Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu

7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu

http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 1/38

FISIK KAYU 1: PENGEMBANGAN &PENYUSU

HIGROSKOPIS11

BI

3107

Anatomi

dan

S

ifat

Kayu

PERMEABILITAS KAYU/HIGROSKOPIS

PENYUSUTAN

&PENGEMBANGAN



Kayu mempunyai kemampuan untuk menyerap dan

melepaskan uap air dari dan ke udara sekitarnya sampai

kayu mencapai keseimbangan kandungan air denganudara sekitarnya.

Karenanya kayu disebut suatu bahan higroskopik.

Apabila kayu dalam keadaan seimbang denganlingkungan sekitarnya dan udara kemudian menjadi lebih

kering, kayu tersebut akan kehilangan air sampai kembalimencapai keseimbangan. Istilah sorpsi digunakan untuk

fenomena kombinasi atau fanomena umum adsorpsi

(penyerapan uap air) dan desorpsi (melepaskan uap air).

HIGROSKOPIS KAYU



Wood & Water

Hygroscopicity3



4



5



6



7

Kandungan air kayu dalam keadaan seimbang dengan suat

lingkungan udara akan lebih rendah daripada Titik Jenuh Serat

(TJS). Proses pengeringan yang berulang pada kayu akan

menyebabkan apa yang dinamakan histeresis atau pengaruh

kelambanan. Histeresis adalah umum bagi banyak tipe gejalafisiko kimia.



8

Dalam kondisi basah, kelompokhidroksil selulosa dinding sel dipenuhi

molekul-molekul air, tetapi ketika

pengeringan terjadi kelompok-

kelompok ini bergerak saling

mendekat, mengakibatkan ikatan

selulosa-ke-selulosa. Apabilaadsorpsi air kemudian terjadi, maka

lebih sedikit tempat yang tersedia bagi

air untuk berikatan dibandingkan

sebelumnya.



9



10



Penyusutan adalah pengurangan dimensi kayu karena terjad

penurunan kadar air kayu. Sedangkan pengembangan adalah

kebalikan dari penyusutan yaitu penambahan dimensi kayu

akibat adanya penambahan kadar air.

Perubahan dimensi terjadi karena adanya fluktuasi kadar air d

bawah titik jenuh serat ( TJS ). Perubahan kadar air di atas titik

jenuh serat tidak menyebabkan perubahan dimensi.

PENYUSUTAN



Kayu bersifat anisotropis, yaitu sifat

kembang susut, pada perubahan

kadar air yang sama, yang berbeda

pada ketiga arah bidangnya

(tangensial, radial, longitudinal ).

Peringkat kembang susut pada kayu :

Tangensial > Radial > Longitudinal

( 4,3 – 14%) ( 2,1 – 8,5% ) ( 0,1 – 0,2% )



Penyusutan beberapa jenis kayu

Spesies

Penyusutan dari segar ke ke

Radial Tangensial

Balsa (Ochroma pyramidale) 3.0 7.6

Randu (Ceiba pentandra) 2.1 4.1

Eboni (Diospyros spp.) 9.2 10.8

Gmelina (Gmelina arborea) 2.4 4.9

Jelutung (Dyera costulata) 2.3 5.5

Kapur (Dryobalanops spp.) 4.6 10.2

Kempas (Koompassia malaccensis) 6.0 7.4

Keruing (Dipterocarpus spp.) 5.2 10.9

Meranti Putih ( Shorea spp.) 3.0 6.6

Meranti Kuning ( Shorea spp.) 3.4 8.0

Ramin (Gonystylus spp.) 4.3 8.7

Jati (Tectona grandis) 2.5 5.8



Kadar Air Kerapatan atau Berat Jenis

Struktur Anatomi Kayu

Ekstraktif

Komposisi Kimia

Tegangan

–

tegangan Mekanik

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI



Kadar Air

Besarnya penyusutan dan pengembangan dipengaruhi olehbanyaknya air dalam dinding sel yaitu pada saat kadar air

antara nol sampai titik jenuh serat. Hubungan antara

penyusutan dan kandungan air pada dasarnya adalah linier.

Kerapatan atau Berat Jenis

Besarnya penyusutan dan pengembangan sebanding denganbesarnya kerapatan atau berat jenisnya. Kembang susut

pada kayu dengan BJ lebih tinggi, lebih besar dibanding

dengan kayu dengan BJ rendah. Penyebabnya adalah kayu

dengan BJ tinggi air yang ditampung pada dinding sel lebih

banyak.



