JURNAL TEKNOLOGI SERAT DAN KOMPOSIT

Determinasi kualitas perekat   UF (urea formaldehida)

Dan PF (phenolin formaldehida)

Swesty Nadeak¹, Evan E. Aritonang¹, Sehat M. Pasaribu¹, Prancis Sinurat¹, Jonny L Hutabarat¹, Chamvion Marpaung¹,Chaerul Ginting¹

Tito Sucipto, S.Hut.,M.Si²

¹Progaram Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitass Sumatera Utara, Jl. Tri Dharma Ujung No.1 Kampus Usu Medan 20155

 ²Staff pengajar Program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara

Abstrak

Papan partikel senantiasa menggunakan perekat dalam pembuatannya. Perekat sintetis yang bersifat termoseting seperti Urea Formaldehid, Melamin Formaldehid dan Phenol Formaldehid sangat umum dipakai. Kualitas perekatan ditentukan oleh kualitas perekat, kualitas sirekat, proses perekatan dan kondisi penggunaan produk hasil perekatan. Kualitas perekat dipengaruhi oleh viskositas, kandungan resin padat, pH perekat, working life dan sebagainya. Kualitas sirekat dipengaruhi oleh kadar air, kehalusan permukaan, keterbasahan, kadar zat ekstaktif, pH kayu, struktur nantomi kayu dan lain-lain. Jenis urea formaldehyde (UF) dapat dikerjakan untuk proses perekatan panas (±100 ⁰C ) atau dingin (±30 ⁰C) . Proses panas lebih umum digunakan pada pemakian non structural seperti industri kayu lapis, proses dingin lebih sesuai untuk keperluan structural mengingat ketebalan atau dimensi elemen yang direkatan. Perekat phenol formaldehyde (PF) dapat berupa tepung, cairan (kental dan berwarna tua) atau lembaran (film), dapat dikerjakan dalam proses panas (115-150) maupun suhu ruang (±20 ⁰C ), juga telah dibuat dengan formulasi khusus cocok untuk rentang temperatur (20 – 90) ⁰C.

Kata kunci : Perekat, Papan Partikel, UF, PF

I. PENDAHULUAN

Kayu merupakan hasil hutan yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai dengan kemajuan teknologi. Kayu memiliki beberapa sifat yang tidak dapat ditiru oleh bahan-bahan lain. Pemilihan dan penggunaan kayu untuk suatu tujuan pemakaian, memerlukan pengetahuan tentang sifat-sifat kayu. Sifat-sifat ini penting sekali dalam industri pengolahan kayu sebab dari pengetahuan sifat tersebut tidak saja dapat dipilih jenis kayu yang tepat serta jenis penggunaan yang memungkinkan, akan tetapi juga dapat dipilih kemungkinan penggantian oleh jenis kayu lainnya apabila jenis yang bersangkutan terlalu mahal atau sulit didapat secara berkesinambungan.

Beberapa dekade terakhir ini terjadinya degradasi hutan dan deforestasi mengakibatkan penurunan pasokan kayu solid yang berkualitas dari hutan. Sehingga perlu ada teknologi pemanfaatan kayu dimensi kecil sebagai bahan kayu konstruksi. Salah satu teknologi yang bisa digunakan adalah kayu laminasi. Balok laminasi (glued laminated wood) merupakan suatu balok atau tiang yang dibuat dari beberapa lapisan kayu dengan tebal masing-masing lapisan biasanya antara 2,5-5 cm direkat satu dengan yang lainnya sehingga semua lapisan mempunyai arah serat sama dengan sumbu memanjang ( Brown, 2001).

Perekatan didefinisikan sebagai keadaan dimana permukaan disatukan oleh gaya antar permukaan yang terdiri dari gaya valensi (aksi saling kunci). Perekat berfungsi sebagai penggabung antar dua subtrat yang direkat, kekuatan perekatan dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti sifat perekatnya sendiridan kompatibilitas atau kesesuaian antara bahan yang direkat dengan bahan perekat (Prayitno, 1996).

