Makalah Kadar Air Kayu

I.    PENDAHULUAN

1.1              Latar Belakang

Air adalah unsur alami semua bagian suatu pohon yang hidup. Dalam bagian xylem, air (lengas) umumnya berjumlah lebih dari separuh berat total; artinya berat air dalam kayu segar umumnya sama atau lebih besar daripada berat kayu kering. Sejumlah air akan segera hilang apabila pohon mati atau suatu kayu gelondongan diolah menjadi kayu gergajian, finir atau serpih kayu. Keadaan yang demikian bila berlangsung cukup lama akan mempengaruhi dimensi dan sifat-sifat kayu tersebut.

Kadar air kayu berturut-turut dimulai dari kondisi segar, basah, titik jenuh serat, kadar air tertentu, kering udara dan kering tanur. Kayu pada kondisi basah paling rawan terhadap serangan organisme perusak misalnya serangga dan jamur. Kondisi kadar air tertentu (di bawah titik jenuh serat) kayu rawan terhadap efek penyusutan yang tidak terkendali, sedangkan kayu kering udara (disebut juga kering angin, seimbang, siap pakai atau stabil) sangat penting untuk diterapkan di dalam penggunaan kayu sebagai bahan baku produk tertentu.

Kadar air kayu siap pakai di Indonesia untuk penggunaan kayu (produk kayu) di dalam ruangan sebaiknya kurang dari 15% dan di luar ruangan bias sampai 18%, sedangkan di dalam ruangan (AC, pemanas/heater) harus lebih rendah lagi. Apabila kayu atau produk kayu digunakan di daerah sub tropis (jepang, eropa, amerika), kadar air di dalam ruangan berkisar 6-10% dan di luar ruangan di atas 18%. Di  ruangan ber AC atau pemanas/heater kadar air kayu/produk kayu harus di bawah 10%.

Kayu mengalami kondisi kritis untuk stabilitas dimensinya adalah pada kisaran 25-30%, yang biasa disebut titik jenuh serat (TJS). Yaitu, titik dimana keadaan semua air cair di dalam rongga sek telah dikeluarkan tetapi dinding sel masih jenuh. Keadaan kayu dapat terganggu oleh perubahan-perubahan dalam besarnya fluktuasi kandungan air. Banyaknya air yang terdapat di dalam kayu apabila digunakan di dalam kondisi lingkungan yang tidak berhubungan langsung dengan air akan selalu lebih daripada TJS. Kadar air kayu ini sebetulnya bias kita atur dan kita hitung, melalui teknik pengeringan yang tepat tentunya.   

  

1.   2      Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam penulisan makalah ini adalah  sebagai berikut :

1.      Apa konsep dasar dari kadar air?

2.      Apa konsep dasar dari kadar air kayu?

3.      Bagaimana penentuan kadar air kayu?

4.      Bagaimana air dalam kayu tersebut?

5.      Bagaimana kadar air di dalam kayu?

6.      Bagaimana gerakan air dalam kayu?

1.3       Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui pengertian dari kadar air, kadar air dalam kayu ; mengetahui penentuan kadar air kayu, bagaiamana air dalam kayu, kadar air di dalam kayu dan gerakan air dalam kayu.

II.               PEMBAHASAN

2.1              Kadar Air

Haygreen dan Bowyer (1996) mendefinisikan Kadar Air sebagai berat air yang dinyatakan sebagai persen terhadap berat kayu bebas air atau berat kering tanur (BKT)-nya. Di dalam kayu, KA kayu berkisar antara 40 sampai 200%. Keragaman nilai KA dapat terjadi antar spesies, bahkan antar bagian dari pohon yang sama (Forest Product Laboratory Technical 1999).

Air di dalam kayu terdiri dari air bebas dan air terikat dimana keduanya secara bersama-sama menentukan nilai kadar air kayu. Dalam satu jenis pohon, kadar air kayu kondisi segar bervariasi tergantung pada tempat tumbuh dan umur pohon (Haygreen dan Bowyer 1996). Brown et. al. (1952) menyatakan bahwa apabila kayu tidak lagi melepaskan atau menyerap air, maka kayu berada dalam kondisi kesetimbangan dengan lingkungan. KA pada kondisi tersebut dinamakan KA keseimbangan (KAK), yang seringkali dianggap sama dengan KA kondisi kering udara (KA-KU). Besarnya nilai KAK lebih rendah dibandingkan KA-TJS. KAK dipengaruhi oleh keadaan lingkungan dimana kayu itu digunakan, terutama suhu dan kelembaban relatif. Menurut Oey Djoen Seng (1964), besarnya KA-KU juga tergantung dari keadaan iklim setempat. Di Indonesia berkisar antara 12 hingga 20%, dan di Bogor sekitar 15%.

