Karakteristik Perekat Papan Partikel Pelepah Pinang Berbasis Tanin-Glioksal Kulit Kayu Mangium

Abstract

Papan partikel merupakan salah satu produk komposit yang terbuat dari campuran partikel dan perekat kemudian dikempa panas. Perekat yang banyak digunakan untuk pembuatan produk panel kayu masih berbasis perekat formaldehida, seperti Urea Formaldehida (UF) dan Fenol Formaldehida (PF) yang memberi pengaruh buruk bagi kesehatan manusia. Salah satu senyawa yang dapat digunakan sebagai substitusi formaldehida pada perekat adalah glioksal. Sebagai perekat, glioksal dapat direaksikan dengan senyawa ramah lingkungan berbasis bahan alam seperti tanin. Salah satu sumber tanin yang melimpah adalah kulit kayu mangium (Acacia mangium Willd.). Hardener ditambahkan dalam proses pembuatan papan partikel pelepah pinang untuk mempercepat reaksi pengerasan perekat dan papan partikel. Namun, rasio formula perekat tanin-glioksal dan penggunaan jenis hardener pada proses pembuatan papan partikel belum diketahui. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi karakteristik perekat ramah lingkungan dan bebas formaldehida berbasis tanin-glioksal pada rasio berbeda dan mengevaluasi karakteristik papan partikel pelepah pinang yang dihasilkan pada penggunaan hardener yang berbeda. Proses pembuatan perekat tanin-glioksal dilakukan menggunakan ekstrak kental dari tanin kulit kayu mangium dengan tiga formula yang terdiri dari rasio Tanin : Glioksal (T:G) berbeda, yaitu F1 (T:G = 1:2), F2 (T:G = 1:1) dan F3 (T:G = 2:1). Ekstrak tanin diperoleh dari ekstraksi kulit kayu mangium menggunakan metode maserasi air panas. Perekat dibuat dengan cara mereaksikan tanin dengan NaOH 20% pada suhu 80 °C kemudian ditambahkan glioksal 40% dan tetap dipanaskan selama 1 jam. Karakterisasi perekat dilakukan berdasarkan hasil analisis menggunakan FTIR, Py-GCMS, XRD, gel time meter, rheometer, dan DMA. Papan partikel pelepah pinang dibuat menggunakan kadar perekat TG 10% lalu dikempa pada suhu 150 °C selama 15 menit. Papan dikondisikan selama 14 hari untuk selanjutnya dilakukan pengujian sifat fisis dan mekanis. Hasil analisis FTIR terhadap perekat cair dan padat menunjukkan gugus fungsi pada puncak serapan yang sama namun teridentifikasi adanya gugus C=O pada perekat padat yang berasal dari senyawa glioksal. Senyawa butanadion terbentuk dari reaksi tanin dan glioksal yang dapat dilihat berdasarkan data hasil pirolisis perekat tanin-glioksal. Persentase glioksal yang tinggi akan meningkatkan persentase kristalinitas pada perekat. Hal ini menandakan glioksal mampu membentuk ikatan polimer menjadi lebih baik. Peningkatan ikatan polimer ini juga sesuai dengan peningkatan kekuatan kohesi berdasarkan pengujian reologi. Beberapa sifat fisis dan mekanis papan partikel pelepah pinang yang dihasilkan masih belum memenuhi SNI 03-2105-2006. Namun, penggunaan hardener NH4Cl menghasilkan sifat yang lebih baik dibandingkan papan partikel dengan hardener NaOH. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perekat tanin-glioksal dapat digunakan sebagai perekat pada papan partikel pelepah pinang ramah lingkungan.

Particle board is a composite product made from a mixture of particles and adhesive, then hot pressed. The adhesives widely used to manufacture wood panel products are still based on formaldehyde adhesives, such as Urea Formaldehyde (UF) and Phenol-Formaldehyde (PF), which harm human health. One of the compounds that can be used as a substitute for formaldehyde in adhesives is glyoxal. As an adhesive, glyoxal can be reacted with environmentally friendly compounds based on natural ingredients such as tannins. One of the abundant sources of tannins is the bark of mangium (Acacia mangium Willd.). Hardener is added in the process of making an areca nut particle board to accelerate the hardening reaction of the adhesive and particle board. However, the ratio of the tannin-glyoxal adhesive formula and the type of hardener used in the particle board manufacturing process is unknown. Therefore, this study aims to identify the characteristics of environmentally friendly and formaldehyde-free adhesives based on tannin-glyoxal at different ratios and to evaluate the features of areca nut particleboard produced using different hardeners. The process of making the tannin-glyoxal adhesive was carried out using a viscous extract from the tannins of the mangium bark with three formulas consisting of different tannin: glyoxal (T:G) ratios, namely F1 (T:G = 1:2), F2 (T:G = 1:1) and F3 (T:G = 2:1). Tannin extract was obtained from the extraction of mangium bark using the hot water maceration method. The adhesive was made by reacting tannin with 20% NaOH at 80 °C, then 40% glyoxal was added and heated for 1 hour. Adhesive characterization was carried out based on the analysis results using FTIR, Py-GCMS, XRD, gel time meter, rheometer, and DMA. Areca nut particle board was made using 10% TG adhesive content and then compressed at 150°C for 15 minutes. The board is conditioned for 14 days for further testing of the physical and mechanical properties. The results of the FTIR analysis of liquid and solid adhesives showed functional groups at the same absorption peaks. Still, they identified the presence of a C=O group in the solid adhesive derived from a glyoxal compound. Butanadion compounds are formed from the reaction of tannin and glyoxal, which can be seen based on data from the pyrolysis of tannin-glyoxal adhesives. A high glyoxal percentage will increase the rate of crystallinity in the adhesive. This indicates that glyoxal can form polymer bonds better. This increase in polymer bonding also corresponds to increased cohesive strength based on rheological testing. Some of the physical and mechanical properties of the produced areca nut particle boards still need to meet SNI 03-2105-2006. However, using NH4Cl hardener made better properties than particle board with NaOH hardener. The results showed that the tannin-glyoxal adhesive could be used for environmentally friendly areca nut particle boards.