1 Respon Vinir Mahoni Terhadap Perekat TUF Dari Ekstrak Serbuk Gergajian Kayu Merbau (Intsia Sp.) Kartika Tanamal Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pakuan Jalan Pakuan PO.BOX 452 Bogor, Jawa Barat Email: kartikatanamal@yahoo.com Abstrak Respon vinir mahoni terhadap perekat tanin urea formaldehida (TUF) perlu diketahui untuk mengetahui kualitas perekat TUF. Perekat TUF yang terbuat dari bahan baku yaitu ekstrak gergajian kayu merbau dapat mengurangi biaya produksi perekat dibandingkan menggunakan bahan baku sintetis seperti Urea Formaldehida dan Resorsinol. Selain itu dengan digunakannya gergajian kayu merbau sebagai bahan baku diharapkan dapat meminimalisirkan kadar emisi formaldehida yang dihasilkan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan komposisi terbaik dari pencampuran perekat TUF dan diaplikasikan pada kayu lapis mahoni. Pengujian kualitas ekstrak tanin gergajian kayu merbau dan perekat TUF dapat dilakukan dengan uji kualitatif dan kuantitatif yang terdiri dari beberapa parameter yaitu; kenampakan (uji visual), kadar padatan, gugus fungsi dengan menggunakan FTIR, viskositas, bobot jenis, ph, waktu tergelatin, kadar formaldehida bebas dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis, kerapatan, dan keteguhan rekat. Perekat campuran TUF yang digunakan dalam pengujian yaitu dengan penambahan komposisi resorsinol 0%, 2,5%, 5%, 7,5% dan 10%. Berdasarkan hasil penelitian dengan beberapa parameter diatas maka diketahui perekat campuran yang terbaik dari 5 variasi komposisi perekat campuran yaitu perekat campuran komposisi resorsinol 2,5% dengan memiliki keteguhan rekat sebesar 9,7600 kg/cm 2, kadar air sebesar 9,67% dan emisi formaldehida sebesar 0,0246 ppm, kadar padatan sebesar 26,93%, viskositas 97 P, bobot jenis sebesar 1,0951 g/ml, ph sebesar 7, formaldehida bebas 1,25x10-6 dan waktu tergelatin sebesar 22 menit. Perekat campuran dengan komposisi tersebut dapat merekatkan kayu lapis dengan baik dan tidak merusak kayu lapis. Berbeda dengan perekat
2 campuran dengan komposisi resorsinol 0%, 5%, 7,5% dan 10% yang tidak kuat merekatkan kayu lapis dengan baik. Kata kunci: formaldehida, merbau, perekat, resorsinol, tanin. PENDAHULUAN Dalam industri pengolahan kayu, perekat merupakan salah satu komponen penting dengan biaya yang relatif mahal. Perekat yang umum digunakan merupakan perekat sintetis yang berasal dari hasil pengolahan minyak bumi yang sumber dayanya bersifat tidak dapat dipulihkan (non-renewable) dan cenderung semakin tidak ekonomis. Salah satu perekat sintetis yang berbahan baku asal minyak bumi ialah urea formaldehida (UF) (Maloney, 1997). Perekat yang memakai bahan formaldehida dalam campurannya akan melepaskan emisi formaldehida ke udara, hal ini terjadi karena pada perekat tersebut terdapat formaldehida bebas, sehingga setelah menjadi produk, formaldehida tersebut akan terlepas sebagai emisi ke udara. Emisi formaldehida dalam kadar tertentu dapat menimbulkan berbagai gangguan kesehatan seperti pusing, muntahmuntah, mata berair dan lain sebagainya (Roffael, 1993). Menurut Santoso dan Sutigno, perekat formaldehida 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. Salah satu bahan lain yang dapat dipakai sebagai ekstender adalah tepung gaplek. Bahan baku perekat tersebut