DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN
DAFTAR LAMPIRAN
3.3. Metode Penelitian
3.3.5. Perlakuan Kempa Panas
Tiga puluh enam contoh uji yang telah dikukus dengan air kemudian dipadatkan dengan mesin kempa panas dengan posisi pengempaan arah tegak lurus serat contoh uji, pada suhu 150°C hingga ketebalan target mencapai 2 cm dari ketebalan awal 2,5 cm (Gambar 4a). Pada saat pemadatan dihitung lamanya waktu pemadatan dan dicatat besarnya tekanan yang diperlukan sampai ketebalan target tercapai. Selanjutnya contoh uji didiamkan pada mesin kempa selama 15 menit untuk pengkondisian.
(a) (b)
Gambar 4 (a) Pemadatan dengan kempa panas, (b) pengkondisian dengan klem
Selanjutnya contoh uji dikeluarkan dari mesin kempa dan diklem (Gambar 4b). Contoh uji yang sudah dipadatkan tersebut dikering udarakan dengan cara diangin-anginkan dengan bantuan fan selama 14 hari dalam kondisi diklem, hingga mencapai kestabilan dimensi dan mencapai kadar air kering udara.
3.3.6. Pengujian Nondestruktif Setelah Pemadatan
Sama seperti pengujian nondestruktif awal, parameter yang diuji adalah waktu rambat gelombang dan kecepatan rambat gelombang ultrasonik setelah pemadatan. Diduga ada perubahan terhadap kedua parameter tersebut akibat perlakuan pemadatan.
3.3.7. Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis
Pengujian sifat fisis dan mekanis dilakukan terhadap contoh uji yang telah dipadatkan dan contoh uji kontrol. Pengujian sifat fisis meliputi kadar air, kerapatan, berat jenis dan perubahan dimensi tebal. Sementara sifat mekanis yang diuji adalah MOE, MOR, tekan sejajar serat, dan kekerasan. Pengujian sifat fisis ini mengacu pada standar JIS Z 2102 (1957) dan JIS Z 2103 (1957), untuk sifat mekanis yang diuji mengacu pada standar JIS Z 2113 (1963). Pada Gambar 5 dapat dilihat pembagian contoh uji untuk pengujian sifat fisis dan mekanis.
Keterangan:
a = contoh uji untuk KA, kerapatan (ρ) dan BJ ukuran (2 x 2 x 2) cm b = contoh uji nondestruktif, MOE dan MOR (2 x 2 x 30) cm c = contoh uji tekan // serat (2 x 2 x 6) cm
d = contoh uji kekerasan (2 x 2 x 6) cm
# contoh uji KA, ρ, BJ setelah pemadatan menggunakan contoh uji pada MOE dan MOR
3.3.7.1. Kadar Air
Contoh uji pengukuran kadar air diambil dari dekat bagian yang mengalami kerusakan pada pengujian lentur dengan ukuran (2 x 2 x 2) cm. Contoh uji kemudian ditimbang beratnya sebelum dioven untuk mengetahui berat awal (W1). Setelah dioven selama 24 jam dengan suhu 103±2°C kemudian ditimbang kembali untuk mengetahui berat kering oven (W2). Kadar air kayu Jabon terpadatkan dihitung dengan rumus:
3.3.7.2. Kerapatan
Contoh uji yang digunakan sama dengan contoh uji untuk kadar air (2 x 2 x 2) cm, kemudian ditimbang untuk mengetahui berat kering udara (W). Dimensinya diukur untuk mengetahui volume kering udaranya (V). Kerapatan kayu Jabon terpadatkan dihitung dengan rumus:
3.3.7.3. Berat jenis
Contoh uji dari pengujian kadar air dan kerapatan (2 x 2 x 2) cm dikeringkan dengan oven selama 24 jam dengan suhu 103±2°C, lalu ditimbang untuk mengetahui berat kering tanurnya (W). Selain itu juga diukur dimensi setelah pengempaan (V), dan selanjutnya diperbandingkan dengan benda standard (kerapatan air 1 g/cm³)
Berat Jenis =
3.3.7.4. Perubahan Dimensi
Perubahan dimensi merupakan perubahan dimensi tebal setelah perlakuan terhadap kondisi akhir setelah mencapai kestabilan dimensi. Contoh uji yang digunakan berukuran tebal 2 cm, lebar 2
W/V Kerapatan air
cm dan panjang 30 cm. Pengukuran tebal dilakukan sesaat setelah proses pemadatan menggunakan kempa panas di tiga titik (T1) (Gambar 6). Setelah pengkondisian menggunakan klem untuk mencapai stabilitas dimensi dan kadar air kering udara dilakukan kembali pengukuran tebal pada ketiga titik yang sama (T2).
