Cat
adalah suatu cairan yang dipakai untuk melapisi permukaan suatu bahan
dengan tujuan memperindah (decorative), memperkuat (reinforcing) atau
melindungi (protective) bahan tersebut. Setelah dikenakan pada permukaan
dan mengering, cat akan membentuk lapisan tipis yang melekat kuat dan
padat pada permukaan tersebut. Pelekatan cat ke permukaan dapat
dilakukan dengan banyak cara: diusapkan (wiping), dilumurkan, dikuas,
disemprotkan (spray), dicelupkan (dipping) atau dengan cara yang lain
(Susyanto, 2009b)
2.Teknologi Pembuatan Cat
Pada dasarnya pembuatan cat menggunakan
teknologi yang berkaitan dengan teknologi kimia organik dan kimia
polimer. Prosesnya dengan memanfaatkan kimia antar permukaan, kimia
koloid, elektrokimia dan petrokimia.
Rancangan polimer untuk cat berupa komposit
dengan persyaratn tinggi untuk mencapai tinggi untuk mencapai berbagai
fungsi, sebagai aplikasi utama dari kimia polimer. Resin sintetis untuk
cat berupa polimer yang dibuat dengan menggabung beberapa monomer untuk
mencapai berbagai karakteristik. Ada banyak jenis resin seperti resin
linier termoplastik, resin thermosetting yang dapat ditaut silang, resin
tak jenuh, dan masih banyak lagi jenis yang lain. Yang diterapkan
terutama teknologi sintetis resin, polimerisasi tambahan dan
polimerisasi kondensasi, sementara teknologi polimerisasi baru lainnya
saat ini banyak dikembangkan oleh para ahli kimia.
Untuk mencapai mutu mendasar sebagai cat,
yang sangat penting adalah berbagai faktor yang terkait dengan kimia
antara cat dan substract, kadar basah (wettability) cat, adhesi dan
absorpsi, serta reologi.
Kurang lebih 75% dari bahan utama cat
seperti resin, aditif dan pelarut bergantung pada produk minyak bumi,
sehingga petrokimia dan kimia organik sangat terkait erat dengan cat.
Cat didefinisikan sebagai tebaran koloid
dari pigmen dalam sarana (resin dan pelarut). Dengan demikian properti
cat sangat tergantung pada ukuran partikel dan permukaan pigmen.
Tebaran pigmen adalah proses untuk membasahi
dan melepas partikel utama pigmen dan menebarkannya ke dalam sarana
secara merata. Untuk menghindari koagulasi dan menjaga agar kondisi
tetap stabil, yang sangat penting adalah kontrol yang didasarkan atas
kimia koloid dan kimia antar permukaan. Berbagai properti cat, seperti
fluiditas, kehalusan, kilap, kekuatan menyembunyikan dan stabilitas
penyimpanan sangat dipengaruhi oleh penebaran pigmen ini (Anonim,
2007c).
3.Bahan-Bahan Penyusun Cat
3.1. Resin Atau Binder
Resin atau binder merupakan komponen utama
dalam cat. Resin berfungsi merekatkan komponen-komponen yang ada dan
melekatkan keseluruhan bahan pada permukaan suatu bahan (membentuk
film). Resin pada dasarnya adalah polymer dimana pada temperatur ruang
(atau temperatur applikasi) bentuknya cair, bersifat lengket dan kental.
Ada banyak jenis resin, seperti: Natural Oil, Alkyd, Nitro Cellulose,
Polyester, Melamine, Acrylic, Epoxy, Polyurethane, Silicone,
Fluorocarbon, Venyl, Cellolosic, dll. Resin dibagi berdasarkan mekanisme
mengering atau mengerasnya (pembentukan film).
Tabel 3.1. Pembagian resin berdasarkan mekanisme mengering atau mengerasnya (pembentukan film)
| PENGUAPAN SOLVENT(Lacquer dan Duco) |
Mengering atau mengerasnya
resin terjadi karena penguapan solvent yang ada. Bahan yang padat akan
tertinggal dan menempel merata pada seluruh permukaan bahan yang dicat.
Selama solventnya masih ada maka resin ini belum mengeras. Untuk
mempercepat proses menguapnya solvent, biasanya dibantu dengan
pemanasan.Resin jenis ini secara alamiah polymer-nya sudah cukup besar
sehingga film yang terbentuk sekalipun tidak terjadi reaksi kimia sudah
cukup kuat dan padat.
Kecepatan mongering, kualitas rata dan kilap dari permukaan film
sangat dipengaruhi oleh pemilihan jenis dan komposisi solventnya. Contoh
resin jenis ini adalah Nitro Cellulosa (NC), Cellolose Acetate Butyrate
(CAB), Chlorinated Rubber, Acrylic Co-polymer, dll |
| REAKSI DENGAN UDARA(Varnish dan Syntetic Enamel) |
Mengering atau mengeras karena
ada reaksi kimia antara komponen udara (oksigen atau air) dengan resin
tersebut membentuk molekul-molekul baru yang lebih besar dan saling
berikatan satu sama lain.Resin Alkyd atau Natural Oil (atau kombinasi
keduanya) mempunyai ikatan rangkap (tak jenuh) dalam struktur
molekulnya, oleh karenanya resin ini bersifat reaktif terhadap oksigen,
namun pada temperatur ruang raktifitasnya masih kurang, perlu
ditingkatkan reaktifitasnya dengan penambahan katalis (dryer) jika akan
dipakai.
Pada resin Prepolymer Polyisocyanate terjadi reaksi “ moisture cure”
antara gugus fungsional yang reaktif dengan air (kelembaban) di udara.
