BAB 3 HUBUNGAN ANTARA KAYU DAN AIR: PENYUSUTAN KAYU
3.1.Keterkaitan Antara Kondisi Kebasahan/Kekeringan Kayu dan Kandungan Air serta Kadar Air Dan uraian pada kuliah kedua minggu yang lalu, dipahami tentang berbagai kondisi kebasahan/kekeringan kayu, yaitu : kayu jenuh air, kayu segar, kayu berkondisi titik jenuh serat, kayu kering angin dan kayu kering oven, serta kayu kering mutlak. Kayu berkondisi jenuh air dan kayus segar niscaya akan mengandung air dalam jumlah yang sangat banyak, dan bila diekspresikan dengan kadar air, maka kayu berkondisi demikian pasti berkadar air sekurang-kurangnya 100%. Kayu berkondisi titik jenuh serat, berarti kandungan air terikatnya maksimal tanpa disertai adanya air bebas, berkadar air kurang lebih 30%. Kayu berkondisi kering angin akan mempunyai kadar air berkisar 17 20%, sedangkan kayu hasil pengeringan dengan dapur pengering akan dapat diatur sesuai dengan kadar air yang dikehendaki, yaitu berkadar air 6 s.d 15% bergantung pada penggunaannya. Kayu berkondisi kering mutlak adalah kayu yang sama sekali tidak mengandung air, sehingga dapat dikatakan sebagai kayu bebas air atau kayu yang berkadar air 0%. Perubahan kondisi kebasahan/kekeringan kayu disebabkan karena kayu bersifat higroskopis yang akan mengabsorbsi atau mendesorbsi kelembaban udara/air dari udara yang melingkupinya. Proses absorbsi atau desorbsikah yang akan berlangsung, sangat bergantung pada kondisi lebih tinggi ataukah lebih rendah kelembaban kayu bila dibandingkan terhadap kelembaban udara yang melingkupinya. Pengurangan kandungan air di dalam kayu (proses desorbsi) kadang-kadang tidak bersifat kausalitas terhadap dimensi kayu, tetapi pada kondisi tertentu juga dapat bersifat kausalitas terhadap dimensinya. Hal itu sangat bergantung pada kadar air awal dan kadar air akhir kayu yang mengalami desorbsi. Secara ringkas dapat dikatakan, bahwa penururnan kandungan air dalam kayu kadang-kadang tidak berpengaruh terhadap ukuran kayu, tetapi setelah mencapai kondisi tertentu, penurunan itu akan berpengaruh terhadap dimensi kayu. Kayu bersifat an-isotropis, sehingga besarnya penyusutan itu akan berbada-beda pada suatu sortimen kayu dalam ukuran lebar, tebal dan panjang tertentu. Sementara itu, kita ketahui pula bahwa sortimen kayu (dengan ukuran lebar, tebal dan panjang tertentu) tersebut juga mempunyai tabiat yang berlainan menurut proses penggergajiannya terhadap sumbu pohon (yang terperinci dalam arah tangensial, radial dan longitudinal). Oleh karena dua alasan di atas, maka sebelum membahas tentang penyusutan kayu ini secara lebih detil lagi, marilah terlebih dahulu membicarakan arah-arah itu dalam kaitannya dengan bentuk-bentuk papan hasil aktifitas (proses) penggergajian. Universitas Gadjah Mada
1
3.2.Bentuk-bentuk Papan Kayu Gergajian Kayu gergajian adalah suatu sortimen kayu dengan ukuran lobar dan tebal tertentu serta ukuran panjang tertentu yang diperoleh dari proses penggergajaian terhadap balak (kayu gelondong = log). Berdasarkan ukuran itu, sortimen kayu gergajian dapat dibedakan menjadi papan, usuk, tiang, belandar dan reng. Kayu gergajian sangat bervariasi tabiatnya, bergantung pada pola penggergajian yang diterapkan ketika menggergaji balak. Pola penggergajian itu sendiri ditentukan oleh program penggergajian, yang didalamnya menggambarkan posisi irisan bilah (pita) gergaji terhadap sumbu batang, baik sumbu tangensial, radial maupun sumbu longitudinal. Secara garis besar, pola penggergajian secara umum terhadap kayu gelondong akan menghasilkan dua macam