PENGARUH DENSIFIKASI TERHADAP SIFAT FISIS DAN SIFAT MEKANIS KAYU JATI (Tectona grandis L.f.) CEPAT TUMBUH
ARMITA PRILIA NESTRI
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Pengaruh Densifikasi terhadap Sifat Fisis dan Sifat Mekanis Kayu Jati (Tectona grandis L.f.) Cepat Tumbuh” adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Juni 2014 Armita Prilia Nestri NIM E24100038
ABSTRAK ARMITA PRILIA NESTRI. Pengaruh Densifikasi terhadap Sifat Fisis dan Sifat Mekanis Kayu Jati (Tectona grandis L.f.) Cepat Tumbuh. Dibimbing oleh IMAM WAHYUDI. Densifikasi atau pemadatan kayu merupakan salah satu cara untuk memperbaiki atau memodifikasi sifat-sifat kayu. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan densifikasi yang diterapkan yaitu pengurangan tebal 50%, tekanan 20 MPa dan suhu 150 ⁰C mampu memperbaiki sifat fisis dan mekanis kayu jati cepat tumbuh umur 5 tahun. Dibandingkan dengan kontrolnya, hasil pengujian terhadap kayu jati terdensifikasi memperlihatkan bahwa kadar air kayu berkurang 50.82%, kerapatan kayu meningkat 67.92%, BJ kayu meningkat 82.22%, MOE meningkat 62%, MOR meningkat 72%, kekuatan tekan sejajar serat meningkat 77%, dan kekerasan meningkat 107%. Kayu jati terdensifikasi tersebut masuk dalam kategori Kelas Kuat II. Hasil Uji-t sampel berpasangan antara kayu tanpa perlakuan (kontrol) dan kayu terdensifikasi (perlakuan) menunjukkan bahwa sifat fisis (kadar air, kerapatan dan BJ kayu) serta sifat mekanis (MOE, MOR, tekan sejajar serat dan kekerasan) berbeda nyata pada tingkat kepercayaan 95%. Kata kunci: jati, cepat tumbuh, densifikasi, sifat fisis dan mekanis.
ABSTRACT ARMITA PRILIA NESTRI. Densification effect on physical and mechanical properties of fast growing teak (Tectona grandis L.f.) wood. Supervised by IMAM WAHYUDI. Densification or compression is one of many efforts could be employed to improve or modify wood quality. Through simple densification process applied i.e. 50% of compression level, and 20 MPa of pressure at 150 ⁰C it was shown that physical and mechanical properties of 5 year-old of fast growing teak could be improved well. Compared to those of the control wood, the properties of densified wood are much better. Its moisture content is 50.82% reduced; while the others are increased vary. Wood density is increased up to 67.92%, specific gravity increased 82.22%, MOE increased 62%, MOR increased 72%, compression strength parallel to the grain increased 77%, and wood hardness increased 107% (the highest). The densified of teak wood produced is classified to the strength class of II. The paired sample T-test result between control- and treated wood shows that all properties studied are different from each other at confidence interval of 95%. Keywords: teak wood, fast grown, densification, physical-mechanical properties
PENGARUH DENSIFIKASI TERHADAP SIFAT FISIS DAN SIFAT MEKANIS KAYU JATI (Tectona grandis L.f.) CEPAT TUMBUH
ARMITA PRILIA NESTRI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Departemen Hasil Hutan
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
Judul Skripsi : Pengaruh Densifikasi terhadap Sifat Fisis dan Sifat Mekanis Kayu Jati (Tectona grandis L.f.) Cepat Tumbuh Nama
: Armita Prilia Nestri
NIM
: E24100038
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Imam Wahyudi, MS Pembimbing
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Fauzi Febrianto, MS Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Januari 2014 ini ialah peningkatan mutu kayu melalui perbaikan sifat fisis dan mekanisnya, dengan judul “Pengaruh Densifikasi terhadap Sifat Fisis dan Sifat Mekanis Kayu Jati (Tectona grandis L.f.) Cepat Tumbuh”. Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof Dr Ir Imam Wahyudi, MS selaku pembimbing yang telah banyak memberi saran. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, adik, serta seluruh keluarga, dan teman-teman DHH atas segala doa dan kasih sayangnya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juni 2014 Armita Prilia Nestri
