Cari artikel

Sabtu, 16 Agustus 2014

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