PROSIDING
ISBN:978-602-8047-99-9
SEMNAS ENTREPRENEURSHIP
Juni 2014
Hal:295-302
KARAKTERISTIK VERNIS BERBAHAN ALAM GONDORUKEM Sri Sutanti1), Sari Purnavita2), Herman Yoseph Sriyana3) 1) 2) 3)
, , Akademi Kimia Industri Santo Paulus Semarang
[email protected] Abstrak-Vernis alami lebih aman dan ramah lingkungan dibandingkan vernis sintetis. Gondorukem merupakan salah satu bahan alam yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan vernis alami. Pada proses pembuatan vernis alami, gondorukem harus dimodifikasi. Proses pembuatan vernis ini diawali dengan reaksi antara minyak biji rami dengan gliserol pada suhu 200oC, 220oC, 240oC dan 260oC, dilanjutkan reaksi dengan gondorukem pada variasi suhu yang sama. Kebutuhan bahan sebagai rasio ekivalen OH/COOH dengan variasi 1,1; 1,2; dan 1,3. Seluruh reaksi dilakukan dalam tangki berpengaduk. Penelitian ini bertujuan mempelajari karakteristik vernis alami yang dihasilkan ditinjau dari parameter gloss level, dan drying time setelah vernis diaplikasikan pada panil kayu. Gloss level rerata terbaik sebesar 65,5 % dan drying time rerata terbaik pada 1 jam 24,5 menit dimiliki vernis alami yang diproses pada suhu 220oC dengan rasio ekivalen OH/COOH = 1,2. Kata kunci: gliserol, gondorukem, minyak biji rami, rasio ekivalen OH/COOH, vernis alami. Abstract-Natural varnish is saver and more eco-green than synthetic varnish. Gondorukem is one of the natural material for making natural varnish. In the process of making natural varnish, the gondorukem must be modified. The firth process is the reaction of linseed oil with glycerol at the temperature 200oC, 220oC, 240oC and 260oC, and then the reaction with gondorukem at the same variation temperature. The material is used as the equivalent ratio OH/COOH: 1.1; 1.2; and 1.3. All of the reactions were done in the agitator tank. The aim of this research is to study about characteristic of natural varnish produced is observed from gloss level and drying time after the varnish was applied at wood panel. The best average of gloss level is 65.5% and the best average of drying time is one hour and 24.5 minutes at the natural varnish which is produced at the temperature 220oC with the equivalent ratio OH/COOH is 1.2. Key words: glycerol, gondorukem, linseed oil, equivalent ratio OH/COOH, natural varnish. PENDAHULUAN Gondorukem yang disebut juga rosin mengandung resin polimer yang
terbentuk secara alami pada tanaman pinus. Di Indonesia cukup banyak produksi gondorukem sehingga
296| Pros Sem Nas Entrepreneurship. Hal:295-302
ketersediaannya menyulitkan
tidak
(Hiller,
dkk.,
2007).
yang dikenal awam sebagai formalin. Peraturan
Pemerintah
Republik
Gondorukem merupakan salah satu
Indonesia No. 18 Tahun 1999, pada
komoditas hutan non-kayu di Indonesia.
kode
Menurut Fiebach (1993), gondorukem
formaldehid atau formalin termasuk ke
mengandung
dalam kelompok bahan berbahaya dan
asam
mempunyai
ikatan
resin
yang
rangkap,
dan
limbah
beracun
D216
(B3).
menyebutkan
Untuk
itu
perlu
umumnya dikenal dengan asam abietik.
dikembangkan vernis yang berbasis dari
Ikatan rangkap dan gugus karboksil
bahan
dalam gondorukem sangat reaktif yang
menguntungkan karena lebih aman dan
merupakan
dari
ramah lingkungan, serta pada umumnya
dapat
lebih murah. Pada penelitian ini, vernis
kunci
gondorukem.
kelemahan
Gondorukem
alam.
