XfiliEEGZE
A4 , ,11,11 .:, - il, : . ".6.-1.1 IF '5.711. 7 iivirr' - 'VW ••• . -fts... . - 1. *0. 4i .'nlii: 4-M11111111111111M1111 1
0 `11
..... -....
a: niZ rli: 4: 74-- ' . I iiiltW". -i.% ''' '1. ...-.. .7,„ . !i, . ; / - ,, i 1,
Pengembangan Teknologi Pengolahan dan Pengembangan Hasil Hutan Dalam Rangka Mendukung Pembangunan Nasional Prosiding Seminar Nasional Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia (MAPEKI) XII Bandung, 23-25 Juli 2009
Editor:
Sukma Surya Kusumah, S.Hut., M.Si. Prof. Dr. Ir. Muh. Yusram Massijaya, M.S. Dr. Ir. Anita Firmanti, MT. Dr. Ir. Subyakto, M.Sc. Ir. Deded Sarip Nawawi, M.Sc. Dr. Ir. I Nyoman J. Wistara, M.Sc. Suhasman, S.Hut., M.Si. Istie Sekartining Rahayu, S.Hut., M.Si. Arinana, S.Hut., M.Si. Lucky Risanto, S.Si.
Team Teknis:
Linda Kriswati, S.E. Wahyu Hidayat
Diterbitkan oleh Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia Sekretariat : Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB Kampus IPB Darmaga Bogor 16680 Bogor Telp. : 0251-8621285 Fax. : 0251-8621285 E-mail : mapeki
[email protected] Website : http://www.mapeki.org
PROSIDING SEMINAR NASIONAL MAPEKI XII
Daftar Isi
11. Pola Distribusi Kekuatan Mekanik Bambu Betung (Dendrocalamus asper) dan Bambu Sembilang (Dendrocalamus gigantochloa) ................................ 78-85 Yetvi Rosalita, Naresworo Nugroho, Bambang Subiyanto, Sukma Surya Kusumah 12. Bentuk Ligulate Extension Elemen Pembuluh Beberapa Jenis Kayu Sebagai Dasar Identifikasi Kelompok Kayu Daun Lebar .................................................. 86-91 Ratih Damayanti dan I Ketut N. Pandit 13. Kaitan Antara Permeabilitas Arah Tangensial Dengan Stabilitas Dimensi Kayu ................................................................................................................... 92 Zahrial Coto, Istie Sekartining Rahayu, dan Esti Prihatini 14. Anatomi Kayu Meranti Kuning (Shorea macrobalanos P. S. Ashton) ............... 93-103 Supartini 15. Peluang Jenis Pohon Eucalyptus Pellita Sebagai Kayu Pertukangan .............. 104-108 Riskan Effendi dan Budi Leksono 16. Identifikasi Jenis dan Sebaran Dipterokarpa Di Kawasan Hutan Jawa Barat .. 109-116 Marfu’ah Wardani 17. Pohon Calophyllum Di Jawa Barat .................................................................. 117-123 Marfu’ah Wardani 18. Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Polistyrene Rindu dan Angsana ........................ 124-128 Rudi Hartono, Sucahyo, Yusuf Sudo Hadi, Jasni 19. Kualitas Serat Kayu Eucalyptus Grandis W. HILL ex Maiden pada Berbagai Umur
129-133
Rudi Hartono, Onrizal, M. Cicih Harpenas 20. Pengaruh Pemanasan Gelombang Mikro Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Gmelina (Gmelina arborea Roxb.) dan Terap (Artocarpus elasticus Reinw.) ............................................................................................................ 134-138 Rudi Hartono, Irawati Azhar dan Andi Krisnatal Ginting
MAKALAH KOMPOSIT KAYU No 1.
Materi/Pembicara Peningkatan Mutu Kayu Pinus Yang Terserang Bluestain .............................. 139-146 AgusSalim dan Zahrial Coto
2.
