Perekat Melamine Formaldehyde
Seperti
halnya formaldehyde
yang dibuat dengan perekat phenol
dan resorcinol,
melamine-formaldehyde (MF)
juga memiliki ketahanan terhadap air yang cukup baik, tetapi mereka mempunyai
warna yang jauh lebih muda. Resin MF
adalah bahan yang paling sering digunakan untuk eksterior dan
semi-eksterior plywood,
particle board,
dan finger joint.
Penggunaan lain yang signifikan adalah untuk membasahi lembar kertas yang digunakan
sebagai backing
dalam membuat laminasi plastik. Resin untuk impregnasi
kertas berbeda dalam banyak hal (derajat polimerisasi, penggunaan aditif
kopolimerisasi, viskositas, dll) dibandingkan dengan perekat kayu dan tidak
dibahas disini. Kelemahan dari perekat MF
adalah biaya tinggi karena harga melamine
yang mahal. Hal ini mengakibatkan banyak yang kemudian menggunakan melamine urea formaldehyde-(MUF) resin
yang memiliki ketahanan terhadap air seperti MF,
tetapi dengan harga yang jauh lebih rendah. Perekat MUF, tergantung pada rasio melamine dengan urea pada campuran,
dapat dianggap lebih murah dibandingkan dengan UF yang lebih mahal yang memiliki ketahanan
air yang lebih baik. Perekat MUF
dapat menggantikan perekat lain untuk beberapa aplikasi eksterior.
Seperti kebanyakan formaldehyde
curing, langkah pertama adalah penambahan formaldehyde pada melamine, lihat Gambar
9.21. Karena melamine adalah
nukleofil yang baik, reaksi penambahan elektrophylic
dengan formaldehyde
terjadi di bawah kondisi pH apapun, meskipun kecepatan yang lebih
lambat terjadi pada pH netral. Melamine
bisa bereaksi dengan sampai enam gugus formaldehyde membentuk dua kelompok methylol pada setiap
gugus exocyclic dari
amine.
Campuran dari senyawa hidroxymethyl
ini kemudian bereaksi dengan kondensasi untuk membentuk resin.
Dua
jenis reaksi kondensasi dapat terjadi yaitu:.
•
pembentukan eter
bismethylene oleh reaksi dari dua kelompok hidroxymethyl, RCH2OH +
R'CH2OH => RCH2OCH2R '+ H2O
•
Pembentukan methylene
brigde oleh reaksi gugus hidroxymethyl
dengan kelompok amine
, RNH2 + R'CH2OH => RHNCH2R '+ H2O
Reaksi
kimia kondensasi dan adisi diilustrasikan pada Gambar 9.21. Reaksi adisi ini
bersifat reversibel,
meskipun umumnya kesetimbangan jauh bergerak ke sisi kanan. Di sisi lain,
reaksi kondensasi untuk oilgomers
dan polimer sangat tidak reversibel,
yang berfungsi untuk ketahanan terhadap air dan membuatnya menjadi
berbeda dengan UF.
Hal ini dapat dibuktikan dengan adanya
ilustrated dimer yang mnunjukkan banyak isomer yang dapat diproduksi. Dengan
pengertian bahwa setiap melamine
masing-masing memiliki tiga kelompok amine,
dan setiap gugus amine
memiliki hingga dua kelompok hidroxymethyl;
maka pembentukan methylene
dan bismethylene
ether bridges, dan dimers,
trimers, dan oligomer
yang terjadi, maka reaksi kimia terjadi dengan cepat menjadi sangat kompleks.
Kondisi reaksi seperti waktu, suhu formaldehyde,
rasio formaldehyde/melamin
(F/M), pH, dan katalis akan mempengaruhi komposisi dan struktur
dari resin yang membentuk perekat.
GAMBAR 9.21 Reaksi kimia melamine-formaldehyde berjalan melalui langkah-langkah yang sama seperti urea formaldehyde
Perekat
melamine-formaldehyde
yang dijual secara komersial adalah campuran oligomer
yang dibuat dengan memanaskan reaksi dalam reaktor berpengaduk. Pada aplikasi
normal, rasio formaldehyde
dengan melamine adalah
sekitar 2 sampai 3. Formulasi dapat diubah tergantung pada aplikasi tertentu.
Dalam beberapa kasus, kadar air dari resin dikurangi, dan biasanya ditambahkan
beberapa aditif (rheology
modifier, pengisi, extender, dll). Sebuah ikatan kayu khas MF adalah 53%-55%
solid dengan pH 9,9-10,3 (pH dinaikkan pada akhir reaksi untuk memperlambat
polimerisasi untuk stabilisasi dari resin setelah manufaktur).
Perekat MF harus diaktifkan
untuk memberikan hasil polimerisasi yang baik untuk produk akhir. Mirip dengan UF, hal ini biasanya
melibatkan penurunan pH dan penaikan suhu. Katalis ditambahkan ke resin MF baik
berupa asam atau prekursor asam (acid
precursor) yang membebaskan asam pada pemanasan. Seringkali suatu harderner, seperti
amonium klorida atau aminium sulfat, ditambahkan yang akan menghasilkan
hidrogen klorida atau hidrogen sulfat, ditambah amonia yang bermigrasi dari
perekat. Pada kebanyakan aplikasi, produk ini merupakan produk yang heat cured. Meskipun
produk menunjukkan ketahanan terhadap air, resin yang mengandung phenol masih lebih
disukai untuk penggunaan eksterior di Amerika Serikat. Tidak seperti urea-formaldehyde,
perekat melamine-formaldehyde
tidak menunjukkan degradasi dengan pendidihan air. Mereka menunjukkan sedikit
kehilangan kekuatan ikatan dengan accelerated
test dan exterior
exposure test. Perhatian yang lebih diperlukan dalam membandingkan
kinerja dari perekat dari kelas yang berbeda, yang biasanya hanya untuk salah
satu produk komersial yang banyak diuji untuk evaluasi. Di kebanyakan negara,
produsen perekat harus bisa menunjukkan data produk yang membuktikan bahwa dia
lolos accelerated aging test sebelum bisa digunakan.
Susunan
kimia dari perekat MUF mirip
dengan perekat MF dan
UF, tapi
dengan lebih banyak variasi ada karena adanya faktor rasio melamine urea, urutan
dari penambahan komponen, suhu, pH dan waktu. Singkatnya, MUF adalah kompromi yang
baik antara kinerja yang baik dari perekat melamine dan biaya rendah dari
perekat urea