Sifat Mekanika dan Kimia Kayu
Postingan ini diperbarui 07 September 2021
Kayu merupakan tumbuhan yang materialnya banyak dipergunakan sebagai bahan kontruksi bagunan dan bahan baku mebel. Berbagai keunggulan kayu menyebabkan kayu masih banyak diminati para penggunanya walaupun sekarang ini telah banyak material lain seperti baja, beton, plastik, dan lain-lain yang notabenya juga dapat dipergunakan sebagai bahan konstruksi dan mebel.
Sifat mekanika kayu berhubungan dengan gaya tekan, tarik, dan geser. Sifat kimia kayu terdiri dari kandungan ekstraktif dan kandungan abu kayu.
Berdasarkan pengertian kayu tersebut, bahwa masing-masing kayu mempunyai sifat fisik, mekanika, kimia yang berbeda-beda. Dalam kesempatan ini kita akan membahas sifat mekanika dan kimia kayu secara umum.
Berikut penjelasannya.
Baca juga: Sifat Fisik Kayu
Sifat Mekanika Kayu
Sifat mekanika merupakan syarat-syarat terpenting bagi pemilihan kayu sebagai bahan struktural, misalnya untuk kontruksi bangunan, palang-palang lantai, tiang listrik, perabot rumah tangga dan lain-lain.
Menurut Panshin dan Zeeuw (1980) mendefinisikan sifat mekanika kayu sebagai kekuatan atau kemampuan kayu guna menahan gaya-gaya yang berasal dari luar. Terdapat tiga macam bentuk gaya primer yang mengenai kayu (Panshin dan Zeeuw, 1980), yaitu :
- Gaya tekan (compresisive stress) adalah gaya yang mengakibatkan pemendekan ukuran atau memperkecil volume benda.
- Gaya tarik (tensile stress) adalah gaya yang cenderung untuk menambahkan dimensi atau volume benda.
- Gaya geser (shear stress) adalah gaya yang mengakibatkan satu bagian benda bergeser terhadap bagian benda lainnya.
Pengaruh perubahan bentuk akibat dari pengaruh gaya yang mengenai dikenal dengan istilah regangan (strain) yang nilainya menunjukan deformasi per unit yang disebut dengan batas proporsi, maka terdapat hubungan garis lurus antara besarna gaya dengan regangan yang dihasilkan.
Hubungannya dikaitkan dengan bidang yang berada dibawah garis lurus yang memiliki usaha yang dapat dipulihkan lagi (Panshin dan Zeeuw, 1980). Besar kecilnya nilai mekanika kayu dipengaruhi oleh faktor berbagai hal, diantaranya: suhu, mata kayu, oragnisme perusak kayu, kemiringan serat, kadar air, berat jenis, dan kayu retak.
Faktor tersebut mempunyai peranan masing-masing dalam mempengaruhi nilai mekanika suatu kayu. Dalam hubungan ini dibedakan beberapa macam-macam mekanika kayu, diantaranya: Keteguhan tarik, keteguhan kompresi, keteguhan geser, ketenguhan lengkung, kekerasan, keuletan, kekakuan, dan keteguhan belah (Dumanauw, 1994).
Sifat Kimia Kayu
Sifat kimia kayu terdiri dari kandungan ekstraktif dan kandungan abu kayu. Berikut penjelasannya.
a. Kandungan Ekstraktif
Zat ekstraktif merupakan sifat kimia kaya yang zat-zatnya mengisi rongga-rongga mikro dalam dinding sel atau rongga lain. Zat ekstraktif kayu terdiri dari bahan-bahan organik non polimer yang dapat dipisahkan melalui pelarutan dalam pelarut-pelarut netral seperti larutan air dingin yang menghasilkan tanin.
Kandungan ekstraktif berkisar antara 3-8% dari berat kayu kering tanur dan termasuk di dalamnya adalah minyak, resin, lilin, lemak, gula pati, zat warna, protein, damar dan asam-asam organik (Soenardi, 1976).
Kandungan dan komposisi ekstraktif berubah-ubah diantara kayu namun variasi yang tergantung pada tapak geografis dan musim. Ekstraktif ini terkonsentrasi dalam saluran resin dan sel-sel parenkim jari-jari, jumlah yang rendah juga terdapat dalam lemela tengah, interseluler, dinding sel trakeid dan serabut libriform. Zat ekstraktif ini juga terdapat pada semua bagian kayu (Sarinah dan Jemi, 2019).
Komponen-komponen anorganik yang terlarut dalam ekstraksi dengan air dingin antara lain: tanin, gum, dan bahan pewarna kayu. Ekstraktif tidak hanya penting untuk mengerti taksonomi dan biokimia pohon-pohon tetapi juga penting bila terkaitkan dengan aspek-aspek teknologi.