Gambar 6 Pengukuran dimensi tebal pada tiga titik
Perubahan Dimensi (%) = x 100
3.3.7.5. Kekakuan Lentur (MOE) dan Kekuatan Lentur (MOR)
Pengujian MOE dan MOR dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine merk Instron® tipe 3369. Ukuran contoh uji yang digunakan adalah (2 x 2 x 30) cm dengan panjang bentang 28 cm. Pengujian ini dilakukan untuk menentukan kekakuan lentur dan kekuatan lentur contoh uji (Gambar 7)
(a) (b)
Gambar 7 (a) Pengujian MOE dan MOR di UTM Instron, (b) Contoh uji sebelum dan sesudah pengujian
T2 - T1 T1
Besarnya MOE dan MOR dapat ditentukan dengan rumus:
Dengan keterangan sebagai berikut: MOE = kekakuan lentur (kg/cm²) MOR = kekuatan lentur (kg/cm²)
P = beban di bawah batas proporsi (kg) L = jarak sangga contoh uji (cm)
ΔY = defleksi yang terjadi akibat beban P (cm) b = lebar penampang contoh uji (cm)
h = tinggi penampang contoh uji (cm) B = beban maksimum sampai patah (kg)
3.3.7.6. Kekuatan Tekan Sejajar Serat
Untuk pengujian tekan sejajar serat contoh uji yang digunakan berukuran (2 x 2 x 6) cm. Pengujian dilakukan dengan UTM merk Instron tipe 3369 (Gambar 8).
(a) (b)
Gambar 8 (a) Pengujian tekan sejajar serat (b) Contoh uji sebelum dan sesudah pengujian
Nilai keteguhan tekan sejajar serat dihitung dengan rumus:
Keterangan:
P = Beban Maksimum (kg)
A = Luas permukaan bidang tekan (cm²)
3.3.7.7. Kekerasan
Contoh uji berukuran (2 x 2 x 6) cm digunakan untuk pengujian kekerasan permukaan dengan UTM Amsler (Gambar 9). Pengujian dilakukan dengan memasukkan setengah bola baja berdiameter 0,444 inchi (1cm) dengan luas penampang 1 cm² ke dalam kayu. Kemudian bola tersebut ditekan sedalam 0,222 inchi (0,5 cm).
(a) (b)
Gambar 9 (a) Pengujian kekerasan kayu (b) Contoh uji sebelum dan sesudah pengujian
Nilai kekerasan dihitung dengan rumus sebagai berikut:
Keterangan: P = Beban (kg)
Yijk= µ + αi+ βj+ (αβ)ij+ εijk 3.4. Rancangan Percobaan dan Analisis Data
Analisis data dilakukan dengan analisis deskriptif sederhana untuk menentukan nilai rata-rata, standard deviasi, dan koefisien variasi. Selain itu untuk mengetahui pengaruh pemadatan dilakukan dengan perancangan percobaan rancangan acak lengkap (RAL) dengan percobaan faktorial. Faktor yang digunakan adalah variasi lama waktu pengukusan dan posisi kayu (teras, transisi dan gubal). Model umum rancangan percobaan yang digunakan adalah:
Keterangan:
Yijk = Pengamatan pada faktor waktu pengukusan taraf ke-i, faktor posisi kayu taraf ke-j dan ulangan ke k (empat kali ulangan),
μ = Nilai rata-rata pengamatan
αi = Pengaruh utama perlakuan pengukusan ke i (1 = 30 menit, 2 = 60 menit, 3 = 90 menit, 4 = kontrol)
βj = Pengaruh utama perlakuan posisi kayu ke j (1 = gubal, 2 = transisi, 3 = teras)
(αβ)ij = Interaksi dari perlakuan pengukusan dan perlakuan posisi kayu
εijk = Kesalahan percobaan
Pengolahan data ini dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak SAS 9.1 for Windows.
