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.
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.
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.
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.