Urea formaldehida merupakan salah satu jenis perekat yang banyak dipakai dalam industri kayu lapis di Indonesia. Perekat ini dibuat tidak dalam bentuk siap pakai, melainkan harus dilakukan pencampuran terlebih dahulu dengan ekstender dan pengeras. Bahan tambahan yang banyak digunakan adalah tepung terigu industri, yang sebagaimana diketahui bahan bakunya berupa gandum dan masih diimpor. Bahan lain yang dapat dipakai sebagai ekstender adalah tepung tapioka, tepung gaplek dan tepung sagu yang banyak terdapat di Indonesia. Penelitian mengenai ekstender sudah banyak dilakukan, misalnya tapioka (Sumadiwangsa, 1955).

Proses perekatan berkaitan dengan teknik perekatan dan pengempaan dari dari produk perekatan. Produk hasil perekatan digunakan sesuai dengan tujuan penggunaan produk, jenis perekat dan jenia sirekat. Tujuan penelitian ini adalah untuk untuk mengetahui kualitas perekatan kayu laminasi dengan menggunakan uji keteguhan rekat dan mengetahui pengaruh arah orientasi serat, berat labur dan sistem pelaburan perekat terhadap kualitas perekatan kayu laminasi.

Papan partikel senantiasa menggunakan perekat dalam pembuatannya. Perekat sintetis yang bersifat termoseting seperti Urea Formaldehid, Melamin Formaldehid dan Phenol Formaldehid sangat umum dipakai. Selain sebagai perekat, khususnya Melamin Formaldehid banyak digunakan untuk membuat peralatan rumah tangga seperti piring, mangkok dan cangkir. Krisis energi mendorong untuk mendapatkan perekat kayu dari sumber daya terbarukan, yaitu dari bahan-bahan berlignoselulosa seperti kenaf (Masri, 2005).

Jenis urea formaldehyde (UF) dapat dikerjakan untuk proses perekatan panas (±100 ⁰C ) atau dingin (±30 ⁰C) . Proses panas lebih umum digunakan pada pemakian non struktural seperti industri kayu lapis, proses dingin lebih sesuai untuk keperluan structural mengingat ketebalan atau dimensi elemen yang direkatan. Penggunaan perekat jenis ini perlu control keasaman dan harus ditambahkan bahan pengisi (filler) agar mengisi pori bahan yang direkat namun ketebalan garis perekatan harus dikontrol untuk tidak lebih dari 0,1 mm agar terhindar retak. Perekat UF juga mempunyai kelemahan terhadap air, suhu dan kelemahan ekstrim sehingga lebih cocok digunakan untuk struktur terlindung (Prayitno, 1996).

Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui determinasi kayu perekat UF (Urea Formaldehida) dan PF (Phenol Formaldehida).

BAHAN DAN METODE

A. Bahan dan Alat

            Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah UF (Urea formaldehida) dan PF (Phenol Formaldehida), Alumenium foil, Air mendidih     100 ⁰C.

            Alat ya ng digunakan adalah oven, timbangan elektrik, Viscometer Ostwald, gelas ukur, dan alat hitung.

B. Metode

Kualitas Perekat

            Determinasi kualitas perekat mengacu pada SNI 06‑4567-1998 mengenai Phenol Formaldehida Cair untuk perekat kayu lapis antara lain;

Kenampakan

            Prinsip uji kenampakan adalah pengaturan secara visual amengenai warna dan adanya benda asing dalam perekat. Cara determinasi perekat adalah :

1.    Contoh perekat dituangkan diatas permukaan gelas datar lalu dialirkan sampai membentuk lapisan film tipis.

2.    Dilakukan pengamatan visual tentang warna dan keberadaan benda asing berupa butiran padat, debu, dan benda lain.

Keasaman (pH)

            Pengukuran pH adalah pengukuran banyaknya konsentrasi ion H pada suatu larutan. Cara determinasi pH perekat mengunakan pH - meter adalah :

1.    Contoh perekat dituangkan secukupnya kedalam gelas piala 200 ml dan diukur keasamannya pada suhu 25 ⁰C menggunakan pH meter

2.    Sebelum dilakukan pengujian pH perekat, terlebih dahulu dilakukan standardisasi pH-meter dengan larutan buffer pH 7 dan pH 10 pada  suhu 25 ⁰C.

