aktivasi untuk reaksi metilolasi kardanol dengan formaldehida pada pH 3 sebesar 14,37 kkalmol dan frequency factor k
o
116.104.360,02 litermol.jam. Hubungan konstanta laju reaksi k dengan suhu reaksi
dinyatakan oleh Persamaan 13 dan 14 sebagai berikut :
Konsentrasi formaldehida selama reaksi metilolasi dihitung dengan mensubstitusikan persamaan konstanta laju reaksi k Persamaan 14 pada
persamaan laju reaksi metilolasi Persamaan 10. Konsentrasi formaldehida selama reaksi metilolasi hasil percobaan dan perhitungan disajikan pada
Gambar 23 dan Lampiran 17. Pengujian persamaan laju reaksi metilolasi dengan kriteria modulus deviasi P menghasilkan nilai yang berkisar antara
1,43–3,05 Lampiran 17. Hasil pengujian tersebut menunjukkan bahwa persamaan konstanta laju reaksi metilolasi k yang dibentuk dapat menduga
laju reaksi metilolasi kardanol dan formaldehida dengan sangat tepat. Reaksi metilolasi kardanol dengan formaldehida berlangsung lebih
cepat pada suhu yang lebih tinggi Gambar 23. Hal ini disebabkan oleh laju ln k = 18,57 – 7.230,7 1T ..........................................................13
k = 116.104.360,02 e
–7.230,7 1T
..............................................14
- 1 .2 - 0 .9
- 0 .6 - 0 .3
0 .0 0 .3
0 .6
2 .4 2 .5
2 .6 2 .7
2 .8
1T x 10
-3
1
o
K ln k
Gambar 22 Plot ln k vs suhu reaksi metilolasi 1T
3. Konsentrasi Formaldehida
reaksi metilolasi yang semakin meningkat dengan semakin tingginya suhu reaksi Tabel 7 dan Gambar 22. Menurut Sastrohamidjojo 2001, kenaikan
suhu reaksi menyebabkan pergerakan molekul lebih cepat dan tumbukan antara molekul lebih intensif sehingga reaksi dapat berlangsung lebih cepat.
Laju penurunan konsentrasi formaldehida yang rendah menunjukkan reaksi metilolasi telah berjalan sempurna. Pada suhu 100
o
C, laju penurunan konsentrasi formaldehida yang rendah 0,0068 molliterjam dicapai setelah
reaksi berlangsung selama 9 jam, sedangkan pada suhu 110
o
C setelah reaksi berlangsung 6 jam 0,0205 molliterjam, dan pada suhu 120
o
C setelah reaksi berlangsung 4 jam 0,0342 molliterjam Gambar 23. Berdasarkan hal
tersebut, waktu reaksi metilolasi yang optimal yaitu 9, 6, dan 4 jam masing- masing pada suhu 100, 110, dan 120
o
C. Konsentrasi formaldehida bebas dan persentase formaldehida yang telah bereaksi setelah tercapainya waktu reaksi
yang optimal relatif sama untuk seluruh perlakuan suhu Tabel 8. Tabel 8 Konsentrasi formaldehida bebas sisa dan persentase formaldehida
yang telah bereaksi setelah tercapainya waktu reaksi yang optimal Konsentrasi
formaldehida bebas Suhu reaksi
metilolasi
o
C Waktu reaksi
optimal jam
molliter Persentase
formaldehida yang telah bereaksi
100 9
0,49 0,1674
92,44 110
6 0,50
0,1709 92,18
120 4
0,42 0,1437
93,47 0.0
0.6 1.2
1.8 2.4
2 4
6 8
10
Gambar 23 Perubahan konsentrasi formaldehida selama reaksi metilolasi pada beberapa suhu reaksi perhitungan dan percobaan
K o
n se
n tr
as i f
o rm
al d
eh id
a
m o
l li
te r
Percobaan
Perhitungan 100
•
C 110
•
C 120
•
C
Waktu reaksi metilolasi jam
4. Karakteristik dan Sifat Film Resin
Suhu reaksi metilolasi tidak berpengaruh pada karakteristik dan sifat lapisan film resin Tabel 9 dan Lampiran 18. Karakteristik dan sifat film
resin yang dihasilkan relatif sama. Hal ini disebabkan oleh reaksi metilolasi yang berlangsung sampai waktu reaksi optimalnya untuk seluruh suhu reaksi
yang digunakan. Dengan demikian, resin yang terbentuk akan memiliki struktur molekul dan sifat polimer resin yang tidak jauh berbeda.