Ciri utama cat yang mempergunakan Resin jenis ini adalah akan mudah
mengeras pada permukaannya (atau mengulit), bila kena udara (terbuka
kalengnya cukup lama). |
| REAKSI POLYMERISASI |
Campuran akan mengeras atau
mengering karena terjadi reaksi kimia antara dua resin yang ada dalam
campuran cat, reaksi ini sering disebut reaksi polymerisasi.Reaksi
polymerisasi (baik kondensasi maupun addisi) dapat berlangsung karena
adanya katalis, tanpa katalis (non katalis), panas atau radiasi UV.
Hasil reaksinya adalah sebuah campuran polymer yang mempunyai berat
molekul jauh lebih besar dan mempunyai ikatan tiga demensi (crosslink)
yang jauh lebih kuat dibanding reaksi yang dijelaskan sebelumnya. |
| Tanpa katalis(2 Pack Enamel) |
Pada suhu ruang, dua pasang resin jenis ini
sudah cukup reaktif untuk memulai reaksi, maka pasangan resin jenis ini
harus dipisahkan satu sama lain sebelum dipakai, dicampur satu dengan
lainnya jika hanya akan digunakan.Tergolong dalam jenis ini adalah resin
Epoxy dengan Polyamide dan Polyol dengan Polyisocyanate. Resin kedua
dalam pasangan tersebut, polyamide atau polyisocyanate biasa disebut
sebagai “hardener”, karena setelah resin ini dicampurkan dengan
pasangannya akan terjadi reaksi polymerisasi dimana hasilnya ditandai
dengan mengerasnya campuran tersebut. |
| Dengan Katalis |
Karena pasangan dua resin ini tidak cukup
reactive, maka perlu ditambahkan katalis untuk memulai reaksinya. Resin
jenis ini bisa dicampur dan disimpan dalam satu wadah satu dengan
lainnya.Selama katalis belum dicampurkan maka tidak akan terjadi
pengerasan pada bahan-bahan tersebut. Contoh resin ini adalah resin
amino (melamine) dan alkyd polyol yang akan bereaksi atau mengeras bila
ditambahkan katalis yaitu berupa asam organik atau anorganik. |
| Panas (StovingEnamel) |
Disamping katalis seperti sudah disebutkan
di atas, panas juga biasa digunakan sebagai alat untuk mempercepat
reaksi kimia. Contohnya adalah resin amino dan alkyd polyol yang dipakai
pada cat jenis stoving (pangggang) pada cat-cat mobil. |
| Radiasi UV |
Beberapa resin tertentu, seperti: Polyester
tidak jenuh, bisa bereaksi satu dengan yang lain bila diradiasi dengan
sinar UV. Pengeringan dan pengerasan terjadi setelah campuran resin
dikenai sinar UV. |
Setiap jenis resin mempunyai banyak sekali
type dan turunanya, bahkan kombinasi antara satu resin dengan resin yang
lain juga menambah perbendaharaan jenis resin baru. Daya tahan,
kekuatan dan karakter cat secara keseluruhan sangat dipengaruhi oleh
jenis resin yang dipakai.
Pemilihan resin yang dipakai sangat dipengaruhi oleh banyak pertimbangan diantaranya adalah sebagai berikut:
- Pemakaian, jika akan digunakan dengan kuas maka sebaiknya dipakai
resin yang secara alami encer dan agak lambat keringnya. Resin yang
cocok adalah alkyd dengan kadar oil yang cukup banyak (alkyd long oil).
Resin dengan kekentalan tinggi dan cepat kering sangat tidak cocok
dipakai untuk pemakain dengan kuas, akan menimbulkan permukaan yang
tidak rata setelah cat kering. Begitu juga resin yang encer dan lambat
kering sangat tidak cocok untuk pemakaian dengan spray pada permukaan
vertical.
- Kekuatan, jika dibutuhkan cat dengan daya tahan tinggi terhadap
sinar matahari, maka resin yang tepat adalah Acrylic atau Polyurethane,
namun jika dibutuhkan cat dengan kekuatan tinggi terhadap kimia,
gesekan, benturan, dll namun untuk pemakian di dalam, maka resin Epoxy
adalah jawabannya.
- Dan pertimbangan-pertimbangan yang lain seperti ongkos/harga,
substrat (permukaan bahan yang akan di cat), lingkungan (berair, kering,
korosif,…), dan lain-lain.(Susyanto, 2009g).
3.2. Pigment Dan Extender (Filler)
Pigment dan dyestuff adalah bagian dari colorant. Dyestuff bersifat larut dalam solvent, sedang pigment tidak.
