Salah Salah satu satu cara mening meningkat katkan kan nilai nilai tambah tambah suatu suatu bahan bahan adalah adalah dengan dengan melapi melapisi si permukaan bahan tersebut dengan bahan lain yang lebih lebih tinggi nilainya. Pengetahuan tent tentan ang g pela pelapi pisan san perm permuk ukaa aan n baha bahan, n, secar secaraa umum umum dike dikena nall sebag sebagai ai surfa surface ce coat coatin ing g knowledge. Bagian ini meliputi: metal coating (electro coating, galvanizing, plastic coating, paper coating, powder coating dan tentang cat itu sendiri. !adi cat merupakan bagian kecil dari sebuah ilmu yang "auh lebih besar, yaitu ilmu tentang surface coating. #at adalah suatu cairan yang dipakai dipakai untuk untuk melapisi melapisi permukaan permukaan suatu bahan dengan tu"uan tu"uan memperindah memperindah (decorative (decorative,, memperkuat memperkuat (reinforcing (reinforcing atau melindungi melindungi (protective (protective bahan tersebut. Setelah dikenakan pada permukaan dan mengering, cat akan membentuk lapisa lapisan n tipis tipis yang yang meleka melekatt kuat kuat dan padat pada pada permuk permukaan aan tersebu tersebut. t. Peleka Pelekatan tan cat ke permukaan dapat dilakukan dengan banyak cara: diusapkan (wiping, dilumurkan, dikuas, disemprotkan (spray, dicelupkan (dipping atau dengan cara yang lain.
$. %eknologi Pembuatan #at 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. &ancangan polimer untuk cat berupa komposit dengan persyaratn tinggi untuk mencapai tinggi untuk mencapai berbagai fungsi, sebagai aplikasi utama dari kimia polimer. &esin sintetis untuk cat berupa polimer yang dibuat dengan menggabung beberapa monomer untuk mencapai berbagai karakteristik. 'da banyak "enis resin seperti resin linier termoplastik, resin thermosetting yang dapat ditaut silang, resin tak "enuh, dan masih banyak lagi "enis yang lain. ang diterapkan terutama teknologi sintetis resin, polimerisasi tambahan dan polimerisasi kondensasi, sementara teknologi polimerisasi baru lainnya saat ini banyal dikembangkan oleh para ahli kimia. )ntuk 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. *urang lebih +- dari bahan utama cat seperti resin, aditif dan pelarut bergantung pada produk minyak bumi, sehingga petrokimia dan kimia organik sangat terkait erat dengan cat. #at didefinisikan sebagai tebaran koloid dari pigmen dalam sarana (resin dan pelarut. engan demikian properti cat sangat tergantung pada ukuran partikel dan permukaan pigmen. %ebaran pigmen adalah proses untuk membasahi dan melepas partikel utama pigmen dan menebarkannya ke dalam sarana secara merata. )ntuk menghindari koagulasi dan men"aga 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.
/. Bahan0Bahan Penyusun #at •
&esin 'tau Binder &esin atau binder merupakan komponen utama dalam cat. &esin berfungsi
merekatkan komponen0komponen yang ada dan melekatkan keseluruhan bahan pada permukaan suatu bahan (membentuk film. &esin pada dasarnya adalah polymer dimana pada temperatur ruang (atau temperatur aplikasi bentuknya cair, bersifat lengket dan kental. 'da banyak "enis resin, seperti: 1atural 2il, 'lkyd, 1itro #ellulose,
Polyester,
3elamine,
'crylic,
4po5y,
Polyurethane,
Silicone,
6luorocarbon, 7enyl, #ellolosic, dll. &esin dibagi berdasarkan mekanisme mengering atau mengerasnya (pembentukan film. Setiap "enis resin mempunyai banyak sekali type dan turunannya, bahkan kombinasi antara satu resin dengan resin yang lain "uga menambah perbendaharaan "enis resin baru. aya tahan, kekuatan dan karakter cat secara keseluruhan sangat dipengaruhi oleh "enis resin yang dipakai. Pemakaian, "ika akan digunakan dengan kuas maka sebaiknya dipakai resin yang secara alami encer dan agak lambat keringnya. &esin yang cocok adalah alkyd dengan kadar oil yang cukup banyak (alkyd long oil. &esin dengan kekentalan tinggi dan cepat kering sangat tidak cocok dipakai untuk pemakain dengan kuas, akan menimbulkan permukaan yang tidak rata setelah cat kering. Begitu "uga resin yang encer dan lambat kering sangat tidak cocok untuk pemakaian dengan spray pada permukaan vertical. *ekuatan, "ika dibutuhkan cat dengan daya tahan tinggi terhadap sinar matahari, maka resin yang tepat adalah 'crylic atau Polyurethane, namun "ika dibutuhkan cat dengan kekuatan tinggi terhadap kimia, gesekan, benturan, dll namun untuk pemakian di dalam, maka resin 4po5y adalah "awabannya. an pertimbangan0 pertimbangan yang lain seperti ongkos8harga, substrat (permukaan bahan yang akan di cat, lingkungan (berair, kering, korosif,9, dan lain0lain.
