Minggu 3 Pokok Bahasan: Sifat dan Perilaku Bahan Kayu Sub Pokok Bahasan : a. Pengantar b. Sifat kimia c. Sifat fisika d. Sifat mekanik a. Pengantar Dinding dari sel-2 yang terbentuk menggambarkan kandungan dari kayu. Semua terkait dengan kandungan kimiawi dan bentukannya menunjukkan sifaat secara kimiawi dari kayu. Pengenalam terhadap bentukan sel-2 dinding yang lembut menuntun kearah pengertian dan perilaku sifar fisikalis kayu seperti halnya proses kerusakan kayu. Dengan bantuan peralatan optis modern dapat diarahka dan diamati lokasi serangan dari jamur perusak kayu pada dinding sell. 1. Lapisan dinding sell kayu Bentuk dinding sell mencakup lapisan yang tidak terstruktur dan empat lapisan struktur yang dapat ditunjukkan lewat kandungan selulosa, beda ketebalan dan beda jumlah Ligninnya. Dari temuan yang terbaru ditunjukan adanya 5 lapisan pada macam kayunya, lapisan itu menggambarkan selimut bagian dalam dari ruang sell, walupun bentukannya tidak obligatoris. Lihat dalam tabel di bawah Tabel: Bentuk lembut dari dinding sel Bagian
Bagian halus
Jum. lamella
pokok Lamella
-
1
Ketebalan
Orientasi
Kesimpulanm
um
Fibrill/serat
0,07
-
Pektin
tengah (M)
Liknin
Dinding
P1
1
Primer (P)
P2
1
0,15
Tekstur
M
dan
P
mengandung 70 % Lignin 17 % 13% Selulosa
Dinding
S1
3 —6
0,26 — 0,4
°
Paralel, 50
-
°
Sekunder (S)
70 membelok
30%
dari As Sel S2
30 —150
2,0 — 10,0
°
Paralel, 5 —30
44% Lignin
26% Selulosa °
17% Lignin
75 s/d 85%
membelok dari
32%
ketebalan
As Sel
51% Selulosa
Universitas Gadjah Mada
1
Dinding
atau S3
0-6
0,0 — 0,5
Tertiera
Paralel, jaring-2, 600
—900
membelok dari
13% Lignin 37% 50% Selulosa
As selnya
Kandungan kimiawai dari elemen dinding sel menunjukan aarti dari kemampuan dari sell itu dalam pembeban dari enzim dan secara mekanis. Plasma dalam proses pertumbuhannya memproduksi selulusa, Hemiselulosa dan lignin. Dari Tabel terlihat pada Lamela tengah dan dinding Primer ditunjukkan besamya bagian lignin. Disampin Hemisellulosa dan lignin diendapkan bahan lain dalam serat-2 selulosanya. Dari Tabel ditunjukan secara jelas, sifat dinding sel yaitu dinding sekunder (S2) deng 75 85% dari ketebalanm, dimana ditunjukkan sekitar 51 %nya adalah selulosa. Seratselulosa dari mikro Lamella diketahui berada tegak ter hadap as sell. Sebagiman pada seutas tali kekuatan kayu searah serat besar. Dinding sekunder ini tidak tahan terhadap serangan dari jamur2 tertentu mis. jamur coklat, putih). b. Sifat Kimia dari Kayu Semua kayu mengadung 4 komponen unsur kimia, diantaranya adalah: 1. Sellulosa Kayu mengandung sekitar 70% sellulosa. Ada 2 tipe Selulosa yaitu Alpha selulosa dan Hemi selulosa. Alpha selulosa bahan dasar untuk pembuatan kertas, tekstil tiruan dan plastik. Hemiselulosa tidak banyak digunakan. Sellulosa memberikan kekuatan tarik pada kayu.
2. Lignin Unsur ini ada sekita 18 s/d 20% di dalam kayu. Lignin menjadikan kayu padat dan memiliki kekuatan menahan tekan pada kayu yang besar
3. Bahan Ekstraks bahan Ekstrak bukan merupakan bagian dari struktur kayu, tetapi ia memberikan nilai tambah pada warna, rasa dan daya tahan atau kewatan. Bahan ini dapat larut oleh air atau alkohol, ether, benzin. 4. Mineral bentuk Abu Bahan mnineral ini ada sekitar 0,2 s/d 1 % di dalam kayu, ia merupakan bagian dari struktur kayu. Mineral ini terbentuk dari reaksi antar Sellulosa dan Lignin yang terbakar. Universitas Gadjah Mada
2
Selain ke 4 unsur kimia di atas kayu mengandung air antara 45 s/d 80 % M pada kondisi kayu barn ditebang. Pada kondisi kayu kering udara air yang ada dalam kayu sekitar 15 s/d 20%
Gambar/ Skema 2.1 : Komposisi Kandungan Kimia pada Kayu
Sumber : Holz als Werkstoff c. Sifat Fisikalis dari Kayu Kayu terdari atas banyak sekali serat-2 berbentuk pipa yang sejajar arah batang, atau memanjang. Pipa-pipa memanjang tersusun tidak teratur, kadang sejajar dan bersilangan menjadi kayu tidak memiliki dimensi ruang berlobang yang sama dan searah. Kayu adalah bahan kerja yang porus. Porositas kayu tidak sama, sangat tergantung dari macaw tempat tumbuh kayu, berat jenis dsb. Kandungan kelembaban kayu erat kaitannya dengan nilai kepadatan serat kayunya. Semakin padat jumlah serat per cm2 atau Berat Jenis kayu kelembaban kayu semakin kecil, Lihat Grafik di bawah.