Pigment merupakan padatan halus (bubuk) yang ditambahkan ke dalam cat dengan beberapa fungsi berikut:
Tabel 3.2. Beberapa fungsi pigment
| OPTIS |
Memberi karakter khas pada penampakan cat tersebut, seperti: warna, derajat kilap (gloss) maupun daya tutupnya |
| PROTECTIVE |
Memberi nilai tambah pada karakter kekutan cat tersebut, seperti: kekuatan terhadap cuaca, korosi, panas atau api, dll |
| REINFORCING |
Meningkatkan sifat, seperti meningkatkan kekerasan, kelenturan, daya tahan terhadap abrasi, dll |
Gambar Pigmen
Kekuatan, daya tahan dan sifat-sifat lain
yang diinginkan dari cat dapat dibentuk atau diciptakan dengan
menambahkan pigment yang tepat dan konsentrasi yang sesuai. Untuk
memilih pigment yang tepat dan benar perlu dipelajari sifat-sifat umum
dari pigment itu sendiri. Sifat-sifat pigment tersebut adalah:
- Warna dasar
- Bentuk dan ukuran partikel
- Berat jenis, density atau specific gravity
- Oil absorption
- Hiding power (refractive index)
- Daya tahan terhadap panas dan asam basa
- PH
- Muatan Listrik
- Bleeding
Secara umum pigment terbagi dalam dua kategori besar berikut:
Tabel Pembagian pigment
| PIGMENT ORGANIK |
Pigment yang terbentuk dari senyawa-senyawa organic (karbon) |
| PIGMENT ANORGANIK |
Terbentuk dari mineral-mineral atau
garam-garaman logam yang terbentuk secara alami (bahan galian) ataupun
dari hasil reaksi kimia di pabrik. Pada jenis ini dikenal true pigment
(atau disebut sebagai pigment saja) dan extender atau filler. |
Pigment anorganik mempunyai daya tahan
solvent, kimia, daya tutup, kemudahan terdispersi, stabilitas terhadap
panas, cahaya dan cuaca yang lebih bagus dibanding pigment organic.
Namun dalam kecerahan dan tinting strength, pigment organic umumnya
lebih bagus dibanding anorganik.
Extender atau filler ditambahkan ke dalam
cat dengan tujuan untuk menurunkan harga, namun dalam hal tertentu
extender ditambahkan untuk memberbaiki sifat cat. Extender umumnya
mempunyai refractive index yang kecil (atau rendah daya tutupnya)
dibanding pigment (Susyanto, 2009f).
3.3. Solvent
Seperti sudah dijelaskan dalam bagian
sebelumnya bahwa masing-masing komponen penyususun cat mempunyai fungsi
dan peran yang berbeda-beda. Resin membentuk film dan memberi kontribusi
terhadap karakter film yang terbentuk, sedang pigment disamping memberi
warna juga berfungsi menambah kekuatan mekanis film.
Bagaimana dengan solvent ? Sekalipun setelah
pemakaian solvent akan terbuang ke lingkungan dan tidak menjadi bagian
dari lapisan cat, namun peran solvent selama proses pembuatan,
penyimpanan dan pemakaian cat, memperlihatkan peran yang dominan
dibanding komponen lainnya.
Pada saat pembuatan cat, solvent memberi
kontribusi sedemikian rupa sehingga campuran mempunyai kekentalan yang
pas untuk diproses: diaduk, dicampur, digiling dan lain-lain. Dengan
penambahan solvent yang tepat dan cukup akan menurunkan kekentalan dari
resin atau campuran pada suatu titik dimana kekentalannya memenuhi
syarat untuk masing-masing proses.
Demikian halnya pada saat pemakaian cat,
dengan penambahan jenis solvent yang tepat dan dengan takaran pas, maka
cat bisa dikuas, dispray atau dilumurkan dengan mudah pada obyek yang
akan dicat. Komposi solvent yang tepat juga memberi pengaruh optimal
pula pada mekanisme penguapan dari solvent-solvent yang ada, sehingga
akan membentuk film yang maksimal karakteristiknya, baik textur
permukaannya, sifat kilapnya maupun kecepatan keringnya.
Cat merupakan sebuah system campuran yang
kompleks, ada padatan (solute) yang terlarut atau terdispersi dalam
pelarut cair (solvent), ada juga cairan (solvent active) yang terlarut
dalam cairan lain (diluent). Jadi definisi solvent adalah cairan
(biasanya mudah menguap) yang berperan melarutkan atau mendispersi
komponen-komponen pembentuk film (resin, pigment dan/atau additive) yang
akan menguap terbuang ke lingkungan selama proses pengeringan.
Membicarakan solvent tidak bisa lepas dari
thinner, karena keduanya saling berkaitan satu dengan yang lain. Thinner
adalah campuran beberapa solvent yang dipakai untuk melarutkan resin di
dalam cat atau mengencerkan cat selama penggunaan. Di dalam prakteknya
resin atau cat dilarutkan oleh tidak hanya satu jenis solvent , tetapi
oleh beberapa macam kategori solvent. Bagaimana dengan cat water base,
solvent dan thinner-nya adalah setali tiga uang atau sama saja, yaitu
air. Untuk cat jenis water base dimana air adalah sebagai pelarutnya,
tidak akan dibahas dibagian ini.
Solvent biasanya dibagi berdasarkan struktur
kimia atau karakteristik fisikanya. Penggolongan solvent berdasarkan
struktur kimia adalah sebagai berikut:
Hidrokarbon
Sesuai namanya maka pada golongan ini
terdiri dari solvent-solvent dimana unsur hidrogen (H) dan carbon (C)
menjadi struktur dasarnya. Golongan ini terbagi lagi menjadi tiga sub
golongan, yaitu: aliphatis, aromatis dan halogenated hidrokarbon. Sedang
sub golongan aliphatis dibagi lagi menjadi aliphatis jenuh (saturated)
dan tidak jenuh (unsaturated). Solvent-solvent golongan hidrokarbon
hampir seluruhnya berasal dari hasil distilasi minyak bumi yang
merupakan campuran dari beberapa sub-sub golongan (bukan senyawa murni),
sehingga titik didihnya berupa range dari minimum sampai maksimum,
bukan merupakan titik didih tunggal.
Oksigenated Solvent
Oksigenated sovent atau solvent dengan atom
oksigen adalah solvent-solvent yang struktur kimianya mengandung atom
oksigen. Termasuk dalam kategori ini adalah golongan ester, ether,
ketone dan alkohol.
