PENGUJIAN SIFAT MEKANIS KAYU AKASIA (Acacia mangium Willd.) DARI TIGA UMUR BERBEDA PADA UKURAN PEMAKAIAN DAN CONTOH UJI KECIL BEBAS CACAT RIZKI AGUNG RAMADHAN DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengujian Sifat Mekanis Kayu Akasia (Acacia mangium Willd) dari Tiga Umur Berbeda pada Ukuran Pemakaian dan Contoh Uji Kecil Bebas Cacat adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Juli 2013 Rizki Agung Ramadhan NIM E24080105
ABSTRAK RIZKI AGUNG RAMADHAN. Pengujian Sifat Mekanis Kayu Akasia (Acacia mangium Willd) dari Tiga Umur Berbeda pada Ukuran Pemakaian dan Contoh Uji Kecil Bebas Cacat. Dibimbing oleh LINA KARLINASARI. Penelitian ini bertujuan menguji pengaruh umur terhadap sifat mekanis kayu akasia. Metode yang diterapkan adalah uji destruktif dan non-destruktif. Analisis statistik yang digunakan adalah rancangan acak lengkap yang melibatkan dua faktor yaitu umur pohon (faktor A) dan posisi kayu (faktor B) pada pohon dengan enam pengulangan. Sifat mekanis contoh uji kecil kayu yang diuji adalah terdiri atas uji lentur (MOE & MOR), tekan dan tarik sejajar serat serta kekerasan kayu. Hasil uji menunjukkan nilai MOE tertinggi pada uji non-destruktif papan adalah pada gelombang ultrasonik (MOE d ) sebesar 136026 kg/cm 2 sementara itu nilai MOE metode defleksi (MOE p ) sebesar 62829 kg/cm 2. Hasil perbandingan menunjukkan MOEd gelombang ultrasonik SylvatestDuo lebih tinggi 50% daripada MOE p metode defleksi MPK Panter. MOE s contoh uji kecil bebas cacat hasil uji destruktif statis sebesar 85073 kg/cm 2. Nilai ini lebih rendah 30% dari uji non-destruktif gelombang ultrasonik. Analisis statistik menyimpulkan kayu akasia umur lima, enam dan tujuh tahun tidak berpengaruh nyata terhadap sifat mekanis kayu. Kata kunci: akasia, posisi, umur, sifat mekanis dan uji non-destruktif. ABSTRACT RIZKI AGUNG RAMADHAN. Mechanical Properties of Acacia Wood (Acacia mangium Willd.) from Three Differents Ages in Full Scale and Small Clear Size Specimens. Supervised by LINA KARLINASARI. The research aimed was to examine the mechanical properties of acacia wood from the different ages. The methods applied were either destructive or nondestructive testing. Statistical analysis used was complete randomized factorial design using two factors, i.e. tree age (factor A) and wood position at the tree (factor B) with six replications. Mechanical properties of small clear specimen tested were bending strength (MOE & MOR), compressive and tensile strength parallel to grain and hardness of wood. The result revealed that in full scale specimen the highest MOE d value from non-destructive testing was ultrasonic wave method of SylvatestDuo with value of 136026 kg/cm 2 whereas the MOE p value of deflection method of MPK Panter was 62829 kg/cm 2. In comparison, the ultrasonic wave method of MOE d was 50% higher than MOE p. The small clear specimens sample showed that the static destructive testing of MOE value was 85073 kg/cm 2, which was that value 30% lower than the ultrasonic wave nondestructive testing. Statistical analysis concluded that there were no significant difference from three different ages (5, 6, and 7 years old) on mechanical properties of wood. Keywords: acacia, position, age, mechanical properties and non-destructive test.
Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2013 Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
PENGUJIAN SIFAT MEKANIS KAYU AKASIA (ACACIA MANGIUM WILLD) DARI TIGA UMUR BERBEDA PADA UKURAN PEMAKAIAN DAN CONTOH UJI KECIL BEBAS CACAT RIZKI AGUNG RAMADHAN Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Departemen Hasil Hutan DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
Judul Skripsi: Pengujian Sifat Mekanis Kayu Akasia (Acacia mangium Willd) dari Tiga Umur Berbeda pada Ukuran Pemakaian dan Contoh Uji Kecil Bebas Cacat Nama : Rizki Agung Ramadhan NIM : E24080105 Disetujui oleh Dr. Lina Karlinasari, S.Hut, M.Sc.Ftrop Pembimbing Diketahui oleh ( Prof. Dr. fr. I Wa n Dannawan M.Sc. Ketua Departemen Tanggal Lulus: E JUL 20 J
Judul Skripsi : Pengujian Sifat Mekanis Kayu Akasia (Acacia mangium Willd) dari Tiga Umur Berbeda pada Ukuran Pemakaian dan Contoh Uji Kecil Bebas Cacat Nama : Rizki Agung Ramadhan NIM : E24080105 Disetujui oleh Dr. Lina Karlinasari, S.Hut, M.Sc.Ftrop Pembimbing Diketahui oleh Prof. Dr. Ir. I Wayan Darmawan, M.Sc. Ketua Departemen Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta ala atas segala karunia-nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Januari 2013 ini ialah Pengujian Sifat Mekanis Kayu Akasia (Acacia mangium Willd) dari Tiga Umur Berbeda pada Ukuran Pemakaian dan Contoh Uji Kecil Bebas Cacat. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Lina Karlinasari S.Hut, M.Sc.Ftrop selaku pembimbing. Di samping itu, terima kasih penulis sampaikan kepada orang tua penulis, Muhammad Akbar, dan Nenek Sofia Wardah atas segala doa dan bantuannya. Tidak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada Mitra Elisa Hutagalung, S.Hut yang telah menemani, terus memberikan perhatian, bantuan dan supportnya, serta Prof. Irfan dan teman-teman THH45 Agung Sedayu, Arif Wijayanto, Steward Nababan, Adesna Fatrawana, Wisnu Moko, Prabu Satria, dan Satrio Hutomo yang telah membantu selama penulis melakukan penelitian. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Juli 2013 Rizki Agung Ramadhan
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL vii DAFTAR GAMBAR vii DAFTAR LAMPIRAN ix PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Tujuan 1 Manfaat 1 METODE PENELITIAN 1 Waktu dan Tempat 1 Alat dan Bahan 2 Tahapan Penelitian 2 Prosedur Penelitian 2 Pengujian Non-Destruktif 2 Pengujian Destruktif 4 Pengujian Lentur Statis 4 Pengujian Tekan Sejajar Serat 5 Pengujian Tarik Sejajar Serat 5 Pengujian Kekerasan 5 Pengujian Sifat Fisis 6 Kerapatan 6 Berat Jenis 6 Kadar Air 6 Analisis Data 6 HASIL DAN PEMBAHASAN 7 Risalah Cacat 7 Sifat Fisis Kayu 9 Kadar Air 9 Kerapatan dan Berat Jenis 9 Pengujian Non-Destruktif 11 Pengujian Destruktif 19 Pengujian Keteguhan Lentur Kayu 19 Pengujian Keteguhan Tekan dan Tarik Sejajar Serat 21 Pengujian Kekerasan 22 SIMPULAN DAN SARAN 23 Simpulan 23 Saran 23 DAFTAR PUSTAKA 23 RIWAYAT HIDUP 25 DAFTAR TABEL 1 Jenis dan jumlah cacat pada papan kayu akasia 8 2 Nilai rataan kadar air, kerapatan dan berat jenis pada kayu akasia 8 (Acaciamangium Willd.) dari tiga umur yang berbeda