diolah secara kimia dari hasil minyak bumi dan keberadaannya cenderung semakin berkurang di masa yang akan datang. Komponen perekat bisa mencapai 30% dari biaya produksi, sehingga perlu dicari alternatif pengganti bahan bakunya. Kini perhatian bahan baku dialihkan kembali pada bahan perekat alam seperti tanin (Pizzi, 1983). Tanin merupakan senyawa polifenol yang kompleks dan biasanya tergabung dengan karbohidrat rendah atau mono- dan di-sakarida. Bahan tanin ini banyak ditemukan pada kulit kayu bila dibandingkan dengan pada bagian akar, buah, dan batang. Kandungan tanin dalam kayu pada umumnya terdapat dalam jumlah
3 yang sedikit, tetapi menempati presentase yang tinggi dalam kulit kayu. Salah satu pemanfaatan kulit kayu yaitu dengan memanfaatkan kandungan tanin yang berpotensi sebagai perekat (Pizzi, 1983). BAHAN DAN ALAT Bahan yang akan digunakan pada penelitian ini adalah ekstrak serbuk gergaji kayu merbau, larutan formaldehida 37%, NaOH, HCl pekat, akuades, asetil aseton, amonium asetat,dan botol plastik. Alat yang akan digunakan pada penelitian ini adalah ekstraktor, oven, desikator, viskometer Ostwald, piknometer, erlenmeyer, cawan petri, pipet tetes, buret, pipet mohr neraca, spektrofotometer UV- Vis, dan spektrofotometer Fourier Transform Infrared (FTIR). METODE Sampel yang digunakan dalam penelitian ini yaitu ekstrak serbuk gerjian merbau. Ekstrak yang diperoleh akan digunakan untuk analisis fisiko kimia, pencampuran dengan perekat TUF dan ekstender serta aplikasi pada vinir terhadap perekat campuran ekstrak dan TUF. Pencirian Kualitatif Ekstrak Tanin Pencirian mutu ekstrak tanin akan dilakukan secara visual dengan mengidentifikasi bau, warna dan bentuknya. Selain itu, akan dilakukan juga analisis dengan spektrofotometer Fourier TransformInfrared (FTIR) untuk mengetahui keberadaan gugus fungsi. Pencirian Kuantitatif Ekstrak Tanin Pencirian kuantitatif ekstrak tanin meliputi pengukuran tingat keasaman, penentuan kadar padatan, pengukuran viskositas, dan pengukuran bobot jenis, penentuan bilangan Stiasny. Pembuatan Perekat TUF Pembuatan perekat TUF akan dilakukan dengan mencampurkan ekstrak serbuk gergajian merbau hasil ekstraksi dengan urea dan formaldehida. Perbandingan tanin:urea:formaldehida adalah 25:24:48. Ekstrak serbuk gergajian merbau diaduk sambil dipanaskan sampai mengental. Urea dan formaldehida dicampurkan sampai seluruh urea larut sempurna. Sebelumnya formaldehida yang akan digunakan ditambahkan PVC sebanyak 0,1% dan CMC sebanyak 0,05% terlebih
4 dahulu. Selanjutnya, ekstrak serbuk gergajian merbau yang sudah mengental dicampurkan dengan urea-formaldehida. Pencampuran dan pengadukan dilakukan di dalam waterbathsampai campuran mengental dan terbentuk perekat. Perekat TUF ditambahkan zat aditif berupa resorsinol dengan perbandingan yang berbeda-beda, yaitu 0%; 2,5%; 5%; 7,5%; dan 10% dari bobot perekat. Campuran diaduk dan siap diaplikasikan pada pembuatan kayu lapis. Pencirian Perekat TUF Pengujian sifat fisis-kimia perekat TUF mengacu kepada Standar Indonesia (SNI 1998) yang terdiri atas: kenampakan (uji visual), kadar padatan, viskositas, bobot jenis, ph, waktu tergelatin dan kadar formaldehida bebas (Roffael 1993). Aplikasi Perekat TUF pada Kayu Lapis Penyiapan dan Pembuatan Kayu Lapis Mahoni HASIL