Karakteristik Perekat Kempa Dingin dari Tanin Kulit Kayu Mangium untuk Kayu Lapis

Abstract

Kayu lapis merupakan salah satu produk panel kayu utama di Indonesia sehingga kebutuhan perekat menjadi sangat tinggi. Namun perekat kayu yang digunakan untuk pembuatan produk panel kayu masih berbasis perekat formaldehida dan isosianat, seperti Urea-Formaldehyde (UF), Phenol Formaldehyde (PF), Resorcinol-Formaldehyde (RF), Phenol-Resorcinol Formaldehyde (PRF), dan Melamine-Urea-Formaldehyde (MUF) yang menghasilkan emisi formaldehida sehingga berefek buruk bagi kesehatan manusia. Penggunaan perekat bebas formaldehida berbasis bahan alam merupakan salah satu cara untuk mencapai keberlanjutan dalam pembuatan kayu lapis yang ramah lingkungan. Penelitian dan aplikasi perekat berbasis bahan alam seperti tanin telah dicoba di beberapa negara. Struktur fenolik tanin memungkinkan penggunaannya sebagai perekat dan sebagai pengganti fenol secara sebagian atau keseluruhan pada perekat PF. Salah satu sumber tanin yang melimpah ialah kulit kayu mangium (Acacia mangium Willd.). Mangium merupakan salah satu jenis pohon yang digunakan sebagai bahan baku industri pulp dan kertas. Produksi kayu bulat di Indonesia pada tahun 2021 sebesar 55,55 juta m3 dan sekitar 31,17 juta m3 diantaranya adalah kayu mangium. Kulit kayunya sekitar ±10% pada tiap log dan hanya digunakan sebagai bahan bakar boiler. Padahal, kulit kayu mangium mengandung tanin yang tinggi. Mengingat semakin pesatnya perkembangan produk kayu lapis, kebutuhan perekat kempa dingin berkembang dengan cepat. Perekat kempa dingin yang umum digunakan adalah perekat berbasis formaldehida seperti RF, PRF, MUF, dan perekat berbasis isosianat seperti poliuretan (PU). Namun, PU bersifat karsinogenik. Pengembangan perekat kempa dingin yang bebas isosianat dan formaldehida merupakan sesuatu hal yang sangat diharapkan. Alternatif lain sebagai pengganti formaldehida dalam produksi perekat kayu adalah heksametilenatetramina atau heksamin. Ikatan tanin dengan heksamin dapat ditingkatkan dengan menggunakan poli(vinil) alkohol (PVOH) karena mengandung gugus hidroksil. Oleh karena itu, tujuan penelitian ini adalah mengkarakterisasi perekat kempa dingin pada berbagai nisbah formulasi PVOH (P)/ tanin (T) / heksamin(H) sebagai perekat kayu lapis dan mengkarakterisasi kayu lapis yang dibuat dari perekat kempa dingin pada berbagai rasio formulasi P/T/H dan waktu kempa. Penelitian ini menggunakan ekstrak tanin kental dari kulit kayu mangium yang diperoleh dengan metode ekstraksi maserasi. Ekstraksi dilakukan dengan merendam serbuk kulit kayu mangium berukuran 40-60 mesh ke dalam gelas kaca dan dipanaskan pada suhu 60 ℃ selama 3 jam dan direndam selama 24 jam pada suhu ruang. PVOH 15% disiapkan dengan mengaduk pada suhu 90℃ sedangkan heksamin 15% hanya diaduk pada suhu ruang hingga homogen. Rasio formulasi yang digunakan yaitu F1 (PVOH/Tanin/Heksamin 50/40/10) dan F2 (PVOH/Tanin/Heksamin 50/30/20). Formulasi perekat dilakukan dengan mencampurkan seluruh bahan pada suhu konstan 60 ℃. Formulasi perekat diawali dengan menyiapkan PVOH dalam gelas kaca dan dipanaskan, lalu ditambahkan NaCl 20% sampai pH menjadi 10. Kemudian ditambahkan tanin dan dilakukan pengadukan dengan kecepatan 300 rpm hingga homogen sekitar 15 menit. Setelah homogen kemudian ditambahkan heksamin dan diaduk hingga homogen. Karakterisasi ekstrak meliputi uji kadar padatan dan rendemen. Karakterisasi perekat meliputi uji kadar padatan, pH, masa simpan, sifat reologi, analisis gugus fungsi, dan DMA. Pembuatan kayu lapis dilakukan dengan menggunakan vinir kayu karet berukuran 300 mm x 300 mm x 2 mm dan disusun sebanyak 3 lapis. Perekat dilaburkan pada permukaan vinir dengan berat labur 180 g.m-2 metode double spread dan disusun secara tegak lurus. Kayu lapis kemudian dikempa dengan kondisi berbeda. Kondisi kempa pertama yaitu : waktu kempa 3, 6, 12, dan 24 jam , suhu kempa 27±2 ℃ dan tekanan 10 Kg.cm-2 . Kondisi kempa kedua yaitu : waktu kempa 3 jam, suhu kempa 60±2 ℃ dan tekanan 10 Kg.cm-2 . Kayu lapis kontrol juga dibuat dengan kondisi : waktu kempa 3 jam , suhu kempa 27±2 ℃ dan tekanan 10 Kg.cm-2 menggunakan perekat komersial poliuretan. Kayu lapis kemudian di kondisikan pada suhu ruang sebelum karakterisasi. Karakterisasi kayu lapis meliputi sifat fisis (kadar air, kerapatan, dan delaminasi) dan sifat mekanis (keteguhan lentur, keteguhan patah, keteguhan rekat, dan kerusakan kayu). Penelitian ini dihasilkan perekat kempa dingin berbasis tanin, polivinil alkohol (PVOH), dan heksamin. Sifat fisis dan mekanis kayu lapis ditentukan berdasarkan rasio konsentrasi PVOH-tanin-heksamin (F1 : 50/40/10) dan F2 : 50/30/20), waktu kempa dingin (3, 6, 12, 24), dan peningkatan suhu 60 ℃ dengan waktu kempa dingin 3 jam. Peningkatan kadar tanin dan heksamin menunjukkan sedikit peningkatan sifat reologi akibat meningkatnya kadar padatan. Parameter fisis dan mekanis formulasi perekat F1 lebih baik dibandingkan F2. Namun, dengan peningkatan suhu kempa menjadi 60 ℃ menghasilkan sifat fisis dan mekanis yang lebih baik jika dibandingkan suhu ruang. Ikatan silang antara tanin-PVOH dan heksamin ditunjukkan dari hasil spektroskopi FTIR. Hasil DMA menunjukkan F1 memiliki waktu pengerasan yang lebih cepat, dengan peningkatan kualitas fisis dan mekanis kayu lapis. Peningkatan suhu dan waktu kempa dapat meningkatkan karakteristik kayu lapis. Analisis statistik menunjukkan F2 dengan waktu kempa 24 jam dan F1 dengan suhu 60 ℃ dapat dihasilkan kayu lapis yang sebanding dengan perekat poliuretan