Arinana dan Diba. Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan 2(2): (2009) ARINANA 1 dan Farah DIBA 2 Corresponding Author :

Arinana dan Diba

78

KUALITAS KAYU PULAI (Alstonia scholaris) TERDENSIFIKASI (Sifat Fisis, Mekanis dan Keawetan) Quality Pulai (Alstonia scholaris) Densified Wood (Physics, Mechanics and Durability) ARINANA1 dan Farah DIBA2 Corresponding Author : [email protected]

ABSTRACT Pulai (Alstonia scholaris) was classification as IV-V for strenght class and V for durability class. This means that pulai has a low quality. One effort to improved the quality of pulai wood was densification process. This research aimed to evaluation the physical, mechanical and durability of pulai wood before and after densification process and to evaluated the temperature and pressing time on resulted the best quality of pulai wood. Densification was conducted on 160 C and 180 C with three pressing time 40 minute, 50 minute and 60 minute respectively. Densification targetted was 30%. Physical and mechanical process was conducted based on British Standard Methods No. 373 (1957), meanwhile durability test against subterranean termites was conducted with modified wood block test methods. Result of the research showed that densified pulai wood has the highest quality on physical, mechanical and durability properties than pulai wood control. The best densified treatment was on 180 C with pressing time 60 minute. Densification process has improve the quality of pulai wood on one level class. Keywords : Alstonia sp, densification process, Coptotermes curvignathus

PENDAHULUAN Teknologi pengolahan kayu telah berkembang dan tersedia sesuai dengan kemajuan iptek sehingga saat ini dikenal bermacam-macam produk hasil rekayasa teknologi, yang berbeda baik dari bahan asalnya maupun dalam bentuk dimensi, sifat dan kualitasnya. Teknologi pengolahan

1 Departemen 2

Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB, Bogor Fakultas Kehutanan, Universitas Tanjungpura, Pontianak

Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan 2(2): 78-88 (2009)

kayu untuk peningkatan mutu kayu yang sedang dikembangkan dewasa ini antara lain dengan proses densifikasi kayu, yang bertujuan untuk meningkatkan kerapatan dan kekuatan kayu dengan cara pemadatan kayu. Densifikasi kayu sebagai suatu alternatif teknologi modifikasi kayu dipandang perlu sebagai salah satu solusi untuk mengatasi kelangkaan kayu-kayu bermutu tinggi. Pohon pulai (Alstonia scholaris) yang tersebar di seluruh Indonesia, sangat toleran di berbagai macam tanah dan habitat dan umumnya tumbuh pada daerah dengan ketinggian 0-1000 m dpl dengan intensitas curah hujan 1000-3800 mm/th. Pohon yang dipanen dalam kurun waktu 10-12 tahun dengan diameter 30-40 cm dan tinggi batang bebas cabang 10-14 meter, merupakan jenis cepat tumbuh (fast growing) yang berbatang lurus sehingga potensinya bagi pengusahaan hutan tanaman sangat menjanjikan. Selain itu kayunya mudah dikeringkan, mudah dikerjakan dan mempunyai daya kembang susut sedang. Selama ini kayu pulai dimanfaatkan sebagai bahan baku kayu lapis, peti, seni ukir dan pahat, korek api, pulp, alat tulis dan gambar serta moulding. Namun pemanfaatannya dirasakan masih sangat kurang dan keberadaannya seringkali diabaikan. Kayu pulai kurang diminati oleh industri pertukangan, karena tingkat kekuatan dan keawetannya yang rendah (kelas kuat IV-V dan kelas awet V). Densifikasi kayu merupakan suatu proses pemadatan kayu yang bertujuan untuk meningkatkan kerapatan dan kekuatan kayu. Prinsip kerja metode ini adalah dengan memodifikasi kondisi pemadatan kayu sehingga terjadi deformasi/perubahan bentuk yang akan menghasilkan dimensi kayu yang tetap (fiksasi) dan peningkatan sifat-sifat kayu (Sulistyono dan Surjokusumo 2001). Hasil penelitian yang memadai mutlak diperlukan untuk mendapatkan kayu terdensifikasi yang berkualitas tinggi. Penerapan metode densifikasi terhadap kayu-kayu berkualitas rendah diharapkan dapat memberikan nilai tambah pada kayu tersebut sehingga ragam penggunaanya meningkat. Proses densifikasi kayu dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti kerapatan awal kayu, perlakuan pendahuluan sebelum proses pengempaan, kadar air kayu, suhu, tekanan kempa dan lamanya pengempaan. Suhu dan waktu kempa

