https://doi.org/10.22487/kovalen.2022.v8.i2.15900

## Delaminasi Perekat Polivinil Asetat Berbasis Air Satu Komponen untuk Aplikasi Kayu Keras Ulin dan Merbau
[Delamination on Polyvinyl Acetate Water Based Adhesive One Component for Ulin and Merbau Hard Wood Working Application]
Retno Indarti, Agustinus Ngatin, Robby Sudarman, Tifa Paramitha, Rony Pasonang Sihombing 
Department of Chemical Engineering, Politeknik Negeri Bandung
Abstract. Water-based  adhesive  was  one  of  the  most  important  media  for  bonding  substrates  to  one  another because of their environmental friendly character. Previously, in the application of hardwood adhesives such as Ulin and Merbau ,  the  type  of  adhesive  used  was  a  two-component  system.  For  this  reason,  a  one-component water-based adhesive was introduced in this study. The advantage of these was environmental friendly and highl durability. In this application, delamination was one of the important parameters to determine whether the adhesive used  was  well  penetrated  or  not.  For  this  reason,  delamination  will  be  the  main  parameter  in  this  study.  This research  includes  the  preparation  of  tools  and  materials,  manufacture  of  PVA  (polyvinyl  alcohol)  solution, polymerization of polyvinyl acetate by mixing the main raw material of vinyl acetate monomer and PVOH solution using  APS  (ammonium  persulfate)  initiator.  The  polymerization  process  was  carried  out  at  1  atm  pressure  and 75 o C – 80 o C  temperature  accompanied  by stirring  with  ±500  rpm  rotation  rate. Final product is  a homopolymer PVAc  (polyvinyl  acetate)  with  PVOH  Z-210  with  AAEM  (acetoacetoxy  ethyl  methacrylate)  content  having  an acetoxy functional group. A delamination test was carried out on the final product with a modified test based on Japanese Agricultural Standard 1152 where the product was immersed in water for 360 minutes, then placed in an oven at 40 o C for 18 hours. Samples using PVOH with AAEM content have an average delamination rate of 0.67- 1.67% while existing products on the market have an average delamination rate of 45.83-52.08%.
Keywords : PVAc, modified PVOH, delamination, wood adhesive
Abstrak. Perekat berbasis air merupakan salah satu media yang sangat penting untuk menyatukan substrat satu dengan lainnya karena sifatnya yang ramah lingkungan. Sebelumnya, dalam aplikasi perekatan kayu keras seperti kayu ulin dan merbau, jenis perekat yang digunakan merupakan perekat dua komponen. Untuk itu perekat berbasis air  satu  komponen  diperkenalkan  pada  penelitian  ini.  Keuntungan  yang  didapat  dari  perekat  berbasis  air  satu komponen adalah selain ramah lingkungan, juga tahan lama. Dalam aplikasinya, delaminasi merupakan salah satu parameter penting untuk menentukan apakah perekat yang dipakai terpenetrasi dengan baik atau tidak. Untuk itu, delaminasi akan menjadi parameter utama dalam penelitian ini. Penelitian ini meliputi tahap persiapan alat dan bahan, pembuatan larutan PVOH ( polyvinyl alcohol ), polimerisasi polivinil asetat dengan mencampurkan bahan baku utama monomer vinil asetat dan larutan PVA dengan menggunakan inisiator APS  ( ammonium persulfate ). Proses polimerisasi dilakukan pada tekanan 1 atm dan temperatur 75 0 C - 80 0 C yang disertai pengadukan dengan laju putaran ±500 rpm. Produk akhir berupa perekat yang merupakan emulsi homopolimer PVAc ( polyvinyl acetate ) dengan PVOH Z-210 yang memiliki kandungan gugus fungsional acetoxy dalam senyawa AAEM ( acetoacetoxy ethyl methacrylate) . Uji delaminasi dilakukan pada produk akhir dengan modifikasi pengujian berdasarkan standar Japanese Agricultural Standard 1152 dimana produk direndam dalam air selama 360 menit, kemudian dimasukkan ke  dalam  oven  suhu  40 0 C  selama  18  jam.  Berdasarkan  hasil  pengujian,  sampel  dengan  menggunakan  PVOH dengan kandungan AAEM memiliki rerata tingkat delaminasi 0,67-1,67%, sedangkan produk eksisting di pasaran memiliki rerata tingkat delaminasi 45,83-52,08%
Kata kunci : PVAc, PVOH termodifikasi, delaminasi, perekat perkayuan .
Diterima:  22 Mei 2022, Disetujui: 13 Juli 2022
Sitasi:   Indarti, R., Ngatin, A., Sudarman, R., Paramitha, T., dan Sihombing, RP. (2022). Delaminasi Perekat Polivinil Asetat Berbasis Air Satu Komponen untuk Aplikasi Kayu Keras Ulin dan Merbau. KOVALEN: Jurnal Riset Kimia , 8(2): 113-119.
https://bestjournal.untad.ac.id/index.php/kovalen
 Corresponding author E-mail : rony.pasonang.sihombing@polban.ac.id
Indarti  et al.

