengan kadar air maksimum dikurangi, maka pengurangan air pertama-tama akan terjadi pada air bebas dalam rongga sel sampai mencapai titik jenuh serat. Pengurangan air selanjutnya di bawah titik jenuh serat akan menyebabkan dinding sel kayu itu menyusut atau mengerut. Dalam hal ini dikatakan kayu itu mengalami penyusutan atau pengerutan. Perubahan dimensi dinyatakan dalam persen dari dimensi maksimum kayu itu. Dimensi maksimum adalah dimensi sebelum ada penyusutan. Maka pengembangan dan penyusutan umumnya dinyatakan dalam persen dari volume atau ukuran kayu dalam keadaan basah atau diatas titik jenuh serat.

Penyusutan (%) = perubahan dimensi terhadap dimensi maksimum _{x 100%}

dimensi maksimum

Penyusutan (%) = dimensi awal – dimensi akhir _{x 100%}

dimensi awal

Arah merupakan faktor yang sangat menentukan besarnya kembang susut suatu kayu. Hal ini sesuai dengan literatur Budianto (2000) yang menyatakan bahwa kembang susut kayu mempunyai arah tertentu karena adanya perbedaan struktur pori-pori kayu atau trakeida pada kayu berdaun jarum. Pada umumnya, terdapat 3 arah penyusutan utama pada kayu, yaitu tangensial, radial, dan longitudinal (aksial).

tangensial merupakan arah penyusutan searah dengan arah lingkaran tahun. Besar penyusutan pada arah ini adalah 4,3%-14% atau rata-rata 10%.

radial merupakan arah penyusutan searah dengan jari-jari kayu atau memotong tegak lurus lingkaran tahun. penyusutan pada arah ini berkisar antara 2,1%-8,5% atau rata-rata 5 %.

longitudinal (aksial) merupakan arah peyusutan searah dengan panjang kayu atau serat batang kayu. Penyusutan arah ini berkisar antara 0,1%-0,3% atau biasa diperhitungkan 0,3%.

Meminimalisir kadar air hingga stabil merupakan langkah ampuh mengatasi penyusutan pada kayu. Jumlah kadar air biasanya serupa dengan besarnya penyusutan dan banyaknya air yang dikeluarkan dari dalam kayu. Berarti kayu yang memiliki kayu dengan kerapatan tinggi mempunyai kadar air yang rendah dan sebaliknya juka kayu memiliki kerapatan rendah maka kandungan air dalam kayu tinggi. Hal ini sesuai dengan literature Haygreen dan Bowyer (1996) yang menyatakan bahwa variasi dalam penyusutan contoh-contoh uji yang berbeda dari spesies yang sama dibawah kondisi yang sama terutama akibat dari tiga faktor:

Ukuran dan bentuk potongan. Ini mempengaruhi orientasi serat dalam potongan dan keseragaman kandungan air di seluruh tebalnya.

Kerapatan contoh uji. Semakin tinggi kerapatan contoh uji, semakin banyak kecenderungannya untuk menyusut.

Laju pengeringan contoh uji. Kondisi pengeringan yang cepat, tegangan internal terjadi karena perbedaan penyusutan. Hal ini sering mengakibatkan penyusutan akibat yang lebih kecil daripada kalau tidak terjadi hal tersebut.

Besarnya penyusutan umumnya sebanding dengan banyaknya air yang dikeluarkan dari dinding sel. Hal ini berarti bahwa spesies dengan kerapatan tinggi haruslah menyusut lebih banyak per persen perubahan kandungan air daripada spesies dengan berat jenis rendah. Hubungan antara penyusutan dan kandungan air pada dasarnya adalah linier. Dalam praktek yang aktual, penyusutan sautu papan dapat berlangsung sebelum kandungan air rata-rata jatuh di bawah TJS. Ini adalah hasil penyusutan pada lapisan-lapisan permukaan kayu yang telah mengering sedang bagian tengahnya masih basah.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Susut kayu dapat terjadi apabila kayu kehilangan air terikat dalam kayu dinding sel dibawah TJS.

Susut kayu dipengaruhi oleh faktor-faktor kadar air, kerapatan kayu, kandungan zat ekstraktif, mekanikal stress dan struktur anatomi kayu.

Nilai rata-rata KA dari setiap perlakuan selalu menurun hasilnya samapai stabil.

Setiap kayu memiliki arah penyusutan utama yaitu tangensial > radial > longitudinal.

Hubungan antara kadar air dan susut volume kayu adalah linear.

Saran

Hendaknya kayu yang digunakan masih dalam keadaan segar dan ruangan kipas angin benar-benar hampa udara serta dalam semua sistem perhitungan baik persen susut maupun kadar air dilakukan secara hati-hati.