xi- tinjauan pengwtxan kekerasan dan elastisitas … ii...elastisitas berasal dari kata yunani,...

44
XI- TINJAUAN FUSTAECA A. PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS HEMIRUT STANDARDISA- SI DAN HEKANIKA Sangat sukar mencari batasan kekerasan dan elastisitas dalam Standardisasi Rotan Indonesia. Sebuah artikel berju- dul Penetapan Peraturan Pengujian Rotan, Direktorat Jenderal Kehutanan, 1979 menyatakan bahwa kekerasan dan elastisitas merupakan satu kesatuan pengertian. Dijelaskan bahwa rotan dapat dikelompokkan menjadi: 1. Keras, berarti bila rotan dibengkokkan menjadi tidak patah 2. Setengah keras, berarti bila rotan dibengkokan menjadi retak/pecah 3. Lunak, berarti bila rotan dibengkokan menjadi patah. Akan tetapi dalam standardisasi yang lebih baru persyaratan kekerasan dan elastisitas terpisah tanpa adanya batasan untuk masing-masing persyaratan tersebut. Dalam pengertian mekanika, kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan benda padat melawan masuknya benda padat lain melalui suatu gaya tekan. Nilai kekerasan ditetapkan melalui gaya yang diperlukan untuk menancapkan bola baja (diameter 11,5 mm) pada kedalaman tertentu di permukaan benda. Penggunaan nilai kekerasan untuk kayu yang bersifat anisotropis, heterogen, dan higoskopis masih meragukan.

Upload: phunghuong

Post on 12-Mar-2019

226 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

X I - TINJAUAN FUSTAECA

A. PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS HEMIRUT STANDARDISA- SI DAN HEKANIKA

Sangat sukar mencari batasan kekerasan dan elastisitas

dalam Standardisasi Rotan Indonesia. Sebuah artikel berju-

dul Penetapan Peraturan Pengujian Rotan, Direktorat Jenderal

Kehutanan, 1979 menyatakan bahwa kekerasan dan elastisitas

merupakan satu kesatuan pengertian. Dijelaskan bahwa rotan

dapat dikelompokkan menjadi:

1. Keras, berarti bila rotan dibengkokkan menjadi tidak

patah

2. Setengah keras, berarti bila rotan dibengkokan menjadi

retak/pecah

3. Lunak, berarti bila rotan dibengkokan menjadi patah.

Akan tetapi dalam standardisasi yang lebih baru persyaratan

kekerasan dan elastisitas terpisah tanpa adanya batasan

untuk masing-masing persyaratan tersebut.

Dalam pengertian mekanika, kekerasan didefinisikan

sebagai ketahanan benda padat melawan masuknya benda padat

lain melalui suatu gaya tekan. Nilai kekerasan ditetapkan

melalui gaya yang diperlukan untuk menancapkan bola baja

(diameter 11,5 mm) pada kedalaman tertentu di permukaan

benda. Penggunaan nilai kekerasan untuk kayu yang bersifat

anisotropis, heterogen, dan higoskopis masih meragukan.

Page 2: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Namun demikian nilai kekerasan masih dipakai untuk menilai

jenis-jenis kayu yang cocok untuk lantai atau yang menghen-

daki ketahanan abrasi yang tinggi (Kollmann dan Cat&, 1968).

Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang

artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat

khas bahan tertentu yang mempunyai kecenderungan kembali ke

bentuk semula setelah mengalami perubahan bentuk (deformasi)

karena pengaruh gaya (tekan, tarik, dorong) dari luar.

Adapun plastisitas adalah sifat khas bahan tertentu yang

cenderung tidak kembali ke bentuk semula setelah mengalami

deformasi (Wangard, 1950; shadily, 1984).

Menurut pengamatan terhadap para penguji rotan di

lapangan maka kekerasan dapat diartikan sebagai besarnya

gaya yang diperlukan oleh kedua tangan untuk melengkungkan

sebatang rotan. ema akin tinggi gaya dan rotan tidak patah,

berarti rotan semakin keras. Rotan diklasifikasikan sebagai

"kerasW bila memerlukan gaya cukup tinggi. Adapun elastisi-

tas dapat diartikan sebagai besarnya lengkungan dan rotan

tidak patah yang terjadi pada saat pembengkokan. Semakin

besar lengkungan berarti rotan semakin elastis. Rotan dikla-

sifikasikan "elastisgg bila lengkungannya cukup besar.

Berdasarkan uraian tersebut di atas jelaslah, bahwa

I1kekerasan dan elastisitas" yang tercantum dalam ~tandardi-

sasi Rotan Indonesia berbeda dengan pengertian mekanika.

Page 3: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Pada hakekatnya kekerasan dan elastisitas menurut Standardi-

sasi bila diterjemahkan ke dalam pengertian mekanika masing-

masing adalah besarnya gaya (force) yang diperlukan untuk

melengkungkan dan besarnya lengkungan yang terjadi (deflek-

si) akibat gaya tersebut. Penomena ini berkaitan dengan

besarnya tegangan lentur (bending stress) dan regangan

(bending strain) yang tirnbul dalam bahan rotan pada saat

pelengkungan (bending) dilakukan.

Kelemahan utama yang dilakukan dalam pengujian rotan

saat ini adalah belum adanya suatu konsensus tentang satuan

tegangan lentur dan regangan (defleksi) serta standar be-

sarnya tegangan lentur dan defleksi untuk tingkat mutu rotan

tertentu. Sampai saat ini nilai-nilai itu ditetapkan sendiri

secara subjektif oleh penguji mutu. Sedangkan tegangan

lentur dan defleksi sangat erat kaitannya dengan sifat

pengolahan rotan baik pada tingkat pengolahan awal rnaupun

pengolahan lanjutan bahkan sampai kepada selama pemakaian

rotan di tingkat konsumen.

Besarnya tegangan lentur dan defleksi serta sifat

fisikomekanis lainnya sangat erat kaitannya dengan berat

jenis (specific gavity) dan kerapatan (density) bahan

(Haygeen dan Bowyer , 1982) . Oleh karena itu berat jenis dan kerapatan seyogyanya adalah sifat dasar rotan pertama yang

harus diselidiki secara ilmiah.

Page 4: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

B- KKRAPATAN, BERAT JENIS DAN !l'EGANGAN-REGANGAN DALUI TEORI LENTUR STATIS

1. KERAPATAN D M BERAT JENIS

Konsepsi mendasar tentang kerapatan adalah perban-

dingan antara massa bahan dengan volumenya dengan satuan

kg/m3, g/cm3 atau lb/ft3. Dalam sistem satuan interna-

sional kg, g dan lb bukan gaya tetapi adalah massa. Kera-

patan kayu berhubungan langsung dengan porositasnya,

yaitu proporsi rongga kosong pada saat ia ditetapkan.

Sedangkan konsepsi mendasar tentang berat jenis adalah

perbandingan kerapatan bahan dengan kerapatan air pada

suhu ~OC. Oleh karena BJ adalah nilai relatif terhadap

kerapatan air maka BJ tidak mempunyai satuan (Haygreen

dan Bowyer, 1982).

Rumus umum untuk kerapatan (K) dan berat jenis (BJ)

suatu bahan adalah sebagai berikut:

K = masss/volume g/cm3, kg/m3, lb/ft3

massa kering tanur/volume BJ =

massa air/volume air

Kerapatan sering dinyatakan dalam massa segar dengan

volume segar apabila digunakan untuk menghitung berat

dalam pengangkutan. Selain itu kerapatan dapat pula

dinyatakan dalam massa kering tanur dengan volume kering

udara atau massa kering tanur dengan volume segar.

