Cari artikel

Senin, 01 September 2014

Teori pengeringan kayu

Air merupakan salah satu sumber masalah pada kayu ataupun produk kayu. Air di dalam kayu akan membebani kayu dan membuat kayu menjadi berat. Kayu juga akan mengundang berbagai macam organisme perusak kayu untuk tinggal dan merusak kayu. Karena itu kayu yang akan digunakan harus selalu dikeringkan untuk mendapatkan kekuatannya yang maksimal. Pengeringan kayu meupakan salah satu proses yangpaling pentign dan paling dibutuhkan pada industri woodworking. Untuk dapat membantu memahami proses pengeringan kayu, maka dalam artikel ini saya akan membagikan pengetahuan dasar tentang proses pengeringan kayu.

Hubungan kadar air dengan kondisi kayu.
Air ditemukan dalam kayu dalam tiga bentuk, yaitu: air bebas yang ditemukan dalam keadaan cair dalam rongga sel atau lumen kayu, uap air di udara dalam sel lumen dan air terikat  yang ditemukan sebagai bagian dari bahan dinding sel. Ketika kayu yang basah mengering, maka air yang pertama kali meninggalkan kayu adalah air bebas, sebelum air dalam lumen dan air terikat. Air bebas ini dapat dihilangkan dengan mudah sampai ke titik dimana kayu mencapi titik jenuh serat (FSP, fiber saturated point). FSP adalah kadar air kayu dimana dinding sel benar-benar jenuh dengan air terikat, tetapi tidak ada air dalam lumen sel. Kayu akan mulai menyusut ketika kayu dikeringkan sampai di bawah titik FSP. FSP ini berkisar di antara pada kadar air kayu sekitar 25% – 30%. Setelah mencapai titik FSP maka pengeringan kayu akan menjadi lebih sulit, karena setelah itu maka kayu akan mulai menyusut dan kekuatannya akan meningkat.
Pengeringan kayu biasanya dilakukan dengan cara menguapkan uap air dari permukaan kayu. Proses pengeringan kayu akan berjalan "dari luar ke dalam"; Kayu dikeringkan dengan cara permukaan kayu “dikeringkan”  dan kemudian pengeringan akan bergerak ke dalam. Air akan bergerak dari daerah kadar air lebih tinggi ke area yang lebih rendah dalam kayu. sehingga ketika air menguap dari sisi atau ujung luar, maka air bergerak dari bagian dalam ke arah lokasi tersebut. Proses ini berlanjut sampai kayu mencapai nya titik EMC (equilibrium moisture content), yaitu suatu keadaan dimana terjadi keseimbangan antara kadar air dalam kayu dengan lingkungannya. Pada titik ini kadar air kayu adalah sama di seluruh potongan.
Kayu lebih tebal akan membutuhkan waktu pengeringan yang lebih lama dibandingkan dengan kayu yang tipis. Kayu akan mengering sepanjang serat (arah tangensial) hingga 15 kali lebih cepat daripada arah keluar (arah radial). Oleh karena itu, papan akan mengering pada tingkat yang lebih cepat pada ujung-ujungnya. Namun, karena papan biasanya memiliki ukuran panjang yang jauh lebih besar dibandingkan dengan ukuran tebal, maka sebagian besar pengeringan kayu tetap terjadi di permukaan dibandingkan pada ujung  potongan kayu. Dengan kata lain, perjalanan air di permukaan terjadi pada tingkat lebih lambat, tapi melintasi jarak yang jauh lebih singkat dan karenanya penguapan air tetap lebih banyak terjadi di permukaan. Tingkat pengeringan kayu ditentukan oleh 2 hal yaitu: laju penguapan dari permukaan dan laju pergerakan air di dalam potongan. Air di dalam kayu akan bergerak ke permukaan untuk menjaga supaya permukaan kayu tetap lembab. Selama uap air dapat bergerak dari bagian dalam ke permukaan dengan cukup cepat, maka tingkat pengeringan akan meningkat jika penguapan di permukaan meningkat.

 Pada prakteknya kecepatan pengeringan kayu dapat dimanipulasi dengan cara:
  • Peningkatan suhu udara di sekitar kayu.

Udara yang lebih panas akan membawa lebih banyak uap air; dengan meningkatkan suhu maka kemampuan udara dalam membawa air akan meningkat. Semakin besar udara lingkungan daapt menerima air dari dalam kayu, maka proses penguapan air dari pemukaan kayu akan semakin cepat dan semakin mudah.

  • Peningkatan aliran udara di permukaan kayu.

Udara hanya akan dapat menerima uap air dari kayu selama dia tidak jenuh dengan uap air. Selama kelembaban udara cukup rendah, udara akan terus mengambil uap air dari semua permukaan kayu yang terbuka Setiap udara yang sudah jenuh dengan uap air, maka dia sudah tidak bisa menerima uap air lagi dan mengakibatkan proses penguapan air dari kayu akan berhenti. Karena itu udara yang sudah jenuh dengan uap air harus segera dikeluarkan dari ruangan dan diganti dengan udara yang baru.


