Kecepatan Rambatan Gelombang Ultrasonim dan Keteguhan Lentur Beberapa Jenis Kayu pada Berbagai Kondisi Kadar Air

(1)

KECEPATAN RAMBATAN GELOMBANG

ULTRASONIK DAN KETEGUHAN LENTUR

;"

BEBERAP A JENIS KA YU P ADA BERBAGAI

KONDISI KADAR AIR

(Ultrasonic Wave Velocity and Bending Strength Properties ofSeveral

woods Species at Various Moisture Content Conditions)

Una Karlinasaril), Mohammad Mulyade dan Sucahyo Sadiyoll

'

ABSTRACT

The ultrasonic method was examined as a means of evaluating moisture content variation on ultrasonic wave propagation (velocity) and bending strength either dynamic or static test of six tropical woods, i.e, sengon (Paraserianthes falcataria L. Nielsen). manglum (Acacia mangium Willd), durlan (Durio zibethinus Murr), pine (Pinus merkusii Junghuhn & de Vriese). rasamala (Altingia excelsa Noronhae) and kempas (Koompassia malaccensis Maing). Ultrasonic wave velocity measurement and bending strength testing. both dynamic and static were conducted on 20- by 20- by 300 mm small wood clear specimen of several moisture content conditions, The results showed that the mean value ofultrasoniC velocity decreases when the moisture content increase. The dynamic modulus of elasticity (MOEd). static modulus of elasticity (MOEs). and modulus of rupture (MOR) for all wood increase when the moisture content decrease significantly from fiber saturation point to oven dry condition. In case of equilibrium moisture content, the MOEd values were 35 % percent higher than those MOEs values.

Keywords: ultrasonic, velocity. moisture content, dynamic test, static test

PENDAHULUAN

produk akhimya sehingga diperoleh

informasi yang tepat terhadap sifat dan Metode pengujian kualitas suatu bahan _{kondisi bahan tersebut yang akan berguna} telah banyak diteliti dan dikembangkan, _untuk _menentukan _keputusan _akhir baik secara destruktif maupun non _{pemanfaatannya (Ross,} _{et al.,} _{1998 dan} destruktif. Pengujian non destruktif atau _Malik_{et al.,}_{2002). Kegiatan pengujian} tanpa merusak dianggap yang paling _{non destruktif yang lebih luas telah} efisien sepanjang hasil yang diperoleh _{banyak dilakukan pada bahan baku selain} dapat mendekati kualitas bahan _{kayu seperti baja, plastik, dan keramik.} sebenamya apabila pengujian dilakukan _{Bahan-bahan tersebut bersifat homogen} secara destruktif. Pengujian non destruktif _dan _{isotropik dimana kegiatan non} didefinisikan sebagai kegiatan meng- _{destruktif lebih difokuskan pada kondisi} identifikasi sifat fisis dan mekanis suatu _{diskontinuitas,}_void_atau_inclusion_bahan. bahan tanpa merusak atau mengganggu _{Sedangkan pada kayu yang terjadi adalah}

I Stafpengajar pada Departemen Hasil Hutan. Fakultas Kehutanan [PB, Bogor. 2 Alumnus Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB, Bogor.

Kecepatan Rambatan Gelor

ketidakteraturan kara (heterogen) yang melek pengaruh lingkungan. K non destruktif yang dila' kepada pengembangan dapat memperhitungkar terse but (Malik, et at., 21

Sukses dari pemanfaatar antara lain adalah I (pemilahan) terhadap k finir (veneer) maupun terhadap produk woo

serta untuk mengidenti cacat kayu. Selain itu non destruktif ini da untuk menentukan kualitas pohon, log sert elemen struktur bang berdiri. Berbicara me dan cacat pada kay informasi yang diharapl dari kekuatan bahan ten Evaluasi paling dikategorikan sebagai adalah pengamatan v ada beberapa metode r berkembang antara Ie sifat tahanan elektrik (

(electrical resistance properties), sifat v

vibrational proper

gelombang tegangan

wave propagation d,

wave propagation), (accoustic emission). ground penetration r

defleksi (Machine-Stre

Pada metode gelomb dua cara pengujian ya kecepatan suara (spe£

dikenal untuk menentl melalui konversi kecel (2) berdasarkan

(vibration spectr;

ge\ombang tegangan menggambarkan seh

Jurnal Teknologi Basil

r

(2)

Kecepatan Rambatan Gelombang 71

JOMBANG

,NLENTUR

BERBAGAI

t

Properties ofSeveral

nt Conditions)

lcahyo Sadiyol)

Itent variation on ultrasonic wave of six tropical woods, i.e. sengon

durian (Durio zibethinus Murr), ronhae) and kempas (Koompassia trength testing, both dynamic and imen of several moisture content

ｾｲ･｡ｳ･ｳ＠ when the moisture content

'asticity (MOEs), and modulus of iignificantly from fiber saturation MOEd values were 35 % percent

Ilya sehingga diperoleh ｾ＠ tepat terhadap sifat dan ersebut yang akan berguna tukan keputusan akhir a (Ross, et al., 1998 dan 002). Kegiatan pengujian . yang lebih luas telah an pada bahan baku selain aja, plastik, dan keramik. ersebut bersifat homogen

dimana kegiatan non difokuskan pada kondisi

void atau inclusion bahan. a kayu yang terjadi adalah

r.

ketidakteraturan karakteristik alami (heterogen) yang melekat karen a adanya pengaruh lingkungan. Karenanya kegiatan non destruktif yang dilakukan lebih fokus kepada pengembangan teknologi yang dapat memperhitungkan ketidakteraturan tersebut (Malik, et aI., 2002).

