MODUL TRAINING PENGETAHUAN PAINTING [Disusun Oleh : Ahmad Yani / AHM]
BAB I MATERIAL DAN PROSES PENGECATAN A. PENDAHULUAN A.1. PENGERTIAN UMUM TENTANG PENGECATAN Sejak dahulu kala cat telah dikenal, bahkan cat banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Proses pengecatan merupakan salah satu bentuk pelapisan suatu benda dimana bahan pelapis yang dipakai biasanya memiliki warna tertentu. Secara umum pengecatan sering digunakan untuk pengerjaan akhir (finishing) produk-produk dari logam, kayu, plastik, dan lain-lain.
Adapun tujuan utama dari proses pengecatan bahan logam ataupun non logam sebagai berikut : a. Tujuan Dekorasi (Aesthetic) Pengecatan bertujuan untuk memperindah benda / barang yang dicat, sehingga benda / barang tersebut mempunyai nilai seni dan daya tarik yang lebih tinggi dibanding sebelum dilakukan pengecatan. b. Fungsi Pelindung (Protective) Pengecatan bertujuan melindungi permukaan bahan/material yang dicat, terutama pada bahan-bahan logam. Perlindungan ini untuk menghambat terjadinya korosi akibat pengaruh cuaca/lingkungan sekitar, sehingga dapat memperpanjang usia logam tersebut dari korosi/karat. c. Fungsi Khusus Pengecatan yang digunakan untuk tujuan-tujuan khusus antara lain : •
pemantulan cahaya
•
isolasi
•
penghantar listrik
•
peredam suara
A.2. PROSES PEMBUATAN CAT 2
Cat dibuat dari bahan baku berupa resin sebagai bahan pengikat (binder) yang dilarutkan dalam bahan pelarut (solvent), kemudian ke dalam campuran tersebut ditambahkan bahan pewarna (pigment) untuk memberi efek warna. Sedang untuk memberi pengaruh khusus pada cat, biasanya ditambahkan bahan imbuh (additive) dalam jumlah yang sangat kecil. Dalam proses pembuatan cat, ada beberapa tahap yang dilakukan mulai dari pemilihan bahan baku hingga terbentuk cat yang siap dipakai untuk suatu keperluan. Tahap proses pembuatan cat sebagai berikut : RESINS
PIGMENTS
SOLVENTS
PRE MIXING GRINDING AFTER MIXING LET DOWN COLOUR MATCHING FILTRATION PACKING Pada tahap awal, untuk resin, pigment, dan solvent dilakukan Raw Material Inspection. Selanjutnya Pre Mixing merupakan tahap berikutnya dalam pembuatan cat dimana terjadi pencampuran antara pigment dan thinner. Pre Mixing bertujuan mempermudah pada proses penumbukan / penghalusan pigment-pigment cat sehingga tidak mengakibatkan serbuk pigment beterbangan saat dilakukan penghalusan. Proses Grinding merupakan proses penumbukan atau penghalusan pigment. Dalam proses grinding digunakan media penggiling berupa glass beads ataupun steel
3
ball tergantung tingkat kehalusan pigment yang diinginkan. Selanjutnya Grind Inspection dilakukan terhadap hasil proses grinding. Ke dalam hasil proses grinding, ditambahkan resin dan solvent dengan komposisi yang diperhitungkan pada proses After Mixing Let Down. Selanjutnya dilakukan inspeksi terhadap hasil grinding, viscosity, spesific gravity, dan non volatile matter (NV). Kemudian dalam proses Colour Matching dilakukan uji / inspeksi Colour sesuai dengan warna yang diinginkan. Untuk hasil akhir cat yang siap dilakukan Packing, dilakukan uji grind, viskositas, specific gravity, non volatile matter, colour, dan physical properties. Contoh hasil pengujian suatu cat sebagai berikut : ♦ Viscosity : 65 – 70 KU / 3 menit ~ 5 menit NK2 CUP (Depend on material ) ♦ Specific Gravity : 1.00 – 1.40 (depend on colour) ♦ Non Volatile Matter : 40 – 60 % (depend on colour) ♦ Baking Schedule :140 – 160 C x 20 -30 menit ♦ Setting Time : 10 – 15 menit ♦ Gloss : 90 % (600 x 600 ) ♦ Film Hardness : HB – F ♦ Film Thickness : 30 – 40 mikron
A.3. PROSES PENGECATAN
4
Proses pengecatan suatu benda didasarkan pada jenis bahan mentah yang akan dicat. Bentuk pengecatan bahan mentah misalnya : •
pengecatan besi / baja (Painting Steel)
•
pengecatan ABS (Painting Plastic)
•
pengecatan Aluminium
