Universitas Gadjah Mada 1 Minggu 3
Pokok Bahasan: Sifat dan Perilaku Bahan Kayu Sub Pokok Bahasan :
a. Pengantar b. Sifat kimia c. Sifat fisika d. Sifat mekanik a. Pengantar
Dinding dari sel-2 yang terbentuk menggambarkan kandungan dari kayu. Semua terkait dengan kandungan kimiawi dan bentukannya menunjukkan sifaat secara kimiawi dari kayu. Pengenalam terhadap bentukan sel-2 dinding yang lembut menuntun kearah pengertian dan perilaku sifar fisikalis kayu seperti halnya proses kerusakan kayu. Dengan bantuan peralatan optis modern dapat diarahka dan diamati lokasi serangan dari jamur perusak kayu pada dinding sell.
1. Lapisan dinding sell kayu
Bentuk dinding sell mencakup lapisan yang tidak terstruktur dan empat lapisan struktur yang dapat ditunjukkan lewat kandungan selulosa, beda ketebalan dan beda jumlah Ligninnya.
Dari temuan yang terbaru ditunjukan adanya 5 lapisan pada macam kayunya, lapisan itu menggambarkan selimut bagian dalam dari ruang sell, walupun bentukannya tidak obligatoris. Lihat dalam tabel di bawah
Tabel: Bentuk lembut dari dinding sel
Bagian Bagian halus Jum. lamella Ketebalan um
Orientasi Kesimpulanm
pokok Fibrill/serat
Lamella - 1 0,07 - Pektin
tengah (M) Liknin
Dinding P1 1 0,15 Tekstur M dan P
Primer (P) P2 1 mengandung
70 % Lignin 17 %
13% Selulosa
Dinding S1 3 —6 0,26 — 0,4 Paralel, 50° - 44% Lignin
Sekunder (S) 70°membelok 30%
dari As Sel 26% Selulosa
S2 30 —150 2,0 — 10,0 Paralel, 5° —30° 17% Lignin
75 s/d 85% membelok dari 32%
Universitas Gadjah Mada 2
Dinding atau S3 0 - 6 0,0 — 0,5 Paralel, jaring-2, 13% Lignin
Tertiera 600 —900 37%
membelok dari 50% Selulosa As selnya
Kandungan kimiawai dari elemen dinding sel menunjukan aarti dari kemampuan dari sell itu dalam pembeban dari enzim dan secara mekanis. Plasma dalam proses pertumbuhannya memproduksi selulusa, Hemiselulosa dan lignin. Dari Tabel terlihat pada Lamela tengah dan dinding Primer ditunjukkan besamya bagian lignin. Disampin Hemisellulosa dan lignin diendapkan bahan lain dalam serat-2 selulosanya.
Dari Tabel ditunjukan secara jelas, sifat dinding sel yaitu dinding sekunder (S2) deng 75 -85% dari ketebalanm, dimana ditunjukkan sekitar 51 %nya adalah selulosa. Seratselulosa dari mikro Lamella diketahui berada tegak ter hadap as sell. Sebagiman pada seutas tali kekuatan kayu searah serat besar.
Dinding sekunder ini tidak tahan terhadap serangan dari jamur2 tertentu mis. jamur coklat, putih).
b. Sifat Kimia dari Kayu
Semua kayu mengadung 4 komponen unsur kimia, diantaranya adalah: 1. Sellulosa
Kayu mengandung sekitar 70% sellulosa. Ada 2 tipe Selulosa yaitu Alpha selulosa dan Hemi selulosa. Alpha selulosa bahan dasar untuk pembuatan kertas, tekstil tiruan dan plastik. Hemiselulosa tidak banyak digunakan. Sellulosa memberikan kekuatan tarik pada kayu.
2. Lignin
Unsur ini ada sekita 18 s/d 20% di dalam kayu. Lignin menjadikan kayu padat dan memiliki kekuatan menahan tekan pada kayu yang besar
3. Bahan Ekstraks
bahan Ekstrak bukan merupakan bagian dari struktur kayu, tetapi ia memberikan nilai tambah pada warna, rasa dan daya tahan atau kewatan. Bahan ini dapat larut oleh air atau alkohol, ether, benzin.
4. Mineral bentuk Abu
Bahan mnineral ini ada sekitar 0,2 s/d 1 % di dalam kayu, ia merupakan bagian dari struktur kayu. Mineral ini terbentuk dari reaksi antar Sellulosa dan Lignin yang terbakar.
Universitas Gadjah Mada 3 Selain ke 4 unsur kimia di atas kayu mengandung air antara 45 s/d 80 % M pada kondisi kayu barn ditebang. Pada kondisi kayu kering udara air yang ada dalam kayu sekitar 15 s/d 20%
Gambar/ Skema 2.1 : Komposisi Kandungan Kimia pada Kayu
Sumber : Holz als Werkstoff c. Sifat Fisikalis dari Kayu
Kayu terdari atas banyak sekali serat-2 berbentuk pipa yang sejajar arah batang, atau memanjang. Pipa-pipa memanjang tersusun tidak teratur, kadang sejajar dan bersilangan menjadi kayu tidak memiliki dimensi ruang berlobang yang sama dan searah. Kayu adalah bahan kerja yang porus. Porositas kayu tidak sama, sangat tergantung dari macaw tempat tumbuh kayu, berat jenis dsb.