3 Analisis sidik ragam kadar air kayu akasia 9 4 Analisis sidik ragam kerapatan kayu akasia 10 5 Berat jenis dan klasifikasi kelas kuat kayu akasia, jabon, sengon, dan jati 11 6 Analisis sidik ragam berat jenis kayu akasia 11 7 Nilai rataan kecepatan rambat dan energi gelombang ultrasonik pada 12 kayu uji ukuran pemakaian 8 Analisis sidik ragam kecepatan rambat gelombang ultrasonik pada 13 contoh uji ukuran pemakaian 9 Analisis sidik ragam energi gelombang ultrasonik pada contoh uji 13 ukuran pemakaian 10 Nilai rataan kecepatan rambat dan energi gelombang ultrasonik pada 14 kayu contoh uji kecil 11 Analisis sidik ragam kecepatan rambat gelombang ultrasonik pada 15 contoh uji kecil 12 Analisis sidik ragam energi gelombang ultrasonik pada contoh uji kecil 15 13 Nilai rataan MOEp (modulus elastisitas panter) dan MOEd (modulus 16 elastisitas Sylvatestduo ) pada papan contoh uji ukuran pemakaian 14 Analisis sidik ragam MOE MPK Panter kayu mangium 17 15 Analisis sidik ragam MOE d SylvatestDuo kayu akasia 17 16 Nilai rataan MOEd CUP (contoh uji ukuran pemakaian) dan MOEd 17 CUK (contoh uji kecil) 17 Analisis sidik ragam MOE d Sylvatestduo contoh uji ukuran 18 pemakaian kayu akasia 18 Analisis sidik ragam MOE d Sylvatestduo contoh uji kecil kayu 19 akasia 19 Nilai rataan pengujian Sifat mekanis kayu 19 20 Analisis sidik ragam pengujian keteguhan lentur (MOE) contoh uji 20 kecil kayu mangium 21 Analisis sidik ragam pengujian keteguhan lentur (MOR) contoh uji 21 kecil kayu mangium 22 Analisis sidik ragam pengujian keteguhan tekan sejajar serat contoh 22 uji kecil kayu mangium 23 Analisis sidik ragam pengujian keteguhan tarik sejajar serat contoh 22 uji kecil kayu mangium 24 Analisis sidik ragam pengujian kekerasan contoh uji kecil kayu 23 akasia DAFTAR GAMBAR 1 Pengujian dengan menggunakan MPK Panter 3 4 Pengujian dengan menggunakan Sylvatestduo 3 3 a) pengujian lentur statis, b) pengujian tekan, c) pengujian tarik sejajar serat, dan d) kekerasan kayu 4 4 Contoh cacat kayu yang ditemukan (a) kantung resin (b) mata kayu sehat (c) pingul (d) pecah (e) mata kayu lepas (f) retak (g) lubang serangga (h) Jamur/pewarna kayu 7 5 Histogram nilai kadar air pada 3 umur kayu akasia 9
6 Histogram nilai kerapatan pada 3 umur kayu akasia 10 7 Histogram nilai berat jenis dari tiga umur kayu akasia 10 8 Histogram nilai rataan kecepatan rambat gelombang ultrasonik dari 3 umur kayu akasia 12 9 Histogram nilai rataan energi gelombang ultrasonik dari 3 umur kayu akasia 12 10 Histogram kecepatan rambat gelombang ultrasonik 3 umur kayu akasia contoh uji kecil bebas cacat 14 11 Histogram energi gelombang ultrasonik 3 umur kayu akasia pada contoh uji kecil 15 12 Histogram nilai MOE p pada 3 umur kayu akasia 16 13 Histogram nilai MOE d pada 3 umur kayu akasia 16 14 Histogram nilai MOE d gelombang ultrasonik pada 3 umur kayu akasia contoh uji ukuran pemakaian 18 15 Histogram MOE d gelombang ultrasonik pada 3 umur kayu akasia contoh uji kecil 18 16 Histogram nilai MOEs pada 3 umur kayu akasia 20 17 Histogram nilai MOR pada 3 umur kayu akasia 20 18 Histogram nilai kekuatan tekan sejajar serat pada 3 umur kayu akasia 21 19 Histogram nilai kekuatan tarik sejajar serat pada 3 umur kayu akasia 21 20 Histogram nilai kekerasan pada 3 umur kayu akasia 22
PENDAHULUAN Latar Belakang Kayu mempunyai beberapa keistimewaan diantaranya, memiliki sifat daktil, memiliki corak indah, tidak mengalami korosi, serta masih banyak keistimewaan lainnya. Seiring dengan berkurangnya jumlah pasokan kayu dari hutan alam, jenis kayu Acacia mangium Willd. cukup menarik perhatian karena kayu jenis ini juga bersifat pionir serta tergolong tumbuhan cepat tumbuh (fast growing species). Sifat mekanis kayu merupakan salah satu karakteristik penting pada kayu yang digunakan sebagai bahan konstruksi. Sifat kekuatan kayu merupakan ukuran kemampuan kayu untuk menahan gaya atau beban yang datangnya dari luar. Beban ini cenderung mengubah ukuran dan bentuk kayu yang terkena beban. Kekuatan kayu dapat diketahui dengan menggunakan dua metode, yakni metode destruktif dan metode non-destruktif. Metode destruktif merupakan pengujian yang dilakukan dengan cara merusak kayu, sedangkan metode non-destruktif merupakan pengujian yang dilakukan dengan cara tanpa merusak kayu. Dalam penelitian ini diuji sifat mekanis kayu berupa kayu solid Acacia mangium Willd. dari tiga umur yang berbeda yakni umur 5, 6 dan 7 tahun. Kayu yang diuji berbentuk papan dan contoh uji kecil bebas cacat. Tujuan Tujuan utama dari penelitian ini adalah menguji sifat mekanis dan identifikasi cacat-cacat pada kayu akasia (Acacia mangium Willd.) dari tiga umur kayu berbeda. Manfaat Hasil penelitian ini diharapkan bermanfaat memberikan informasi sifat mekanis lentur, tekan dan tarik sejajar serat, serta kekerasan kayu akasia dari tiga umur berbeda. Selain itu penelitian yang dilakukan memberikan gambaran potensi pemanfaatan pengujian non-destruktif kayu dan mengetahui sifat mekanis kekakuan kayu. METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian pengujian sifat mekanis dan sifat fisis kayu akasia (Acacia mangium Willd.) dilaksanakan di Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu, Departemen Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian
2 Bogor. Penelitian, pengolahan data dan penyusunan laporan dilaksanakan pada bulan Januari 2013 sampai dengan bulan Juni 2013. Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya: meteran, kaliper, alat tulis, deflektometer, mesin Panter, Circular saw, mesin penyerut, bor listrik, SylvatestDuo, oven, dan mesin Instron tipe 3369. Analisis data dilakukan menggunakan microsoftexcel dan software SPSS Ver 16.0. Bahan yang digunakan yaitu akasia (Acacia mangium Willd.) yang berasal dari RPH Maribaya BKPH Parung Panjang KPH Bogor Perum Perhutani unit III Jawa Barat dan Banten. Kayu akasia diambil dari 3 umur yang berbeda yakni umur 5, 6 dan 7 tahun. Tahapan Penelitian Tahapan penelitian terdiri dari persiapan bahan baku melalui pemotongan log menjadi contoh uji ukuran pemakaian berupa papan dengan ukuran tebal, lebar dan panjang + (3 x 12 x 150)cm. Log kayu terdiri dari 3 bagian yakni bagian pangkal, tengah, dan ujung. Pada umur 5 tahun terdapat 24 papan, umur 6 tahun terdapat 32 papan dan umur 7 tahun terdapat 38 papan. Pada ukuran papan ini dilakukan risalah cacat dan pengujian non destruktif atau non-destructive testing (NDT). NDT dilakukan dengan metode defleksi dan gelombang suara. Selanjutnya, contoh uji papan kayu dipotong menjadi ukuran contoh kecil bebas cacat. Contoh uji kecil digunakan untuk pengujian kayu secara NDT dan pengujian destruktif statis. Pengujian NDT dilakukan berdasarkan metode gelombang suara. Pengujian destruktif yang dilakukan terdiri dari pengujian lentur, tekan dan tarik sejajar serat, serta kekerasan yang mengacu pada ASTM D143 (2002).. Prosedur Penelitian Pengujian Non Destruktif NDT merupakan pengujian tanpa merusak suatu bahan atau produk, dimana NDT ini memberikan keseimbangan antara kontrol terhadap kualitas dan efektifitas biaya (Malik, et al. 2002, diacu dalam Karlinasari 2007). Pengujian non-destruktif yang dilakukan terdiri dari dua metode yakni metode defleksi menggunakan mesin pemilah kayu (MPK) Panter (Gambar 1), dan gelombang ultrasonik dengan menggunakan SylvatestDuo (Gambar 2).
