Tentang pengeleman kayu
Proses
pengeleman dan perekatan kayu merupakan salah satu aspek yang sangat penting
dalam industri woodworking
saat ini. Hampir semua produk woodworking
saat ini dibuat melalui proses pengeleman. Kayu laminasi, partikel board, plywood, veneer yang banyak digunakan
dalam industri woodworking
saat ini semuanya membutuhkan proses pengeleman. Pada industri mebel,
pengeleman juga dibutuhkan pada proses assembling untuk menyatukan potongan
komponen-komponen kayu menjadi satu produk mebel.
Seiring
dengan kebutuhan industri woodworking,
maka industri lem kayu (wood
adhesive) juga telah berkembang dengan sangat maju saat ini. Ada
banyak sekali jenis dan merk produk-produk wood
adhesive yang ditawarkan untuk digunakan dalam industri woodworking. Jadi sebenarnya
para pelaku industri woodworking
hanya tinggal memilih produk yang paling tepat untuk digunakan sesuai dengan
spesifikasi yang dibutuhkannya. Namun kenyataannya, banyaknya jenis produk yang
ditawarkan ini malah semakin membingungkan bagi para pelaku industri woodworking. Banyaknya
pilihan menuntut para pelaku industri woodworking
untuk memiliki pengetahuan yang cukup mengenai proses pengeleman pada kayu.
Untuk bisa
membantu memberi tambahan pemahaman mengenai pengeleman kayu, maka kami akan
mencoba menyajikan artikel tentang dasar-dasar teori mengenai pengeleman kayu.
Artikel ini kami terjemahkan dari buku “The
handbook of Chemistri of Wood Composite, chapter 9 Wood adhesion and Adhesives”
karangan dari Charles R Frihat, USDA, Forest Service, Forest product
laboratory, Madison, WI.
Artikel ini
akan kami tuliskan secara bersambung sampai seluruh isi dari buku itu dapat
tersajikan semuanya.
Tinjauan
umum mengenai pengeleman kayu.
Pengeleman
terhadap kayu sebenarnya sudah dilakukan oleh manusia sejak dulu. Tercatat pada
jaman Mesir kuno (3000 tahun yang lalu) manusia telah melakukan pengeleman
terhadap kayu, dan sampai sekarang masih dilakukan. Pada saat ini meskipun
industri woodworking
dan wood adhesive
sudah berkembang sangat maju, ternyata masih ada banyak aspek fundamental dalam
pengeleman kayu yang masih belum dapat dimengerti secara gamblang. Dibutuhkan
pengetahuan dan sudut pandang dari berbagai disiplin ilmu yang saling berkaitan
untuk memahami fenomena tentang pengeleman kayu ini karena satu disiplin ilmu
saja ternyata tidak cukup.
Secara mekanik,
kekuatan adhesi pada suatu pengeleman kayu didefinisikan sebagai daya yang
dibutuhkan untuk memisahkan kedua komponen kayu yang direkatkan. Kekuatan
mekanik ini ternyata ditentukan oleh ikatan polimer yang terjadi di dalam adhesive dan ikatan antara
adhesi dengan kayu. Jadi kita harus memperhitungkan daya kimiawi dari adhesives dan daya mekanik antara kayu
dengan lem dan interaksi antara keduanya. Karena kekuatan adhesi adalah
pengukuran terhadap kerusakan, maka proses penghitungannya ditentukan oleh
pengukuran kekuatan minimal yang terukur yang melebihi kekuatan ikatan itu pada
kondisi tertentu. Konsep yang dipakai adalah bahwa daya rekat merupakan
rangkaian ikatan, sehingga kerusakan akan terjadi pada bagian yang paling lemah
dari rangkaian ikatan tersebut. Suatu pengeleman yang baik adalah ketika test
dilakukan, maka kerusakan terjadi pada substrat bukannya pada ikatan. Hal ini
menunjukkan bahwa ikatan yang terbentuk memiliki kekuatan yang cukup besar, melebihi
kekuatan dari substrat.
Langkah-langkah
pengeleman kayu.
Secara umum ada
3 langkah pengeleman kayu, yaitu: persiapan permukaan kayu untuk menyediakan
interaksi yang baik antara adhesives
dengan substrate, pembentukan kontak antara lem dengan permukaan kayu dan
pengerasan (setting) dari lem.
