KARYA TULIS
PENGERINGAN KAYU
Oleh :
ARIF NURYAWAN, S.Hut, M.Si NIP. 132 303 839
DEPARTEMEN KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN November 2008
Arif Nuryawan : Pengeringan Kayu, 2008 USU e-Repository © 2008
PENDAHULUAN
Tulisan
berikut
akan
menguraikan
mengenai
pengeringan
kayu
untuk
meningkatkan kualitasnya, baik secara teknis, teoritis maupun aplikasi di lapangan yang diambil dari pustaka yang relevan (Tsoumis 1991) ataupun pengalaman praktis. Mengapa Kayu Dikeringkan Kayu dikeringkan sesuai kadar keperluan penggunaan bertujuan : 1. Mengurangi penyusutan dan menghindari bengkok dan pecah 2. Melindungi dari serangan jamur pewarna dan pembusuk 3. Mengurangi berat kayu dengan demikian mengurangi ongkos transport 4. Meningkatkan kekuatan, termasuk kuat pegang sekrup 5. Menjadikan hasil pengecatan & finishing lebih baik, memudahkan pengawetan 6. Dapat membunuh organisme perusak kayu yang sudah telanjur ada pada kayu Faktor-Faktor Pengeringan Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan kayu : # panas
Æ untuk menguapkan kadar air
# RH (kelembaban)
Æ untuk menentukan kapasitas pengeringan udara
# sirkulasi udara
Æ untuk mengalirkan panas ke kayu & memindahkan kadar air ke permukaan
Pengeringan Alami & Pengeringan Kiln Perbedaan secara umum : Perbedaan
Pengeringan Alami
Pengeringan Kiln
Tempat
Di luar ruangan, udara terbuka, biasanya hanya dilindungi atap saja Tidak bisa diatur
Di ruangan tertutup, dilengkapi instrumen pengatur panas & suhu, RH, dan sirkulasi udara Bisa dikontrol
Lama
Lebih singkat
Ada
Lebih kecil
Murah
Perlu investasi cukup besar
Panas & suhu, RH, dan sirkulasi udara Waktu pengeringan Kemungkinan terjadi cacat atau degradasi Biaya
2
PENGERINGAN ALAMI
Pengeringan alami memerlukan lokasi yang cocok dan teknik penumpukan lumber. Berikut dijelaskan hal-hal yang berkaitan dengan pengeringan alami :
Pemilihan Lokasi Kriteria pemilihan lokasi didasarkan pada ukuran dan posisi. Ukuran lokasi pengeringan alami harus cukup untuk lalu lintas lumber yang akan dikeringkan, pergerakan mesin pengangkut (forklift
atau truk),
dan konstruksi
bangunannya. Syarat posisi sedapat mungkin datar, memiliki aerasi & drainase yang baik, bersih tanpa rerumputan, dan jika berlumpur/ becek harus dapat dilapisi alas.
Penumpukan Susunan Susunan penumpukan lumber ditempatkan pada arah paralel dengan jalan kecil di antaranya untuk keperluan sirkulasi udara dan lalu lintas transportasi (forklift). Ada 3 tipe jalan kecil pada tempat penumpukan lumber, yaitu jalan utama, jalan sekunder, dan jalan antara. Pondasi Penumpukan lumber diletakkan di atas pondasi yang pas, kuat, dapat dipindahkan, sebaiknya terbuat dari beton atau kayu yang telah diberi perlakuan pengawetan, dan tinggi dari atas permukaan tanah 30-40 cm. Ganjal/ Stiker Ganjal/ stiker merupakan potongan kayu berbentuk prisma dengan ukuran yang seragam, biasanya 2,5 cm x 2,5 cm atau 1,5 cm x 2,5 cm, berasal dari kayu kering udara, tanpa cacat, tidak mengandung banyak ekstraktif yang bisa menyebabkan warna pada kayu yang dikeringkan, dan tidak terkena serangan organisme perusak kayu. Ganjal/ stiker yang terbuat dari logam (I-beam) bisa juga digunakan.
