SIFAT FISIKA DAN MEKANIKA KAYU IPIL (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) BERDASARKAN LETAK KETINGGIAN DALAM BATANG

(1)

93

SIFAT FISIKA DAN MEKANIKA KAYU IPIL (

Endertia spectabilis

Steenis & de Wit Sidiyasa) BERDASARKAN LETAK KETINGGIAN

DALAM BATANG

Kusno Yuli Widiati1, Irvin Dayadi 2, dan Magdalena M. Taruli 3

1

Laboratorium Rekayasa dan Pengujian Kayu, Fakultas Kehutanan,

Universitas Mulawarman, Kampus Gunung Kelua, Jalan Ki Hajar Dewantara, P.O. Box.1013, Samarinda, Kalimantan Timur, Indonesia 75116.

E-Mail: [email protected]

ABSTRAK

Sifat Fisika Dan Mekanika Kayu Ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) Berdasarkan Letak Ketinggian Dalam Batang. Kalimantan mempunyai banyak jenis pohon yang belum dikenal secara luas pemanfaatannya. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat-sifat fisika dan mekanika kayu ipil

(Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) berdasarkan letak ketinggian dalam batang agar kayu ipil

dapat dimanfaatkan secara optimal. Hasil penelitian menunjukkan bahwa berdasarkan letak ketinggian dalam batang, sifat fisika dan mekanika kayu ipil meningkat mulai dari ujung batang hingga ke bagian pangkal batang. Berdasarkan Klasifikasi Kayu Indonesia, kekuatan mekanika kayu ipil termasuk kategori kelas kuat 1.

Kata kunci : Sifat Fisika, mekanika, Kayu Ipil

.

ABSTRACT

Physical and Mechanical Properties of Kayu Ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) Based on Vertical Direction of Stem. Kalimantan has many kinds of lesser non species. The purpose of this research was to know the physical and mechanical properties of kayu ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) based on the vertical direction of stem so that kayu ipil could be used optimalized. The research result showed that based on the height of stem, the physical and mechanical properties increased from top to bottom of stem. According to Classification of Indonesian Wood, the mechanical property of kayu ipil is categorized to Stregth Class 1.

Key words : Physical and Mechanical Properties, Kayu Ipil.

. .

1. PENDAHULUAN

Banyak jenis kayu yang tumbuh di Kalimantan, tapi tetap saja masyarakat cenderung menggunakan kayu-kayu yang sudah dikenal secara luas. Hal ini dikarenakan penyebaran informasi dan penggunaan kayu-kayu yang belum dikenal masih sebatas tulisan yang tersimpan rapi di berbagai perpustakaan. Selain itu ketergantungan konsumen terhadap kayu-kayu komersil juga masih sangat tinggi, sehingga kayu-kayu yang

belum diketahui secara luas

penggunaannya cenderung diabaikan

karena kekawatiran akan kualitas kayu tersebut selama pemakaiannya. Penjualan kayu yang kayu tidak terlalu dikenal

dikelompokkan dalam jenis kayu

campuran. Dilihat dari sisi pemanfaatan kayu secara optimal hal ini jelas merugikan karena kayu-kayu tersebut secara kualitas tidak kalah dengan kayu komersil.

(2)

94

Salah satu jenis kayu yang belum digunakan secara luas adalah kayu ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit

Sidiyasa) dengan sifat fisika dan

mekanika yang mempunyai prospek cukup baik di masa yang akan datang.

Hasil penelitian akan memberikan

informasi tentang kayu ipil sebagai pengganti atau penambah jenis kayu-kayu yang sudah ada sebelumnya di dunia perdagangan dan dapat dimanfaatkan secara optimal.

2. METODA PENELITIAN 2.1. Tempat dan Waktu

Sumber data primer diperoleh dari hasil penelitian yang dilakukan di Laboratorium Rekayasaya dan

Pengujian Kayu, Fakultas

Kehutanan, Universitas

Mulawarman. Pada bulan Desember 2015.

2.2.Pembuatan dan Pengujian Sampel

Sampel yang digunakan

berasal dari pohon yang sehat dan lurus, berdiameter ±35-40 cm, serta

tinggi bebas cabang dengan

ketinggian ±6-9 meter. Pengambilan sampel pada bagian pohon dianggap telah terwakili apabila batang dibagi dalam 3 bagian yaitu pangkal, tengah dan ujung masing-masing sepanjang 1,5 m dengan jarak antar bagian 1 meter.