Struktur Anatomi Kayu

Dalam proses pengembangan dan penyusutan, bagian selyang berperan adalah dinding sel terutama dinding sel

sekunder. Dinding sel primer sangat tipis jika dibandingkan

dengan dinding sel sekunder sehingga pengaruhnya kecil dan

sering diabaikan.

EkstraktifKandungan ekstraktif yang besar dapat mengurangi

pengembangan dan penyusutan. Hal ini terjadi karena

masuknya zat ekstraktif mengisi dinding sel kayu.



Komposisi Kimia

Pengaruh komposisi kimia dinding sel memberikan pengaruhyang kecil terhadap pengembangan dan penyusutan kayu.

Hanya lignin yang mungkin dapat mempengaruhi penyusutan

dan pengembangan, dimana kandungan lignin yang tinggi

dapat menghambat penyusutan dan pengembangan.

Tegangan –

tegangan MekanikTegangan-tegangan mekanik yang timbul akibat pengaruh

luar kayu berupa beban yang mungkin batas proporsinyamenyebabkan perubahan sel kayu secara permanen

sehingga akan mempengaruhi perubahan berikutnya berupa

perubahan dimensi (kembang susut) akibat dari perubahan

kadar air.



Dinding sel terdiri atas dinding primer yang lebih tipis

dibandingkan dinding sel sekunder, yaitu S1, S2, S3,dimana arah orientasi mikrofibrilnya berbeda. Pada

lapisan S1 (terluar) dan S2 (terdalam) mikrofibrilnya

disusun secara transversal pada sel panjang, sedangkan

lapisan S2 (tengah) mikrofibril tersusun searah sel panjang

dan merupakan lapisan yang paling tebal.

Pada waktu air diserap, lapisan S2 cenderung menambah

jumlah mikrofibril terhadap ketebalannya, tetapi 2 lapisan

lainnya (S1 dan S3) menahan pengaruh perbedaan

orientasi mikrofibrilnya. Akibatnya pengembangan (atau

penyusutan) searah sel panjang (longitudinal) sangat kecil.

ALASAN TERJADINYA SIFAT ANISOTROPIS PADA PENYUSUTAN

PENGEMBANGAN



Variasi Ketebalan Lapisan Dinding Sel dan Sudut Mikrofibrilnya

Lapisan DindingSel

Ketebalan Relatif( % )

Rata-Rata SudutMikrofibril

Primer 1 Random

Sekunder 1 (S1) 10 - 22 50 - 70 o

Sekunder 2 (S2) 70 – 90 10 – 30 o

Sekunder 3 (S3) 2 - 8 60 – 90 o



Tahanan jari-jari

Perbedaan kayu awal dengan kayu akhir

Kandungan Lignin

Pengembangan dan penyusutan yang berbeda pada arah tran

dimana kembang susut arah tangensial lebih besar dibanding a

radial dapat dijelaskan dari beberapa hal berikut



Tahanan jari-jari

Pada arah radial dari kayu terdapat

sel jari-jari yang fungsinya sebagaipenyalur bahan makanan dari hasil

fotosintesa. Arah memanjang dari sel

ini adalah ke arah radial. Sehingga

pada saat terjadi pengembangan

dan penyusutannya pada arah radialini akan dihambat oleh adanya jari-

jari.




Pengembangan dan penyusutan pada

kayu akhir lebih tinggi daripada kayuawal sehingga penyusutan dan

pengembangan lebih banyak

dipengaruhi oleh kayu akhir. Karena

pengembangan sel ke arah tangensial

lebih besar, artinya dinding sel lebihtebal pada arah tangensial maka

penyusutan dan pengembangan akan

lebih besar pada arah tangensial

dibandingkan arah radial.

l a t e w o o d

e a r l y w o o d




Penyusutan dan pengembangan

juga dipengaruhi oleh keadaanlamela tengah yang banyak

mengandung lignin. Penghilangan

lignin akan meningkatkan

penyusutan dan pengembangan.