Faktor penting bagaimana solvent menjalankan
fungsinga didalam cat adalah kemampuannya untuk melarutkan resin,
kemudian membentuk larutan yang stabil dan homogen. Beberapa parameter
dalam hubungannya terhadap daya larut solvent adalah sebagai berikut:
Solubility Parameter solvent;
solvent hidrokarbon mempunyai hubungan yang proporsional dengan harga
Kauri Butanol (KB); semakin besar harga KB-nya, semakin besar solubility
parameternya atau dengan kata lain semakin besar pula daya larut
solvent tersebut. Range harga KB adalah antara 20 -105. Untuk beberapa
solvent hidrokarbonn aliphatis berkisar antara 28 – 40, sedang untuk
hidrokarbon aromatis lebih besar dari 70. Cara lain untuk menentukan
daya larut solvent-solvent hydrokarbon adalah dengan menentukan Titik
Anilin (TA); makin rendah TA, makin besar daya larut solvent tersebut.
Hidrogen Bonding Index
adalah merupakan ukuran kekuatan ikatan antara atom-atom hidrogen
(relatif positif) dan atom-atom negatif seperti oksigen dalam solvent
tersebut, harganya berkisar antara – 15 sampai + 18. Solvent-solvent
hidrokarbon mempunyai harga rendah dan jenis alkohol mempunyai harga
yang tinggi, sedang lainnya berkisar di antara dua jenis solvent
tersebut.
Dipole Moment adalah
polaritas suatu solvent yang tergantung dengan nilai konstanta
dielektriknya. Pada umumnya makin polar suatu bahan yang dilarutkan akan
membutuhkan semakin polar pula bahan pelarutnya.
Dalam hubungannya dengan resin Nitro
Cellulose (NC) ada beberapa istilah yang berkaitan dengan solvent yang
perlu dibahas, yaitu Active Solvent, Latent Solvent dan Diluent. Active
solvent adalah solvent yang secara nyata melarutkan NC, contoh: hampir
semua keton (MEK), ester (ethyl atau butyl acetate) dan ether (aceton).
Latent solvent atau juga disebut co-solvent adalah solvent yang bila
sendirian tidak bisa melarutkan NC, tetapi digunakan untuk meningkatkan
daya larut active solventnya. Peningkatan daya larut active solvent
dapat dilihat dari penurunan kekentalan larutan yang cukup besar setelah
ditambah latent solvent (dibanding dengan penambahan yang sama active
solvent atau solvent jenis lain), contoh latent solvent adalah alkohol.
Sedang diluent adalah solvent yang dipakai untuk melarutkan kedua jenis
campuran solvent tersebut (thinner), sehingga harganya diharapkan lebih
murah, dibanding bila hanya ada dua jenis solvent tersebut (Susyanto,
2009h).
3.4. Additive
Disamping ke tiga komponen seperti sudah
dibahas dalam bab-bab sebelumnya, yaitu: resin, pigment dan solvent, ada
beberapa komponen lain yang ditambahkan dalam jumlah sangat sedikit ke
dalam cat. Komponen-komponen ini, sekalipun ditambahkan dalam jumlah
sedikit, namun memberi kontribusi yang sangat besar terhadap sifat cat,
sehingga cat dapat diproses, disimpan dan dipakai seperti harapan kita.
Penambahan additive yang ada dalam cat
tidaklah serta merta muncul begitu saja, merupakan suatu proses panjang
dari beberapa percobaan atau riset pada cat tersebut. Selama proses
pembuatan, penyimpanan dan pemakaian dinilai kualitasnya secara
menyeluruh, kemudian kelemahan dan masalah yang timbul dicoba untuk
diatasi dengan variasi jenis dan takaran beberapa additive, hingga
akhirnya muncul nama jenis dan takaran additive tertentu yang pas untuk
campuran cat tersebut.
Additive ditambahkan ke dalam cat
disesuaikan dengan solvent apa yang dipakai (solvent atau water base),
apa jenis resinnya, bagaimana pemakaiannya dan bagaimana mekanisme
pengeringannya. Setiap supplier additive biasanya memberi informasi yang
jelas tentang apa dan bagaimana additive harus digunakan.
Additive biasanya dibagi berdasarkan fungsinya. Berikut ini adalah beberapa additive yang biasa dipakai dalam industri cat.