alami
dibuat
namun
dimodifikasi dengan minyak biji rami
dimodifikasi
terlebih
dahulu (Enos, H.I, Jr., 1968). Tanpa modifikasi,
gondorukem
gondorukem
lebih
digunakan untuk pembuatan vernis, harus
dari
Vernis
yang
(linseed oil) dan gliserol.
akan
Minyak biji rami dihasilkan dari
menghasilkan lapisan vernis yang rapuh
tanaman rami yang merupakan salah
dan mudah teroksidasi.
satu
Sumber
Daya
Alam
(SDA)
Vernis adalah bahan pelapis
Indonesia. Minyak biji rami, termasuk
transparan, berfungsi sebagai lapisan
kelompok drying oil, sangat berperan
pelindung
dalam aplikasi vernis karena selain
agar
bahan
tahan
lama
(Sunaryo, 1997). Dalam aplikasinya,
meningkatkan
vernis juga memberi efek positif lain
membantu pengeringan. Ikatan rangkap
yaitu memperindah tampilan bahan,
asam lemak dalam minyak akan kontak
sehingga
fungsi
meliputi
dengan oksigen dari udara dan terjadi
protective
coating
decorative
reaksi pembentukan senyawa peroksida
coating.
Produsen
vernis dan
vernis
pada
fleksibilitas
juga
dan hidroperoksida. Kedua senyawa ini
umumnya menggunakan bahan-bahan
selanjutnya
akan
terdekomposisi
sintetis yang cenderung berbahaya bagi
membentuk radikal bebas yang akan
kesehatan, seperti melamin formaldehid,
berperan sebagai inisiator terjadinya
dan phenol formaldehid. Kedua contoh
polimerisasi asam lemak dalam minyak.
bahan ini mengandung formaldehid atau
Proses pengeringan minyak ini terjadi
Sri S, dkk – Sains| 297
karena reaksi autoksidasi (Brock, dkk., 2000; Martens, 1974). Gliserol
dalam gondorukem. Reaksi terhadap asam resin pada umumnya dibutuhkan
pada
modifikasi
katalis dan dilakukan pada suhu tinggi.
gondorukem, akan bereaksi membentuk
Reaksi yang terjadi menurut Sutanti,S.,
ester. Reaksi antara gugus hidroksil
(2009)
gliserol dengan gugus karboksil asam
berikut:
resin
a. Reaksi tahap pertama (pembentukan
gondorukem
akan
menutup
dapat
diperkirakan
sebagai
reaktifitas asam resin yang menjadi
monogliserida).
penyebab
kelemahan
Pada reaksi tahap pertama dianggap
(Fiebach,
1993).
diperoleh
dari
gondorukem
Gliserol proses
dapat
pembuatan
yang terjadi adalah reaksi hidroksil
gugus
(-OH) dalam gliserol
biodiesel, sebagai hasil samping. Oleh
dengan gugus karboksil (–OCOR)
karenanya, penggunaan gondorukem,
dalam trigliserida dan digliserida
minyak biji rami, dan gliserol hasil
menghasilkan monogliserida.
samping biodiesel akan menghasilkan
b. Reaksi tahap ke dua (pembentukan
vernis alami sekaligus memenuhi apa
vernis).
yang digariskan oleh Dewan Riset
Pada reaksi tahap ke dua yang
Nasional (2006), yaitu pemanfaatan
terjadi dianggap sama dengan reaksi
SDA Indonesia dan limbah industri.
tahap pertama yaitu reaksi gugus
Proses pembuatan vernis pada
hidroksil
(–OH)
dalam
penelitian ini mengacu pada metode
monogliserida
proses pembuatan resin alkid, yaitu
karboksil (–OCOR) dalam asam
menggunakan metode alkoholisis atau
resin menghasilkan vernis dan air.
monoglyceride process. Minyak biji
Karena proses pada suhu tinggi,
rami direaksikan dengan gliserol untuk
maka air hasil reaksi akan menguap.
menghasilkan monogliserida. Dalam hal
Tujuan penelitian kali ini untuk
ini
trigliserida
komposisi
dan
gugus
diubah
menjadi
melalui
reaksi
operasi terbaik pada proses pembuatan
transesterifikasi dengan gliserol (Hlaing,
vernis alami ditinjau dari karakteristik
N.N.,dkk., 2006; Ikhuoria, dkk., 2004).