Komposit Plastik Dari Limbah Sabut Buah Sawit dan Polipropilena ................. 147-156 Arif Nuryawan, Irawati Azhar, dan Parlin Situa Barel Sarumaha
BANDUNG, JAWA BARAT 23 – 25 JULI 2009
iii
PROSIDING SEMINAR NASIONAL MAPEKI XII
A-20
PENGARUH PEMANASAN GELOMBANG MIKRO TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS KAYU GMELINA (Gmelina arborea Roxb.) DAN TERAP (Artocarpus elasticus Reinw.) Oleh : 1)
1)
Rudi Hartono , Irawati Azhar dan Andi Krisnatal Ginting 1)
2)
Staf Pengajar Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian USU 2)
Alumni Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian USU ABSTRACT
The aim of this research was to know the effect of microwave drying to physical and mechanical properties of gmelina (Gmelina arborea Roxb.) and terap (Artocarpus elasticus Reinw). Both of them (gmelina and terap woods) were treated by microwave drying for 10, 20, 30 minutes. The physical properties (moisture content and density) and mechanical properties (MOE, MOR and compression parallel to grain) were evaluated. The results showed that moisture content of gmelina after treatment for 30 minutes decreased from 157.766 % to 34.501 % and terap decreased from 118.024 % to 7.204 %. The other hand, 2 2 density of woods increased from 0,47 to 0,58 kg/cm for gmelina and from 0,20 to 0,24 kg/cm for terap. Mechanical properties, such as modulus of rupture, modulus of elasticity and compression parallel to grain increased with increasing of heating time. Keywords: Microwave, Physical properties, Mechanical properties, Gmelina,Terap.
PENDAHULUAN Kayu merupakan bahan alam (renewable recources) yang sangat penting peranannya dalam kehidupan manusia. Kayu digunakan sebagai bahan bangunan, perabot rumah tangga, meubel dan lain-lain. Saat ini pemanfaatan kayu umumnya masih terbatas pada kayu-kayu yang diperoleh dari hutan alam. Sedangkan produksi kayu dari hutan alam terus mengalami penurunan akibat illegal logging, perambahan hutan, kebakaran, pengelolaan yang kurang lestari dan lain-lain. Kondisi tersebut mendorong kita untuk mencari alternatif antara lain pemanfaatan jenis kayu kayu gmelina (Gmelina arborea Roxb.) dan kayu terap (Artocarpus elasticus Reinw.). Kedua jenis kayu ini banyak ditemukan di pedesaan sebagai jenis tanaman hutan rakyat. Berbagai upaya dilakukan untuk meningkatkan kualitas kayu. Salah satunya adalah melakukan pengeringan kayu. Pengeringan kayu pada dasarnya merupakan usaha untuk meningkatkan mutu kayu sebagai bahan baku, sehingga disamping bisa meningkatkan kualitas produk yang dihasilkan juga dapat meningkatkan efisiensi kayu sebagai produk sumber daya hutan. Selain itu, pengeringan juga mampu meningkatkan keawetan kayu, terutama dari serangan jamur. Pada umumnya proses pengeringan kayu dilakukan dengan memanfaatkan faktor suhu, kecepatan angin dan tingkat kelembaban untuk mencapai proses pengeringan. Perkembangan pengeringan dimulai dengan teknik pengeringan alami, kiln drying pada tahun 1980an dan berbagai teknik pengeringan buatan (modifikasi) yang telah dikembangakan oleh para ahli untuk menghasilkan produk yang berkualitas. Perkembangan terkini untuk pengeringan kayu adalah dengan menggunakan microwave. Teknologi pemanasan dengan microwave telah dikembangkan aplikasinya untuk proses pengeringan dan perlakuan pendahuluan sebelum kayu diawetkan. Microwave (gelombang mikro) adalah suatu bentuk gelombang electromagnet dengan frekuensi 300 MHz-300 GHz (Goldblith, 1967). Pada saat gelombang microwave melewati
BANDUNG, JAWA BARAT 23-25 JULI 2009
134
PROSIDING SEMINAR NASIONAL MAPEKI XII
A-20