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
DAFTAR ISI
vii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
1
TINJAUAN PUSTAKA
2
METODE
3
Waktu dan Lokasi Penelitian
3
Bahan
4
Alat
4
Tahapan Penelitian
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Sifat Fisis
7
Sifat Mekanis
8
SIMPULAN DAN SARAN
9
Simpulan
9
Saran
9
DAFTAR PUSTAKA
10
LAMPIRAN
11
RIWAYAT HIDUP
15
DAFTAR TABEL 1 2 3
Jenis Pengujian dan ukuran contoh uji Rekapitulasi rata-rata nilai kadar air, kerapatan dan BJ kayu jati kontrol dan terdensifikasi Rekapitulasi rata-rata nilai MOE, MOR, kekuatan tekan sejajar serat dan kekerasan kayu jati kontrol dan terdensifikasi
4 7 8
DAFTAR GAMBAR 1 2
UTM Instron untuk pengujian a) keteguhan lentur statis (MOE dan MOR) b) kekuatan tekan sejajar serat c) kekerasan Makroskopis penampang kayu jati cepat tumbuh a) kontrol b) terdensifikasi dengan perbesaran 30 kali
6 9
DAFTAR LAMPIRAN 1 Rata-rata nilai perhitungan sifat fisis dan mekanis kayu jati tanpa
perlakuan (kontrol) dan kayu jati terdensifikasi (perlakuan) 2 Hasil uji-t pada tingkat kepercayaan 95%
11 12
PENDAHULUAN Latar Belakang Jati (Tectona grandis L.f.) merupakan salah satu spesies penting dalam penyediaan bahan baku kayu. Kayunya kuat (Kelas Kuat II), berat jenis (BJ) 0.67, tahan terhadap faktor perusak (Kelas Awet I), stabil karena kembang susutnya rendah, relatif mudah dikerjakan dan memiliki corak yang indah (Martawijaya et al. 2005). Tegakan jati pada umumnya dipanen umur 60-80 tahun. Lamanya menunggu masa panen dan adanya moratorium penebangan telah mengakibatkan kelangkaan kayu jati yang berkualitas di pasaran. Akibatnya harga kayu jati semakin melambung tinggi. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, sejak sepuluh tahun terakhir di Indonesia banyak dikembangkan berbagai jenis bibit jati cepat tumbuh yang diperkirakan sudah dapat panen pada umur 5 tahun (BBPBPTH 2013). Hasil penelitian terdahulu menunjukkan bahwa kualitas kayu jati cepat tumbuh lebih inferior dibandingkan kualitas kayu jati konvensional (tegakan tua) khususnya dalam hal kekuatan, keawetan alami dan kestabilan dimensi. Menurut Damayanti (2010), BJ kayu jati cepat tumbuh umur 6 tahun asal Jawa Tengah hanya 0.48 (Kelas Kuat III) dengan nilai kekerasan sisi sekitar 113 kg/cm 2 dan kekerasan ujung 184 kg/cm2. Hasil penelitian Sinaga (2012) dan Muhran (2013) menggunakan tegakan jati cepat tumbuh umur 4 dan 5 tahun dari satu areal hutan tanaman di Jawa Barat memperlihatkan bahwa BJ kayu jati berkisar antara 0.350.45, Kelas Kuat III-IV, dan belum menghasilkan kayu dewasa. Saat ini tegakan (hutan) jati cepat tumbuh semakin banyak dikembangkan oleh masyarakat di berbagai daerah dan kayunya mulai tersedia di pasaran. Mengingat potensinya yang cukup besar namun sifat kayunya yang inferior, maka mutu kayu jati cepat tumbuh yang dihasilkan tersebut perlu ditingkatkan agar lebih bernilai guna. Salah satu teknologi yang dapat diterapkan untuk meningkatkan mutu kayu jati tersebut adalah dengan densifikasi atau pemadatan. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh densifikasi terhadap sifat fisis (kadar air, kerapatan, dan BJ) dan sifat mekanis (keteguhan lentur statis, keteguhan tekan sejajar serat, dan kekerasan) kayu jati cepat tumbuh umur 5 tahun dan membandingkannya dengan kayu jati cepat tumbuh tanpa perlakuan. Manfaat Penelitian Memberikan informasi tentang perubahan sifat kayu jati cepat tumbuh terdensifikasi dan memberikan gambaran mengenai teknologi peningkatkan mutu kayu yang diterapkan.
