KARYA TULIS
TEORI ADHESI SPESIFIK PEREKAT
Disusun Oleh: Tito Sucipto, S.Hut., M.Si. NIP. 19790221 200312 1 001
DEPARTEMEN KEHUTANAN
FAKULTAS PERTANIAN
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis haturkan kepada Allah SWT atas segala nikmat dan
keajaiban-Nya sehingga dapat menyelesaikan karya tulis mengenai “Teori
Adhesi Spesifik Perekat“.
Karya tulis ini berisi tentang gambaran umum mengenai teori adhesi
spesifik perekat sebagai dasar memahami perekatan kayu. Penulis berharap
semoga karya tulis ini dapat memperkaya khasanah wawasan dan pengetahuan
di bidang ilmu dan teknologi kayu.
Tulisan ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis mengharapkan saran
dan masukan yang konstruktif demi menyempurnakan karya tulis.
Medan, Desember
2009
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI... ii
DAFTAR TABEL... iii
DAFTAR GAMBAR ... iv
Adhesi Spesifik ... 1
DAFTAR TABEL
Halaman
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Ikatan Van der Waals ... 3
TEORI ADHESI SPESIFIK PEREKAT
Adhesi Spesifik
Specific adhesion theory (teori adhesi spesifik) disebut juga teori
adsorpsi, yaitu sebagai keadaan dimana perekat akan menempel ke substrat
karena adanya gaya intermolekul dan gaya interatom antara atom dan molekul
dari kedua material. Gaya intermolekul dan gaya interatom antara atom dan
molekul dapat terjadi pada semua jenis. Ikatan sekunder seperti ikatan van der
Waals, ikatan hydrogen dan gaya elektrostatis dapat dikatakan sederajat dengan
ikatan ionic, kovalen dan metallic coordination bonds. Dalam perekatan kayu,
semua jenis ikatan sekunder (ikatan van der Waals, ikatan hidrogen dan gaya
tarik elektrostatis) memegang peranan yang penting (Pizzi, 1994).
Specific adhesion (adhesi spesifik) melibatkan interaksi antara
permukaan yang datar dan rata dengan perekat. Interaksi yang terjadi bisa
berupa ikatan kimia, adsorpsi (pengikatan air dengan substrat yang lain karena
perbedaan gaya permukaan) atau hanya pembasahan (wetting). Saat ini
specific adhesion theory berkembang menjadi adsorption theory (Packham,
2003).
Adsorpsi adalah proses di mana suatu molekul perekat tertarik ke lokasi
spesifik pada suatu permukaan solid. Ikatan van der Waals berhubungan
dengan interaksi umum antara molekul. Semakin besar polaritas elektris dua
molekul, semakin besar juga atraksi molekular antar molekul. Perekat dan
substrat molekul barangkali memiliki karakter kimiawi spesifik yang akan
meningkatkan adhesi (chemisorbtion) (Blomquist, 1983).
Istilah adhesi spesifik timbul dengan menganggap berbagai gaya fisik
dan kimia mempengaruhi kekuatan ikatan material. Tujuan penetrasi perekat
adalah untuk memperluas permukaan bidang rekat sebagai tempat terjadinya
adhesi spesifik. Bidang kontak permukaan molekular meliputi dinding dari
intermolekul, yaitu ikatan hidrogen, interaksi dwipolar dan gaya dispersi (gaya
London) (Blomquist, 1983).
Tabel 1. Jenis ikatan dan energinya
Jenis ikatan Energi ikatan
(kJ/mol) Ikatan primer (primary bonds)
Ionic
Iakatan donor-akseptor (donor-acceptor bonds)
Bronsted acid-base interaction
(i.e. up to a primary ionic bond)
Lewis acid-base interaction
≤ 1000
≤ 80 Ikatan sekunder (secondary bonds)
Hydrogen bonds (excluding flourine)
Van der Waals bonds
Permanent dipole-dipole interaction
Menurut teori adhesi spesifik, faktor utama adhesi adalah gaya tarik
molekul (ikatan van der Waals, ikatan hidrogen) antara kayu dan perekat.
Pendapat ini didukung oleh pengamatan/observasi, dan juga didasarkan pada
kemungkinan menggabungkan material tertentu tanpa menggunakan perekat
(seperti lembaran kwarsa). Hal ini bisa lakukan pada material, jika
permukaannya benar-benar bersih sampai tingkatan atom. Karena permukaan
yang bersih seperti itu pada kenyataannya tidak bisa diproduksi, kekuatan
molekular tidak bisa diaktifkan tanpa intervensi dari suatu perekat. Jika suatu
lapisan minyak atau air yang tipis diaplikasikan pada bidang datar material
ikatan yang kuat sampai mereka diuapkan (evaporasi) atau diserap (absorpsi)
(Tsoumis, 1991).