•
Pigment an 45tender (6iller Pigment dan dyestuff adalah bagian dari colorant. yestuff bersifat larut
dalam solvent, sedang pigment tidak. Pigment merupakan padatan halus (bubuk yang ditambahkan ke dalam cat dengan beberapa fungsi berikut:
2ptis memberi karakter khas pada penampakan cat tersebut, seperti: warna, dera"at kilap (gloss maupun daya tutupnya
Protective
memberi nilai tambah pada karakter kekutan cat tersebut,
seperti: kekuatan terhadap cuaca, korosi, panas atau api, dll
&einforcing
meningkatkan
sifat,
seperti
meningkatkan
kekerasan,
kelenturan, daya tahan terhadap abrasi, dll *ekuatan, daya tahan dan sifat0sifat lain yang diinginkan dari cat dapat dibentuk atau diciptakan dengan menambahkan pigment yang tepat dan konsentrasi yang sesuai. )ntuk memilih pigment yang tepat dan benar perlu dipela"ari sifat0sifat umum dari pigment itu sendiri. Sifat0sifat pigment tersebut adalah:
pigment organik pigment yang terbentuk dari senyawa0senyawa organic (karbon.
pigment anorganik terbentuk dari mineral0mineral atau garam0garaman logam yang terbentuk secara alami (bahan galian ataupun dari hasil reaksi kimia di pabrik. pada "enis ini dikenal true pigment (atau disebut sebagai pigment sa"a dan e5tender 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. 1amun dalam kecerahan dan tinting strength, pigment organic umumnya lebih bagus dibanding anorganik. 45tender atau filler ditambahkan ke dalam cat dengan tu"uan untuk menurunkan harga, namun dalam hal tertentu e5tender ditambahkan untuk memberbaiki sifat cat.
•
Solvent Seperti sudah di"elaskan dalam bagian sebelumnya bahwa masing0masing
komponen penyususun cat mempunyai fungsi dan peran yang berbeda0beda. &esin membentuk film dan memberi kontribusi terhadap karakter film yang terbentuk, sedang pigment disamping memberi warna "uga berfungsi menambah kekuatan mekanis film. Pada saat pembuatan cat, solvent memberi kontribusi sedemikian rupa sehingga campuran mempunyai kekentalan yang pas untuk diproses: diaduk, dicampur, digiling dan lain0lain. engan penambahan solvent yang tepat dan cukup akan menurunkan kekentalan dari resin atau campuran pada suatu titik dimana kekentalannya memenuhi syarat untuk masing0masing proses. emikian halnya pada saat pemakaian cat, dengan penambahan "enis solvent yang tepat dan dengan takaran pas, maka cat bisa dikuas, dispray atau dilumurkan dengan mudah pada obyek yang akan dicat. *omposi solvent yang tepat "uga memberi pengaruh optimal pula pada mekanisme penguapan dari solvent0solvent yang ada, sehingga akan membentuk film yang maksimal karakteristiknya, baik te5tur permukaannya, sifat kilapnya maupun kecepatan keringnya. #at merupakan sebuah system campuran yang kompleks, ada padatan (solute yang terlarut atau terdispersi dalam pelarut cair (solvent, ada "uga cairan (solvent active yang terlarut dalam cairan lain (diluent. !adi definisi solvent adalah cairan (biasanya mudah menguap yang berperan melarutkan atau mendispersi komponen0 komponen pembentuk film (resin, pigment dan8atau additive yang akan menguap terbuang ke lingkungan selama proses pengeringan. 3embicarakan solvent tidak bisa lepas dari thinner, karena keduanya saling berkaitan satu dengan yang lain. %hinner adalah campuran beberapa solvent yang dipakai untuk melarutkan resin di dalam cat atau mengencerkan cat selama penggunaan. i dalam prakteknya resin atau cat dilarutkan oleh tidak hanya satu "enis solvent , tetapi oleh beberapa macam kategori solvent. Bagaimana dengan cat water base, solvent dan thinner0nya adalah setali tiga uang atau sama sa"a, yaitu air. )ntuk cat "enis 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:
