TINJAUAN PUSTAKA
3.2 Alat dan Bahan .1 Alat
Alat yang digunakan untuk pengujian sifat fisis terdiri dari kaliper, oven, timbangan elektrik dan desikator, sedangkan untuk uji mekanis adalah universal testing machine merek Amsler dan Instron.
3.2.2 Bahan
Bahan utama adalah kayu surian (Toona sinensis) dari tiga batang pohon yang berasal dari Kabupaten Indramayu, Jawa Barat. Diameter dan umur pohon serta perlakuan silvikulturnya tidak diketahui.
3.3 Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan meliputi persiapan dan pembuatan contoh uji, pengujian sifat fisis, pengujian sifat mekanis dan pengolahan data.
3.3.1 Persiapan dan pembuatan contoh uji
Pohon-pohon suren yang terpilih kemudian ditebang pada ketinggian 10-15 cm dari tanah, lalu dipotong menjadi tiga bagian, yaitu pangkal, tengah dan ujung, masing-masing sepanjang 150-200 cm. Dari masing-masing bagian, diambil log pendek berukuran 60 cm. Bagian kayu teras dari masing-masing log tadi selanjutnya dipotong menjadi sortimen dengan ukuran penampang 2,5 cm x 2,5 cm pada empat sisi yang berbeda (Gambar 1). Seluruh sortimen tersebut kemudian dibungkus rapi dan dibawa ke Bogor untuk selanjutnya dijadikan sampel uji sesuai dengan sifat dan prosedur pengujian yang digunakan.
`
Gambar 1 Pembagian batang dan persiapan pembuatan contoh uji 3.3.2 Pengujian KA, kerapatan dan BJ kayu
KA, kerapatan dan BJ kayu diuji sesuai prosedur BS: 373-1957. Masing-masing contoh uji berukuran 2 cm x 2 x cm x 2 cm. KA, kerapatan dan BJ kayu dihitung dengan rumus:
KA = (BB-BKT) / BKT x 100% Kerapatan = BB / VB
BJ Kayu = (BKT / VB) / Kerapatan Air Dimana:
BB = berat awal (kondisi basah) contoh uji
BKT = berat konstan (kondisi kering tanur) contoh uji VB = volume awal (kondisi basah ) contoh uji 3.3.3 Pengujian Sifat Mekanis
Sifat mekanis yang diuji terdiri dari: 3.3.3.1 Keteguhan lentur statis
Keteguhan lentur statis diuji dengan mengikuti prosedur pengujian sebagaimana ASTM D143 2005. Contoh uji berukuran 2,5 cm x 2,5 cm x 41 cm, dan pembebanan dilakukan di tengah bentang. Jarak sangga 36 cm (Gambar 2).
Ujung Tengah Pangkal 2,5 cm 2,5 cm 60 cm
Beban 2,5 cm 2,5 cm
41 cm
Gambar 2 Pelaksanaan pengujian keteguhan lentur statis
Dari uji keteguhan lentur statis dapat diperoleh nilai modulus of elasticity (MOE) dan modulus of rupture (MOR). MOE dan MOR dihitung dengan rumus:
MOE = (∆P L
3) / 4 ∆y b h
3MOR = (3 P L) / 2 b h
2 Dimana:MOE = Modulus of elasticity (kg/cm2) MOR = Modulus of rupture (kg/cm2)
∆P = Perubahan beban yang terjadi di bawah batas proporsi (kg) L = Jarak sangga (cm)
∆y = Defleksi yang terjadi akibat pembebanan (cm) b = Lebar contoh uji (cm)
h = Tebal contoh uji (cm)
3.3.3.2 Keteguhan tekan sejajar serat
Contoh uji berukuran 2,5 cm x 2,5 cm x 10 cm. Pembebanan dilakukan secara perlahan-lahan sampai contoh uji mengalami kerusakan. Arah pembebanan sejajar dengan arah serat pada kedudukan contoh uji vertikal (ASTM D143 2005) (Gambar 3). Nilai keteguhan tekan sejajar serat dihitung dengan rumus:
σ
tk//= P maks / A
Dimana:σtk// = Keteguhan tekan sejajar serat (kg/cm²) P maks = Beban maksimum (kg)
Gambar 3 Ilustrasi pengujian keteguhan tekan sejajar serat 3.3.3.3 Kekerasan
Contoh uji kekerasan berukuran 2,5 cm x 2,5 cm x 10 cm. Pengujian dilakukan dengan membebankan setengah bola baja masuk ke dalam kayu (ASTM D143 2005) (Gambar 4). Kekerasan kayu dihitung dengan rumus:
H = P maks / A
Dimana:H = Kekerasan sisi (kg/cm²) P maks = Beban maksimum (kg) A = Luas penampang (cm²)
Gambar 4 Ilustrasi pengujian kekerasan Beban 10 cm 2,5 cm 2,5 cm Beban 10 cm 2,5 cm 2,5 cm
3.3.4 Analisis Data
Data kemudian dianalisis menggunakan rancangan acak lengkap satu faktor (bagian batang) dengan software SPSS 13.0 dan enam ulangan (dua sampel per bagian batang x 3 pohon). Model umum RAL yang digunakan pada penelitian ini adalah:
Y
ij= µ + τ
i+ ε
ij Dimana:Yij = Pengukuran pada bagian batang ke-i dan ulangan ke-j µ = Rataan umum
τ i = Pengaruh bagian batang ke-i
ε ij = Pengaruh acak (galat) pada bagian batang ke-i ulangan ke-j i = Bagian batang (pangkal, tengah dan ujung)
j = Ulangan (1, 2, ..., 6)
Selain itu, akan dibuat regresi sederhana antara BJ dengan MOE, BJ dengan MOR, BJ dengan keteguhan tekan sejajar serat dan BJ dengan kekerasan kayu apabila hubungan keduanya berbeda nyata.