2
TINJAUAN PUSTAKA Jati Cepat Tumbuh Saat ini telah banyak dikembangkan bibit tanaman jati dengan umur panen yang lebih singkat. Bibit-bibit tersebut memiliki berbagai nama dagang seperti Jati Emas, Jati Super, Jati Unggul, Jati Prima, dan jati yang dikembangkan oleh Pusat Litbang Perum Perhutani yang dikenal dengan nama Jati Plus Perhutani (JPP) (Perhutani 2011). Beberapa perusahaan bahkan sudah berhasil menyempurnakan sistem perakaran bibit JPP menjadi akar tunggang majemuk, sehingga perakarannya kokoh dan batang cepat besar namun tidak mudah roboh. Bibit jati unggul tersebut diberi nama Jati Unggul Nusantara (JUN) dengan masa panen 5 tahun (PT Setyamitra Bhaktipersada 2011). Hasil penelitian Damayanti (2010), Sinaga (2012), dan Muhran (2013) menunjukkan bahwa secara umum karakteristik kayu jati cepat tumbuh termasuk JUN lebih inferior dibandingkan kayu jati konvensional, dari segi kekuatan, keawetan, dan kestabilan dimensi. BJ kayu jati cepat tumbuh umur 4 dan 5 tahun hanya berkisar antara 0.35-0.48 (Kelas Kuat III-IV), sedangkan BJ kayu jati konvensional umur 76 tahun yang diameternya sama mencapai 0.78-0.85 (Kelas Kuat II). Dibandingkan dengan kekerasan kayu jati konvensional yang mencapai 428 kg/cm2 (sisi) dan 414 kg/cm2 (ujung) (Martawijaya et al. 2005), rata-rata kekerasan kayu jati cepat tumbuh hanya sebesar 113 kg/cm2 (sisi) dan 184 kg/cm2 (ujung). Densifikasi Kayu Densifikasi atau pemadatan kayu merupakan salah satu cara untuk memperbaiki atau memodifikasi sifat-sifat kayu. Setelah dipadatkan organisasi (penyusunan) sel-sel penyusun kayu akan menjadi lebih rapat dan porsi rongga sel menjadi jauh berkurang sehingga kayu menjadi lebih padat dan kurang porous. Hal ini mengakibatkan kualitas kayu secara keseluruhan akan meningkat termasuk kehalusan permukaan dan kestabilan dimensi meski warna kayu cenderung menjadi lebih gelap (Hasan dan Tatong 2005). Menurut Sulistyono et al. (2003), proses pemadatan kayu dipengaruhi oleh jenis kayu, plastisitas kayu, kadar air awal kayu, suhu kempa, dan besarnya tekanan kempa. Prinsip densifikasi kayu adalah melunaknya lignin akibat panas yang diberikan sehingga ikatan antar serat menjadi lemah dan dinding sel menjadi lebih plastis. Akibatnya organisasi sel-sel penyusun kayu mudah berubah. Adanya tekanan (kempa) mengakibatkan sel-sel penyusun kayu menjadi pipih (collaps) dan mudah berikatan sesamanya dengan kuat (fiksasi). Menurut Inoue et al. (1993), pengempaan yang dilakukan tidak banyak mempengaruhi atau menurunkan sifat mekanis kayu. Pengempaan dan panas pada proses pemadatan kayu dapat menurunkan tegangan dalam (internal stress) pada kayu (Dwianto et al. 1999).