Secara umum aliran proses pengecatan material plastik maupun logam adalah sama. Secara detail proses pengecatan, ada sedikit perbedaan perlakuan terhadap bahan yang dicat terutama terhadap material logam. Misalnya pada pengecatan Steel ataupun Aluminium dilakukan proses Pretreatment sebelum material dicat. Tahap proses pengecatan sebagai berikut : PERSIAPAN PENGECATAN PENGERINGAN CHECK A.3.1 PROSES PERSIAPAN Sebelum benda kerja dicat, permukaan benda harus betul-betul bersih dari segala hal (kotoran) yang dapat mengurangi ketahanan daya lekat cat pada benda kerja. Kotoran pada permukaan benda antara lain air, oil, grease, debu, dan kontaminan lainnya (silicon pada part plastik yang terbuat dari ABS). Pembersihan benda kerja dilakukan secara Mekanis ataupun secara Kimia. Contoh : Akibat proses pengelasan (Welding) terhadap logam, akan terjadi spatter (sisa pengelasan) dan jelaga yang harus dihilangkan secara Mekanis. Pembersihan secara Kimia dikenal sebagai “Pretreatment” yang dilakukan terhadap logam. Fungsi Pretreatment ialah : •
Membersihkan debu, minyak, grease, lemak dari permukaan part
5
•
Menambah daya lekat cat pada logam
•
Menambah daya tahan karat logam Proses Metal Pretreatment dilakukan dengan cara Dipping (pencelupan)
ataupun Spray (penyemprotan). Setelah Pretreatment, part dikeringkan dari air dengan : •
Oven, untuk mempercepat pengeringan air
•
Blow Off, disemprot angin (free oil) Sedangkan pembersihan permukaan untuk part Plastic, bisa dilakukan dengan :
•
Proses “Pretreatment” dimana ada dua proses spray (Penyemprotan) yang dilakukan yaitu : a. Spray yang menggunakan air panas (Suhu 50 s/d 600C) b. Spray yang menggunakan Demin Water (Suhu 50 s/d 600C)
•
Proses Wiping (lap) dengan Wash Benzene, air, kemudian disemprot dengan angin (free oil).
A.3.2. PROSES PENGECATAN Proses pengecatan dilakukan dengan cara Dipping (pencelupan) ataupun Spray (penyemprotan) tergantung hasil yang diinginkan. Proses Spray dilakukan dalam suatu ruangan yang disebut “Painting Booth”. Proses aplikasi pengecatan Spray dapat dilakukan secara Manual (dengan “air spray” ataupun “air-less spray” dengan spray gun) ataupun secara Electrostatic (dengan Automatic Gun atau Disk). Aplikasi Spray secara bertahap tergantung jumlah lapisan yang dikehendaki (Under Coat, Top Coat, Clear Coat, dll). Metode tahapan aplikasi lapisan cat dibedakan atas : •
Metode Wet On Wet (Under Coat masih “basah” pada saat ditimpa Top Coat)
•
Metode Wet On Dry Parameter yang berpengaruh antara lain :
•
Setting peralatan pengecatan
•
Kualitas cat
•
Keahlian operator yang mengecat & metode pengecatannya 6
•
Lingkungan tempat pengecatan Khusus untuk bahan yang terbuat dari logam, tahap proses pengecatan sebagai
berikut : •
Metal Pretreatment
•
Pengecatan Dasar (Manual, Automatic, Electro Dipping)
•
Pengecatan Intermediate
•
Pengecatan Akhir Sedangkan Untuk bahan yang terbuat dari Plastic, tahap proses pengecatannya
adalah : •
Plastic Pretreatment / Wiping
•
Pengecatan Dasar (Under Coat)
•
Pengecatan Akhir (Top Coat) Setelah benda dicat, biasanya dilakukan proses “setting” untuk memberi
kesempatan solvent menguap dan lapisan cat merata di permukaan benda. A.3.3. PROSES PENGERINGAN Pengeringan bertujuan menguapkan solvent / thinner sebagai salah satu komponen cat sehingga diperoleh kondisi cat kering yang lebih keras. Faktor yang harus diperhatikan dalam pengeringan antara lain : •
Jenis material cat dan thinner
•
Jenis benda yang dicat
•
Waktu dan kecepatan pengeringan
•
Temperatur pengeringan
Proses ini dapat dilakukan dengan dibiarkan dalam suhu ruangan atau dimasukkan oven. A.3.4. PROSES CHECK Pemeriksaan kualitas hasil pengecatan dilakukan secara Visual. Hasil proses check berupa part “OK” yang dikirim ke proses selanjutnya dan part “NG” (Not Good) yang proses ulang (dilakukan “Sanding” untuk selanjutnya dicat ulang) B.