DAN PEMBAHASAN Tanin yang digunakan dalam pembuatan campuran perekat ini adalah Vinir mahoni disiapkan dengan ukuran kurang lebih 20 cm x 20 cm. Perekat TUF disiapkan dengan berat labur 200 g/m 2. Vinir inti dilaburi perekat, kemudian disusun tiga lapis bersilangan tegak lurus menjadi bahan kayu lapis. Selanjutnya lapisan vinir tersebut dikempa dengan pemberat pada suhu kamar selama beberapa menit. Lembaran vinir kemudian dikempa pada suhu (110 ± 2) o C dengan tekanan (10-12) kg/cm 2. Kayu lapis yang telah jadi selanjutnya dikondisikan pada suhu kamar selama seminggu sebelum dibuat contoh uji. Penyiapan dan Pengujian Contoh Kayu Lapis Kayu lapis yang telah dikondisikan selama 7 hari setelah perekatan, dibuat contoh uji. Terhadap contoh uji kayu lapis tersebut dilakukan pengujian kadar air, kerapatan, keteguhan rekat dan emisi formaldehida. tanin yang berasal dari serbuk gergajian kayu merbau. Kualitas tanin dapat dilihat dari beberapa uji parameter sebagai berikut:
5 Tabel 1 Data ekstrak tanin merbau Uji Hasil Bentuk Cairan Warna cokelat kehitaman ph 5 Kadar padatan 1 % Viskositas 1,1566 (P) Bobot jenis 1,0028 g/ml Bilangan stiasny 127,72% Perekat campuran merupakan perekat yang terbuat dari campuran antara tanin, UF dan campuran resorsinol dengan komposisi 0%, 2,5%, 5%, 7,5% dan 10% dan diuji dengan parameter sebagai berikut: Tabel 2 Data hasil pengamatan perekat campuran PARAMETER KOMPOSISI RESORSINOL (%) SNI UJI 0 2,5 5 7,5 10 Kadar 35,88 26,93 28,03 28,19 29,64 49-50% padatan(%) 100-150 90 97 95 93 88 Viskositas (P) (P) Bobot Jenis 1,19 1,20 1,1233 1,0951 1,0946 1,0940 1,0934 (g/ml) g/ml ph 8 7 7 6 6 7,6-8,6 Formaldehida Maksimum 1,75x10-6 1,25x10-6 1,35x10-6 1,6x10-6 2,28x10-6 Bebas (%) 2% Waktu Minimum 258 22 22 24 25 tergelatin(menit) 60 menit Kadar padatan menunjukkan jumlah molekul yang terbentuk dari hasil reaksi polimerisasi dalam perekat. Komposisi resorsinol dari 2,5% - 10% menunjukkan hasil yang semakin meningkat. Kadar padatan berhubungan dengan ph yaitu berbanding terbalik, jika kadar padatan tinggi maka ph yang dihasilkan semakin rendah, karena proses polimerisasi terjadi
6 pada ph asam. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian yang dapat dilihat pada Tabel 2. Hasil viskositas yang diperoleh tidak sesuai dengan literatur, penambahan resorsinol pada perekat akan menambah bobot molekul, sehingga perekat menjadi kental. Peningkatan kekentalan perekat campuran mengindikasikan terjadinya reaksi antara TUF dengan resorsinol, ikatan antar komponen penyusunnya sangat kuat, baik sesama komponen kimia kayu, sesama komponen kimia dari bahan kimia maupun antara komponen kimia kayu dengan komponen kimia dari bahan kimia. Kekentalan perekat yang rendah (encer) disebabkan penggunaan larutan NaOH dan formaldehida yang cukup banyak. Namun perlu diketahui bahwa viskositas yang tinggi memang akan mempersingkat pot-life (kemampuan menembus pori kayu) sangat pengaplikasiannya pada produk kayu tetapi akan lebih cepat mengeras daripada perekat yang encer, sehingga kualitas perekatannya relatif rendah. Nilai viskositas berbanding terbalik dengan waktu tergelatin. Semakin kental perekat maka waktu tergelatinnya semakin cepat, hal tersebut sesuai dengan hasil penelitian yang dapat dilihat pada Tabel 2. Kadar formaldehida