3 Gambar 1. Pengujian dengan menggunakan MPK Panter MPK Panter yang digunakan terdiri dari suatu rangka pemikul dan suatu deflektometer tersendiri untuk membaca lenturan akibat pembebanan serta menguji kekuatan kayu yang didasarkan pada penaksiran kekuatan kayu dengan mengukur kekakuannya (stiffness) secara 100% sampling tanpa merusak integritas struktur kekuatan (non-destructive test) (Surjokusumo et al. 2003). Nilai yang diperoleh dari pengujian menggunakan MPK Panter berupa Modulus of Elasticity (MOE p ) yang dihitung menggunakan persamaan : MOE p adalah Modulus Elastisitas Panter (kg/cm 2 ), P adalah beban (b kg), L adalah jarak sangga peletakan (cm), y adalah defleksi yang terjadi akibat beban (cm), b adalah lebar kayu posisi tidur (flatwise (cm)), h adalah tebal kayu posisi tidur (flatwise (cm)), dan FK adalah faktor kalibrasi mesin Panter. Gambar 2.Pengujian dengan menggunakan Sylvatestduo SylvatestDuo merupakan alat NDT yang berbasis gelombang ultrasonik untuk penduga kekuatan kayu melalui nilai MOEnya. Cara kerja alat ini adalah dengan menempatkan dua buah tranduser pada kedua ujung kayu yang kemudian
4 gelombang ultrasonik dirambatkan pada kayu tersebut melalui pembangkit gelombang dari salah satu ujung tranduser. Untuk menempatkan ujung transduser tersebut, contoh uji dilubangi terlebih dahulu menggunakan bor berdiameter 0.5 mm sedalam ± 2 cm. Parameter yang diperoleh berupa kecepatan gelombang ultrasonik (V). Nilai MOEdiketahui berdasarkan persamaan : MOE d adalah Modulus of Elasticity dinamis (kg/cm 2 ), V adalah kecepatan gelombang (m/detik), ρ adalah kerapatan massa kayu (g/cm 3 ), dan g adalah konstanta gravitasi (9,81 m/detik 2 ). Pengujian Destruktif Pengujian destruktif dilakukan setelah terlebih dahulu dilakukan pengujian non-destruktif. Contoh uji dibuat dengan ukuran contoh kecil bebas cacat berdasarkan standar ASTM D 143 yaitu, pada contoh uji lentur ukuran sampel untuk tebal, lebar, dan panjang (2.5 x 2.5 x 41) cm, uji tekan sejajar serat dengan ukuran tebal, lebar, dan panjang (2.5 x 2.5 x 10) cm, uji kekerasan kayu dengan ukuran tebal, lebar, dan panjang (2.5 x 2.5 x 6) cm dan uji tarik sejajar serat dengan ukuran tebal, lebar, dan panjang (2.5 x 2.5 x 46) cm dengan ketebalan tengah sebesar (0.4 x 0.6) cm. Pengujian lentur statis, kekerasan, tarik sejajar serat dan tekan sejajar serat disajikan pada Gambar 3a, b, c, dan d. Gambar 3 a) pengujian lentur statis, b) pengujian tekan, c) pengujian tarik sejajar serat, dan d) kekerasan kayu Pengujian Lentur Statis Pada pengujian lentur statis parameter yang diperoleh dari pengujian ini adalah kekakuan lentur statis atau modulus elastisitas statis (MOE s ) dan kekuatan lentur patah (MOR). Pengujian lentur statis dihitung menggunakan rumus:
5 dan MOE s adalah Modulus of Elasticitystatis (kg/cm 2 ), MOR adalah Modulus of Rupture (kg/cm 2 ), P adalah beban maksimum (kg), L adalah panjang bentang (cm), Δy adalah perubahan defleksi (cm), b adalah lebar penampang balok (cm), dan h adalah tinggi penampang balok (cm). Pengujian Tekan Sejajar Serat Pada pengujian tekan sejajar serat deformasi dapat dibaca pada alat straingauge sampai dengan ketelitian 0.0001 inchi. Pembacaan data dilakukan dengan periode pembebanan yang seragam. Rumus yang digunakan dalam pengujian tekan sejajar serat adalah sebagai berikut: C adalah kekuatan tekan sejajar serat (kg/cm 2 ), A adalah luas penampang contoh uji (cm 2 ), dan P adalah beban maksimum (kg). Pengujian Tarik Sejajar Serat Pada pengujian tarik sejajar serat contoh uji diletakan pada grip atau pegangan dari alat uji supaya dapat digenggam oleh alat uji sebelum pembebanan dilakukan. Beban tarik yang dikenakan diberikan secara terus menerus sampai terjadi kerusakan pada contoh uji. Adapun rumus yang digunakan untuk mengetahui besarnya kekuatan tarik sejajar serat, yakni : T adalah kekuatan tarik sejajar serat (kg/cm 2 ), P adalah beban tarik maksimum (kg), dan A adalah luas penampang bagian teramping contoh uji (cm 2 ). Pengujian Kekerasan Contoh uji kecil bebas cacat diberikan tekanan dengan besar tekanan yang seragam secara terus menerus hingga bandul baja terbenam sedalam 1 cm 2 pada contoh uji kecil bebas cacat. Adapun rumus yang digunakan untuk mengetahui besarnya kekuatan tekan pada pengujian kekerasan, yaitu: H adalah kekerasan kayu (kg/cm 2 ), P adalah beban maksimum (kg), dan A adalah luas penampang (cm 2 ).