- Persiapan permukaan
Masalah
permukaan ini merupakan hal yang relatif sulit ditangani pada proeses
pengeleman kayu karena kompleksitas dari kayu. Kayu merupakan hasil dari
tumbuhan yang bisa mempunyai vareasi sifat-sifat tergantung dari jenis dan
keadaan pada masa pertumbuhannya. Ini merupakan bagian dari ilmu kimia dan ilmu
morfologi (bagian dari biologi yang mendalami tentang struktur makhluk hidup).
Persiapan permukaan ini dapat dilakukan secara kimia dan mekanik atau kombinasi
antara keduanya. Dalam beberapa kasus bahan adhesives
kadang-kadang harus dimodifikasi untuk mengatasi masalah yang sulit diatasi
pada permukaan kayu.
- Pembentukan kontak antara adhesives dengan kayu
Untuk
mendapatkan kontak yang sempurna maka bahan adhesive
harus berujud cairan. Proses ini menyangkut teori rheology dan energi permukaan. Rheology adalah ilmu
mengenai deformasi dan aliran antara cairan dan padatan. Sedangkan energi
permukaan dinyatakan sebagai suatu pengkutuban antara adhesive dan permukaan kayu.
Kompatibilitas dan kontak yang lebih baik akan menghasilkan peningkatan hasil
kekuatan adhesi yang dihasilkan.
- Pengeringan dan pengerasan dari adhesive.
Proses
pengeringan ini tergantung pada jenis
adhesives. Jika suatu hot
melt adhesive digunakan, maka proses pengerasan lem akan terjadi
bersamaan dengan proses pendinginan dari adhesive
yang meleleh. Beberapa adhesive
yang lain dibentuk menjadi bentuk cairan dengan cara dilarutkan dalam suatu
pelarut baik pelarut air atau solven. Adhesives
akan mengeras dan memadat pada saat terjadi penguapan pelarut dan meninggalkan
bahan adhesive sebagai bahan yang keras dan padat. Sebagian jenis lem yang
lain menjadi keras karena terjadinya reaksi polimerisasi dari bahan lem
tersebut. Reaksi polimerisasi ini adalah reaksi pembentukan suatu ikatan
molekul yang berukuran besar dari banyak molekul-molekul yang berukuran kecil.
Sebagian besar adhesive kering karena
kombinasi dari reaksi polimerisasi dan penguapan dari pelarutnya.
Begitu ikatan
sudah terbentuk maka pengetesan yang dilakukan adalah untuk melihat efeknya
apabila ikatan tersebut dikenai gaya-gaya yang mungkin terjadi pada saat produk
tersebut digunakan. Gaya yang mempengaruhi hasil pengeleman tersebut bisa saja
merupakan faktor internal dari kayu seperti penyusutan dan pengembangan kayu
akibat dari perubahan lingkungan atau gaya-gaya dari luar seperti gaya tekan,
dorongan atau tarikan pada saat suatu produk tersebut digunakan. Karena itu
test-test terhadap kekuatan adhesi tentu saja dikondisikan untuk bisa
mensimulasikan kondisi yang terjadi pada saat produk tersebut digunakan.
Pemahaman
mengenai kekuatan ikatan ini memerlukan pengertian secara kimia dan mekanik.
Kekuatan adhesi adalah kekuatan ikatan antara bahan adhesive dengan permukaan
kayu yang merupakan ilmu kimia, sedangkan kegagalan pengeleman bisa juga
diakibatkan ketidak sempurnaan kontak antara permukaan dengan lem yang
merupakan problem mekanik.
Pengertian
tentang ilmu rheology
(ilmu tentang deformasi cairan dan padatan, aliran material), kima organik,
polimerisasi dan mekanika akan membawa ke pengertian yang lebih baik mengenai
poses pengeleman kayu. Tetapi kompleksitas dari sifat-sifat kayu membuat
penghitungan terhadap hasil pengeleman menjadi sulit dilakukan. Seringkali terjadi
suatu jenis lem kayu bekerja lebih baik pada jenis kayu tertentu dibandingkan
dengan jenis kayu yang lain atau sebaliknya. Hasil pengetesan akan semakin
bervareasi apabila pengetesan dilakukan dalam kondisi yang berbeda-beda. Hal
ini tentu saja merupakan kesulitan tersendiri pada saat menentukan suatu
adhesive yang paling tepat untuk digunakan pada suatu proses produksi. Jadi
dapat dikatakan bahwa kayu merupakan substrat yang paling mudah direkatkan,
tetapi tetapi juga sekaligus merupakan substrat yang paling sulit diprediksi
hasilnya.