4.1 Tampilan Kayu
Pemadatan kayu menghasilkan warna yang berbeda dengan warna aslinya, dimana warnanya menjadi sedikit lebih gelap sebagai akibat dari pengaruh suhu pengeringan saat proses kayu berlangsung (Inoue et al. 1993). Gambar 10 menunjukkan contoh uji dengan perlakuan pendahuluan pengukusan menggunakan air sebelum dan sesudah pemadatan dengan menggunakan kempa panas.
Gambar 10 Perbandingan tampilan warna kayu kontrol dengan kayu yang diberikan perlakuan
Dari Gambar 10 dapat dibandingkan kondisi kayu sebelum pemadatan dengan kayu hasil pemadatan. Pemadatan kayu jabon pada suhu 150°C menyebabkan perubahan warna pada permukaan. Kayu yang mengalami pemadatan berubah menjadi sedikit lebih gelap dari warna aslinya. Hal ini diduga akibat pengaruh suhu yang tinggi pada saat pengukusan dan pengempaan. Kayu yang terpadatkan memiliki kesan raba yang lebih halus dan kilap yang lebih jelas dibandingkan dengan kayu kontrol.
Dari hasil penelitian Ramdhania (2010) menunjukkan bahwa pemadatan kayu randu dengan perlakuan pengukusan yang menggunakan jenis bahan pengukus tanin dan pengempaan panas menghasilkan warna yang sedikit berbeda dengan aslinya, yakni di beberapa bagian warnanya menjadi sedikit lebih gelap. Kayu yang terpadatkan memiliki kesan raba
yang lebih halus dan kilap yang lebih jelas dibandingkan dengan kayu kontrol.
Pemadatan kayu menghasilkan warna yang berbeda dari warna aslinya. Kayu terpadatkan memberikan tampilan warna yang atraktif, dimana warnanya berubah menjadi sedikit gelap sebagai akibat dari pengaruh suhu pengeringan saat proses pemadatan kayu berlangsung (Inoue et al. 1992).
4.2 Evaluasi Perubahan Dimensi Setelah Pemadatan
Pemadatan dilakukan menggunakan mesin kempa panas dimana untuk mencapai target dimensi ketebalan yang diinginkan diperoleh waktu (t) = 4 - 5 menit dengan tekanan (P) = 25 kg/cm2 pada suhu (T) = 150°C. Hasil pengukuran terhadap ketebalan menunjukkan sedikit perbedaan antara target awal dengan realisasinya, dimana ketebalan kayu jabon terpadatkan sedikit lebih besar dari yang diinginkan. Hal ini terjadi diduga oleh adanya fenomena springback, yaitu pemulihan tebal pada waktu tekanan dilepaskan.
Tabel 3 Nilai rata-rata perubahan dimensi kayu jabon terpadatkan
Perlakuan Dimensi awal Dimensi T1 Dimensi T2 Δ dimensi T2-T1 (%) Pengukusan Tebal Lebar Tebal Lebar Tebal Lebar Tebal Lebar
30 menit 2,450 2,007 2,104 2,037 2,113 2,040 0,43 0,20 60 menit 2,476 1,993 2,150 2,021 2,156 2,025 0,28 0,20 90 menit 2,505 2,022 2,134 2,064 2,141 2,067 0,33 0,15
Keterangan: T1 = dimensi setelah pemadatan T2 = dimensi setelah kondisi klem
Dari Gambar 11 diketahui bahwa hasil dari pemadatan setelah pengkondisian dalam klem mengalami perubahan dimensi pada bagian tebal 0,28 - 0,43%. Perubahan dimensi tebal terbesar terjadi pada contoh uji pengukusan 30 menit yaitu 0,43%, sedangkan yang terendah terjadi pada pengukusan 60 menit yaitu 0,28%. Hal ini diduga terjadi karena kayu sebagai benda mempunyai internal stress sehingga akan memberikan reaksi apabila ada gaya dari luar yang mempengaruhinya, kayu akan berusaha untuk kembali ke bentuk semula sebagai perlawanan terhadap tekanan pada waktu pengempaan. Pada tahap pengkondisian klem dengan bantuan fan, dinding sel kayu akan mengikat rantai OH bebas sehingga mengalami pengembangan tebal kembali.