kayu gergajian. Pertama, kayu gergajian yang disebut plain sawn/ flat grained/ slash grained. Kayu gergajian berjenis demikian akan dihasilkan bila irisan bilah gergaji mengikuti arah tangensial kayu. Jelasnya, bilah gergaji tidak melewati hati kayu. Kedua, kayu gergajian yang disebut quarter sawn/ edge grained/ vertical grained. Kayu gergajian yang quarter sawn dihasilkan bila irisan bilah gergaji mengikuti arah radial kayu. Dengan kata lain, bilah gergaji selalu melewati atau mengarah pada hati kayu mat proses penggergajian dilakukan. Pemahaman terhadap masing-masing jenis kayu gergajian ini secara grafts dapat dilihat pada gambar 1 berikut :
Gambar 1. Papan radial (A) dan papan tangensial (B) Sumber Rasmussen (1961)
3.3.Titik Awal Mulainya Terjadi Penyusutan Dari skema tadi, jelas bahwa pengurangan kandungan air dalam kayu (penurunan kadar air) dari kondisi segar sampai dengan titik jenuh serat, tidak berpengaruh terhadap dimensi kayu. Sebaliknya, penurunan kandungan air dari kondisi titik jenuh serat sampai Universitas Gadjah Mada
2
dengan kondisi kadar air berapa pun, yakni kering angin atau pun kering tanur, kayu akan mengalami pengurangan dimensi kayu. Dengan kata lain, penurunan kandungan air kayu yang berlangsung di bawah titik jenuh serat, akan selalu disertai dengan penyusutan atau pengerutan dimensi kayu. Mekanisme penyusutan kayu yang terjadi dapat diilustrasikan sebagai berikut. Ketika sel-sel kayu yang di lapisan pennukaaan sebuah papan mengering di bawah titik jenuh serat, atau berkadar air lebih kurang 30%, maka dinding sel menyusut. Penyusutan sel pada daerah permukaan papan sudah cukup untuk menggencet/ mendesak bagian inti. Pendesakan ini menyebabkan sedikit penyusutan kayu secara keseluruhan. Semakin banyak dinding sel yang mengalami penurunan kadar air di bawah titik jenuh serat, samakin jauh tingkat penurunan kadar air itu, semakin besar tingkat penyusutan dimensi sel. Kurva yang menggambarkan hubungan antara penyusutan dan kadar air secara umum tersaji pada gambar berikut:
Gambar 2. Grafik hubungan antara kadar air dan penyusutan
Kurva penyusutan ini merupakan kurva yang melangkung. Meskipun demikian, untuk kepentingan yang paling praktis, penyusutan kayu diasumsikan sebagai proporsionalitas secara langsung dengan jumlah kehilangan air di bawah kadar air 30%. Kayu yang mengering dari kondisi tjs (kadar air berkisar 30%) menjadi kayu berkondisi kering tanur (kadar air 0%), maka penyusutan yang terjadi disebut sebagai penyusutan total. Kayu segar yang mengering sampai dengan kondisi dirinya berkadar air 15%, akan menyusut lebih kurang setengah dari besarnya penyusutan total yang mungkin terjadi, dan apabila mengering hingga berkadar air 8%, menyusut hampir 3/4 dari besarnya pengerutan total yang mungkin terjadi. Dari grafik itu, terlihat bahwa hubungan antara penurunan kadar air kayu dan penyusutannya bukanlah berupa garis lurus, melainkan berupa garis yang agak melengkung, terutama dari kadar air tjs sampai dengan kadar air 18 — 20%. Meskipun Universitas Gadjah Mada
3
demikian, biasanya dalam perhitungan dan pendekatan praktis, kurva itu diasumsikan sebagai kurva garis yang lurus. Kayu bersifat anisotropis dalam hal sifat-sifat fisika kayu, termasuk didalamnya sifat penyusutan kayu. Oleh karena itu, besarnya penyusutan akan tidak sama (berbedabeda) menurut arah sumbu pohon. Mengingat sumbu pohon itu ada tiga macam, yaitu tangensial (t), radial (r) dan longitudinal (1), maka perlu dibahas besarnya penyusutan pada masingmasing arah ini.