Berat Jenis

            Berat jenis adalah perbandingan berat contoh terhadap berat air pada volume dan suhu yang sama. Cara determinasi berat jenis perekat adalah :

1.    Piknometer kosong yang bersih dan kering ditimbang (W₁)

2.    Piknometer diisi air dengan suhu 25 ⁰C sampai penuh ditutup tanpa ada geperekatbung  udara

3.    Bagian luar piknometer dibersihkan dan dikeringkan dengan tisu lalu ditimbnag (W₂)

4.    Air dalam piknometer dibuang sampai bersih dan keringkan

5.    Piknometer diisi dengan contoh perekat samapai penuh dan ditutup tanpa ada geperekatbung udara

6.    Bagian luar piknometer dibersihkan dan dikeringkan dengan tisu, lalu ditimbang (W₃). Berat jenis perekat dihitung dengan rumus:

Beart Jenis = (W₃ – W₁) / (W₂ – W₁)

Kadar Padatan

            Sisa penguapan/kadar padatan adalah perbandingan antara berat contoh sebelum dan sesudah dipanaskan pada suhu tertentu sampai berat tetap. Cara determinasi kadar padatan perekat adalah :

1.    Contoh perekat sebanyak 1,5 gram dimasukkan kecawan (W1₁)

2.    Selanjutnya perekat dalam cawan dikeringkan dalam oven pada suhu 150 ±2 ⁰ C selama 1 jam

3.    Dinginkan dalam desikator samapai mencapai suhu kamar, kemudian ditimbang

4.    Pengeringan dan penimbangan dilakukan samapai diperoleh berat tetap (W₂). Kadar padatan ditentukan dengan rumus:

Kadar Padatan (%) = (W₂/W₃)X100

Waktu Gelatinasi

            Waktu gelatinasi adalah waktu yang dibutuhkan oleh contoh perekat untuk membentuk gelatin pada suhu tertentu. Cara determinasi waktu gelatinasi perekat adalah :

1.    Contoh perekat sebanyak ±10 g dimasukkan kedalam tabung reaksi

2.    Dipanaskan diatas penangas air pada suhu 100  ⁰C dengan posisi permukaan perekat berada 2 cm dibawah permukaan air

3.    Amati waktu yang dibutuhkan perekat tersebut untuk berubah wujud menjadi gel  (gelatinasi) dengan cara memiringkan tabung reaksi

4.    Perekat yang sudah tergelatinasi  ditandai dengan tidak mengalirnya perekat ketika tabung reaksi dimiringkan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

            Hasil yang diperoleh dari praktikum yang berjudul Determinasi Kualitas perekat UF (Urea Formaldehida) dan PF (Phenol formaldehida) ini adalah pada tabel 1 berikut :

Pengamatan	PF	UF
Warna	Coklat	Putih
Kotoran	Tidak ada	Ada
BJ	1,19	-
Kadar padatan	43, 75 %	61,25 %
pH	12	7
Gelatinasi	43 menit 19 detik	-

Warna

Dilihat dari tabel 1. Pada pengamatan warna,  PF memiliki warna lebih tua (coklat) sedangkan UF memiliki warna putih. Hal ini karena masing – masing perekat memiliki bahan dan kandungan yang berbeda. PF bisanya mengandung resin, dan memiliki sifat tahan lama, dapat dikerjakan pada suhu yang tinggi dan memiliki kadar asam (pH) yang tinggi. Hal ini sesuai dengan peneletian Prayitno (1996), perekat phenol formaldehyde (PF) dapat berupa tepung, cairan (kental dan berwarna tua) atau lembaran (film), dapat dikerjakan dalam proses panas          (115-150) maupun suhu ruang (±20 ⁰C ), juga telah dibuat dengan formulasi khusus cocok untuk rentang temperatur (20 – 90) ⁰C. Perekatan PF bersifat tahan cuaca, air dingin/panas, mikroba dan awet pada suhu tinggi, namun kontrol katalis tidak baik akan terjadi keasaman yang mengakibatkan kerusakan pada kayu. Penggunaan perekat resin ini secara luas pada industri kayu lapis penggunaan luar ruangan.

Warna UF lebih terang dan berwarna putih karena bahan bakunya biasanya adalah gandum dan bahan tambahan utamanya adalah tepung terigu. Sehingga warnanya lebih terang (putih).  Dan biasanya dalam penggunaanya perlu kontrol, dan tambahan filter. Hal ini sesuai dengan pendapat Sumadiwangsa (1955), yang mengatakan bahwa Urea formaldehida merupakan salah satu jenis perekat yang banyak dipakai dalam industri kayu lapis di Indonesia. Perekat ini dibuat tidak dalam bentuk siap pakai, melainkan harus dilakukan pencampuran terlebih dahulu dengan ekstender dan pengeras. Bahan tambahan yang banyak digunakan adalah tepung terigu industri, yang sebagaimana diketahui bahan bakunya berupa gandum dan masih diimpor.  . 