TEKNIK PENCAMPURAN CAT (MIXING) 7
B.1. KLASIFIKASI CAT Secara garis besar, cat dibagi dalam dua golongan, yaitu : a. Penggolongan Cat berdasar Fungsi i.
Top Coat yaitu lapisan cat terluar yang langsung dapat dilihat mata.
ii.
Under Coat yaitu lapisan cat yang berada di bawah lapisan Top Coat.
iii.
Primer yaitu sejenis cat Under Coat yang digunakan untuk menghambat proses korosi / karat (anti corrosive) dan menambah
daya rekat (adhesion) cat di
permukaan logam. iv.
Surfacer yaitu sejenis Under Coat yang digunakan untuk mengisi permukaan yang kurang sempurna. Surfacer diformulasikan sedemikian rupa, sehingga melalui pengecatan Surfacer dapat diperoleh permukaan yang halus (good appearance and smoothness). Harga cat Surfacer relatif lebih murah dibanding cat Top Coat.
b. Penggolongan Cat berdasar Proses Pengeringan (Curing) i.
Air Drying yaitu cat yang pengeringannya secara alami pada suhu ruang dan tidak memerlukan pemanasan. Contoh : cat untuk rumah.
ii.
Stoving (Baking) yaitu cat yang pengeringannya memerlukan pemanasan.
iii.
Two Part Paint yaitu cat yang mempunyai dua komponen reaktif yang terpisah (sebelum dicampur / digunakan), setelah dicampur terjadi reaksi antara dua komponen tersebut dimana cat harus segera digunakan. Contoh : cat Polyuretan.
iv.
Laquer
yaitu cat yang mengering setelah solventnya ter-uap-kan dan tidak
terjadi reaksi kimia didalamnya. v.
Enamel yaitu cat yang terjadi reaksi kimia di dalamnya (antara material binder menghasilkan lapisan padat). Contoh : cat untuk panci.
B.2. MATERIAL PEMBENTUK CAT Lapisan cat yang melapisi permukaan benda merupakan campuran dari beberapa komponen material dengan komposisi
tertentu. Secara umum material
penyusun cat terdiri dari : 8
•
Bahan pengikat (binder)
•
Bahan pelarut (solvent)
•
Bahan pewarna (pigment)
•
Bahan imbuh (additive) PIGMENT
Colouring Pigment Extender Pigment Special Function Pigment
RESIN
Alkyd Resin Acrylic Resin Melamin Resin Polyester Resin Vinyl Resin Epoxy Resin Cellulose Resin
PAINT SOLVENT
ADDITIVE
Aromatic Hidrocarbon Aliphatic Hidrocarbon Alcoholic Solvent Ketonic Solvent Esteric Solvent Etheric Solvent Levelling Agent Anti Blocking Anti Flocculation Anti Settling Anti Sagging Anti Fungus
a. Bahan Pengikat (Binder) Bahan pengikat (Binder) adalah suatu resin yang membentuk lapisan film cat, dimana lapisan film tersebut bersifat : •
Elastis (flexibility)
•
Tahan terhadap bahan kimia (acid and alkali resistance)
•
Tahan terhadap panas dan perubahan cuaca (hot and cold water resistance)
•
Mempunyai sifat ketahanan mekanis (hardness)
b. Bahan Pelarut (Solvent)
9
Pelarut (solvent) adalah suatu cairan bahan kimia organik yang digunakan untuk melarutkan resin. Solvent bisa berupa suatu larutan murni ataupun campuran dari beberapa larutan. Dalam melakukan pencampuran (mixing) beberapa solvent, harus diperhitungkan sifat-sifat solvent murni yang akan dicampur. Sifat-sifat solvent yang perlu diperhatikan antara lain: - Daya larut (solubility), yaitu kemampuan solvent untuk dapat melarutkan resin dan menjaga resin dalam bentuk larutan. - Viskositas, yaitu sifat kekentalan atau fluidity yang dapat mempengaruhi proses pengecatan (aliran cat). - Kecepatan penguapan, yaitu suatu solvent harus dapat menguap dalam waktu yang sesuai dengan proses pengeringan. Spesifikasi oven dan temperatur pengeringan harus sesuai dengan kecepatan penguapan solvent, sebab kecepatan penguapan solvent dapat menentukan kualitas lapisan cat yang terbentuk. - Safety, artinya sifat mudah menguap dan terbakar dari suatu solvent, maka cat harus dihindarkan dari nyala api atau percikan api (spark). -
Cost,
artinya suatu solvent harus diperhatikan biaya pembelian, biaya
penanganan dan pembuangan limbah solvent (waste treatment).