6 Pengujian Sifat Fisis Kerapatan ( ) Pengujian dilakukan dengan menimbang berat kering udara (BKU) dan mengukur volume sampel kering udara (VKU). Volume sampel kering udara diukur dengan mengalikan panjang, lebar, dan tebalnya dengan alat pengukur kaliper. Nilai kerapatan dihitung dengan rumus : Berat Jenis Berat jenis adalah rasio antara kerapatan suatu bahan dengan kerapatan air. Simpson, et al. (1991) mengemukakan bahwa berat jenis adalah rasio antara kerapatan kayu dengan kerapatan air pada kondisi anomali air (4.4 o C), dimana kerapatan air pada kondisi tersebut besarnya adalah 1 g/cm 3. Untuk mendapatkan berat kering tanur (BKT) sampel dimasukkan ke dalam oven dengan suhu (103±2) o C hingga konstan. Adapun persamaan yang digunakan untuk menentukan berat jenis kayu yaitu : BJ adalah berat jenis kayu, BKT adalah berat kering tanur sampel, VKU adalah volume kering udara Kadar Air Kadar air merupakan hasil pembagian kandungan berat air terhadap berat kering tanur dari contoh uji. Berat air adalah selisih dari berat contoh uji sebelum dioven dikurangi berat kering tanur. Contoh uji kerapatan digunakan juga dalam menentukan kadar air. Contoh uji dalam keadaan kering udara ditimbang beratnya (BKU) dan dikeringkan dalam oven pada suhu 103 ± 2 o C selama 24 jam atau sampai mencapai berat konstan dan ditimbang sehingga diperoleh berat kering tanur (BKT). Kadar air dihitung dengan menggunakan rumus : Analisis Data Analisis data sifat fisis dan mekanis dalam penelitian ini dilakukan dengan analisis deskriptif sederhana untuk menentukan nilai rata-rata menggunakan Microsoft Excel 2007. Untuk mengetahui pengaruh posisi kayu dan umur digunakan rancangan percobaan acak lengkap dua faktorial dengan faktor A adalah variasi umur dan faktor B adalah variasi posisi kayu. Ulangan yang dilakukan sebanyak enam kali. Model umum rancangan percobaan yang digunakan adalah : Yijk = µ + αi + βj + (αβ)ij + Eijk
Yijk adalah nilai pengamatan pada ulangan ke-k yang disebabkan oleh taraf ke-i faktor α dan taraf ke-j faktor β, i adalah umur kayu, j adalah posisi kayu (pangkal, tengah, dan ujung), k adalah ulangan 1, 2, 3, 4, 5 dan 6, µ adalah nilai rata-rata sebenarnya, α adalah umur kayu (faktor A), β adalah posisi kayu (faktor B), αi adalah pengaruh umur kayu pada taraf ke-i, βj adalah pengaruh posisi taraf ke-j, (αβ)ij adalah pengaruh interaksi antara faktor α (umur kayu) pada taraf ke-i (5, 6, 7 tahun) dan faktor β (posisi kayu) pada taraf ke-j (pangkal, tengah dan ujung), dan Eijk adalah galat (kesalahan percobaan). 7 HASIL DAN PEMBAHASAN Risalah Cacat Cacat adalah kelainan-kelainan yang terjadi atau terdapat pada kayu dan bisa mempengaruhi mutu atau kualitas kayu tersebut. Cacat kayu yang dapat mempengaruhi mutu kayu tersebut antara lain membusur, melengkung, memuntir, mencawan, pingul, mata kayu (baik mata kayu sehat maupun mata kayu lepas), retak, pecah, busuk/lapuk, kantung damar, saluran damar, kayu gubal dan cacatcacat lainnya. Hasil inspeksi terhadap total 94 buah contoh uji papan kayu akasia (Acacia mangium Willd.) dijumpai adanya mata kayu sehat sebanyak 76 buah, mata kayu lepas (43), pecah (26), retak (37), lubang serangga (8), membusur (10), pingul (62), kantung resin (3), memuntir/twist (2), mencawan (4) dan pewarnaan kayu (15). Gambar 4 menunjukan contoh cacat kayu yang ditemukan dan Tabel 1. merupakan jenis dan jumlah cacat yang dijumpai pada papan kayu akasia. Gambar 4 Contoh cacat kayu yang ditemukan (a) kantung resin (b) mata kayu sehat (c) pingul (d) pecah (e) mata kayu lepas (f) retak (g) lubang serangga (h) jamur/pewarna kayu
8 Tabel 1. Jenis dan jumlah cacat pada papan kayu akasia Jenis Kayu Kriteria Jenis Cacat Jumlah Cacat Presentase (%) Pingul 62 65.96 Cacat Membusur 10 10.64 Bentuk Mencawan 4 4.26 Memuntir 2 2.13 Akasia (n=94) Cacat Badan Mata Kayu Sehat 76 80.85 Mata Kayu Lepas 43 45.74 Retak 37 39.36 Pecah 26 27.66 Pewarna 15 15.96 Lubang Serangga 8 8.51 Coak 4 4.26 Kantung Resin 3 3.19 Berdasarkan hasil risalah terhadap papan ukuran contoh pemakaian, cacat dominan yang terdapat pada papan ukuran contoh pemakaian yaitu mata kayu sehat dan mata kayu lepas sebesar masing-masing 80% dan 45%, pingul sebesar 65%, pecah sebesar 27% dan retak sebesar 39%. Penelitian Pradipto (2005) menyimpulkan cacat-cacat yang dominan terdapat pada kayu akasia yaitu mata kayu sebanyak 131 buah dan pecah sebanyak 129 buah dari 24 sampel papan. Sifat Fisis Kayu Sifat fisis yang diuji adalah kadar air, kerapatan dan berat jenis. Hasil nilai rataan sifat fisis kayu akasia dari tiga umur yang berbeda disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Nilai rataan kadar air, kerapatan dan berat jenis pada kayu akasia (Acacia mangium Willd.) dari tiga umur berbeda Umur Posisi Kadar Air (%) Kerapatan (g/cm 3 ) Berat Jenis 5 Tahun 6 Tahun 7 Tahun Pangkal 20.01 0.55 0.46 Tengah 21.16 0.47 0.39 Ujung 18.63 0.50 0.42 Rata-rata 19.93 0.50 0.42 Pangkal 19.30 0.55 0.46 Tengah 19.25 0.55 0.46 Ujung 18.20 0.49 0.42 Rata-rata 18.97 0.53 0.45 Pangkal 18.42 0.57 0.48 Tengah 17.89 0.52 0.44 Ujung 18.34 0.54 0.45 Rata-rata 18.24 0.55 0.46
Kadar Air Kadar air merupakan banyaknya air yang terdapat dalam kayu yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering tanurnya. Dari Tabel 2, diketahui bahwa kadar air pada umur 7 tahun memiliki nilai terendah sebesar 18,24% dan kadar air kayu tertinggi terdapat pada umur 5 tahun sebesar 19,93%. Histogram yang menyajikan informasi kadar air kayu akasia berdasarkan umur disajikan pada Gambar 5. 9 22.00 Kadar Air (%) 20.00 18.00 19.93 18.97 18.24 16.00 5 6 7 UMUR Gambar 5 Histogram nilai kadar air pada 3 umur kayu akasia Tingginya kadar air pada kayu umur 5 tahun diduga karena kayu umur tersebut memiliki proporsi kayu muda yang lebih banyak dibanding kayu umur lainnya. Jackson dan Megraw (1986) mengemukakan hasil serupa bahwa kayu muda memiliki kemampuan mengikat air dalam jumlah yang lebih banyak. Hasil analisis sidik ragam menunjukkan umur, posisi dan interaksi keduanya tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap kadar air kayu akasia. Data analisis sidik ragam tersebut disajikan pada Tabel 3 berikut. Tabel 3 Analisis sidik ragam kadar air kayu akasia Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikansi Umur 2 17.539 2.096 0.135 Posisi 2 4.439 0.530 0.592 Umur_Posisi 4 3.345 0.400 0.808 Galat 45 8.369 Total 54 Kerapatan dan Berat Jenis Kerapatan didefinisikan sebagai massa atau berat persatuan volume. Ini biasanya dinyatakan dalam kilogram per meter kubik (Haygreen dan Bowyer 1986). Tabel 2 menunjukan bahwa kerapatan tertinggi terdapat pada umur 7 tahun dengan kerapatan sebesar 0.55 g/cm 3 dan kerapatan terendah terdapat pada umur 5 tahun dengan kerapatan sebesar 0.50 g/cm 3. Kerapatan pada posisi pangkal dari setiap tahun memiliki nilai rataan tertinggi dan pada posisi ujung memiliki nilai rataan terendah. Histogram kerapatan kayu akasia berdasarkan umur pohon disajikan pada Gambar 6.
