Kekasaran Amplas 6 Jenis Kayu: Pengaruhnya pada Daya Rekat Coating

Apa itu pengaruh kekasaran amplas terhadap daya rekat coating? Pengaruhnya adalah hubungan langsung antara grit amplas dan kemampuan permukaan kayu dibasahi cairan coating. Semakin tepat grit yang dipakai, semakin baik pembasahan dan ikatan film coating pada kayu. Pada pengujian enam jenis kayu furniture, amplas 180 grit menghasilkan wettability tertinggi, sementara grit yang terlalu halus justru menurunkan energi permukaan.

Kayu yang sama bisa memberi hasil finishing yang berbeda hanya karena grit amplasnya beda. Riset yang diterbitkan Forests pada 2023 menguji ini secara sistematis pada enam spesies: Pinus radiata, Pinus sylvestris, Larch, Hemp oak, Catalpa, dan Camphor. Kelima tingkat grit yang diuji adalah 180, 240, 320, 400, dan 500. Temuannya tidak seragam. Satu angka menonjol di awal: Pinus radiata yang diamplas P180 mencatat surface free energy 88,09 mJ/m2, tertinggi di antara semua sampel, dengan sudut kontak air hanya 4,53 derajat.

Metode: bagaimana grit diuji

Tiap goresan amplas membuka serat, mengekspos gugus hidroksil, dan mengubah topografi mikro tempat coating menempel. Tujuan finishing bukan kayu yang paling halus saat disentuh, melainkan permukaan yang paling siap diikat cairan.

Tim peneliti Chinese Academy of Forestry menyiapkan sampel 100 mm x 58 mm x 8 mm, dikondisikan dua minggu pada suhu 20 derajat dan kelembapan 65% sebelum diuji. Pengamplasan dilakukan 140 sampai 150 kali searah serat dalam satu menit, dibersihkan dengan hembusan udara bertekanan. Kekasaran diukur tegak lurus serat dengan mikroskop 3D pada tiga titik, luas 2 mm2, perbesaran 500 kali. Pengukuran sudut kontak memakai tetes 7 mikroliter untuk coating akrilik waterbased dan 2 mikroliter untuk cairan standar. Tiap kombinasi spesies dan grit punya setara kondisi uji.

Coating yang dipakai adalah sealer akrilik waterbased WDP300, dengan solid content 25,20%, dilapiskan tiga kali masing-masing 120 gram per meter persegi, jarak semprot 200 mm, nozzle 1,8 mm. Daya rekat diuji dengan cross-cut tape test GB/T 4893.4-2013, skala 0 sampai 5, di mana angka kecil berarti lebih baik.

Temuan utama: P180 paling basah, tiap kayu merespons berbeda

Hasil pengukuran sudut kontak equilibrium menunjukkan pola yang jelas. Pada kayu tanpa amplas, Pinus radiata sudah paling basah dengan sudut 21,09 derajat, sedangkan Camphor paling menolak air pada 63,85 derajat. Setelah diamplas, hampir semua spesies menjadi lebih mudah dibasahi.

Pinus radiata P180 mencatat 4,53 derajat, Larch P180 4,56 derajat. Kedua angka ini adalah yang terendah, artinya cairan paling menyebar. Sebaliknya, grit yang makin halus tidak selalu lebih baik. Pada radiata, sudut naik lagi ke 9,41 derajat di P240, 15,55 derajat di P320, dan 17,72 derajat di P400. Uji statistik menegaskan grit dan jenis cairan berpengaruh sangat signifikan (p < 0,01), spesies berpengaruh signifikan (p < 0,05).

Surface free energy mengonfirmasi hal yang sama. Nilai tertinggi untuk tiap grit dicapai radiata: 88,09 mJ/m2 pada P180, 87,39 pada P240, 84,45 pada P320, 81,05 pada P400, 84,12 pada P500. Nilai kontrol radiata sendiri 84,19 mJ/m2, sedangkan Camphor kontrol hanya 55,05 mJ/m2 dan tetap terendah di semua grit (63,13 sampai 73,17 mJ/m2). Semakin tinggi SFE, semakin cepat cairan menyebar dan menembus permukaan.

Ada satu pengecualian yang penting. Pinus sylvestris justru turun SFE setelah diamplas. Kontrolnya 78,83 mJ/m2, lalu jatuh ke 65,98 pada P180 dan terus turun hingga 54,01 pada P500. Sudut kontak airnya malah naik: 38,67 derajat kontrol, 48,18 pada P180, 58,16 pada P240, bahkan 72,55 pada P500. Peneliti mencatat resin hidrofobik pada spesies ini naik ke permukaan saat diamplas, sehingga permukaan menjadi kurang basah meski terlihat lebih halus. Ini pengingat bahwa amplas tidak bekerja identik pada semua kayu.

Untuk daya rekat coating akrilik waterbased, hardwood sedikit lebih baik dari softwood secara umum. Pada skala GB/T di mana 0 adalah lepas 0% dan 5 adalah lepas lebih dari 65%, Camphor mencatat daya rekat terbaik 0,4 dengan nilai K terendah 0,13, sedangkan Hemp oak mencatat 0,6 dengan K tertinggi 0,82. Nilai K di sini adalah laju perubahan sudut kontak dari model M-D, semakin tinggi K maka coating semakin cepat mencapai keseimbangan pembasahan. Peneliti menyimpulkan K adalah indikator yang baik untuk memprediksi daya rekat.

