RESIN MELAMIN-FORMALDEHIDA

PENDAHULUAN

Resin melamin-formaldehida diperkenalkan di Jerman oleh Henkel pada tahun 1935. Resin ini termasuk dalam golongan resin amino yang diproduksi melalui reaksi polikondensasi antara melamin dan formaldehida. Dibanding resin amino lainnya, seperti resin urea-formaldehida, mempunyai kelebihan yakni transparan; kekerasan(hardeness) yang lebih baik; stabilitas termal yang tinggi; tahan terhadap  air, bahan kimia, dan goresan;  dan bersifat sebagai flame retardant.   Dari kelebihan ini, penggunaan resin ini sangat luas, seperti pada industri perekat, tekstil, laminasi, kertas, pelapisaan permukaan ( surface coatings), moulding dan sebagainya.

Amerika saerikat, Eropa dan Asia Tenggara adalah pasar terbesar dari melamin. Permintaan akan material ini di Amerika Serikat dan Eropa Barat tumbuh sekitar 3%  pertahun dalam kurung waktu 2001 – 2006 dan secara global diprediksi tumbuh sekitar 4,5% pertahun. Laju pertumbuhan akan permintaan di Asia Tenggara diharapkan akan lebih cepat karena peningkatan produksi laminat untuk keperluan domestic dan ekspor. 

ASPEK KIMIAWI

Reaksi pembentukan resin melamin-formaldehida merupakan reaksi polikondensasi yang sampai pada tahap akhir penggunaannya terdiri dari tiga tahap. Tahap pertama adalah reaksi metilolasi dengan formaldehida membentuk melamin termetilolasi (gambar 1).

Molekul melamin mengandung tiga gugus amina primer dan setiap gugus tersebut mempunyai potensi untuk bereaksi dengan dua mol formaldehida hingga dapat membentuk produk heksametilolmelamin, jika rasio formaldehida/melamin cukup tinggi. Dalam medium alkali (pH >9) maka produk yang dihasilkan secara esensial adalah trimetilolmelamin dan heksametilolmelamin

Tahap kedua adalah tahap kondensasi membentuk jembatan eter dan melepaskan air atau pembentukan jembatan metilen dengan melepaskan formaldehida, bergantung pada pH. Sebagai contoh kondensasi dari molekul monometilolmelamin

Tahap akhir adalah tahap kondensasi lanjut yang pada akhirnya membentuk produk polimer terikatsilang dengan struktur jejaring tiga dimensi.

Parameter yang sangat penting dalam pembentukan resin melamin-formaldehida adalah:

-    rasio molar atau rasio massa dari bahan baku (melamin dan formaldehida)

-       kemurnian bahan baku

-       pH

-       waktu dan

-       temperature

PROSES PRODUKSI

Resin melamin-formaldehida biasanya dipreparasi secara batch (5 – 20 m³). Proses kontinu juga dapat dilakukan, terutama untuk produksi resin perekat (lem).

a.      Produksi Batchwise

Prosedur batchwise adalah metode yang paling banyak digunakan untuk produksi resin melamin-formaldehida secara industrial. Walaupun kapasitas produksi relative kecil, proses ini dapat dilakukan perluasan varitas produk dan setiap saat dapat dilakukan perubahan produk. Gambar 1 menyajikan diagram pabrik untuk produksi resin dalam bentuk larutan berair (aqueous solutions).

Reaksi dilakukan dengan dua atau lebih tahapan dalam reaktor (stainless steel, No. St. 1.4541 atau St. 1.4571) berpengaduk (berbentuk piringan atau jangkar). Reaktor ini juga dilengkapi dengan alat pemanas dan pendingin,serta alat ukur pH dan temperatur. Pada tahap pertama (reaksi hidroksimetilasi atau metilolasi) dilakukan pada pH, temperatur dan waktu tertentu, bergantung pada sifat produk yang diinginkan. Tahap berikutnya adalah reaksi kondensasi dengan pengadukan dan pemanasan secara refluks. pH larutan dipertahankan pada nilai tertentu dan lamanya refluks  bergantung dari sifat produk yang diinginkan.Setelah kondensasi selesai, produk dievaporasi dengan tekanan tereduksi untuk memproteksi resin terhadap oksidasi/deteorisasi. Evaporasi dilakukan hingga diperoleh larutan dengan konsentrasi tertentu. Kualitas resin yang dihasilkan kemudian dibandingkan dengan spesifikasinya dan selanjutnya dimasukkan kedalam tangki penyimpan (wadah produk final).

