ebook produksi cat hiliberkualitas

7/24/2019 eBook Produksi Cat HILIBerkualitas

1/69

PRODUKSI CATBERKUALITAS

DISUSUN OLEH:

Drs.Daryanto Malik


2/69

KATA PENGANTAR

Perkembangan dunia cat saat ini mengarah pada sistem basis air. Hal ini

mengingat sistem basis air jauh lebih ramah lingkungan daripada sistem basis minyak.

Sistem basis air tidak mudah terbakar, tidak berbau menyengat dan tidak terlalu bersifat

irritant. Jaman dahulu cat basis air hanya digunakan untuk pelukis, untuk keperluan seni,

kemudian lambat laun mengalami kemajuan sehingga digunakan untuk mengecat

tembok. Kimiawan-kimiawan terus mengembangkan agar cat basis air mempunyai

kekuatan yang sama dengan cat basis minyak, saat ini cat basis air telah digunakan untuk

mengecat kayu, besi dan sudah digunakan pula untuk mengecat mobil.

uku ini membahas bahan-bahan apa saja yang menyusun formula cat basis air,

yaitu pigmen !"at pewarna#, binder !perekat#, dan "at tambahan !aditif#. Kemudian apa

saja yang mempengaruhi karakteristik-karakteristik dari suatu cat basis air, seperti jenis

binder atau efek dari penambahan aditif.

uku ini dapat dipakai sebagai referensi untuk pengusaha, calon pengusaha,

pengguna cat, dan masyarakat umum yang ingin memulai industri cat atau menambah

pengetahuan di dunia cat terutama pada sistem basis air.

$khir kata, kami mengucapkan banyak terima kasih kepada banyak pihak yangturut berpartisipasi dalam penyusunan buku ini. Penulis juga mengharapkan saran dan

kritik dari pembaca.


3/69

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 PENGERTIAN CAT

eberapa banyak macam bahan baku terlibat dalam pembuatan cat, tetapi intinya

cat terdiri dari padatan !solids# dan cairan !li%uids#. &engan bagian padatan tersebut

tertahan !tersuspensi# dalam porsi cairan atau carrier. Solids atau padatan adalah bahan

yang tertinggal di permukaan setelah bagian li%uid menguap. Solids terdiri dari beberapa

material, setiapnya didesain untuk menghasilkan beberapa fitur dari cat, namun yang

utama adalah pigmen !pewarna# dan binder !perekat#.

(gambar 1.1)

Elemen penyuun !a"

1.# BAGAI$ANA CAT BEKER%A

Ketika cat diaplikasikan ke permukaan proses pengeringan dimulai. agian cair '

carrier mulai menguap dan meninggalkan lapisan film, lapisan film terdiri dari binder,

aditif dan pigmen.


4/69

(emahami bagaimana cat mengering adalah sangat penting. )at mengering pada

* cara, yaitu penguapan sol+ent pada cat basis minyak ' sol+ent dan coalesce !persatuan#

pada basis late atau basis air.

Pada basis minyak, partikel partikel cat mulai bergabung dan membentuk

partikel yang lebih panjang, proses ini dikenal sebagai chemical bonding !ikatan kimia#.

Pada cat basis air, pigment, binder dan additi+e tidak secara kimiawi saling mengikat

ketika cat mengering. amun partikel partikel bergerak merapat ' mendekat ' menyatu

bersama -sama untuk mengisi gap yang ditinggalkan oleh menguapnya partikel air,

fenomena ini dikenal sebagai coalescence ' penyatuan.

1.& K'$P'NEN PENUUN CAT

1.&.1. PIG$ENT

Pigmen adalah padatan !serbuk# warna, yang memberi warna pada suatu cat dan

daya tutup !hiding power#. Pigmen tersuspensi dalam carrier, inilah mengapa cat harus

diaduk dahulu sebelum digunakan. Komponen lainnya adalah binder atau pengikat yang

menahan material material cat, dimana beberapa aditif diperlukan untuk menambah

fitur cat yang diinginkan. /i%uid akan menguap setelah cat kering, disini binder

membentuk lapisan film.