Pada saat proses pengempaan berlangsung, dimensi lebar contoh uji ikut mengalami peningkatan sebesar 0,15 - 0,20% akibat tekanan yang diberikan dari mesin kempa panas. Perubahan dimensi lebar terbesar terjadi pada contoh uji pengukusan 60 menit yaitu 0,20%, sedangkan yang terendah terjadi pada pengukusan 90 menit yaitu 0,15%. Gambar 12 menunjukkan perubahan dari ketebalan awal 2,5 cm sampai ketebalan target 2 cm.
Gambar 12 Perbandingan kayu jabon kontrol dengan kayu jabon terpadatkan
Penelitian Sulistiyono (2001) juga menunjukkan bahwa untuk jenis papan tangensial kayu agatis yang mengalami perlakuan awal berupa perendaman, perebusan dan pengukusan, pengembangan tebalnya hanya berkisar antara 2 – 6 %. Sementara untuk jenis papan radial antara 2 – 7%. Pengembangan tebal ini terjadi setelah proses pengempaan kayu, yaitu
adanya kondisi suhu dan kelembaban pada lingkungan. Jadi mengembang akibat dikeringanginkan (spring back).
Penelitian yang dilakukan menunjukkan bahwa nilai pengembangan tebal yang dihasilkan lebih rendah jika dibandingkan dengan penelitian Sulistiyono, yaitu hanya berkisar 0,28 - 0,43%. Hasil ini memberi gambaran bahwa kayu yang dipadatkan dengan perlakuan pendahuluan yang tepat akan membuat dimensi kayu lebih stabil.
Pemberian perlakuan pendahuluan dengan memanaskan kayu dengan uap air suhu tinggi (steam treatment) dalam autoklaf mengakibatkan tercapainya fiksasi permanen yang lebih cepat jika dibandingkan dengan metode perlakuan suhu tinggi pada kayu kering dan tidak banyak mempengaruhi atau menurunkan sifat mekanik kayu. Fiksasi permanen pada suhu 180°C dapat dicapai dalam waktu sekitar 10 menit (Inoue et al. 1993).
4.3 Sifat Fisis
Data hasil pengujian sifat fisis dan kecepatan gelombang ultrasonik kayu jabon disajikan pada Tabel 4 sementara itu untuk analisis sidik ragam pada selang kepercayaan 95% ditampilkan dalam Tabel 5.
Tabel 4 Nilai rataan sifat fisis dan kecepatan gelombang ultrasonik (Vus) kayu jabon pada posisi kayu gubal, transisi, teras, dan waktu pengukusan (30 menit; 60 menit;90 menit)
Sifat fisis Waktu Pengukusan
Sebelum perlakuan Sesudah perlakuan
Gubal Transisi Teras Rata-rata Gubal Transisi Teras Rata-rata KA (%) 30 menit 16,28 15,47 14,68 15,47 9,30 8,54 7,80 8,55 60 menit 15,94 15,71 15,58 15,74 8,98 8,77 8,64 8,80 90 menit 15.74 16,02 16,14 15,96 8,79 9,28 9,17 9,08 ρ (g/cm³) 30 menit 0,40 0,41 0,43 0,41 0,45 0,45 0,48 0,46 60 menit 0,44 0,43 0,45 0,44 0,48 0,47 0,49 0,48 90 menit 0,46 0,44 0,44 0,45 0,51 0,49 0,50 0,50 BJ 30 menit 0,35 0,36 0,37 0,36 0,41 0,42 0,45 0,43 60 menit 0,38 0,37 0,39 0,38 0,44 0,43 0,45 0,44 90 menit 0,40 0,38 0,38 0,39 0,47 0,45 0,46 0,46 Vus (m/s) 30 menit 6035 5998 6256 6096 5692 5773 5877 5780 60 menit 6197 6222 6250 6223 5875 5970 6097 5981 90 menit 5985 5817 6121 5974 5946 5531 5921 5799 Keterangan : KA = kadar air,
ρ = kerapatan, BJ = berat jenis
Tabel 5 Hasil analisis sidik ragam terhadap sifat fisis kayu jabon setelah perlakuan pada selang kepercayaan 95%
Sumber
KA ρ BJ Vus