2.2              Kadar Air Kayu

  Kadar air kayu menunjukkan banyaknya air yang terdapat pada kayu, dinyatakan dalam persen terhadap berat kering tanurnya. Kayu perlu dikeringkan sebelum dikerjakan, sampai mencapai kadar air yang sesuai dengan tempat dimana kayu akan digunakan. Kadar air kayu adalah banyaknya air yang terkandung dalam kayu yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering ovennya. Kadar air kering udara adalah kondisi kayu dalam keadaan kering udara, yang mana pada kondisi ini kayu tidak menyerap atau melepaskan air. Dengan demikian bila digunakan untuk komponen bangunan dapat dikatakan kayu tersebut tidak mengalami pengembangan maupun penyusutan, kalaupun terjadi sangat kecil, sehingga tidak merusak elemen bangunan secara keseluruhan. Oleh karena itu kayu bangunan sebelum digunakan harus diketahui terlebih dahulu kadar airnya. Kadar air kayu yang aman untuk penggunaan pada bangunan adalah kadar air kering udara, untuk Indonesia sekitar 15% - 20% (Budianto, 1996).

Bila kadar air kayu tersebut tinggi, maka harus dilakukan pengeringan kayu. Pengeringan kayu adalah proses untuk melepas sebagian air yang terkandung didalam kayu sehingga mencapai kadar air kayu tertentu atau yang diinginkan. Pengukuran kadar air kayu dapat dilakukan baik di lapangan maupun di laboratorium. Pengukuran kadar air kayu di lapangan dilakukan dengan menggunakan alat moisturemeter. Pada alat tersebut akan terbaca secara langsung besaran kadar air kayu yang diukur. Pengukuran kadar air di laboratorium dapat dilakukan dengan cara :

1.      Contoh uji kayu yang akan diukur kadar airnya ditimbang untuk mengetahui    berat awalnya (BA).

2.      Contoh uji dikeringkan dalam oven pada suhu 103^o ± 2^oC.

3.      Setelah dikeringkan contoh uji ditimbang. Kemudian dikeringkan lagi sampai diperoleh berat tetap (BKT).

4.      Kadar air dihitung dengan rumus : Brt awal - brt akhir / brt akhir x 100%

      Pengeringan Buatan (Kiln Drying) merupakan lanjutan hasil perkembangan pengeringan udara. Dengan kemajuan dan perkembangan teknologi modern, meningkatnya permintaan akan kayu berkualitas tinggi, maka timbul usaha pengeringan buatan yang lebih efektif dan lebih efisien daripada pengeringan udara.

a.     Kebaikannya :

o   Waktu pengeringan sangat singkat

o    Kadar air akhir dapat diatur sesuai dengan keinginan, disesuaikan dengan tujuan penggunaan

o   Kelembaban udara (RH), temperatur dan sirkulasi udara dapat diatur sesuai dengan jadwal pengeringan

o   Terjadinya cacat kayu dapat dihindari dan beberapa jenis kayu dapat diperbaiki

o   Kontinuitas produksi tidak terganggu dan tidak diperlukan persediaan kayu yang banyak

o   Tidak membutuhkan tempat yang luas

o   Kualitas hasil jauh lebih baik

b.    Kekurangannya :

o   Memerlukan investasi / modal yang besar

o   Memerlukan tenaga ahli pengalaman

o   Sortimen kayu yang akan dikeringkan tertentu

            Dry Kiln tebagi menjadi dua bagian :

1.      Compartment Kiln

2.      Progressive Kiln

Letak perbedaan kedua jenis ini sebagai berikut :