Pigmen dapat dibagi menjadi * yaitu organik dan non organik. Pigmen nonorganik dibuat dari beberapa logam !oksida logam# sementara pigmen organik dibuat dari

bahan minyak bumi !carbon based#. Pigmen dapat lebih jauh lagi dibagi menjadi pigmen

utama dan pigmen ekstender. Kebanyakan cat mengandung kedua - duanya. Pigmen

utama memberikan cat dengan daya tutup dan warna. Pada warna - warna pastel ' warna

dasar putih, pigmen utama yang paling sering digunakan adalah titanium dioide yang

mempunyai hiding power dan daya pemutih yang kuat. 0itanium dioide tidak digunakan

dalam warna-warna gelap, warna merah gelap misalnya menggunakan pigmen iron oide

merah sebagai pigmen utamanya, warna hitam gelap menggunakan pigmen carbon black.

Pigmen ekstender seperti talc, silica, carbonat - carbonat, kaolin clay dan

sejenisnya membantu memperkuat titanium dioide. amun ekstender tidak berlaku

sebagai hiding agent, ekstender membantu menambah +olume dan berat cat sehingga


5/69

harga cat menjadi murah. Harga titanium dioide jauh lebih mahal daripada pigment

ekstender.

1kstender juga membuat suatu cat berkurang putihnya. Jika cat yang diinginkan

sangat putih maka titanium dioide adalah satu-satunya jawaban. )at dengan kandungan

ekstender banyak akan menjadi keabu - abuan. Kerugian lain jika terlalu banyak

ekstender adalah cat akan tampak selalu tidak menutup jika diaplikasikan.

2ungsi utama pigmen adalah memberikan warna pada cat dan daya tutup. Selain

itu, pigmen juga dapat mem.berikan cat fitur yang lain. )ontohnya, beberapa pigmen

mempunyai kekerasan yang lebih dari lainnya, beberapa mempengaruhi kilau atau kilap

dari cat !semakin kecil partikel semakin tinggi kilapnya, semakin besar akan semakin

doff# dan beberapa adalah mildewcide !anti jamur# yang mempunyai kemampuan untuk

menjaga timbulnya jamur di permukaan !contohnya "inc oide#. Pigmen juga

mempengaruhi tekstur cat.

1.&.#. BINDER

inder bertugas merekatkan partikel partikel pigmen ke dalam lapisan film cat

dan membuat cat merekat pada permukaan. 0ipe binder dan prosentase binder dalam

suatu formula cat menentukan banyak hal dari peforma cat seperti washability !ketahanan

saat dicuci dengan air#, scrubbability !ketahanan saat digosok#, color retention !kekuatan

warna# dan adhesi !daya rekat#.

inder dibuat dari material bernama resin yang bisa dari bahan alam bisa juga

sintetis. Semakin banyak binder atau resin dalam cat, semakin baik catnya, semakin

mengkilap, dan semakin tahan lama. Pada cat basis air, resin yang tak larut air diproses

secara kimia sehingga dapat larut dengan air, proses ini disebut emulsifikasi. Hasil

akhirnya sering disebut dengan late.

Ketika cat late ditemukan pada 3456-an, late yang dipakai adalah styrene

butadiene, setelah waktu berlalu penelitian membuktikan bahwa late jenis ini terlalu

sensitif terhadap sinar matahari dan cat dapat menjadi kosong dan mudah retak.

Kemudian ditemukan P7$c !Polyninyl $cetate#, namun setelah beberapa waktu

ditemukan ada masalah, yaitu P7$c tidak kompatibel dengan permukaan batuan yang

umumnya bersifat alkali ' basa.


6/69

Pada 3489 industri cat mulai menggunakan binder akrilik. $krilik mempunyai

ketahanan warna yang baik dan tidak mempunyai kekurangan seperti pendahulunya.

$krilic !$crylic# sampai saat ini masih dianggap sebagai binder terbaik. Saat ini, cat

dapat berbinder acrylic atau styrene, polyester, terpolymer, rubber !karet#, poly+inyl

acetate atau beberapa campuran lainnya. Semakin banyak acrylic di cat semakin baik cat

tersebut. Jika pada kaleng tertulis 366 : acrylic dan menjadi satu-satunya binder ini

menandakan kualitas cat tersebut baik.

1.&.&. LI*UID

Sebuah cat membutuhkan bagian cair agar partikel pigmen, binder dan material

padat lainnya dapat mengalir. )airan pada suatu cat disusun oleh sol+ent dan atau diluent.

Sol+ent berasal dari kata dissol+e dan diluent berasal dari kata dilute. Keduanya adalah

suatu cairan yang mempunyai kemampuan untuk melarutkan !dissol+e# suatu material.