Sukses dari pemanfaatan non destruktif ini antara lain adalah kegiatan grading

(pemilahan) terhadap kayu (lumber) dan finir (veneer) maupun untuk pemilahan terhadap produk wood-based material

serta untuk mengidentifikasi lokasi dari cacat kayu. Selain itu pengujian secara non destruktif ini dapat dimanfaatkan

untuk menentukan dan mengetahui

kualitas pohon, log serta kayu pada suatu elemen struktur bangunan yang telah berdiri. Berbicara mengenai pemilahan dan cacat pada kayu, maka output informasi yang diharapkan adalah kualitas dari kekuatan bahan tersebut.

Evaluasi paling sederhana yang

dikategorikan sebagai non destruktif adalah pengamatan visual. Selanjutnya ada beberapa metode non destruktif yang berkembang antara lain memanfaatkan sifat tahanan elektrik dan dieletrik bahan

(electrical resistance dan dielectric properties), sifat vibrasi (transverse

vibrational properties), rambatan

gelombang tegangan dan suara (stress wave propagation dan sonic/ultrasonic

wave propagation), emlSl akustik

(accoustic emission), x-ray, microwave ground penetration radar serta metode defleksi (Machine-Stress-Rated (MSR). Pada metode gelombang suara terdapat dua cara pengujian yaitu '(1) berdasarkan kecepatan suara (speed of sound); yang dikenal untuk menentukan MOE dinamis melalui konversi kecepatan ke MOE; dan (2) berdasarkan spektrum vibrasi

(vibration spectrum); pengujian

gelombang tegangan jenis ini dapat menggambarkan seluruh kondisi dan

karakteristik bahan karena hasil pengujian yang diperoleh berupa spektra frekuensi tunggal (a singlefrquency spectrum) yang dapat menghasilkan variabel-variabel bebas seperti maksimum energi, frekuensi dominan, frekuensi perpindahan dan perlambatan atau pelemahan (atenuasi). Variabel-variabel tersebut dapat dipilih sehingga diperoleh yang paling baik korelasinya dengan penguj ian destruktif atau yang paling toleran terhadap kondisi lingkungan sekitar.

Kecepatan rambatan gelombang suara dipengaruhi oleh jenis kayu, kadar air, suhu dan arah rambatan gelombang (rambatan arah longitudinal, radial atau tangensial). Variabel spesifik kayu lainnya yang berpengaruh adalah miring serat, mata kayu dan pelapukan yang terjadi pada kayu. Kerapatan kayu tidak secara signifikan berpengaruh terhadap kecepatan suara, tetapi rasio antara modulus elastistas (E) bahan dengan kerapatanlah yang lebih menentukan. Persamaan atau hubungan Christoffel: v = (E/p)112 menjelaskan hal tersebut (Smith, 1989).

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kadar air terhadap kecepatan gelombang ultrasonik dan keteguhan lentur dinamis dan statis 6 jenis kayu (sengon,mangium, durian, pinus, kempas dan rasamala).

BAHAN DAN METODE

Penelitian ini dilakukan terhadap 6 jenis yang banyak dijumpai di pasaran daerah Jawa Barat, khususnya Bogor, yaitu sengon (Paraserianthes falcataria L. Nielsen), mangium (Acacia mangium

Willd), durian (Durio zibethinus Murr), pinus (Pinus merkusii Junghuhn & de Vriese), rasamala (Altingia excelsa

Noronha) and kempas (Koompassia

malaccensis Maing)

Jurnal Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB Vol. 18, No.2, 2005

110

(3)

-72 Kecepatan Rambatan Gelombang Kecepatan Rambatan Ge

Contoh uji (CU) yang dibuat mengacu pada standar Inggris untuk contoh kayu bebas cacat (BS 373 : 1957). Sifat mekanis yang diuji adalah MOE (Modulus of Elasticity) dan MOR (Modulus of Rupture). Sementara sifat fisis yang diuji adalah kadar air (KA), berat jenis (BJ), dan kerapatan. Kadar air yang diukur dikelompokkan menu rut beberapa kondisi kadar air, meliputi kadar air basah ( KA >

30%), kadar air TJS (KA 25-30 %), kadar air kering udara (KA 15 - 20 %), dan kadar air kering oven (KO). Ulangan dari setiap kondisi kadar air adalah sebanyak lima kali untuk masing-masing kayu Contoh uji diambil dari balok kecil yang

3

berukuran 2x2x35 cm . Ukuran CU

2x2x30 cm3 digunakan untuk pengujian kecepatan rambatan gelombang, kekakuan lentur dinamis (MOEd) dan keteguhan lentur statis (MOEs dan MOR) pada berbagai kondisi kadar air (setiap perubahan kadar air) sementara itu KA, BJ dan kerapatan setiap perubahan kondisi kadar air diambil dari dekat bagian ｹ｡ｮｾ＠

mengalami kerusakan. CU 2x2x4 cm digunakan untuk mengetahui KA awal contoh uji. Untuk penyeragaman kadar air awal seluruh CU direndam dalam air semalam 1 minggu. Kadar air yang diukur dikelompokkan menurut beberapa kondisi kadar air, meliputi kadar air basah ( KA >

