penetrasi lem pada permukaan kayu

 ikatan yang lebih kuat. Suatu perekat sangat kental mungkin bisa membasahi permukaan, teUntuk pembentukan ikatatan yang kuat, perekat perlu membasahi dan mengalir di atas permukaan, dan dalam beberapa kasus sampai menembus ke dalam substrat. Pembasahan adalah kemampuan perekat untuk turun dan membentuk sudut kontak yang rendah dengan permukaan. Sebaliknya, aliran melibatkan perekat yang tersebar di permukaan dalam waktu tertentu. Aliran (flow) yang baik ini penting karena akan menghasilkan penyebaran permukaan yang lebih luas untuk memungkinkantapi mungkin akan mengalami kesulitan untuk mengalir dan meliputi permukaan dalam kerangka waktu yang wajar. Penetrasi adalah kemampuan perekat untuk pindah ke rongga pada permukaan substrat atau ke dalam substrat itu sendiri. Pengisian lumen adalah salah satu ukuran penetrasi, tapi penetrasi juga dapat melibatkan gerakan perekat ke dalam dinding sel. Perbedaan antara aliran, penetrasi, dan transfer ini diilustrasikan pada gambar 9.8

Pertama, kita mulai dengan mempertimbangkan aspek: pembasahan, flow dan penetrasi yang paling umum terjadi pada substrat substrat yang paling banyak ditemukan. Pada bagian berikutnya, baru kita akan membahas bagaimana hal ini perlu dimodifikasi untuk menghasilkan ikatan kayu. Hal ini penting untuk dapat memahami aspek-aspek umum karena banyaknya perekat yang digunakan untuk perekatan antar kayu atau kayu dengan subtrat lainnya. Beberapa struktur laminasi kayu memiliki lapisan ikatan fiber-reinforced plastic (FRP) pada kayu, Ikatan FRP ini mungkin berbeda dengan ikatan kayu. Aplikasi lain dapat melibatkan ikatan dari kayu dengan beton atau logam. Salah satu jenis bahan lignoselulosa yang sulit direkatkan adalah jerami gandum karena memiliki permukaan lilin non polar yang menyulitkan perekat untuk membasahi dan menembus struktur selularnya.

Untuk pembentukan ikatan, perekat harus bisa mengatasi masalah dengan sebagian besar permukaan substrat. Dengan banyak plastik yang memiliki energi permukaan rendah, maka masalah yang signifikan adalah kesulitan untuk membasahi substrat. Contoh ekstrem adalah ikatan dari Teflon, yang memiliki energi permukaan yang sangat rendah sehingga sangat sedikit perekat akan membasahi permukaan. Bahkan perekat yang diaplikasikan pada permukaan akan lebih mudah membentuk butiran-butiran daripada membasahi permukaan. Untuk perekatan pada bahan polietilen dan sebagian besar polypropylene, pembasahan perekat juga merupakan masalah yang signifikan karena energi permukaan yang rendah.

Untuk laminasi kayu dengan FRP, perekat kayu yang memiliki tegangan permukaan sangat tinggi karena dia adalah bahan berpelarut air, dan tidak akan membentuk ikatan yang kuat dengan FRP. Banyak literatur menekankan pada pentingnya pengukuran sudut kontak untuk menentukan pembasahan permukaan. Sudut kontak adalah sudut antara tepi tetesan dengan bidang permukaan. Bahan dengan sudut kontak permukaan yang tinggi akan memiliki kemampuan pembasahan yang jelek. Penambahan surfactant berupa pelarut non polar akan mengurangi energi permukaan perekat dengan menurunnya sudut kontak.

Perlu diketahui bahwa hasil dari pengukuran sudut kontak yang paling berpengaruh adalah nilai-nilai keseimbangan, yang mungkin tidak mencerminkan dengan tepat dinamika dari proses ikatan. Sifat-sifat lain yang sangat penting terkait dengan pembasahan adalah aliran atas permukaan. Aliran material tergantung tidak hanya sudut kontak, tetapi juga viskositas perekat. Dengan viskositas yang lebih rendah, perekat akan dapat mengalir lebih baik dan membasahi lebih baik pada permukaan.

Sementara aliran adalah gerakan pada permukaan, maka penetrasi adalah gerakan ke dalam substrat. Perekat tidak akan dapat menembus ke dalam pada substrat seperti logam dan plastik, tapi penetrasi adalah bagian penting dalam gerakan perekat ke dalam microcrevices permukaan. Sebagian besar permukaan memiliki derajat kekasaran yang harus ditembus oleh perekat. Seperti aliran, penetrasi tergantung pada energi permukaan dan viskositas perekat, tetapi juga tergantung juga pada ukuran kapiler yang bisa membatasi penetrasi. Untuk ikatan yang kuat, perekat harus menembus ke dalam melewati semua kekasaran. Masalah khas pada pembasahan adalah perpindahan udara, air, atau minyak yang mungkin terdapat di permukaan. 

Pembasahan, aliran dan penetrasi pada kayu.

Ikatan pada kayu menghadapi banyak masalah yang dibahas dalam bagian sebelumnya pada aspek-aspek umum dari pembasahan, aliran, dan penetrasi, tetapi ada banyak karakteristik yang tidak kalah penting untuk dipertimbangkan. Kayu memiliki permukaan yang relatif polar yang memungkinkan penggunaan umum perekat berbasiskan air, meskipun beberapa kayu sulit untuk dibasahi. Contohnya adalah beberapa kayu tropis yang sangat berminyak, seperti jati, dan kayu yang telah diobati. Pembasahan permukaan dapat ditingkatkan dengan penghapusan minyak dengan dengan pelarut, mekanik, atau dengan teknik oksidasi. 