bahan kayu, molekul-molekul di dalam kayu bergetar karena susunan positif dan negative dipolar molekul kayu bergerak ke arah sumbu elektromagnetik secara bergantian. Gerakan memutar ke arah positif dan negative secara bergantian mengakibatkan perubahan energy kinetic menjadi energy panas (Vinden at.al., 2000 dalam Krisdianto, 2004). Pengeringan dengan microwave akan menguapkan air yang ada di dalam kayu. Semakin lama waktu pengeringan dengan microwave akan semakin cepat penguapan terjadi. Haris dan Tarras (1984) menyatakan bahwa papan yang dikeringkan dengan oven microwave memerlukan weaktu pengeringan + 1/17 kali konvensional. lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan kilang konvensional Pengeringan dengan microwave dapat mengurangi waktu pengeringan sehingga produk yang diperoleh dalam waktu relative singkat. Namun lama waktu pengeringan dengan microwave di duga akan berpengaruh terhadap sifat fisis dan makanis kayu. Berdasarkan hal tersebut, maka dipandang perlu untuk melakukan penelitian dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh lama pemanasan microwave terhadap sifat fisis dan mekanis kayu Gmelina (Gmelina arborea Roxb.) dan Terap (Artocarpus elasticus Reinw.) BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu Gmelina (Gmelina arborea Roxb.) umur 5 tahun dan Terap (Artocarpus elasticus Reinw.) umur 10 tahun, ditebang masingmasing sebanyak 2 pohon. Alat – alat yang digunakan dalam pelaksanaan penelitian ini adalah mesin gergaji, mesin penyerut, pengampelas, kaliper, tanur gelombang mikro dengan merk Sico dengan 1500 Watt, oven, timbangan, desikator dan alat uji sifat mekanis. Metode Penelitian Pengambilan contoh uji dilakukan pada bagian pangkal pohon sepanjang 50 cm. Contoh uji dibuat bebas cacat. Ukuran contoh uji kadar air dan kerapatan kayu berukuran (2 x 2 3 3 x 2) cm , contoh uji tekan sejajar serat berukuran (2 x 2 x 8) cm , sedangkan contoh uji untuk 3 keteguhan lentur statis berukuran (2 x 2 x 30) cm . Masing – masing pengujian kayu dibuat sebanyak 20 contoh uji untuk empat perlakuan dan lima kali ulangan dalam kondisi basah dan telah diampelas. Selanjutnya contoh uji diberi perlakuan pemanasan dengan microwave merk Sico. Pengoperasian tanur dilakukan dengan waktu pemakaian dibagi tiga yaitu 10, 20 dan 30 menit. Sebagai pembanding disediakan contoh uji kontrol (tidak diberikan perlakuan). Kayu yang telah dikeringkan dengan microwave selanjutnya dikondisikan selama 1 hari. Setelah pengkondisian, kayu diuji sifat fisis meliputi : kadar air dan kerapatan. Kayu juga diuji sifat mekanisnya meliputi : MOE, MOR dan tekan sejajar serat. Pengujian sifat fisis dan mekanis mengacu pada British Standart (BS : 373,1957). HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Fisis Kayu Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata kadar air awal sangat tinggi, pada kayu Gmelina mencapai 157.766 % dan pada kayu terap mencapai 118.024 %. Terdapat kecendrungan bahwa kadar air kayu mengalami penurunan dengan semakin lama waktu pengeringan dengan microwave. Sebaliknya kerapatan meningkat dengan semakin lamanya waktu pengeringan. Sedangkan penyusutan mulai terjadi pada pemanasan selama 30 menit. Nilai rata-rata sifat fisis kayu disajikan pada Tabel 1.
BANDUNG, JAWA BARAT 23-25 JULI 2009
135
PROSIDING SEMINAR NASIONAL MAPEKI XII
A-20
Tabel 1. Rata-rata Kadar Air, Penyusutan dan Kerapatan Kayu Gmelina dan Terap setelah Pemanasan Microwave 10, 20 dan 30 menit 3 Kadar Air (%) Penyusutan (%) Kerapatan (kg/cm ) Lama Pemanasan Gmelina Terap Gmelina Terap Gmelina Terap 157,766 118,024 0 0 0,470 0,201 0 menit 116,421 62,512 0 0 0,494 0,225 10 menit 64,263 29,854 0 7,75 0,512 0,238 20 menit 39,501 7,204 0 13,49 0,582 0,239 30 menit Berdasarkan Tabel 1, kadar air kayu gmelina dan terap mengalami penurunan seiring dengan lamanya waktu pemanasan. Hal ini menunjukkan dengan semakin lamanya waktu pemanasan, kadar air yang dihasilkan juga semakin kecil. Air dalam kayu segar atau baru saja dipanen terletak di dalam dinding sel dan rongga sel. Apabila kayu dikeringkan sampai tingkat bahwa semua air dalam rongga sel keluar, air mulai meninggalkan dinding sel (Haygreen dan Bowyer, 1996). Hal ini berarti penurunan