Kandungan Lignin



PENENTUAN PENGEMBANGAN DAN PENYUSUTAN

Penyusutan dan pengembangan dinyatakanpersen dimensi sebelum perubahan terjadi:

Pengembangan ( Swelling) = dimensi akhir – dimensi awal x 100%

dimensi awal

Penyusutan ( Shringkage) = dimensi awal – dimensi akhir x 100%

dimensi awal



PENTINGNYA PENYUSUTAN DAN PENGEMBANGAN

Pelonggaran dan pengetatan padasambungan yang terjadi akibat pengurangan

atau peningkatan dimensi sehingga

menyebabkan kesulitan dalam pembukaan

dan penutupan pintu / jendela, pengangkatan

permukaan lantai, dan lain-lain. Perubahan bentuk penampang lintang (cross

section) yang disebabkan oleh perbedaan

penyusutan pada arah radial dan tangensial



Warping (penggeliatan);

disebabkan olehperbedaan penyusutan

dan pengembangan

arah radial dan

tangensial serta

perbedaan distribusikadar air.

PERUBAHAN BENTUK



Checks (pecah); terjadinya

perubahan dimensi yangtidak sama antara bagian

permukaan dan bagian

dalam kayu akibat adanya

perbedaan gradien KA.

Checks terhadap semakinbesar pada akhir

pengeringan dan terutama

pada arah jari-jari, karena

jari-jari merupakan daerah

terlemah dari kayu.



Case hardening, honey combing dan collapse;

terutama terjadi pada kayu yang dikeringkan

dalam kiln (kiln-drying).

Case hardening : terjadi akibat perbedaan tekanan

pada kayu, walaupun keabnormalan ini tidak dapat

dilihat (tetapi dapat kita uji). Cacat jenis ini bilamuncul ketika dilakukan penggergajian, menyebabkan

papan akan membentuk “cup” atau lengkung ke arah

luar dikenal sebagai “reverse casehanding”



Honey combingmerupakan pecah

bagian dalam yang

biasa timbul pada kayu

berjari-jari lebar.



Collapse : distorsi sel yang sangatkuat, menyebabkan permukaan

papan berkerut-kerut. Semua

cacat ini terjadi karena prosedur

pengeringan yang kurang tepat

terutama pada saat pengeringkayu basah dan tebal yang

menggunakan temperatur tinggi

dengan RH rendah

USAHA-USAHA MENGURANGI PENYUSUTAN DAN PENGEMBANG



(MEMPERTAHANKAN STABILITASI DIMENSI)

Modifikasi mekanik kayu

Pelapisan dengan bahan penolak air (Water Repellent Coa

Perlakuan bulking

Pengurangan higroskopisitas dengan cara mengganti

hidroksil dengan bahan anti air (hidrophobic) dan cross lin

hidroksil.



Usaha untuk menanggulangi sifat

anisotropis kayu yang biasa

dilakukan pada plywood atau panel

kayu lainnya adalah dengan cara

menempatkan lapisan (veneer) saling

tegak lurus.

Modifikasi mekanik kayu

Pelapisan den

gan bahan penolak air (Water Repellent Coating



Biasanya dilakukan denga cara pengecatan

vernis pada permukaan untuk mencegahadsorpsi dan desorpsi. Usaha yang

dilakukan untuk permukaan dalam kayu

(rongga sel dan dinding sel) bisa digunakan

larutan dari alkydicresin (10 - 15%) dan lilin

parafin (0,5 - 1%) dalam pelarut organikyang digunakan. Pada umumnya efektifitas

perlindungan dengan pelapisan ini berkurang

sejalan dengan waktu, lebih-lebih pada

struktur yang tidak terlindung dari cuaca.

Pelapisan dengan bahan penolak air (Water Repellent Coating

P l k b lki



Usaha ini merupakan usaha untuk mengisi

(menempati) sel kayu dengan memasukkan

bahan “bulking agent” antara lain: larutan

garam atau gula, Poly Ethylen Gylcol (PEG),

larutan sintetik resin (biasanya digunakan

PF), lilin.

PEG diklasifikasikan atas dasar BM-nya

(200-6000). PEG 1000 dianggap baik

sebagai bulking agent (karena masih lembab

pada suhu tinggi).

Perlakuan bulking



Pengurangan higroskopisitas dengan cara mengganti

gugus hidroksil dengan bahan anti air (hidrophobic)dan cross linkange hidroksil.

Biasanya untuk penggantian hidroksil dilakukan

dengan group asetil. Sedangkan untuk cross linkage

hidroksil dapat dilakukan dengan uap

formaldehide, misalnya menggunakan ether.

Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu

Documents

Transcript of Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu