Secara visual perlakuan uap pada suhu dan waktu yang sama (180 oC, 30 menit) menghasilkan kayu kompresi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 a dan b. Secara umum kayu kompresi dari kondisi kering menghasilkan bentuk dan ukuran yang lebih baik. Perlakuan uap dengan suhu dan tekanan juga dapat mengakibatkan kerusakan kayu kompresi (Gambar 1 c).
Gambar 1. Hasil kayu kompresi dari kayu (a) kering, (b) basah, dan (c) kerusakan kayu kompresi dengan metode CSC pada kondisi kayu basah.
Ukuran tebal dari contoh uji kayu kompresi setelah perlakuan uap ditunjukkan pada Gambar 2. Perlakuan panas memberikan pengaruh pada target ketebalan yang dihasilkan, baik contoh uji pada dari kondisi kering maupun basah. Contoh uji kayu kompresi dengan metode CSC yang menggunakan kayu basah memiliki ukuran tebal yang lebih kecil atau terjadi penyimpangan ketebalan yang lebih besar, dan penggunaan kayu kering menghasikan kayu kompresi dengan ketebalan lebih mendekati ketebalan yang ditargetkan.
Gambar 2. Ukuran tebal hasil kayu kompresi
Dalam kondisi basah (TJS), kayu akan cenderung lebih mudah melunak. Peningkatan suhu dan atau kadar air kayu akan melunakkan struktur kayu (Lenth and Kamke 2001), sehingga komponen-komponen polimer amorphous kayu berada pada kondisi di atas suhu Tg dan berarti bahwa kayu berada dalam keadaan melunak (Lenth and Haslett 2003; Dwianto et al. 1999). Kawai (1996), Krisdianto (2004) dalam Amin dan Dwianto (2006) memaparkan bahwa kadar air kayu yang berubah menjadi uap panas dapat terdifusi ke bagian dalam struktur kayu, sehingga akan menimbulkan tekanan uap (internal vapour pressure) di dalam rongga sel kayu. Dengan demikian kadar air yang lebih tinggi membantu terbentuknya kondisi lunak yang lebih cepat sejalan dengan tekanan uap yang semakin tinggi. Kayu yang melunak dan di dalam ruang bertekanan dan panas yang tinggi, mengakibatkan kayu terdeformasi melebihi dari ketebalan yang ditentukan dan juga dapat mengakibatkan kerusakan kayu kompresi (Gambar 1. b, c). Hal tersebut juga disebabkan oleh penggunaan contoh uji dari jenis kayu dengan kerapatan rendah, yang pada umumnya memiliki dinding sel tipis. Peningkatan Kerapatan Kayu (BJ)
Pembebanan pada permukaan kayu akan mendesak dinding sel dan pori-pori kayu lebih rapat sehingga kayu akan menjadi lebih padat. Pada contoh uji yang menggunakan kayu basah menghasilkan nilai kerapatan lebih tinggi dengan nilai lebih dari 0.45 g/cm2 atau naik sekitar 117 % dari kerapatan awal (Gambar 3).
Sedangkan perlakuan suhu dan lama pengempaan pada contoh uji yang menggunakan kayu kering terjadi BJ rata-rata sebesar 102% untuk suhu 170 oC dan 95 % untuk perlakuan suhu 180 oC. Metode CSC yang menggunakan kayu kondisi basah mampu memampatkan kayu melebihi target ketebalan yang ditetapkan. Hal tersebut menjadi faktor utama peningkatan BJ yang lebih tinggi dibanding BJ dari kayu kompresi dari kayu kondisi kering baik pada perlakuan suhu 170 oC maupun 180 oC. Rasio Recovery of Set (RS)
Perlakuan uap dengan perbedaan suhu dan waktu pada proses pembuatan kayu kompresi baik dengan metode CSC dengan menggunakan kayu basah maupun yang menggunakan kayu kering mampu menghasilkan kayu kompresi yang permanen. Nilai RS ditunjukkan pada Gambar 4. Pada penggunaan kayu kering, perlakuan suhu 170 oC membutuhkan waktu lebih dari 60 menit untuk mencapai fiksasi, dan untuk suhu 180 o
C membutuhkan waktu kurang lebih 45 menit. Sedangkan penggunaan metode CSC pada kayu basah suhu 180 oC dengan waktu pengempaan 30 menit lebih dari cukup untuk menjadikan fiksasi pada kayu kompresi. Proses fiksasi dengan menggunakan uap secara umum lebih cepat apabila dibandingkan dengan perlakuan dengan pemanasan oven dengan suhu yang sama atau lebih pada tekanan udara ruang. Darwis et al. (2009) dengan perlakuan panas (oven) 180 oC selama 20 jam belum mendapatkan kayu kompresi yang bersifat permanen.