idrokarbon Sesuai namanya maka pada golongan ini terdiri dari solvent0solvent
dimana unsur hidrogen ( dan carbon (# men"adi struktur dasarnya. ;olongan ini terbagi lagi men"adi tiga sub golongan, yaitu: aliphatis, aromatis dan halogenated hidrokarbon. Sedang sub golongan aliphatis dibagi lagi men"adi aliphatis "enuh (saturated dan tidak "enuh (unsaturated. Solvent0solvent golongan hidrokarbon hampir seluruhnya berasal dari hasil distilasi minyak bumi yang merupakan campuran dari beberapa sub0sub golongan (bukan senyawa murni, sehingga titik didihnya berupa range dari minimum sampai maksimum, bukan merupakan titik didih tunggal.
2ksigenated Solvent 2ksigenated sovent atau solvent dengan atom oksigen adalah solvent0
solvent yang struktur kimianya mengandung atom oksigen. %ermasuk dalam kategori ini adalah golongan ester, ether, ketone dan alkohol. 6aktor penting bagaimana solvent men"alankan 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 *auri Butanol (*B< semakin besar harga *B0nya, semakin besar solubility parameternya atau dengan kata lain semakin besar pula daya larut solvent tersebut. &ange harga *B adalah antara /= 0$=. )ntuk beberapa solvent hidrokarbonn aliphatis berkisar antara /> ? @=, sedang untuk hidrokarbon aromatis lebih besar dari +=. #ara lain untuk menentukan daya larut solvent0solvent hydrokarbon adalah dengan menentukan %itik 'nilin (%'< makin rendah %', makin besar daya larut solvent tersebut.
idrogen Bonding Ande5 adalah merupakan ukuran kekuatan ikatan antara atom0atom hidrogen (relatif positif dan atom0atom negatif seperti oksigen
dalam solvent tersebut, harganya berkisar antara ? $ sampai $>. Solvent0 solvent hidrokarbon mempunyai harga rendah dan "enis alkohol mempunyai harga yang tinggi, sedang lainnya berkisar di antara dua "enis solvent tersebut.
ipole 3oment 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. alam hubungannya dengan resin 1itro #ellulose (1# ada beberapa istilah
yang berkaitan dengan solvent yang perlu dibahas, yaitu 'ctive Solvent, Catent Solvent dan iluent. 'ctive solvent adalah solvent yang secara nyata melarutkan 1#, contoh: hampir semua keton (34*, ester (ethyl atau butyl acetate dan ether (aceton. Catent solvent atau "uga disebut co0solvent adalah solvent yang bila sendirian tidak bisa melarutkan 1#, 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 "enis lain, contoh latent solvent adalah alkohol. Sedang diluent adalah solvent yang dipakai untuk melarutkan kedua "enis campuran solvent tersebut (thinner, sehingga harganya diharapkan lebih murah, dibanding bila hanya ada dua "enis solvent tersebut.
•
'dditive Penambahan additive yang ada dalam cat tidaklah serta merta muncul begitu
sa"a, merupakan suatu proses pan"ang 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 "enis dan takaran beberapa additive, hingga akhirnya muncul nama "enis dan takaran additive tertentu yang pas untuk campuran cat tersebut. 'dditive ditambahkan ke dalam cat disesuaikan dengan solvent apa yang dipakai (solvent atau water base, apa "enis resinnya, bagaimana pemakaiannya dan bagaimana mekanisme pengeringannya. Setiap supplier additive biasanya memberi informasi yang "elas tentang apa dan bagaimana additive harus digunakan.