1.      Compartment Kiln :

o   Tingkat kekeringan kayu sama

o   Pintu masuk lori sama dengan pintu keluar

o   Arah pergerakan udara melintang kiln

o   Tidak membutuhkan ruang yang besar

2.      Progressive Kiln :

o   Tingkat kekeringan kayu berbeda

o   Pintu masuk dan pintu keluar tidak sama

o   Arah pergerakan udara berlawanan dengan arah lari

o   Merupakan bentuk terowongan

Pekerjaan pengeringan kayu dengan kiln dapat dibagi dalam 4 tahap yaitu :

a.       Tahap penyediaan alat – alat

b.      Tahap penumpukan / penyusunan kayu

c.       Tahap pengambilan contoh – contoh kayu pengamatan

d.      Tahap pekerjaan selama pengeringan berlangsung yang mencakup: penggunaan jadwal pengeringan, pengaturan dan pengawasan suhu serta kelembaban udara di dalam kiln

Jika kayu yang diletakkan pada suatu atmosfer dengan kelembaban tertentu pada akhirnya akan mencapai suatu kadar air yang tetap, disebut kadar air keseimbangan (equilibrium moisture content). Kadar air seimbang ini tergantung pada lembab nisbi dan suhu dari udara sekelilingnya. Perubahan-perubahan kadar air umumnya sangat besar pada permukaan kayu dimana perubahan-perubahan kadar air berlangsung cepat. Sebaliknya dibagian dalam kayu perubahan kadar air lebih lambat, sebab waktu yang dibutuhkan oleh air untuk berdifusi dari atau ke bagian luar kayu lebih lama. Oleh karena itu dalam sepotong kayu umumnya terdapat dua kelainan kadar air kayu, yaitu kadar yang rendah (kecil) pada permukaan kayu dan kadar air yang tinggi (besar) pada bagian dalam kayu. Diantara kedua titik berlainan itu terdapat peralihan kadar air yang berangsur-angsur.

Di dalam kayu kecepatan gerakan air dalam berbagai arah terhadap sumbu kayu tidak sama. Dalam arah longitudinal (arah memanjang kayu) gerakan air dalam bentuk uap lebih mudah keluar, karena struktur sel yang berbentuk tabung (buluh) . Titik jenuh serat berkisar antara 21 % - 30 %, bergantung pada jenis yang dikeringkan. Kayu dikeringkan mulai dari kadar air 50 % - 60 % menjadi 21 % - 30 %. Dengan demikian, nilai gradien pengeringannya sangat tinggi dan mempunyai resiko terjadinya tegangan dalam kayu karena air inti kayu yang terblokir tidak dapat keluar. Penggunaan temperatur tinggi harus dihindarkan. Kipas-kipas  udara  untuk  mensirkulasikan udara dalam oven harus dimanfaatkan. Temperatur  maksimal   yang  digunakan hendaknya berkisar 40^o – 55^oC (Anonim, 1994).

Temperatur dan kelembaban relative dikendalikan dengan gradien pengeringan yang tidak terlalu besar. Kadar air 21 % - 30 % harus dapat diturunkan lagi sampai kadar air akhir 6 % - 8 %, sesuai dengan kebutuhan. Temperatur yang digunakan untuk kayu yang mempunyai kandungan zat ekstraktif, sebaiknya antara 55^oC – 60^oC, untuk menghindarkan noda-noda warna atau perubahan warna kayu (Anonim, 1996).

Kayu mempunyai sifat higroskopis yaitu dapat menyerap atau melepaskan air atau kelembaban. Dengan sifat ini, maka kayu dapat mengembang pada kondisi musim hujan atau pada kelembaban tinggi dan dapat menyusut pada kondisi musim kemarau atau pada kelembaban rendah, bila kayu tersebut belum dikeringkan pada saat penggunaan.

Kadar air kayu adalah banyaknya air yang terkandung dalam kayu yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering ovennya. Kadar air kering udara adalah kondisi kayu dalam keadaan kering udara, yang mana pada kondisi ini kayu tidak menyerap atau melepaskan air. Dengan demikian bila digunakan untuk komponen bangunan dapat dikatakan kayu tersebut tidak mengalami pengembangan maupun penyusutan, kalaupun terjadi sangat kecil, sehingga tidak merusak elemen bangunan secara keseluruhan. Oleh karena itu kayu bangunan sebelum digunakan harus diketahui terlebih dahulu kadar airnya. Kadar air kayu yang aman untuk penggunaan pada bangunan adalah kadar    air    kering   udara.