Tabel 3.4. Pembagian additive
| KATEGORI |
NAMA |
KETERANGAN |
| MEMPERCEPAT ATAU MEMPERMUDAH PROSES |
WETTING AGENT |
Mempermudah atau mempercepat proses penggantian udara dan air oleh resin pada permukaan pigment atau extender |
| DISPERSING AGENT |
Mempermudah distribusi pigment dan extender ke dalam cairan resin |
| MENGURANGI AKIBAT JELEK SELAMA PENYIMPANAN |
ANTI SKINNING AGENT |
Mencegah proses pengulitan pada permukaan cat (oil atau alkyd base resin) selama penyimpanan |
| THICKENING AGENT |
Mempertahankan kekentalan cat atau melindungi cat selalu dalam kondisi koloid |
| ANTI SETTLING AGENT |
Mempertahankan pigment selalu berada pada kondisi dispersi yang stabil dalam campuran, sehingga tidak mengendap. |
| MENGURANGI AKIBAT JELEK SELAMA PEMAKAIAN |
ANTI SAGGING |
Mencegah turunnya atau melelehnya cat jika dipakai pada permukaan tegak |
| LEVELLING AGENT |
Meningkatkan kualitas permukaan cat, sehingga permukaannya rata tidak bergelombang |
| ANTI FLOODING & FLOATING |
Mencegah pemisahan pigment baik secara vertikal maupun horisontal |
| ANTI FOAMING |
Mencegah atau menghilangkan timbulnya busa pada permukaan cat |
| MEMPERBAIKI ATAU MERUBAH SIFAT FILM |
|
|
| ANTI STATIC AGENT |
Mencegah atau mengurangi timbulnya arus listrik static selama pemaikaian |
| DRYER |
Mempercepat reaksi oksidasi dan polymerisasi dari ikatan tak jenuh pada cat jenis alkyd atau synthetic (mengandung drying oil). |
| CATALYST |
Untuk mempercepat reaksi crosslinking antara resin amino
dan alkyd polyol (atau turunannya), biasanya dipakai senyawa-senyawa
asam organik maupun anorganik |
| PLASTICIZER |
Meningkatkan fleksibilitas cat, terutama pada cat yang mempunyai berat molekul yang besar, seperti NC. |
| ANTI FOULING AGENT |
Mencegah timbulnya atau melekatnya tumbuhan air laut pada dasar dinding kapal |
| MATTING AGENT |
Menurunkan derajad kilap lapisan cat (dari gloss ke semi gloss atau dari semi ke dof/matt) |
| ANTI FUNGUS |
Mencegah timbulnya jamur |
Tahapan pembuatan cat sangat dipengaruhi
oleh seberapa canggih teknologi yang dipakai untuk menunjang pembuatan
cat tersebut, makin canggih tinggi teknologi yang dipakai maka makin
singkat dan mudah proses pembuatan catnya.
Persiapan
Pada tahap ini dimulai dengan mempersiapkan
bahan-bahan baku sesuai dengan formula atau resep cat yang akan dibuat.
Bahan-bahan diambil dari gudang yang sudah teruji kualitasnya, tidak
kedaluwarsa dan tidak pula cacat atau rusak baik fisik maupun kimia
(yang ditandai dengan adanya perubahan bau, warna, bentuk, atau
kekentalan pada bahan tersebut).
Mengukur bahan yang akan diproses, bisa
dilakukan dengan cara ditimbang beratnya atau diukur volumenya,
tergantung dengan basis apa yang digunakan dalam formula atau resepnya.
Ketelitian dan keakuratan penimbangan merupakan faktor penting terhadap
hasil akhir pembuatan cat, terutama pada penimbangan additive atau
pigment.
Bahan-bahan tersebut kemudian diangkut ke
area produksi, bisa dilakukan dengan tenaga manusia biasa, forklif atau
melalui sistim pemipaan (untuk bahan cair).
Produksi
Proses produksi cat dibagi menurut jenis cat yang akan dibuat:
Cat Tanpa Pigment, Extender atau Filler
Pembuatannya hanya melibatkan proses
penuangan, mixing dan stiring saja, yaitu menuang bahan-bahan dengan
urutan dan cara sesuai dengan jenis cat yang akan dibuat ke dalam sebuah
tangki dengan ukuran pas. Kemudian mencampur bahan-bahan dengan putaran
mixer relatif pelan, hingga diperoleh suatu campuran yang benar-benar
merata di semua titik. Waktu stiring dan kecepatan mixer disesuikan
dengan jumlah dan kekentalan campuran.
Perlakuan seperti ini juga dipakai untuk
membuat thinner, hardener, wood stain (solvent + dyestuff) atau campuran
bahan lain yang tidak mengandung pigment atau extender asli (padatan).
Namun jika pigment atau extender-nya sudah diproses menjadi bahan
setengah jadi (pasta) terlebih dulu, maka bahan atau campuran ini bisa
diproses seperti tersebut di atas.
Gambar Alat pencampur
Cat Dengan Pigment dan/atau Extender.
Proses pembuatan cat jenis ini juga dibagi
berdasarkan pada seberapa halus padatan (pigment atau extender)
terdispersi di dalam campuran. Jika diinginkan padatan terdispersi
secara kasar (dengan kehalusan antara 20 – 50 mikron), maka proses yang
dibutuhkan adalah cukup dengan proses dispersi saja; namun jika
dikehendaki padatan terdispersi secara halus (5 – 20 micron) maka
diperlukan proses penggilingan partikel padat dalam mesin giling. Contoh
jenis cat yang dibuat cukup dengan proses dispersi saja adalah : dempul
atau filler, cat primer, undercoat, intermediate atau tembok dimana
kehalusan partikel bukan merupakan sifat yang harus dicapai.
Proses Dispersi
Tahapan dispersi meliputi:
- Proses pembasahan permukaan partikel-partikel pigment dan/atau extender oleh bahan-bahan cair (millbase).
- Proses pemecahan secara mekanis terhadap kelompok-kolompok partikel
pigment dan/extender menjadi kelompok-kelompok yang lebih kecil atau
partikel-partikel primernya sesuai dengan derajad kehalusan yang
dikehendaki.
- Mempertahan agar supaya kelompok-kelompok partikel yang lebih kecil
atau partikel-partikel primer ini tetap terpisah satu sama lain, tidak
bersatu kembali.
Proses dispersi akan mendapatkan hasil
optimal bila prinsip-prinsip dispersinya terpenuhi. Adapun
prinsip-prinsip dispersi yang perlu mendapat perhatian adalah: kecepatan
peripheral campuran, bentuk cakram, diameter cakram terhadap tangki,
tinggi cakram dari dasar tangki, diameter tangki, tinggi tangki dan
perbandingan padatan dan cairan campuran (kadar padatan = PVC) serta
penambahan secara tepat additive wetting dan dispersingnya.