30%), kadar air TJS (KA 25-30 %), kadar air kering udara (KA 15 - 20 %), dan kadar air kering oven atau tanur (KO/KT). Contoh uji dengan kondisi basah ditimbang kemudian dikeringkan secara alami dalam ruangan sampai mencapai kadar air TJS dan kadar air kering udara. Selama proses pengeringan tersebut contoh uji ditimbang secara berkala sampai mencapai berat basah awal (BA) target. Menurut Haygreen dan Bowyer (1982) persamaan dasar kadar air dapat diubah kebentuk-bentuk yang mudah untuk digunakan di dalam kondisi-kondisi

lain. Bentuk ini sangat berguna untuk memperkirakan berat kering kayu basah apabila berat basah diketahui dan KA diperoleh dari CU atau dari suatu KA target.

Berat basah target dapat ditentukan berdasarkan penelitian Wang et al. (2003) dim ana dil);atakan bahwa penurunan kadar air selama proses pengeringan diikuti dengan penurunan berat spesimen. Hal ini terjadi pada spesimen longitudinal dan spesimen radial. Penurunan berat spesimen longitudinal saat penurunan kadar air dari kondisi basah ke kondisi titik jenuh serat (TJS) berkisar 10-15

gram. Sedangkan penurunan berat

spesimen radial berkisar 5-8 gram. Ketika kadar air spesimen menurun dari kadar air titik jenuh serat ke kadar air kering udara, penurunan berat spesimen longitudinal berkisar 2-4 gram. Sedangkan spesimen radial mengalami penurunan berat berkisar 1-2 gram. Selanjutnya dapat diketahui berat kering tanur target (BKT target) melalui persamaan I yang kemudian dapat ditentukan KA kondisi sebenamya (persamaan 2).

BKT target = BA penurunan I( 1+(% KA

targetllOO» (1)

KA = «BA- BKT target) I (BKT target» x

100% (2)

Pengujian Non Destruktif. Alat yang digunakan untuk pengujian non destruktif metode gelombang ulrtrasonik adalah Sylvatest Duo dengan frekuensi 22kHz.

Pengujian dilakukan dengan cara

menempatkan 2 buah transduser pada kedua ujung contoh uji setelah dilakukan pelubangan berdiameter 5 mm sedalam ±

2 cm. Transduser terdiri dari tranduser

pengmm dan tranduser penerim.

Selanjutnya dengan dibangkitkan oleh alat, gelombang ultrasonik mengalir dari tranduser pengirim yang kemudian akan diterima oleh tranduser penerima. Waktu

Vol. 18, No.2, 2005 Jumal Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPa

tempuh gelombang tempuh bahan terst kemudian dihitung ke nya. Pembacaan da berupa kecepatan gel dan waktu tempuh, di

Illl dapat dikonv1

persamaan 3. ｕｬ｡ｮｧｾ＠ dilakukan adalah seba

d

Vus

t

MOE dinamis (MOEd berdasarkan fungsi pe

MOEd=

-g

dimana MOEd adala dinamis (kg/cmz), V gelombang ultrason kerapatan kayu ( konstanta gravitasi ( selisih jarak antar tl adalah waktu tempuh

Pengujian Dest

keteguhan Ientur sta memberikan beban bentang (centre loa,

serat menggunakan I merk Instron dengar tebaL Data yang dil dan defleksi ya maksimum diperole mengalami ｫ･ｲｵｳ｡ｫｾ＠

berupa modulus ela dan kekuatan lentur

(4)

73

:epatan Rambatan Gelombang Kecepatan Rambatan Gelombang

ni sangat berguna untuk berat kering kayu basah basah diketahui dan KA CU atau dari suatu KA

target dapat ditentukan lelitian Wang et al. (2003) to bahwa penurunan kadar )ses pengeringan diikuti an berat spesimen. Hal ini )esimen longitudinal dan

ial. Penurunan berat

itudinal saat penurunan kondisi basah ke kondisi at (TJS) berkisar 10.15

;kan penurunan berat

berkisar 5·8 gram. Ketika len menurun dari kadar air ke kadar air kering udara, It spesimen longitudinal am. Sedangkan spesimen

ami penurunan berat

;ram. Selanjutnya dapat kering tanur target (BKT

i persamaan I yang

. ditentukan KA kondisi ;amaan 2).

A penurunan I( I+(% KA

(I)

T target) I (BKT target» x (2) Destruktif. Alat yang . pengujian non destruktif .ang ulrtrasonik adalah Jengan frekuensi 22kHz.

'l.kukan dengan cara

buah transduser pada Itoh uji setelah dilakukan iameter 5 mm sedalam ± er terdiri dari tranduser

tranduser penerim.