Kerapatan papan partikel sering dihitung tanpa memperha-

tikan kadar airnya.

Page 5: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Berat jenis dapat dinyatakan dalam keadaan volume

segar, kering udara atau kering tanur, tetapi massa

selalu dinyatakan dalam keadaan kering tanur.

2. TEGANGAN-REGANGAN DALAM TEORI LENTUR STATIS

Gaya (force) dalam sistem satuan internasional

adalah besaran turunan dan dapat dinyatakan dalam sebutan

Kg-gaya (Kgf), pon-gaya (lbf) atau berat (weight). Gaya

adalah massa dikalikan gavitasi dengan satuan turunan kg

m/detik2 yang sama dengan satu Newton. Apabila suatu

ketika gaya atau berat tersebut bertindak terhadap benda

lain terjadilah tegangan (stress) yang besarnya diukur

dalam satuan gaya atau berat per suatu luasan dengan

satuan Newton/m2, MPa. (=lo kg/cm2) atau Kgf/cm2, psi.

dan lain-lain. Tegangan tadi dapat menyebabkan perubahan

bentuk (deformasi, displacement) pada benda yang dike-

nainya sehingga menjadi tertekan, tertarik, terpilin atau

terlengkung. Perubahan bentuk yang mula-mula dinyatakan

dalam perubahan panjang per satuan panjang benda asal

disebut regangan (strain) (Haygeen dan Bowyer,1982).

Hubungan tegangan-regangan ditemukan pertama kali

oleh Robert Hooke pada tahun 1687 yang menyatakan bahwa

pada benda yang bersifat pegas (elastis) pertambahan

panjang (regangan) berbanding lurus dengan berat beban

(tegangan). Pada tahun 1907 Young menemukan bahwa pada

bahan elastis sempurna perubahan tsgangan, a dan

Page 6: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

regangan, c adalah sebanding, dengan bentuk hubungan;

a = Y €

Koefisien Y disebut ltodulus Young untuk tegangan

tekan atau tarik dan Modulus E l a s t i s i t a s (HOE) untuk

tegangan lengkung (Shadily, 1984; Panshin et all, 1964).

Pada hampir semua buku teks tentang mekanika hubungan

tegangan regangan digambarkan seperti pada Ganbar 1.

benda kaku/ra puh

C

% enerj i yang dihamburkan

8 ei

benda l i a t / u l e t R - c-- permanent s e t

elastic r e s i l i e n c e / daya l e n t i n g

E" t Regangan

Ga.mbar 1. Diagram tegangan-regangan ideal pada uji lentur statis sampai rusak (sumber : Popov, 1968; Panshin et all, 1968).

Untuk kebanyakan bahan polimer alami fungsi linier

hukum Hooke hanya berlaku sampai batas elastis, disebut

juga batas proporsi,PL, dengan beban yang rendah dan

Page 7: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

waktu pembebanan yang sangat singkat. Di luar titik

tersebut apabila tegangan dinaikkan maka kenaikan te-

gangan tidak lagi proporsional dengan kenaikan regangan,

tetapi kenaikan tegangan semakin meningkatkan regangan,

sehingga kurva tegangan-regangan menyimpang dari garis

lurus membentuk garis parabola sampai mencapai titik

rusak (failure),R,.

Pada Garbar 2 , elastisitas digambarkan oleh area di

bawah garis elastis. Area ini menunjukkan enersi paten-

sial, atau kerja yang dapat balik (recoverable work),

atau daya pegas bahan. Plastisitas atau disebut juga

permanent set disebabkan oleh deformasi yang terjadi

tidak dapat dikembalikan. Menurut Panshin et alL, 1968

nilai plastisitas ditunjukkan oleh area di antara proyek-

si garis elastis dengan perpanjangan kurva. Plastisitas

akan meningkat terus sampai bahan rusak. Bahan yang

mengalami deformasi relatif besar dan rusak perlahan-

lahan sambil menyerap enersi besar dikatakan liat atau

ulet (tough). Sebaliknya, bahan yang pecah secara tiba-

tiba dengan deformasi yang relatif kecil dikatakan rapuh

(brittle).

Beberapa parameter yang dapat diturunkan dari

perilaku tegangan regangan adalah modulus elastisitas,

modulus resiliensi dan hamburan enersi, modulus plastisi-

tas serta modulus rigiditi atau modulus kaku.

Page 8: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

a. Modulus � last is it as

Modulus elastisitas (MOE) merupakan ukuran

perbandingan antara tegangan dan regangan yang berlaku

sepanjang garis elastis (Gambar l), dengan rumus umum

MOE = -

Besarnya tegangan elastis (ae) dapat dihitung

melalui besarnya momen lentur dan momen tahanan,

yaitu: Me - - - W

Dimana Me adalah momen lentur (bending moment).

Adapun W adalah momen tahanan elastis (elastis resist-

ant moment) yang besarnya I/y sehingga a, menjadi

dimana, Me = momen elastis = 'eL

4

y = jarak bidang netral 5e tepi batang = D/2 r D

I = momen inersia = (khusus untuk benda 64

bulat masif)

Dengan cara substitusi diperoleh besarnya a,,

yaitu;

Page 9: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

~elanjutnya besarnya regangan, yaitu perubahan

panjang per panjang awal, adalah:

r 6 D f

dimana : r = perubahan panjang

y = panjang awal

Akhirnya diperoleh Modulus elastisitas, yaitu:

4 P, L~ MOE =

3 w ~ ~ f

dimana, Pe = beban elastis

L = panjang bentang

D = diameter rotan

f = lendutan elastis/defleksi

b. Modulus resiliensi dan hamburan energi

1stilah lain yang digunakan untuk modulus resi-

liensi (MRS) adalah energi regangan elastis (elastic

strain energy) per unit volume atau energi yang dapat

dikembalikan pada saat uji lentur sampai pada batas

elastis. Popov (1968) mendefinisikannya sebagai indeks

kemampuan bahan menyerap atau menyimpan enersi tanpa

Page 10: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

deformasi permanen, dengan rumus :

ox u, = - 2 E

dimana : Ux = enersi yang disimpan, (MRS)

ox = tegangan pada batas elastis

E = modulus elastisitas

Enersi maksimum yang dihamburkan bahan per unit

volume pada saat uji lentur dilakukan sampai pada

tegangan maksimum dicapai, dengan rumus; .,

- - " max 'max * 1/3 Vol.

2 E

c. Keteguhan lentur maksimum

Keteguhan lentur maksimum dalam buku-buku teks

disebut Hmodulus of rupture" atau nmaximum bending

strengthw, Istilah pertama kurang tepat bila digunakan

pada rotan karena tidak terjadi kerusakan (rupture)

sampai tegangan mencapai maksimum. Tegangan maksimum

dicapai pada saat kenaikan defleksi (strain ) tidak

lagi menyebabkan kenaikan beban (stress).