Sebelum dilakukan pengujian, sampel diletakkan di dalam ruang konstan dengan temperatur (20±2)°C

dan kelembaban udara relatif

(65±3)% hingga berat dan kadar airnya konstan (12±1)%. Setiap

ketinggian pada masing-masing

penggunaan dalam pengujian diambil 30 sampel dari setiap bagian batang pohon tersebut. Pengujian sifat fisika dan mekanika dilakukan berdasarkan pengujian standar Jerman yaitu DIN (Deutches Institute fuer Normung).

Tabel 1. Ukuran Sampel Berdasarkan DIN.

No. Pengujian Dimensi (mm) Standar DIN 1 Kerapatan 20 × 20 × 20 52182 – 76 2 Kadar Air 20 × 20 × 20 52183 – 77 3 Pengembangan dan Penyusutan 20 × 20 × 100 52184 – 79 4 Keteguhan Pukul 20 × 20 × 300 52189 – 81 5 Keteguhan Tekan // Serat 20 × 20 × 60 52185 – 76 6 Keteguhan Geser radial dan tangensial 50 × 50 × 50 52186 – 77 7 Kekerasan 50 × 50 × 100 52186 – 79 8 Keteguhan Lengkung Statis 20 × 20 × 360

l = 300

52186 – 78

Sumber : Anonim (1988)

3. HASIL PENELITIAN DAN

PEMBAHASAN

3.1.Sifat-sifat Fisika Kayu Ipil (Endertia

spectabilis Steenis & de Wit

Sidiyasa)

3.1.1. Kadar air kayu segar

Hasil pengukuran kadar air kayu segar dari kayu Ipil (Endertia spectabilis

Steenis & de Wit Sidiyasa) berdasarkan letak ketinggian dalam batang diperoleh nilai rata-rata kadar air kayu segar sebesar 75,97%. Hal ini sesuai dengan yang dijelaskan oleh Anonim (1976) dalam Kambey (1986), bahwa kayu yang

(3)

95

baru ditebang memiliki kadar air yang besar berkisar antara 31-226%.

81,38 76,23 70,30 64.00 66.00 68.00 70.00 72.00 74.00 76.00 78.00 80.00 82.00 K ad ar A ir K ay u Se ga r (%)

P angkal T engah Ujung

Letak Ketinggian Kayu dalam Batang

Gambar 1. Grafik Rataan Kadar Air Kayu Segar (%) Kayu Ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) Berdasarkan Letak Ketinggian dalam Batang.

Berdasarkan Gambar 1 bagian pangkal mempunyai nilai kadar air segar yang paling tinggi, kemudian menurun dari bagian tengah batang sampai ujung batang. Hal ini dikarenakan pada bagian pangkal selain lebih dekat dengan akar secara struktur anatomi juga mempunyai susunan sel yang lebih padat sehingga membuat air dalam kayu menjadi cenderung lebih tinggi. Pendapat ini sesuai dengan Brown et. al. (1952), yang

mengatakan bahwa kadar air kayu segar dipengaruhi antara lain oleh letak ketinggian kayu dalam batang, struktur anatomi dan tempat tumbuh.

3.2.Kerapatan kering tanur

Hasil perhitungan nilai rataan kerapatan kering tanur untuk kayu ipil sebesar 0,79 g/cm3 seperti ditunjukkan gambar berikut. 0,83 0,79 0,76 0.72 0.74 0.76 0.78 0.80 0.82 0.84 Ke rap ata n K er in g T an ur (g/ cm 3)

Le tak Ke ti nggi an Kayu dal am Batang

Gambar 2. Grafik Rataan Kerapatan Kering Tanur (g/cm3) Kayu Ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) Berdasarkan Letak Ketinggian dalam Batang.

Gambar di atas menunjukkan bahwa nilai tertinggi terdapat pada bagian pangkal kemudian tengah dan terendah pada bagian ujung. Hal ini diduga karena adanya perbedaan struktur anatomi kayu. Pada bagian pangkal didominasi oleh sel-sel yang telah mengalami penebalan

sekunder sehingga dinding selnya

cenderung lebih tebal. Seperti yang dikemukakan oleh Haygreen dan Bowyer

(1989), kerapatan dipengaruhi oleh

strukur anatomi kayu khususnya

ketebalan dinding sel.

