Close System Compression

Pengaruh Suhu dan Tekanan Uap Air terhadap Fiksasi Kayu Kompresi

dengan menggunakan Close System Compression

Pendahuluan

Teknik densifikasi kayu adalah teknik pengempaan kayu utuh (solid) yang bertujuan untuk meningkatkan kekerasan permukaan dan kekuatan kayu. Proses densifikasi kayu dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu: (1) pelunakan (softening); (2) deformasi (deformation); dan (3) fiksasi (fixation). Densifikasi kayu yang bersifat permanen dapat dilakukan dengan mengunakan metode (1) perekatan atau modifikasi kimia, (2) perlakuan suhu tinggi pada kondisi kayu kering dan (3) perlakuan uap air suhu tinggi pada kondisi kayu basah (steam).

Metode (3) adalah memanaskan kayu dengan menggunakan uap air suhu tinggi (steam treatment). Metode ini dilakukan dengan memasukkan uap air panas dari boiler ke dalam autoclave yang dilengkapi dengan alat kempa tahan panas. Metode ini dapat dimodifikasi dengan prinsip Close System Compression (CSC). CSC merupakan alat cetakan kedap udara yang terbuat dari logam stainless dan diberi 2 lubang, yaitu untuk keluarnya uap air dan untuk mengukur tekanan yang terjadi pada saat pengempaan.

Diperkirakan bahwa faktor tekanan uap air panas dari kadar air kayu yang menguap di dalam alat CSC tersebut sangat berpengaruh terhadap tercapainya fiksasi yang permanen dari metode ini, selain factor suhu. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kedua faktor yang saling terkait, yaitu suhu dan tekanan uap air terhadap fiksasi kayu.

Bahan dan metode

           

            Kayu yang digunakan pada penelitian ini adalah kayu Randu (Bombax ceiba L.) Pengambilan contoh uji dilakukan dengan cara memotong log sepanjang 1 m pada ketinggian diameter setinggi dada (+ 1.3 m dari pangkal batang pohon). Selanjutnya dari log tersebut dibuat contoh uji berukuran 20 mm (L) x 20 mm (T) x 30mm (R); dengan kerapatan rata-rata 0.37 gr/cm3. seluruh contoh uji dikeringkan di dalam oven selama 3 hari pada suhu 60ºC dan diukur dimensi tebal (To) serta berat awalnya(Wo). contoh uji tersebut dibagi menjadi tiga kelompok perlakuan, yaitu kelompok kering udara (KU); jenuh air (JA); dan penambahan air pada kayu jenuh air (PA). Kadar air rata-rata untuk kelompok KU adalah 10.83%, sedangkan untuk kelompok JA dan PA adalah 225.36%.kemudian diletakan di dalam alat CSC berukuran 255 mm x 245 mm x 20 mm yang dilengkapi dengan penutup cetakan dari bahan stainless, serta pressure-meter untuk mengukur tekanan uap di dalam cetakan (Gambar 1).

        Besarnya pemulihan tebal (recovery of set = RS) dan kehilangan berat (weight loss = WL) diukur dengan rumus:

RS= Tr-Tc  x 100%

        To-Tc

      WR= Wo-Wr x 100%

                                                                  Wo

Hasil dan Pembahasan

Dari percobaan didapat bahwa faktor suhu, waktu dan tekanan uap panas pada saat pengempaan memberikan pengaruh yang nyata terhadap tingkat RS dan WL kayu kompresi. Sedangkan besarnya tekanan uap panas yang terjadi di dalam alat cetakan CSC sangat dipengaruhi oleh kombinasi antara faktor suhu, waktu dan kadar air kayu.Panas membuat suhu air,naik sehingga air dalam kayu tersebut menguap. Semakin tinggi kadar air yang terdapat di dalam kayu, maka semakin banyak uap air yang dikeluarkan pada tingkat suhu dan waktu pengempaan tertentu. Uap air yang diproduksi ini terperangkap dalam alat cetakan CSC yang kedap udara, sehingga manyebabkan terjadinya tekanan uap panas. Metode CSC merupakan salah satu metode dalam pembuatan kayu kompresi dengan cara mengkombinasikan antara faktor kadar air kayu, suhu, waktu pengempaan, serta tekanan uap panas yang berasal dari kadar air kayu yang menguap selama proses pengempaan. Meningkatnya suhu dan tekanan uap panas pada kayu jenuh air akan melunakkan hemiselulosa dan lignin sebagai komponen utama kimia kayu sehingga bersifat plastis.

 Kadar air kayu yang berubah menjadi uap panas tersebut dapat terdifusi ke bagian dalam struktur kayu (Kawai 1996), sehingga akan menimbulkan tekanan uap (internal vapour pressure) di dalam rongga sel kayu (Krisdianto 2004). Tekanan uap panas ini akanmendesak uap air keluar dari dalam kayu. Keluarnya uapair dari dalam kayu karena terdesak oleh tekanan uap panas ini kemungkinan menyebabkan rusaknya sebagian struktur antomi kayu.Sesuai hukum termodinamika mengenai hubungan antara tekanan absolut (P), volume spesifik (V), suhu absolute (T) dan konstanta gas (R) dimana PV = RT (Singh dan Heldman 1984). Mekanisme fiksasi dari metode CSC ini diperkirakan merupakan kombinasi dari mekanisme fiksasi metode heat treatment dan steam treatment. Kemungkinan selain terdegradasinya komponen kimia kayu, terjadi pula kristalisasi bagian amorf pada mikrofibril akibat adanya perlakuan suhu dan tekanan uap panas yang tinggi.

Kesimpulan

Untuk mencapai fiksasi yang permanen, selain faktor suhu dan waktu pemanasan, diperlukan pula sejumlah uap air yang berasal dari kadar air kayu yang dikempa maupun air yang ditambahkan di dalam alat CSC agar dapat mencapai tekanan uap yang diinginkan. Perbedaan metode ini dengan metode steam treatment adalah, pada metode steam treatment, uap air panas yang berasal dari boiler dimasukkan kedalam autoclave yang dilengkapi dengan alat kempa tahan panas, sehingga tekanan uap panasnya dapat segera mencapai 10 kg/cm2. Pada penelitian ini tekanan uap panas yang terdapat di dalam cetakan CSC masih dibawah 10 kg/cm2, yaitu 9.5 kg/cm2. Oleh karena itu masih terjadi RS sebesar 8.92%, walaupun telah ditambahkan air pada kelompok PA dengan suhu 180ºC dan waktu pengekempaan 30 menit. Untuk menghasilkan tekanan uap sebesar 10 kg/cm2 dan mencapai fiksasi yang permanent, maka diperlukan penambahan air ataupun zat cair tertentu serta

menambah waktu pengempaan.

Oleh : Ahmad Gulbuddin Dzulqarnain

                   26020210130083

                        Oseanografi B