Kualitas Kayu Pulai (Alstonia Scholaris) Terdesnsifikasi mempunyai peranan yang sangat penting dalam upaya mendapatkan hasil pemadatan kayu. Suhu dan waktu kempa berguna untuk memudahkan proses densifikasi dan mengikat perubahan bentuk kayu yang didensifikasi sehingga tidak kembali kebentuk semula. Penelitian kayu yang didensifikasi telah banyak dilakukan. Penelitian Sulistyono dan Surjokusumo (2001) melakukan densifikasi terhadap kayu agathis dengan perlakuan suhu kempa 125 C, 150 C, 175 C dan 200 C dan waktu kempa berkisar antara 30-290 menit. Kayu agathis yang sebelumnya digolongkan kelas kuat III setelah didensifikasi dapat digolongkan menjadi kelas kuat I-II. Rilatupa et al. (2004) memadatkan kayu damar dengan suhu kempa 150 C dan 175 C dengan waktu kempa 60 menit - 90 menit. Kayu asal yang sebelumnya digolongkan sebagai kayu kelas kuat III setelah didensifikasi digolongkan menjadi kayu kelas kuat II. Penelitian Wardhani et al. (2006) mendensifikasi kayu kelapa bagian dalam dengan suhu kempa 150 C dan 175 C dan waktu kempa 30-50 menit, kerapatannya meningkat menjadi 0,53 dibandingkan kerapatan kayu asalnya yang hanya 0,46 dengan pengembangan tebal rata-rata 8,1%. Penelitian Amin dan Dwianto (2006) mendensifikasi kayu randu dengan penambahan modifikasi alat cetakan kedap udara berupa Close System Compression (CSC) dengan suhu 140 C, 160 C dan 180 C dan waktu kempa 10, 20 dan 30 menit menghasilkan pengembangan tebal maksimal sebesar 8%. Beberapa penelitian tersebut membuktikan bahwa suhu dan waktu kempa memberikan pengaruh yang besar terhadap hasil dari proses densifikasi terhadap sifat fisis dan mekanisnya. Masing-masing jenis kayu memerlukan suhu dan waktu yang berbeda. Penelitian mengenai densifikasi kayu pulai belum pernah dilakukan sehingga belum diketahui berapa suhu dan waktu kempa yang tepat agar menghasilkan kayu dengan kualitas yang baik dari segi sifat fisis, mekanis dan keawetan. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian mengenai kualitas kayu pulai yang didensifikasi berdasarkan suhu dan waktu kempa. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh suhu dan waktu kempa terhadap sifat fisis, mekanis dan keawetan kayu pulai yang didensifikasi serta mengetahui suhu dan waktu kempa yang tepat sehingga menghasilkan kualitas yang lebih baik dibandingkan kayu pulai yang tidak didensifikasi. BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Kayu pulai (A. scholaris), berasal dari desa Jawa Tengah Kecamatan Sui Ambawang-Kalimantan Barat. Sedangkan alat yang digunakan adalah Autoklaf merk Sanyo OSK, mesin kempa panas (hot press) merk Kenkad, moisture meter, UTM

79 merk Cesare Galdabini, botol uji, pasir steril, rayap tanah Coptotermes curvignathus. Prosedur Penelitian Persiapan Sampel Kayu Pohon pulai (A. scholaris) dengan tinggi bebas cabang sekitar 12 meter dan diameter batang sekitar 32 cm digunakan sebagai pohon contoh. Pohon ditebang setinggi 30 cm di atas banir lalu bagian pangkal batang sepanjang 1,5 meter diambil sebagai populasi sampel karena bagian pangkal merupakan bagian terbaik (Gambar 1).

Gambar 1. Pohon dan batang kayu pulai (A. scholaris) yang diambil untuk penelitian Dolok yang berukuran 1,5 meter tersebut dibagi menjadi 3 bagian, masing-masing dolok berukuran 50 cm. Dolok tersebut diberi kode dan dilapisi dengan cat pada kedua ujungnya untuk mencegah penguapan air yang berlebihan dan kerusakan akibat jamur. Kemudian dipotong membentuk papan tanpa membedakan bagian kayu teras dan gubalnya sebanyak 21 buah papan, dari masing-masing dolok dihasilkan 8 buah papan. Selanjutnya papan kayu pulai dikering anginkan hingga mencapai kadar air 12-18% selama kurang lebih 6 minggu. Setelah tercapai kondisi kadar air kering udara yang diinginkan, papan dipotong dengan ukuran 30 cm (P) x 8 cm (L) x 4 cm (T). Sampel kayu tersebut selanjutnya dilakukan proses densifikasi sesuai dengan prosedur kerja. Proses Densifikasi kayu Densifikasi kayu dilakukan dengan mengacu prosedur penelitian yang dilakukan oleh Sulistyono dan Surjokusumo (2001) dan Wardhani et al. (2006) sebagai berikut : a. Sampel kayu kering udara (kadar air 12–18%) diukur dimensi dan berat awalnya untuk mengetahui ukuran dan berat awal sampel sebelum didensifikasi. b. Sampel kayu dikukus dalam autoklaf selama 60 menit sampai dengan suhu 120 C agar kayu menjadi lunak (plastis) sehingga deformasi pada saat pengempaan bisa terjadi dengan sempurna dan tidak terjadi kerusakan pada sampel kayu pada saat pengempaan.


Arinana dan Diba

80 c.

Setelah dikukus, sampel didinginkan selama 5-10 menit, kemudian dibungkus dengan alumunium foil dan selanjutnya diletakkan diantara pelat kempa panas. Pengempaan dilakukan pada arah radial (R) dengan target penurunan tebal 30% (arah pengempaan disajikan pada Gambar 2 dan perbandingan target tebal kayu sebelum dengan sesudah didensifikasi disajikan pada Gambar 3) dengan waktu dan suhu kempa yang bervariasi.

d.

T 4 cm

30 cm

L R

Warna Kayu dan Kesan Raba Warna kayu ditentukan secara visual dengan membandingkan warna kayu sebelum dan setelah pemadatan. Penentuan kesan raba ditentukan dengan cara meraba permukaan kayu setelah pemadatan. Pengujian ini dilakukan oleh 3 orang, kemudian dibuat kesimpulan kualitatif dari warna kayu dan kesan raba kayu pulai kontrol dan kayu densifikasi. Kadar Air Ukuran contoh uji adalah 2 cm (P) x 2 cm (L) x 2 cm (T) ditimbang berat awalnya sebelum pengeringan (W0). Contoh uji kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 103 ± 2 C hingga mencapai berat konstan (selama 24 jam). Contoh uji dikeluarkan dari oven dan dimasukkan dalam desikator untuk pengkondisian contoh uji selama 10-15 menit kemudian ditimbang beratnya (W1). Kadar air (KA) dihitung dengan rumus :

8 cm

KA (%) 

W 0  W1

x 100%

W1

Gambar 2. Arah densifikasi kayu Keterangan : KA = Kadar air kayu (%) W0 = Berat kering udara (gram) W1 = Berat kering oven (gram) Kerapatan

A

B

Gambar 3. Target tebal kayu pulai didensifikasi, A : tebal kayu pulai sebelum didensifikasi dan B : tebal kayu pulai setelah didensifikasi (target tebal 30%) e.

f.