(4)

96

Hasil perhitungan nilai rataan pengembangan maksimum untuk kayu ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) pada ketiga arah orientasi yaitu radial 5,16%, tangensial sebesar 6,53% dan longitudinal sebesar 0,60%.

Hasil perhitungan nilai rataan penyusutan

maksimum pada kayu ipil (Endertia

spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) pada ketiga arah orientasi yaitu radial 4,90%, tangensial sebesar 6,13% dan longitudinal sebesar 0,60%. 5, 29 5, 19 5, 00 6,83 6,69 6,06 0, 63 0, 60 0, 57 12 ,7 6 12 ,4 8 11 ,6 3 1, 31 1, 30 1, 22 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 P en ge m ba ng an M ak si m um ( %)

Radial T angensial Longit udinal Volumet ris Anisot ropi

S i fat Pe n ge m ban gan Kayu

Pangkal Tengah Ujung

Gambar 3. Grafik Rataan Pengembangan maksimum (%) Arah Radial, Tangensial dan Longitudinal serta Pengembangan Volumetris Maksimum (%) dan Anisotropi Berdasarkan Letak Ketinggian dalam Batang. 5, 02 4, 93 4, 76 6,39 6,27 5,71 0, 63 0, 60 0, 57 12 ,0 5 11 ,8 0 11 ,0 4 1, 29 1, 28 1, 21 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 P en yu su ta n M ak si m um ( %)

Radial T angensial Longit udinal Volumet ris Anisot ropi S i fat Pe n yu su tan Kayu

Gambar 4. Grafik Rataan Penyusutan maksimum (%) Arah Radial, Tangensial dan Longitudinal serta Penyusutan Volumetris Maksimum (%) dan Anisotropi Berdasarkan Letak Ketinggian dalam Batang.

Gambar 3 dan 4 menunjukkan bahwa nilai rataan pengembangan dan

penyusutan maksimum arah radial,

tangensial, longitudinal danvolumetris serta anisotropi kayu tertinggi terdapat pada bagian pangkal kemudian tengah dan terendah pada bagian ujung. Hal ini diduga disebabkan oleh perbedaan nilai kerapatan pada letak ketinggian kayu dalam batang, semakin tinggi kerapatan maka nilai perubahan dimensi semakin tinggi pula. Hal ini diperkuat oleh Panshin dan De Zeew (1970), yang

menjelaskan bahwa semakin tinggi

kerapatan maka akan semakin tinggi pula perubahan dimensi yang terjadi.

3.2. Sifat-sifat Mekanika Kayu Ipil

(Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa)

3.2.1.Keteguhan tekan sejajar serat

(Compression Parallel to the

Grain)

Hasil pengukuran nilai rataan keteguhan tekan sejajar serat kayu ipil

(5)

97

sebesar 72,87 N/mm2 seperti ditunjukkan pada gambar berikut.

74,42 72,85 71,35 69.50 70.00 70.50 71.00 71.50 72.00 72.50 73.00 73.50 74.00 74.50 K et eg uh an T ek an S ej aj ar S er at (N /m m 2)

Le tak Ke ti n ggi an Kayu dal am Batan g

Gambar 5. Grafik Rataan Keteguhan Tekan Sejajar Serat (N/mm2) Kayu Ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) Berdasarkan Letak Ketinggian dalam Batang.

Berdasarkan Gambar 5 terlihat bahwa nilai tertinggi terdapat pada bagian pangkal kemudian tengah dan terendah pada bagian ujung dengan nilai rata-rata keseluruhan sebesar 72,87 N/mm2, maka kayu ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) termasuk dalam kelas

kuat I sesuai dengan klasifikasi dalam Anonim (1976).

3.2.2. Keteguhan pukul (Impact

Bending)

Hasil pengukuran nilai rataan keteguhan pukul kayu ipil adalah sebesar 0,084 Joule/mm2. 0,088 0,083 0,080 0.076 0.078 0.080 0.082 0.084 0.086 0.088 0.090 K ete g u h a n P u k u l (m N /m m 2)

Le tak Ke tinggian Kayu dalam Batang

Gambar 6. Grafik Rataan Keteguhan Pukul (Joule/mm2) Kayu Ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) Berdasarkan Letak Ketinggian dalam Batang.