3 Sifat Fisis Kayu Diantara sifat fisis kayu, kadar air, kerapatan dan BJ merupakan sifat yang penting. Kadar air kayu adalah banyaknya air yang dikandung pada kayu yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering tanurnya. Banyaknya air dalam kayu bervariasi tergantung jenisnya. Kerapatan kayu didefinisikan sebagai perbandingan massa kayu terhadap volumenya pada kondisi kadar air yang sama. Kerapatan kayu berhubungan langsung dengan porositas yaitu proporsi volume rongga sel. Berat jenis kayu merupakan perbandingan antara kerapatan kayu dengan kerapatan benda standar, yaitu air pada suhu 4 ºC dimana pada saat itu nilai kerapatannya adalah 1 g/cm3 (Bowyer et al. 2003). Sifat Mekanis Kayu Sifat mekanis (kekuatan) kayu adalah ukuran kemampuan kayu tersebut untuk menahan gaya-gaya yang datangnya dari luar yang cenderung untuk merubah bentuk dan ukuran kayu. Secara umum sifat mekanis merupakan parameter penting untuk menilai kemampuan kayu yang digunakan sebagai bahan baku yang memikul beban (tujuan struktural) seperti bangunan dan sebagainya. Keteguhan lentur statis, kekuatan tekan sejajar serat, dan kekerasan kayu merupakan tiga sifat mekanis kayu yang dianggap penting. Keteguhan lentur statis adalah ukuran kemampuan kayu untuk mempertahankan bentuk aslinya akibat adanya beban yang cenderung mengubah bentuk dan ukuran. Nilai keteguhan lentur statis ada dua yaitu keteguhan hingga batas proporsi dan keteguhan hingga patah (keteguhan maksimum). Keteguhan maksimum dinilai sebagai MOR (modulus of rupture) yang menunjukkan kekuatan kayu, sedangkan keteguhan hingga batas proporsi dinilai sebagai MOE (modulus of elasticity) yang menunjukkan nilai kekakuan kayu. Semakin kaku kayu tersebut, semakin sulit pula kayu untuk diubah bentuknya, demikian pula sebaliknya. Kekuatan tekan sejajar serat merupakan ukuran ketahanan kayu terhadap beban yang arahnya sejajar serat kayu. Sifat ini dinamakan juga maximum crushing strength (MCS). Kekerasan kayu merupakan kemampuan kayu untuk menahan kikisan dan perusakan pada permukaan kayu. Beban yang digunakan adalah setengah bola baja (diameter 0.444 inci) yang dibenamkan pada permukaan contoh uji. Nilai yang dicari adalah rata-rata pengujian pada bidang radial dan tangensial (Mardikanto et al. 2011).
METODE Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan mulai Januari hingga April 2014 di Laboratorium Sifat Dasar Kayu, Laboratorium Rekayasa Desain Bangunan Kayu, dan di Workshop Pengerjaan Kayu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB.
4 Bahan Bahan utama yang digunakan adalah kayu jati cepat tumbuh dari bagian pangkal batang pohon, dan larutan boraks karbonat berkonsentrasi 2% yang merupakan campuran antara boraks (Na2B4O7.10H2O) dan natrium karbonat (Na2CO3) dengan perbandingan 2 : 1. Kayu jati yang digunakan berupa log yang berasal dari lima batang pohon yang berbeda. Alat Alat yang digunakan diantaranya adalah timbangan elektrik, oven, desikator, jangka sorong, kempa panas, kompor dan drum (untuk merebus), gergaji mesin, ganjal besi tebal 2 cm, moisture meter dan Universal Testing Machine merk Instron tipe 3369. Tahapan Penelitian Persiapan bahan Seluruh log dikonversi menjadi papan tangensial dengan ukuran panjang 50 cm x lebar 15 cm x tebal 4 cm. Dari setiap log dipilih satu sortimen papan yang bebas dari cacat. Papan terpilih kemudian dibagi menjadi 2 kelompok (masingmasing 5 lembar untuk kontrol dan 5 lembar untuk perlakuan densifikasi), kemudian dikering-udarakan selama 2 minggu untuk mencapai kadar air kering udara (12-15%). Papan kontrol selanjutnya dipotong menjadi