D. Proses Pembuatan %ahapan pembuatan cat sangat dipengaruhi oleh seberapa canggih teknologi yang dipakai untuk menun"ang pembuatan cat tersebut, semakin canggih tinggi teknologi yang dipakai maka makin singkat dan mudah proses pembuatan catnya.
Persiapan Pada tahap ini dimulai dengan mempersiapkan bahan0bahan baku sesuai dengan formula atau resep cat yang akan dibuat. Bahan0bahan diambil dari gudang yang sudah teru"i kualitasnya, tidak kadaluwarsa dan tidak pula cacat atau rusak baik fisik maupun kimia (yang ditandai dengan adanya perubahan bau, warna, bentuk, atau kekentalan pada bahan tersebut. 3engukur bahan yang akan diproses, bisa dilakukan dengan cara ditimbang beratnya atau diukur volumenya, tergantung dengan basis apa yang digunakan dalam formula atau resepnya. *etelitian dan keakuratan penimbangan merupakan faktor penting terhadap hasil akhir pembuatan cat, terutama pada penimbangan additive atau pigment. Bahan0bahan 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 "enis cat yang akan dibuat: a. #at %anpa Pigment, 45tender atau 6iller Pembuatannya hanya melibatkan proses penuangan, mi5ing dan stiring sa"a, yaitu menuang bahan0bahan dengan urutan dan cara sesuai dengan "enis cat yang akan dibuat ke dalam sebuah tangki dengan ukuran pas. *emudian mencampur bahan0bahan dengan putaran mi5er relatif pelan, hingga diperoleh suatu campuran yang benar0benar merata di semua titik. Eaktu stiring dan kecepatan mi5er disesuikan dengan "umlah dan kekentalan campuran.
Perlakuan seperti ini "uga dipakai untuk membuat thinner, hardener, wood stain (solvent dyestuff atau campuran bahan lain yang tidak mengandung pigment atau e5tender asli (padatan. 1amun "ika pigment atau e5tender0nya sudah diproses men"adi bahan setengah "adi (pasta terlebih dulu, maka bahan atau campuran ini bisa diproses seperti tersebut di atas. b. #at engan Pigment dan8atau 45tender. Proses pembuatan cat "enis ini "uga dibagi berdasarkan pada seberapa halus padatan (pigment atau e5tender terdispersi di dalam campuran. !ika diinginkan padatan terdispersi secara kasar (dengan kehalusan antara /= ? = mikron, maka proses yang dibutuhkan adalah cukup dengan proses dispersi sa"a< namun "ika dikehendaki padatan terdispersi secara halus ( ? /= micron maka diperlukan proses penggilingan partikel padat dalam mesin giling. #ontoh "enis cat yang dibuat cukup dengan proses dispersi sa"a adalah : dempul atau filler, cat primer, undercoat, intermediate atau tembok dimana kehalusan partikel bukan merupakan sifat yang harus dicapai.
Proses ispersi Proses pembasahan permukaan partikel0partikel pigment dan8atau e5tender oleh bahan0bahan cair (millbase. Proses pemecahan secara mekanis terhadap kelompok0kolompok partikel pigment dan8e5tender men"adi kelompok0kelompok yang lebih kecil atau partikel0 partikel primernya sesuai dengan dera"ad kehalusan yang dikehendaki. 3empertahan agar supaya kelompok0kelompok partikel yang lebih kecil atau partikel0partikel primer ini tetap terpisah satu sama lain, tidak bersatu kembali. Proses dispersi akan mendapatkan hasil optimal
bila prinsip0prinsip
dispersinya terpenuhi. 'dapun prinsip0prinsip 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 F P7# serta penambahan secara tepat additive wetting dan dispersingnya. !ika kondisi ideal terpenuhi, maka
akan terbentuk sebuah aliran yang menyerupai donat, terbentuk Gdoughnut effectH. Pada kondisi ini diperoleh proses dispersi yang optimal.