Waktu kering, kekerasan, dan daya lentur lapisan film resin yang dihasilkan dari seluruh suhu reaksi metilolasi relatif sama Tabel 9. Waktu
kering film resin lebih lambat dibandingkan dengan vernis komersial. Namun demikian, waktu kering lapisan film resin tersebut telah memenuhi standar
mutu vernis kering sentuh 3 jam dan kering keras 6 jam. Kekerasan lapisan film resin dari seluruh suhu reaksi metilolasi lebih tinggi dibandingkan dengan
vernis komersial. Daya lentur lapisan film resin lebih baik jika dibandingkan dengan vernis komersial K
2
untuk seluruh suhu reaksi metilolasi. Jika dibandingkan dengan vernis komersial K
1
, daya lentur lapisan film resin yang dihasilkan masih perlu diperbaiki.
Tabel 9 Karakteristik dan sifat lapisan film resin yang diperoleh dari beberapa suhu reaksi metilolasi pada waktu reaksi optimalnya
Reaksi metilolasi Vernis
komersial Karakteristik dan
sifat film resin 100
o
C, 9 jam
110
o
C, 6 jam
120
o
C, 4 jam
K
1
K
2
Karakteristik resin Viskositas, 30
o
C Pa.s 15,96
15,48 15,35
- -
Kadar padatan 92,04
92,31 91,83
- -
Sifat film resin Waktu kering 28-30
o
C - Kering sentuh jam
- Kering keras jam 3,0
6,5 3,3
6,5 3,0
6,0 1,5
5,0 2,0
6,0 Kekerasan Pencil hardness
4H 4H
4H 3H
1H Daya lentur Ô mm Bending test
7,0 6,5
7,0 3,0
12,0 97,2
96,8 97,6
96,0 97,0
Daya kilap Specular gloss,60
o
- Besi - Kayu
72,4 72,1
72,5 66,0
67,0 1B
1B 1B
1B 0B
Daya lekat Cross cut tape test
‡
- Besi - Kayu
5B 5B
5B 5B
5B
‡
0B : 65 mengelupas; 1B : 35–65 mengelupas; 5B : 0 mengelupas
Daya kilap lapisan film resin untuk seluruh suhu reaksi metilolasi
relatif sama, baik dalam media besi maupun kayu Tabel 9. Dibandingkan dengan media besi, daya kilap film dalam media kayu lebih rendah.
Daya kilap lapisan film resin dalam media kayu berkisar 72,1–72,5, sedangkan vernis komersial 66–67. Daya kilap lapisan film resin dan vernis
komersial tersebut termasuk ke dalam golongan semi gloss. Penurunan daya kilap lapisan film dalam media kayu diduga disebabkan oleh permukaan
kayu yang lebih kasar dibandingkan dengan besi. Menurut Swern 1979, kekasaran permukaan dapat menyebabkan terjadinya hamburan cahaya yang
akan menurunkan kilap. Pada Tabel 9, dapat dilihat bahwa daya lekat lapisan film resin dalam
media besi relatif lemah 1 B, 35–65 mengelupas untuk seluruh suhu reaksi metilolasi. Namun demikian, daya lekat lapisan film resin dalam media kayu
menunjukkan peningkatan yang sangat nyata 5 B, 0 mengelupas. Hal serupa juga terjadi pada vernis komersial Tabel 9. Daya lekat yang baik
dalam media kayu diduga disebabkan oleh terbentuknya gaya-gaya ikatan antara film resin dengan kayu. Menurut Tobiason 1990, komposisi kimia
kayu terdiri atas selulosa 40–45 , hemiselulosa 20–30 , dan lignin 20–30 . Gugus hidroksil yang terdapat pada komponen kayu tersebut dapat
membentuk ikatan hidrogen dengan gugus hidroksil yang terdapat pada resin sehingga meningkatkan daya lekatnya. Peningkatan daya lekat lapisan film
resin tersebut disebabkan pula oleh meningkatnya peranan gaya perekatan secara mekanis melalui pori-pori. Dibandingkan dengan media besi,
permukaan kayu mengandung pori-pori yang lebih baik sehingga resin dapat berpenetrasi dengan baik ke bagian dalam kayu ketika diaplikasikan.
5. Perlakuan Terbaik