Pada Gambar 6 terlihat bahwa nilai tertinggi terdapat pada bagian pangkal kemudian tengah dan terendah pada bagian ujung. Hal ini disebabkan oleh kerapatan pada bagian pangkal yang

lebih tinggi dibandingkan dengan

kerapatan pada bagian tengah dan ujung.

Hal ini sesuai dengan pernyataan

Kollmann dan Cote (1968) dan

Supraptono (1988), bahwa ada beberapa faktor penting yang mempengaruhi

sifat-sifat mekanika kayu yaitu sudut serat, kadar air, kerapatan, temperatur, mata kayu dan takik, bentuk dan ukuran serta komponen kimia dan struktur anatomi kayu.

3.2.3. Keteguhan lengkung statis (Static

Bending)

Hasil pengukuran nilai rataan keteguhan lentur (MoE) kayu ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit

(6)

98

Sidiyasa) adalah sebesar 15.673,43 N/mm2.

16 .3 15 ,1 1 15 .6 17 ,3 5 15 .0 87 ,8 2 14400.00 14600.00 14800.00 15000.00 15200.00 15400.00 15600.00 15800.00 16000.00 16200.00 16400.00 K ete gu han Le ntu r M oE (N /mm 2)

Gambar 7. Grafik Rataan Keteguhan Lentur (MoE) (N/mm2) Kayu Ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) Berdasarkan Letak Ketinggian dalam Batang.

119,37 115,34 113,13 110.00 111.00 112.00 113.00 114.00 115.00 116.00 117.00 118.00 119.00 120.00 K ete gu han P ata h M oR (N /mm 2)

Gambar 8. Grafik Rataan Keteguhan Patah (MoR) (N/mm2) Kayu Ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) Berdasarkan Letak Ketinggian dalam Batang.

Hasil rataan keteguhan lengkung

yang didapat yaitu 15.673,43 N/mm2,

sedangkan hasil pengukuran nilai rataan

keteguhan patah kayu ipil (Endertia

spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa)

adalah sebesar 115,95 N/mm2. Oleh

karena itu berdasarkan klasifikasi kelas kuat kayu (Anonim, 1976) maka nilai keteguhan lengkung statis kayu ipil termasuk kelas kuat I.

Gambar 7 dan 8 menunjukkan bahwa nilai tertinggi terdapat pada bagian pangkal kemudian tengah dan terendah pada bagian ujung. Hal ini sesuai dengan yang dikemukakan Supraptono (1988), bahwa terdapat hubungan yang linear positif antara kerapatan kayu dengan

keteguhan lentur atau Modulus of

Elasticity (MoE) dan keteguhan patah

atau Modulus of Rupture (MoR).

3.2.4. Keteguhan geser sejajar serat

bidang radial (Shearing Parallel

to the Grain)

Hasil pengukuran nilai rataan keteguhan geser sejajar serat bidang radial kayu ipil (Endertia spectabilis

Steenis & de Wit Sidiyasa) sebesar 13,73

N/mm2. Berikut adalah gambar grafik

rataan keteguhan geser sejajar serat

bidang radial kayu Ipil (Endertia

spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) berdasarkan letak ketinggian dalam batang.

(7)

99 14,53 13,66 13,01 12.00 12.50 13.00 13.50 14.00 14.50 15.00 K ete gu h an G es er S ejaja r S er at (N /mm 2)

Gambar 9. Grafik Rataan Keteguhan Geser Sejajar Serat Bidang Radial (N/mm2) Kayu Ipil (Endertia

spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) Berdasarkan Letak Ketinggian dalam Batang.

Pada Gambar 9 terlihat bahwa nilai tertinggi terdapat pada bagian pangkal kemudian tengah dan terendah pada bagian ujung. Hal ini disebabkan oleh kerapatan antara tiap bagian kayu. Semakin tinggi nilai kerapatan suatu kayu maka semakin tinggi pula nilai keteguhan geser sejajar serat bidang radial. Hal ini sesuai dengan pendapat dari Supraptono

(1988), perbedaan ini disebabkan oleh

struktur anatominya berupa ukuran sel dan dinding sel bagian pangkal yang lebih tebal sehingga kerapatan bagian pangkal yang lebih tinggi dari pada

bagian tengah dan ujung dimana

keteguhan geser sejajar serat berbanding lurus dengan kerapatannya.

