Formulasi perekat
Perekat terdiri dari beberapa
komponen yang berbeda yang ditambahkan ke suatu base polimer. Meskipun komponen-komponen tersebut ditambahkan untuk
tujuan tertentu, mereka sering akan mengubah sifat dasar dari perekat, baik
pada saat aplikasi ataupun setelah pengeringan.
Berikut ini komponen dari perekat secara umum
Berikut ini komponen dari perekat secara umum
- Base
Base
adalah polimer dasar; dia bisa berupa sintetis, biobased, atau kombinasi dari
keduanya. Base ini adalah bahan
yang menyediakan kekuatan untuk merekatkan dua substrat bersama-sama. Jenis
base dari perekat ini biasanya digunakan untuk memberi nama perekat, seperti phenol-formaldehyde, epoxy atau casein. Bahan dasar ini adalah zat padat
yang menyediakan "backbone"
dari lapisan perekat yang akan mengontrol cara aplikasi, pengeringan, dan
pengerasan.
- Pelarut (solvent)
- Diluent
Diluents atau
pengencer adalah bahan yang ditambahkan untuk mengurangi viskositas pada
campuran perekat sehingga membuat mereka bisa diaplikasikan dengan cara yang
diinginkan seperti dengan spray atau
metode khusus lainnya. Namun, tidak seperti pelarut, mereka biasanya tidak
stabil. Suatu diluents yang reaktif tidak hanya mengurangi viskositas perekat saja,
tetapi juga bisa menjadi bagian dari rantai polimer akhir.
- Katalis
Katalis atau
akselerator adalah bahan kimia yang ditambahkan dalam jumlah kecil untuk
meningkatkan laju reaksi kimia dalam proses pengerasan dan pengeringan. True katalis tidak dikonsumsi dalam
reaksi, sedangkan akselerator dapat dikonsumsi dalam reaksi. Contoh katalis
adalah katalis asam yang dihasilkan dari garam ammonium untuk curing pada resin urea-formaldehyde, sedangkan contoh akselerator adalah ester orto yang digunakan untuk
mempercepat curing pada resin phenol-formaldehyde.
- Curing agent
Curing agent atau
pengeras adalah bahan kimia yang benar-benar mengalami reaksi kimia dalam
proporsi stoikiometrik dengan resin (base)
dan bergabung dalam struktur polimer akhir.
Contoh dari curing agent adalah
komponen amina yang bereaksi dengan resin epoxy
untuk membentuk perekat yang kering.
- Filler
Filler atau pengisi adalah
padatan yang ditambahkan dengan tujuan utama untuk menurunkan biaya dan
memberikan satu body untuk perekat
cair sehingga mengurangi aliran yang tidak diinginkan (over-penetrasi) ke dalam
kayu. Pengisi biasanya akan meningkatkan kekakuan perekat kering. Mereka juga
dapat memodifikasi koefisien ekspansi termal dari film untuk lebih mendekatkan adherends
yang berdekatan, sehingga mengurangi tegangan termal pada sambungan yang terbentuk
selama pendinginan, kondisi heat curing atau ketika siklus termal sedang dalam
tahap pembentukan. Contoh dari pengisi adalah, walnut shell flour yang tergabung dalam
perekat urea atau resorcinol untuk meningkatkan penyebaran
atau mengurangi penetrasi ke pori-pori kayu, dan cina clay yang kadang-kadang ditambahkan ke sistem resin epoxy untuk tujuan pengentalan atau modifikasi
koefisien termal.
- Extenders
Tujuan utama penggunaan
bahan ini adalah untuk mengurangi biaya perekat meskipun sekaligus juga akan
memberikan beberapa sifat tertentu pada perekat. Mereka juga dapat mengubah
sifat perekat seperti meningkatkan kekuatan ikatan dari perekat. Contoh extender adalah tepung terigu
ditambahkan ke resin urea-formaldehyde
dalam aplikasi untuk interior plywood dimana
ketahanan terhadap air tidak diperlukan.
- Stabilizer
Stabilizer atau pengawet adalah
bahan kimia ditambahkan ke perekat untuk melindungi satu atau lebih komponen dari
atau perekat untuk melawan beberapa jenis kerusakan. Pengawet ini biasanya
digunakan untuk mencegah kerusakan biologis, sedangkan stabilizer dapat melindungi terhadap degradasi baik biologi atau
kimia. Pencegahan kerusakan biologis dapat melibatkan penggunaan fungisida atau
biocides, sedangkan pencegahan
degradasi secara kimia bisa dilakukan dengan melibatkan penggunaan antioksidan atau antiozonates.
- Fortifiers
Adalah bahan dasar
lainnya yang ditambahkan untuk memodifikasi atau meningkatkan daya tahan sistem
perekat pada kondisi dan jenis kebutuhan tertentu. Contohnya adalah penambahan
resin melamin pada resin urea-formaldehyde
dalam ikatan kayu untuk memberikan ketahanan yang lebih besar terhadap
penurunan kekuatan pada kondisi panas dan basah.
- Carrier
Adalah bahan pembawa
yang seringkali digunakan untuk memproduksi film-type adhesives. Carrier yang banyak digunakan adalah kain atau kertas, sangat tipis
yang berpori dimana perekat cair akan ditempatkan dan kemudian dikeringkan.