Keduanya juga dikenal sebagai thinner karena keduanya memiliki kemampuan untuk

mengencerkan cat ke kekentalan yang diinginkan. $ir meskipun dapat melarutkan

substans tidak dianggap sebagai sol+ent untuk cat karena air tidak melarutkan resin. $ir

adalah sol+ent untuk gula karena gula dapat larut oleh air, bukan sol+ent untuk resin. $ir

pada late adalah sebagai pengencer bukan pelarut resin.

1.&.+. ADITI,

Sebagai tambahan selain li%uid, pigment dan binder, suatu cat dapat mengandung satu

atau lebih aditif !"at tambahan#. Hal ini mempengaruhi fitur +ital dari cat tergantung dari

penggunaan akhir cat. )at late mengandung lebih banyak aditif daripada cat alkyd !oil

based# karena cat late mencoba untuk meniru fitur cat alkyd terutama kemampuan flow

dan levellingdari cat alkyd.

Levelling adalah kemampuan cat untuk membentuk film yang halus pada bidang

+ertikal dan horisontal dengan metode apapun !dengan kuas, roll atau semprot#. 2ilm

yang mempunyai karakteristik levellingyang bagus adalah film yang bebas dari bekas

roll atau kuas.Flowadalah karakteristik pada cat yang menunjukkan derajat levellingnya.

entuk beberapa aditif ;3. 0hickener ; (enaikkan kekentalan cat, menambahflowdan levelling.


7/69

*. Pengawet ; (eningkatkan shelf life !umur campuran# dalam kaleng dan pada

lapisan film yang telah kering.

9. . &an lain-lain.

Kombinasi dari beberapa aditif diatas digunakan untuk mendesain cat yang

diinginkan dan dapat ber+ariasi menurut area suatu negara dimana cat akan diaplikasikan.

)ontohnya jika cat akan diaplikasikan di $sia 0enggara, dimana kelembabannnya tinggi

sehingga potensial timbul masalah jamur, konsentrasi mildewcide !anti jamur# harus

ditambah. &i wilayah utara cat harus mempunyai fleibilitas karena ekstrimnya

perubahan temperatur. amun kualitas suatu cat utamanya bergantung pada pigmen yang

dipakai dan jumlah serta tipe binder. Semakin banyak semakin tinggi kualitas catnya.

1.+ ,ITUR-,ITUR CAT

1.+.1 DAA TUTUP

=ni adalah hal penting untuk mengetahui berapa kilogram atau berapa literkah cat

yang diperlukan untuk melapisi permukaan per-meter perseginya. Hal ini berhubungan

dengan banyaknya konsentrasi pigmen dalam cat, semakin banyak pigmen yang dipakai

semakin luas daya sebar suatu cat.

1.+.# TINGKATAN KILAU CAT

Gloss atau kilap adalah kemampuan cat untuk memantulkan cahaya !gambar 3.*#.

Hal ini dapat diukur dengan alat yang dinamakan gloss meter. $lat yang mengambil

cahaya pada cat yang kering dan kemudian mengukur sebanyak apa cahaya dipantulkan.


8/69

Satu dari standar pengukuran gloss diambil pada sudut >6o. )ahaya diarahkan ke

permukaan cat pada sudut ini. ergantung pada kemampuan cat untuk memantul, cat

dapat dikoordinasi menjadi beberapa tingkatan kilap mulai dapat dikarekterisasi menjadi

beberapa tingkatan kilap mulai dari plat yang tak punya kilau sampai ke high glossyang

memantulkan cahaya hampir seluruhnya.

Glosspada suatu cat adalah refleksi dari perbandingan antara pigmen dan li%uid.

Semakin banyak pigmen semakin flat !tidak mengkilap# suatu cat hal ini berhubungan

dengan jarak antar partikal pigmen dalam cat. Pada cat yang glossy ' kilap, dimana jarak

antar partikel pigmen lebih jauh sehingga lebih banyak cahaya yang terpantulkan, pada

cat yang flat jarak antar partikel rapat maka cahaya lebih sedikit yang terpantulkan.

(gambar 1.#)Klau Ca"

erikut adalah tingkat kilap suatu cat ;

3. 2lat, 36 :

*. 1gg shell !mempunyai kilap seperti kulit telur#, 36 56 :.

9. Semi ?loss, 56 >6 :.

5. ?loss, >6 @6 :.

8. High ?loss, @6 :.


9/69

Kilau sepeti disebutkan sebelumnya berhubungan dengan binder atau resin dalam cat.

Semakin banyak jumlah resin cat akan semakin gloss, semakin tidak berpori dan lebih

tahan gosok cat itu. Sebagai catatan setiap pabrikan cat mempunyai definisi berbeda

tentang gloss untuk produknya, satu menyebutkan semigloss satunya menyebutkan satin

flat untuk kilau yang sama.