Sampel yang telah dikempa selanjutnya diukur dimensi serta berat kayu setelah kempa dan dikering udarakan selama 7 hari. Masing-masing perlakuan dibuat 3 kali ulangan. Sampel hasil proses densifikasi kemudian dibuat contoh uji menurut ukuran yang telah ditentukan untuk pengujian sifat fisik (kadar air, berat jenis dan kerapatan serta pengembangan tebal), sifat mekanis (lentur, keteguhan tekan sejajar serat) dan keawetannya.

Pengujian Sifat Fisik Metode pengujian serta rumus untuk perhitungan kadar air, kerapatan dan pengembangan tebal mengikuti sebagaimana British standard Methods no. 373 (1957).


Contoh uji berukuran 2 cm (P) x 2 cm (L) x 2 cm (T) ditimbang untuk mengetahui berat kering udara dan diukur dimensinya. Volume sampel diperoleh dengan mengalikan tebal, panjang dan lebar kayu. Kerapatan dihitung dengan rumus :

Kerapatan 

Berat kering udara (gram) 3 Volume kering udara (cm )

Pengembangan Tebal Contoh uji 10 cm (P) x 2 cm (L) x 2 cm (T), diukur dimensi awal (L0) dengan menggunakan kaliper, lalu dimasukkan ke dalam oven pada suhu 103 ± 2 C sampai konstan. Setelah dimasukkan ke dalam desikator selama 10–15 menit contoh uji lalu diukur dimensinya (L1) pada tempat yang sama dengan pengukuran sebelumnya. Pengembangan tebal dihitung dengan rumus :

L  L1 Pengembang an Tebal  0 x 100% L 1 Keterangan : L0 = Dimensi kayu awal/kering udara (mm) L1 = Dimensi kayu akhir/kering oven (mm)

Kualitas Kayu Pulai (Alstonia Scholaris) Terdesnsifikasi

81

Pengujian Sifat Mekanik

Pengujian Keawetan

Metode pengujian serta rumus untuk perhitungan MOE, MOR dan MCS mengikuti sebagaimana British standard Methods (1957). Nilai Klasifikasi Den Kerger (1921) diacu dalam Karnasudirdja et al. (1978) dijadikan sebagai nilai pembanding.

Uji ketahanan Kayu pulai terdensifikasi terhadap serangan rayap tanah (C. curvignathus) dilakukan secara laboratorium yang mengacu pada metode modified wood block test in bottle yang terdapat dalam Sornnuwat 1996. Pada pengujian rayap ini contoh uji berukuran 1 cm x 1 cm x 2 cm digunakan sebagai sumber makanan rayap. Botol kaca dengan volume 180 cm3, dengan diameter 4,5 cm dan tinggi 11,5 cm digunakan sebagai wadah. Media yang digunakan sebanyak 30 gram pasir yang sudah diayak dengan saringan berukuran 20 mesh dimasukkan ke dalam wadah botol dan kemudian diberikan 6 ml air destilata secara merata kepada pasir tersebut. Setelah diisikan semua bahan tersebut, kemudian contoh uji dimasukkan ke dalam botol (masingmasing botol 1 contoh uji dan masing-masing contoh uji dilakukan ulangan sebanyak 3 kali), kemudian rayap dimasukkan ke dalam botol uji. Rayap yang dimasukkan (pada masing-masing botol) berjumlah 165 ekor yang terdiri dari 150 rayap pekerja dan 15 ekor rayap prajurit. Setelah terisi rayap, botol kemudian ditutup dengan kertas alumunium foil dan diberi lubang udara pada kertas, kemudian disimpan dalam ruangan gelap selama 21 hari. Setelah 21 hari, contoh uji kemudian dikeluarkan dari botol, dibersihkan, dikering-ovenkan, dan ditimbang untuk kemudian ditentukan persentase kehilangan beratnya. Persentase kehilangan berat didapatkan dengan rumus :

Keteguhan Lentur elastiticity/MOE)

Statis/Kekakuan

(Modulus

of

Contoh uji berukuran 30 cm (P) x 2 cm (L) x 2 cm (T) dalam kondisi kering udara. Nilai MOE dihitung dengan rumus : 3

MOE 

P1 . L

4.y.b.h

3

Keterangan : MOE = Modulus of elastisity (kg/cm2) P1 = Beban sampai batas proporsi (kg) L = Jarak sangga (cm) y = Defleksi/lenturan (cm) b = Lebar contoh uji (cm) h = Tebal contoh uji (cm) Keteguhan Lentur Patah (Modulus of Rupture/MOR) Pengujian ini merupakan kelanjutan dari pengujian keteguhan lentur statis (MOE), yakni sampai mencapai beban yang menyebabkan kayu rusak. Besarnya nilai MOR dihitung dengan rumus : MOR 

3 . P1 . L 2.b.h

W (%) 

(W x W ) 1 2 x 100 W 1

Dimana, W1 : berat contoh uji sebelum diserang rayap W2 : berat contoh uji setelah diserang rayap

2

Keterangan : MOR = Modulus or Rupture (kg/cm2) P1 = Beban pada saat kayu rusak (kg)

Rata-rata mortalitas rayap ditentukan dengan rumus : Mortalitas (%) 

Keteguhan Tekan Strength/MCS)

Sejajar

Serat

(Maximum

Crushing

Contoh uji berukuran 6 cm (P) x 2 cm (L) x 2 cm (T). Besarnya nilai MCS dihitung dengan rumus : MCS 

P A

Keterangan : MCS = Maximum crushing strength (kg/cm2) P = Beban maksimum (kg) A = Luas penampang (cm2)