Terpadatkan Terpadatkan Terpadatkan Terpadatkan Nilai P Nilai P Nilai P Nilai P Posisi Kayu 0,8216tn 0,3153tn 0,2307tn 0,2893tn Perlakuan <,0001* 0,0001* <,0001* 0,4836tn Posisi Kayu x Perlakuan 0,9863 tn 0,9103tn 0,8110tn 0,4415tn Keterangan : * = berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
tn = tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95% KA = kadar air
ρ = kerapatan BJ = berat jenis
Vus = velositas gelombang ultrasonik P = probability
4.3.1 Kadar Air
Berdasarkan hasil penelitian seperti yang terlihat pada Gambar 13 diketahui bahwa akibat proses pemadatan dengan suhu tinggi 150°C, kadar air kayu menurun dari kondisi kering udara 15,32% sampai 15,96% menjadi 8,55% sampai 9,08% pada kayu terpadatkan. Hasil pemadatan dapat menurunkan nilai kadar air kayu jabon sampai 44,78% dari kayu sebelum perlakuan.
Gambar 13 Histogram nilai kadar air kayu jabon pada kondisi sebelum dan sesudah perlakuan
Penurunan kadar air sampai dibawah 10% ini diduga disebabkan pengaruh panas pada waktu pengempaan. Hal ini sejalan dengan penelitian Sulistyono (2001) yang menggunakan perlakuan variasi suhu kempa panas yang cukup tinggi sebesar 125°C, 150°C, 175°C, dan 200°C menghasilkan kayu terpadatkan dengan kadar air 50% lebih rendah dari kadar air kayu sebelum perlakuan.
Suhu tinggi tersebut merusak ikatan hidrogen antar molekul air sehingga kayu mengalami pengeringan. Kadar air yang rendah diharapkan dapat meningkatkan sifat fisis dan mekanis kayu tersebut. Kadar air kayu yang rendah ini juga berguna untuk mengurangi terjadinya pemulihan tebal atau springback pada waktu dikeluarkan dari tekanan kempa. Selain itu diduga telah terjadi rusaknya sel dalam kayu sehingga tidak dapat berikatan dengan rantai OH bebas dari lingkungan. Rusaknya molekul air akibat perlakuan suhu tinggi menyebabkan terjadinya kerusakan pada ikatan H antar molekul-molekul di dalam matriks hemiselulosa-lignin (Amin & Dwianto 2006)
Analisis sidik ragam pada selang kepercayaan 95% yang dilakukan (Tabel 5) menunjukkan bahwa tidak ada interaksi yang nyata antara kedua faktor perlakuan (posisi horizontal kayu dan lama pengukusan) terhadap kadar air kayu jabon terpadatkan. Namun, faktor tunggal perlakuan pengukusan berpengaruh nyata terhadap kadar air kayu jabon terpadatkan. Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan nilai KA terendah terdapat pada perlakuan pengukusan 30 menit. Pada penelitian ini semakin cepat waktu pengukusan sebelum pengempaan semakin rendah nilai KA kayunya. Hal ini diduga adanya kandungan air yang masih terikat didalam kayu setelah pengukusan dalam autoklaf. Nilai KA yang rendah ini (8,55%) diduga dapat meningkatkan kekuatan kayu menjadi lebih stabil.
4.3.2 Kerapatan
Pada Gambar 14 menyajikan histogram nilai kerapatan kayu jabon sebelum dan setelah perlakuan (pengukusan dan pengempaan). Hasil penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa terjadi peningkatan nilai kerapatan kayu jabon mulai dari 0,46 g/cm³ sampai 0,50 g/cm³ pada
kondisi setelah pemadatan atau meningkat ±11% terhadap kerapatan kayu jabon dari kondisi sebelum pemadatan. Nilai kerapatan contoh uji kayu jabon yang diberi perlakuan pengukusan dengan air selama 90 menit adalah yang paling tinggi hingga bisa meningkatkan kerapatan sampai 11,43%.