10/69

BAB II

PIG$ENT

#.1 KLAI,IKAI PIG$EN

Penyedia warna pada suatu cat dapat menggunakan pigment dan dapat pula

menggunakan dye. Pigment adalah campuran kimia yang menyediakan warna dan tidak

larut dalam air. )at adalah sebuah dispersi dari pigment yang berukuran mikroskopis

yang tertahan dalam suatu carrier ' media. Hal ini dapat digambarkan seperti sungai

rantas yang menahan pasir, lumpur, dan material lainnya. Sebaliknya, dye larut

sepenuhnya dalam air dan menyatu langsung dengan material yang disentuhnya.

Semua pigmen dapat diklasifikasikan menjadi dua kriteria yaitu; !3# alami atau

sintetis, dan !*# organik atau non organik. $rti kata natural berarti molekul pigmen

diekstrak dari suatu mineral, tumbuhan, atau binatang yang terjadi atau ada di alam, dan

hanya dimodifikasi dengan cara digiling, dicuci, disaring atau dipanaskan. $rti kata

sintetis berarti molekul pigmen didapat atau diolah dengan cara kimia atau proses kimia.

Pigmen alami sudah banyak diganti dengan pigmen sintetis yang lebih superior dalam

kekuatan dan +ariasi warnanya.

$rti kata non organik berarti pigmen tersebut adalah suatu mineral atau campuran

mineral,seperti oxide, sulfide, metal atau earth. Arganik artinya bahwa pigmen tersebut

adalah molekul karbon dikombinasi dengan hidrogen, nitrogen atau oksigen. &ua kriteria

tersebut dapat dikombinasikan untuk mendefinisikan kategori 5 pigmen, yaitu non

organik sintetis, non organik alami, organik sintetis dan organik alami. Sehingga dapat

ditarik kesimpulan bahwa ;

3. Pigmen non organik alami adalah ;

Pigmen logam atau batuan yang diekstrak dari bahan tambang ' mineral.

*. Pigmen non organik sintetis adalah ;


11/69

Pigmen logam atau batuan yang dibuat dengan mengkombinasikan bahan kimia

dengan logam atau batuan mineral melalui proses kimia.

9. Pigmen organik alami adalah ;

Pigmen yang dibuat dari ekstrak dari tumbuhan atau binatang.

5. Pigmen organik sintetis adalah ;

Pigmen berbasis karbon, seringkali dibuat dari turunan minyak bumi melalui

proses kimia yang menyerupai sifat kimiawi dari pewarna hewan atau tumbuhan.

Hampir seluruh pigmen di dunia industri adalah sintetik. &engan beberapa

pengecualian, pigmen alami non organik sudah lama tak digunakan, pada dasarnya

karena sulit dan mahal untuk diekstrak dan tidak menghasilkan warna yang bagus.

anyak pigmen non-organik masih digali dari bumi kemudian dipecah-pecah, digiling,

dicuci dan diklasifikasi ke berbagai ukuran. Kebanyakan, pigmen-pigmen tersebut

mempunyai eki+alen sintetisnya, nampak sama secara kimia, namun mempunyai fitur

yang berbeda.


12/69

#.# TABEL #.1 / Da0"ar arna pgmen n2n 2rgan3

Pada tabel *.3 dapat dilihat nama-nama pigmen apa saja yang memberikan warna-

warna putih, kuning, oranye, merah, coklat, ungu, biru hijau dan hitam dan berbahan apa

pigmen tersebut dari oksida, sulfida, kromat atau lainnya.

Tabel #.1

Da0"ararnapgmen

n2n2rgan3


13/69

#.& TABEL #.# / ,"ur-0"ur pgmen n2n 2rgan3

Pada tabel *.* ditunjukkan fitur - fitur dari pigmen non-organik seperti /'B yaitu

light fastness ' weathering resistance !ketahanan terhadap cahaya ' cuaca#, heat !panas#,

alkali !basa#, acid !asam#, density !kerapatan# dan shade !bayang#.


14/69

Tabel #.#

lan4u"an

#.+ TABEL #.& / ,"ur-,"ur pgmen 2rgan3

Pada tabel *.9 ditunjukkan fitur-fitur dari pigment organik seperti /2 yaitu light

fastness full shade, /0 yaitu light fastness full tint, H0 yaitu heat stability !stabilitas

terhadap panas#, S7 yaitu sol+ent resistance !ketahanan terhadap sol+ent#, )H !ketahanan

terhadap bahan kimia# dan shade !bayang#.


