Cari artikel

Jumat, 01 Agustus 2014

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.