contoh uji sesuai dengan jenis pengujian yang akan dilakukan (Tabel 1), sedangkan papan untuk perlakuan dipersiapkan untuk tahapan penelitian berikutnya (densifikasi). Pengukuran untuk masing-masing sifat yang diuji dilakukan sebanyak lima kali ulangan. Proses densifikasi kayu Papan contoh dalam kondisi kering udara langsung diawetkan secara rendaman panas (suhu 80 ºC) selama 5 jam. Setelah diawetkan, papan contoh (dalam keadaan panas) langsung dikempa dengan suhu 150 ºC dan tekanan kempa sebesar 20 MPa pada arah radial (sejajar jari-jari), dengan target pengurangan tebal sebesar 50% dari ukuran awal. Setelah dikempa, papan contoh di-equalizing dalam kempa, baru kemudian dkering-udarakan (conditioning) selama 14 hari, lalu dijadikan sampel uji sesuai dengan jenis pengujian yang dilakukan. Pembuatan contoh uji Ukuran contoh uji disajikan pada Tabel 1. Tabel 1 Jenis Pengujian dan ukuran contoh uji No. 1 2 3 4
Pengujian Sifat fisis (kadar air, kerapatan dan BJ) Keteguhan lentur statis Kekuatan tekan sejajar serat Kekerasan
Ukuran contoh uji (cm) 2x2x2 2 x 2 x 30 2x2x6 2 x 2 x 30
5 Pengujian sifat fisis Pengujian sifat fisis dilakukan dengan berpedoman pada standar Inggris (BS 373) untuk contoh kecil bebas cacat. Nilai kadar air (KA), kerapatan dan BJ kayu ditentukan dengan persamaan: (𝐵𝐴 − 𝐵𝐾𝑇) % KA = x 100 𝐵𝐾𝑇 𝐵𝐴 g = Kerapatan 3 𝑉𝐴 cm 𝐵𝐴
BJ =
(𝑉𝐴 ) 𝐾𝑒𝑟𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑎𝑖𝑟 4 ˚𝐶
Pengujian keteguhan lentur statis Pengujian keteguhan lentur statis juga dilakukan dengan berpedoman pada BS 373 untuk contoh kecil bebas cacat. Contoh uji didudukkan mendatar pada mesin dan dilakukan pembebanan terpusat. Jarak sangga ditetapkan sebesar 28 cm. Nilai MOE dan MOR diperoleh dengan persamaan: (3 𝑥 𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠 𝑥 𝐿) (2 𝑥 𝑏 𝑥 ℎ2 ) (𝛥𝑃 𝑥 𝐿³) MOE = (4 𝑥 𝛥𝑦 𝑥 𝑏 𝑥 ℎ3 )
MOR =
Keterangan: MOE = Modulus of elasticity (kg/cm2) MOR = Modulus of rupture (kg/cm2) Pmaks. = Beban hingga contoh uji rusak (maksimum) (kg) ΔP = Perubahan beban yang terjadi di bawah batas proporsi (kg) L = Jarak sangga (cm) Δy = Perubahan defleksi akibat beban (cm) b = Lebar contoh uji (cm) h = Tebal contoh uji (cm)
Pengujian keteguhan tekan sejajar serat Pengujian ini juga dilakukan dengan berpedoman pada BS 373 untuk contoh kecil bebas cacat. Contoh uji didudukkan vertikal pada alat dan dilakukan pembebanan secara perlahan-lahan dengan arah beban sejajar dengan arah serat. Nilai kekuatan tekan sejajar serat ditentukan dengan persamaan: σtk//=
𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠 𝐴
Keterangan: σ tk// = Keteguhan tekan sejajar serat (kg/cm²) Pmaks = Beban maksimum (kg) A = Luas penampang (cm²)
6 Pengujian kekerasan Pengujian dilakukan pada bagian ujung contoh uji keteguhan lentur statis yang sudah dilakukan. Kekerasan yang dihitung adalah kekerasan arah radial dan tangensial. Pembebanan dilakukan dengan membenamkan setengah bola baja berdiameter 1.1278 cm hingga rusak. Nilai kekerasan dihitung dengan rumus: H=
𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠 𝐴
Keterangan: H = Kekerasan kayu (kg/cm²) Pmaks = Beban maksimum (kg) A = Luas penampang (cm²)
a)
b)
c)
Gambar 1 UTM Instron untuk pengujian a) keteguhan lentur statis (MOE dan MOR) b) kekuatan tekan sejajar serat c) kekerasan Analisis Data Pengolahan data dilakukan dengan Microsoft Excel dan SPSS 16.0 for Windows. Untuk mengetahui taraf signifikasi perbedaan perlakuan (antara kontrol dan terdensifikasi) terhadap sifat-sifat yang diteliti dilakukan pengujian beda ratarata dari dua sampel yang berpasangan (Paired Sample t-Test) pada tingkat kepercayaan 95% (α = 0.05). Kriteria pengujian: Jika nilai Prob./ Signifikansi/ p-value < 0.05, maka perbedaan perlakuan memberikan pengaruh nyata Jika nilai Prob./ Signifikansi/ p-value ≥ 0.05, maka perbedaan perlakuan tidak memberikan pengaruh nyata
