pengembangan dan penyusutan, permeabilitas kayu
DESCRIPTION
Kuliah Anatomi Fisiologi KayuTRANSCRIPT
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
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 2/38
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
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 3/38
Wood & Water
Hygroscopicity3
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 4/38
4
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 5/38
5
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 6/38
6
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 7/38
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.
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 8/38
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.
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 9/38
9
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 10/38
10
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 11/38
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
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 12/38
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% )
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 13/38
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
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 14/38
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 15/38
Kadar Air Kerapatan atau Berat Jenis
Struktur Anatomi Kayu
Ekstraktif
Komposisi Kimia
Tegangan
–
tegangan Mekanik
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 16/38
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.
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 17/38
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.
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 18/38
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.
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 19/38
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
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 20/38
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
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 21/38
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
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 22/38
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.
Perbedaan kayu awal dengan kayu akhir
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 23/38
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
Perbedaan kayu awal dengan kayu akhir
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 24/38
Penyusutan dan pengembangan
juga dipengaruhi oleh keadaanlamela tengah yang banyak
mengandung lignin. Penghilangan
lignin akan meningkatkan
penyusutan dan pengembangan.
Kandungan Lignin
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 25/38
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
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 26/38
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
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 27/38
Warping (penggeliatan);
disebabkan olehperbedaan penyusutan
dan pengembangan
arah radial dan
tangensial serta
perbedaan distribusikadar air.
PERUBAHAN BENTUK
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 28/38
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.
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 29/38
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”
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 30/38
Honey combingmerupakan pecah
bagian dalam yang
biasa timbul pada kayu
berjari-jari lebar.
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 31/38
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
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 32/38
(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.
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 33/38
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
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 34/38
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
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 35/38
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
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 36/38
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.
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 37/38
7/21/2019 Pengembangan Dan Penyusutan, Permeabilitas Kayu
http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-dan-penyusutan-permeabilitas-kayu 38/38