Pengeringan kayu dapat dilakukan dengan cara alami maupun dengan menggunakan kiln/ tanur pengering. Pengeringan secara alami yaitu dengan menggunakan tenaga alam/ udara (matahari), biayanya relative murah, pelaksanaannya mudah tanpa memerlukan tenaga ahli dan kapasitasnya tidak terbatas. Namun kerugiannya adalah waktu yang diperlukan untuk mengeringkan relatif lama, memerlukan areal yang cukup luas, cacat pengeringan yang timbul sulit diperbaiki  dan  kadar  air  akhir  yang dicapai masih terlalu tinggi. Sedangkan pengeringan kayu dengan kiln/ tanur pengering memerlukan waktu yang relative singkat, cacat pengeringan dapat dihindari, kadar air akhir dapat diatur. Kekurangannya adalah memerlukan biaya investasi yang besar, perlu tenaga  ahli  yang   berpengalaman,   dan   sortimen   kayu   yang   dikeringkan tertentu (Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman, 1997).

Proses pengeringan kayu secara umum ada beberapa tahap, yaitu pemanasan awal (preheating), pengeringan sampai titik jenuh serat, pengeringan sampai kadar air akhir, pengkondisian (conditioning), pemerataan atau penyamaan kadar air kayu (equalizing), dan pendinginan (colling down). Kadar air kayu di atas titik jenuh serat mempunyai kandungan air lebih dari 30 %. Atau kayu yang akan melalui proses pengeringan buatan mempunyai kadar air kira-kira 70 % - 40 %, sedangkan kadar air rata-rata berkisar antara 50 % - 60 %. Pada tahap pemanasan awal, kayu dibasahi lebih dahulu dengan jalan menyemprotkan air ke dalam oven dan temperatur diatur agak panas, kira-kira 35^o – 40^oC. Air akan menguap dan membentuk kabut uap air yang sehingga udara akan menjadi berkelembaban tinggi (Anonim, 1994).

2.2.1        Penentuan Kadar air Kayu

Kadar air kayu adalah banyaknya air yang dikandung pada sepotong kayu. Banyaknya  kadar air kayu bervariasi tergantung jenis kayunya. Rumus penentuan kadar air adalah :

Dimana :

Ka       = Kadar Air (%)

B_b           = Berat basah kayu (berat awal) (gr)

B_KT        = Berat kering tanur (berat konstan stelah dioven pada suhu  105°C) (gr)

            Untuk menentukan kadar air dalam kayu, dapat digunakan 3 cara, yaitu :

1. Cara kering tanur (oven)
2. Cara distilasi
3. Cara moisture meter (elektrik moisture content methode)

2.3              Air Dalam Kayu

      Kadar air yang terdapat di dalam kayu terdiri dari :

1.      Air bebas adalah air yang terdapat di dalam rongga-rongga sel, yang paling   mudah dan terlebih dahulu keluar. Air bebas ini tidak mempengaruhi sifat dan bentuk kayu kecuali berat kayu.

2.      Air terikat adalah air yang berada dalam dinding-dinding sel kayu, sangat sulit untuk dilepas. Air terikat inilah yang dapat mempengaruhi sifat kayu misalnya penyusutan. Bila air bebas telah keluar dan kondisi dinding sel jenuh air, maka dapat dikatakan kayu telah mencapai kadar air titik jenuh serat (fiber saturation point). Tingkatan titik jenuh serat untuk semua jenis kayu tidak sama, hal ini dikarenakan adanya variasi susunan kimiawi kayu. Titik jenuh serat kayu pada umumnya berkisar antara kadar air 25 – 30 %.

2.3.1        Kadar Air Dalam Kayu

            Didalam pohon atau batang kayu yang baru saja ditebang maka kondisi airnya   adakah maksimum. Kadar air  maksimum umumnya diatas 40%. Kadar air dalam kayu Sangat tergantung pada volume rongga selnya serta berat jenis kayu tersebut.  Rumus mencari kadar air maksimum adalah :

     Dimana :       Ga = Berat jenis kayu kering tanur

            Jika kayu dalam kondisi kadar air maksimum ini dikeringkan, maka air bebasnya akan menguap tetapi air terikatnya masih tetap. Kondisi kayu pada keadaan ini disebut kondisi basah dengan kadar air antara 30 – 40%. Apabila kayu tersebut terus dikeringkan dan sudah tidak mengandung air bebas dan (tinggal air terikatnya saja), maka kayu dikatakan dalam kondisi titik jenuh serat (tjs). Titik jenuh serat kayu umumnya pada kadar air  antara 25 – 30%.