Gaya tarik-menarik fisik terdiri atas tiga gaya intermolekul yang
memegang peranan penting dalam formasi ikatan antara perekat polymer
dengan struktur molekul kayu, yaitu ikatan van der Waals, gaya London dan
ikatan hidrogen. Ikatan van der Waals terdiri dari gaya dwikutub (polar), yaitu
molekul kutub positif yang mempunyai gaya tarik yang kuat dengan molekul
kutub negatif lain. Gaya London merupakan gaya tarik yang lebih lemah dari
molekul nonpolar. Ikatan hidrogen adalah suatu gaya dwikutub khusus yang
meliputi gaya tarik yang kuat antara atom hidrogen bermuatan positif dengan
atom elektronegatif dari molekul lain. Ikatan hidrogen cukup penting dalam
ikatan permukaan (interfacial) dari kutub perekat polymer untuk hemisellulosa
dan sellulosa yang memiliki banyak gugus hidroksil (Vick, 1999).
Gambar 1. Ikatan Van der Waals
Gambar 2. Ikatan kimia
Ikatan kimia kovalen (covalent) terbentuk ketika atom non-logam
saling berhubungan dan berbagi elektron untuk membentuk molekul. Contoh
sederhana suatu ikatan kovalen adalah penggunaan bersama elektron dengan
dua atom hidrogen untuk membentuk unsur hidrogen. Ikatan kovalen adalah
ikatan kimia yang paling kuat, yaitu lebih dari sebelas kali kekuatan ikatan
hidrogen (Vick, 1999).
Mekanisme terjadinya adhesi oleh ikatan hidrogen meliputi ikatan
hidrogen antara perekat dan kelompok substrat, seperti halnya ikatan hidrogen
pada perekat dengan molekul air atau ikatan hidrogen kimiawi kelompok
substrat. Kedua mekanisme tersebut berlaku pada perekatan kayu, bahkan
setelah perekat mengeras dan sambungan telah dikondisikan lembab dengan
kadar air ±10%. (Pizzi, 1994).
Bagaimanapun, substansi yang berperan sebagai perekat harus
menghasilkan ikatan yang tahan lama, serta tahan terhadap kondisi lingkungan
yang digunakan. Ciri substansi seperti itu adalah harus memiliki nilai kohesi
tinggi, mengingat gaya tarik molekul disebabkan oleh polaritas (gaya elektris)
antara perekat dengan material yang direkatkan. Kayu bersifat polar (hidroksil
bebas dari molekul sellulosa), oleh karena itu substansi yang sesuai sebagai
perekat harus bersifat polar. Pembentukan ikatan kimia primer antara kayu
dengan perekat dapat terjadi, terutama dengan menggunakan perekat
formaldehida (Tsoumis, 1991).
Selama dua kayu sirekat digabungkan secara bersama, cairan perekat
harus membasahi (wetting) dan tersebar secara merata yang berhubungan
dengan kedua permukaan. Molekul perekat harus merata di atas permukaan
dan ke dalam permukaan masing-masing yang berhubungan dengan struktur
molekul kayu, sehingga gaya tarik intermolekul antara perekat dan kayu
menjadi efektif. Permukaan kayu kelihatan seperti halus dan rata/datar, tetapi
secara mikroskopik, terdiri atas puncak, lembah dan celah, dilengkapi serabut
terlepas dan serat lainnya yang tersebar (Vick, 1999).
Marra (1992) menyatakan bahwa perekat akan mengalami lima tahapan
lapisan film (flowing), sebagian perekat beralih dari permukaan terlabur ke
permukaan pasangannya (transferring), perekat merembes ke dalam sirekat
(penetrating), perekat membasahi kedua permukaan sirekat (wetting) dan
perekat mengalami pematangan dan menjadi substansi yang keras (solidifying).
Perekat harus memiliki sifat keterbasahan (wettability) yang tinggi dan
viskositas yang akan menghasilkan aliran kapiler yang baik untuk menembus
struktur kayu, saat pemindahan dan absorpsi udara, air dan zat di permukaan
Referensi
Adhesion Theory. www.specialchem4adhesives.com/resources/adhesionguide/
index.aspx?id=theory4.
Blomquist, R.F. 1983. Fundamentals of Adhesion. In: Blomquist, R.F.,
Christiansen, A.W., Gillespie, R.H. and Myers, G.E. (Eds); Adhesive
Bonding of Wood and Other Structural Materials. Forest Product
Technology USDA Forest Service and The University of Wisconsin.
Chap. 1.
Gent, A.N. and R.M. Hamed. 1983. Fundamentals of Adhesion. In:
Blomquist, R.F., Christiansen, A.W., Gillespie, R.H. and Myers, G.E.
(Eds); Adhesive Bonding of Wood and Other Structural Materials.
Forest Product Technology USDA Forest Service and The University of
Wisconsin. Chap. 2.
Marra, A.A. 1992. Technology of Wood Bonding: Principles in Practise. Van
Nostrand Reinhold. New York.
Packham, D.E. 2003. A Seventy Year Perspective and Its Current Status.
School of Materials Science. University of Bath. UK.
Pizzi, A. 1994. Advanced Wood Adhesives Technology. Marcel Dekker, Inc.
New York.
Tsoumis, G. 1991. Science and Tecnology of Wood; Structure, Properties,
Utilization. Van Nostrand Reinhold. New York.
Vick, C.B. 1999. Adhesive Bonding of Wood Material. In: Wood Handbook:
Wood as an Engineering Material. Forest Product Technology. USDA