(N  N ) 1 2 N 1

Dimana, N1 : Jumlah awal rayap yang digunakan N2 : Jumlah rayap yang hidup

Tabel 1. Klasifikasi tingkat ketahanan serangan rayap tanah Tingkat Ketahan Ketahanan tinggi Tahan Ketahanan sedang Tidak tahan Peka

kayu

terhadap

Persentase Kehilangan Berat 0 1-3 4-8 9-15 >15

Sumber: Sornnuwat 1996


Arinana dan Diba

82 Tingkat ketahanan kayu terhadap serangan rayap tanah diklasifikasikan sebagaimana terdapat dalam Tabel 1. HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Fisik Kayu Pulai Warna Kayu dan Kesan Raba Kayu pulai yang didensifikasi pada suhu kempa 180 C berwarna kuning coklat tua sementara yang didensifikasi dengan suhu 160 C berwarna kuning coklat muda. Hal ini diakibatkan suhu pengempaan yang tinggi. Warna kayu pulai kontrol lebih cerah dibandingkan warna kayu pulai hasil densifikasi. Untuk lebih jelasnya, penampakan visual permukaan sampel kayu pulai untuk semua perlakuan disajikan pada Gambar 4. Menurut Inoue et al. 1992 diacu dalam Sulistiyono dan Surjokusumo (2001), kayu di densifikasi memberikan tampilan warna yang atraktif, dimana warnanya berubah menjadi sedikit lebih gelap dari kayu asalnya sebagai akibat dari pengaruh suhu dan lama pengempaan saat proses densifikasi kayu berlangsung.

A

B

C

D

E

F

G

Gambar 4. Warna kayu Pulai sebelum (kontrol) dan setelah didensifikasi Keterangan : A : Kayu kontrol (sebelum didensifikasi) B : Kayu setelah didensifikasi dengan suhu 160 C dan waktu 40 menit C : Kayu setelah didensifikasi dengan suhu 160 C dan waktu 50 menit D : Kayu setelah didensifikasi dengan suhu 160 C dan waktu 60 menit E : Kayu setelah didensifikasi dengan suhu 180 C dan waktu 40 menit F : Kayu setelah didensifikasi dengan suhu 180 C dan waktu 50 menit G : Kayu setelah didensifikasi dengan suhu 180 C dan waktu 60 menit


Kayu pulai yang didensifikasi mempunyai kesan raba yang lebih halus dibandingkan kayu kontrol. Hal ini disebabkan karena adanya pemipihan dan penyempitan pori atau rongga sel kayu sehingga permukaannya menjadi halus dibanding dengan kayu dengan pori atau rongga yang besar (Wardhani et al. 2006). Kesan raba yang halus akan memudahkan dalam proses pengerjaan kayu selanjutnya. Misalnya bila akan digunakan untuk meubel, langit-langit atau dinding, maka kayu yang didensifikasi tidak perlu di ampelas lagi. Selain itu kayu pulai hasil proses densifikasi menyebabkan permukaan kayu pulai menjadi lebih mengkilap dibandingkan kayu kontrol. Kayu didensifikasi bila diraba terasa lebih licin, bertekstur halus dan permukaan seolah-olah berlilin disamping mempunyai kilap kayu yang lebih terang daripada kayu kontrol. Bila dipadukan dengan permukaan kayu yang menjadi lebih halus dan licin tanpa di ampelas. Karakter ini sangat menarik, sehingga memberikan nilai tambah untuk dijadikan sebagai komponen interior. Kadar Air Kayu Kadar air kayu pulai yang didensifikasi berkisar antara 6,91–9,04%. Angka tersebut mengalami penurunan jika dibandingkan dengan kandungan kadar air kayu pulai kontrol yaitu sebesar 15,29%. Untuk jelasnya dapat dilihat grafiknya pada Gambar 5. Hal ini disebabkan karena air yang terdapat pada rongga sel (air bebas) kosong dan yang terdapat pada dinding sel (air terikat) berkurang sampai kadar air titik jenuh serat. Kandungan kadar air dibawah titik jenuh serat pada kayu di densifikasi ini akan berpengaruh pada stabilitas dimensi dan kekuatan kayu menjadi meningkat. Uji analisis keragaman menunjukkan bahwa faktor suhu dan waktu kempa berpengaruh sangat nyata terhadap kadar air kayu pulai yang didensifikasi, sedangkan interaksi dari kedua faktor tidak. Kadar air kayu pulai di densifikasi menurun dengan semakin meningkatnya suhu dan waktu kempa. Suhu dan waktu kempa sangat berpengaruh terhadap nilai kadar air kayu pulai, meningkatnya suhu dan waktu kempa akan menurunkan kadar air kayu begitu juga sebaliknya. Sebagaimana dikatakan oleh Amin dan Dwianto (2006), bahwa panas akan mendesak uap air keluar dari dalam kayu. Rusaknya molekul air akibat perlakuan suhu tinggi menyebabkan terjadinya kerusakan pada ikatan H antar molekul di dalam matriks hemiselulosa-lignin. Meningkatnya suhu dan semakin lamanya komponen kayu dikenai panas menyebabkan terdegradasinya hemiselulosa.