Penggilingan engan hanya dispersi, kita belum mendapatkan kehalusan partikel lebih rendah dari /= mikron, yaitu ukuran rata0rata partikel primer dari pigment dan8atau e5tender. )ntuk itu diperlukan sebuah tahap lan"utan dimana ikatan fisik partikel0 partikel pigment akan dipecahkan lebih lan"ut men"adi patikel0partikel yang lebih kecil lagi. %ahapan ini disebut penggilingan. )ntuk memudahkan dalam pembuatan cat< biasanya pigmen, e5tender, sebagian resin dan additive digiling terlebih dahulu untuk dibuat pasta (bahan setengah "adi. Pasta ini bisa disimpan dalam gudang atau langsung diproses untuk dibuat cat, yaitu hanya dengan proses mi5ing biasa, seperti di"elaskan pada proses pembuatan cat tanpa pigment di atas.
Proses penggilingan 3elewatkan secara vertical atau horizontal millbase ke dalam mesin giling yang terdiri dari agitator dan banyak glass bead di dalamnya. i dalam silinder giling, glass bead bersama dengan millbase akan diputar oleh agitator pada kecepatan tertentu, menyebabkan pigment0pigment secara mekanis akan terpecah karena tertumbuk oleh glass bead secara terus menerus. 3illbase 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 "uga akan terpecah, ini akan menyebabkan proses penggilingan akan menurun performance0nya dan glass bead harus diganti dengan yang baru. kecepatan putar agitator, kekentalan, kadar padatan dan waktu tinggal millbase di dalam mesin adalah faktor0faktor yang mempengaruhi
efektifitasnya
proses
penggilingan.
!ika
satu
tahap
proses
penggilingan belum mencapai hasil yang diinginkan, millbase biasanya dikembalikan lagi ke dalam mesin, dilakukan bisa berkali0kali hingga diperoleh dera"at kehalusan yang diinginkan.
Penyelesaian Seperti sudah di"elaskan pada bagian di atas bahwa proses pembuatan cat dibagi
men"adi dua bagian besar, yaitu proses yang melibatkan dispersi dan8atau penggilingan dan proses yang hanya melibatkan proses mi5ing sa"a. %ahap akhir dari kedua proses ini "uga berbeda, pada proses yang melibatkan dispersi dan8atau penggilingan pigment, maka mengukur dera"ad kehalusan dari partikel0partikelnya adalah tahap yang penting guna mengakhiri proses tersebut. Sedang proses lain, yang hanya melibatkan proses mi5ing, maka untuk melihat seberapa "auh campuran sudah tercampur sempurna dan sesuai komposisi yang ditentukan, cukup mengukur kekentalan atau viskositas campuran tersebut. 1amun bila campuran tersebut mengandung beberapa "enis pasta, maka menyamakan warna (colour matching campuran cat secara kasar perlu dilakukan, agar campuran tidak terlalu "auh berbeda dengan warna standardnya. *edua tahapan ini biasanya disebut u"i kualitas pendahuluan, yaitu tahapan antara sebelum cat diu"i secara seksama pada tahap paling akhir dari proses pembuatan cat, yaitu tahap pengu"ian kualitas cat.
Proses Pembuatan #at Secara )mum
Proses produksi cat melalui beberapa proses, yaitu pre0mi5ing, grinding, let0down, filtering, color matching, dan packaging. Pre0mi5ing yaitu proses pencampuran awal dimana bagian padat dari cat seperti pigmen dan e5tender8filler didispersikan ke pelarutnya dengan tambahan aditif yang sesuai seperti dispersing agent dan wetting agent. Pada proses grinding partikel0partikel pigmen dihaluskan dengan mesin giling8grinder agar ukuran partikel men"adi lebih kecil dan diperoleh kehalusan dan warna yang diinginkan. *emudian selan"utnya adalah proses finishing yang meliputi let0down, filtering, color matching sampai packaging. Pada proses ini cat diatur kekentalannya, ditambahkan zat aditif, disaring dari kotoran saat pengadukan, disesuaikan dan dipilah0 pilah warnanya, dan pada akhirnya di kemas.
TUGAS II MAKALAH MATERIAL TEKNIK
PROSES PEMBUATAN CAT
Disusun oleh
: Dwi M. Paun!"as
NRP
: #$%$&#$%&'#
(AKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI )URUSAN TEKNIK MESIN INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL BANDUNG $&#*