Wenurut Popov (1968) besarnya keteguhan lentur

maksimum, omax, adalah perbandingan antara momen

plastis (np) dan momen tahanan plastis (Z), yaitu:

Page 11: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

PL adapun Mp = -

4

z = I/c; r D 4

I = momen inersia = - 64

(untuk benda bulat masif)

c = jarak sb. netral ke sisi = D/4

Jadi keteguhan lentur maksimum adalah

d. Modulus plastisitas

Modulus plastisitas dimaksudkan sebagai per-

bandingan antara tegangan plastis dengan regangan

plastis pada titik tegangan-regangan maksimum dengan

rumus

0 P MOP = - E P

Oleh karena hubungan tegangan regangan di luar

batas elastis tidak lagi linier tetapi berbentuk

eksponensial maka besarnya tegangan pada batas plastis

sama dengan keteguhan lentur maksimum, yaitu:

Page 12: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Selanjutnya besarnya regangan plastis sama

dengan regangan maksimum yaitu

Q P = - - MOE

- €max

e. Modulus kaku dan keteguhan torsi

Modulus kaku atau disebut juga modulus rigiditi

(MRG) adalah perbandingan antara tegangan geser, as

dan regangan geser, r . Modulus kaku penting dalam

menganalisa batang bulat yang terpuntir (twisting) dan

pesok (buckling). Tegangan geser timbul dari ketahanan

benda melawan gaya puntiran sekitar sumbu panjangnya.

Rumus umum untuk modulus kaku adalah sebagai berikut:

O s MRG = -

Adapun besarnya tegangan geser adalah

dan besarnya regangan geser adalah

maka dengan cara substitusi besarnya modulus rigiditi

(MRG) dapat dihitung dengan rumus:

MRG = r e

Page 13: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

dimana :

MRG = Modulus rigiditi

T = momen torsi

r = jari-jari

L = panjang bentang

D = jari-jari

8 = sudut torsi

dengan cara substitusi diperoleh

Besarnya regangan geser, T adalah

Akhirnya besarnya MRG dapat dihitung, yaitu

2 P L MRG =

n r2 6

dimana : MRG = modulus rigiditi

P = beban

L = panjang bentang

r = 1/2 diameter rotan

6 = defleksi (circumferential

distortion)

Page 14: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Keteguhan torsi maksimum adalah besarnya perban-

dingan tegangan torsi pada beban maksimum, yaitu:

- *s . max - -

rr 2

Hasil percobaan Rachman (1992) pada dua jenis

rotan menunjukkan bahwa type kurva tegangan-regangan

rotan hampir sama dengan kayu. Perbedaannya, ras'io

antara deformasi elastis dengan defomasi total pada

rotan lebih kecil dibandingkan dengan kayu (Gambar 2).

Dengan demikian hubungan tegangan-regangannya berben-

tuk linier sampai batas tegangan yang dikenakan pada

benda tidak melampaui suatu tingkat yang disebut batas

proporsi (proportional limit = P) atau disebut juga

batas elastis. Sampai dengan batas tersebut apabila

tegangan dilepaskan maka rotan akan kembali utuh ke

bentuk orisinilnya. Dengan demikian batas proporsi

dapat digunakan sebagai parameter elastisitas rotan,

yaitu dengan menentukan nilai MOE rotan sebagai benda

bulat panjang massive.

Pada dasarnya MOE adalah kemiringan garis elas-

tis pada kurva tegangan-regangan. Apabila diperhati-

kan, semakin tinggi MOE berarti semakin besar tegangan

Page 15: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

yang diperlukan untuk menghasilkan regangan tertentu,

yaitu semakin besar ketahanannya terhadap deformasi

elastis . Sebaliknya semakin rendah MOE artinya sema- kin besar regangan yang dihasilkan oleh tegangan

tertentu, yaitu semakin rendah ketahanannya terhadap

deformasi elastis.

Di atas batas elastis hubungan tegangan dan

deformasi tidak lagi proporsional akan tetapi defor-

masi meningkat dengan kecepatan yang lebih tinggi

daripada tegangan. Akibatnya, rotan membentuk bagian

kurva yang lengkung. Kerusakan (failure) tampaknya

tidak terjadi pada rotan sampai tegangan maksimum

dicapai. Tegangan ini dipertahankan konstan sehingga

bagian kurva terakhir membentuk garis lurus yang

sejajar dengan sumbu X. Apabila tegangan dilepaskan di

luar batas elastis maka rotan tidak akan kembali utuh

ke bentuk semula. Perbedaan ukuran atau besarnya

perubahan bentuk yang terjadi dikenal sebagai perma-

nent set atau merupakan ukuran plastisitas rotan.

Hasil analisa uji lentur statis pada rotan

tohiti (Calamus inops) dan batang (Daemonorops robus-

ta) menunjukkan perilaku tegangan-regangan rotan

sampai tegangan konstan (Garbar 2).

Page 16: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

I BATANG I w

/

I 1 I I

2 I 1

Regangan

Gambar 2. Hubungan tegangan-regangan rotan dari hasil uji lentur statis

C . PENGEHBANGAN HUKUH HOOKE DAN REOLOGI BAHAN BERKAW

Hukum Hooke (1687) yang digunakan dalam pengujian sifat

mekanis statis didasarkan kepada asumsi bahwa bahan bersifat

elastis sempurna dan waktu bukan merupakan suatu faktor

Page 17: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

sehingga tegangan dan regangan yang terjadi dianggap tidak

dipengaruhi oleh berlalunya waktu.

Pada bahan elastis sempurna, apabila dibebani kemudian

dilepaskan maka regangan yang terjadi akan kembali selu-

ruhnya ke bentuk semula setelah pelepasan beban. Karena itu,

kurva yang terbentuk berupa satu garis lurus bolak-balik

yang berimpit. Pada kenyataannya tak ada bahan yang elastis

sempurna, walaupun ditemukan juga dalam praktek tetapi

dibawah pengaruh tegangan yang sangat kecil (contoh, pada

karet). Sedangkan bahan berkayu bersifat elastis hanya

dalam batas tegangan yang sempit, karena itu disebut elasto-

plastis atau viskoelastis. Hubungan tegangan regangan hanya

linier dalam daerah terbatas. Pada awal tegangan terbentuk

garis lurus, kemudian menyimpang mernbentuk garis lengkung.

Bila pada saat itu beban dilepaskan maka seketika tegangan

kembali menjadi no1 tetapi regangan tidak. Perbedaan

regangan yang terjadi disebut deformasi plastis atau ukuran

plastisitas.

Reologi, yaitu suatu studi tentang perilaku tegangan-

regangan bahan yang dipengaruhi waktu, baru berkembang awal

abad ini dan belum dikembangkan secara eksklusif pada bahan

polimerik, padahal bahan ini menunjukkan deformasi keter-

gantungan waktu (time-dependent) yang cukup besar. Dalam

reologi, tegangan tidak konstan dengan berjalannya waktu

(Bodig dan Jayne, 1982).

Page 18: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

0 l 1 1 t l t2 t

Waktu

G&ar 3. Hubungan regangan dan waktu pada bahan elastoplastis (Sumber: Bodig dan Jayne, 1982)

Adanya deformasi elastis-plastis dengan ketergantungan

waktu pada bahan berkayu dapat dijelaskan oleh beberapa

hasil penelitian reologi (Gambar 3). Bila sepotong kayu

dibebani dengan berat beban konstan pada periode suatu waktu

tertentu (kurva 1)maka pada waktu to akan dihasilkan defor-

masi elastis-seketika sebesar OP. Pembebanan yang berlanjut

menghasilkan deformasi rangkak (creep) mengikuti garis PQ.

Pada saat pelepasan beban pada waktu tl deformasi elastis-

seketika dikembalikan sebesar QR = OP lalu diikuti oleh

bagian pengembalian deformasi-rangkak sebesar RS. Ketika

waktu berlalu pengembalian deformasi-rangkak tidak dapat

disempurnakan sehingga tersisa suatu deformasi tertentu yang

Page 19: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

disebut deformasi plastis (DP) sebesar St2 pada waktu t2.