7
HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Fisis Rekapitulasi nilai rata-rata ketiga sifat fisis kayu yang diteliti disajikan pada Tabel 2. Dari tabel tersebut terlihat bahwa perlakuan densifikasi berpengaruh nyata terhadap sifat fisis yang diteliti. Densifikasi mampu meningkatkan nilai kerapatan dan BJ kayu, serta mengurangi nilai kadar air kayu. Hasil penelitian menunjukkan bahwa akibat dipadatkan, kadar air kayu berkurang sebesar 50.82%, sedangkan kerapatan dan BJ kayu masing-masing meningkat sebesar 67.92% dan 82.22%. Tabel 2 Rekapitulasi rata-rata nilai kadar air, kerapatan dan BJ kayu jati kontrol dan terdensifikasi Sifat fisis kayu yang diteliti Kadar air (%) Kerapatan (g/cm3) BJ
Kondisi
Rata-rata
Kontrol Terdensifikasi Kontrol Terdensifikasi Kontrol Terdensifikasi
18.22 8.96 0.53 0.89 0.45 0.82
Simpangan baku 0.86 1.17 0.02 0.07 0.02 0.07
p-value 0.000 0.001 0.000
Menurut Blomberg (2006), perlakuan densifikasi menyebabkan berkurangnya porsi rongga sel di dalam kayu (porositas) karena memipihnya selsel penyusun kayu. Berkurangnya porositas kayu akan mengakibatkan kayu menjadi lebih rapat dan lebih padat. Hal ini sesuai dengan hasil pengamatan makroskopis yang dilakukan (Gambar 2). Densifikasi juga mengakibatkan berkurangnya sifat higroskopisitas kayu karena daerah amorf berubah menjadi kristalin. Dengan berkurangnya porositas dan higroskopisitas kayu, maka jumlah air dalam kayu akan berkurang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa densifikasi yang diterapkan mampu meningkatkan nilai kerapatan kayu sebesar 67.92% dibandingkan kerapatan kayu kontrolnya. Nilai kerapatan kayu terpadatkan yang diperoleh (0.89 g/cm 3) juga diatas nilai rata-rata kerapatan kayu jati konvensional sebesar 0.75 g/cm3 (Damayanti 2010). Dengan demikian terbukti bahwa densifikasi yang diterapkan pada penelitian ini mampu meningkatkan nilai kerapatan kayu jati cepat tumbuh. Karena kerapatan kayu berhubungan linier dengan kekuatan kayu, maka kekuatan kayu jati terdensifikasi juga akan meningkat. Seperti halnya dengan kerapatan kayu, hasil penelitian juga memperlihatkan bahwa densifikasi yang diterapkan mampu meningkatkan nilai BJ kayu jati cepat tumbuh. Setelah didensifikasi, nilai BJ kayu meningkat hampir 2 kali lipat yaitu dari 0.45 menjadi 0.82 (meningkat 82.22%). Nilai BJ kayu terdensifikasi sebesar 0.82 menunjukan nilai BJ yang lebih tinggi dari BJ kayu jati konvensional. Menurut Martawijaya et al. (2005) rata-rata BJ kayu jati konvensional umur 70 tahun sebesar 0.67. Ini juga membuktikan bahwa perlakuan
8 pengawetan yang diterapkan sebelum kayu didensifikasi tidak memberikan pengaruh yang negatif. Menurut Bowyer et al. (2003) dan Mardikanto et al. (2011) dengan meningkatnya nilai BJ kayu, maka kekuatan kayu juga akan meningkat karena BJ kayu berkorelasi positif dengan kekuatan. Selain berkaitan dengan berkurangnya porositas kayu dan meningkatnya kepadatan kayu, peningkatan nilai BJ kayu jati diduga memiliki hubungan dengan perlakuan pengawetan yang diterapkan. Adanya boron (Gambar 2) berkontribusi pada peningkatan nilai BJ kayu melalui berat kayu kering tanur kayu yang tidak banyak berkurang meski masih perlu dibuktikan lebih lanjut. Sifat Mekanis Rekapitulasi nilai rata-rata masing-masing sifat mekanis kayu yang diteliti disajikan pada Tabel 3. Secara statistik