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Sifat Fisis 4.1.1 Kadar air
Rata-rata nilai kadar air (KA) kayu surian kondisi kering udara pada masing-masing bagian batang (pangkal, tengah dan ujung) disajikan pada Tabel 1. Hasil lengkap perhitungan disajikan pada Lampiran 1.
Tabel 1 Rata-rata KA kayu surian pada masing-masing bagian batang
Ulangan Pangkal Tengah Ujung
1 15,85 12,52 16,07 2 16,67 13,06 17,66 3 15,20 13,49 16,88 4 15,25 13,22 17,31 5 13,48 12,18 13,50 6 13,22 11,70 16,78 Rata-rata 14,94 12,69 16,37
Dari Tabel 1 diketahui bahwa KA tertinggi terdapat di bagian ujung batang (16,37%), kemudian diikuti KA di bagian pangkal (14,94%), dan yang terendah pada bagian tengah batang (12,69%). Secara umum rata-rata KA kayu surian kondisi kering udara adalah 14,85%. Nilai ini masuk dalam selang nilai KA kering udara atau KA keseimbangan untuk wilayah Bogor dan sekitarnya (14-18%). Hasil penelitian ini lebih rendah dengan Darwo (1994) untuk kayu borneo (16,85%), Risnasari (2008) untuk kayu sengon (16,30%) dan Muslim (2011) untuk kayu mangium (15,17%).
Hasil analisis sidik ragam atau ANOVA (Tabel 2) menunjukkan bahwa bagian batang sangat berpengaruh terhadap nilai KA kayu. Bagian tengah batang menghasilkan nilai KA yang terendah, sedangkan bagian ujung menghasilkan KA yang tertinggi.
Tabel 2 Analisis sidik ragam KA per masing-masing bagian batang
Sumber Keragaman Jumlah Kuadrat Nilai Tengah Derajat Bebas Kuadrat
Tengah F Hitung Sig.
Bagian Batang 41,130 2 20,565 13,587 0,000
Kesalahan 22,704 15 1,514
Perbedaan nilai KA pada masing-masing bagian batang sebagaimana di atas selain disebabkan oleh perbedaan kondisi lingkungan tempat tumbuh dan asal (heredity) pohon juga dipengaruhi oleh proporsi kayu juvenil yang ada. Bagian ujung batang selain didominasi oleh sel-sel yang berdinding tipis dengan diameter lumen yang lebih besar, juga merupakan bagian yang masih hidup sehingga lebih banyak mengandung air. Selain itu abnormalitas pada pertumbuhan pohon seperti adanya kayu tarik dan kayu tekan juga akan mempengaruhi nilai KA kayu (Tsoumis 1991).
4.1.2 Berat jenis (BJ)
Rata-rata BJ kayu surian pada masing-masing bagian batang (pangkal, tengah dan ujung) disajikan pada Tabel 3. Hasil lengkap perhitungan disajikan pada Lampiran 1.
Tabel 3 Rata-rata BJ kayu surian pada masing-masing bagian batang
Ulangan Pangkal Tengah Ujung
1 0,54 0,55 0,51 2 0,52 0,60 0,52 3 0,49 0,57 0,55 4 0,46 0,53 0,53 5 0,46 0,54 0,60 6 0,47 0,53 0,41 Rata-rata 0,49 0,55 0,52
Dari Tabel 3 diketahui bahwa BJ tertinggi terdapat di bagian tengah batang (0,55), kemudian diikuti oleh BJ di bagian ujung (0,52), dan yang terendah pada bagian pangkal batang (0,49).