 Berikut ini beberapa hal yang perlu diperhatikan pada pengeringan kayu

  • Stres pada kayu.

Seperti yang dinyatakan sebelumnya, air bebas akan menguap dari kayu sampai keadaan FSP tercapai. Setelah mencapai FSP, air terikat mulai bergerak ke permukaan kayu. Ketika ini terjadi, maka sel-sel kayu mulai berubah bentuk, dan kayu mulai menyusut. Permukaan luar kayu akan menyusut lebih cepat dari bagian dalam dan menyebabkan tekanan dalam kayu. Penyusutan juga akan terjadi pada tingkat yang berbeda berkaitan dengan arah serat kayu. Perbedaan penyusutan dapat menghasilkan masalah pada kayu seperti: warping, checking, spliting, (pelengkungan, pecah atau pembengkokan kayu). Ketika tekanan sudah cukup besar dan  bisa  menyebabkan kerusakan pada permukaan kayu, maka operator dapat melakukan manipulasi untuk mengurangi besarnya tekanan pada kayu tersebut. Hal ini bisa dilakukan dengan pembasahan permukaan dengan uap basah pada kayu. Untuk beberapa penggunaan, seperti kayu untuk konstruksi di mana penampilan tidak penting, maka kerusakan pada permukaan tidak merupakan masalah.

  • Penumpukan kayu

Kayu biasanya dikeringkan dalam tumpukan, baik untuk pengeringan secara alami atau dengan oven, karena itu maka cara penumpukan kayu menjadi sangat penting untuk dapat menghasilkan pengeringan yang baik. Ketepatan dalam penyusunan kayu akan membantu terjadinya proses pengeringan yang lebih optimal, selain juga akan menentukan kualitas kayu kering yang dihasilkan. Tumpukan kayu sedapat mungkin dilakukan dengan cara penyeragaman pada ukuran panjang. Jika kayu dengan ukuran panjang yang berbeda harus ditumpuk bersama-sama, maka potongan-potongan yang lebih pendek harus ditempatkan di bagian atas. Hal ini untuk mencegah adanya  kayu dari menjorok di satu tumpukan. Kayu yang menjorok pada tumpukan akan rentan terhadap kerusakan seperti retak, pecah dan pelengkungan. Kayu yang lebih pendek dapat ditempatkan dalam tumpukan dengan kedua ujung luar yang sejajar.

  • Penempatan susunan

Penyusunan yang seragam pada ukuran ketebalan papan, memungkinkan ruang untuk udara untuk bergerak di seluruh permukaan kayu. Papan penyangga (sticker) digunakan untuk memisahkan kayu antara  tumpukan yang satu dengan atasnya sehingga udara dapat bergerak melalui tumpukan kayu. Papan penyangga ini sekaligus berfungsi untuk mendistribusikan berat kayu secara vertikal dengan baik dari atas ke bawah. Papan penyangga tersebut harus ditempatkan jarak yang sama di setiap lapisan kayu dan selaras di atas satu sama lain dari bagian bawah tumpukan ke atas.
Jika ruang antara kayu itu tidak sama, udara akan mengalir lebih lambat pada ruang yang lebih luas. Penguapan pada permukaan kayu di lokasi tersebut akan berjalan pada tingkat yang lebih lambat, dan akibatnya kayu akan mengering lebih lambat. Papan penyangga harus mempunyai ukuran lebar yang lebih besar dibandingkan dengan ukuran tebal sehingga mereka tidak mudah jatuh di antara lapisan kayu. Sebaiknya papan penyangga dibuat dengan ukuran ketebalan yang sama, tidak ada standard untuk ukuran papan penyangga; ukuran yang sering digunakan adalah 1, 0,75 atau 1,25 inci.
Papan penyangga harus ditempatkan terpisah sejauh mungkin untuk memastikan sirkulasi udara yang baik dapat terjadi. Namun, jika papan penyangga ditempatkan terlalu jauh, maka kayu tidak dapat disangga dengan baik dan akan menyebabkan resiko terjadinya kayu atas yang menekan kayu di bawahnya. Jarak antar papan penyangga diatur menyesuaikan dengan ketebalan kayu. Umumnya jarak antar papan penyangga yang digunakan adalah 24 sampai 36 inci. Papan penyangga seharusnya selalu ditempatkan pada jarak yang sama dan lurus pada setiap lapisan dan bahwa setiap lapisan harus memiliki papan penyangga di kedua ujungnya. Pemilihan dan penempatan papan penyangga yang tepat memungkinkan udara dapat bersirkulasi secara merata di seluruh permukaan kayu dan membuat tingkat pengeringan yang seragam pada setiap bagian pada tumpukan kayu.