Kadar Air (%)


18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

83

15,29

8,84

8,87

7,98

8,53

7,62

6,92

Kontrol 160 °C, 40’160 °C, 50’160 °C, 60’180 °C, 40’180 °C, 50’180 °C, 60’ Perlakuan Gambar 5. Grafik nilai kadar air kayu pulai kontrol dan kayu pulai yang didensifikasi Kerapatan Nilai kerapatan kayu pulai kontrol adalah 0,40 gr/cm3, setelah didensifikasi mengalami peningkatan 0,49 gr/cm3-0,53 gr/cm3. Untuk jelasnya data kerapatan kayu pulai kontrol dan yang di densifikasi disajikan pada Gambar 6. Martawijaya et al. (1981) menyatakan pulai memiliki kerapatan 0,27-0,49 gr/cm3 (0,30 gr/cm3). Sedangkan menurut Pika (1981), nilai kerapatan kayu pulai rata-rata sebesar 0,46 gr/cm3. Hasil penelitian menunjukkan densifikasi dapat meningkatkan kerapatan kayu. Mengacu pada kelas kuat kayu Indonesia dalam Pika (1981), maka berdasarkan nilai kerapatannya kayu pulai kontrol tergolong kelas kuat IV sementara kayu pulai yang didensifikasi kelas kuat III. Hasil tersebut menunjukkan bahwa densifikasi kayu dapat meningkatkan nilai kerapatan kayu. Peningkatan nilai ini diakibatkan karena berkurangnya volume

Kerapatan (kg/cm3)

0,6

0,53

0,5 0,4

kayu akibat didensifikasi hingga mencapai 30%, sedang massa kayu tidak banyak berkurang. Analisis keragaman nilai kerapatan kayu menunjukkan bahwa faktor suhu dan waktu kempa tidak berpengaruh sedangkan interaksi dari kedua faktor berpengaruh nyata. Menurut Haygreen dan Bowyer (1989), kerapatan meningkat jika kandungan air berkurang sampai di bawah titik jenuh serat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kerapatan kayu pulai didensifikasi meningkat dibandingkan kayu pulai kontrol. Sedangkan menurut Tomme et al. diacu dalam Sulistyono dan Surjokusumo (2001), densifikasi kayu dapat meningkatkan kerapatan kayu karena kayu menjadi lebih padat akibat dikempa. Kerapatan kayu berhubungan linier dengan kekuatan kayu, yaitu semakin tinggi kerapatan kayu semakin tinggi pula kekuatannya.

0,51

0,49

0,51

0,53

0,49 0,39

0,3 0,2 0,1 0 Kontrol 160 °C, 40’ 160 °C, 50’ 160 °C, 60’ 180 °C, 40’ 180 °C, 50’ 180 °C, 60’ Perlakuan Gambar 6. Grafik nilai kerapatan kayu pulai kontrol dan kayu pulai yang didensifikasi.


Arinana dan Diba

84 Pengembangan Tebal Nilai pengembangan tebal kayu pulai kontrol sebesar 6,53%, sementara pada kayu pulai yang didensifikasi lebih rendah yaitu sebesar 2,94%-4,53% (Gambar 7). Makin sedikit kadar air dan kandungan hemiselulosa yang terdapat dalam dinding sel dapat diperkirakan perubahan dimensi akan semakin berkurang. Hasil analisis keragaman pengembangan tebal kayu yang didensifikasi menunjukkan bahwa faktor suhu kempa berpengaruh nyata terhadap pengembangan tebal, sementara waktu kempa dan interaksi dari kedua faktor tidak berpengaruh nyata. Selama proses pengempaan, lignin akan mengalir mengisi ruang matriks karena pengaruh panas. Lignin yang melunak akan berfungsi menjadi pengikat atau perekat komponen kayu, sehingga ketika lignin mengeras kayu tidak akan kembali ke ketebalan semula. Proses densifikasi dengan

Pengembangan Tebal (%)

7

suhu yang tinggi menyebabkan terjadinya peningkatan porsi daerah kristalit, sehingga kayu lebih stabil dimensinya atau tidak mudah mengembang atau menyusut. Proses densifikasi dengan suhu tinggi (di atas 120 C) menyebabkan pembebasan tegangan-tegangan yang tersimpan di dalam mikrofibril dengan perombakan polimer dinding sel. Menurut Amin dan Dwianto (2006), hemiselulosa dapat terdegradasi oleh pemanasan mulai pada suhu 180 C. Akibatnya tegangan yang tersimpan dalam mikrofibril dilepaskan oleh perombakan polimer-polimer dinding sel. Dekomposisi bahkan degradasi hemiselulosa, sebagai komponen utama yang berperan dalam pengikatan molekul air, dapat mengurangi sifat higroskopis polimer dinding sel. Dwianto diacu dalam Amin dan Dwianto (2006) menyatakan bahwa pengurangan sifat higroskopis ini diduga berkaitan dengan terkristalisasinya sebagian daerah amorf.

6,53

6 5

4,53 3,84

4

3,25

3

3,33

3,06

2,94

2 1 0 Kontrol 160 °C, 40’ 160 °C, 50’ 160 °C, 60’ 180 °C, 40’ 180 °C, 50’ 180 °C, 60’ Perlakuan Gambar 7. Grafik nilai pengembangan tebal kayu Pulai kontrol dan yang didensifikasi.

Sifat Mekanik Kayu Pulai Keteguhan Lentur Statis/Modulus of Elasticity (MOE). Nilai MOE kayu pulai yang didensifikasi berkisar antara 45.209,33 kg/cm2–72.345,48 kg/cm2, angka tersebut mengalami peningkatan jika dibandingkan dengan nilai MOE kayu pulai kontrol yaitu sebesar 37149,0771 kg/cm2. Untuk lebih jelasnya, nilai MOE kayu pulai kontrol dan kayu pulai yang didensifikasi disajikan pada Gambar 8. Kisaran nilai MOE kayu pulai yang didensifikasi antara 45.209,33 kg/cm2 –72.345,48 kg/cm2 menurut Klasifikasi Den Berger (1921) diacu dalam Karnasudirdja et al. (1978) termasuk dalam kelas kuat IV-V, sedangkan kayu pulai kontrol termasuk kelas kuat V. Gambar 8 menunjukkan adanya peningkatan nilai MOE pada kayu yang didensifikasi dibandingkan dengan kayu