19an dibangkitkan oleh ultrasonik mengalir dari im yang kemudian akan nduser penerima. Waktu

111, Fakultas Kehutanan IPB

tempuh gelombang dan panjang/jarak tempuh bahan terse but dicatat untuk kemudian dihitung kecepatan gelombang· nya. Pembacaan data dari alat dapat berupa kecepatan gelombang ultrassonik dan waktu tempuh, dimana waktu tempuh

Inl dapat dikonversi menggunakan

persamaan 3. Vlangan pengukuran yang dilakukan adalah sebayak tiga kali.

d

Vus"'" - (3)

t

MOE dinamis (MOEd) diperoleh berdasarkan fungsi persamaan :

Vus2p

MOEd= - - (4)

g

dimana MOEd adalah modulus elastisitas dinamis (kg/cm2), Vus adalah kecepatan

gelombang ultrasonik (m/s), p adalah

kerapatan kayu (kg/m), g adalah

konstanta gravitasi (9,81 m/s2), d adalah selisih jarak antar transduser (cm) dan t

adalah waktu tempuh gelombang (flS)

Pengujian Destruktif. Pengujian

keteguhan lentur statis dilakukan dengan memberikan beban tunggal di tengah bentang (centre loading) tegak lurus arah serat menggunakan alat uji mekanis VTM merk Instron dengan jarak sangga 14 kali teba!. Data yang diperoleh berupa beban

dan defleksi yang terjadi. Beban

maksimum diperoleh sampai contoh uji mengalami kerusakan. Hasil pengujian ini berupa modulus elastisitas statis (MOEs) dan kekuatan lentur patah atau MOR.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Sifat fisis kayu. Tabel 1 menampilkan rataan hasil pengujian kadar air, kerapatan, berat jenis serta kecepatan gelombang ultrasonik, sementara itu Gambar 1 menyajikan graflk hubungan antara perubahan kadar air dengan kecepatan gelombang ultrasonik untuk ke enam jenis kayu.

Berdasarkan Tabel 1 diperoleh informasi bahwa kadar air basah tertinggi adalah kayu sengon (236%) diikuti kayu durian (131 %), mangium (105%), pinus (69%), rasamala (48%) dan kempas (45%). Selain kerapatan kayu, karakteristik struktur anatomi terutama besar kecilnya ukuran

sel penyusun serta ada tidaknya

kandungan ekstraktif dan tHosis sangat berpengaruh terhadap kemampuan kayu untuk mengabsorbsi maupun mengeluar-kan air. Kerapatan kayu didasarmengeluar-kan pada berat basahnya terhadap volume kayu. Penurunan kadar air dari kondisi jenuh serat (dinding sel jenuh air sementara rongga sel tidak mengandung air) ke kondisi kering akan menyebabkan berat kayu berkurang, dan selanjutnya akan menyebabkan penyusutan kayu, pada kondisi sebaliknya yang terjadi adalah pengembangan kayu (sifat higroskopis

kayu). Sementara itu berat Jems

didasarkan pada berat kering tanur kayu terhadap volume awalnya, sehingga berat jenis kayu pada titik jenuh serat dan dan kondisi di bawahnya relatif sarna (Haygreen dan Bowyer, 1982; Kellog,

1989).

(5)

74 Kecepatan Rambatan Gelombang Kecepatan Rambatan Gel

Tabel 1. Rataan sifat tisis dan kecepatan gelombang ultrasonik enam jenis kayu pada berbagai kadar air

Jenis ｫ｡ｾｵ

Parameter

Sengon ｍ｡ｮｾｩｵｭ＠ Ourian Pinus KemEas Rasamala

Kondisi Basah

KA(%) 236,50 105,45 131,13 68,91 45,27 48,30

P (g/cm3 ) 0,71 0,78 0,87 1,10 1,00 1,05

BJ 0,21 0,38 0,39 0,.64 0,69 0,71

Vus (m/sl 3103 4427 3747 4636 5694 4683

Kondisi Titik Jenuh Serat (TJS)

KA(%) 29,77 21,69 27,23 26,12 23,01 27,64

P (g/cm3 ) 0,32 0,45 0,44 0,74 0,86 0,90

BJ 0,24 0,37 0,37 0,58 0,70 0,70

Vus (m/s} 5775 6109 5408 6059 5714 5553

Kondisi Kering Udara (KU)

KA(%) 17,52 15,82 14,11 13,56 14,02 14,11

P (g/cm3 ) 0,30 0,44 0,49 0,69 0,86 0,81

BJ 0,25 0,39 0,43 0,61 0,75 0,71

Vus (m/s) 5903 6516 5691 6856 6104 6142

Kondisi Kering TanurlOven (KG)

KA(%) P (g/cm3 )

1.19 0,30

1,94 0,64

0.90 0,57

0.75 0,71

0,58 0,82

1,14 0,88

BJ 0,29 0,62 0,56 0,70 0,81 0,87

Vus (m/s) 6233 6521 5572 6810 6020 5659

kelembaban ｭ･ｭｰｵｮｾ＠

terhadap gelombang rata-rata kadar air penurunan karena terh molekul air (desorpt,

menyatakan bahwa I secara drastis dengan sampai titik jenuh Sf

variasinya sangat keci] Pada kadar air rendal dari 18% air yang sebagai air terika merupakan media 4 ultrasonik disebarkan batas selnya. Pada k, tinggi tapi di bawah ti kisaran KA antara I

pada batas dinding

dalam menghilan!

ultrasonik. Setelah ti bebas yang berada d, porositas kayu juga

faktor utam a d

gelombang ultrasonill peningkatan kecel

Gambar 1 menunjukkan bahwa terjadi peningkatan kecepatan rata-rata gelom-bang ultrasonik dengan semakin menurunnya kadar air. Pada kondisi basah kecepatan rata-rata rambatan gelombang secara berurutan adalah sebesar 3103 mis, 3747 mis, 4427 mis, 4636 mis, 4683 mls

dan 5694 m/s untuk jenis kayu sengon, durian, mangium, pinus, rasamala dan kempas. Sedangkan pada kondisi kering tanur kecepatan rata-rata rambatan gelombang kayu sengon, durian, mangium, pinus, rasamala dan kempas adalah 6233 mis, 5572 mis, 6521 mis,

6810 mis, 5659 m/s dan 6020 m/s.