Hasil analisis sidik ragam atau ANOVA (Tabel 4) menunjukkan bahwa bagian batang tidak mempengaruhi nilai BJ kayu. Dengan demikian, meskipun nilai BJ kayu bervariasi, secara umum BJ kayu surian di bagian pangkal setara dengan yang di bagian tengah maupun yang di bagian ujung batang. Secara umum rata-rata BJ kayu surian yang diteliti adalah sebesar 0,52. Dengan nilai BJ kayu yang demikian, kayu surian masuk dalam Kelas Kuat III. Menurut Yap (1997), kayu-kayu dengan selang nilai BJ kayu 0,40-0,60 masuk dalam Kelas Kuat III.
Tabel 4 Analisis sidik ragam BJ kayu per masing-masing bagian batang Sumber Keragaman Jumlah Kuadrat Nilai Tengah Derajat Bebas Kuadrat
Tengah F Hitung Sig.
Bagian Batang 0,012 2 0,006 3,122 0,074
Kesalahan 0,029 15 0,002
Total Terkoreksi 0,041 17
BJ kayu surian hasil penelitian ini meski lebih besar dari Martawijaya et al. (2005b) tetap masuk dalam selang yang mereka hasilkan. Menurut Martawijaya et al. (2005b), BJ kayu surian berkisar 0,27-0,67, dengan rata-rata sebesar 0,39. Menurut Pandit dan Kurniawan (2008), BJ kayu dari jenis yang sama bisa saja bervariasi karena dipengaruhi oleh umur pohon, tempat tumbuh, dan kecepatan pertumbuhan pohon. Dibandingkan dengan Martawijaya et al. (2005a), BJ kayu surian yang diteliti juga lebih rendah dari BJ kayu jati (0,67).
4.1.3 Kerapatan
Rata-rata kerapatan kayu surian pada bagian pangkal, tengah dan ujung batang disajikan pada Tabel 5. Hasil lengkap perhitungan disajikan pada Lampiran 1. Dari Tabel 5 diketahui bahwa kerapatan kayu tertinggi terdapat di bagian tengah batang (0,64 g/cm3), kemudian diikuti oleh kerapatan kayu di bagian pangkal (0,61 g/cm3), dan yang terendah pada bagian ujung batang (0,57 g/cm3).
Tabel 5 Rata-rata kerapatan kayu surian (g/cm3) pada masing-masing bagian batang
Ulangan Pangkal Tengah Ujung
1 0,56 0,62 0,55 2 0,57 0,67 0,60 3 0,65 0,64 0,60 4 0,59 0,60 0,62 5 0,64 0,69 0,53 6 0,68 0,61 0,54 Rata-rata 0,61 0,64 0,57
Kerapatan kayu surian hasil penelitian ini relatif sama dengan kerapatan kayu mahoni dan atau kayu mangium, tetapi lebih besar dibandingkan dengan kerapatan kayu sengon. Kerapatan kayu mahoni dan kayu mangium masing-masing sebesar 0,57 g/cm3 (Wahyuni 2006) dan 0,61 g/cm3 (Subiyanto 2006), sedangkan kerapatan kayu sengon adalah 0,36 g/cm3 (Amin 2006).
Hasil analisis sidik ragam atau ANOVA (Tabel6) menunjukkan bahwa bagian batang berpengaruh nyata terhadap nilai kerapatan kayu.
Tabel 6 Analisis sidik ragam kerapatan kayu surian per masing-masing bagian batang Sumber Keragaman Jumlah Kuadrat Nilai Tengah Derajat Bebas Kuadrat
Tengah F Hitung Sig.
Bagian Batang 0,013 2 0,007 3,877 0,044
Kesalahan 0,025 15 0,002
Total Terkoreksi 0,038 17
Kerapatan kayu yang terdapat di bagian tengah batang merupakan nilai yang tertinggi, sedangkan yang di bagian ujung adalah yang terendah. Menurut Bowyer et al. (2003), bagian ujung batang merupakan bagian dengan porsi kayu juvenil terbesar dan porsi kayu dewasa terkecil. Sel-sel penyusunnya didominasi oleh sel dengan dinding yang tipis dan rongga sel yang lebih lebar. Inilah sebabnya mengapa kerapatan kayu di bagian ujung batang selalu lebih kecil dibandingkan dengan bagian batang yang lain.
Tingginya nilai kerapatan kayu di bagian tengah batang dibandingkan dengan yang di pangkal batang mengikuti Sanio, dimana dinding sel cenderung bertambah tebal dari pangkal ke suatu titik dan kemudian terus berkurang ke arah ujung batang. Semakin tebal dinding sel, maka kerapatan akan semakin meningkat.
4.2 Sifat Mekanis