Kadar padatan

            Pada perekat PF memiliki kadar padatan 43,75 % dan pada UF 61,25 %. Hal ini bisa dikatakan perekat UF lebih padat disbanding perekat PF. Perekat PF dapat dipergunakan pada suhu yang tinggi dan tahan cuaca, dan cair. Hal ini sesuai penelitian Prayitno (1996), perekat phenol formaldehyde (PF) dapat berupa tepung, cairan (kental dan berwarna tua) atau lembaran (film), dapat dikerjakan dalam proses pana  (115-150) maupun suhu ruang (±20 ⁰C ), juga telah dibuat dengan formulasi khusus cocok untuk rentang temperatur (20 – 90) ⁰C. Perekatan PF bersifat tahan cuaca, air dingin/panas, mikroba dan awet pada suhu tinggi, namun kontrol katalis tidak baik akan terjadi keasaman yang mengakibatkan kerusakan pada kayu.

Keasaman/pH

            pH pada perekat UF bernilai 7 (netral), sehingga sehingga lebih memiliki kadar asam dan basa yang lebih baik dibanding PF. pH akan berpengaruh pada saat prose perekatan dilakukan.

Gelatinasi

Gelatinasi adalah waktu yang dibutuhkan oleh contoh perekat untuk membentuk gelatin pada suhu tertentu. Pada Tabel 1. perekat PF membutuhkan waktu 43 menit 19 detik untuk mencapai gelatinasi. Hal ini suhu air air panas sangat berpengaruh pada proses gelatinasi ini. Dalam pengujian ini waktu gelatinasi telah memenuhi standart, dan sesuai dengan penelitian SNI (2000), waktu gelatinasi adalah waktu yang dibutuhkan perekat untuk mengental atau membentuk gel, sehingga tidak dapat digunakan lagi. Waktu gelatinasi yang dihasilkan oleh perekat likuida adalah > 60 menit, sehingga waktu gelatinasi perekat likuida ini telah memenuhi standar SNI 06-4567-1998 yang mensyaratkan waktu gelatinasi perekat likuida adalah ≥ 30 menit. Berdasarkan standar tersebut berati waktu gelatinasi pada tingkat waktu berapapun diatas 30 menit maka perekat tersebut telah memenuhi standar. Tingginya waktu gelatinasi tersebut diduga disebabkan oleh adanya perlakuan pengenceran dengan menggunakan air dalam jumlah besar sehingga membutuhkan waktu yang lebih lama untuk dapat menguapkan seluruh pelarut yang ada. Waktu gelatinasi yang lama dapat disebabkan karena pelarut yang digunakan banyak sehingga pelarut tidak mudah menguap karena proses penguapan.

KESIMPULAN

1.    Kadar padatan perekat UF (61,25%) lebih tinggi disbanding kadar padatan PF (43,75%).

2.    Waktu gelanitasi PF (43 menit 19 detik)  sesuai dengan sesuai dengan standard SNI 30 menit.

3.    Perekat UF memiliki pH netral 7 dan perekat PF memiliki pH 12.

4.    Perekat UF dapat digunakan pada suhu tinggi.

5.    PF memiliki warna lebih gelap dan cair, dan UF memiliki warna lebih terang.

DAFTAR  PUSTAKA

Brown, H. P., A.J. Panshin and C.C. Forsaith. 2001. Text Book of Wood Technology, volume II. Mc Graw Hill Company, Inc. New York.

Masri, AY. 2005. Kualitas Perekat Likuida Tandan Kosong Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq) pada Berbagai Ukuran Serbuk, Keasaman dan Rasio Molar Formaldehida Dengan Phenol. [Skripsi]. Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB. Bogor. Tidak dipublikasikan.

Prayitno, T.A., 1996, Perekatan Kayu, Fakultas Kehutanan, Universitas Gadjah Mada, Yoyakarta.

Sumadiwangsa, S. 1995. Viscosity and bond quality of urea formaldehyde adhesive extended with acid modified phosphorylated sagu (Metoxylon sp). Oregon State University. Oregon.