Jika kondisi ideal terpenuhi, maka akan
terbentuk sebuah aliran yang menyerupai donat, terbentuk “doughnut
effect”. Pada kondisi ini diperoleh proses dispersi yang optimal.
Penggilingan
Dengan hanya dispersi, kita belum
mendapatkan kehalusan partikel lebih rendah dari 20 mikron, yaitu ukuran
rata-rata partikel primer dari pigment dan/atau extender. Untuk itu
diperlukan sebuah tahap lanjutan dimana ikatan fisik partikel-partikel
pigment akan dipecahkan lebih lanjut menjadi patikel-partikel yang lebih
kecil lagi. Tahapan ini disebut penggilingan.
Untuk
memudahkan dalam pembuatan cat; biasanya pigmen, extender, sebagian
resin dan additive digiling terlebih dahulu untuk dibuat pasta (bahan
setengah jadi). Pasta ini bisa disimpan dalam gudang atau langsung
diproses untuk dibuat cat, yaitu hanya dengan proses mixing biasa,
seperti dijelaskan pada proses pembuatan cat tanpa pigment di atas.
Alat dan prinsip penggilingan bermacam-macam, diantaranya adalah:
- Melewatkan millbase diantara dua buah atau lebih silinder yang
berhimpitan satu dengan lainnya, dimana jarak diantara dua buah silinder
ini bisa diatur sesuai dengan derajad kehalusan yang diinginkan.
Contoh dari alat ini adalah Triple roll Mill.
Gambar Triple roll Mill.
- Melewatkan secara vertical atau horizontal millbase ke dalam mesin
giling yang terdiri dari agitator dan banyak glass bead di dalamnya(Sand
Mill) . Di dalam silinder giling, glass bead bersama dengan millbase
akan diputar oleh agitator pada kecepatan tertentu, menyebabkan
pigment-pigment secara mekanis akan terpecah karena tertumbuk oleh glass
bead secara terus menerus. Millbase melalui saringan akan keluar,
sedangkan glass bead akan tetap tertahan di dalam silinder giling.
Sekalipun glass bead terbuat dari bahan yang keras dan kuat, pada
akhirnya juga akan terpecah, ini akan menyebabkan proses penggilingan
akan menurun performance-nya dan glass bead harus diganti dengan yang
baru. kecepatan putar agitator, kekentalan, kadar padatan dan waktu
tinggal millbase di dalam mesin adalah faktor-faktor yang mempengaruhi
efektifitasnya proses penggilingan. Jika satu tahap proses penggilingan
belum mencapai hasil yang diinginkan, millbase biasanya dikembalikan
lagi ke dalam mesin, dilakukan bisa berkali-kali hingga diperoleh
derajad kehalusan yang diinginkan.
gambar Sand Mill
Penyelesaian
Seperti sudah dijelaskan pada bagian di atas
bahwa proses pembuatan cat dibagi menjadi dua bagian besar, yaitu
proses yang melibatkan dispersi dan/atau penggilingan dan proses yang
hanya melibatkan proses mixing saja. Tahap akhir dari kedua proses ini
juga berbeda, pada proses yang melibatkan dispersi dan/atau penggilingan
pigment, maka mengukur derajad kehalusan dari partikel-partikelnya
adalah tahap yang penting guna mengakhiri proses tersebut.
Sedang proses lain, yang hanya melibatkan
proses mixing, maka untuk melihat seberapa jauh campuran sudah tercampur
sempurna dan sesuai komposisi yang ditentukan, cukup mengukur
kekentalan atau viskositas campuran tersebut. Namun bila campuran
tersebut mengandung beberapa jenis pasta, maka menyamakan warna (colour
matching) campuran cat secara kasar perlu dilakukan, agar campuran tidak
terlalu jauh berbeda dengan warna standardnya.
Kedua tahapan ini biasanya disebut uji
kualitas pendahuluan, yaitu tahapan antara sebelum cat diuji secara
seksama pada tahap paling akhir dari proses pembuatan cat, yaitu tahap
pengujian kualitas cat (Susyanto, 2009e).
Proses Pembuatan Cat Secara Umum
Proses produksi cat melalui beberapa proses,
yaitu pre-mixing, grinding, let-down, filtering, color matching, dan
packaging. Pre-mixing yaitu proses pencampuran awal dimana bagian padat
dari cat seperti pigmen dan extender/filler didispersikan ke pelarutnya
dengan tambahan aditif yang sesuai seperti dispersing agent dan wetting
agent.
Pada proses grinding partikel-partikel
pigmen dihaluskan dengan mesin giling/grinder agar ukuran partikel
menjadi lebih kecil dan diperoleh kehalusan dan warna yang diinginkan.
Kemudian selanjutnya adalah proses finishing yang meliputi let-down,
filtering, color matching sampai packaging. Pada proses ini cat diatur
kekentalannya, ditambahkan zat aditif, disaring dari kotoran saat
pengadukan, disesuaikan dan dipilah-pilah warnanya, dan pada akhirnya di
kemas (Anonim, 2007a).
4.Jenis-Jenis Cat
Banyak teori yang berkembang untuk
mengelompokan cat, diantaranya adalah berdasarkan bahan baku utama,
mekanisme pengeringan, letak dan dimana cat itu dipakai, kondisi cat,
jenis dan keberadaan solvent, fungsi, methode pengecatan, jenis
substratnya dan lain-lain. Tabel pengelompokan berikut memberi kemudahan
dalam kita mempelajari cat.