bebas yang dihasilkan pada penelitian menunjukkan bahwa perekat tersebut masih memenuhi persyaratan SNI yaitu memiliki kadar formaldehida bebas < 2 % (lihat Tabel 2). Perekat campuran yang dibuat diaplikasikan dengan kayu lapis yang terbuat dari vinir mahoni dengan beberapa parameter sebagai berikut (lihat Tabel 3). Tabel 3 Data pengamatan aplikasi pada kayu lapis PARAMETER UJI KOMPOSISI RESORSINOL (%) 0 2,5 5 7,5 10 SNI Emisi Maksimum Formaldehida 0,0303 0,0246 0,0106 0,0068 0,0057 5 (ppm) Kadar Air (%) 9,79 9,67 9,15 8,73 8,50 14% Densitas (g/ml) 0,2358 0,2396 0,2456 0,2469 0,2475 - Keteguhan Rekat Minimum Uji Kering 4,8540 9,7600 5,4400 5,1412 4,2080 10 (kg/cm 2 )
7 Pengujian emisi formaldehida pada aplikasi kayu lapis dengan perekat menunjukkan bahwa semakin tinggi kadar resorsinol yang ditambahkan maka kadar emisi formaldehida yang dihasilkan semakin redah. Hal ini disebabkan karena sifat resorsinol yang dapat menurunkan kadar emisi formaldehida yang dilepaskan ke udara. Emisi formaldehida pada kadar tertentu dapat menyebabkan bahaya seperti iritasi dan merusak cemaran lingkungan yang bersifat racun. Kadar emisi formaldehida yang diperbolehkan menurut SNI yaitu maksimum 5 ppm, maka dari hasil penelitian ini dapat diketahui hasil yang diperoleh memenuhi syarat SNI. Pengujian keteguhan rekat pada aplikasi kayu lapis perekat TUF dengan berbagai komposisi resorsinol menunjukkan hasil yang tidak memenuhi SNI, karena syarat SNI yaitu keteguhan rekat minimum 10 kg/cm 2. Sedangkan pada hasil penelitian yang diperoleh berkisar 4 kg/cm 2 9.6 kg/cm 2. Beberapa parameter diatas memperoleh hasil yang berbeda-beda, namun jika dilihat dari keteguhan rekat maka perekat campuran dengan resorsinol 2,5% yang memiliki daya rekat yang kuat dibandingkan campuran resorsinol yang lain dan tidak merusak kayu. Selain itu perekat dengan campuran resorsinol 2,5% memiliki kadar emisi formaldehida dan kadar air yang memenuhi syarat SNI. Semakin kecil kadar emisi formaldehida maka perekat kualitas perekat tersebut semakin aman digunakan karena tidak beracun. KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil penelitian maka dapat disimpulkan bahwa respon vinir mahoni yang terbaik yaitu pada perekat campuran TUF dengan komposisi resorsinol 2,5% yang memiliki kualitas terbaik sebagai perekat dengan nilai keteguhan rekat sebesar 9,7600 kg/cm 2, kadar air sebesar 9,67% dan emisi formaldehida sebesar 0,0246 ppm, kadar padatan sebesar 26,93%, viskositas 97 P, bobot jenis sebesar 1,0951 g/ml, ph sebesar 7, formaldehida bebas 1,25x10-6 % dan waktu tergelatin sebesar 22 menit. Setelah hasil penelitian ini maka diharapkan adanya penelitian selanjutnya dengan menggunakan range komposisi resorsinol yang lebih kecil agar dapat meminimalisasi penggunaan resorsinol.
8 DAFTAR PUSTAKA Maloney, T.M. 1997. Modern Particleboard for Mobile Home Decking.National Particleboard Association. Pizzi, A. 1983.Tannin-Bassed Wood Adhesives. In Wood Adhesives : Chemistry and Technology (A. Pizzi. Ed), Marcel and Dekker, Inc. New York. Roffael, E. 1993.Formaldehyde Release From Particleboard and Other Wood Based Panels. Forest Research Institute. Kuala Lumpur. Standar Nasional Indonesia (SNI). 1998. Urea Formaldehida Cair Untuk Perekat Kayu Lapis. Badan Standardisasi Nasional.