(gloss level dan drying time) hasil
Kemudian monogliserida direaksikan
pelapisan vernis pada panil kayu. Hasil
dengan asam resin yang terkandung
penelitian ini diharapkan dapat
monogliserida
mendapatkan
dengan
suhu
298| Pros Sem Nas Entrepreneurship. Hal:295-302
memberikan
manfaat
bagi
g/mL, bilangan iodine 180 dan bilangan
konsumen vernis untuk mendapatkan
asam
vernis alami yang lebih aman dan ramah
Sedangkan gliserol, diperoleh dari hasil
lingkungan,
Ilmu
samping pembuatan biodiesel. Gliserol
Pengetahuan dapat memperkaya dan
ini mempunyai densitas 1,296 g/mL,
meningkatkan IPTEK di bidang ilmu
dan kadar gliserol 80,95 %.
bagi
dunia
terapan khususnya proses pembuatan vernis, dan bagi
Pemerintah akan
membantu
usaha
keseimbangan
menjaga
lingkungan
dan
4,112 mg KOH/g minyak.
Proses pembuatan vernis alami meliputi:
persiapan
prosedur
penelitian
penelitian.
penelitian
dan
Persiapan
dilakukan
dengan
memotivasi kalangan industri untuk
menghaluskan
mengggunakan SDA Indonesia maupun
mempermudah reaksi dengan bahan–
memanfaatkan limbah.
bahan
lain.
gondorukem Gondorukem
untuk dianalisa
melting point dan bilangan asamnya. METODOLOGI
Gliserol
Penelitian eksperimental
dilakukan di
secara
laboratorium
dianalisa
kadar
gliserol.
Minyak biji rami dianalisa terhadap bilangan
asam,
dan
bilangan
iod
Teknologi Polimer Akademi Kimia
(Paquout, 1979). Prosedur pembuatan
Industri St. Paulus Semarang
dan
vernis alami ini yaitu minyak biji rami
rancangan
dan gliserol direaksikan dalam reaktor
acak lengkap faktorial dengan dua kali
tanki berpengaduk pada suhu 200oC,
ulangan. Dari data yang diperoleh
220oC, 240oC dan 260
dilakukan uji anava.
variabel) selama 3 jam. Kemudian
dirancang
menggunakan
Bahan untuk pembuatan vernis
ditambahkan
serbuk
o
C (sebagai
gondorukem
meliputi gondorukem, minyak biji rami,
(variabel rasio ekivalen OH/COOH =
gliserol dan terpentin. Gondorukem
1,1; 1,2; dan 1,3), dan dilanjutkan reaksi
yang digunakan, berwarna coklat tua
pada suhu yang sama selama 1,5 jam.
clear,
mempunyai m.p 76
o
C dan
Selanjutnya vernis diaplikasikan pada
bilangan asam 236,37 mg KOH/g
panil kayu. Aplikasi dilakukan dengan
gondorukem. Minyak biji rami yang
cara
digunakan berwarna kuning-coklat agak
terpentin dengan rasio 1 bagian berat
keruh, mempunyai densitas
vernis : 1 bagian volume terpentin,
0,931
melarutkan
vernis
ke
dalam
Sri S, dkk – Sains| 299
kemudian
larutan
vernis
Karakteristik vernis dianalisis
dikuaskan pada permukaan panil kayu
setelah
yang sudah dilapisi dempul. Pelapisan
pelapisan panil kayu. Karakteristik hasil
dilakukan sebanyak tiga kali pelapisan.
aplikasi vernis untuk pelapisan panil
Pengeringan hasil aplikasi dilakukan
kayu diukur dengan parameter gloss
dengan menjemurnya di bawah sinar
level, dan drying time. Hasil penelitian
matahari.