kadar air disebabkan pemanasan yang diberikan pada kayu mengakibatkan air yang terdapat dalam kayu keluar sehingga kadar air kayu menjadi menurun. Hasil pengukuran kadar air terendah kayu pada pemanasan 30 menit yaitu pada kayu gmelina kadar airnya masih berada diatas titik jenuh serat sebesar 39,501 %. Sedangkan untuk kadar air kayu terap sudah berada di bawah titik jenuh serat, yaitu sebesar 7,204 %. Menurut Dumanauw (1990), tingkatan titik jenuh serat untuk semua jenis kayu tidak sama, karena adanya variasi susunan kimiawi kayu. Tetapi umumnya berkisar antara kadar air kayu 25 – 30 %. Hal ini berarti kadar air kayu gmelina berada di atas titik jenuh serat dan tidak mengalami penyusutan, sedangkan kayu terap mengalami penyusutan. Penurunan kadar air selama pemanasan 30 menit dari kondisi awal (kontrol) kayu gmelina sebesar 78,131% sedangkan kayu terap sebesar 93,896 %. Hal ini berarti penurunan kadar air terap lebih besar dibandingkan gmelina. Diduga keadaan ini disebabkan oleh sifat anatomi kayu tersebut. Menurut Mandang dan Pandit (1997), ciri anatomi kayu Gmelina memiliki pori berdiameter agak kecil sampai agak besar yaitu 100 – 200 ìm , frekuensinya jarang sampai 2 agak jarang yakni 2 – 10 per mm , tilosis banyak dijumpai. Tilosis yaitu benda yang tampak dengan bantuan lup seperti gelembung mengkilap yang menyumbat pembuluh. Menurut Wahyudi dkk (1995), kayu terap memiliki pori berukuran sedang sampai agak 2 besar dengan diameter rata-rata 180,6 ìm dengan jumlah 3 sampai 6 sel per ìm dan kebanyakan soliter (85%) serta mengandung sedikit tilosis. Perbedaaan ukuran pori dan banyaknya tilosis pada kayu tersebut diduga menyebabkan kadar air kayu terap semakin cepat menurun dibawah titik jenuh serat dibandingkan kayu gmelina. Berdasarkan Tabel 1, kerapatan kayu gmelina dan terap mengalami kenaikan seiring dengan lamanya waktu pemanasan. Setelah pemanasan 30 menit, kerapatam kayu gmelina 3 3 3 naik dari 0,47 kg/cm ke 0,582 kg/cm , sedangkan kayu terap dari 0,201 kg/cm menjadi 0,239 3 kg/cm . Menurut Tsoumis (1991), pengaruh kerapatan atau berat jenis disebabkan oleh perbedaaan struktur kayu. Perbedaan tersebut terlihat dari berat jenis gmelina lebih besar dibandingkan terap. Haygreen dan Bowyer (1996), bahwa berat jenis contoh uji akan meningkat jika kandungan air yang menjadi dasar di dalam kayu berkurang. Sesuai dengan hasil penelitian bahwa kadar air kayu semakin menurun mengakibatkan adanya kenaikan berat jenis kayu. Sifat Mekanis Kayu Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata MOE kayu gmelina berkisar antara 2 50138,268 – 72807,789 Kg/cm , sedangkan kayu terap berkisar antara 21401,566 – 26288,258
BANDUNG, JAWA BARAT 23-25 JULI 2009
136
PROSIDING SEMINAR NASIONAL MAPEKI XII
2
A-20
2
Kg/cm , MOR kayu gmelina berkisar antara 431,285 – 544,048 Kg/cm , sedangkan kayu terap 2 berkisar antara 204,602 – 215,933 Kg/cm , keteguhan tekan sejajar serat kayu gmelina 2 berkisar antara 211,999 – 223,750 Kg/cm , sedangkan kayu terap berkisar antara 80,525 – 2 99,633 Kg/cm . Nilai rata-rata sifat mekanis kayu disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Rata-rata nilai MOE, MOR dan Keteguhan Tekan Sejajar Serat Kayu Gmelina dan Terap setelah Pemanasan Microwave 10, 20 dan 30 menit 2 2 MOE (Kg/cm ) MOR (Kg/cm ) Keteguhan Tekan // Lama 2 Serat (kg/cm ) Pemanasan Gmelina Terap Gmelina Terap Gmelina Terap 50138,268 21401,566 431,285 204,602 211,999 80,525 0 menit 59321,791 22059,630 481,109 206,992 216,445 88,449 10 menit 66768,855 25477,242 491,543 207,309 217,302 92,870 20 menit 72807,789 26288,258 544,048 215,933 223,750 99,633 30 menit . Berdasarkan Tabel 2 terlihat bahwa nilai MOE, MOR dan keteguhan tekan sejajar serat semakin meningkat dengan semakin lamanya pemanasan microwave. Pemanasan ini akan mengeluarkan air yang ada di dalam kayu, sehingga kadar air di dalam kayu menjadi semakin rendah. Selain itu, pemanasan