Defomasi plastis merupakan ukuran plastisitas bahan.

Deformasi rangkak terdiri dari 3 bagian (kurva 11) , yaitu; deformasi rangkak primer yang ditandai oleh kece-

patan deformasi (de/dt) yang semakin menurun, deformasi

rangkak sekunder yang ditandai oleh kecepatan deformasi

konstan, de/dt = 0 (bahan bertahan pada formasinya sewaktu

memikul beban) dan deformasi rangkak tersier yang ditandai

oleh kecepatan deformasi yang semakin meningkat dan berlan-

jut dengan terjadinya kerusakan bahan (Kollman dan Cat6

1968; Bodig dan Jayne 1982). Hasil pengujian reologi pada

dua jenis rotan menunjukkan perilaku deformasi yang mirip

dengan kayu (Rachman, 1992).

D. HODEL REOLOGI DAN PEMBENTOKAN ELASTOPLASCISITAS

Menurut Bodig dan Jayne (1982) model reologi hipotetik

mengenai tegangan-regangan pada suatu bahan sudah dibuat

oleh Maxwell, Kelvin, Burger serta Schmidt & Marlies.

Menurut teori mereka model reologi tegangan-regangan terdiri

dari elemen-elemen yang beru jud per ba ja dan dash pot yang

tersusun seri dan paralel dalam bahan. Elemen-elemen

tersebut merupakan suatu sistem yang beraksi secara bersama-

sama pada saat tegangan diberikan. Deformasi elastis terjadi

akibat aksi dari per baja sedangkan deformasi plastis terja-

di akibat aksi dari dash pot. Menurut Kollman dan CGt&

Page 20: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

(1968) daerah elastis dan plastis dalam bahan berkayu berga-

bung menjadi satu dan diwakili oleh elemen anatomi dan

komponen kimia dinding sel.

Secara molekuler, Bodig dan Jayne (1982) mengemukakan

bahwa model untuk sistem di atas terdiri dari dua elemen

yang berujud, yaitu; kelenturan ikatan sekunder rantai

polimer; kerusakan dan rekonstruksi ikatan sekunder. Elemen

pertama menghasilkan deformasi elastis dan elemen kedua

menghasilkan deformasi plastis.

Berdasarkan hasil-hasil penelitian ada indikasi bahwa

serat yang panjang dan berdinding tebal, serta persentase

serat yang tinggi dalam bahan bertindak sebagai per baja dan

menuju ke arah elastisitas yang tinggi (Bhat dan Thulasidas,

1989). Sebaliknya keberadaan sel parenkhimatis, dan noktah

bertindak sebagai dash pot dan menuju ke arah plastisitas.

Komponen kimia yang berpengaruh terhadap elastisitas adalah

selulosa, persentase kristalin dan sudut fibril yang besar.

Sedangkan keberadaan lignin, rantai selulosa amorf dan

komponen anorganik bersifat dash pot (Kollman dan CiitB,

1968; Bodig dan Jayne, 1982).

Stamm (1968) melaporkan, bahwa rayon asetat yang

mengandung daerah kristalin sebesar 55 % memiliki kemiringan

kurva tegangan-regangan yang paling rendah atau deformasi

plastis paling besar. Selanjutnya berturut-turut katun dan

rami yang mengandung daerah kristalin 71 % dan 72 % memiliki

Page 21: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

kurva tegangan-regangan yang lebih tegak atau menunjukkan

deformasi plastis yang semakin kecil. Dengan kata lain bahan

yang mengandung kristalin lebih tinggi bersifat lebih kaku.

E. -IS D M PENYEBARAN ROTAN

Rotan dalam istilah perdagangan dan penggunaannya

adalah batang dari tanaman famili Palmae yang memanjat.

Secara taxonomis, rotan termasuk ke dalam salah satu dari

enam sub-famili Palmae, yaitu Lepidocaryoid atau Calamoideae

(Uhl dan Dransfield, 1987). Sub-famili ini secara keselu-

ruhan memiliki 22 genera dengan ciri khas buahnya bersisik.

Akan tetapi hanya 13 genera yang termasuk tumbuhan rotan

dengan ciri khas batang memanjat, kelopak dan daun berduri,

buah bersisik serta mempunyai flagela atau cirus. Seluruh

jenis tumbuhan rotan yang terdapat di dunia ini diperkirakan

sekitar 850 jenis (Dransfield,l984; Weiner dan Liese,1990).

Pusat penyebaran tumbuhan rotan adalah di Asia Tropis,

terutama di Asia Tenggara. Di daerah ini ditemui 10 genera

yang meliputi 85% dari seluruh jenis rotan yang tumbuh di

muka bumi ini. Sisanya, 15 % tumbuh di Fiji, Papua Nugini,

Australia Utara dan Afrika Tropis bagian Barat. Di daerah

yang disebut terakhir ini terdapat 3 genera endemis, yaitu

Eremospatha, Laccosperma dan Oncocalamus.

Mogea (1990) menyatakan bahwa di Asia Selatan terdapat

lebih kurang 614 jenis rotan. Dari jumlah ini ternyata di

Page 22: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Indonesia tumbuh sebanyak 306 jenis, berasal dari 8 genera.

Apabila dibandingkan dengan beberapa negara-negara di Asia

Tenggara (Malaysia Semenanjung 146 jenis dari 7 genera,

Thailand 70 jenis dari 6 genera, Pilipina 70 jenis dari 4

genera) Indonesia merupakan 8-r daya rotan paling kaya

(Tabe3 1). Badhwar (1961) melaporkan, bahwa di India ditemu-

kan sekitar 37 jenis dari 3 genera; dan 10 jenis di antara-

nya merupakan jenis-jenis rotan komersil (seluruhnya dari

genera Calannzs).

Tabel 1. Penyebaran pertumbuhan rotan di Asia

Marga Seluruh Jenis yang tumbuh di: jen i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

di Asia Indonesia Pilipina Malaysia Thailand Semen jng .

1. Calamus 400 2. Daemnorops 155 3. Korthalsia 26 4. Ceratalobus 6 5. Calosphata 1 6. Pogonotium 3 7. Retisphata 1 8. Plectocomia 16 9. Plectocomiopsis 5 10. Myrialepsis 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Jumlah 614 306 70 146 70 Jen i s konters 11 30 10 20 10

Suntber : Data diolah dari Dransfield, 1974; Vongkaluang, 1984; Salita, 1984; Sumarna, 19863 Mogea, 1990.

Page 23: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Adapun jenis-jenis rotan yang tumbuh di berbagai wila-

yah di Indonesia ternyata paling banyak di Kalimantan (137

jenis), kemudian menyusul berturut-turut Sumatra, Irian

Jaya, Sulawesi, Jawa, NTB dan NTT. Beberapa jenis dari

genera Calamus(22jenis),Ceratalobus (3 jenis),Cornera (1

jenis), Daemonorops ( 5 jenis) dan Korthalsia (7 jenis)

adalah jenis-jenis epidemis. Sedangkan jenis-jenis endemis

terdapat di Sumatra yang berasal dari genera Myrialepsis dan

Plectocomiopsis; serta di Sumatra , Jawa dan Sulawesi yang berasal dari genera Plectocomia (Tabe l 2).