3.4.Penyusutan pada Arab Tangensial, Radial dan Longitudinal Penyusutan bervariasi terhadap spesies dan orientasi serat dalam sebuah papan kayu. Pada umumnya, pengerutan ini diekspresikan sebagai persentase terhadap dimensi kayu dalam kondisi segar. Pengurangan ukuran dalam arah parallel dengan lingkaran pertumbuhan, atau melingkar disebut sebagai penyusutan tangensial. Pengurangan ukuran dalam arah yang sejajar (paralel) dengan jari-jari kayu, atau secara radial, disebut sebagai penyusutan radial. Besarnya penyusutan tangensial lebih kurang dua kali terhadap besarnya penyusutan radial pada sebagian terbesar jenis kayu. Perbandingan ini dapat digunakan untuk menerangkan tanggapan terhadap penyusutan dari beberapa bentuk kayu seperti tergambar pada gambar berikut:
Gambar 3. Karakteristik penyusutan sortimen dari berbagai posisi dalam batang. Sumber Rietz dan Page 1971
Nilai penyusutan berdasarkan dimensinya pada saat berkondisi segar atau kondisi tjs. Penyusutan tangensial : 4 — 14%; Penyusutan radial : 2 — 8%; Penyusutan longitudinal : 0,1 — 0,2%. Sebagai bahan penelitian, perlu diamati pula penyusutan ini pada kayu-kayu yang dihasilkan dari pohon yang tumbuh secara local di tempat tumbuh tertentu.. 3.5.Rumus Umum Penyusutan dan Perubahan Dimensi Universitas Gadjah Mada
4
Rumus Penyusutan % penyusutan = {( pengurangan dalam dimensi atau volume) x 100% ........(4) (dimensi atau volume semula) }
3.6.Rumus Umum Penyusutan dan Perubahan Dimensi Total % Penyusutan ={( pengurangan dalam dimensi atau volume) x 100.........(5) (dimensi segar) } 3.7.Rumus Penyusutan dari Kondisi Basah ke Kondisi Kering Rumus perubahan dimensi Perubahan dimensi (cm) = {( penvusutan %) x (dimensi semula cm)} ......... (6) 100 % Perubahan dimensi digunakan untuk mencari dimensi kayu setelah terjadi proses pengeringan, yang dihitung berdasarkan dimensi kayu sebelum terjadi proses pengeringan. 3.8.Rumus Penyusutan dari Kondisi Kering ke Kondisi Lebih Kering Perhitungan penyusutan yang lebih pasti antara setiap dua nilai kadar air, dapat dilakukan dengan menggunakan rumus : S = (Mi —Mf )D ............................................. (7) (30 / Stot —30)+Mi Keterangan : Mi : Moisture inisial Mf : Moisture final D : Dimensi (cm) kayu pada kondisi kadar air inisial 30 : tjs Stot : Nilai pengerutan total
3.9.Perhitungan Penyusutan dan Contoh Perhitungannya Beberapa contoh perhitungan untuk mementukan besarnya penyusutan telah ditampilan dalam beberapa buku yang membahas tentang penyusutan kayu. Contoh tersebut perlu ditampilkan dalam bagian ini agar pembaca lebih efisien dalam memanfatan waktu demi memahami penggunaan rumus-rumus tersebut . Universitas Gadjah Mada
5
3.10. Variabilitas Penyusutan Kayu Penyusutan itu bervariasi besarnya menurut banyak faktor. Penyusutan tidak hanya berbeda menururt sumbu utama pohon, yaitu dimensi : panjang, lebar dan ketebalan dalam sebuah sortimen kayu, tetapi juga menurut jenis kayu. Kayu daun lebar mempunyai nilai penyusutan rata-rata lebih besar dibandingkan dengan kayu (berdaun) jarum. Di samping itu, nilai penyusutan juga bervariasi dalam bahan kayu yang dihasilkan dari spesies bahkan di dalam pohon yang sama. Penyusutan total kayu juga dipengaruhi oleh kondisi proses pengeringan. Pada umumnya, kondisi proses pengeringan dengan suhu dan kelembaban yang lebih tinggi pada tahap awal proses pengeringan tersebut, akan cenderung mengakibatkan penyusutan berlangsung lebih besar. 3.11. Pengaruh Penyusutan Penyusutan yang terekspresikan secara nyata menjadikan kayu berkurang dimensinya, merupakan hal yang paling bertanggung jawab terhadap beberapa hal yang merugikan. Besarnya nilai penyusutan dan besarnya perbedaan antara penyusutan dalam arah tanegnsial dan radial mempunyai hubungan yang bersifat langsung terhadap cacat pengeringan. Bentuk-bentuk kerugian ini dapat berupa pelepasan mats kayu dari sortimwen, pemelengkungan dan pemuntiran pada sortimen, retak pada permukaan atau ujung sortimen, cacat indung madu (honeycombing), kolep (pemimpesan kayu) dan kulit mengeras. Semua ini merupakan hal yang sangat merugikan bagi pengguna kayu. Hal-ihwal tentang cacat pengeringan ini akan dibahas secara tersendiri dalam bab cacat pengeringan. Daftar Pertanyaan 1.
Sebutkan jenis papan kayu menurut pola pemotongan gergajian?
2.
Sebutkanlah titik awal tulainya terjadi penyusutan?
3.
Sebutkan perbedaan besarnya penyusutan arah tangensial, radial dan longitudinal?
4.
Mengapa posisi sortimen kayu pada penampang melintang batang mempengaruhi penyusutannya?
5.
sebutkanlah
berbagai
konsekuensi
pada
sortimen
kayu
yang
dipengaruhi
penyusutannya?
Universitas Gadjah Mada
6