Kenapa grit dan spesies menentukan hasil

Tiga faktor menjelaskan variasi ini.

Pertama, struktur anatomi. Pada hardwood, pembuluh dan pori memengaruhi kekasaran awal. Kayu dengan pembuluh besar memberi topografi yang berbeda setelah diamplas dibanding kayu bertekstur homogen seperti radiata dan Larch.

Kedua, energi permukaan. SFE yang tinggi berarti permukaan punya energi lebih untuk menarik cairan. Amplas P180 meningkatkan kekasaran mikro yang masih kasar secara visual, tetapi justru mengekspos gugus reaktif dan memberi luas kontak lebih besar untuk tetesan. Ketika grit dinaikkan ke P400 dan P500, permukaan menjadi terlalu halus, luas kontak tetesan mengecil, debu amplas yang mengisi pori juga mengurangi SFE.

Ketiga, kimia permukaan. Pada pinus ber-resin, pengamplasan memindahkan resin ke permukaan. Resin bersifat hidrofobik, sehingga menaikkan sudut kontak air dan menurunkan SFE. Karena itu urutan wettability tidak bisa disamaratakan antar spesies.

Implikasi praktisnya sederhana. Wettability yang baik membantu coating waterbased menyebar rata, masuk ke pori, dan membentuk ikatan yang stabil. Daya rekat yang diukur lewat cross-cut test berkorelasi dengan K, bukan dengan seberapa halus permukaan saat diraba.

Posisi Piksel Industries

Di workshop Piksel Industries, urutan finishing untuk kayu jati adalah dempul tipis hanya pada bagian yang agak cacat, lalu sanding sealer sebagai cat dasar, woodstain, dan top coat waterbased. Top coat DOFF untuk kaligrafi, GLOSS untuk jam dinding. Seluruh proses memakai waterbased tanpa pelarut organik keras.

Temuan grit P180 sebagai titik wettability tertinggi menjadi rujukan untuk memilih grit sebelum sealer, bukan grit paling halus yang tersedia. Untuk jati rakyat yang dipakai pada komponen maksimal 40 cm, konsistensi grit lebih menentukan dari sekadar mengejar kehalusan. Sampel dalam riset dikondisikan pada 20 derajat dan kelembapan 65%, yang sejalan dengan pentingnya menjaga kadar air sebelum coating agar dimensi stabil. Pada kayu dengan karakter berminyak atau ber-resin, hasil Pinus sylvestris menjadi catatan: grit halus tanpa pembersihan debu yang baik justru bisa menurunkan daya ikat.

Kesimpulan

Riset enam spesies dengan lima tingkat grit menunjukkan grit 180 memberi wettability dan SFE tertinggi, dengan Pinus radiata mencapai 88,09 mJ/m2 dan sudut kontak 4,53 derajat. Daya rekat terbaik dicatat Camphor pada grade 0,4 dengan K 0,13, sedangkan Hemp oak 0,6 dengan K 0,82. Pinus sylvestris menjadi pengecualian karena resin hidrofobik yang naik ke permukaan menurunkan SFE setelah diamplas. Pelajarannya: pilih grit berdasar data pembasahan dan karakter spesies, bukan asumsi semakin halus semakin rekat.

Pertanyaan Umum (FAQ) — Glosarium Istilah

Apa itu grit amplas?

Angka grit menunjukkan kehalusan kertas amplas. Grit kecil seperti 180 lebih kasar, grit besar seperti 500 lebih halus. Tiap grit meninggalkan kekasaran mikro yang berbeda.

Apa itu wettability?

Kemampuan permukaan kayu dibasahi cairan coating. Diukur lewat sudut kontak tetesan. Sudut di bawah 90 derajat berarti mudah dibasahi, di atas 90 derajat berarti sulit dibasahi.

Apa itu surface free energy atau SFE?

Energi bebas permukaan, satuannya mJ/m2. Nilai SFE tinggi berarti permukaan lebih aktif menarik cairan sehingga coating lebih cepat menyebar dan menembus.

Apa itu sudut kontak equilibrium?

Sudut kontak saat tetesan sudah stabil di permukaan kayu. Nilai ini dipakai untuk menghitung SFE dan menilai wettability secara konsisten.

Apa itu nilai K dalam model M-D?

K adalah laju perubahan sudut kontak terhadap waktu. K tinggi berarti sudut cepat mencapai keseimbangan. Dalam riset ini, K berkorelasi dengan daya rekat coating akrilik waterbased.

Apa itu cross-cut test?

Uji daya rekat dengan membuat pola potong silang pada film coating lalu menariknya dengan selotip. Pada standar GB/T 4893.4-2013, grade 0 berarti tidak ada yang terkelupas, grade 5 berarti terkelupas lebih dari 65%.

Disclaimer: Artikel ini disusun dari riset akademik dan pengalaman workshop untuk menyebarluaskan informasi yang bermanfaat bagi industri perkayuan.

Sumber Riset

1. Yu, Q., Pan, X., Yang, Z., Zhang, L., & Cao, J. (2023). Effects of the Surface Roughness of Six Wood Species for Furniture Production on the Wettability and Bonding Quality of Coating. Forests, 14(5), 996. https://doi.org/10.3390/f14050996
2. Woodworking Network. (2024). Wood Surface Preparation & Its Impact on Finishing. https://www.woodworkingnetwork.com/red-book/best-practices-guide/wood-surface-preparation-its-impact-finishing