T a b e l 2 . Penyebaran pertumbuhan jenis rotan di Indonesia

Wilayah Calamus Cornera Korthalsia Plectocomia Jumlahl) Ceratalobus Daemonorops Myri 1 iepsis ~'miopsis

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sumatra 33 3 1 29 10 1 2 2 81 J a w a 18 2 - 6 2 - 1 - 2 9 Kalimantan 76 4 1 4 1 15 - - - 137 Sulawesi 27 - - 7 1 - 1 - 36 NTB + NTT 2 - - - - - - - 2 Maluku 7 - - 4 - - - - 11 Irian Jaya 46 - - - 2 - - - 48 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Junlahl) 209 9 2 87 30 1 4 2 344 JumlahZ ) 187 6 1 82 2 3 1 4 2 306 selisih3 ) 22 3 1 5 7 0 0 0 38

Sumber : Data diolah dari Dransfield, 1974 dan Dali & Sumarna, 1986 Ket: 1). Terdapat lebih dari satu species yang sama dalam wilayah

yang berbeda 2). Jumlah species yang ada secara nas ional 3). Banyaknya species yang sama yang menyebar pada beberapa

wilayah (jenis- jenis epidemis).

Page 24: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Alrasyid dan Dali (1986) menyatakan bahwa sampai saat

ini belum ada hasil penelitian yang dapat menunjukkan adanya

hubungan yang jelas antara tempat tumbuh dengan tipe flora

rotan. Namun demikian secara umum rotan dapat tumbuh di

hutan primer maupun sekunder, pada lereng-lereng bukit, di

sepanjang pinggir sungai, dan pada tanah podsolik atau

aluvial. Daya toleransi terhadap ketinggian sangat luas,

yaitu dari 0 - 2900 meter d.p.1. Sungguhpun demikian akumu-

lasi pertumbuhan umumnya di jumpai pada ketinggian 0 - 1500 meter d.p.1. dengan kondisi curah hujan tidak kurang dari

2000 mm/tahun, kelembaban udara sekitarnya 40 - 60 % dan

intensitas cahaya untuk pertumbuhan 20 - 50 %. Dari Sulawesi

dilaporkan bahwa akumulasi pertumbuhan ditemukan pada ke-

tinggian sekitar 600 meter d.p.1. Adapun pada tanah liat

berpasir dan secara periodik digenangi air disenangi oleh

pertumbuhan Calamus burckianus, C.axillaris, atau C-trachy-

coleus. Sebaliknya jenis-jenis C. manan, dan C. caesius

umumnya tumbuh pada lahan kering. Suatu kenyataan yang

ditemui di lapangan ialah bahwa di daerah pegunungan yang

berbatu kapur hanya tumbuh jenis C.marginatus (manau padi,

Kalimantan) dan pada rawa gambut hanya tumbuh ~orthalsia

flagellaris. Pada daerah-daerah semacam ini miskin akan

jenis-jenis rotan.

Areal hutan yang ditumbuhi rotan di Indonesia di-

perkirakan 9.369.000 Ha dengan potensi jenis-jenis rotan

Page 25: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

komersil saja sekitar 250.000 ton/tahun. Sedangkan bila

semua jenis rotan yang ada dipungut maka potensinya dapat

mencapai 575.390 ton/tahun (Silitonga et a, 1990). Istilah

luas areal dan potensi rotan Indonesia yang banyak dipubli-

kasikan adalah hasil studi meja (desk study) yang mengguna-

kan data sekunder, antara lain data jumlah produksi yang

dikeluarkan oleh daerah penghasil rotan untuk diperdagangkan

baik di pasaran dalam negeri maupun ekspor. Nalaun demikian

beberapa penelitian lapangan, menggunakan data primer telah

dilakukan pada beberapa propinsi di Indonesia dengan hasil

seperti pada Tabe l 3.

Tabe l 3. Areal rotan dan potensinya di beberapa propinsi

Prop i ns i Areal Jumlah Potens i Intensitas rotan jen i s (ton 1 sampling (Ha 1 (%I

Jawa Barat - 26 83.765 0,25

Sulawes i Tenggara 144.000 5 280.621 12,O

Bengku 1 u 300.000 5 487.706 - Sulawesi Tengah 195.000 - 238.250 -

Sumber : Da 1 i dan Sumarna ,1986

Mogea (1990), Hadikusumo (1988) dan Sumarna (1990)

berdasarkan hasil pengamatannya di lapangan mengemukakan,

bahwa jenis-jenis rotan berdiameter besar yang ditemukan di

Indonesia adalah seperti ditampilkan pada Tabe l 4.

Page 26: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Tabel 4. Jenis-jenis rotan berdiameter besar (> 20 nun) di Indonesia

Prakiraan No. llara botanis Lokasi Potensi Grup Ha8a daerab

1

1. Calarus burCkianlls 2. C.didywarpus Warb 3. Calarus sp 4. C,~crospbaeron Becc 5. c.- ~igt 6. C.ranan 7. Calarus sp' 8. C.ornatw ~l' 9. C.ornatus B1 var.celebica 10. C.nmphii 11. C.scipionui BUT' 12. C.subawaensisBf 13. C.zolingeri Becc 14. Damnorops callarifera Becc 15. D,longipes (Griff, ) Hart 16. D,longispatha Becc 17. D.racroptera Hiq 1 D.lelanocbaetes Becc 19. D.oblonga B1 20, D.robusta arb* 21. Korthalsia ferrox Becc 22. K.fargel1aris niq 23. Hyrialepsis scortechnii Becc 24. Plectda elongata B1 2!5. P l ~ o p s i s

gainif lorus (Griff . ) Becc

4 5 . - - - - - - - - - - - - - - -CU- -UIUI - - - - - -U I

C howe-balukbuk,sepet C t .siombo,lauro-sura, boa,aona

tohiti tunska

C Mnau liki C lanu gajah C leluo C seuti ,batangtkesur

rinong,larbang C C sewbu,seuti,tabutabu

c =l,selang,Padang C pitik

- * = Jen sn = SIII Jw = Jaw n=Kal S1 = Sul Ill= Hal m=m B = Dit C =Jen

s-jenis rotan yang telab dipilib untuk dike- sebagai rotan tanaran itera,

Page 27: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

F. STRUXTUR AWATOWI, KOZtPONEN KIHIA DAN KEAWETAN

1. Struktur Anatomi Batang Rotan (cane)

Kayu yang dalam dunia tumbuh-tumbuhan digolongkan ke

dalam Gymnospermae dan Dicotyledone, sel-selnya diproduk-

si oleh aktifitas meristem apikal (pucuk) dan meristem

lateral atau kambium vaskular. Rotan yang digolongkan ke

dalam Monocotyledone, sel-selnya hampir seluruhnya dipro-

duksi oleh meristem apikal. Oleh karena itu, pertumbuhan

primer oleh meristem apikal pada pucuk dipandang sebagai

aktifitas pertambahan panjang batang dan sekaligus per-

tambahan diameter batang. pertadahan diameter batang ini

tepat di bawah pucuk, tetapi pertambahan ini bukan

karena pertumbuhan sekunder melainkan karena bertambah

besarnya ukuran sel yang sudah terbentuk di pucuk. Namun

demikian, Philipson st a(1970) melaporkan, bahwa sebe-

narnya pertumbuhan sekunder seperti pada meristem lateral

memang tidak terjadi pada Monocotyledone tetapi setelah

pembesaran sel terjadi diferensiasi jaringan.

a. Sifat Anatomi Makroskopis

Batang rotan terdiri dari ruas yang panjangnya

berkisar antara 10 sampai 50 cm dan diameter berkisar

Page 28: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

dari 6 - 50 mm, bergantung pada jenisnya. Ruas satu dengan yang lain dibatasi oleh buku tetapi buku ini

hanya ada di bagian luar batang, tidak membentuk sekat

seperti pada bambu.