Tabel 4.1. Jenis-jenis cat
| DASAR PENGELOMPOKAN |
JENIS DAN KETERANGAN |
| Bahan Baku |
Berdasarkan jenis resin yang dipakai: cat epoxy,
polyurethane, acrylic, melamine, alkyd, nitro cellulose, polyester,
vinyl, chlorinated rubber, dll |
| Berdasarkan ada tidaknya pigment dalam cat tersebut,
yaitu varnish atau lacquer (transparent, tidak mengandung pigment); duco
atau enamel (berwarna dan menutup permukaan bahan, mengandung pigment). |
| FUNGSI |
Cat dempul (filler), anti karat (anti corrosion), anti
jamur (anti fungus), tahan api, tahan panas (heat resistance), anti
bocor (water proofing), decorative, protective, heavy duty, industrial
dll. |
| METHODE PENGECATAN |
Cat kuas, spray, celup, wiping, elektrostatik, roll, dll. |
| LETAK PEMAKAIAN |
Cat Primer (sebagai dasar), undercoat, intermediate
(ditengah-tengah), top coat/finishing (pada permukaan paling atas dari
beberapa lapisan cat), interior (di dalam tidak terkena secara langsung
sinar matahari) dan exterior (di luar), dll. |
| JENIS SUBSTRAT |
Cat besi (metal protective), lantai (flooring systems),
kayu (wood finishing), beton (concrete paint), kapal (marine paint),
mobil (automotive paint, plastik, kulit, tembok, dll. |
| KONDISI DAN BENTUK CAMPURAN |
Cat pasta, ready-mixed, emulsi, aerosol, dll. |
| ADA TIDAKNYA SOLVENT |
Water base, cat solvent base, tanpa solvent, powder, dll. |
| MEKANISME PENGERINGAN |
Cat kering udara (varnish dan syntetic enamel), cat
stoving (panggang), cat UV curing, cat penguapan solvent (lacquer dan
duco), dll. |
4.2. Kualitas Cat
Untuk mendapatkan kualitas cat seperti yang
diharapkan oleh pelanggan, berbagai usaha harus diarahkan untuk
mendapatkan kualitas hasil akhir dari setiap proses seoptimal mungkin.
Setiap proses dimulai dari pembelian bahan baku, penyimpanan bahan baku,
pemrosesan bahan baku menjadi bahan setengah jadi maupun bahan jadi,
penyimpanan bahan jadi dan pengiriman bahan jadi ke pelanggan harus
dikontrol dengan jadwal, pengujian dan pelayanan yang memadai.
Beberapa pengujian harus dilakukan untuk
meyakinkan bahwa resin, pigment, extender, solvent dan additive yang
dibeli dan kemudian disimpan di dalam gudang sesuai spesifikasi, tidak
terjadi salah barang, penyimpangan dan perubahan kualitasnya.
Proses pembuatan pasta menghasilkan pasta
yang stabil, tidak gampang mengulit, mengeras dan dengan dengan derajad
kehalusan sesuai kebutuhan.
Proses pembuatan cat menghasilkan cat dan film dengan kualitas seperti yang diharapkan.
Untuk itu harus dilakukan pengujian-pengujian dasar sebagai bertikut:
Tabel 4.2. Uji kualitas cat
| KATEGORI BAHAN |
JENIS BAHAN |
PENGUJIAN |
KETERANGAN |
|
| BAHAN BAKU |
RESIN |
Penampilan |
Membandingkan penampilan, seperti : permukaan, bahan
asing, endapan, kejernihan, gumpalan dan warna sample resin dengan
standard yang ada.Untuk warna resin dinyatakan dengan bilangan Gardner,
yaitu menyamakan warna sample dengan skala warna Gardner. Warna jernih
(1) hingga warna merah pekat (18) |
|
| Kekentalan (detik atau mPas) |
Mengukur waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan
seluruh cairan keluar dari sebuah flow cup standard. Nilai kekentalan
dibuat atas dasar waktu yang dibutuhkan dari mulai mengalir sampai
putusnya aliran tersebut. Cara ini efektif jika cairannya dalah jenis
newtonian dan mempunyai range kekentalan dibawah 200 detik.Untuk cairan
yang sangat kental maka digunakan cara Gardner, yaitu membandingkan
kecepatan naiknya gelembung udara yang berisi cairan sample dengan
cairan standard dalam tabung dengan ukuran tertentu dari yang paling
encer (A) hingga yang paling kental (Z6).
