Sifat Mekanik dan Sifat Kimia Kayu

Sifat-Sifat Mekanik dan Kimia Kayu

SIFAT MEKANIK KAYU

Sifat-sifat mekanik atau kekuatan kayu ialah kemampuan kayu untuk menahan muatan dari luar. Yang dimaksud dengan muatan dari luar ialah gaya-gaya di luar benda yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk dan besarnya benda. Kekuatan kayu memegang peranan penting dalam penggunaan kayu untuk bangunan, perkakas dan lain penggunaan. Hakekatnya hamper pada semua penggunaan kayu, dibutuhkan syarat kekuatan. Dalam hubungan ini dibedakan beberapa macam kekuatan sebagai berikut:

Keteguhan tarik

Kekuatan atau keteguhan tarik suatu jenis kayu ialah kekuatan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha menarik kayu itu. Kekuatan tarik terbesar pada kayu ialah sejajar arah serat. Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih kecil daripada kekuatan tarik sejajar arah serat dan keteguhan tarik ini mempunyai hubungan dengan ketahanan kayu terhadap pembelahan.

Keteguhan tekan/kompresi

Keteguhan tekan suatu jenis kayu ialah kekuatan kayu untuk menahan muatan jika kayu itu dipergunakan untuk penggunaan tertentu. Dalam hal ini dibedakan 2 macam kompresi yaitu kompresi tegak lurus arah serat dan kompresi sejajar arah serat. Keteguhan kompresi tegaklurus serat menentukan ketahanan kayu terhadap beban. Seperti halnya berat rel kereta api oleh bantalan di bawahnya. Keteguhan ini mempunyai hubungan juga dengan kekerasan kayu dan keteguhan geser. Keteguhan kompresi tegaklurus arah serat pada semua kayu lebih kecil daripada keteguhan kompresi sejajar arah serat.

Keteguhan geser

Yang dimaksud dengan keteguhan geser ialah suatu ukuran kekuatan kayu dalam hal kemampuanya menahan gaya-gaya, yang membuat suatu bagian kayu tersebut bergeser atau bergelingsir dari bagian lain di dekatnya. Dalam hubungan ini dibedakan 3 macam keteguhan geser sejajar arah serat, keteguhan geser tegaklurus arah serat dan keteguhan geser miring. Pada keteguhan geser tegaklurus arah serat jauh lebih besar daripada keteguhan geser sejajar arah serat.

Keteguhan lengkung (lentur)

Ialah kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang berusaha melengkungkan kayu atau untuk menahan beban-beban mati maupun hidup selain beban pukulan yang harus dipikul oleh kayu tersebut, misalnya blandar. Dalam hal ini dibedakan keteguhan lengkung static dan keteguhan lengkung pukul. Yang pertama enunjukkan kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara perlahan-lahan, sedangkan keteguhan pukul adalah kekuatan kayu yang menahan gaya yang mengenainya secara mendadak seperti pukulan.

Kekakuan
Kekakuan kayu baik yang dipergunakan sebagai blandar ataupun tiang ialah suatu ukuran kekuatannya untuk mampu menahan perubahan bentuk atau lengkungan. Kekakuan tersebut dinyatakan dengan istilah modulus elastisitas yang berasal dari pengujian-pengujian keteguhan lengkung statik.

Keuletan
Keuletan ialah suatu istilah yan biasa dipergunakan bagi lebih dari satu sifat kayu. Misalnya kayu yang sukar dibelah, dikatakan ulet. Ada pula pengertian bahwa kayu yang ulet itu adalah kayu yang tidak akan patah sebelum bentuknya berubah karena beban-beban yang sama atau mendekati keteguhan maksimumnya, atau kayu yang telah patah dan dilekuk bolak-balik tanpa kayu tersebut putus terlepas. Dalam uraian ini keuletan kayu diartikan sebagai kemmpuan kayu untuk menyerap sejumlah tenaga yang relative besar atau tahan terhadap kejutan-kejutan atau tegangan-tegangan yang berulang-ulang yang melampaui batas proporsional serta mengakibatkan perubahan bentuk yang permanen dan kerusakan sebagian. Keuletan kebalikan dari kerapuhan kayu dalam arti bahwa kayu yang ulet akan patah secara berangsur-angsur dan memberi suara peringatan tentang kerusakannya. Sifat keuletan itu terutama merupakan faktor yang penting untuk menentukan kepastian suatu jenis kayu tertentu untuk digunakan sebagai tangkai alat pemukul, alat-alat olahraga dan lain penggunaan sebagai bagian alat untuk mengerjakan sesuatu.