10 0.60 Kerapatan (g/cm3) 0.50 0.50 0.53 0.55 0.40 5 6 7 UMUR Gambar 6 Histogram nilai kerapatan pada 3 umur kayu akasia Berdasarkan hasil analisis statistik pada Tabel 4 diketahui umur, dan interaksi umur dan posisi tidak memberikan pengaruh yang nyata, sementara itu pada faktor posisi memberikan pengaruh yang nyata pada pengujian kerapatan kayu akasia. Tabel 4 menyajikan Data hasil analisis sidik ragam kerapatan kayu akasia. Tabel 4 Analisis sidik ragam kerapatan kayu akasia Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 0.004 2.105 0.134 Posisi 2 0.012 6.158 0.004 Umur_Posisi 4 0.004 1.811 0.143 Galat 45 0.002 Total 54 Berdasarkan Tabel 2, diketahui bahwa nilai berat jenis secara umum pada bagian pangkal lebih tinggi dibanding bagian tengah dan ujung. Semakin ke ujung nilai berat jenis semakin rendah. Berat jenis tertinggi terdapat pada umur 7 tahun yaitu sebesar 0.46, sedangkan berat jenis terendah terdapat pada umur 5 tahun yaitu sebesar 0.42. Berat jenis pada bagian pangkal memiliki nilai rataan tertinggi dan pada bagian ujung memiliki nilai rataan terendah. Gambar 7 menyajikan berat jenis kayu akasia pada 3 umur yang berbeda Berat Jenis 0.50 0.40 0.42 0.45 0.46 0.30 5 6 7 UMUR Gambar 7 Histogram nilai berat jenis dari tiga umur kayu akasia
Faktor-faktor yang mempengaruhi berat jenis kayu diantaranya umur pohon, tempat tumbuh, posisi kayu dalam batang dan kecepatan tumbuh. Berat jenis kayu merupakan salah satu sifat fisis kayu yang penting sehubungan dengan penggunaannya (Pandit dan Hikmat 2002). Semakin tinggi nilai berat jenisnya umumnya kayu semakin kuat dan berat. Sedangkan apabila semakin ringan suatu jenis kayu, maka akan berkurang pula kekuatannya (Haygreen dan Bowyer 1982). Bila dibandingkan dengan tumbuhan cepat tumbuh (fast growing spesies) lainnya yaitu jabon dan sengon, berat jenis kayu akasia lebih tinggi. Menurut Martawijaya et al. (1989) kayu akasia tergolong kedalam kelas kuat II-III. Hasil penelitian menunjukan berat jenis kayu akasia dari tiga umur tergolong kelas kuat II-III yakni berkisar antara 0.42-0.46. Berat jenis dan klasifikasi kelas kuat kayu akasia, jabon, sengon, dan jati disajikan pada Tabel 5. Tabel 5 Berat jenis dan klasifikasi kelas kuat kayu akasia, jabon, sengon, dan jati Sifat Akasia Jabon Sengon Jati Berat Jenis 0.45 0.42 0.33 0.67 Kelas kuat II-III III-IV IV-V II Sumber : Martawijaya et al. 1989 Hasil analisis statistik pada Tabel 6 menunjukan umur dan posisi memberikan pengaruh yang nyata namun pada faktor interaksi keduanya antara umur dan posisi tidak memberikan pengaruh yang nyata. Tabel 6 Analisis sidik ragam berat jenis kayu akasia Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 0.008 4.775 0.013 Posisi 2 0.011 6.892 0.002 Umur_Posisi 4 0.004 2.566 0.051 Galat 45 0.002 Total 54 11 Pengujian Non Destruktif Pada pengujian non-destruktif dilakukan dua metode pengujian diantaranya dengan menggunakan mesin pemilah kayu Panter, dan gelombang ultrasonik dengan menggunakan Sylvatestduo. Gelombang ultrasonik dapat digunakan sebagai salah satu metode pengujian non-destruktif. Untuk merambat pada kayu, gelombang membutuhkan energi. Energi yang timbul berkorelasi dengan cacat yang ada pada kayu. Nilai maksimum dari puncak energi berkaitan dengan respon akustik kayu terhadap cacat yang ditemui (Sandoz et al. 2002). Tabel 7 menyajikan nilai rataan kecepatan dan energi gelombang ultrasonik.