dari Tabel 3 diketahui bahwa ada perbedaan yang nyata antara sifat mekanis kayu jati kontrol dan sifat mekanis kayu jati terdensifikasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa akibat dipadatkan, kekerasan kayu meningkat yaitu sebesar 107% (merupakan peningkatan tertinggi), sedangkan MOE, MOR, dan kekuatan tekan sejajar serat kayu meningkat masingmasing meningkat sebesar 62%, 72%, dan 77%. Tabel 3 Rekapitulasi rata-rata nilai MOE, MOR, kekuatan tekan sejajar serat dan kekerasan kayu jati kontrol dan terdensifikasi Sifat mekanis kayu yang diteliti Modulus of elasticity (MOE); kg/cm2 Modulus of rupture (MOR); kg/cm2 Kekuatan tekan sejajar serat; kg/cm2 Kekerasan; kg/cm2
Kondisi
Rata-rata
Kontrol Terdensifikasi Kontrol Terdensifikasi Kontrol Terdensifikasi Kontrol Terdensifikasi
90853 147102 689 1185 320 566 99 205
Simpangan baku 8170 11631 76 99 22 95 21 42
p-value 0.000 0.002 0.006 0.010
Meningkatnya MOE disebabkan karena meningkatnya derajat kristalinitas molekul selulosa penyusun utama dinding sel (Amin dan Dwiato 2006; Blomberg 2006). MOR merefleksikan kapasitas beban maksimum yang dapat diterima oleh kayu. Menurut Tsoumis (1991) dan Bowyer et al. (2003), peningkatan nilai kerapatan dan BJ kayu sangat berkontribusi pada peningkatan nilai MOR. Semakin tinggi kerapatan dan BJ kayu, maka MOR akan meningkat. Struktur yang lebih padat dan tetap berikatan kuat karena lignin tidak mengalami kerusakan mengakibatkan kekuatan dan kestabilan kayu akan meningkat. Kekuatan tekan sejajar serat kayu jati cepat tumbuh terdensifikasi meningkat dari 320 kg/cm2 menjadi 566 kg/cm2. Menurut Blomberg (2006) serta Arinana dan Diba (2009), selain dipengaruhi oleh kerapatan dan BJ kayu, peningkatan kekuatan tekan sejajar serat juga berkaitan dengan peningkatan derajat kristalinitas selulosa yang ada di dinding sel. Secara makro, peningkatan kekuatan
9 tekan sejajar serat pada kayu jati terdensifikasi direfleksikan oleh struktur kayu yang lebih padat. Kekerasan kayu merupakan kemampuan kayu untuk menahan kikisan dan perusakan pada permukaannya (Mardikanto et al. 2011). Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekerasan kayu jati terdensifikasi meningkat sebesar 107% dibandingkan kekerasan kayu kontrolnya (peningkatan tertinggi). Peningkatan nilai kekerasan juga berhubungan dengan peningkatan nilai kerapatan dan BJ kayu. Dengan demikian perbaikan sifat mekanis paling tinggi pada kayu terdensifikasi dalam penelitian ini adalah sifat kekerasannya yaitu ketahanan permukaan kayu terhadap beban kikisan dari luar.
Gambar 2 Makroskopis penampang kayu jati cepat tumbuh a) kontrol b) terdensifikasi dengan perbesaran 30 kali
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Perlakuan densifikasi yang diterapkan mampu meningkatkan sifat fisis dan sifat mekanis kayu jati cepat tumbuh umur 5 tahun. Dibandingkan dengan kayu jati cepat tumbuh tanpa perlakuan, kadar air kayu berkurang 50.82%, kerapatan kayu meningkat sebesar 67.92%, BJ kayu meningkat sebesar 82.22%, MOE meningkat 62%, MOR meningkat sebesar 72%, kekuatan tekan sejajar serat meningkat 77%, dan kekerasan meningkat 107%. Berdasarkan uji nilai rataratanya diketahui bahwa perlakuan densifikasi meningkatkan mutu kayu yang diteliti secara nyata. Saran Densifikasi mampu meningkatkan sifat fisis dan mekanis kayu jati cepat tumbuh umur 5 tahun. Karena ketersediaan kayu ini diperkirakan meningkat di masa depan maka perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai sifat keterawetan, keawetan, pengerjaan, finishing dan lain-lain dalam rangka meningkatkan daya guna kayu tersebut.