ditunjukkan pada Tabel 1, dan profil
Hasil
aplikasi
dianalisa
terhadap gloss level dan drying time.
vernis
diaplikasikan
untuk
hasil rerata ditunjukkan pada Grafik 1, dan Grafik 2 sebagai berikut:
HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 1. Hasil uji gloss level dan drying time vernis alami yang dihasilkan I II Gloss Drying Time Gloss Drying Time Level (jam : menit) Level (jam : menit) 1.A 51,6 3 : 20 56,5 3 : 46 1,1 1.B 65,1 3 : 10 65,0 3 : 27 1.C 57,0 3 : 26 60,2 3 : 25 1.D 58,1 3 : 45 58,4 3 : 17 2.A 63,7 1 : 55 61,6 1 : 11 1,2 2.B 65,4 1 : 29 65,6 1 : 20 2.C 60,3 2 : 05 61,1 2 : 48 2.D 56,7 2 : 15 60,3 2 : 20 2.A 45,2 2 : 20 50,9 2 : 00 1,3 2.B 60,4 1 : 32 61,6 2 : 09 2.C 59,6 2 : 50 56,0 2 : 04 2.D 53,0 2 : 37 50,2 2 : 05 Keterangan: A: proses pada suhu 200oC; B: proses pada suhu 220oC; C: proses pada suhu 240oC; D: proses pada suhu 260oC. Rasio OH/COOH
Sampel
300| Pros Sem Nas Entrepreneurship. Hal:295-302
Grafik 1. Hubungan suhu reaksi dengan gloss levelpada rasio ekivalen OH/COOH 1,1; 1,2; 1,3
Grafik 2. Hubungan suhu reaksi dengan drying time pada rasio ekivalen OH/COOH 1,1; 1,2; 1,3. Performents hasil aplikasi vernis yang diinginkan oleh masing-masing orang dapat
berbeda-beda.
Secara
umum,
orang cenderung menginginkan vernis yang gloss, dan cepat kering (Sunaryo, A., 1997). Pada Tabel 1, Grafik 1. dan Grafik 2. terlihat bahwa vernis dengan rasio 1,2 memberikan hasil aplikasi
Sri S, dkk – Sains| 301
dengan gloss level cenderung tinggi dan
proses pembuatan vernis, reaksi yang
drying
terjadi tidak hanya reaksi utama saja
time
Meskipun
tidak
terlalu
demikian,
hasil
besar. aplikasi
yaitu
reaksi
pembentukan
vernis pada penelitian ini rata-rata
monogliserida dan pembentukan vernis,
memberikan hasil positif, gloss level
tetapi juga terjadi reaksi oksidasi dan
mayoritas di atas 50 %, dan drying time
polimerisasi minyak biji rami karena
(kering sentuh) kurang dari 4 jam.
mempunyai ikatan rangkap (Brock, dkk.,
Gloss level dan drying time dari
2000; Martens, 1974), serta reaksi
vernis dapat dipengaruhi juga oleh
langsung antara gugus karboksil asam
jumlah
dalam
minyak
biji
rami
yang
gondorukem
dengan
gugus
digunakan. Jumlah minyak biji rami
hidroksil gliserol (Sutanti, 2009). Kedua
yang semakin banyak (rasio OH/COOH
reaksi ini akan menyebabkan vernis
kecil), akan menyebabkan gloss level
menjadi lebih viskos, sehingga gloss
tinggi dan drying time besar. Ini berati
level
bahwa lapisan film yang terbentuk
pengeringan menjadi lambat. Proses
mempunyai daya kilap tinggi tetapi
pengeringan pada tahap aplikasi vernis
lama mengering. Sebaliknya jumlah
juga dipengaruhi oleh cuaca pada saat
minyak biji rami yang sedikit (rasio
penjemuran di bawah sinar matahari.