Grafik: Hubungan Kepadatan Serat ( Rohdichte) dan Kelembaban (Feuchtigkait)
Universitas Gadjah Mada
3
Sumber: Kollmann dalam Holz als Werkstoff Di dalam pori-2 itu air tersimpan, menjadikan kayu dalam keadaan jenuh air, air bebas. Titik kejenuhan serat (FSB) pada sekitar 30% M terjadi kalau air bebas keluar dan tinggal air pada dinding serat kayu, air terikat. Pada titik jenuh serat kayu tidal( lagi mengalami penambahan volume. Sebaliknya, kayu akan mengalami penyusutan kalau kelembaban kayu lebih rendah dari kelembaban jenuh serat.
Gambar 2.2. Skema bentuk hubungan air di dalam kayu
Sumber: Holz als Werk stoff
Grafik: Keterkaitan Modul-E , sudut pengujian dan serat Serat Kayu Universitas Gadjah Mada
4
D= kuat tekan, B= Kuat tekuk, E= Elastisitas dan Z= kuat tarik Sumber; Holz als Werkstoff Ketegangan yang diijinkan untuk perhitungan statis dari bahan kayu jumlahnya hanya 1/6 kekuatan yang menyimpang dari percobaan yang dilakukan. Pengaruh yang besar dari arah pembebanan terhadap kekuatan efektif dan bahan kayu dapat dijelaskan juga anti utama dari penyimpangan arah serat kayu untuk penetapan nilai dari klas kuat kayunya Untuk kekuatan ketegangan yang diijinkan menjadi sangat penting untuk diperhatikan, diluar dari aneka kekuatan/keteguhan dan kandungan kelembaban, adalah klas kuat kayu dan lama pembebanan pada bangunan. Perubahan kelembaban dalam kayu, dibawah titik jenuh serat, akan menyebabka kayu mengalami kembang susut. Berkembang ketika mendapat penambahan air dan menyusut setelah air pada dinding serat terlepas, berkurang. Kembang susut kayu akan berpengaruh terhadap bentuk kayu. Perubahan itu tidak sama besar, tergantunga pada arah potongan kayunya.
Tabel: Kembang (+) dan susut (-) menurut arat potongan kayu
Macam kayu
Arah Tangensial Arah Radial
Arah Longitudinal
Fichte
+ 7,8
_ 0,33
+ 3,6
_ 0,16
+ 0,3
0,01
Kiefer
7,7
0,29
4,0
0,17
0,4
0,01
Universitas Gadjah Mada
5
Eiche
7,8
0,35
4,0
0,20
0,4
0,01
Buche
11,8
0,45
5,8
0,22
0,3
0,0013
Sumber: Holz als Werkstoff
d. Sifat Mekanik Kayu Setiap kayu memiliki sifat mekanik yang berbeda. Hal itu bergantung pada:
arah serat kepadatan serat kayu atau berat jenis kelembaban struktur kayu Sifat elastis dari kayu merupakan hal yang tidak ditemukan pada bahan lain. Keuntungan itu dapat diterangkan dari susunan yang ditunjukan secara anatomis oleh elemen struktur kayunya. Walau ketebalan kayu kecil namun is memiliki kekuatan tarik dan tekan searah serat yang besar. Keterkaitan antara Modul-E atau beda keteguhan dan sudut pengujian dan arah serat dapat di lihat pada grafik di bawah Tabel : Nilai Rata-2 Berat Jenis, Modul Elastisitas dan Kekuatan dari Macam Kayu yang Digunakan pada Kelembaban Kayu 12%M
Universitas Gadjah Mada
6
Sumber; Holz als Werkstoff
Universitas Gadjah Mada
7
Tegangan ijin untuk kayu bangunan sesuai dengan Klas kayu menurut PPKI 1961 dapat dilihat pada Tabel di bawah. Tegangan ijin tarik dan desak terlihat sama besar (PKKI 61) namun pada kenyataannya kuat tank searah seratnya tidak lebih besar dari kuat tekan. Oleh karena itu kuat tarikan dan juga pada kayu cabang ( pada kayu berdaun jarum) hares diperhatikan. Bandingkan Tergangan Ijin dari DIN 4074 dan PKKI 61. Tabel Tegangan Ijin Kayu ( kg/cm2) dan Modulus Elastisitas (E) Tegangan ijin
Klas Kekuatan Kayu
Kayu Jati
Kayu
I
II
III
IV
ᶹlt
150
100
75
50
130
ᶹtk // = ᶹtt//
130
85
60
45
110
ᶹtk
40
25
15
10
30
Ƭ //
20
12
8
5
15
ᶹtt
125.000
100.000
80.000
60.000
100.000
Keterangan: It = lentur, tk = tekuk, // = sejajar serat, = tegak lurus
serat
Sumber: Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia, 1961 Tabel : Tegangan Ijik Kayu dari DIN 1052 untuk Kayu bangunan dengan Klas kayu menurut DIN 4074 Art der Beanspruchung
Biegung
Zuiassige Spannungen in NI/mm 2 NadelhOlzer BrettschichtEiche and (europaische) holz (aus Buche europaischen NadelhOlzern verleimt) Guteklasse GUteklasse III II I II I 7 I 10 13 11 14
Zug in Faserrichtung
0
8,5
10,5
8,5
10,5
Druck in Faserrichtung Druck quer zur Faserrichtung Abscheren in Faserrichtung
6 2
8,5 2
11 2
8,5 2
11 2
0,9
0,9
Azobe
mittlere GUte 11 10
25
10 3
20 8
1
2
23
, 0,9
0,9
0,9
Sumber : Holz als Werkstoff
Universitas Gadjah Mada
8