3.2.5. Kekerasan (Hardness)

Hasil pengukuran nilai rataan kekerasan pada bidang transversal kayu ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) adalah sebesar 7.568,22 N/cm2, bidang radial sebesar 6.590,00 N/cm2 dan hasil pengukuran nilai rataan kekerasan pada bidang tangensial adalah sebesar 6.821,11 N/cm2. Berikut adalah gambar grafik rataan keteguhan geser sejajar serat bidang radial kayu ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) berdasarkan letak ketinggian dalam batang. 6. 94 3, 33 6. 60 4, 00 6. 22 2, 67 7. 27 0, 00 6. 83 2, 67 6. 36 0, 67 8. 03 2, 00 7. 63 2, 00 7. 04 0, 67 0.00 1000.00 2000.00 3000.00 4000.00 5000.00 6000.00 7000.00 8000.00 9000.00 K ek er as an (N /c m 2)

Radial T angensial T ransversal

S i fat Ke k e rasan Kayu

Gambar 9. Grafik Rataan Kekerasan (N/cm2) Kayu Ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) Berdasarkan Letak Ketinggian dalam Batang.

Gambar 9 menunjukkan bahwa nilai tertinggi terdapat pada bagian pangkal kemudian tengah dan terendah pada bagian ujung. Hal ini diduga karena diduga pada bagian pangkal dan tengah

memiliki proporsi serat atau serabut yang lebih tinggi daripada bagian ujung. Sesuai dengan pendapat Haygreen dan Bowyer (1989), yang menjelaskan makin tinggi proporsi serat atau serabut makin

(8)

100

tinggi kekuatannya dan kekuatan

berhubungan linear positif terhadap kerapatan kayu.

4. KESIMPULAN

Hasil pengujian sifat-sifat fisika kayu ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) diperoleh nilai kadar air kayu segar sebesar 75,97%, kadar air normal sebesar 12,57%, kerapatan normal sebesar 0,84 g/cm3, kerapatan kering tanur sebesar 0,79 g/cm3, pengembangan maksimum arah radial sebesar 5,16%,

pengembangan maksimum arah

tangensial sebesar 6,53%, pengembangan maksimum arah longitudinal sebesar

0,60%, pengembangan volumetris

maksimum sebesar 12,29%, anisotropi pengembangan sebesar 1,28, penyusutan maksimum arah radial sebesar 4,90%, penyusutan maksimum arah tangensial sebesar 6,13%, penyusutan maksimum

arah longitudinal sebesar 0,60%,

penyusutan volumetris maksimum

sebesar 11,63%, serta anisotropi

penyusutan sebesar 1,26.

Hasil pengujian sifat mekanika kayu ipil (Endertia spectabilis Steenis & de Wit Sidiyasa) diperoleh nilai rataan untuk keteguhan tekan sejajar serat sebesar 72,87 N/mm2, keteguhan pukul

sebesar 0,084 Joule/mm2, keteguhan

lentur (MoE) sebesar 1.5673,43 N/mm2, keteguhan patah (MoR) sebesar 115,95 N/mm2, keteguhan geser sejajar serat

bidang radial sebesar 13,73 N/mm2,

kekerasan bidang transversal sebesar 7.568,22 N/cm2, kekerasan bidang radial sebesar 6.590 N/cm2, serta kekerasan

bidang tangensial sebesar 6.821,11

N/cm2.

DAFTAR PUSTAKA

[1]Anonim. 1976. Vademecum

Kehutanan Indonesia. Departemen Pertanian Direktorat Jenderal Kehutanan Jakarta.

[2]Brown, H.P., A.J. Panshin. and C.C Forsaith. 1952. Tex Book of Wood Technology. Volume II. Mc Graw-Hill Book Company. New York.

[3]Haygreen, J.G. dan J.L Bowyer,

1989. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Suatu Pengantar. Diterjemahkan oleh Sudjipto A. Hadi Kusumo. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.

[4]Kollmann, F.P.P. and Wilifred A.

Cötë Jr.1968. Principles of Wood Science and Technology, Volume I, Springer - Verlag, New York.

[5]Supraptono, B. 1988. Diktat

Mekanika Kayu. Yayasan Pembina

Fakultas Kehutanan Jurusan

Teknologi Hasil Hutan UNMUL. Samarinda.