juga menyebabkan kerapatan kayu menjadi meningkat. Hal ini berarti kadar air dan kerapatan berpengaruh terhadap sifat mekanis kayu. Pada saat kayu mengering sebagian besar kekuatan dan sifat-sifat mekanis kayu bertambah besar. Menurut Haygreen dan Bowyer (1996), saat air dikeluarkan dari dinding sel, molekul-molekul berantai panjang bergerak saling mendekat dan menjadi terikat lebih kuat. Demikian juga Tsoumis (1991), kadar air mempengaruhi sifat mekanis kayu. Saat kadar air turun, kakuatan kayu bertambah. Pertambahan ini disebabkan oleh perubahan dalam dinding sel yang menjadi padat. Unit strukturnya menjadi saling mendekat dan kekuatan tarik antar rantai molekul selulosa menjadi lebih kuat. Sadiyo (2003) dan Sadiyo dan Surjokusumo (2003) mengemukakan bahwa faktor yang mempengaruhi kekuatan kayu antara lain BJ/kerapatan dan kadar air. Berat jenis berkolerasi positif sangat erat dengan kekuatan kayu. Semakin tinggi berat jenis maka semakin tinggi kekuatan kayu tersebut. Demikian juga kadar air kayu, semakin rendah kadar air kayu maka semakin tinggi kekuatan kayu yang dihasilkan. Lebih lanjut Haygreen dan Bowyer (1996), kekuatan kayu berhubungan rapat dengan berat jenis. Hal ini disebabkan karena berat kering tetap konstan sedangkan volume berkurang selama pengeringan. Sehingga sel kayu akan semakin rapat dan menambah kekuatan kayu tersebut. Dengan kenaikan berat jenis/kerapatan kayu gmelina dan terap maka, kekuatan kayu dalam hal ini menjadi semakin meningkat. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang dilakukan didapat kesimpulan yaitu : 1. Perlakuan pemanasan gelombang mikro pada kayu gmelina dan terap menyebabkan menurunnya kadar air dan meningkatnya kerapatan kayu 2. Penyusutan kayu gmelina tidak terjadi karena kondisi kadar air berada di atas titik jenuh serat (TJS). Sedangkan pada kayu terap terjadi pada lama pemanasan 20 menit dan 30 menit sebesar 7.755 % dan 13.486%. 3. Perlakuan pemanasan gelombang mikro pada kayu gmelina dan terap meningkatkan sifat mekanis kayu yaitu modulus elastis (MOE), modulus patah (MOR) dan keteguhan tekan sejajar serat.
BANDUNG, JAWA BARAT 23-25 JULI 2009
137
PROSIDING SEMINAR NASIONAL MAPEKI XII
A-20
DAFTAR PUSTAKA Anonim, 1957. Methods of Testing Small Clear Specimens of Timber. BS 373 ; 1957. British Institution. London. Dumanauw, J. F. 1990. Mengenal Kayu. Penerbit Kanisius. Semarang. Harris RA dan MA Tarras. 1984. Comparison of Moisture Content Distribution, Stress Distribution and Shrinkage of Red Oak Lumber Dried by A radio Frequency/Vacuum Process and a Conventional Kiln. Forest Product Journal. 2801 Marshall Court. Madison. p 44-54 Haygreen, J. G. dan J. L. Bowyer. 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu ; Suatu Pengantar. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Krisdianto. 2004. Perubahan Struktur Anatomi Kayu Akibat Pemanasan dengan Microwave. Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis. MAPEKI. Vol 2. No. 2 : 73-78 Mandang, Y.I. dan K.N. Pandit. 1997. Seri Manual Pedoman Identifikasi Jenis Kayu di Lapangan. Yayasan Prosea Bogor Pusat Diklat Pegawai dan SDM Kehutanan. Bogor. Sadiyo, S. 2003. Sekilas Tentang Kekuatan Kayu. Forum Komunikasi Teknologi dan Industri Kayu. 1 : 6 – 7. Sadiyo, S. dan S. Surjokusumo. 2003. Kayu Sebagai Bahan Bangunan. Forum Komunikasi Teknologi dan Industri Kayu. 2 : 9 – 10. Sribuono, H. 2000. Pengaruh Pemanasan Gelombang Mikro Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Sengon (Paraserianthes falcataria (L) Nielsen) dan Kecapi (Sandoricum koetjape Merr.) Jurusan Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. Bogor. Tsoumis, G. 1991. Science and Technology of Wood ; Structure, Properties, Utilization. Van Nostrond Reinhold. Inc. USA. Wahyudi, I., I. K. N. Pandit dan Z. A. Budihartoko.1995. Struktur Anatomi Kayu Terap. Teknologi. Bogor. 7 : 41 – 47.
BANDUNG, JAWA BARAT 23-25 JULI 2009
138