Gambar 14 Histogram nilai kerapatan kayu jabon pada kondisi sebelum dan sesudah pemadatan
Hasil analisis sidik ragam pada selang kepercayaan 95% (Tabel 5) menunjukkan bahwa tidak ada interaksi yang nyata antara kedua faktor perlakuan (posisi horizontal kayu dan lama pengukusan) terhadap kerapatan kayu jabon terpadatkan. Namun, faktor tunggal perlakuan pengukusan berpengaruh nyata terhadap kerapatan kayu jabon terpadatkan. Sedangkan untuk faktor tunggal posisi kayu tidak memberikan pengaruh yang nyata. Uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa pada perlakuan pengukusan 90 menit menghasilkan nilai kerapatan terbaik. Pada penelitian ini menunjukkan bahwa semakin lama waktu pengukusan sebelum pengempaan mampu meningkatkan nilai kerapatan kayu jabon terpadatkan. Kerapatan kayu berhubungan linier dengan sifat kekuatan kayu, semakin tinggi kerapatan kayu maka semakin tinggi pula sifat kekuatannya.
Pada penelitian Murhofiq (2000), pemadatan kayu agatis sampai 50% dari tebal semula mampu meningkatkan kerapatannya dari 0,41 g/cm3 menjadi 0,9 g/cm3. Sementara untuk kayu sengon dengan kerapatan 0,23 g/cm3 meningkat kerapatannya menjadi 0,48 g/cm3 setelah dipadatkan.
Peningkatan kerapatan kayu diduga akibat pemadatan pada suhu tinggi yang menyebabkan kayu menjadi lunak (plastis). Plastisasi dengan pengukusan pada suhu diatas 120°C menyebabkan hemiselulosa dan lignin yang berperan sebagai pengikat dan pengisi selulosa akan elastis pada suhu tersebut. Kondisi elastis dari kayu ini akan lebih memudahkan pada waktu pengempaan. Dwianto et al., (1996) menyatakan bahwa mekanisme perubahan bentuk akibat pengempaan pada saat dibawah titik proporsional deformasi mendekati elastis
4.3.3 Berat Jenis
Pada Gambar 15 menyajikan peningkatan berat jenis kayu jabon terpadatkan. Berat jenis kayu jabon terpadatkan mengalami peningkatan sebesar ±18% dari kondisi sebelum pengempaan 0,36 sampai 0,39 menjadi 0,43 sampai 0,46 pada kayu jabon terpadatkan. Sama halnya dengan kerapatan, hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin lama waktu pengukusan sebelum pengempaan semakin tinggi nilai berat jenis yang dihasilkan setelah pengempaan. Contoh uji dengan pengukusan 90 menit mengalami peningkatan berat jenis yang paling tinggi. Peningkatan berat jenis ini disebabkan oleh pemampatan volume sebagai akibat dari adanya tekanan oleh plat kempa. Tomme et al. (1998) menyatakan bahwa pemadatan kayu dengan suhu tinggi dapat meningkatkan kerapatan kayu.
Gambar 15 Histogram nilai berat jenis kayu jabon pada kondisi sebelum dan sesudah pemadatan
Peningkatan ini terjadi karena rongga sel dan dinding sel menjadi padat. Peningkatan nilai berat jenis kayu terpadatkan ada kaitannya dengan perubahan bentuk sel-sel penyusunnya. Sel-sel kayu terpadatkan cenderung memipih sehingga mengurangi volume rongga, yang sekaligus mengurangi volume kayunya, sementara beratnya tetap. Hal ini berdampak pada meningkatnya nilai BJ.
Analisis sidik ragam pada selang kepercayaan 95% (Tabel 5) yang dilakukan menunjukkan bahwa tidak ada interaksi yang nyata antara kedua faktor perlakuan (posisi horizontal kayu dan lama pengukusan) terhadap berat jenis kayu jabon terpadatkan. Namun, faktor tunggal perlakuan pengukusan berpengaruh nyata terhadap berat jenis kayu jabon terpadatkan. Sedangkan untuk faktor tunggal posisi kayu tidak memberikan pengaruh yang nyata. Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan nilai terbaik untuk BJ terjadi pada perlakuan pengukusan 90 menit. Pada penelitian ini menunjukkan bahwa semakin lama waktu pengukusan sebelum pemadatan mampu meningkatkan nilai BJ kayu jabon yang dipadatkan. Meningkatnya BJ berbanding lurus dengan meningkatnya kerapatan kayu sehingga kekuatan kayunya juga meningkat.