Kekerasan
Yang dimaksud dengan kekerasan kayu ialah suatu ukuran kekuatan kayu menahan gaya yang membuat takik atau lekukan padanya. Juga dapat diartikan sebagai kemampuan kayu untuk menahan kikisan (abrasi). Dalam arti yang terakhir kekerasan kayu bersamaan keuletannya merupakan suatu ukuran tentang ketahanannya terhadap pengausan kayu. Hal ini merupakan suatu pertimbangan dalam menentukan suatu jenis kayu untuk digunakan sebagai lantai rumah, balok pengerasan, pelincir sumbu,dan lain-lain. Kekerasan dalam arah sejajar serat pada umumnya melampaui kekerasan kayu dalam arah lain.

Keteguhan belah

Sifat ini digunakan untuk menyatakan kekuatan kayu menahan gaya-gaya yang berusaha membelah kayu. Tegangan belah adalah suatu tegangan yang terjadi karena adanya gaya yang berperan sebagai baji. Suatu sifat keteguhan belah yang rendah sangat baik dalam pembuatan sirap ataupun pembuatan kayu bakar.sebaliknya keteguhan belah yang tinggi sangat baik untuk pembuatan jenis ukir-ukiran (patung). Contoh: kayu ulin baik untuk pembuatan sirap, kayu sawo baik untuk pembuatan patung ataupun popor senjata dan lain sebagainya. Perlu diketahui bahwa kebanyakan kayu lebih mudah terbelah sepanjang jari-jari (arah radial) daripada dalam arah sejajar lingkaran tahun (tangensial). Ukuran-ukuran yang dipakai untuk menjabarkan sifat-sifat kekuatan kayu atau sifat-sifat mekaniknya dinyatakan dalam kg/cm2. Faktor- faktor yang mempengaruhi sifat-sifat mekanik secara garis besar dapat digolongkan dalam dua kelompok yaitu:

Faktor-faktor luar (eksternal) antara lain: pengawetan kayu, kelambaban lingkungan, pembebanan dan cacat-cacat yang disebabkan jamur serta serangga perusak kayu. Faktor kedua yaitu faktor dalam kayu (internal) yang bersangkutan antara lain: dan lain sebagainya. Sifat kekuatan tiap-tiap jenis kayu berbeda-beda. Berdasarkan kekuatannya, jenis-jenis kayu digolongkan ke dalam 5 kelas kuat yaitu: kelas kuat I sampai dengan kelas kuat V. kayu dari kelas kuat I memiliki kekuatan lebih dari kayu kelas II, dan seterusnya. Untuk penggunaan konstruksi berat dianjurkan dipakai jenis-jenis kayu dengan kelas kekuatan I. Untuk perumahan dapat dipakai jenis-jenis dari kelas II. Kesimpulannya ialah bahwa tiap-tiap penggunaan harus disesuaikan dengan kelas kekuatannya

SIFAT KIMIA KAYU

Komponen kimia kayu di dalam kayu mempunyai arti yang penting, karena menentukan kegunaan sesuatu jenis kayu. Juga dengan mengetahuinya, kita dapat membedakan jenis-jenis kayu. Susunan kimia kayu digunakan sebagai pengenal ketahanan kayu terhadap serangan makhluk perusak kayu. Selain itu dapat pula menentukan pengerjaan dan pengolahan kayu, sehingga didapat hasil yang maksimal. Pada umumnya komponen kimia kayu daun lebar dan kayu daun jarum terdiri dari 3 unsur:

Unsur karbohidrat terdiri dari selulosa dan hemiselulosa
Unsur non- karbohidrat terdiri dari lignin
Unsur yang diendapkan dalam kayu selama proses pertumbuhan dinamakan zat ekstraktif

Distribusi komponen kimia tersebut dalam dinding sel kayu tidak merata. Kadar selulosa dan hemiselulosa banyak tedapat dalam dinding sekunder. Sedangkan lignin banyak terdapat dalam dinding primer dan lamella tengah. Zat ekstraktif terdapat di luar dinding sel kayu. Komposisi unsur-unsur kimia dalam kayu adalah:

Karbon 50%
Hidrogen 6%
Nitrogen 0,04 – 0,10%
Abu 0,20 – 0,50%
Sisanya adalah oksigen.