Menurut Wang et al. (2003) kecepatan gelombang ultrasonik yang merambat melalui kayu meningkat dengan menurunnya kadar air dari keadaan titik jenuh serat ke keadaan kering oven, baik untuk spesimen longitudinal maupun

radial. Walaupun demikian, pengaruh kadar air terhadap kecepatan rambatan gelombang ultrasonik berbeda untuk keadaan di bawah dan di atas titik jenuh seral. Kecepatan gelombang ultarasonik hanya bervariasi sedikit dengan penurunan kadar air di atas titik jenuh serat, tetapi untuk kadar air di bawah titik jenuh serat penurunan kecepatan rambatan gelombang ultrasonik lebih besar. Selanjutnya ditegaskan oleh Sakai et al. (1991) dalam

Van Oyk dan Rice (2005) pada spesimen longitudinal kecepatan rambatan gelom-bang ultrasonik mengalami penurunan secara linear dan dengan kemiringan yang cukup dari kadar air basah ke kondisi titik jenuh serat. Oi bawah titik jenuh serat, kemiringan kurva meningkat tetapi tetap linear. Baik Sakai et al. (1991) maupun Mishiro (1996) dalam Van Dyk dan Rice (2005) menemukan bahwa gradien

Vol. 18, No.2, 2005 Jumai Teknologi HasH Hutan, Fakultas Kehutanan IP13

E

8000

... 7000

ｾ＠

1

6000

,...",

j 5000

:.t

4000

¥

3000

:..: 2000 1000

0

0 10 20 30

Gambar I. Hubunga rambatan

[image:5.614.47.408.83.347.2]

(6)

75 ｾ･｣･ｰ｡ｴ｡ｮ＠ Rambatan Gelombang _{Kecepatan Rambatan Gelombang}

lsonik enam jenis kayu pada

Kem,eas RasamaJa

45,27 48,30

1,00 1,05

0,69 0,71

5694 4683

23,01 27,64

0,86 0,90

0,70 0,70

5714 5553

14,02 14,11

0,86 0,81

0,75 0,71

6104 6142

ｾ＠

0,58 1,14

0,82 0,88

0,81 0,87

6020 5659

aupun demikian, pengaruh 'hadap kecepatan rambatan ultrasonik berbeda untuk lwah dan di atas titik jenuh ltan gelombang ultarasonik isi sedikit dengan penurunan ltas titik jenuh serat, tetapi ir di bawah titik jenuh serat :epatan rambatan gelombang ebih besar. Selanjutnya :h Sakai et af. (1991) da/am

Rice (2005) pada spesimen :ecepatan rambatan gel om-lik mengalami penurunan Ian dengan kemiringan yang far air basah ke kondisi titik )i bawah titik jenuh serat, lrva meningkat tetapi tetap akai et al. (1991) maupun

) da/am Van Dyk dan Rice

:mukan bahwa gradien

kelembaban mempunyai efek yang sarna terhadap gelombang ultrasonik seperti rata-rata kadar air yang mengalami penurunan karen a terlepasnya ikatan antar molekul air (desorption). Bueur (1995) menyatakan bahwa kecepatan menurun seeara drastis dengan kenaikan kadar air sampai titik jenuh serat dan setelah itu variasinya sangat kecil.

Pada kadar air rendah, yaitu KA kurang dari 18% air yang ada di dinding sel sebagai air terikat (bound water)

merupakan media dimana gelombang ultrasonik disebarkan oleh dinding sel dan batas selnya. Pada kadar air yang lebih tinggi tapi di bawah titik jenuh serat, yaitu kisaran KA antara 18-30 % penyebaran pada batas dinding sel akan berperan

dalam menghilangnya gelombang

ultrasonik. Setelah titik jenuh serat, air be bas yang berada dalam rongga sel dan porositas kayu juga berfungsi sebagai

faktor utama dalam penyebaran

gelombang ultrasonik. Dengan demikian

peningkatan keeepatan gelombang

ultrasonik dapat dihubungkan dengan adanya air terikat (bound water)

sedangkan pelemahan dihubungkan

dengan adanya air bebas ifree water)

dalam rongga sel.

Pada kasus penelitian yang dilakukan, hasil kecepatan gelombang ultrasonik untuk jenis kayu durian, pinus, kempas dan rasamala yang kada air KO relatif lebih rendah sedikit dibandingkan dengan pada kondisi kering udara diduga disebabkan oteh saat pengukuran keeepatan gelombang sam pel uji dalam pengaruh pengkondisian setelah sam pel dilakukan pengovenan. Seperti disebutkan sebelumnya bahwa selain kadar air, suhu juga berpengaruh terhadap keeepatan

rambatan gelombang ultrasonik.

Penelitian yang dilakukan James tahun 1961 terhadap jenis kayu Douglas fir terjadi penurunan kecepatan 3-5% pada sampel kayu berkadar air 7% antara suhu pengujian 27°C ke 71°C dan 93°C (Kellog, 1989).