Sebagai contoh, pembuatan resin untuk impragnasi kertas yang digunakan dalam memproduksi bahan laminasi dekoratif. 126 bagian (berbasis massa) melamin dimasukkan ke dalam larutan yang diaduk berisi 120 bagian formaldehida 40% dan 70 bagian air pada temperature ruang. Campuran reaksi dibawa ke pH 9 dengan penambahan larutan natrium hidroksida dan dipanaskan secara cepat (20 – 30 menit) sampai temperature 100^oC. Setelah melamin terlarut, proses berlangsung secara eksotermal, penambahan larutan natrium hidroksida dilakukan secara kontinu, untuk memelihara pH 8,5 – 8,8 sampai sepanjang proses kondensasi. Kondensasi dilakukan dengan cara refluk dan pengadukan secara kuat. Indikator bahwa kondensasi selesai yakni dengan mengambil sampel, kemudian diuji kompatibilitasnya dengan air. Jika pada rasio 1 : 1,5 masih kompatibel, dicirikan dengan sedikit kekeruhan ketika air yang ditambahkan sebanyak 1,5 kali dari jumlah larutan sampel pada suhu 20^oC. Selanjutnya, larutan didinginkan secara cepat dan pH dibawa ke nilai 9,5 – 10  pada temperature ruang. Produk yang dihasilkan mempunyai kandungan padatan 55% dan biasanya jernih.

Resin melamin-formaldehida dapat juga diproduksi dalam bentuk bubuk/padatan (gambar 2). Dalam hal ini, pertama-tama dibuat larutan resin aqueous dan kemudian diumpankan/dimasukkan ke dalam spray drier, dimana ia akan teratomisasi oleh suatu spray disk atau nozzle.

Tetesan (droplets) yang dihasilkan dipanaskan dalam aliran gas panas yang dibangkitkan melalui pemanasan udara tak langsung dalam suatu heat exchanger atau dengan campuran gas buangan panas dengan udara. Bubuk dikumpul pada menara dan dialirkan kedalam pemisah siklon atau filter. Selanjutnya dilewatkan ke wadah pencampur (mixing bin) dan penyaring vibrasi untuk kemudian dikemas dalam kantong atau drum.

b. Produksi Kontinu (Sinambung)

Industri produksi kontinu dari resin melamin-formaldehida diselenggarakan untuk memperbesar kapasitas karena adanya peningkatan permintaan. Kekurangan dari produksi kontinu adalah bahwa banyaknya yang diproduksi per satuan waktu pada pabrik tertentu hanya dapat bervariasi dalam batas yang relatif sempit. Merubah produk juga bukan hal yang mudah. Dilain pihak, prosedur kontinu memberikan kualitas produksi sangat seragam.

Dari berbagai proses kontinu yang dipatenkan, umumnya menunjukkan perbedaan dalam variasi temperature, pH, konsentrasi atau modifier. Aliran proses dan produk tetap tidak berubah. Gambar 3 menyajikan diagram prose produksi kontinu untuk larutan resin aqueous. Dibanding dengan proses batch, perbedaan utama nampak pada seri reaktor yang digunakan dalam proses kontinu.

Produksi resin dalam bentuk bubuk juga dapat dilakukan dengan proses kontinu, yakni larutan resin dalam wadah temporer diumpankan secara kontinu ke spray tower dan selanjutnya seperti dalam pembentukan bubuk dalam proses batch.

APPLIKASI

Aplikasi dari resin melamin-formaldehida sangat luas meliputi:

1. Bahan perekat dalam industri pengerjaan kayu (woodworking industry)
2. Pembuatan kertas untuk tujuan dekoratif
3. Bahan cetakan (molding materials)
4. Bahan baku untuk pelapis permukaan (surface coatings)
5. Bahan peningkat daya regang/rentang dan kekuatan basah(wet strength) dalam industry kertas
6. Sebagai textile auxiliaries dan leather auxiliaries
7. Sebagai flameproofing agents

Dirangkum dari berbagai SUMBER