Bidang orientasi kayu

Bidang tangensial : bidang yang diperoleh dengan memotong kayu tegaklurus salah satu jari-jari kayu, searah serat, tidak melalui sumbu kayu.
Bidang radial : bidang yang diperoleh dengan memotong kayu searah serat melalui sumbu kayu.
Bidang aksial/ kepala kayu : bidang yang diperoleh dengan memotong kayu tegaklurus dengan sumbu kayu.

Komponen kimia kayu sangat bervariasi, karena dipengaruhi oleh faktor tempat tumbuh,iklim dan letaknya di dalam batang atau cabang.

Selulosa:
Adalah bahan kristalin untuk membangun dinding-dinding sel. Bahan dasar selulosa ialah glukosa, gula bermartabat enam, dengan rumus C6H12O6. Molekul-molekul glukosa disambung menjadi molekul-molekul besar, panjang dan berbentuk rantai dalam susunan menjadi selulosa. Selulosa merupakan bahan dasar yang penting bagi industri- industry yang memakai selulosa sebagai bahan baku misalnya: pabrik kertas, pabrik sutera tiruan dan lain sebagainya.

Lignin:
Merupakan bagian yang bukan karbohidrat, sebagai persenyawaan kimia yang jauh dari sederhana, tidak berstruktur, bentuknya amorf. Dinding sel tersusun oleh suatu rangka molekul selulosa, antara lain terdapat pula lignin. Kedua bagian ini merupakan suatu kesatuan yang erat, yang menyebabkan dinding sel menjadi kuat menyerupai beton bertulang besi. Selulosa laksana batang-batang besi dan lignin sebagai semen betonnya. Lignin terletak terutama dalam lamella tengah dan dinding primer. Kadar lignin dalam kayu gubal lebih tinggi daripada kayu teras. (Kadar selulosa sebaliknya).

Hemiselulosa:
Sealin kedua bahan tersebut di atas, kayu masih mengandung sejumlah zat lain sampai 15- 25%. Antara lain hemiselulosa, semacam selulosa berupa persenyawaan dengan molekul-molekul besar yang bersifat karbohidrat. Hemiselulosa dapat tersusun oleh gula yang bermartabat lima dengan rumus C5H10O5 disebut pentosan atau gula bermanfaat enam C6H12O6 disebut hexosan. Zat-zat ini terdapat sebagai bahan bangunan dinding-dinding sel juga sebagai bahan zat cadangan.

Zat ekstraktif:

Umumnya adalah zat yang mudah larut dalam pelarut seperti: eter, alcohol, bensin dan air. Banyaknya rata-rata 3 – 8% dari berat kayu kering tanur. Termasuk didalamnya minyak-minyakan, resin, lilin, lemak, tannin, gula, pati dan zat wsarna. Zat ekstraktif tidak merupakan bagian struktur dinding sel, tetapi terdapat dalam rongga sel. Zat ekstraktif memiliki arti yang penting dalam kayu karena:

Dapat mempengaruhi sifat keawetan, warna, bau dan rasa sesuatu jenis kayu
Dapat digunakan untuk mengenal sesuatu jenis kayu
Dapat digunakan sebagai bahan industry
Dapat menyulitkan dalam pengerjaan dan mengakibatkan kerusakan pada alat-alat pertukangan.

Abu:
Di samping persenyawaa-persenyawaan organik, di dalam kayu masih ada beberapa zat organik, yang disebut bagian-bagian abu (mineral pembentuk abu yang tertinggal setelah lignin dan selulosa habis terbakar). Kadar zat ini bervariasi antara 0,2 – 1% dari berat kayu.