c. Bahan Pewarna (Pigment) Pigment merupakan komponen penyusun cat yang memberi warna pada benda yang dicat sehingga akan memberi efek dekoratif. Pigment cat berupa partikel berukuran kurang dari 1 mikron (0,0001 cm) hingga 100 mikron (0,01 cm). Bentuk fisik suatu pigment yaitu bulat, datar, atau jarum. Fungsi-fungsi pigment sebagai berikut : - Memberi warna yang dikehendaki, terutama warna-warna khusus yang diperlukan untuk kepuasan pemakai dan menambah nilai ekonomis benda - Memberi daya tutup permukaan (hiding power) - Memperbaiki daya lekat cat pada permukaan logam (adhesion) - Menaikkan daya tahan terhadap korosi
10
- Menaikkan kekuatan mekanis lapisan film cat - Menaikkan viscositas d. Bahan Imbuh (Additive) Additive adalah suatu bahan kimia yang ditambahkan ke dalam cat, biasanya dalam jumlah sangat kecil, bertujuan untuk memberi pengaruh / sifat khusus. Jenis additive digolongkan sesuai dengan pengaruhnya pada sifat cat, baik dalam kondisi basah maupun setelah lapisan cat mengering. Beberapa contoh pengaruh additive sebagai berikut : Pengaruh additive pada cairan cat
Pengaruh additive pada lapisan cat kering
Viskositas
Kelenturan / fleksibilitas
Foaming (sifat busa)
Gloss
Skinning
Stabilitas terhadap cahaya (UV)
Dispersi pigment
Ketahanan terhadap api
Kestabilan emulsi
Berdasarkan komponen penyusunnya, cat dibedakan sebagai berikut : •
•
Cat THERMOPLASTIC : tersusun dari 1 (satu) komponen ♦
Alkyd base : bersifat lambat kering
♦
Acrylic base : bersifat cepat kering
♦
Nytrocellulose : cat “Duco”
Cat THERMOSETTING : tersusun dari 2 (dua) komponen atau lebih ♦
Polyester base : dempul
♦
Vinyl base : untuk cat kapal
11
♦
Epoxy base : cat dasar yang bersifat alkalis, tahan karat dan suhu tinggi, tidak tahan sinar Ultra Violet (UV)
Melamine : cat kayu ♦ Polyurethane Cat Thermosetting dalam proses pengeringan (Curing) terjadi mekanisme Polimerisasi ataupun Kondensasi. Dalam aplikasi pengecatan, biasanya ke dalam cat Thermosetting ditambahkan “Hardener”. Dengan alat Oven, pengeringan cat Thermosetting berlangsung lebih cepat, sehingga biasanya cat Stoving merupakan cat Thermosetting. Contoh : cat Polyurethane akan kering setelah 30 menit dalam oven bersuhu 80 C dibanding pengeringan secara alami (suhu 30 C) selama 18 jam. Beberapa nama dagang cat Stoving diantaranya ORGA base (Melamine + Alkyd) dan SUPERLAC (Melamine + Acrylic + Epoxy) , NAX SUPERIO ( Polyurethan + Acrylic ).
B.3. SIFAT-SIFAT CAT DALAM KONDISI CAIR a. Kekentalan (Viscosity) Viskositas adalah sifat cairan yang berhubungan dengan kemudahannya untuk mengalir. Cairan dengan viskositas tinggi berupa cairan yang kental, apabila cairan dituangkan akan sukar mengalir dengan sendirinya. Viskositas cairan cat dinaikkan dengan cara : •
Ditambah aditive yang mampu membungkus pigment ataupun binder sehingga meningkatkan daya ikat dengan sesamanya maupun dengan solvent.
•
Menambahkan butiran halus (contoh : bubuk Silica) untuk menurunkan kemampuan cairan tersebut mengalir akibat adanya jaringan halus didalamnya. Viskositas cairan cat dapat turun akibat adanya :
•
Penambahan thinner ke dalam cat.
•
Naiknya temperatur ruang pengecatan.