3
Pengelompokan Pengelompokan lumber untuk proses pengeringan sebaiknya berdasarkan kesamaan sifat pengeringannya (spesies/ jenis kayu dan ketebalan), panjang, lebar, susunan lingkaran tumbuh (radial atau tangensial), atau berdasarkan tingkat kualitas (grade) Atap Atap dibutuhkan untuk melindungi lumber dari sinar matahari langsung, hujan, salju atau angin yang terlalu kuat. Atap dapat terbuat dari kayu, asbes, semen, atau panel logam. Perlindungan/ Pencegahan Pencegahan terhadap pecah ujung perlu dilakukan dengan menghindari atau mengurangi sinar matahari langsung atau angin, pelapisan/ coating, atau pemasangan paku S atau paku metal lainnya. Ukuran Pengeringan Ukuran pengeringan tergantung
pada jenis kayu, ketebalan, susunan lingkaran
tumbuh, jenis kayu gubal atau kayu teras, cara penumpukan, kondisi dari lokasi pengeringan, dan faktor iklim. Pengontrolan Kadar Air Perubahan kadar air selama pengeringan alami harus diketahui, dapat dengan mengukur sampel atau menggunakan moisture meter elektrik.
4
PENGERINGAN KILN
Pengeringan kiln dilakukan dengan panas yang dilengkapi instrumen pengatur suhu dan RH, pengaturan sirkulasi udara, dan pemindahan kadar air. Berikut dijelaskan hal-hal yang berkaitan dengan pengeringan secara kiln.
Jenis Kiln Ada 2 jenis kiln, yaitu : compartement dan progressive, perbedaannya yaitu :
Perbedaan
Compartement -kiln
Progressive-kiln
Letak lumber
Stationer (diam di tempat)
Kondisi pengeringan (suhu & RH)
Diubah secara interval
Panjang maksimum
15 meter
Bergerak sampai akhirnya keluar dalam keadaan kering Mula – mula suhu rendah RH tinggi, kemudian mulai meningkat suhunya dan berkurang RH-nya 25-30 meter
Konstruksi Peralatan Kiln biasanya terbuat dari batu bata, lantai dan atapnya berupa beton. Ada juga kiln yang terbuat dari metal, biasanya memiliki ukuran yang bisa diperbesar atau diperkecil, mobil (bisa dipindahkan), dan memiliki kemampuan panas yang cepat. Bermacam-macam jenis compartement–kiln, diantaranya compartement–kiln dengan tumpukan tunggal, tumpukan ganda, letak kipas yang berbeda. Progressive-kiln atau pengeringan kontinyu terdiri atas : 1. pintu masuk 2. baffle (tirai) 3. unit pemanas 4. motor (sirkulasi udara) 5. baffle metalik (tirai metalik) untuk aliran udara langsung 6. dinding pemisah 7. tumpukan lumber
5
# Panas dihasilkan dari uap yang berasal dari pipa panas di atas, di bawah, atau di antara tumpukan lumber # RH dikontrol dengan uap air bebas yang disemprotkan dibantu kipas angin (fan) # Pengontrolan kondisi yang diinginkan bisa secara manual atau mekanisme otomatis (listrik atau dengan udara terkompresi) melalui autograph yang diletakkan di luar kiln, atau menggunakan alat pengontrol dan pencatat suhu & RH berupa termometer bola kering, termometer bola basah, dan atau revolving recorder. # Kiln biasanya dilengkapi dengan oven, desikator, gergaji mini, higrometer elektrik, serta penunjuk arah dan kecepatan udara.