Bentuk batang rotan umumnya silindris. Pada

beberapa jenis tampak adanya tonjolan dan lekukan pada

sisi yang berlawanan sepanjang ruas. Tonjolan dan

lekukan ini tampak lebih jelas pada buku yang berasal

dari jejak dam, yaitu berkas pembuluh yang menuju ke

daun . Menurut Uhl dan Dransfield (1987), buku kurang

menonjol terdapat pada jenis-jenis dari genera Calamus

dan Daemonorops sehingga batang tampak berdiameter

hampir seragam dan rata. Sedangkan buku sangat

menonjol terdapat pada anggota dari genera ~orthalsia,

Ceratalobus, Plectocomiopsis dan Myrialepsis. Permu-

kaan kulit batang rotan ada yang licin dan ada pula

yang mengkerut, ada yang mengandung lapisan silika ada

pula yang tidak. Permukaan licin ditemukan pada rotan

bubuay (Plectocomia elongata Becc.),Sedangkan prmu-

kaan berkerut pada manau (Calamus manan Miq.). Lapisan

yang tampak jelas pada rotan sega (C.caesius

Bl.),tohiti (C.inops) dan batang (C.optimus).

Page 29: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

b. Sifat Anatomi Hikroskopis

Tomlison (1961) menyatakan bahwa batang rotan

secara garis besar tersusun atas beberapa jaringan

utama, yaitu kulit, parenkim dasar, berkas pembuluh

dan jaringan penting lainnya. Secara skematis struktur

anatomi batang rotan disajikan pada Garbar 4.

1). Kulit

Jaringan kulit terdiri dari dua lapisan sel,

yaitu epidermis dan endodermis. Menurut Siripata-

nadilok (1974), sel-sel epidermis pada Ceratalobus

berbentuk empat persegi panjang tidak teratur.

Pada Calamus spectabilis sel-sel epidermisnya

berbentuk bujursangkar, sedangkan pada C,ornatus,

dan C.rhomboides berbentuk pipa panjang. Di antara

sel-sel epidermis dari jenis C-horens, C,unifarius

dan C.virinalis terlihat adanya benda mengkilat

yang diduga silika. Sel-sel endodermis bersifat

lebih lunak. Sel-sel ini diduga sebagai tempat

dimana persenyawaan silika paling banyak dibentuk

untuk kemudian diendapkan pada epidermis. Menurut

Wiener ban Liese (1990), sel-sel endodermis

Page 30: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Garbar 4. Struktur anatomi batang rotan (a) penampang lintang, (b) penampang longitudinal (Sumber: Mandang dan Rullyati, 1986)

Page 31: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

pada genera endemis di Afrika berbentuk barisan

sel serat (fiber rows) sedangkan pada genera Asia

berbentuk pita sel serat (fibre strands). Di bawah

endodermis terdapat kortek yang terdiri dari sel-

sel parenkim, berkas serat, dan berkas pembuluh.

Suatu ha1 yang perlu diperhatikan ialah adanya

"yellow carpsw, yaitu serat sklerenkim yang terda-

pat pada bagian luar berkas serat (fibre sheat)

dari berkas pembuluh pertama di bawah kortek

(Siripatanadilok,1974). Gambaran "yellow carpsn

ini hanya ditemukan pada genera Korthalsia, Myri-

alepsis, Plectocomia dan Plectocomiopsis.

2). Parenkim Dasar

Jaringan parenkim dasar (ground parenchym)

bagaikan pengisi batang dimana berkas-berkas

pembuluh tertanam di dalamnya. Ia berbeda dengan

parenkim aksial yang terdapat di dalam berkas

pembuluh. Parenkim dasar terdiri dari sel-sel

parenkima isodiometrik berdinding tipis dengan

noktah sederhana. Wiener dan Liese (1990) membeda-

kan tiga tipe parenkim dasar berdasarkan bentuk

dan susunan selnya, yaitu :

- Tipe A. Pada penampang lintang sel-selnya tampak

lunak dengan ruang antar sel yang bulat. Pada

Page 32: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

penampang longitudinal susunan sel-selnya tampak

seperti susunan uang logam (stack coins).

Contoh , Cal amus - Tipe B. Pada penampang lintang sel-selnya tampak

bulat dan lebih kecil dengan ruang antar sel

yang tidak teratur. Pada penampang longitudinal

susunan selnya seperti tipe A. Contoh, Daemo-

norops . - Tipe C. Sel-selnya berdinding lebih tipis, besar dan bulat dengan ruang antar sel yang relatif

sempit. Contoh, Plectocomiopsis.

3). Berkas Pembuluh

Di antara jaringan parenkim dasar tersebar

berkas-berkas pembuluh (vascular bundles). Tiap

berkas pembuluh tersusun atas dua jaringan utama,

yaitu jaringan pelaksana dan jaringan penyangga.

Jaringan pelaksana terdiri dari satu atau dua

untaian phloem, satu atau dua metaxylem, beberapa

protoxylem dan jaringan parenkim aksial. Adapun

jaringan penyangga adalah satu berkas serat.

Penampilan berkas pembuluh pada penampang lintang

berbentuk hampir bundar pada rotan sega (Calamus

caesius) atau elipsoid pada rotan batang (Daemo-

norops crinatus). Diameter tangensial berkas

Page 33: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

pembuluh ini pada bagian tengah batang mencapai

0,58 ma pada D.crinatus, 0,60 mm pada C.caesius,

0,72 nun pada C.scipionum, 0,76 pada C-thwaitesii

(rotan berdiameter besar dari India) dan 0,82 mm

pada Cornanan.

Phloem pada rotan adalah jaringan yang

berfungsi menyalurkan dan membawa hasil fotosinte-

sis dari tajuk ke bagian-bagian lain dari tanaman.

Bentuknya seperti pipa yang sambung menyambung

dengan bidang perforasi berbentuk tapisan. Diame-

ternya jauh lebih kecil dari metaxylem dan sedikit

lebih kecil dari protoxylem. Panjang satu sel

pembuluh bervariasi dari satu sampai lebih dari

3,00 mm. Pada penampang lintang, dalam satu berkas

pembuluh bisa terdapat dua untaian phloem (phloem

field) mengapit satu metaxylem (Calamus caesius,

C-burckianus, Daemonorops, Korthalsia) atau satu

untaian phloem dengan satu metaxylem (Plectocomia

elongata) atau satu untaian phloem dengan dua

metaxylem (Myrialepsis paradoxa) (Wiener dan

Liese, 1990).

Metaxylem dan protoxylem adalah xylem, yaitu

jaringan anatomi yang berfungsi sebagai saluran

air dan zat hara dari akar ke daun. Protoxylem

dibentuk pada saat ruas-ruas baru tumbuh.

Page 34: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Dindingnya sangat khas, yaitu seperti spiral

dengan gulungan yang rapat. Pada waktu ruas

tumbuh menjadi dewasa protoxylem ikut memanjang

tetapi diameternya tidak mengalami pertambahan

yang berarti (Mandang, 1986). Menurut Wiener dan

Liese, 1990 diameter protoxylem berkisar 30 - 80 mikron. Pada waktu ruas tumbuh salah satu atau

dua protoxylem yang ikut memanjang mengalami

pembesaran diameter yang cukup menonjol. Xylem

yang diameternya besar ini dinamakan metaxylem

dengan ukuran diameter 320 mikron pada Calams

caesius, 340 mikron pada Daemonorops crinatus, 400

mikron pada C.scipionum dan 600 mikron pada

C . manan. Parenkim aksial menyebar disekeliling

metaxylem, protoxylem dan phloem di dalam berkas

pembuluh. Dindingnya relatif tipis dengan noktah

sederhana. Parenkim aksial bentuknya berbeda

dengan parenkim dasar, yaitu memanjang ke arah

vertikal dengan sekat-sekat yang agak miring.