12 Tabel 7 Nilai rataan kecepatan rambat dan energi gelombang ultrasonik pada kayu uji ukuran pemakaian Umur Posisi Kecepatan (m/detik) Energi (mv) 5 Tahun 6 Tahun 7 Tahun Pangkal 4950 5528 Tengah 4998 5341 Ujung 5061 5377 Rata-rata 5110 5403 Pangkal 4853 5415 Tengah 4836 5291 Ujung 4815 5305 Rata-rata 4807 5342 Pangkal 4858 5315 Tengah 4887 5202 Ujung 4919 5331 Rata-rata 4954 5286 Berdasarkan Tabel 7, diketahui bahwa kecepatan rambat dan energi gelombang ultrasonik terbesar adalah pada umur 5 tahun masing-masing sebesar 5110 m/detik dan 5403 mv. Sedangkan kecepatan rambat terendah berada pada kayu umur 6 tahun yaitu, sebesar 4807 m/detik dan energi terendah berada pada kayu umur 7 tahun yaitu, sebesar 5286 mv. Kecepatan Rambat (m/detik) 5200 5000 4800 4600 5110 4954 4807 5 6 7 UMUR Gambar 8 Histogram nilai rataan kecepatan rambat gelombang ultrasonik dari 3 umur kayu akasia 5500 Energi (mv) 5400 5300 5403 5342 5286 5200 5 6 7 UMUR Gambar 9 Histogram nilai rataan energi gelombang ultrasonik dari 3 umur kayu akasia
Faktor yang dapat menyebabkan tinggi dan rendahnya kecepatan rambat dan energi gelombang ultrasonik diduga karena adanya cacat kayu pada permukaan papan dan kerapatan pada kayu tersebut. Karlinasari (2007) menyatakan kecepatan rambat gelombang ultrasonik dipengaruhi oleh rasio antara elastisitas kayu terhadap kerapatan kayu sementara itu elastisitas atau sifat mekanis kekakuan kayu sensitif terhadap adanya cacat-cacat kayu terutama mata kayu. Berdasarkan hasil analisis sidik ragam pada Tabel 8 dan 9 diketahui umur dan interaksi antara umur dan posisi pada pengujian kecepatan rambat gelombang ultrasonik pada kayu akasia memberikan pengaruh yang nyata, namun pada faktor tunggal posisi tidak memberikan pengaruh yang nyata. Hasil uji duncan terhadap faktor interaksi antara umur dan posisi, umur 5 tahun posisi tengah memiliki kecepatan rambat tertinggi dan kecepatan rambat terendah pada umur 6 tahun posisi tengah, sedangkan pada energi gelombang ultrasonik faktor umur dan interaksi antara umur dan posisi tidak memberikan pengaruh yang nyata namun pada faktor tunggal posisi memberikan pengaruh yang nyata. Tabel 8 Analisis sidik ragam kecepatan rambat gelombang ultrasonik pada contoh uji ukuran pemakaian Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 6.20E+11 5.93E+03 0.000 Posisi 2 1.95E+08 1.669 0.216 Umur_Posisi 4 6.49E+08 5.573 0.004 Galat 18 1.17E+08 Total 27 Tabel 9 Analisis sidik ragam energi gelombang ultrasonik pada contoh uji ukuran pemakaian Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 28.083 0.368 0.697 Posisi 2 1674.361 21.964 0.000 Umur_Posisi 4 49.986 0.656 0.630 Galat 18 76.231 Total 27 Pengujian NDT menggunakan metode gelombang ultasonik dilakukan juga pada contoh uji kecil bebas cacat. Nilai rataan hasil kecepatan dan energi gelombang ultrasonik contoh uji kecil disajikan pada Tabel 10. 13
14 Tabel 10 Nilai rataan kecepatan rambat dan energi gelombang ultrasonik pada kayu contoh uji kecil Umur Posisi Kecepatan (m/detik) Energi (mv) 5 Tahun 6 Tahun 7 Tahun Pangkal 5755 6132 Tengah 5926 6143 Ujung 5694 6081 Rata-rata 5792 6118 Pangkal 5721 6141 Tengah 5691 6161 Ujung 5824 6140 Rata-rata 5745 6147 Pangkal 5510 6138 Tengah 5846 6146 Ujung 5540 6101 Rata-rata 5632 6128 Berdasarkan Tabel 10, diketahui bahwa kecepatan tertinggi adalah pada umur 5 tahun sebesar 5792 m/detik, sedangkan kecepatan terendah adalah kayu umur 7 tahun sebesar 5632 m/detik. Nilai energi tertinggi dimiliki pada kayu umur 6 tahun yaitu sebesar 6147 mv dan energi terendah adalah pada umur 5 tahun yaitu sebesar 6118 mv. Kecepatan Rambat (m/detik) 6000 5800 5600 5400 5792 5745 5632 5 6 7 UMUR Gambar 10 Histogram kecepatan rambat gelombang ultrasonik 3 umur kayu akasia contoh uji kecil bebas cacat
15 6160 6147 Energi (mv) 6140 6120 6118 6128 6100 5 6 7 UMUR Gambar 11 Histogram energi gelombang ultrasonik 3 umur kayu akasia pada contoh uji kecil Hasil analisis sidik ragam Tabel 11 dan Tabel 12 menunjukan umur, posisi dan interaksi keduanya pada pengujian kecepatan rambat dan energi gelombang ultrasonik pada kayu akasia tidak memberikan pengaruh yang nyata. Tabel 11 Analisis sidik ragam kecepatan rambat gelombang ultrasonik pada contoh uji kecil Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 1.22E+09 0.862 0.429 Posisi 2 1.32E+09 0.933 0.401 Umur_Posisi 4 9.57E+08 0.678 0.611 Galat 45 1.41E+09 Total 54 Tabel 12 Analisis sidik ragam energi gelombang ultrasonik pada contoh uji kecil Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 1.92E+01 0.870 0.426 Posisi 2 2.27E+01 1.026 0.367 Umur_Posisi 4 1.82E+01 0.823 0.518 Galat 45 2.21E+01 Total 54 Perbandingan hasil pengujian nilai MOE p untuk pengujian metode defleksi dan MOE d untuk pengujian metode gelombang ultrasonik disajikan pada Tabel 13.
16 Tabel 13 Nilai rataan MOE p (modulus elastisitas panter) dan MOE d (modulus elastisitas Sylvatestduo ) pada papan contoh uji ukuran pemakaian Umur Posisi MOE P (kg/cm 2 ) MOE d (kg/cm 2 ) 5 Tahun 6 Tahun 7 Tahun Pangkal 56403 138695 Tengah 54356 126594 Ujung 56173 135052 Rata-rata 55564 132895 Pangkal 53500 132539 Tengah 53071 131166 Ujung 54608 122046 Rata-rata 53664 129116 Pangkal 68333 137461 Tengah 55787 135029 Ujung 60955 134557 Rata-rata 62829 136026 Berdasarkan Tabel 13, diketahui nilai rata-rata MOE p dan MOE d tertinggi adalah umur 7 tahun dengan nilai MOE p sebesar 62829 kg/cm 2 dan MOE d sebesar 136026 kg/cm 2. Untuk nilai terendah adalah umur 6 tahun dengan nilai rataan MOE p sebesar 53664 kg/cm 2 dan MOEd sebesar 129116 kg/cm 2. Nilai MOE d ultrasonik yang diperoleh lebih besar 50% dibanding nilai MOE p. Gambar 12 dan 13 merupakan histogram nilai MOE p dan MOE d. MOEp (kg/cm 2 ) 64000 60000 56000 52000 48000 62829 55564 53664 5 6 7 UMUR Gambar 12 Histogram nilai MOE p pada 3 umur kayu akasia MOEd (kg/cm2) 140000 136000 132000 128000 124000 136026 132895 129116 5 6 7 MOEd UMUR Gambar 13 Histogram nilai MOE d pada 3 umur kayu akasia