Penumpukan Bagian kiln pengeringan dengan paket-paket lumber yang ditumpuk secara mekanis terdiri atas : 1. Pintu 2. Dry bulbs (bola kering) 3. Pipa uap panas 4. Pipa panas 5. Ventilasi (otomatis) 6. Fan (kipas angin) 7. Atap (false roof) 8. Baffle (tirai) 9. Wet bulbs (bola basah) 10. Ruang pengontrol 11. Kontrol pencatat
Prosedur Pengeringan Jadwal Pengeringan Jadwal pengeringan mengkondisikan suhu dan RH untuk meminimalisasi waktu pengeringan dan cacat yang ditimbulkan oleh pengeringan, dibuat secara trial dan error oleh FPL (Forests Product Laboratory)
6
Kadar air ditentukan dengan rumus :
Y = Mx – Mo x 100% Mo
dengan : Y
: kadar air (%)
Mx
: berat kayu (g)
Mo
: berat kering oven (g)
Hasil Bagi Kadar Air Pada pengeringan kiln, ukuran pengeringan dikontrol dengan memperhitungkan hasilbagi kadar air, yang merupakan hubungan antara kadar air rataan sekarang dengan kadar air kesetimbangan dengan menyusun kondisi suhu dan RH. Contoh hasilbagi kadar air di bawah titik jenuh serat : # lumber dengan ketebalan lebih dari 1 inchi
Æ
1,8 – 2,5 (softwood) 1,3 – 1,8 (hardwood)
# lumber dengan ketebalan kurang dari 1 inchi Æ
3,0 – 4,0 (softwood) 2,0 – 3,0 (hardwood)
Penanggulangan Cacat Retak/ pecah (cheks) dapat ditutupi dengan meningkatkan kadar air lapisan permukaan dengan cara meningkatkan RH hingga 85-90% Membengkok (warping) dimungkinkan karena penumpukan yang tidak benar, oleh karena itu dapat dihindari atau dikurangi dengan meletakkan lumber yang berat pada bagian paling atas. Casehardening dapat ditanggulangi dengan mengubah kondisi pengeringan, yaitu dengan menaikkan RH hingga 90% dan suhu 10-150C. Honeycombing (pecah dalam) dapat ditanggulangi dengan menaikkan RH 100% dan suhu secara drastis 85-1000C selama 4-8 jam.
7
Jamur pembusuk dapat ditanggulangi dengan mengkondisikan pengeringan pada suhu 65-700C dan RH 95-100% (jika kadar air di bawah 30%), atau RH 75-80% (jika kadar air di atas 30%) selama 0,5-1 jam. Serangga perusak kayu dapat mati pada kombinasi suhu pengeringan 50-600C atau lebih dan RH 60-100% dengan waktu tergantung kondisi ketebalan lumber.
Waktu Pengeringan Durasi waktu yang dibutuhkan untuk pengeringan kiln lebih cepat dibandingkan pengeringan alami, tergantung dari faktor jenis kayu (softwood atau hardwood), kayu teras atau gubal, ketebalan, karakteristik kayu, range perubahan kadar air (awalakhir), kecepatan sirkulasi udara, kualitas lumber
yang akan dikeringkan, dan
toleransi cacat kayu pengeringan yang diterima.