            Apabila kayu tersebut terus dikeringkan, maka air terikat kayu juga mulai hilang/menguap dan kayu mulai menyusut. Sesudah itu kondisi kayu mempunyai kadar air yang sama dengan kadar air lingkungannya atau kadar air seimbang, kadar airnya sekitar 10 – 18%.

2.3.2        Gerakan Air dalam Kayu

Gerakan air adalah bergeraknya air untuk menguap di dalam kayu sangat tergantung letaknya.  Pada arah longitudinal gerakan air sangat cepat dan air yang akan menguap akan melewati penampang (x)-nya. Gerakan air pada arah lain (t,r) relatif lambat atau kira-kira seperlimabelas dari gerakan air arah longitudinal.

Pengabsorsian kandungan air dalam kayu (proses evaporasi) merupakan proses fisik dan kimiawi yang sangat rumit. Seperti yang telah disebutkan di muka, pelepasan air bebas akan mempengaruhi perubahan dimensi kayu. Pelepasan air terikat akan mempengaruhi sel pori (selulosa) kayu secara kimiawi.

Berikut ini tahapan proses evaporasi pada kayu.

1.      Kayu Basah (Green Wood)

Semua rongga pori dan dinding sel kayu penuh kandungan air. Kadar air dapat memcapai 200%

2.      Kayu Setelah Penebangan

Setelah pohon ditebang, zat air dapat masuk dengan bebas lagi. Dinding sel kayu tetap penuh kandungan air, sedangkan rongga sel sebagian berkurang kandungan airnya. Besar kandungan kandungan air masih di atas 35%-70%.

3.      Titik jenuh serat (fibre saturation point)

Air bebas pada rongga pori-pori kayu telah keluar semuanya. Kandungan air dalam dinding sel tetap. Kadar air kayunya 25%-30%.

4.      Kering udara atau titik keseimbangan kadar air kayu (equilibrium moisture content)

Pada saat ini, kayu menyesuaikan diri dengan udara sekitarnya, sehingga kandungan air dalam dinding sel yang berlebihan mulai terevaporasi keluar. Bentuk dimensi kayu mulai berubah (menyusut). Kadar air kayu antara 12%-20%..

5.      Kering tanur

Rongga pori dan dinding sel tidak mengandung air lagi. Berat kayu tidak dapat turun lebih lanjut. Kadar air kayu 0%.

III.              PENUTUP

3.1              Kesimpulan

            Kadar air kayu adalah banyaknya air yang terkandung dalam kayu yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering ovennya. Kadar air kering udara adalah kondisi kayu dalam keadaan kering udara, yang mana pada kondisi ini kayu tidak menyerap atau melepaskan air. Dengan demikian bila digunakan untuk komponen bangunan dapat dikatakan kayu tersebut tidak mengalami pengembangan maupun penyusutan, kalaupun terjadi sangat kecil, sehingga tidak merusak elemen bangunan secara keseluruhan. Oleh karena itu kayu bangunan sebelum digunakan harus diketahui terlebih dahulu kadar airnya. Kadar air kayu yang aman untuk penggunaan pada bangunan adalah kadar air kering udara, untuk Indonesia sekitar 15% - 20%.

3.2                Saran

Sebaiknya dapat menjadi bahan acuan dalam pembelajaran mata kuliah struktur dan sifat kayu.

DAFTAR PUSTAKA

Hut –do –pi .2012. HUBUNGAN KADAR AIR DENGAN PENGERINGAN KAYU. http://hutdopi08.blogspot.com/2012/05/hubungan-ka-dengan-pengeringan-kayu.html diakses pada tanggal 06 mei 2013

_________. 1995. Diktat Tenaga Teknis Kehutanan Bidang Pengeringan, Pengawetan, dan Pengolahan Kayu. Kerjasama Fakultas Kehutanan IPB dengan Dinas Kehutanan DKI Jakarta.