OH/COOH besar), menyebabkan gloss
lebih
Uji
rendah
statistik
dan
dengan
proses
teknik
level rendah dan drying time kecil, yang
Anava memberikan kesimpulan bahwa
berarti daya kilap lebih rendah tetapi
suhu reaksi dan rasio bahan (rasio
lebih cepat mengering. Hal ini sesuai
ekivalen
dengan
pengaruh terhadap gloss level dan
sifat
minyak
nabati
pada
umumnya yaitu gloss, non polar dan
OH/COOH)
memberi
drying time pada hasil aplikasi vernis.
boiling point tinggi (Swern, 1994; Ketaren, 1986), sehingga meskipun gloss tetapi sukar menguap.
KESIMPULAN Proses pembuatan vernis dengan
Profil pada Grafik 1. dan Grafik
bahan baku gondorukem, minyak biji
2. juga menunjukkan bahwa akibat suhu
rami dan gliserol mampu menghasilkan
reaksi yang tinggi akan menurunkan
vernis yang memberikan kualitas baik
gloss level
vernis.
ditinjau dari gloss level, dan drying time.
dijelaskan
bahwa
Hal
ini dapat
pada
suhu
tinggi,kecepatan reaksi meningkat. Pada
Pada penelitian ini, kondisi terbaik dengan gloss level tinggi dan cepat
302| Pros Sem Nas Entrepreneurship. Hal:295-302
kering
terjadi
pada
rasio
bahan
(OH/COOH) = 1,2 dengan suhu reaksi
Hiller
K dan Herzig “Gondorukem”, ensiklopedia.
MF, 2007, Wilkipedia
220oC. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan banyak
Hlaing, N. N., Oo, M. M., 2006, “Manufacture of Alkyd Resin from Castor Oil”, Proceedings of WASET, Vol. 36, ISSN 20703740.
terimakasih kepada Dinas Pendidikan dan Kebudayaan Provinsi Jawa Tengah selaku
pemberi
dana
penelitian,
Direktur Akademi Kimia Industri Santo Paulus
Semarang
yang
telah
memfasilitasi kegiatan penelitian di laboratorium, serta sdri. Admiati yang telah membantu penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA Brock, T., Groteklaes, M., Mischke, P., 2000, “European Coatings Handbook”, Th. Schafer, Hannover, Germany. Dewan Riset Nasional, 2006, “Agenda Riset Nasional 2006-2009”, Jakarta. Enos, H.I, Jr., George C. Harris, Glen, W. Hedrick, 1968, ”Rosin and Rosin Derivatives” dalam KirkOthmer, ”Encyclopedia of Chemical Technology”, ed. 2, vol. 17, John Wiley & , Inc., New York. Fiebach, K., 1993, “Resins, Natural”, dalam Ullmann’s, “Encyclopedia of Industrial Chemistry”, vol. A23, pp 73-88, VCH Verlagsgesellschaft, Federal Republic of Germany.
Ikhuoria, E. U., Aigbodion, A. I., and Okieimen, F. E., 2004, “Enhancing the quality of alkyd resins using methyl esters of rubber seed oil”, Trop. J. Pharm. Res., 3(1): 311-317. Ketaren, S., 1986, “Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan”, ed.6, Universitas Indonesia. Martens, C.H, 1974, “ Technology of Paints, Varnishes and Lacquers “, pp 23-41, Robert E. Krieger Publishing Company, New York. Paquout, C. IUPAC, 1979, “Standard Methods for the Analysis of Oils, Fat and Derivates”, Cara uji minyak dan lemak, SNI 01-35551998, Badan Standardisasi Nasional. Sunaryo, A., 1997, “Reka Oles Mebel Kayu”, PIKA, Kanisius, Yogyakarta. Sutanti, S., 2009, “Kinetika Reaksi Poliesterifikasi Gliserol dan Anhidrida Ftalat yang Dimodifikasi dengan Penambahan Minyak Jagung dan Anhidrida Maleat”, Perpustakaan Teknik Kimia UGM, Yogyakarta. Swern, D., 1964, “Bailey’s Industrial Oil and Fat Products”, 3 ed, John Wiley & Sons, Inc., USA.