## LATAR BELAKANG
Penggabungan dua substrat dapat dilakukan  dengan  beberapa  cara.  Salah satunya dengan menggunakan perekat (Sa’ad et  al. ,  2020).  Berbagai  jenis  substrat  dapat disatukan  dengan  menggunakan  perekat. Salah satunya adalah substrat kayu. Indonesia merupakan negara dengan produksi kayu yang cukup besar karena merupakan negara tropis.
Kayu merupakan media yang cukup sering digunakan dalam kehidupan keseharian manusia. Berdasarkan tingkat ketahanan, jenis kayu  dikelompokkan  menjadi  lima  kelas  awet (Muslich  &  Rulliaty,  2016).    Kelas  tersebut diantaranya adalah kelas I (sangat awet), kelas II  (awet),  kelas  III  (sedang),  kelas  IV  (tidak awet)  dan  kelas  V  (sangat  tidak  awet).  Kayu yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah kayu Ulin dan kayu Merbau, karena jenis kayu tersebut sering digunakan dan masing-masing dari  kedua jenis kayu tersebut termasuk dalam kayu  keras  pada  kelas  I  dan  kelas  II.  Dalam dunia  industri  perkayuan,  jenis  kayu  ini digunakan  untuk  aplikasi decking  outdoor (Anonim,  2022a;  Anonim,  2022b).  Dalam aplikasi lain, kerasnya jenis kayu ini dapat juga digunakan  dimanfaatkan  sebagai  bantalan kereta  (Ramadhan,  2021).  Tingkat  kekerasan dan  keawetan  kayu  Ulin  masuk  ke  dalam kategori  kelas  I  dan  kayu  Merbau  masuk  ke dalam kategori kelas III dan II. Tingkat kerasnya kayu  sebanding  dengan  kerapatan  serat  yang ada di dalam kayu tersebut. Semakin keras kayu yang digunakan, semakin tinggi tingkat kerapatan serat  yang  terdapat  di  dalamnya  (Hamdy  & Setiawan, 2017). Hal ini mengakibatkan keterbatasan  penggunaan  perekat  untuk  jenis kayu dengan kerapatan tinggi.
PVOH  merupakan  jenis  protektif  koloid.
Protektif  koloid  berfungsi  untuk  mencegah
aglomerasi  di  bagian  permukaan  partikel polimer.  Rantai  protektif  koloid  merupakan bagian  dari  rantai  yang  teradsorpsi  kuat  pada permukaan  partikel  dan  bagian  utama  rantai diperpanjang ke fasa cair (Lange, 2011). Jenis protektif    koloid  dengan  gugus  fungsional tertentu  biasanya  digunakan  supaya  produk mencapai karakteristik yang diinginkan (Barboutis & Kamperidou, 2021).
Tingkat kerasnya kayu sebanding dengan kerapatan  serat  yang  ada  di  dalam  kayu tersebut. Semakin keras kayu yang digunakan, semakin  tinggi  tingkat  kerapatan  serat  yang terdapat  di  dalamnya  (Hamdy  &  Setiawan, 2017).  Hal  ini  mengakibatkan  keterbatasan penggunaan  perekat  untuk  jenis  kayu  dengan kerapatan tinggi.
Perekat  polvinil  asetat    (PVAc)  adalah jenis  basis  perekat  yang  biasanya  digunakan untuk  aplikasi  perkayuan  (Sina  Ebnesajjad, 2010). Hal ini dikarenakan sifatnya yang dapat melakukan  penetrasi  ke  materi  berpori, harganya  yang  relatif  murah  dan  ramah lingkungan  (Abdelghany et  al. ,  2019;  Chiozza et  al., 2018).  Perekat  jenis  ini  dapat  dibuat melalui  proses  polimerisasi  adisi.  Struktur dasar  dari  perekat  jenis  ini  ditunjukkan  pada Gambar  1.  Kelemahan  dari  PVAc  diantaranya adalah rendahnya ketahanan terhadap kelembapan dan air (Olad et al ., 2021). Untuk meningkatkan  properti  tersebut,  beberapa langkah dapat dilakukan. Salah satunya adalah dengan melibatkan keberadaan polivinil alkohol (PVOH) termodifikasi.
Gambar 1. Struktur PVAc