_ _ Sengon ... Mangium ___ Durian ... Pinus ___ Rasamala ___ Kempas

ｂｏｏｏｾＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭ

.. 7000 ｾ＠

I

6000

B

5000 ....

.. 4000 - - - - , .

ｾ＠ｾ＠

ｾ＠ 3000

ｾ＠ 2000+---

1000+---ｏＫＭｾｾｾｾｾｾ｟ｲｾｾ｟ｔｾｾｾｾｾｾｾｾｾｾｾｾｾｾｾｾ＠

o 10 20 30 40 liD 60 70 80 90 100 110 120130 140 150 160170 180 190 200 210 220 230240250

Kadar Air _(%1

Gambar 1. Hubungan antara perubahan kadar air kayu dengan keeepatan gel om bang rambatan ultrasonik

[image:6.614.47.400.367.576.2]

(7)

76 Kecepatan Rambatan Gelombang _{Kecepatan Rambatan Gelom}

Tabel 2. Rataan keteguhan lentur dinamis dan statis enam jenis kayu pada berbagai kadar air

Jenis ｫ｡ｾｵ

Parameter

Sengon Mangium Durian Pinus KemEas Rasamala

MOEd kg/cm2) 69060 155413

Kondisi Basah

127531 246058 331810 237092

MOEs kg/cm2 ) 26343 68712 56643 75442 119542 120113

ｍｏｒｫｾ｣ｭＲＩ＠ 297,8 502,6 498,1 61fcl,9 1024,5 985,8

MOEd kg/cm2) MOEs kg/cm2)

109674 22377

Kondisi Titik Jenuh Serat (TJS)

171228 132442 2755752

63355 56705 99663

268095 126103

281694 118016

MOR kg/cm2) 287,0 535,0 494,7 723,5 1002,8 942,4

Kondisi Kering Udara (KU)

MOEd kg/cm2 )

MOEs kg/cm2 )

105739 34647

191168 57578

160460 66218

332701 110851

325884 132598

312947 97978

ｍｏｒｫｾ｣ｭＲＩ＠ 343,1 592,9 661,8 1I11,8 1285,3 1175,3

MOEd kg/cm2) 117276

Kondisi Kering TanurlOven

276261 179542 333887 302766 288314

MOEs kg/cm2 ) 48437 73596 66371 120308 136889 110584

MOR kg/cm2) 608,1 933,3 791,4 1736,4 1365,5 1628,3

Keteguhan lentur dinamis dan statis. Tabel2 menyajikan rataan hasil keteguhan lentur dinamis dan statis, sementara itu Gambar 2 dan 3 menunjukkan kekakuan lentur dinamis (MOE_d)statis (MOEs) dan kekakuan lentur statis (MOEs) pada

keenam jenis kayu yang semakin

meningkat dengan menurunnya kadar air dari kondisi kadar air titik jenuh serat ke kondisi kadar air kering tanur.

Schniewind (1989) menyatakan bahwa di atas kondisi titik jenuh serat (sekitar 28%) kadar air tidak berpengaruh terhadap sifat elastisitas bahan, tetapi penurunan kadar air di bawah nitai TJS menyebabkan modulus elastisitas atau kekakuan kayu meningkat. Modulus Young pada kayu sejajar serat akan meningkat 30% dari kayu pada kondisi TJS ke kayu yang berkadar air 12%.

Pada kondisi CU kering udara (14-17%) diperoleh hasil rata-rata MOEd lebih tinggi dibandingkan nilai MOEs. Secara berurutan MOEd kayu sengon, mangium,

durian, pinus, rasamala, kempas Iebih besar 32,77%, 30,12%, 41,27%, 33,32%, 31,31 %, 40,69% dari MOEs. Sementara itu penelitian Bodig dan Jayne (1982) dengan jenis kayu West Coast hemlock, Coast Douglas fir, Inland Douglas fir

menghasilkan nilai pengujian dinamis (MOEd) yang lebih tinggi 5-10% daripada nilai pengujian statisnya (MOEs). Penelitian Bucur (1995) pada jenis kayu

spruce dan beech menghasilkan nilai pengujian dinamis (MOEd) yang lebih tinggi 10% daripada nilai pengujian statis (MOEs). Penelitian 01iviera et al. (2002) dengan jenis kayu jatoba dan cupuiba

menghasilkan nilai pengujian dinamis (MOEd) yang lebih tinggi 20% daripada nitai pengujian statis (MOEs). Selanjutnya Penelitian Karlinasari et al. (2005) dengan jenis kayu aghathis, mangium, manii, meranti, pinus dan sengon menghasilkan nilai pengujian dinamis (MOEd) yang lebih tinggi 50% daripada nilai pengujian statis (MOEs).

Sementara itu berdasarka ini, nilai MOE dinami contoh uji rata-rata It dibandingkan nilai rata-l Nilai pengujian secara no

II8l

Kond

_ 400

"5

350

]' 300

g

250

o

.... 200

)(

:; 150

ｾ＠ 100

:IE 50

o

Gambar2. M

160

"E

140

a,

120

:;: 100

ｾ＠ 80

ｾ＠ 60

an 40

a :Ii 20

o

SI

Gambar 3. IV

Vol. 18, No.2, 2005 Jurnal Teknologi HasH Hutan, Fakultas Kehutanan IPB Jurnal Teknologi HasH Hw

[image:7.614.48.406.83.301.2]

(8)

ＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＭＬｾＭＮｾ . . .ｾＭＭＮＭＭＭＭＭ ..