Gambar 9.9 Gambaran tentang tetesan air pada veneer yellow birch menunjukkan bahwa pembasahan dapat ditingkatkan dengan penghapusan kontaminan pada permukaan. Foto ini diambil 30 detik setelah tiga tetesan air diletakkan di permukaan. Bagian kiri adalah penurunan pada permukaan yang tidak di treatment, bagian tengah adalah bagian yang diamplas dengan 320 grit amplas sebanyak 2 x, dan bagian kanan adalah bagian yang diamplas 4 x.

Pengenalan mengenai aliran di atas bisa menjadi lebih rumit dengan adanya fakta bahwa permukaan mempunyai kekasaran makroskopik. Seperti disebutkan dalam bagian sebelumnya, penetrasi pada umumnya melibatkan juga pembasahan, yang sangat dipengaruhi oleh kekasaran mikro. Di sisi lain, sifat kayu selular secara signifikan akan berpengaruh pada penetrasi dari bahan perekat ke dalam substrat. Spesies kayu yang berbeda akan memiliki struktur seluler yang berbeda, dan karena itu akan menghasilkan penetrasi perekat yang berbeda pula. Hal ini menyebabkan masalah ketika kita mencoba untuk menghasilkan penetrasi dan ikatan yang seragam pada berbagai jenis kayu, seperti yang terjadi dalam produksi OSB. Untuk kayu lebih berpori, perekat dapat menembus lebih dalam pada kayu dan ikatan tidak terlalu tergantung pada permukaan, sementara perekat yang sama pada kayu kurang berpori akan tinggal di permukaan dan tidak dapat memberikan ikatan yang kuat. Dengan demikian, perekat perlu diformulasikan berbeda untuk aplikasi yang berbeda mengingat jenis kayu, jenis aplikasi, dan kondisi aplikasi. Perekat yang disemprotkan pada OSB cenderung menggunakan viskositas yang lebih rendah dibandingkan yang diformulasikan pada kayu lapis yang membutuhkan untuk tinggal lebih lama di permukaan.

Dalam aplikasi kebanyakan ikatan, penetrasi perekat ke adherend merupakan hal yang paling tinggi, tapi sangat penting untuk kayu. Tingkat penetrasi yang tepat mempengaruhi kedua hal yaitu formulasi perekat dan kondisi ikatan. Keseimbangan yang tepat harus diperoleh untuk menghasilkan ikatan yang baik. Dalam kondisi under penetrasi, perekat tidak dapat cukup dipindahkan ke kayu untuk memberikan interaksi yang kuat antara kayu dan perekat. Sebaliknya, over penetrasi mengakibatkan banyak perekat yang bergerak ke dalam kayu sehingga kecukupan perekat dalam bondline untuk jembatan antara permukaan kayu menjadi kurang. Untuk mengatasi masalah ini, viskositas dan komposisi perekat dapat diatur, sama halnya dengan suhu dan waktu untuk perekatan baik pada perekatan terbuka atau tertutup. Beberapa spesies yang lebih berpori dibandingkan dengan spesies lain, membuat kompleksitas ketika ikatan pada spesies yang berbeda dikerjakan. Ini adalah masalah yang cukup penting untuk pembuatan komposit yang biasanya menggunakan campuran dari berbagai macam spesies dengan campuran sering berubah. Penggunaan spesies berbeda-beda yang dicampur tentu bisa menyebabkan kemungkinan terjadinya over penetrasi atau under penetrasi yang berpotensi mengurangi kekuatan ikatan. Meskipun secara umum diketahui bahwa penetrasi yang tepat adalah penting untuk ikatan yang kuat, masih belum jelas apakah penetrasi ke dalam lumen atau dinding sel yang lebih penting.

Penetrasi perekat ke dalam kayu adalah hal yang paling sering diperiksa pada tingkat sel. Beberapa lumens memiliki serat terbuka di permukaan sebagai hasil dari kemiringan serat sehingga perekat dapat mengalir ke lumen, hal ini lebih mungkin terjadi pada sel dengan diameter yang lebih besar dalam kayu lunak. Sedangkan pada kayu keras, sebagian besar pengisian lumen terjadi pada pembuluh yang lebih besar daripada sel-sel serat yang lebih kecil. 

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengisian lumen dapat diklasifikasikan ke dalam 3 hal yaitu:

•   Hal-hal yang terkait dengan kayu seperti: diameter lumen dan paparan pada permukaan kayu.

• Hal-hal yang terkait dengan adhesive seperti: viskositas dan energi permukaan.

• Hal-hal yang terkait dengan proses, seperti: waktu perakitan, suhu, tekanan dan kadar air.

Secara normal biasanya diasumsikan bahwa pengisian lumen akan memberikan kontribusi untuk kekuatan ikatan. Penetrasi resin ke diketahui hubungannya dengan kekuatan kegagalan ikatan secara langsung. dalam lumen telah diteliti dalam literatur ikatan kayu karena mudah untuk dilihat dengan cahaya, fluoresensi, dan pemindaian dengan mikroskop elektron. Masalahnya adalah bahwa data ini belum dapat