Kadar Air Akhir Kadar air akhir dari pengeringan tergantung dari tujuan akhir penggunaan, contoh : # Kadar air akhir 20%
Æ melindungi kayu dari serangan jamur selama penyimpanan/ pengiriman
# Kadar air akhir 12-15% Æ untuk penggunaan komponen bangunan di luar ruangan (misal : kusen jendela) # Kadar air akhir 6 – 8% Æ untuk penggunaan komponen bangunan di dalam ruangan (misal : furniture, flooring, panel interior)
Penyimpanan Lumber Penyimpanan lumber harus diperhatikan karena kayu bersifat higroskopis. Pada tataran praktis penyimpanan lumber dengan ditumpuk tanpa ganjal pada tempat terlindung dengan suhu yang terkontrol
8
METODE PENGERINGAN LAINNYA Metode pengeringan lainnya, yaitu : pengeringan dengan tenaga matahari, pengeringan dehumifikasi (kondensasi), pengeringan suhu tinggi, pengeringan suhu yang meningkat secara kontinyu, pengeringan secara kimiawi, pengeringan uap, pengeringan dengan rebusan minyak, pengeringan dengan pelarut tertentu, pengeringan dengan listrik frekuensi tinggi. Penjelasan singkatnya adalah sebagai berikut :
Metode pengeringan lainnya pengeringan dengan tenaga matahari
pengeringan dehumifikasi (kondensasi) pengeringan suhu tinggi
pengeringan dengan suhu yang meningkat secara kontinyu pengeringan secara kimiawi
Penjelasan
# merupakan variasi dari metode pengeringan alami # dilakukan dengan cara langsung di bawah sinar matahari atau secara kiln yang menggunakan tenaga surya # ada 2 tipe dasar, yaitu green house (murah & mudah) dan pengumpul tenaga surya # kecepatan pengeringan : alami < tenaga surya < konvensional (kiln) # kadar air diuapkan & dipindahkan dalam bentuk uap # menggunakan suhu di bawah 400C & RH 30-50% # relatif mahal karena menggunakn listrik # biasanya diterapkan untuk hardwood # suhu bola kering selalu lebih tinggi dari 1000C dan suhu bola basah di bawah 1000C # waktu yang dibutuhkan sangat singkat, contoh : - pinus tebal 2,5 cm, KA 95% Æ 9%, 11 – 12 jam - spruce tebal 5 cm, KA 40-90% Æ 8-12%, 16 jam - birch tebal 2,5 cm, KA 15% Æ 4%, 20 jam # kerugian : - harus dibuat secara khusus dengan dinding insulasi panas yang tinggi (biasanya metal atau alumunium) - tidak dapat diterapkan pada kayu dengan kadar air tinggi di awal - warna kayu menjadi lebih gelap - pengurangan kekuatan ( MOR, MOE, keuletan) # pengeringan dimulai pada suhu rendah 600C, dengan akhir suhu bola kering 1000C
# menggunakan NaCl dan urea tetapi menyebabkan korosi logam Æ dikenal “salt seasoning” # menggunakan prinsip permeabilitas kayu seperti halnya penggunaan polyethylene glycol 9
pengeringan uap
pengeringan dengan rebusan minyak
pengeringan dengan pelarut tertentu pengeringan dengan listrik frekuensi tinggi metode pengeringan lainnya
# penggunaan bahan organik seperti xylene yang dipanaskan dalam tabung silinder tertutup pada suhu 100-2000C sehingga air dan xylene menguap bersama tetapi tidak tercampur karena kerapatannya yang berbeda. Air akan bisa diukur dan xylene akan digunakan kembali dalam sistem pengeringan tersebut. # waktu yang dibutuhkan sangat cepat 3-20 kali pengeringan konvensional, tetapi biaya sangat mahal # panas untuk pengeringan yang diperlukan untuk menguapkan air diperoleh dengan cara merendam kayu pada minyak panas dengan titik didih yang lebih tinggi daripada air # bisa dikombinasikan dengan perlakuan pengawetan (creosot), dengan hasil warna kayu berubah dan mudah terbakar # hampir sama dengan prinsip destilasi, dengan cara kayu ditempatkan pada destilator dan disemprot beberapa jam dengan aceton panas # prinsip kayu dipanaskan cepat (5-200C per menit) dan seragam, cocok untuk produk kayu kualitas tinggi karena biayanya mahal # prinsip vakum # prinsip sentrifugal # prinsip radiasi ultraviolet
DAFTAR PUSTAKA
Coto, Z. 2003. Pengeringan Kayu : Apa dan Mengapa. Dalam Forum Komunikasi Teknologi dan Industri Kayu. Vol 1/1 April Simpson, W and A.TenWolde. 1999. Physical Properties and Moisture Relations of Wood. Dalam Wood Handbook Wood as an Engineering Material. USDA.Madison Tsoumis, G. 1991. Science and Technology of Wood Structure, Properties, Utilization. Van Nostrand Reinhold New York
10