(ecepatan Rambatan Gelombang _{Kecepatan Rambatan Gelombang} ₇₇

1m jenis kayu pada berbagai

s Kempas Rasamala

i8 331810 237092

2 119542 120113

ｾ＠ 1024,5 985,8

)

52 268095 281694

3 126103 118016

1002,8 942,4

H 325884 312947

i1 132598 97978

8 1285,3 1175,3

:7 302766 288314

18 136889 110584

4 1365,5 1628,3

s, rasamala, kempas lebih 0, 30,12%, 41,27%, 33,32%, )9% dari MOEs. Sementara

1 Bodig dan Jayne (1982).

kayu West Coast hemlock,

ras

fir, Inland Douglas fir

I nilai pengujian dinamis

ｾ＠ lebih tinggi 5-10% daripada ljian statisnya (MOEs). lcur (1995) pada jenis kayu

beech menghasilkan nilai namis (MOEd) yang lebih aripada nilai penguj ian statis elitian Oliviera et al. (2002)

kayu jatoba dan cupuiba

nilai pengujian dinamis S lebih tinggi 20% daripada n statis (MOEs). Selanjutnya rlinasari et al. (2005) dengan igh ath is, mangium, manii, s dan sengon menghasilkan an dinamis (MOEd) yang 0% daripada nilai pengujian

Sementara itu berdasarkan hasil penelitian ini, nilai MOE dinamis untuk seluruh eontoh uji rata-rata lebih tinggi 35% dibandingkan nilai rata-rata MOE statis. Nilai pengujian secara non destruktif yang

lebih tinggi dibandingkan seeara destruktif adalah karena faktor visko-elastisitas bahan dan adanya pengaruh efek creep

pada pengujian seeara defleksi (Bodig dan Jayne, 1982).

Ll Kondisi Basah

m

Kondisi T JS IIII Kondisi KU IIiII Kondisi BKT

400

］］］］］］ＭＭＭＭＭＭＭｾ＠

"'e

u 350

rbndJ::

__

} 300

g

₂₅₀

L l l

-rml

ｾ＠ 200 L _ _ _--;:;:; ><

:; 150

ｾ＠ 100

:Iii 50

o

Sengon Mangium Durian Pinus Rasamala Kempas

Jenis Kayu

Gambar 2. MOEd enam jenis kayu pada berbagai kondisi kadar air

ID Kondisi Basah 1:1 Kondisi T JS II Kondisi KU IZI Kondisi BKT

160 "'-1- - - ,

r 140

ｲｾ

I

ｾ＠

:A311i11

.n

40

o :'Ii 20

o ｉｉｉｾ＠ i IIIFIf<j i IIIFII<! i 111=

Sengon Mangium Ourian Pinus Rasamaia Kempas

Janis Kayu

Gambar 3. MOEs enamjenis kayu pada berbagai kondisi kadar air

[image:8.614.83.353.149.322.2] [image:8.614.86.356.381.543.2]

-{utan, Fakultas Kehutanan IPB _{Jurnal Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB} _{Vol. 18. No.2, 2005}

...

...ｾ

··-Iiiiiiiiiiiiiii

(9)

78 Kecepatan Rambatan Ge\ombang

I'i."]Kondisi Basah [DKondisi TJS ElKondisi KU gKondisi BKT

2000 1800 1600

Ne

1400

.a,

1200 ｾ＠ 1000

a.

0

::IE

800 600 400 200 0

Sengon Mangium Durian Pinus Rasamala Kempas

Janis Kayu

Gambar 4. MOR enam jenis kayu pada berbagai kondisi kadar air

Selanjutnya Gambar 4 menunjukkan kekuatan lentur patah (MOR) kayu yang

semakin meningkat selnng dengan

menurunnya kadar air. Hal Inl

menandakan bahwa dengan semakin

menurunnya kadar air terutama di bawah TJS kekuatan kayu semakin kuat. Penelitian-penelitian berkaitan dengan kekuatan kayu menyimpulkan bahwa kerapatan, berat jenis dan persentase volume serat merupakan peubah yang memegang peranan sebagai indikator sifat mekanis. Haygreen dan Bowyer (\982) menyatakan bahwa semakin tinggi berat jenis kayu maka semakin banyak zat kayu pada dinding sel yang berarti semakin tebal dinding sel tersebut. Karena kekuatan kayu terletak pada dinding sel, maka semakin tebal dinding sel semakin kuat kayu tersebut.

KESIMPULAN

Kecepatan rambatan gelombang ultrasonik semakin meningkat dengan menurunnya kadar air dari kondisi kadar air basah ke kondisi kering tanur. Peningkatan

kecepatan yang paling nyata terjadi dari kondisi titik jenuh serat ke kondisi kering udara

MOEd, MOEs dan MOR keenam enam jenis kayu (sengon,mangium, durian, pinus, kempas dan rasamala) cenderung meningkat dengan menurunnya kadar air terutama dari kondisi titik jenuh serat ke kondisi kering tanur.

Pada kondisi CU kering udara (14-17%) diperoleh hasil rata-rata MOEd lebih tinggi dibandingkan nilai MOEs. Secara berurutan MOEd kayu sengon, mangium, durian, pinus, rasamala, kempas lebih besar 32,77%, 30,12%, 41,27%, 33,32%, 31,31%,40,69% dari MOEs.