Berkas serat (fibre sheat) yang terdiri dari

sel-sel serat, tersusun satu berkas mirip tapal

kuda atau segi tiga yang menghadap ke arah pusat

batang. Ukuran penampang lintang berkas serat ini

berbeda antara jenis.

Page 35: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Sel-sel serat berbentuk panjang langsing

dengan dinding relatif tebal. Panjang sel serat 1

- 3 mm, sering mengandung nsepta88 dan umumnya

mempunyai dinding sel npolylamellarn. Pada rotan

manau (C-manan) panjang selnya l,l - 1,3 mm dengan diameter 17 - 19 mikron. Pada rotan C-thwaitesii dari India panjang sel seratnya 1,7 mm, diameter-

nya 19 mikron dan diameter lumennya 8,O mikron

(Mandang,l986 ; Bhat dan Thulasidas,l989 ; Wiener

dan Liese,1990 ).

Saluran getah (musilage canal) tersebar

diantara jaringan parenkim dasar dan dapat ditemui

pada beberapa jenis rotan tertentu. Saluran ini

dikelilingi oleh sel-sel epithel dan membentang ke

arah vertikal dengan diameter rongga saluran

kurang dari 50 mikron. Saluran ini mengeluarkan

zat ekstraktif yang komposisinya belum banyak

diketahui. Kehadiran saluran getah adalah khas

pada Daemonorops, Ceratolobus dan beberapa jenis

Calaaus (C.burckianus, C.ciliaris, C-horens dan

C.polystachys).

Stegmata adalah sel khusus yang berisi

partikel silika (silica body) dan letaknya menye-

bar dekat ikatan pembuluh atau di antara sel

serat dan jaringan parenkim dasar (Tomlison,

Page 36: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

1961). Uhl dan Dransfield (1987) menyatakan bahwa

kekerasan batang rotan sebagian ditentukan oleh

kehadiran partikel silika ini. Biasanya sel-sel

stegmata banyak terdapat dekat jaringan kulit,

yaitu antara epidermis dan ikatan pembuluh per-

tama. Tomlison (1961) melaporkan bahwa ada dua

bentuk partikel silika, yaitu bentuk kerucut

(conical) dan bentuk bola (shperical). Selanjutnya

Schmitt, Wiener dan Liese (1995) memperlihatkan

dengan jelas bentuk partikel silika pada jenis

rotan C a l m s axillaris dengan alat SEX dan TEM.

2. Komposisi Kimia

Di antara sifat dasar rotan, hasil penelitian

mengenai sifat kimia rotan tampaknya paling terbatas

jumlahnya. Seperti dinyatakan oleh Uhl dan Dransfield

(1987), bahwa analisa kimia palma pada umumnya sangat

sedikit dilakukan dan tidak seimbang dengan penelitian

taxonomi . Hasil penelitian komponen kimia rotan dan kayu yang

dihimpun dari berbagai pustaka disajikan seperti pada

Tabel 5.

Pada Tabel 5 terlihat, bahwa selulosa rotan lebih

tinggi dibandingkan dengan kayu daun jarum dan daun

lebar . Sedangkan persentase lignin lebih kecil

Page 37: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

dibandingkan dengan kayu daun jarum (Kollman dan C6t&,

1968). Karakteristik lignin rotan sama dengan lignin dari

daun lebar artinya tersusun dari prazat koniferil dan

sinapil alkohol atau disebut sebagai lignin guayasil-

siringil. Komponen silika dari 12 jenis rotan asal Sula-

wesi, Maluku dan Irian Jaya berkisar antara 0,54 - 8,00 %

(Hadikusumo 1994).

Chang et a1 (1988) menyatakan bahwa rotan mengandung

lignin relatif kecil, apabila dibandingkan dengan kayu

keras atau kayu lunak, tetapi sejumlah besar polisacha-

rida, terutama hemiselulosa. Pada bagian epidermis rotan

terdapat sebagian besar senyawa silika.

Tabel 5. Komposisi kimia rotan dan kayu

K a y u Komponen kimia Rotan

d. lebar d. jar- -

1. Holoselulosa 71 - 76 - - 2. Selulosa 39 - 58 40 - 44 44 3. Hemiselulosa - 15 - 35 20 - 32 4 . L i g n i n 18 - 27 18 - 25 25 - 35 5. Prazat lignin mirip d.lebar ~ a / s Y r guaiasil 6. Abu - 0,1 - 1,0 0,2 - 1,4 7. Silika 0,54 - 8,OO - -

-- - - - -

Sunher : - Kollman and C6t&, 1968 - Simatupang, 1975 - Sucipto, 1994. - Fengel and Wegener, 1984

Menurut Fengel dan Wagener (1984) elemen silika

termasuk ke dalam kelompok abu, yaitu bahan anorganik

Page 38: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

yang diperoleh setelah pengabuan kayu pada suhu 600-

8 5 0 ~ ~ . Kmdungan kelompok abu pada kayu-kayu dari daerah

temperate berkisar antara 0,l - 1,O % sedangkan kayu

tropis dapat mencapai 5 % dari berat kering kayu. Elemen

penyusun kelompok abu yang utama adalah Ca (dalam

kebanyakan kayu mencapai 50 % dari total abu); K dan Mg

masing-masing menduduki tempat kedua ban ketiga, lalu

dilan jutkan oleh .elemen-elemen Mn, Na, P, C1, Si , S, Mg dll. Pada kayu-kayu tropis persentase silica yang tinggi

dapat melebihi kandungan Ca dalam beberapa jenis.

Kelompok abu yang dapat diamati dengan mikroskop

cahaya atau elektron tampak terakumulasi dalam saluran

damar, sel a - a , lamela tengah, lapisan dinding

tersier, noktah dan daerah penebalan spiral. ~eposit

Silika paling banyak terdapat dalam bentuk Silikat (SiO2)

dan tampil sebagai butiran (gain) atau butiran *aggera-

tionsu. Hillis (1987) menemukan silika pada sel jari-jari

kayu dalam bentuk berry, berukuran 6-15 pm.

Tomlison (1961) dan beberapa penulis menyatakan

bahwa silika semakin banyak terdapat pada bagian ke arah

kulit. Sel-sel bersilika ini disebut stegmata. Silika

yang terdapat di dalam stegmata ini disebut badan-silika

(silica-bodies). Ada dua type badan-silika yang berguna

untuk diagnostik, yaitu bentuk topi (hat) dan bentuk bola

(spherical).

Page 39: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Analisis kualitatif Ban kuantitatif silika dapat

dilakukan secara gavimetri mengikuti prosedur TAPPI

standart T15.06-58 atau ASTH D1102-56. Analisis yang

lebih teliti dapat menggunakan alat spektroskopi nyala,

emisi, absorbsi atom, atau sinar-x dan aktivasi neutron.