## Indarti  et al.
Salah  satu  bahan  yang  digunakan  dalam sintesis PVAc adalah PVOH. Jenis dari material ini sangat beragam. Dimulai dari PVOH dengan berat  molekul  rendah  hingga  PVOH  dengan berat  molekul  tinggi.  Dalam  beberapa  kondisi tertentu, jenis PVOH dengan gugus fungsional tertentu  dapat  digunakan  untuk  mencapai tujuan yang diinginkan. PVOH seri Gohsenx Z- 210  digunakan  dalam  penelitian  ini  karena PVOH  Gohsenx  Z-210  memiliki  tambahan AAEM  ( acetoacetoxy  ethyl  methacryate )  di dalamnya dan belum ada penelitian sebelumnya yang menggunakan PVOH termodifikasi jenis ini. Struktur AAEM (Gambar 2)  memiliki  kandungan  gugus  fungsional acetoacetoxy (Taylor & Winnik, 2004)
Gambar 2 . Struktur AAEM
Berbagai  macam  pengujian  dilakukan untuk melihat karakter PVAc. Standar pengujian  karakter  PVAc  dengan  properti ketahanan  terhadap  air  yang  baik  dapat dilakukan dengan mengacu pada standar EN- 204-205  dan  JAS  ( Japanese  Agricultural Standard ) 1152. Dalam dunia industri,
Delamination  Test juga  diberlakukan  untuk menguji sebuah perekat. Penelitian ini menggunakan kombinasi kedua standar tersebut untuk mengetahui delaminasi aplikasi perekat  kayu  pada  kayu  keras.  Kayu  keras biasanya  digunakan  sebagai  perekat  dua komponen, dimana salah satunya adalah resin crosslinker , namun dalam penelitian ini, perekat PVAc satu komponen digunakan dengan tujuan kemudahan aplikasi dan nilai keekonomisan.

## METODOLOGI PENELITIAN

## Bahan dan Peralatan
Penelitian  ini  menggunakan  bahan  baku antara lain PVOH termodifikasi Z-201, monomer  vinil  asetat,  APS,  PVOH,  aquades, dan aditif. Bahan untuk pengujian adalah kayu ulin  dan  merbau.  Alat  yang  dipakai  dalam penelitian  ini  adalah dropping  funnel ,  reaktor, buret,  pengaduk,  pengukur  suhu,  kondensor dan penangas.