kontrol. Namun pada lama pengempaan 50 menit menunjukkan penurunan nilai MOE dibandingkan sampel kayu pulai yang didensifikasi lainnya. Proses densifikasi kayu terbukti mampu meningkatkan kekuatan lentur statis. Peningkatan nilai MOE ini, berdasarkan analisa keragaman sangat nyata dipengaruhi oleh variasi suhu kempa dan waktu kempa, sementara itu interaksi dari kedua faktor tidak berpengaruh nyata. Menurut Wardhani (2005), densifikasi menyebabkan rongga sel memipih, meningkatkan kerapatannya dan merubah struktur anatomi kayu. Densifikasi kayu dengan suhu dan waktu kempa menyebabkan lumen menyempit dan dinding sel semakin rapat satu dengan lainnya. Selain itu dengan adanya panas dan pengempaan dengan waktu tertentu menyebabkan bagian dinding sel yang mengandung selulosa mengalami plastisasi sehingga terjadi perubahan


85

bentuk permanen. Kondisi ini menyebabkan sifat-sifat mekanis kayu bertambah. Sedangkan Dwianto et al. (1999) dalam Amin dan Dwiato (2006), menyatakan bahwa peningkatan nilai MOE juga disebabkan oleh terjadinya kristalisasi molekul selulosa dalam daerah amorf dari mikrofibril yang direkat dengan lignin yang mengalir akibat pemanasan pada proses plastisasi dengan pengaturan suhu dan waktu kempa. Selama pengempaan, dinding sel yang menahan berat tekanan akan mengalami perubahan bentuk, sampai tebal kayu berkurang sesuai target tebal kayu yang ditentukan. Dengan meningkatnya tekanan secara berangsur-angsur akan

meningkatkan deformasi di mana sel-sel kayu melipat satupersatu pada bagian kayu awal yang mempunyai dinding sel yang tipis, dinding sel mulai bersentuhan dengan dinding sel yang lain. Apabila kayu dikenai gaya luar berupa densifikasi kayu, maka kayu akan mengalami perubahan penyusutan dimensi. Sel-sel kayu menjadi pipih dan rongga sel volumenya berkurang. Perubahan struktur sel menjadi lebih padat dan lignin tidak mengalami kerusakan sehingga meningkatkan kekuatan, mengurangi kadar air dan meningkatkan kestabilan dimensi kayu (Sulistyono dan Surjokusumo 2001).

80000

70077,79

MOE (kg/cm2)

70000 60000

59842,73

55003,18

50000

72345,48

69040,62

45209,33

40000

37149,08

30000 20000 10000 0 Kontrol

160 °C, 40’ 160 °C, 50’ 160 °C, 60’ 180 °C, 40’ 180 °C, 50’ 180 °C, 60’ Perlakuan

Gambar 8. Grafik nilai MOE kayu pulai kontrol dan kayu pulai yang di densifikasi. Keteguhan Lentur Patah/Modulus Of Rupture (MOR) Nilai MOR kayu pulai yang di densifikasi berkisar antara 459,59 kg/cm2-512,74 kg/cm2, angka tersebut mengalami peningkatan jika dibandingkan dengan nilai MOR kayu pulai

kontrol yaitu sebesar 396,19 kg/cm2. Dengan demikian, kayu pulai yang di densifikasi dapat menahan beban lebih besar dibandingkan dengan kayu kontrol. Untuk lebih jelasnya, nilai MOR kayu pulai disajikan pada Gambar 9.

600

MOR (kg/cm2)

500 400

512,74

468,06 459,58

505,46 464,72

489,62

396,19

300 200 100 0 Kontrol 160 °C, 40’160 °C, 50’160 °C, 60’180 °C, 40’180 °C, 50’180 °C, 60’ Kerapatan Gambar 9. Grafik nilai MOR pada kayu pulai kontrol dan kayu pulai yang didensifikasi


Arinana dan Diba

86 Berdasarkan pengggolongan Kelas kuat Den Berger (1921) diacu dalam Karnasudirdja et al. (1978), kayu pulai kontrol termasuk kelas kuat IV (396,19 kg/cm2), setelah didensifikasi termasuk kelas kuat III-IV (459,59 kg/cm2 -512,74 kg/cm2). Gambar 9 menunjukkan pada sampel 16050’ dan 18040’ juga terjadi penurunan nilai MOR dibandingkan sampel kayu pulai yang didensifikasi lainnya. Sama seperti pengujian MOE, hal ini juga disebabkan, pengaruh suhu kempa sehingga kayu mengalami kerusakan. Hasil analisis keragaman nilai MOR kayu pulai, menunjukkan bahwa faktor suhu dan waktu kempa tidak berpengaruh nyata terhadap MOR kayu pulai yang di densifikasi, sementara interaksi dari kedua faktor berpengaruh nyata. Hal ini menunjukkan perpaduan suhu kempa dan waktu kempa yang tepat akan menghasilkan nilai keteguhan patah (MOR) yang maksimal. Kombinasi suhu dan waktu kempa dapat mengikat perubahan bentuk kayu densifikasi, sehingga menjadi lebih padat dengan memipihnya rongga sel, mengurangi kadar air kayu dan mengikat komponen-komponen sel sehingga lebih mampu menahan beban dibandingkan kayu tanpa densifikasi dalam beban yang sama. Menurut Rilatupa et al. (2004), peningkatan MOE dan MOR pada kayu densifikasi terjadi karena densifikasi menyebabkan struktur sel menjadi lebih padat dan merata selain adanya kristalisasi molekul selulosa dalam daerah amorf dari mikrofibril.