3. Keawetan

Rotan sebagai produk tanaman, selain tersusun dari

komponen utama selulosa dan lignin mengandung pula pati,

gula, protein, lemak dan bahan kimia lainnya. Bahan-bahan

ini merupakan sumber bahan makanan bagi mikroorganisme

perusak sehingga keberadaannya dalam rotan akan menurun-

kan kualitas rotan. Serangan organisme ini dapat terjadi

pada rotan yang masih basah yaitu, sejak rotan mulai

dipanen sampai berupa barang jadi. Penurunan kualitas

dapat bempa perubahan warna (blue stain), lubang gerek

(pinhole), bubuk, rapuh dan lain-lain (Martono, 1986).

Beberapa jenis rotan sangat rentan terhadap serangan

organisme perusak, bahkan kurang dari 24 jam setelah

pemanenan serangan pada rotan sudah dimulai, terutama

serangan jamur. Namun beberapa jenis lainnya seperti

manau , sega dan tohiti dapat bertahan dan memiliki

keawetan yang sangat tinggi sampai pada penggunaanya oleh

konsumen. Sampai saat ini belum ada klasifikasi keawetan

jenis-jenis rotan Indonesia sehingga merupakan salah satu

Page 40: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

kelemahan untuk mengembangkan pemanfaatan jenis-jenis di

luar jenis komersil yang sudah dikenal sifat-sifat

keawetannya (Martono, 1986; Casin, 1975).

Upaya yang sudah dilakukan untuk mengurangi penu-

runan kualitas rotan karena serangan organisme perusak

adalah dengan bahan-bahan, peralatan dan teknik penga-

wetan yang digunakan untuk kayu. Sumarni, Ismanto dan

Martono (1993) melaporkan bahwa serangan organisme pada

rotan balukbuk (Daemonorops sp) yang baru dipanen dapat

dicegah sampai 8 minggu melaui perendaman dengan campuran

methylene bisthiocyanate dan chlorophyriphos. Sedangkan

pencegahan serangan pada rotan kering dapat dilakukan

dengan cara pencelupan pada larutan 0 , 5 % dieldrin atau

lindane atau menggunakan persenyawaan bor seperti borax-

asam borat.

G- HUBUNGAN STRUKTUR ANATOHI,SIFAT FISIK-HKKANIK DAN KIHIA

Wangard (1979) mengemukakan, bahwa pada kayu daun lebar

(hardwood) proporsi sel-sel utama penyusun kayu berpengaruh

terhadap sifat fisik kayu, yaitu berat jenis, seperti dapat

dilihat pada Tabel 6.

Pada tabel tersebut secara umum tampak adanya kecen-

derungan bahwa penurunan volume pori akan meningkatkan berat

jenis. Secara nalar ternyata penggantian kedudukan sel pori

yang besar oleh sel-sel serat dengan dinding yang lebih

Page 41: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

tebal dan sel-sel parenkim akan meningkatkan jumlah dinding

sel, dengan demikian akan meningkatkan berat jenis.

Tabel 6. Hubungan antara proporsi relatif pori, serat dan parenkim dengan berat jenis pada kayu daun lebar

Jenis kayu Pori ( % ) Serat ( % ) Parenkim (%) BJ

Basswood 56 36 8 0,32 Sweetgum 54 26 20 0,46 Birch 21 64 15 0,50 Hickory 6 67 22 0,64

Hadikusumo (1990) melaporkan bahwa keteguhan lengkung

maksimum (maximum bending strength) kayu dan rotan tidak

berbeda jauh pada berat jenis yang sama, yaitu sekitar 550 - 650 Kg/cm2 pada berat jenis 0,55 -0,65. Akan tetapi modulus

elastisitas rotan jauh lebih rendah daripada kayu, yaitu

sekitar 1/3 kayu pada berat jenis yang hampir sama. Adapun

keteguhan tekan sejajar serat pada rotan semambu, kayu

kelapa dan kayu meranti dengan berat jenis yang sama (0,54)

masing-masing adalah 205 Rg/cm2, 395 Kg/cm2 dan 411 Kg/cm2.

Namun, modulus elastisitas rotan hanya lebih kurang seperti-

ga kayu pada berat jenis yang hampir sama.

Para peneliti rotan tampaknya juga sependapat bahwa

keberadaan berkas serat berpengaruh terhadap sifat fisik dan

mekanik rotan. Bhat dan Mohan (1989) melaporkan, bahwa tebal

dinding sel serat adalah parameter anatomi yang paling

Page 42: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

penting yang menentukan perilaku sifat fisik rotan. Dinding

yang lebih tebal mengakibatkan rotan lebih keras dan lebih

berat.

Tabel 7. Hubungan antara jumlah sel schlerenchyma dan kekuatan tarik rotan

Jenis rotan Daerah yang ditempati (%) Kekuatan

tarik sel-sel sel-sel

schlerenchyma lain

C a l m s imps 43,9 C a l m s sp 28,4 C a l m s symphysipus 25,8

Selanjutnya Yudodibroto (1984) melaporkan bahwa jumlah

sel-sel schlerenchyma yang terdapat di sekitar ikatan pembu-

luh berkorelasi dengan kekuatan tarik (tensile strength)

rotan, yaitu kenaikan persentase sel-sel ini, yang diukur

pada penampang lintang akan aeningkatkan kekuatan tarik

rotan seperti terlihat pada Tabel 7.

Pada Tabel 7 di atas dapat dilihat bahwa C-inops

mengandung 43.9 % sel serat. Sedangkan C. synphysipus yang

mengandung 25.8 % sel serat mempunyai kekuatan tarik sekitar

30 % lebih rendah dari C.inops. Hadikusumo (1994) menyata-

kan bahwa dari pengamatan 17 jenis rotan diperoleh rata-rata

proporsi sel serat sekitar sepertiga bagian (33,3 %), seper-

tiga berikutnya adalah sel vascular dan sepertiga terakhir

adalah sel parenkim.

Page 43: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Bhat dan Thulasidas (1989) mencoba menjelaskan penyebab

terjadinya pecah dan patah pada rotan Calamus metzianus yang

tergolong rotan berdiameter kecil berdasarkan hasil

pengamatan struktur anatomi secara mikroskopis seperti pada

Tabel 8.

Tabel 8. Struktur anatomi tiga jenis rotan dari Kerala, India

Sif at C.metzianus C.travancoricus C-thwaitesii (@ kecil) ( @ kecil) (9 besar)

Jumlah ikatan pembuluh/mm2

Diameter ikatan pembuluh (mm)

Jumlah serat ( % )

Jumlah xylem (%)

Jumlah phloem (%)

Diameter metaxylem (p)

Pan jang serat (p)

Diameter serat (p)

Lebar lumen (PI

2xtebal dinding sel (p)

Page 44: XI- TINJAUAN PENGWTXAN KEKERASAN DAN ELASTISITAS … II...Elastisitas berasal dari kata Yunani, "elatikosW, yang artinya mengapung. Dalam mekanika, elatisitas adalah sifat khas bahan

Pada tabel tersebut dapat dilihat, bahwa C.llzetzianus

yang mengandung rata-rata 16 % sel serat adalah setengah

dari nilai persentase serat rotan jenis lainnya. Diameter

pembuluh metaxylem yang besar juga dapat menambah volume

rongga pada jaringan batang sehingga menurunkan kekuatan

rotan. Selain itu pada diameter serat yang hampir sama,

diameter lumen C.metzianus jauh lebih tinggi sehingga kete-

balan dindingnya kecil.

Menurut Hadikusumo (1994) sifat kelengkungan rotan

(radius terkecil dari pelengkungan rotan) lebih banyak

dipengaruhi oleh diameter dan kandungan lignin dan sedikit

dipengaruhi oleh berat jenis dan kandungan silika, dalam

bentuk hubungan regresi linier berganda.