Ekstraktif dengan air panas akan melarutkan zat pati (amilum), gula dan zat ekstraktif yang terlarut dalam air dingin. Bagian kayu teras biasanya memiliki kandungan zat ekstraktif lebih tinggi daripada kayu gubal. Variasi kandungan ekstraktif dalam batang berhubungan dengan kayu teras. Kandungan resin kayu awal lebih rendah dari kayu akhir, karena saluran resin cenderung lebih terkonsentrasi pada kayu akhir (Brown et al., 1952).
b. Kandungan Abu Kayu
Abu kayu merupakan sifat kimia yang terdiri dari bahan anorganik dan senyawa dengan berat molekul rendah dalam jumlah kecil (jarang lebih dari 1% dari berat kayu kering). Mineral kayu berasal dari berbagai garam yang diendapkan dalam dinding sel dan rongga sel.
Garam-garam yang khas adalah garan logam seperti karbonat, silikat, oksalat, dan fosfat. Komponen logam yang paling banyak adalah kalsium, kalium, dan magnesium (Dumanauw, 1994).
Abu kayu mempunyai kandungan nutrisi yaitu kalsium 20%, potasium 5%, magnesium 2%, fosor 2%, dan belerang 2%. Berdasarkan kandungan tersebut maka abu kayu mampu membuat tanaman menjadi sehat, bebas dari penyakit, dan tambahan nutrisi bagi tanaman.
c. Selulosa
Selulosa merupakan senyawa seperti serabut, liat, tidak larut dalam air, dan ditemukan di dalam dinding sel pelindung tumbuhan terutama pada tangkai batang, dahan dan semua bagian berkayu dari jaringan tumbuhan. Selulosa disusun dari rantai glukosa dengan ikatan β(1-4). Selulosa sering disebut sebagai serat yang mempunyai polisakarida terbanyak. (Polisakarida merupakan polimer yang terdiri lebih dari 10 monomer monosakrida).
Selulosa juga adalah rantai panjang molekul gula yang dihubungkan satu sama lain yang berfungsi untuk memberikan kekuatan pada kayu yang luar biasa. Selulosa dapat dimanfaatkan sebagai komponen utama dinding sel tumbuhan serta bahan dasar jenis tekstil dan kertas.
d. Lignin
Lignin merupakan suatu molekul kompleks yang terdiri dari unit phenylphropane yang terikat di dalam struktur tiga dimenesi. Lignin juga merupakan suatu material yang paling kuat di dalam biomassa. Lignin ini sangat resisten terhadap degradasi, baik secara biologi, enzimatis, maupun kimia. Hal ini disebabkan karena kandungan karbon yang relatif tinggi dibandingkan dengan selulosa dan hemiselulosa, lignin memiliki kandungan energi yang tinggi.
Lignin juga adalah suatu komponen utama penyusun dinding sel kayu, kedua terbanyak setelah selulosa. Lignin berfungsi sebagai perekat untuk mengikat sel-sel secara bersama-sama, dan berasosiasi dengan selulosa untuk memberikan ketegaran sel pada kayu.
e. Hemiselulosa
Hemiselulosa adalah suatu polisakarida lain yang terdapat dalam tanaman dan tergolong senyawa organik. Hemiselulosa bersifat nonkristalin dan tidak bersifat serat, mudah mengembang kerena itu hemiselulosa sangat berpengaruh terhadap terbentuknya jalinan antara serat pada saat pembentukan lembaran, lebih mudah larut dalam pelarut alkali dan lebih mudah dhidrolisis dengan asam menjadi komponen monomernya yang terdiri dari D-glukosa, D-manosa, D-galaktosa, D-silosa, dan L-arabinosa.
Hemiselulosa berperan sebagai bahan pendukung dalam dinding sel dan berlaku sebagai perekat antara sel tunggal yang terdapat di dalam kayu.
Baca juga: Mengenal Selulosa, Hemiselulosa, dan Lignin
Sumber:
Brown, H.P., Panshin A.J. & Forsaith, C.C.. 1952. Textbook of Wood Technology. Volume II.McGraw-Hill Book Company Inc, USA.
Dumanauw. 1994. Mengenal Kayu. Dolphin Books. Yogyakarta.
Panshin, A.J. dan de Zeeuw, C. 1980. Textbook of Wood Technology. Fourt Edition. McGraw-Hill Book Company.
Sarinah dan Jemi, R. 2019. Buku Panduan Praktikum Sifat-sifat Dasar Kayu. UPR. Palangka Raya.
Lamboris Pane