12
Beberapa contoh standar viskositas cat sebagai berikut : •
Viskositas cat dasar / surfacer = 10~ 13” / NK2 cup / 30 C
•
Viskositas cat top coat Nippe Acryl = 18 - 20” / NK2 cup / 30 C
•
Viskositas cat Nax Superio = 11 ~ 13” / NK2 cup / 30 C
b. Kelarutan (Solubility) Suatu bahan dapat larut dalam solvent apabila bahan tersebut memiliki sifat yang sama dengan sifat solvent (“likes dissolves likes”). Polaritas (sifat listrik statis) menentukan larut tidaknya suatu bahan. Suatu bahan yang bersifat polar hanya larut dalam solvent yang juga bersifat polar. c. Penggumpalan dan Pengendapan Penggumpalan adalah terbentuknya sekelompok butiran-butiran pigment yang terikat satu dengan yang lain dalam cat. Gumpalan atau floc kecil pigment dikehendaki dalam cat apabila ukurannya dalam batas tertentu. Tujuan floc pigment tersebut untuk menahan terjadinya meler (“sagging”) film cat yang masih basah. Pengendapan dapat terjadi di dasar tangki cat bila komponen penyusun cat yang berat turun dan mengendap di dasar tangki. Untuk mencegah pengendapan, maka cairan cat harus dijaga dalam kondisi homogen selama proses pengecatan (contoh : dengan pengadukan terus-menerus). d. Thixotropy Thixotropy adalah sifat cairan cat yang pada saat diaduk, maka viskositasnya turun (makin bertambah pengadukannya, makin turun viskositasnya). Apabila pengadukan dihentikan, viskositas cairan naik kembali. Hal tersebut terjadi akibat adanya penggumpalan komponen cat yang bersifat dapat balik (reversible).
13
Oleh sebab itu, selama proses pengecatan, cairan cat harus diaduk, sehingga diperoleh ukuran pigment yang kecil dan cairan cat dengan mudah disemprotkan. Gambar 1.1. Sifat Thixotropy Cat
B.4. PROSES PENGERINGAN CAT (CURING) Beberapa proses pengeringan lapisan cat, antara lain : a. Penguapan Solvent Solvent yang digunakan dengan mudah menguap dari permukaan benda sehingga lapisan padat cat tertinggal di permukaan. Cat jenis tersebut dapat dikeringkan pada temperatur ruangan atau dipanaskan di dalam oven untuk mempercepat proses pengeringan. b. Reaksi Kimia Komponen Penyusun Cat
14
Resin yang dipakai berupa molekul kecil yang reaktif. Molekul resin tersebut saling bereaksi pada saat proses pengeringan, membentuk ikatan kimia tiga dimensi yang tidak larut oleh solvent, dan apabila dipanaskan tidak meleleh. c. Reaksi dengan Udara Cat jenis tersebut akan bereaksi dengan oksigen di udara (oksidasi), membentuk lapisan yang tersusun dari anyaman ikatan kimia penyusun cat. Umumnya suhu pengeringan cat Stoving untuk Painting Steel berkisar pada 140 – 160 C selama 20 - 30 menit, sedangkan suhu pengeringan cat Plastik (untuk ABS base) berkisar pada 60 – 70 C selama 20 – 30 menit juga. B.5. SIFAT CAT KERING Dalam beberapa hal, sifat lapisan cat kering yang terpenting, karena lapisan cat tersebut langsung tampak oleh mata (visual) dan langsung kontak dengan lingkungan. a. GLOSS Suatu permukaan mempunyai sifat gloss yang tinggi jika permukaan lapisan film cat memantulkan hampir semua cahaya yang jatuh ke atasnya.
15
Gambar 1.2. Sifat Gloss Cat Kering Biasanya gloss diukur pada sudut pandangan 600 dengan kisaran angka 0 sampai 100. Semakin tinggi angka glossnya, benda tampak semakin gloss (mengkilat). b. Daya Tutup (Hiding Power) Kemampuan suatu cat untuk menutupi permukaan benda dari pandangan / secara visual. Binder cat sebagian besar transparant, sedangkan satu-satunya komponen cat yang dapat menutupi permukaan adalah pigment. Contoh : Standard Coverage cat Superlac 9 – 10 m2 / liter / coat pada dry film thickness 25 – 35 mikron. c. Warna Warna cat terutama disebabkan oleh pigment yang berinteraksi dengan cahaya. Antar pigment dapat dicampur untuk memperoleh warna-warna yang berbeda dari warna pigment itu sendiri. Contoh : Pigment putih ditambahkan ke dalam cat untuk mendapatkan warna yang lebih muda. 16
Untuk jenis cat yang sama, harga cat dengan basis warna Merah dan Biru lebih mahal dibanding basis warna Silver, Putih, Kuning, ataupun Hitam. d. Kekuatan, Kekerasan dan Kegetasan (Brittleness) Apabila daya ikat antar komponen penyusun cat tinggi, maka lapisan cat yang terbentuk akan kuat, keras dan tahan terhadap tekukan dan tarikan. Sifat getas cat adalah kecenderungan cat untuk retak bila terkena benturan.
17