## Prosedur Penelitian

## Proses polimerisasi
Pengaliran  gas  nitrogen  dilakukan  dalam proses sintesis dengan menggunakan kecepatan  pengadukan  sekitar  50 –  500  rpm (opsional).  Pemanasan  akan  didapat  dari  alat penangas.
Langkah pertama diawali dari pembuatan larutan PVOH, dimana air dan PVOH dilarutkan dengan adanya pemanasan. Kemudian secara bertahap,  monomer  dimasukkan  bersama- sama  dengan  larutan  APS  ke  dalam  proses sintesis. Suhu dipertahankan pada 75⁰C - 80⁰C hingga  akhir  feeding.  Setelah  feeding  selesai, pengadukan  dibiarkan  selama  waktu  tertentu untuk  stabilitas  produk,  kemudian  suhu diturunkan  ke  dalam  suhu  ruang  sambil ditambahkan  larutan PVOH  termodifikasi sebanyak 1% agar viskositas tidak terlalu tinggi (±10.000  cps)  dan  produk  dapat  diambil (Athawale & Kulkarni, 2009).
Penelitian  dilakukan  dengan  membuat beberapa  sampel  hasil  sitesis  polimerisasi. Sampel tersebut diaplikasikan pada kayu keras dengan  sampel  standar  D3  (sampel  perekat dengan  karakter water  resistant yang  baik) yang  ada  di  sudah  ada  di  pasaran.  Pengujian dilakukan  dengan  merendamkan  sampel  kayu keras yang sudah diaplikasikan dengan perekat ke  dalam  air  selama  6  jam,  kemudian  sampel
Acetoacetoxy group

## Indarti  et al.
dikeluarkan  dan  dimasukkan  ke  dalam  oven dengan  suhu  40 ⁰C  selama  18  jam.  Hal  ini bertujuan untuk memberikan ruang gerak pada serat  padat  dalam  kayu  keras.  Selanjutnya kayu  yang  sudah  diberi  perlakuan,  dinilai  dari keempat  sisi  yang  bersinggungan  dengan perekat.  Sisi  1  (depan),  sisi  2  (kanan),  sisi  3 (belakang),  sisi  4  (kiri).  Tingkat  delaminasi dilihat  dari  banyaknya  bagian  yang  terbuka pada tiap sisi.

## Skema polimerisasi
Reaktor dan kelengkapan reaksi polimerisasi ditunjukkan pada Gambar 3. Keterangan: 1)  Pengaduk 5) Kondensor 2)  Buret 6) Rekator 3)  Droping funnel 7) Penangas 4)  Pengukur suhu

## Gambar 3. Reaktor polimerisasi

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil perlakuan pada kayu ulin, didapatkan  bahwa  pada  sampel  pembanding, hasil  rata-rata  delaminasi  seluruh  sisi  adalah 52,08%  dengan  rata-rata  standar  deviasi sebesar  5,05%,  sedangkan  pada  sampel produk  didapatkan  hasil  rata-rata  delaminasi seluruh  sisi  sebesar  1,67%  dengan  rata-rata standar deviasi sebesar 2,89% (Gambar 4). Hal ini menunjukkan bahwa sampel dapat diaplikasikan dengan baik pada kayu Ulin yang
memiliki tingkat kekerasan dan tingkat keawetan level I. Contoh visual pada Gambar 5 dan Gambar 6 menunjukkan contoh foto visual hasil  delaminasi  sebelum  (kiri)  dan  sesudah perlakuan (kanan).
Gambar 4. Hasil delaminasi pada kayu ulin
Gambar 5. Foto  visual  delaminasi  kayu  ulin pada sampel pembanding
Gambar 6. Foto  visual  delaminasi  kayu  ulin pada sampel produk
96.67
76.67 6.67 28.33 1.67 1.67 1.67 1.67 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 1 2 3 4 d ela min as i (% ) sisi sampel pembanding produk
Indarti  et al.
Berdasarkan perlakuan pada kayu Merbau,  didapatkan  hasil  yang  ditunjukkan pada  Gambar  7.  Hasil  yang  didapat  adalah pada  sampel  pembanding,  hasil  rata-rata delaminasi seluruh sisi adalah 45,83% dengan rata-rata  standar  deviasi  sebesar  5,25%, sedangkan  pada  sampel  produk  didapatkan hasil  rata-rata  delaminasi  seluruh  sisi  sebesar 0,67%  dengan  rata-rata  standar  deviasi sebesar  1,15%.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa sampel  dapat  diaplikasikan  dengan  baik  pada kayu  Merbau  yang  memiliki  tingkat  kekerasan level I-III dan tingkat keawetan level I-II. Contoh visual  pada  Gambar  8  dan  Gambar  9 menunjukkan contoh foto visual hasil delaminasi sebelum (kiri) dan sesudah perlakuan (kanan
Gambar 7. Hasil delaminasi pada kayu merbau
Gambar 8. Foto visual delaminasi kayu merbau pada sampel pembanding
Gambar 9. Foto visual delaminasi kayu merbau pada sampel produk
Fenomena  ini  terjadi  karena  senyawa AAEM  pada  PVOH  termodifikasi  memiliki  b- karbonil di sepanjang ikatan samping (Pal et al. ,
2012).  Adanya  senyawa  AAEM  juga  dapat memulai  terjadinya  ikatan  silang  ( crosslinking chain )  pada  polimer  perekat  kayu  (Boscan, 2017).  Hal  ini  karena  kayu  mengandung senyawa  amina  dan  AAEM  dapat  berikatan silang  dengan  senyawa  amina  bahkan  dalam suhu  ruang  (Tariq et  al., 2022;  Yang et  al. , 2022). Beberapa kemungkinan
rute fungsionalisasi  antara  AAEM  dan  senyawa amin  digambarkan  pada  Gambar  10  dan Gambar 11 (Zoller et al., 2016).
Gambar 10. Rute 1 reaksi AAEM dan senyawa amina 81.67 70.00
6.67 25.00 1.67 0.33 0.33 0.33 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 1 2 3 4 dela minas i (% ) sisi sampel pembanding produk
Indarti  et al.
Gambar 11. Rute 2 reaksi AAEM dan senyawa amina
Hal  ini  yang  menjadikan  AAEM  memiliki ketahanan  yang  baik  terhadap  kenaikan  suhu dan  kelambapan,  sehingga  saat  digunakan dalam  perekat  PVAc  sifat  ini  dapat  digunakan untuk  menutupi  kekurangan  yang  ada  pada PVAc.

