Optimization of a Glyoxalated Tannin-Based Non-Isocyanate Polyurethane Adhesive Formula for Plywood

Proses pembuatan kayu lapis membutuhkan perekat yang berdaya rekat tinggi untuk membuat produk dengan kualitas yang baik. Salah satu perekat yang dapat digunakan yaitu poliuretan dengan kelemahan sifat toksik dan tidak terbarukan sehingga dibutuhkan perekat yang berasal dari bahan organik. Salah satu perekat yang dikembangkan adalah poliuretan non-isosianat berbasis tanin terglioksalasi (Bio-PUNI-TG) yang memiliki kemampuan dalam membentuk ikatan uretan seperti poliuretan. Akan tetapi, Bio-PUNI-TG memiliki karakteristik yang lebih rendah dibanding perekat poliuretan sintesis sehingga dibutuhkan peningkatan lebih lanjut. Peningkatan properti Bio-PUNI-TG dilakukan dengan optimasi formula dengan menggunakan teknik response surface methodology (RSM). Penelitian dilakukan dengan mengekstraksi tanin kulit kayu mangium (KKM) dengan menggunakan metode maserasi air panas yang kemudian disintesis dengan glioksal campuran berperan sebagai substitusi poliol. Tanin-glioksal kemudian disintesis dengan dimetil karbonat (DMC) dan heksametilen tetraamina (HMTA) yang berperan sebagai substitusi isosianat. Perekat disintesis sesuai rancangan RSM kemudian dioptimalkan degan 4 respon berupa kadar padatan, viskositas, kekuatan kohesi, dan mass loss. Hasil optimasi mendapatkan model fitting untuk menentukan formula terbaik yang diaplikasikan ke kayu lapis. Formula terbaik dikarakterisasi meliputi kadar padatan, pH, waktu gelatinasi, reologi, dan hidrolisis. Perekat diaplikasikan sebagai perekat kayu lapis menggunakan kempa panas dengan kombinasi berat labur 200 g m–2 dan 150 g m–2 dan waktu kempa 10 menit dan 15 menit. Kayu lapis kemudian diuji sifat fisis dan mekanisnya. Ekstraksi serbuk KKM berkadar air 10,67% menghasilkan rendemen ekstrak tanin sebesar 21,70% dengan karakteristik kadar padatan 93,20%, pH 4,51, viskositas sebesar 0,05 mPa s, bilangan stiasny 71,80%, dan berwarna coklat kehitaman. Skema RSM menggunakan design expert-13 menghasilkan 11 formula berbeda. Pengujian parameter menghasilkan formula terbaik (FT) dengan 3 nisbah tanin-glioksal-HMTA yaitu FT 1 (1:2:0,55), FT 2 (1:3:0,65), dan FT 3 (1:2:0,62). Perekat memiliki kadar padatan >60% dari ketiga formula, dengan pH netral-basa lemah, nilai mass loss berada 18%-30% dengan pH filtrat netral-basa lemah. Waktu gelatinasi perekat kurang dari 1 menit pada suhu 180 °C. Kayu lapis memiliki kadar air memenuhi standar di bawah 14%, kerapatan tertinggi mencapai 0,37 g cm–3 masuk dalam kategori kayu lapis kelas ringan, pengembangan tebal dan daya serap air di atas 12% dan 60% sehingga masih termasuk kualitas interior meskipun begitu masih terdapat beberapa kombinasi yang masuk dalam kategori semi-eksterior, keteguhan rekat sudah memenuhi standar 0,7 MPa dan bahkan ada yang mencapai 1,06 MPa lebih tinggi dibandingkan penelitian terdahulu dengan kerusakan kayu (wood failure) bervariasi ada yang mencapai 100% dan adhesive failure.