Contohnya adalah penggunaan kertas tisu tipis sebagai carrier untuk perekat film fenolik dalam pembuatan kayu lapis kayu
tipis, di mana aplikasi perekat cairan dengan rol konvensional mungkin bisa merobek
atau memecahkan veneers tipis tersebut.
Aspek-aspek
dalam formulasi adhessive
Pembuatan dan formulasi adhesive merupakan suatu
keterampilan yang membutuhkan pengetahuan empiris dan ilmiah tentang campuran.
Karena tidak ada perekat universal yang bisa digunakan untuk semua kebutuhan,
maka suatu sistem harus dirumuskan untuk aplikasi yang spesifik, untuk jenis kayu
tertentu, sambungan tertentu atau bahkan untuk jenis operasi perekatan tertentu.
Sementara begitu banyak perekat fenolik yang digunakan setiap tahun dalam ikatan
kayu, formulasi perekat yang riil digunakan dalam satu pabrik bisa jadi sangat
berbeda dengan formulasi yang digunakan di pabrik lain. Bahkan suatu formulasi
perekat yang digunakan dalam satu pabrik yang sama mungkin berbeda dengan
perbedaan musim. Kadar air atau kekasaran permukaan dari veneer atau urutan waktu operasi bisa mempengaruhi jenis dan
proporsi aditif, pelarut, dan resin yang digunakan untuk menghasilkan perekat
yang efektif.
Aspek lingkungan
Meskipun kayu
merupakan bahan alami, penggunaan produk
kayu telah menyebabkan beberapa kekhawatiran terhadap lingkungan. Ada beberapa
masalah yang bisa disebutkan, tetapi hal utama yang menjadi perhatian adalah
emisi formaldehida, terutama pada produk kayu yang menggunakan resin UF. Formaldehid dapat bereaksi dengan
sistem biologi makhluk hidup dalam reaksi serupa dengan reaksi pada proses
pengeringan perekat. Masalah lingkungan bisa timbul dari formaldehid yang tidak
bereaksi maupun formaldehid yang dihasilkan dari reaksi. Formaldehid yang tidak
bereaksi merupakan masalah selama operasi manufaktur dan dalam produk yang baru
diproduksi. Emisi
formaldehida dari produk akan menurun seiring waktu setelah produksi. Tingkat emisi
akan tinggi awalnya, namun perlahan-lahan menurun karena keterbatasan difusi.
Di sisi lain, formaldehid dapat dihasilkan oleh dekomposisi dari beberapa
perekat kopolimer formaldehida, khususnya perekat urea-formaldehid. Perekat ini lebih rentan
terhadap hidrolisis yang bisa menghasilkan formaldehid bebas. Kekhawatiran
terbesar adalah terhadap particle board,
karena besarnya volume penggunaan untuk indoor
dan tingginya jumlah perekat dalam produk. Formulasi untuk perekat formaldehyde telah diubah untuk
mengurangi jumlah formaldehida yang digunakan. Penurunan formaldehida mengubah
tingkat kekerasan dan kekuatan produk, dengan demikian, proses ini masih membutuhkan
banyak penelitian..
Meskipun perhatian
utama, telah difokuskan pada emisi gas formaldehida, tapi ini bukan
satu-satunya senyawa yang dikeluarkan oleh produk kayu. Beberapa senyawa
volatil lainnya juga dapat menimbulkan masalah. Selain itu, sejumlah uap
lainnya yang ada dalam kayu dapat dihasilkan oleh panas dan air dalam proses
produksi komposit. Analisis yang cermat telah mengungkapkan adanya
formaldehida, dan beberapa aldehid lainnya, metanol, dan pinenes, ternyata banyak
yang berasal dari kayu itu sendiri daripada dari perekat.
Selama penggunaan
perekat, bahan yang mudah menguap dari monomer yang digunakan untuk
menghasilkan polimer juga menghasilkan tambahan masalah pada kesehatan.. Dengan
demikian kekhawatiran mengenai
formaldehida, fenol, diisosianat methanediphenyl, poliamina
polyethylene, dll, semua tergantung pada jenis perekat yang digunakan.
RINGKASAN
Meskipun ikatan kayu
adalah salah satu aplikasi perekat tertua, tetapi mungkin yang paling rumit
untuk dipahami. Banyak modus yang mungkin untuk terbentuknya ikatan yang baik dan
kegagalan ikatan. Struktur kayu memiliki begitu banyak variabel dalam spesies
yang berbeda, struktur sel dalam suatu spesies, dan skala pemeriksaan spasial.
Banyak perekat yang telah dikembangkan yang kuat dan beberapa bahkan lebih
tahan lama dibandingkan kayu itu sendiri. Selain itu, perekat fungsional telah
banyak dikembangkan yang memungkinkan berbagai macam potongan kayu yang direkatkan
dengan cara yang mudah dan murah.
Hal yang paling baik
dipahami adalah kimia perekat, meskipun ada aspek-aspel lainnya, seperti efek
dari dinamika pengolahan komposit, juga perlu lebih diteliti secara menyeluruh.
Perkembangan sifat fisik selama proses pengerasan perekat dan interaksi perekat
dengan kayu juga perlu dipahami lebih baik untuk memungkinkan pengembangan yang
lebih efektif terhadap perekat dengan harga yang murah.