HasH pengujian MOEd (non destruktif) untuk seluruh jenis kayu rata-rata lebih tinggi 35% dari MOEs (destruktif).

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian Inl didanai oleh Hibah Penelitian Program Hibah Kompetisi. A2 Tahun 2005 Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB.

Kecepatan Rambatan Gelombanl

DAFTAR PUSTA.

[BS] British Standard (1957:

Testing Small Clear Specime

BS373: 1957.

Bodig J, Jayne BA (1982) ..

Wood and Wood

Com{-Nostrand Reinhold Company

Bodig J (2000). The Proc

Research for Wood'

Composites. Dalam: Pro

International Symposl

Nondestructive Testing of

September 2000. Universil) Hungary, Sopron. Hungary. I

Bucur V (1995) Acousti Institute National de Ie.

Agronomigue Centre de

Forestieres. Nancy. France.

Haygreen JG, Bowyer JL (

Products and Wood

Introduction. The Iowa Sta Press, Ames. IOWA.

Karlinasari L, Surjokusumo

Nugroho N (2005) Non

Testing on six Tropical J

Ultrasonic Method Dalam I

International Wood ScienCE

28-30 August 2005. Bali. In 109-116

Kellogg RM (1989) Density

Dalam: Concise Encyclope, and Wood-Based Materials.

Schniewind. Pergamon PI England. Hal: 79-82

[image:9.614.73.368.58.241.2]

(10)

79

Kecepatan Rambatan Gelombang _{Kecepatan Rambatan Gelombang}

<U II Kondisi BKT

Rasamala KempaS

,gai kondisi kadar air

yang paling nyata terjadi dari ik jenuh serat ke kondisi kering

IOEs dan MOR keenam enam

IU (sengon,mangium, durian,

npas dan rasamala) cenderung : dengan menurunnya kadar air iari kondisi titik jenuh serat ke ring tanur.

:lisi CU kering udara (14·17%) hasil rata·rata MOEd lebih landingkan nilai MOEs. Secara MOEd kayu sengon, mangium, linus, rasamala, kempas lebih 77%, 30,12%, 41,27%, 33,32%, .0,69% dad MOEs.

19ujian MOEd (non destruktif) uruh jenis kayu rata·rata lebih

10 dari MOEs (destruktif).

:APAN TERIMA KASIH

I Illl didanai oleh Hibah

I Program Hibah Kompetisi A2 005 Departemen Hasil Hutan, Kehutanan IPB.

DAFTAR PUSTAKA

[BS] British Standard (1957). Methods of Testing Small Clear Specimens of Timber.

BS373: 1957.

Bodig J, Jayne BA (1982). Mechanics of

Wood and Wood Composites. Van

Nostrand Reinhold Company, New York.

Bodig J (2000). The Process of NDE

Research for Wood' and Wood

Composites. Dalam: Prosiding: 12lh

International Symposium on

Nondestructive Testing of Wood. 13-15

September 2000. University of Western Hungary, Sopron. Hungary. Hal: 7-22.

Bucur V (\995) Acoustic of wood Institute National de la Recherche

Agronomigue Centre de Recherches

Forestieres. Nancy, France.

Haygreen JG, Bowyer JL (1982). Forest

Products and Wood Science An

Introduction. The Iowa State University Press, Ames. IOWA.

Karlinasari L, Surjokusumo S, Hadi YS, Nugroho N (2005) Non Destructive Testing on six Tropical Woods ｕｳｩｮｾ＠

Ultrasonic Method Dalam Prosiding: 6'

International Wood Science Symposium.

28-30 August 2005, Bali. Indonesia. Hal: 109-116

Kellogg RM (1989) Density and Porosity.

Dalam: Concise Encyclopedia of Wood and Wood-Based Materials. Ed. Arno P. Schniewind. Pergamon Press. Oxford. England. Hal: 79-82

Malik SAM, Al-Matterneh HMA,

Nurudin MF (2002). Review of Non destructive Testing and Evaluation on Timber, Wood and Wood Products. Dalam Prosiding: The

th

World Conference on Timber Engineering. 12-15 Agustus 2002. Shah Alam. Malaysia. Hal: 346-353.

Oliveira FGR,. de Campos JAO, Sales A (2002) Ultrasonic Measurements in Brazilian Hardwoods. Material Research Journal. Vol. 5 No I: 51-55.

Ross RJ, Brashaw BK, Pellerin RF

(1998). Nondestructive Evaluation of Wood Forest Products Journal. Vol. 48:1: 14-19.

Schniewind AP (1989). Deformation

Under Load. Dalam: Concise

Encyclopedia of Wood and Wood-Based Materials. Ed. Arno P. Schniewind. Pergamon Press. Oxford. England. Hal: 75-79.

Smith WR (1989) Acoustic Properties.

Dalam: Concise Encyclopedia of Wood and Wood-Based Materials. Ed. Arno P. Schniewind. Pergamon Press. Oxford. England. Hal: 5-9

Van Dyk H, Rice RW (2005). Ultrasonic Wave Velocity As a Moisture Indicator in Frozen Lumber. Forest Prod. J. 55 (6) : 68

-72

Wang SY, Lin CJ, Chiu CM (2003).

Adjusted Dynamic Modulus of Elasticity

in Taiwania Plantation Wood.

Holzforschung 57: 547-552.

(11)