## KESIMPULAN
Sintesis  polimer  PVAc  telah  berhasil dibuat dengan polimerisasi air – protektif koloid -  monomer  menggunakan  APS  sebagai inisiatornya.  Penggunaan  PVOH  termodifikasi Gohsenx  Z-210  berpengaruh  pada  tingkat delaminasi  kayu  keras  Ulin  dan  Merbau. Penggunaan PVOH Gohsenx Z-210 menurunkan  rerata  tingkat  delaminasi  pada aplikasi perkayuan secara signifikan dari 45,83- 52,08%  hingga  5,05-5,52%.  Untuk  proses aplikasi, diharapkan dapat memanfaatkan hasil penelitian ini untuk mengatur fenomena nilai uji yang diinginkan sesuai penggunaan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Kami  ucapkan  terima  kasih  kepada Politeknik  Negeri  Bandung  dan  Kanematsu Corperation  atas  dukungannya.  Penelitian  ini dibiayai oleh Politeknik Negeri Bandung melalui Skema  Penelitian  Mandiri  Surat  Perjanjian
nomor  B/114.131/PL1.R7/PG.00.03/2022  dan bahan baku PVOH termodifikasi didukung oleh Kanematsu Corperation.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim. (2022a). 5 Pilihan lantai kayu Outdoor /  Decking  Terbaik  2022  Mengenal Decking kayu . (Www.lantaikayu.asia/daftar-kelas- kayu/),1 –13. Anonim.  (2022b). Daftar  Kelas  Kayu  Terbaik Dari Kekerasan , . (Www.lantaikayu.asia/harga-decking- kayu/) 1 –8.
Abdelghany, A. M., Meikhail, M. S., & Asker, N. (2019). Synthesis and structural- biological correlation of PVC\PVAc polymer  blends. Journal  of  Materials
Research  and  Technology , 8 (5):  3908 – 3916.
Athawale,  V.  D.,  &  Kulkarni,  M.  A.  (2009).
Preparation and properties of urethane/acrylate composite by emulsion polymerization  technique. Progress  in Organic Coatings , 65 (3): 392 –400.
https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2009.0
3.004 Barboutis,  I.,  &  Kamperidou,  V.  (2021).  Shear strength of beech wood joints bonded with commercially produced PVAc D3 adhesives. International Journal of Adhesion  and  Adhesives ,  105,  102774. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2020.1 02774
Chiozza,  F.,  Santoni,  I.,  &  Pizzo,  B.  (2018). Discoloration of poly(vinyl acetate) (PVAc)  gluelines  in  wood  assemblies. Polymer  Degradation  and  Stability , 157 : 90 –99.
Boscan, F. (2017). Emulsion polymerization of superhydrophobic
monomers . Universidad del País Vasco, Biscay.
Hamdy,  N.,  dan  Setiawan,  A.  (2017).  Model Pengembangan  Struktur  Dan  Bahan Pada  Elemen  Tiang  /  Kaki  (  Super Structur  )  Pada  Permukiman  Rumah Tradisional  Bugis  Makssar  di  Kawasan
Pesisir Kota Makassar . Prosiding SINALTSUB-I .  Seminar  Ilmiah  Nasional Teknik  Sipil  Universitas  Bosowa,  4 Dessember  2017,  Makassar,  hlm.  149 – 165.