Penelitian Darwis (2008) menunjukkan berat jenis kayu agatis dan gmelina yang terpadatkan lebih tinggi dibandingkan dengan berat jenis kayu kontrolnya. Peningkatan berat jenis kayu agatis akibat tingkat pemadatan 12,5%, 25% dan 37,5% berturut-turut mencapai 7,14% (0,45), 30,95% (0,55), dan 52,83% (0,64) dibandingkan dengan berat jenis kontrolnya (0,42). Sedangkan pada kayu gmelina berat jenis meningkat secara berurutan mencapai 6,82% (0,47), 27,27% (0,56), dan 50% (0,66) dibanding dengan berat jenis kayu kontrolnya (0,44). Sementara itu pada penelitian yang dilakukan dengan tingkat pemadatan 20% mampu meningkatkan BJ mencapai 18,46% (0,46). Peningkatan nilai berat jenis terkait dengan meningkatnya tingkat pemadatan, sedangkan lamanya pemanasan tidak mempengaruhi nilai berat jenis pada masing-masing tingkat pemadatan. Semakin tinggi tingkat pemadatan, maka volume sel
yang terpadatkan akan semakin besar sehingga volume kayu semakin berkurang.
Berat jenis kayu jabon terpadatkan pada penelitian ini berkisar antara 0,43 – 0,46. Berdasarkan pembagian kelas kuat kayu Indonesia menurut PKKI (Tabel 6), nilai berat jenis kayu jabon terpadatkan pada penelitian ini tergolong kelas kuat III yaitu 0,40 – 0,60 meningkat dari sebelum pemadatan yang hanya tergolong kelas kuat IV.
Tabel 6 Kelas kuat kayu menurut PKKI NI 5-1961 Kelas Kuat Berat Jenis Tegangan Lentur Mutlak (kg/cm2) Tegangan Tekan Mutlak (kg/cm2) I > 0,9 >1100 >650 II 0,6-0,9 725-1100 425-650 III 0,4-0,6 500-725 300-425 IV 0,3-0,4 360-500 215-300 V <0,3 <360 <215
(Sumber : PKKI NI-5 1961)
4.3.4 Kecepatan Gelombang Ultrasonik (Vus)
Berdasarkan hasil penelitian seperti yang disajikan pada Gambar 16 diketahui bahwa nilai rata-rata kecepatan gelombang ultrasonik (Vus) kayu jabon kontrol pada pengukusan 30 menit sebesar 6096 m/detik, pengukusan 60 menit sebesar 6223 m/detik dan pengukusan 90 menit sebesar 5974 m/detik. Setelah kayu jabon terpadatkan nilai Vus mengalami penurunan 3- 5%, yaitu untuk pengukusan 30 menit sebesar 5981 m/s, 60 menit sebesar 5799 m/s dan 90 menit sebesar 5780 m/s.Penurunan kecepatan gelombang ultrasonik diduga karena telah terjadi perubahan struktur sel di dalam kayu yang menyebabkan hambatan untuk perambatan gelombang ultrasonik.
Dari Gambar 16 dapat dilihat bahwa pada contoh uji untuk pengukusan 90 menit memiliki nilai Vus yang paling rendah. Hal ini diduga karena adanya perubahan struktur sel akibat pengukusan yang lama pada suhu tinggi di dalam autoklaf yang bertekanan. Pada penelitian ini menunjukkan bahwa semakin lama waktu pengukusan mampu menurunkan nilai kecepatan gelombang ultrasonik (Vus) kayu jabon terpadatkan.
Gambar 16 Histogram nilai Vus kayu jabon pada kondisi sebelum dan sesudah pemadatan
Dari Tabel 5 diketahui analisis sidik ragam pada selang kepercayaan 95% yang dilakukan menunjukkan bahwa faktor tunggal posisi horizontal kayu, faktor tunggal perlakuan pengukusan dan interaksi keduanya tidak ada pengaruh yang nyata terhadap kecepatan gelombang ultrasonik (Vus) kayu jabon terpadatkan.
