Karakteristik Resin Bio-Poliuretan Berbasis Tanin Terglioksalasi sebagai Perekat Kayu Lapis

Abstract

Kayu lapis merupakan salah satu produk unggulan olahan kayu yang terbuat dari campuran beberapa vinir kayu yang direkatkan secara tegak lurus. Perekat yang umumnya digunakan mengandung emisi formaldehida seperti Urea Formaldehida (UF) dan Fenol Formaldehida (PF) yang berbahaya bagi kesehatan. Upaya untuk mengurangi emisi formaldehida adalah menggunakan perekat poliuretan. Perekat poliuretan terbentuk dari reaksi polikondensasi antara poliol dan Metilen Difenil Diisosianat (MDI), namun kedua bahan ini tidak terbarukan dan toksik sehingga perlu subtitusi kedua bahan tersebut. Bahan yang dapat digunakan sebagai subtitusi poliol adalah senyawa ramah lingkungan berbasis alam seperti tanin. Salah satu sumber tanin yang melimpah adalah kulit kayu mangium (Acacia mangium Willd.). Modifikasi tanin dilakukan dengan penambahan glioksal untuk meningkatkan reaktivitas ekstrak tanin kulit mangium (EKM). Sementara, bahan yang dapat digunakan sebagai subtitusi MDI pembentuk gugus uretan adalah Dimetil Karbonat (DMC) dan Heksametilen Tetraamina (HMTA). Namun, nisbah formula optimal pada perekat tanin glioksal, DMC, dan HMTA ini belum diketahui. Untuk itu, penelitian ini bertujuan mengidentifikasi pengaruh jenis formula perekat bio-poliuretan berbasis tanin terglioksalasi dan modifikasi isosianat (DMC dan HMTA) terhadap karakteristik perekat dan mengidentifikasi sifat fisis serta mekanis kayu lapis yang dihasilkan dari aplikasi nisbah perekat bio-poliuretan (PU) tanin terglioksalasi. Proses pembuatan perekat Bio-Poliuretan tanin terglioksalasi dilakukan menggunakan EKM dengan delapan formula yang terdiri dari rasio ekstrak tanin-glioksal:DMC: HMTA berbeda dan masing-masing formula diberikan penambahan MDI, sebagai fortifier, mulai dari taraf 0%-25%. EKM diperoleh dari ekstraksi kulit kayu mangium menggunakan metode maserasi dengan air panas. Perekat dibuat dengan cara mereaksikan terlebih dahulu EKM dengan NaOH 20% pada suhu 80 °C kemudian ditambahkan glioksal 40% dan tetap dipanaskan selama 1 jam. Selanjutnya, larutan tersebut direaksikan dengan DMC pada suhu 80 °C selama 2 jam sampai homogen. Setelah EKM-glioksal-DMC homogen, HMTA ditambahkan pada suhu 70 °C selama 1 jam. Perekat bio-NIPU tanin terglioksalasi yang sudah terbentuk ini lalu direaksikan dengan MDI pada varisi yang berbeda. Hasil analisis FTIR terhadap perekat cair dan padat menunjukkan adanya serapan gugus fungsi uretan yang terbentuk. Faktor jenis formula, penaut silang (HMTA), dan MDI memberikan pengaruh yang nyata terhadap viskositas, kadar padatan, kohesi, dan kehilangan berat perekat. Beberapa sifat fisis dan mekanis kayu lapis yang dihasilkan masih belum memenuhi SNI 01-5008-7 1999, seperti nilai delaminasi dan wood failure. Namun, perekat bio-PU tanin terglioksalasi mampu menghasilkan sifat keteguhan rekat yang lebih baik dibandingkan perekat poliuretan komersial. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perekat bio-PU tanin terglioksalasi dapat digunakan sebagai perekat pada kayu lapis.

Plywood is one of the superior processed wood products made from a mixture of several wood veneers glued together perpendicularly. Adhesives that are generally used in plywood applications usually contain formaldehyde emissions such as Urea Formaldehyde (UF) and Phenol Formaldehyde (PF), which are dangerous for health. An effort to reduce formaldehyde emissions is to use natural-based polyurethane adhesives on plywood. Polyurethane adhesive is formed from a polycondensation reaction between polyol and MDI, but these two materials are non-renewable and toxic, so it is necessary to substitute them. Materials that can be used as polyol substitutes are nature-based environmentally friendly compounds such as tannins. One abundant source of tannin is found in mangium bark (Acacia mangium Willd.). Modifications to the tannin extract were carried out by adding glyoxal to increase the reactivity of the tannin extract. DMC and HMTA are two materials that can be used as a substitute for MDI isocyanate to form a urethane group. However, the optimal formula ratio for the tannin adhesive glyoxal, DMC, and HMTA has yet to be discovered. Therefore, this research aims to identify the effect of the type of non-isocyanate urethane adhesive formula (Bio-NIPU) based on glyoxalated tannins and modified isocyanates (DMC and HMTA) on the characteristics of the adhesive and identify the physical and mechanical properties of plywood resulting from the application of the adhesive ratio of glyoxalated tannin-based bio-polyurethane. The process of making glyoxalated tannin bio-polyurethane adhesive is carried out using a concentrated extract from mangium bark tannin with eight formulas consisting of different ratios of Glyoxalated Tannin: DMC: HMTA and each formula is added with MDI starting from 0%-25%. Tannin extract is obtained from mangium bark extraction using the hot water maceration method. The adhesive was made by first reacting tannin with NaOH 20% at a temperature of 80 °C, then adding glyoxal 40% and heating it for 1 hour. Next, the solution was reacted with DMC at 80 °C for 2 hours until homogeneous. After homogenizing the DMC glyoxal tannin, HMTA was added at 70 °C for 1 hour. The formed glyoxalated tannin-based bio-NIPU adhesive was then reacted with MDI in different variations. The results of FTIR analysis of liquid and solid adhesives show functional groups at the absorption peaks, which indicate the presence of urethane groups. The type of formula and cross-linker agent significantly influence the viscosity, solids content, cohesion, and weight loss of the adhesive. Some of the physical and mechanical properties of the plywood produced still do not meet SNI 01-5008-7 1999. However, the glyoxalated tannin-based bio-polyurethane adhesive can produce better adhesive strength properties than commercial polyurethane adhesives. The research results show that the glyoxalated tannin-based bio-polyurethane adhesive can be used as an adhesive for plywood.