## Indarti  et al.
Lange,  H.  (2011).  Emulsion  polymerization  of vinyl acetate with renewable raw materials as  protective  colloids. Degree  Project  in Coating Technology 2nd Level, 30 ECTS , 40.
Muslich,  M.,  &  Rulliaty,  S.  (2016).  Ketahanan 45 Jenis Kayu Indonesia Terhadap Rayap Kayu  Kering  Dan  Rayap  Tanah. Jurnal Penelitian Hasil Hutan , 34 (1): 51 –59.
Olad, A., Anarchi, M., & Nosrati, R. (2021). The effect  of  silica/zeolite-A  nanocomposite on  the  polyvinyl  acetate  wood  adhesive. Scientia Iranica , 28 (3F): 1953 –1961.
Pal,  S.,  Das,  A.,  Maiti,  S.,  &  De,  P.  (2012). Synthesis  and  characterization  of  a biodegradable  polymer  prepared  via radical
copolymerization
of 2-
(acetoacetoxy)ethyl  methacrylate  and molecular  oxygen. Polymer  Chemistry ,
3 (1): 182 –189.
Ramadhan,  F.  (2021).  Kajian  penggunaan bantalan kayu dan bantalan sintetis pada jembatan  di  lintas  kiaracondong – cicalengka  kertas  kerja  wajib.  [ Kertas Kerja Wajib ]. PTDI-STTD, Bekasi.
Sa’ad,  D.,  Turmizi,  T.,  &  Azwar,  A.  (2020). Pengaruh Temperatur Operasi Dan Jenis
Perekat Terhadap Kekuatan
Geser
Sambungan  Rekat  Sabuk  Pengangkut (Belt Conveyor) Pada Pt. Pupuk Iskandar Muda. Jurnal Mesin Sains Terapan , 4 (1): 23.
Sina Ebnesajjad. (2010). Handbook of
Adhesives  and  Surface  Preparation_ Technology, Applications and Manufacturing. Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/C2010-0-65918-9
Tariq, S., Irusta, L., Fernández, M., & Paulis, M. (2022).  Kinetic  study  of  crosslinking between
acetoacetoxy
and hexamethylene  diamine  functionalized waterborne  latexes  in  two-pack  systems. Progress in Organic Coatings , 165.
Yang, Y., Gao, Y., Wang, X., An, H., Liang, S., Wang, R., Li, N., Sun, Z., Xiao, J., & Zhao, X. (2022). Preparation and properties of a self-crosslinking  styrene  acrylic  emulsion using amino-functional graphene oxide as a  crosslinking  agent  and  anti-corrosion filler. Journal  of  Materials  Research  and Technology , 16: 1814 –1823.
Zoller, A., Kockler, K. B., Rollet, M., Lefay, C., Gigmes,  D.,  Barner-Kowollik,  C.,  & Guillaneuf,  Y.  (2016).  A  complete  kinetic study  of  a  versatile  functional  monomer:
Acetoacetoxyethyl methacrylate (AAEMA). Polymer  Chemistry , 7 (35): 5518 –5525.