4.4 Sifat Mekanis
Sifat mekanis kayu merupakan sifat kayu yang berhubungan dengan kekuatan kayu. Pada penelitian ini sifat mekanis yang diuji adalah modulus patah (MOR), modulus lentur statis (MOE statis), modulus lentur dinamis (MOE dinamis), kekuatan tekan sejajar serat, dan kekerasan (hardness) yang nilainya tersaji dalam Tabel 7 dan selanjutnya dilakukan analisis sidik ragam yang tersaji dalam Tabel 8.
Pemadatan kayu terbukti dapat meningkatkan nilai MOE kayu jabon. Seperti penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Rilatupa (2001) dan Sulistyono (2001) yang juga mengalami peningkatan nilai MOE lebih dari 100% setelah pemadatan pada suhu pengempaan optimal 125°C - 175°C, sedangkan untuk suhu pengempaan diatas 175°C cenderung menurunkan sifat fisis, mekanis dan daya dukung baut.
Tabel 7 Nilai rataan sifat mekanis kayu jabon pada posisi kayu gubal, transisi, teras, dan waktu pengukusan (30 menit; 60 menit; 90 menit)
Pengukusan Posisi MOR MOEs MOEd σtk //
Serat Kekerasan (kg/cm²) (kg/cm²) (kg/cm²) (kg/cm²) (kg/cm²) Tangensial Radial Gubal 596,3 49.994 169.356 336,85 294,50 254,50 Kontrol Transisi 568,02 48.440 145.705 346, 36 296,75 222,00 Teras 605,62 51.404 156.344 383,92 293,00 255.50 Rata-rata 589,92 49.946 157.135 355,71 294,75 244,00 Gubal 760,23 68.099 150.416 401,05 282,50 227,75 30 menit Transisi 739,90 68.118 155.006 410,39 312,75 293,00 Teras 783,40 74.901 164.648 419,48 332,75 282,75 Rata-rata 761,18 70.373 156.690 410,31 309,33 267,83 Gubal 802,37 71.312 155.591 411,52 262,50 237,00 60 menit Transisi 788,45 69.838 160.483 433,08 326,00 300,00 Teras 802,41 73.392 172.334 449,33 334,25 281,25 Rata-rata 797,75 71.514 162.775 431,31 307,58 272.75 Gubal 780,42 71.953 163.094 419,79 339,25 258,00 90 menit Transisi 788,00 71.763 160.912 427,19 359,00 275,50 Teras 837,22 74.216 176.354 449,01 327,75 297,00 Rata-rata 801,88 72.644 166.666 432,00 342,00 276,83 Keterangan : MOR = Modulus patah
MOEs = Modulus lentur statis MOEd = Modulus lentur dinamis σtk // Serat = kekuatan tekan sejajar serat
Tabel 8 Hasil uji statistik terhadap sifat mekanis kayu jabon pada selang kepercayaan 95%
Sumber MOR MOEs MOEd σtk // Serat Hardness
Nilai P Nilai P Nilai P Nilai P Nilai P Posisi Kayu 0,6279tn 0,3615tn 0.4481tn 0,1533tn 0,0565tn Perlakuan <.0001* <.0001* 0,0306* 0,0007* 0,4200tn Posisi Kayu*Pengukusan 0,9988 tn 0,9952tn 0,6366tn 0,2541tn 0,2541tn Keterangan : * = berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
tn = tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95% p = probability
Dari hasil pengujian destruktif contoh uji ditemukan variasi bentuk kerusakan. Pengujian tekan sejajar serat rata-rata ditemukan jenis kerusakan crushing dimana contoh uji mengalami patahan dengan bidang patahan horizontal. Sedang untuk hasil pengujian kekuatan lentur rata-rata terjadi
kerusakan jenis cross grained tension. Gambar bentuk kerusakan kayu disampaikan pada Lampiran 3. Kerusakan ini terjadi akibat adanya gaya tarik yang arahnya miring serat. Hal ini biasa terjadi pada contoh uji yang miring serat, baik yang berupa serat diagonal, serat spiral atau yang lainnya