Menurut kelas kuat Den Berger (1921) dalam Karnasudirdja et al. (1978), keteguhan tekan sejajar serat (MCS) kayu Pulai kontrol termasuk kelas V (158,1239) kg/cm2 meningkat menjadi kelas kuat IV–V (187,2919-240,4178) kg/cm2 setelah didensifikasi. Gambar 10 menunjukkan bahwa rusaknya struktur dinding sel yang menyebabkan menurunnya nilai MOE dan MOR ternyata tidak berpengaruh terhadap nilai MCS kayu Pulai yang didensifikasi. Hal ini sejalan dengan Kollmann dan Cote (1984) diacu dalam Wardhani (2005), yang menyatakan bahwa pengaruh mata kayu dan retak terhadap keteguhan tekan sejajar serat tidak sebesar pada kekuatan tarik dan dapat diabaikan. Hasil analisis keragaman MCS kayu pulai didensifikasi menunjukkan bahwa suhu kempa berpengaruh nyata, waktu kempa berpengaruh sangat nyata, sementara itu interaksi dari kedua faktor tidak berpengaruh nyata. Meningkatnya suhu dan waktu kempa akan mengikat perubahan bentuk dari kayu di densifikasi sehingga pemadatan komponen kayu dapat lebih dipertahankan. Dengan meningkatnya suhu kempa maka pemipihan kayu akan semakin cepat terjadi, sementara semakin lama kayu tersebut dikenai suhu akan menyebabkan kadar air kayu semakin menurun. Sebagaimana dikatakan oleh Haygreen dan Bowyer (1989), bahwa saat kayu mengering dibawah titik jenuh serat, sebagian besar kekuatannya akan bertambah karena saat air dikeluarkan dari dinding sel, molekul-molekul berantai panjang bergerak saling mendekat dan menjadi terikat kuat. Peningkatan Keteguhan Sejajar serat (MCS) ini berhubungan dengan pemadatan yang terjadi. Peningkatan porsi kristalin pada dinding sel berpengaruh dalam peningkatan keteguhan tekan sejajar serat. Peningkatan kekuatan tekan sejajar serat menunjukkan bahwa dengan densifikasi menyebabkan struktur sel kayu menjadi lebih padat dan merata.

a. Keteguhan Tekan Sejajar Serat/Maximum Cruishing Strength (MCS)

Keteguhan Tekan Sejajar Serat (kg/cm2)

Nilai MCS kayu pulai yang didensifikasi berkisar antara 187,29-240,42 kg/cm2. Angka tersebut mengalami peningkatan jika dibandingkan dengan nilai MCS kayu pulai kontrol yaitu sebesar 158,12 kg/cm2. Untuk lebih jelasnya, nilai MCS kayu pulai kontrol dan yang didensifikasi disajikan pada Gambar 10.

300 250

228,93

200 150

158,12

187,29

206,51

199,25

213,61

240,42

100 50 0 Kontrol 160 °C, 40’160 °C, 50’160 °C, 60’180 °C, 40’180 °C, 50’180 °C, 60’ Perlakuan Gambar 10. Nilai MCS kayu pulai kontrol dan kayu pulai yang didensifikasi


Kualitas Kayu Pulai (Alstonia Scholaris) Terdesnsifikasi Keawetan Kayu Pulai

mortalitas rayap tanah hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel 3.

Persentase Kehilangan Berat Nilai rata-rata kehilangan berat kayu pulai terdensifikasi terhadap rayap tanah C. curvignathus akibat serangan yang dilakukan dapat dilihat pada Tabel 2. Kayu pulai terdensifikasi pada suhu 180 C dengan waktu kempa selama 60 menit memiliki persentase kehilangan berat terkecil (0,65%) dibanding kayu pulai yang didensifikasi pada suhu dan lama kempa yang lain. Tabel 2. Persentase kehilangan berat dan tingkat ketahanan kayu pulai yang didensifikasi terhadap rayap tanah C. curvignathus Perlakuan Suhu Kempa Waktu Kempa (C) (menit) 40 160 50 60 40 180 50 60 Kontrol

87

Persentase Kehilangan Berat (%)

Tingkat Ketahanan

2,88 2,10 2,12 1,22 0,82 0,65 4,21

Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Ketahanan sedang

Pada Tabel 2 dapat dilihat bahwa keenam perlakuan densifikasi memiliki persentase kehilangan berat yang hampir seragam. Jika dibandingkan dengan kontrol (kayu pulai yang tidak didensifikasi), dapat digambarkan bagaimana rayap tanah C. curvignathus lebih menyukai kayu pulai yang tidak didensifikasi dibanding dengan kayu pulai yang didensifikasi dengan nilai persentase kehilangan berat kayu dua kali lipat rata-rata persentase penurunan berat terbesar dari keenam perlakuan. Tingkat ketahanan ke enam perlakuan masuk dalam kategori tahan, sedangkan kontrol ketahanannya sedang. Perlakuan suhu dan waktu kempa tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap kehilangan berat. Perbedaan pada kontrol dengan perlakuan hanya berbeda satu tingkat. Persentase Mortalitas Hasil pengujian juga menunjukkan bahwa rata-rata mortalitas rayap pada kayu didensifikasi lebih besar jika dibandingkan dengan kontrol sebesar 25,54%. Mortalitas tertinggi dijumpai pada kayu pulai yang didensifikasi pada suhu 180 C dan waktu kempa 60 menit yaitu sebesar 75,53%. Nilai mortalitas perlakuan yang lainnya tidak jauh berbeda dengan perlakuan dengan suhu 180 C dan waktu kempa 60 menit yaitu berkisar antara 61,22%-75,27%. Rata-rata

Tabel 3. Persentase mortalitas rayap tanah C. curvignathus Perlakuan Suhu Kempa Waktu Kempa (menit) (C) 40 160 50 60 40 180 50 60 Kontrol