Atau bisa dilakukan dengan alat Brokfield dengan range pengukuran kekentalan antara 10 hingga 8.106 mPas |
|
| Berat Jenis (gram/cm3) |
Membandingkan berat sample terhadap volumenya dengan menggunakan gallon cup pada temperatur tertentu. |
|
| Kadar Padatan (%) |
membandingkan berat sample sesudah dikeringkan (110oC
selama 1 jam) dengan sebelum dikeringkan. Biasa disebut dengan NV(non
volatile matter) dengan basis v/v atau w/w> basis v/v (volume/volume)
lebih sering dipakai. |
|
| Bilangan Asam |
mengetahui senyawa asam yang terkandung dalam resin |
|
| Membandingkan penampilan, seperti: bahan
asing, gumpalan dan warna sample dengan standard yang ada.Untuk
membandingkan warna pigment, sample harus didispersikan atau digrinding
dalam resin tertentu kemudian ditarik pada kertas rungkut dengan
ketebalan 60 micron dan dibandingkan dengan warna standard
Untuk dyestuff perlu dilarutkan pada pelarut tertentu hingga
membentuk larutan denga konsentrasi 3 (DZ) atau 10% (PP), kemudian
dicampur dengan resin tertentu dan dilanjutkan seperti tersebut di atas. |
|
| PIGMENT DAN EXTENDER |
Penampilan |
|
| Oil Absorption |
Mengetahui seberapa besar penyerapan pigment atau extender terhadap oil atau minyak nabati dalam satuan ml per 100 g sample. |
|
| SOLVENT |
Penampilan |
Membandingkan penampilan, seperti : bahan asing, endapan, kejernihan, gumpalan dan warna sample dengan standard yang ada. |
|
| Resistivity |
Mengukur resistivity (tahanan = Mega ohm) suatu solvent
dengan dua dip elektroda pada jarak tertentu (1 cm). Besaran ini
menggambarkan bisa tidaknya solvent tersebut dipakai dengan spray jenis
elektrostatik |
|
| Jenis dan Komposisi komponent |
Mengukur derajad kemurnian solvent atau menganalisa jenis dan fraksi komponen-komponen dalam campuran solvent |
|
| ADDITIVE |
Biasanya diuji secara langsung dengan
menambahkan pada resep bahan setengah jadi (pasta) atau cat, diproses
dan dipakai dan kemudian dibandingkan dengan additive standard pada
semua aspek pengujian. |
|
| BAHAN SETENGAH JADI |
PASTA |
Kestabilan |
Mengamati pengulitan, pengerasan (gelling) dan kehalusan secara rutin selama pasta disimpan |
|
| Kehalusan (mm) |
Dengan mempergunakan grindo meter kehalusan pigment atau
extender dalam cat dapat ditentukan. Pasta atau cat ditarik pada parit
dengan kedalaman berbeda dari paling dalam hingga paling dangkal,
sehingga partikel yang ukuran besar akan terjebak pada posisi sesuai
dengan ukuran partikelnya. |
|
| Kadar Padatan (%) |
Idem di atas |
|
| Warna |
Setelah dijadikan cat, dengan mencapur pasta dengan
komponen lain, kemudian ditarik pada kertas rungkut dengan ketebalan 60
micron dan dibandingkan dengan warna standard |
|
| CAT |
TANPA PIGMENT |
Penampilan Cat |
Membandingkan penampilan sampel cat, seperti : bahan asing, endapan, kejernihan dan gumpalan dengan standard yang ada. |
|
| Kekentalan |
Idem di atas |
|
| Berat Jenis |
Idem di atas |
|
| Waktu Kering |
Dengan mempergunakan sentuhan, tempel atau tekanan jari
pada cat yang masih basah. Waktu kering meliputi : kering sentuh, tekan
dan kering sempurna. |
|
| Kadar Padatan |
Idem di atas |
|
| Resistivity |
Idem di atas |
|
| Penampilan Film |
Pengujian film dilakukan setelah cat dikenakan pada
substrat tertentu dan kemudian mengering. Penampilan filim meliputi ada
tidaknya: kulit jeruk, gelembung udara, bercak-bercak, tidak meratanya
kilap, lekukan-lekukan kawah, kerut dan lain-lain. |
|
| Daya Kilap Film (gloss) |
Mengukur cahaya yang dipantulkan oleh film. Alat yang dipakai adalah Glossmeter atau reflektometer |
|
| Daya Lekat Film (adhesi) |
Film cat kering digores dengan sudut cutter (30-45o) dan
pada kecepatan 0.5 detik per satuan potongan sehingga didapat 25 kotak
dengan jarak pemotongan sesuai ketebalan catnya. Kemudian dilekatkan
selotip dan ditarik dengan kuat. Dari banyaknya kotak lapisan cat yang
terangkat bisa kita nilai daya lekat film tersebut ( GT 0, tidak ada
yang terkelupas hingga GT 4, terkelupas > 65%) |
|
| Sifat Mekanis Film |
Sifat mekanis film meliputi: daya tahan terhadap impact,
kekerasan dan lain-lain. Untuk daya tahan impact diuji dengan impact
tester, kekerasan dengan hardness pendulum tester, hardness Dur-O-Test
atau dengan pencil hardness. |
|
| DENGAN PIGMENT |
Semua pengujian yang dilakukan pada cat
tanpa pigment juga dilakukan untuk cat dengan pigment dan ditambah
beberapa pengujian berikut |
|
| Penampilan Warna |
Selama pencocokan warna (colour maching), sample cat
dibandingkan dengan warna standarnya, bisa dilakukan dengan methoda
tersebut di atas (pasta) atau dengan mempergunakan alat pencari warna
(hunter lab colour matching), hingga diperoleh hasil selisih antara
warna sample dengan standard sekecil mungkin (sesuai spesifikasi). |
|
| Kehalusan |
Idem di atas (pasta) |
|
| Daya Tutup |
Merupakan ketebalan minimal film dari cat dimana pola
hitam-putih dari kertas kotak-kotak tidak dapat kelihatan. Pengujiannya
adalah dengan menarik cat basah dengan applikator dimulai ketebalan
paling besar hingga paling kecil, kemudian setelah kering dinilai daya
tutupnya. |
|
Pengujian tersebut di atas bisa juga
diperluas atau ditambah sesuai dengan penggunanan cat dan kebutuhan,
seperti : daya tahan terhadap sinar matahari perlu dilakukan untuk jenis
cat yang dipakai di luar terkena sinar matahari, daya tahan terhadap
korosi pada cat yang dipakai pada lingkungan korosif, dan masih banyak
pengujian-pengujian yang lain (Susyanto, 2009d).
DAFTAR PUSTAKA