10
DAFTAR PUSTAKA Amin Y, Dwianto W. 2006. Pengaruh Suhu dan Tekanan Uap Air Terhadap Fiksasi Kayu Kompresi dengan Menggunakan Close System Compression. Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis 4 (2) : 55-60. Arinana, Diba F. 2009. Kualitas Kayu Pulai (Alstonia scholaris) Terdensifikasi (Sifat Fisis, Mekanis, dan Keterawetan). ITHH. 2(2): 78-88. [BBPBPTH]. Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman Hutan. 2013. Litbang Pemuliaan Jati (Tectona grandis) [Internet]. [11 Maret 2014]. http://www.biotifor.or.id/2013/. Blomberg J. 2006. Mechanical and Physical Properties of Semi-Isostatically Densified Wood. Doctoral Thesis. Unpublished. Bowyer JL, Shmulsky R, Haygreen JG. 2003. Forest Products and Wood Science: An Introduction. Fourth Edition. Iowa (US): IOWA State University Pr. [BS]. British Standar. 1957. Methods of Testing Small Clear Specimens of Timber. London (GB): BS 373. Damayanti R. 2010. Struktur makro, mikro, dan ultramikroskopik kayu jati unggul nusantara dan kayu jati konvensional [tesis]. Bogor (ID) : Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Dwianto W, Morooka T, Norimoto M and Kitajima T. 1999. Stress Relaxation of Sugi (Cryptomeria japonica D.Don) in Radial Compression under High Temperature Steam. Holforschung 53 : 541-546. Hasan H, Tatong B. 2005. Pengaruh Pemadatan terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Palapi. Media Komunikasi Teknik Sipil Volume 13, No. 1, Edisi XXXI Pebruari 2005. Palu (ID) : Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tadulako. Inoue M, Nomorito M, Tanahashi M and Rowell RM. 1993. Steam or Heat Fixation of Compressed Wood. Wood and Fiber Sci. 25 (3):224-235. Mardikanto TR, Karlinasari L, Bahtiar ET. 2011. Sifat Mekanis Kayu. Bogor (ID) : IPB Pr. Martawijaya A, Kartasujana I, Kadir K, Prawira SA. 2005. Atlas Kayu Indonesia Jilid I. Bogor (ID) : Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Muhran. 2013. Kualitas pertumbuhan dan karakteristik kayu jati (Tectona grandis L.f) hasil budidaya [skripsi] Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor. Perhutani. 2011. Jati Plus Perhutani (JPP) [Internet]. [11 Maret 2014]. http://www.perumperhutani.com/produk-layanan/benih-dan-bibit/jati-plusperhutani/. PT Setyamitra Bhaktipersada. 2011. Jati Unggul Nusantara (JUN) [Internet]. [11 Maret 2014]. http://www.jatijun.com. Sinaga DKD. 2012. Evaluasi kualitas pertumbuhan dan karakteristik kayu jati (Tectona grandis L.f) unggul nusantara umur empat tahun [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor. Sulistyono, Nugroho N, Surjokusumo S. 2003. Teknik Rekayasa Pemadatan Kayu II: Sifat Fisik dan Mekanik Kayu Agatis (Agathis lorantifolia Salisb.) Terpadatkan dalam Konstruksi Bangunan Kayu. Buletin Keteknikan Pertanian Vol. 17, No.1, April 2003 hal 32-45. Tsoumis G. 1991. Science and Technology of Wood. New York: Van Nostrand Reinhold.
Lampiran 1 Rata-rata nilai perhitungan sifat fisis dan mekanis kayu jati tanpa perlakuan (kontrol) dan kayu jati terdensifikasi (perlakuan)
11
12 Lampiran 2 Hasil uji-t pada tingkat kepercayaan 95%
13
14
15
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Banjarnegara pada tanggal 13 April 1992 dari ayah Ir Slamet Budiarto dan ibu Rudatin. Penulis adalah puteri pertama dari dua bersaudara. Tahun 2010 penulis lulus dari SMA Negeri 42 Jakarta dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah bertugas sebagai asisten praktikum m.k. Sifat Fisis Kayu pada tahun ajaran 2013/2014. Selain itu penulis juga aktif pada berbagai organisasi kemahasiswaan diantaranya sebagai anggota Divisi Internal HIMASILTAN (Himpunan Mahasiswa Hasil Hutan) periode 2011/2012 dan 2012/2013, anggota Divisi Kewirausahaan Pengurus Cabang Sylva Indonesia IPB periode 2011/2012, dan sebagai Sekretaris Departemen Keuangan Pengurus Pusat Sylva Indonesia periode 2012/2014. Beberapa prestasi yang diraih oleh penulis dalam bidang non-akademik diantaranya juara 2 cabang Aerobik dan juara 3 cabang Basket Puteri pada Olimpiade Mahasiswa IPB tahun 2013. Kegiatan parktek yang pernah penulis lakukan adalah Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan (PPEH) di jalur Gunung Sawal-Pangandaran, Jawa Barat pada tahun 2012, Praktek Pengelolaan Hutan (PPH) di Hutan Pendidikan Gunung Walat (HPGW), Sukabumi Jawa Barat pada tahun 2013, dan Praktek Kerja Lapang (PKL) di PT Katingan Timber Celebes, Makassar, Sulawesi Selatan juga pada tahun 2013. Sebagai salah satu syarat untuk memperloleh gelar Sarjana Kehutanan dari Institut Pertanian Bogor, penulis melakukan penelitian dan menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengaruh Densifikasi terhadap Sifat Fisis dan Sifat Mekanis Kayu Jati (Tectona grandis L.f.) Cepat Tumbuh” dibawah bimbingan Prof Dr Ir Imam Wahyudi, MS.