Perbedaan suhu yang diberikan akan menentukan kecepatan terbentuknya tekanan uap di dalam ruang CSC. Pada suhu lebih rendah, akan membentuk tekanan uap yang lebih rendah, sehingga relaksasi tegangan yang terjadi cenderung lebih lama
Pada penggunaan kayu kering, perlakuan suhu 170 oC membutuhkan waktu lebih dari 60 menit untuk mencapai fiksasi, dan untuk suhu 180 oC membutuhkan waktu kurang lebih 45 menit. Sedangkan penggunaan metode CSC pada kayu basah, perlakuan suhu 180 oC dengan waktu pengempaan 30 menit lebih dari cukup untuk menjadikan fiksasi kayu kompresi yang permanen.
Gambar 4. Rasio recovery of Set (RS) Kehilangan Berat (WL)
Perlakuan uap pada proses pemadatan kayu akan mengakibatkan WL pada kayu kompresi yang dihasilkan. Sebagian komposisi kimia kayu akan terdegradasi akibat perlakuan panas dan uap yang diberikan. Amin dan Dwianto (2006) mencatat bahwa densifikasi kayu dengan metode CSC pada kondisi kayu jenuh serat mengakibatkan kehilangan berat 7.2 - 12.7 %. Adi et al. (2009) melaporkan bahwa penggunaan metode
R
S
(
%
CSC mendegradasi hemiselulosa antara 13 - 33% dan α-selulosa 1 - 10% pada kayu Mahoni (Swietenia mahagoni).
Pengaruh suhu dan lama perlakuan uap pada proses pemadatan kayu terhadap nilai WL ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Kehilangan berat.
Pada penggunaan kayu kering, semakin lama perlakuan uap dan semakin tinggi suhu terjadi WL yang semakin tinggi. Pengunaan kayu basah terjadi WL yang lebih tinggi sebesar 6,8 % pada kondisi suhu dan lama perlakuan uap yang sama (180 oC, 30 menit) apabila dibandingkan dengan kayu kering sebesar 4,7 %. Namun pada kondisi perlakuan tersebut, kayu kompresi dari kayu kering belum terjadi fiksasi (Gambar 4).
KESIMPULAN
Memadatkan kayu pada kondisi kering dan perlakuan uap lebih lanjut dapat dijadikan alternatif proses densifikasi kayu. Densifikasi kayu kering membutuhkan perlakuan uap yang lebih lama apabila dibandingkan dengan proses densifikasi kayu metode CSC pada kayu basah. Namun, penggunaan kayu kering menghasilkan kayu kompresi yang lebih baik dilihat dari hasil target tebal dan pengamatan visual kayu kompresi yang dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA
Adi, D. S., I. Wahyuni, Y. Amin, T. Darmawan, W. Dwianto. 2009. Degradasi Komponen Kimia Kayu Akibat Proses Densifikasi Kayu dengan Metode Close Sytem Compression (CSC). Prosiding Simposium Nasional I FTHH, Bogor 30- 31 Oktober 2009.197-202.
Amin, Y. dan W. Dwianto. 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
Darwis, A.; W, Dwianto, I. Wahyudi. 2009 Fixation of Agathis and Gmelina Densified Woods at Radial Directions and Observation of their Anatomical Strukture.
Proceedings of the1st International Symposium of Indonesian Wood Research Society. Bogor. 71:78
Dwianto, W.; M Norimoto; T Morooka; F Tanaka; M Inoue; Y Liu. 1998. Holz Roh Werkst. 56:403 W L ( % )
Dwianto, W.; T Morooka; M Norimoto; T Kitajima. 1999. Stress relaxation of Sugi (Cryptomeria japonica D.Don) wood in radial compression. Holzforschung 53(5):541–546.
Fang, C.H.; N Mariotti, A Cloutier, A Koubaa, P Blanchet. 2012. Densification of wood veneers by compression combined with heat and steam. Eur. J. Wood Prod. 70:155–163
Inoue M, M Norimoto, M Tanahashi, Rowell RM. 1993. Steam or heat fixation of compressed wood. Wood Fib Sci. 25:224–235
Kawai, S and H. Sasaki. 1996. Steam Injection Compressing Technology. Proc. of the First International Wood Science Seminar. Kyoto. Japan
Krisdianto. 2004. Aplikasi Teknologi Microwave dalam Meningkatkan Kualitas Kayu. Ekspose Hasil-Hasil Litbang Hasil Hutan. Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan. Bogor
Lenth CA, A.N. Haslett (2003) Moisture uptake patterns in pressure steaming of Radiata Pine. Holz als Roh- und Werkstoff 61:444–448
Lenth CA, Kamke FA. 2001. Moisture dependent softening behavior of wood. Wood and Fiber Sci 33(3):492–507
Morsing, N. 2000. Densification of wood. The influence of hygrothermal treatment on compression of beech perpendicular to the grain. PhD thesis. Technical University of Denmark. Department of structural engineering and materials. Navi, P.; Heger, F. 2004. Combined densification and Thermo-Hydro-Mechanical
processing of wood. Mater Res Society Bull, 332–336.
Reynolds, M.S. 2004. Hydro-thermal stabilization of wood-based materials. Master thesis, Virginia Tech
PENGARUH WAKTU PENGEPRESAN TERHADAP PERUBAHAN