Kandungan kelembaban kayu erat kaitannya dengan nilai kepadatan serat kayunya. Semakin padat jumlah serat per cm2 atau Berat Jenis kayu kelembaban kayu semakin kecil, Lihat Grafik di bawah.
Universitas Gadjah Mada 4 Sumber: Kollmann dalam Holz als Werkstoff
Di dalam pori-2 itu air tersimpan, menjadikan kayu dalam keadaan jenuh air, air bebas. Titik kejenuhan serat (FSB) pada sekitar 30% M terjadi kalau air bebas keluar dan tinggal air pada dinding serat kayu, air terikat. Pada titik jenuh serat kayu tidal( lagi mengalami penambahan volume. Sebaliknya, kayu akan mengalami penyusutan kalau kelembaban kayu lebih rendah dari kelembaban jenuh serat.
Gambar 2.2. Skema bentuk hubungan air di dalam kayu
Sumber: Holz als Werk stoff
Universitas Gadjah Mada 5 D= kuat tekan, B= Kuat tekuk, E= Elastisitas dan Z= kuat tarik
Sumber; Holz als Werkstoff
Ketegangan yang diijinkan untuk perhitungan statis dari bahan kayu jumlahnya hanya 1/6 kekuatan yang menyimpang dari percobaan yang dilakukan. Pengaruh yang besar dari arah pembebanan terhadap kekuatan efektif dan bahan kayu dapat dijelaskan juga anti utama dari penyimpangan arah serat kayu untuk penetapan nilai dari klas kuat kayunya Untuk kekuatan ketegangan yang diijinkan menjadi sangat penting untuk diperhatikan, diluar dari aneka kekuatan/keteguhan dan kandungan kelembaban, adalah klas kuat kayu dan lama pembebanan pada bangunan. Perubahan kelembaban dalam kayu, dibawah titik jenuh serat, akan menyebabka kayu mengalami kembang susut. Berkembang ketika mendapat penambahan air dan menyusut setelah air pada dinding serat terlepas, berkurang. Kembang susut kayu akan berpengaruh terhadap bentuk kayu. Perubahan itu tidak sama besar, tergantunga pada arah potongan kayunya.
Tabel: Kembang (+) dan susut (-) menurut arat potongan kayu
Macam kayu Arah Tangensial Arah Radial Arah Longitudinal
+ _ + _ + -
Fichte 7,8 0,33 3,6 0,16 0,3 0,01
Universitas Gadjah Mada 6
Eiche 7,8 0,35 4,0 0,20 0,4 0,01
Buche 11,8 0,45 5,8 0,22 0,3 0,0013
Sumber: Holz als Werkstoff
d. Sifat Mekanik Kayu
Setiap kayu memiliki sifat mekanik yang berbeda. Hal itu bergantung pada:
arah serat
kepadatan serat kayu atau berat jenis
kelembaban
struktur kayuSifat elastis dari kayu merupakan hal yang tidak ditemukan pada bahan lain. Keuntungan itu dapat diterangkan dari susunan yang ditunjukan secara anatomis oleh elemen struktur kayunya. Walau ketebalan kayu kecil namun is memiliki kekuatan tarik dan tekan searah serat yang besar. Keterkaitan antara Modul-E atau beda keteguhan dan sudut pengujian dan arah serat dapat di lihat pada grafik di bawah
Tabel : Nilai Rata-2 Berat Jenis, Modul Elastisitas dan Kekuatan dari Macam Kayu yang Digunakan pada Kelembaban Kayu 12%M
Universitas Gadjah Mada 7 Sumber; Holz als Werkstoff
Universitas Gadjah Mada 8 Tegangan ijin untuk kayu bangunan sesuai dengan Klas kayu menurut PPKI 1961 dapat dilihat pada Tabel di bawah. Tegangan ijin tarik dan desak terlihat sama besar (PKKI 61) namun pada kenyataannya kuat tank searah seratnya tidak lebih besar dari kuat tekan. Oleh karena itu kuat tarikan dan juga pada kayu cabang ( pada kayu berdaun jarum) hares diperhatikan. Bandingkan Tergangan Ijin dari DIN 4074 dan PKKI 61.
Tabel Tegangan Ijin Kayu ( kg/cm2) dan Modulus Elastisitas (E) Tegangan ijin
Kayu
Klas Kekuatan Kayu Kayu Jati
I II III IV
ᶹ
lt 150 100 75 50 130ᶹ
tk // =ᶹ
tt// 130 85 60 45 110ᶹ
tk 40 25 15 10 30 Ƭ // 20 12 8 5 15ᶹ
tt 125.000 100.000 80.000 60.000 100.000Keterangan: It = lentur, tk = tekuk, // = sejajar serat, = tegak lurus serat
Sumber: Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia, 1961
Tabel : Tegangan Ijik Kayu dari DIN 1052 untuk Kayu bangunan dengan Klas kayu menurut DIN 4074
Art der Beanspruchung Zuiassige Spannungen in NI/mm 2
NadelhOlzer Brettschicht- Eiche and Azobe (europaische) holz (aus Buche
europaischen NadelhOlzern verleimt)
Guteklasse GUteklasse mittlere GUte
III II I II I
Biegung 7 I 10 13 11 14 11 25
Zug in Faserrichtung 0 8,5 10,5 8,5 10,5 10 23
Druck in Faserrichtung 6 8,5 11 8,5 11 10 20
Druck quer zur Faser- 2 2 2 2 2 3 8
richtung ,
Abscheren in Faser- 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1 2
richtung