Faktor yang mempengaruhi elastisitas atau kekakuan kayu ini diantaranya adanya cacat terutama mata kayu yang diduga berpengaruh terhadap nilai MOE yang diuji secara non-destruktif. Berdasarkan hasil analisis sidik ragam diketahui umur, posisi, dan interaksi keduanya pada pengujian keteguhan lentur menggunakan metode defleksi dan gelombang ultrasonik pada kayu akasia tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap nilai elastisitas kayu (MOE). Data analisis sidik ragam rancangan acak lengkap tersebut disajikan pada Tabel 14 dan Tabel 15 berikut. Tabel 14. Analisis sidik ragam MOEp kayu akasia Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 8.21E+08 3.131 0.053 Posisi 2 1.85E+08 0.704 0.500 Umur_Posisi 4 2.65E+08 1.011 0.412 Galat 45 2.62E+08 Total 54 Tabel 15. Analisis sidik ragam MOE d kayu akasia Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 3.24E+08 1.312 0.279 Posisi 2 3.43E+08 1.389 0.260 Umur_Posisi 4 2.72E+08 1.103 0.367 Galat 45 2.47E+08 Total 54 Perbandingan hasil pengujian nilai MOE d contoh uji ukuran pemakaian dan MOE d contoh uji kecil disajikan pada Tabel 16. 17 Tabel 16. Nilai rataan MOE d contoh uji ukuran pemakaian (CUP) dan MOE d contoh uji kecil (CUK) Umur Posisi MOEd CUP(kg/cm 2 ) MOEd CUK(kg/cm 2 ) 5 Pangkal 138695 186889 Tahun Tengah 126594 169005 Ujung 135052 171237 Rata-rata 132895 175710 6 Pangkal 132539 183652 Tahun Tengah 131166 185308 Ujung 122046 168525 Rata-rata 129116 179161 7 Pangkal 137461 171627 Tahun Tengah 135029 181060 Ujung 134557 169892 Rata-rata 136026 174193 Berdasarkan Tabel 16 diketahui nilai rataan MOE d contoh uji ukuran pemakaian dan contoh uji ukuran kecil menunjukan MOE d tertinggi pada contoh uji ukuran pemakaian dimiliki kayu umur 7 tahun sebesar 136026 kg/cm 2 dan
18 nilai terendah umur 6 tahun sebesar 129116 kg/cm 2 (Gambar 14). Sedangkan pada contoh uji kecil nilai MOE d tertinggi umur 6 tahun sebesar 179161 kg/cm 2 dan nilai terendah umur 5 tahun sebesar 174193 kg/cm 2 (Gambar 15). Hasil MOE d contoh uji kecil lebih besar 25% dibanding MOE d contoh uji ukuran pemakaian. Hal ini diduga karena gelombang ultrasonik sangat sensitif terhadap cacat yang terdapat pada permukaan contoh uji papan ukuran pemakaian. MOEd CUP (kg/cm 2 ) 138,000 135,000 132,000 129,000 126,000 123,000 136026 132895 129116 5 6 7 UMUR Gambar 14 Histogram nilai MOE d gelombang ultrasonik pada 3 umur kayu akasia contoh uji ukuran pemakaian 180000 179161 MOEd CUK (kg/cm 2 ) 177000 174000 171000 174193 175710 5 6 7 UMUR Gambar 15 Histogram MOE d gelombang ultrasonik pada 3 umur kayu akasia contoh uji kecil Berdasarkan hasil analisis sidik ragam Tabel 17 dan 18 diketahui umur, posisi, dan interaksi keduanya pada pengujian gelombang ultrasonik menggunakan Sylvatestduo untuk contoh uji ukuran pemakaian dan contoh uji kecil kayu akasia tidak memberikan pengaruh yang nyata. Tabel 17. Analisis sidik ragam MOEd Sylvatestduo contoh uji ukuran pemakaian kayu akasia Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 3.24E+08 1.312 0.279 Posisi 2 3.43E+08 1.389 0.260 Umur_Posisi 4 2.72E+08 1.103 0.367 Galat 45 2.47E+08 Total 54
Tabel 18. Analisis sidik ragam MOEd Sylvatestduo contoh uji kecil kayu akasia Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 1.17E+08 0.139 0.871 Posisi 2 5.88E+08 0.700 0.502 Umur_Posisi 4 3.56E+08 0.423 0.791 Galat 45 8.40E+08 Total 54 19 Pengujian Destruktif Pada pengujian destruktif dilakukan empat macam pengujian yaitu pengujian lentur, tekan sejajar serat, tarik sejajar serat, dan kekerasan. Tabel 19 menyajikan nilai rataan pengujian destruktif statis yang dilakukan. Tabel 19. Nilai rataan pengujian statis sifat mekanis kayu akasia MOEs MOR Tekan Tarik Kekerasan Umur Posisi (kg/cm 2 ) (kg/cm 2 ) (kg/cm 2 ) (kg/cm 2 ) (kg/cm 2 ) Pangkal 88490 673.91 62.74 1179 31.02 5 Tengah 83794 533.74 63.24 890 20.94 Tahun (n=18) Ujung 77703 590.44 67.24 1144 21.43 Rata-rata 83329 599.36 64.41 1071 24.46 6 Tahun (n=18) 7 Tahun (n=18) Pangkal 88840 659.38 71.32 967 41.57 Tengah 85586 688.04 64.43 1157 28.31 Ujung 80792 610.37 68.91 962 23.51 Rata-rata 85073 652.60 68.22 1029 31.13 Pangkal 85985 718.72 75.52 1150 34.76 Tengah 82812 745.38 65.42 856 18.63 Ujung 80503 658.89 72.00 1042 22.50 Rata-rata 83100 707.66 70.98 1016 25.30 Pengujian Keteguhan Lentur Kayu Berdasarkan Tabel 19 diketahui nilai rataan MOEs tertinggi adalah umur 6 tahun sebesar 85073 kg/cm 2 dan nilai rataan MOEs terendah adalah kayu umur 7 tahun yaitu, sebesar 83100 kg/cm 2. Hal ini diduga pada umur 7 tahun sampel yang terambil lebih banyak kayu gubal sehingga mempengaruhi kekuataannya,sedangkan nilai rataan MOR tertinggi adalah umur 7 tahun dan nilai rataan MOR terendah terdapat pada kayu umur 5 tahun. Hal ini diduga terdapat pori-pori yang mendominasi sehingga dapat memperlemah kekuatannya (Gambar 16 & 17).
20 86000 85073 MOEs (kg/cm 2 ) 84000 82000 83329 83100 5 6 7 UMUR Gambar 16 Histogram nilai MOEs pada 3 umur kayu akasia 720.00 707.66 MOR (kg/cm 2 ) 660.00 600.00 599.36 652.60 540.00 5 6 7 UMUR Gambar 17 Histogram nilai MOR pada 3 umur kayu akasia Berdasarkan hasil analisis sidik ragam (Tabel 20 & 21) umur, posisi dan interaksi keduanya tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap nilai MOEs dan MOR, kecuali untuk faktor umur pada pengujian MOR kayu memberikan pengaruh yang nyata. Tabel 20. Analisis sidik ragam pengujian keteguhan lentur (MOE) contoh uji kecil kayu mangium Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 2.10E+07 0.142 0.868 Posisi 2 2.96E+08 2.014 0.145 Umur_Posisi 4 1.15E+07 0.078 0.989 Galat 45 1.47E+08 Total 54
Tabel 21. Analisis sidik ragam pengujian keteguhan lentur (MOR) contoh uji kecil kayu mangium Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 5.28E+04 6.232 0.004 Posisi 2 1.86E+04 2.193 0.123 Umur_Posisi 4 1.61E+04 1.906 0.126 Galat 45 8.47E+03 Total 54 Pengujian Kekuatan Tekan dan Tarik Sejajar Serat Gambar 18 dan Gambar 19 menyajikan nilai rataan kekuatan tekan sejajar serat tertinggi adalah pada umur 7 tahun, sedangkan umur 5 tahun adalah yang terendah. Hal ini diduga kerapatan mempengaruhi kekuatan kayu dalam menahan beban tekan. Untuk kekuatan tarik sejajar serat nilai tertinggi adalah umur 5 tahun dan terendah adalah umur 7 tahun. Keteguhan tarik sangat dipengaruhi oleh kerapatan, ukuran/dimensi kayu, kekuatan serat-serat dan oleh susunan dari serat kayu (Haygreen dan Bowyer, 1982). Pada umur 5 tahun kerapatan tergolong rendah sehingga kekakuannya tergolong rendah maka kekuatan kayu akasia dalam menerima tarikan semakin tinggi. 21 72.00 70.98 Tekan (kg/cm 2 ) 68.00 64.00 64.41 68.22 60.00 5 6 7 UMUR Gambar 18 Histogram nilai kekuatan tekan sejajar serat pada 3 umur kayu akasia 1080.00 1071.52 Tarik (kg/cm 2 ) 1040.00 1000.00 1029.23 1016.57 960.00 5 6 7 UMUR Gambar 19 Histogram nilai kekuatan tarik sejajar serat pada 3 umur kayu akasia