Mortalitas (%) 61,22 63,65 63,66 70,31 75,27 75,53 25,54

Mortalitas rayap tanah C. curvignathus hasil pengujian keenam perlakuan densifikasi seluruhnya berada pada kisaran nilai di atas 50%. Hal ini dikarenakan rayap kesulitan untuk masuk dan mengkonsumsi kayu pulai yang didensifikasi sehingga rayap lemas dan mati. Akan tetapi persentase kayu pulai kontrol juga relatif tinggi yaitu sebesar 25,54%. Hal ini mungkin dikarenakan rayap tanah C. curvignathus kurang menyukai kayu pulai. Menurut Anonimous (1996) bahwa kayu Alstonia scholaris sangat mudah diserang Lyctus dan penggerek Ambrosia dan sangat peka terhadap cendawan karat biru (blue stain). Berdasarkan penelitian Handayani et al. (2000) kayu pulai memiliki kadar pati lebih dari 3% sehingga peluang terserang oleh bubuk kayu kering sangat besar. Oleh karena itu rendahnya keawetan kayu pulai yaitu pada kelas awet V dimungkinkan dikarenakan serangan kumbang Lyctus dan Ambrosia serta cendawan blue stain. Akan tetapi perlakuan densifikasi bisa meningkatkan keawetan kayu pulai terhadap serangan rayap tanah C. curvignathus. KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah: Densifikasi kayu Pulai menghasilkan kayu dengan sifat fisis, mekanis dan keawetan yang lebih baik. Warna dan kesan raba kayu Pulai mengalami perubahan dibandingkan kayu kontrol, warna kayu yang didensifikasi menjadi kuning coklat muda sampai kuning coklat tua dan kesan raba menunjukkan kesan halus dan licin. Suhu kempa berpengaruh sangat nyata terhadap nilai kadar air dan nilai MOE, berpengaruh nyata terhadap nilai MCS dan nilai pengembangan tebal, tetapi tidak berpengaruh nyata terhadap nilai kerapatan dan nilai MOR. Waktu kempa berpengaruh sangat nyata terhadap nilai kadar air dan nilai MOE dan nilai MCS, tetapi tidak berpengaruh nyata terhadap nilai kerapatan, nilai pengembangan tebal dan nilai MOR. Interaksi antara kedua faktor suhu kempa dan waktu berpengaruh nyata terhadap nilai kerapatan dan nilai MOR,


88 tetapi tidak berpengaruh nyata terhadap nilai kadar air, nilai pengembangan tebal, nilai MOE dan nilai MCS. Perlakuan densifikasi dapat meningkatkan keawetan kayu pulai satu kelas lebih tinggi. Persentase kehilangan berat kayu pulai yang didensifikasi berkisar antara 0,65%-2,88% sedangkan kayu pulai kontrol sebesar 4,21%. Perlakuan terbaik pada penelitian ini adalah dengan menggunakan suhu kempa 180 C dan waktu kempa 60 menit.

Arinana dan Diba Karnasudirdja S, Ginoga B, Rachman O. 1978. Klasifikasi Kekuatan Kayu Berdasarkan Hubungan Antara Ketegujan Lentur Patah dengan Sifat Keteguhan Kayu Lainnnya. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Departemen Pertanian. Bogor. Martawijaya, Kartasujana, Kadir, Prawira. 1981. Atlas Kayu Indonesia. Jilid I. Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Bogor.

DAFTAR PUSTAKA

Pika. 1981. Mengenal Sifat-Sifat Kayu Indonesia dan Penggunaannya. Kanisius. Yogyakarta.

Amin Y, Dwianto W. 2006. Pengaruh Suhu dan Tekanan Uap Air Terhadap Fiksasi Kayu Kompresi engan Menggunakan Close system compression. Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis 4 (2) : 55-60.

Rilatupa J, Surjokusumo S, Nandika D. 2004. Keandalan papan Lapis dari Kayu Damar (Agathis lorantimona Salisb) Terpadatkan sebagai Pelat Buhul pada Arsitektur Konstruksi Atap Kayu. Tesis Program Pasca Sarjana, Institut Pertanian Bogor (Tidak dipublikasikan).

Anonimous. 1996. Pengenalan Pepohonan Hutan Potensial dan Aspek Pengusahaan Pertanamannya. Yayasan Prosea Bogor. British Standar. 1957. Methods of Testing Small Clear Specimens of Timber. Serial BS 373. British standar Instituition. London. Handayani, Nandika D, Adijuwana H. 2000. Pengaruh Perebusan terhadap Kadar Pati Kayu Pulai (Alstonia scholaris R.Br), Kemiri (Aleurites moluccana (L) Willd.) dan Nyatoh Kuning (Planchonella nitida Dub). Skripsi. Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor (Tidak Dipublikasikan). Haygreen JG, Bowyer JL. 1989. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.


Sulistyono, Surjokusumo S. 2001. Studi Rekayasa Teknis, Sifat Fisis, Sifat Mekanis dan Keandalan Konstruksi Kayu Agatis (Agathis loranthifolia Salisb) Terpadatkan. Tesis Program Pasca Sarjana, Institut Pertanian Bogor (Tidak dipublikasikan). Sornnuwat Y. 1996. Studies on Damage of Constructions Caused by Subterranean Termites and Its Control in Thailand. Thailand Wardhani IY. 2005. Kajian Sifat dsar dan Pemadatan Bagian dalam Kayu Kelapa (Cocos nucifera L). Tesis Program Pasca Sarjana, Institut Pertanian Bogor (Tidak dipublikasikan). Wardhani IY, Surjokusumo S, Hadi YS, Nugroho N. 2006. Penampilan Kayu Kelapa (Cocos nucifera Linn) Bagian dalam yang dimampatkan. Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis 4 (2) : 50–54.

Arinana dan Diba. Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan 2(2): (2009) ARINANA 1 dan Farah DIBA 2 Corresponding Author :

Recommend Documents