22 Hasil analisis sidik ragam pengujian tekan dan pengujian tarik sejajar serat menunjukan baik umur, posisi maupun interaksi keduanya tidak memberikan pengaruh yang nyata. Tabel 22 dan Tabel 23 menyajikan analisis sidik ragam keteguhan tekan dan keteguhan tarik sejajar serat. Tabel 22. Analisis sidik ragam pengujian keteguhan tekan sejajar serat contoh uji kecil kayu akasia Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 1.96E+02 0.814 0.449 Posisi 2 1.67E+02 0.692 0.506 Umur_Posisi 4 5.03E+01 0.209 0.932 Galat 45 2.41E+02 Total 54 Tabel 23. Analisis sidik ragam pengujian keteguhan tarik sejajar serat contoh uji kecil kayu mangium Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 1.49E+04 0.168 0.846 Posisi 2 7.89E+04 0.887 0.419 Umur_Posisi 4 1.39E+05 1.563 0.201 Galat 45 8.89E+04 Total 54 Pengujian Kekerasan Pengujian kekerasan kayu menunjukan nilai terendah adalah umur 5 tahun dan nilai tertinggi terdapat pada umur 6 tahun. Faktor yang mempengaruhi nilai kekerasan kayu diantaranya kerapatan, keuletan kayu, ukuran serat kayu, daya ikat antar serat kayu serta susunan serat kayunya (Mardikanto et al. 2011). Gambar 20 menyajikan nilai kekerasan kayu pada 3 umur kayu akasia. Kekerasan (kg/cm 2 ) 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 31.13 24.46 25.30 5 6 7 UMUR Gambar 20 Histogram nilai kekerasan pada 3 umur kayu akasia Berdasarkan hasil analisis sidik ragam menunjukan umur, dan interaksi antara umur dan posisi tidak memberikan pengaruh yang nyata, namun pada faktor tunggal posisi memberikan pengaruh yang nyata terhadap pengujian
kekerasan kayu akasia. Analisis sidik ragam pengujian kekerasan kayu disajikan pada Tabel 24. Tabel 24. Analisis sidik ragam pengujian kekerasan kayu akasia Sumber Keragaman Derajat bebas Rataan kuadrat Fhitung Signifikasi Umur 2 2.38E+02 3.001 0.060 Posisi 2 1.05E+03 13.251 0.000 Umur_Posisi 4 4.70E+01 0.593 0.669 Galat 45 7.92E+01 Total 54 23 SIMPULAN DAN SARAN SIMPULAN Cacat yang dominan dijumpai pada kayu akasia adalah mata kayu. Nilai MOE d contoh uji ukuran pemakaian (papan) pada pengujian non-destruktif metode gelombang ultrasonik 50% lebih tinggi dibanding nilai MOE p yang diuji menggunakan metode defleksi. Nilai MOE d contoh uji kecil bebas cacat menunjukan pada pengujian destruktif statis lebih rendah 30% dibanding hasil uji non-destruktif metode gelombang ultrasonik. Secara umum umur kayu akasia 5, 6, dan 7 tahun memiliki nilai kekuatan kayu yang sebanding. SARAN Kayu akasia dari 3 umur yang berbeda yakni umur 5, 6, dan 7 tahun memiliki karakteristik sifat mekanis yang sama sehingga perbedaan umur pada kayu-kayu tersebut memiliki potensi yang sama dalam hal pemanfaatannya DAFTAR PUSTAKA Abdul-Malik S, Al-Mattarneh H.M.A., Nurudin M.F. 2002. Review of Nondestructive Testing and Evaluation on Timber, Wood and Wood Products.Proceedings of The 7 th world Conference on Timber Engineering; Shah Alam, 12-15 Agustus 2002. Shah Alam: Pp 346-353. ASTM: 2002. ASTM D 143. Methods of Small Clear Specimens of Timber Designation. Annual Book of ASTM Standards. Philadelphia. Brown, H.P, A.J. Panshin and C.C. Forsaith. 1982. Textbook of Wood Technology. Vol I. McGraw Hill Company. Inc. New York. Haygreen, J.G dan J.L Bowyer. 1982. Forest Product and Wood Science an Introduction. IOWA State University Press. Ames. IOWA. USA. Haygreen JG, Bowyer JL. 1986. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Hadikusumo SA, penerjemah; Prawirohatmodjo, editor. IOWA: The Iowa State University Press. Terjemahan dari Gadjah Mada University Press.Yogyakarta
24 Jackson, M dan RA Megraw. 1986. Impact of Juvenile Wood on Pulp and Papper Products. Proceeding of Cooperative Technical Workshop of Juvenile Wood. Forest Products Research Society. Medison, USA. Pp: 75-81 Karlinasari L. 2007. Analisis Kekuatan Kayu Berdasarkan Pengujian Nondestruktif Metode Gelombang Ultrasonik dan Kekuatan Lentur Kayu Berdasarkan Pengujian Destruktif. [disertasi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Mardikanto TR, L Karlinasari, dan ET Bahtiar. 2011. Sifat Mekanis Kayu. Bogor: IPB Press. Martawijaya A, K Iding, K Kosasi, dan AP Soewanda. 1989. Atlas Kayu Indonesia Jilid II. Bogor: Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Departemen Kehutanan. Pandit, I.K.N. dan H. Ramdan. 2002. Anatomi kayu: Pengantar Sifat Kayu sebagai Bahan Bangunan. Yayasan Penerbit Fakultas Kehutanan IPB. Bogor. Pradipto S. 2005. Pengujian Keteguhan Lentur Kayu Mangium (Acacia mangium Willd.) dengan Berbagai Metode Non Destruktif pada Contoh Kecil Bebas Cacat dan Ukuran Pemakaian. [skripsi]. Bogor: IPB. Sandoz JL, Benoit Y, Demay L. 2002. High Performance Timber by Ultrasonic Grading. Di dalam prosiding; The 7th Wood Conference on Timber Engineering, WCTE 2002. 12-15 Agustus 2002. Shah Alam. Malaysia. Hal 328-333. Surjokusumo, S., Nugroho, N., Priyono, J. dan Suroso, A. 2003. Buku Petunjuk Penggunaan Mesin Pemilah Kayu Panter versi Panter MPK-5. Fakultas Kehutanan. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
25 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 31 Maret 1990 dari Ayah Wahyudi dan Ibu Anggri Anita S. Penulis adalah anak kedua dari empat bersaudara. Tahun 2008 penulis lulus dari SMA Negeri 3 Bogor dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur SPMB (Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru) dan diterima di Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan. Penulis melakukan kegiatan Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan (PPEH) di Cilacap dan Batu Raden, Jawa Tengah pada tahun 2010, Praktek Pengelolaan Hutan (PPH) di Hutan Pendidikan Gunung Walat (HPGW), Sukabumi dan KPH Cianjur Jawa Barat pada tahun 2011 dan Praktek Kerja Lapang (PKL) di PGT Sindangwangi Nagreg.