15/69

Tabel #.& ,"ur-0"ur pgmen 2rgan3


16/69

Tabel #.&

lan4u"an


17/69

Tabel #.&

lan4u"an


18/69

Tabel #.&

lan4u"an


19/69

BAB III

PIG$ENT EKTENDER DAN PIG$ENT E,EK

&.1 PIG$EN EKTENDER

$rti kata ekstender muncul dari penggunaan awal pigment ini sebagai pengganti

per-bagian atau seluruh dari pigment utama. )at yang murah dapat dibuat dengan

mengurangi pigment utama dan menggantinya dengan pigment ekstender. 1kstender

biasanya berupa serbuk putih pada kondisi kering !dry state# dan menjadi lebih atau

kurang transparansinya ketika dicampur dengan binder. Sedikit sekali bahkan tidak ada

refraksi !pembiasan# cahaya pada film cat karena hampir samanya indeks refraktif dari

ekstender !3,5 3,G# dengan binder ! 3,8#. Sebagai perbandingan titanium dioide

mempunyai indeks refraktif *,G>.

1kstender mempunyai fungsi yang luas selain sebagai pemurah yaitu sebagai

sanding aid !agen penggosok ' rempelas# untuk dempul, sebagai flatting agent !agen agar

tidak mengkilap# dan pembentuk tekstur pada cat.

&.1.1 Cal!"e (5"ng)

&.1.1.1 Cal!um !arb2na"e na"ural

)alcium carbonate adalah tipe ekstender yang paling banyak digunakan. )alcium

carbonat memiliki warna yang cerah dan merupakan pembantu dari titanium dioksida

untuk memurahkan harga dan menambah +olume. )alcium carbonate tersedia dengan

berbagai macam ukuran partikel, partikel dengan ukuran * mikron disebut dengan istilah

Iultrafine dan partikel dengan ukuran *-36 mikron disebut dengan istilah Ifine.

$da sedikit perbedaan antara calcitedan whiting, calcitediturunkan dari mineral

kalsium karbonat yang lebih keras, lebih kristal seperti batu limestone atau marmer.


20/69

)alcite digunakan untuk cat basis air maupun basis minyak dan untuk aplikasi interior

dan eksterior. Pada aplikasi eksterior, calcite mempunyai ketahanan terhadap cuaca yang

tinggi kecuali pada atmosfer suasana asam yang tinggi. Sifat alamnya yang hidrofili

!takut air# membuatnya mudah didispersikan terutama pada sitem cat basis air.

Penyerapan minyaknya yang rendah membuatnya membutuhkan hanya sedikit binder

untuk mengikatnya, sehingga meninggalkan binder lebih banyak untuk merekatkannya

pada permukaan. Penggunaan dengan konsentrasi tinggi akan menambah kecepatan

pengeringan, dan memberikan fitur filler !pengisi# yang baik digunakan untuk plamir,

dempul dan cat flat ' dof. )alcium carbonat tipe whitingadalah tipe yang lebih lunak dan

mempunyai daya serap minyak yang lebih tinggi dan mempunyai fitur flatting yang lebih

baik dari tipe calcite.

&.1.1.# Cal!um !arb2na"e n"e"3

)alcium karbonat sintetik atau yang akrab dengan nama P)) !Precipitated

calcium carbonate# dapat juga dipakai sebagai ekstender. P)) diproduksi dengan cara

melewatkan karbondioida melalui suspensi batuan lime dalam air. Hasilnya P))

mempunyai grade -grade ukuran partikel lebih ber+ariasi daripada calcite yang hanya

digiling secara mekanis. P)) digunakan terutama untuk tinta yang memerlukan ukuran

partikel yang sangat kecil.

&.1.# C5na Clay (Ka2ln Clay)

Kaolin merupakan grup dari hydrous aluminium silicate. 2ormula kimia dari

kaolin adalah $l*A9.*SiA*.*H*A. $ir tidak hadir dalam bentuk kelembaban bebas namun

sebagai grup hidoksil pada struktur clay.

Kaolin mempunyai kemampuan dispersi yang sangat baik pada sistem cat basis

air. Kaolin juga mempunyai kemampuan untuk menjaga kestabilan suspensi. &an bentuk

partikelnya yang Iplate likememudahkan aplikasi terutama kuas dan juga membantu

cat untuk menjadi opa%ue !butek ' tidak transparan#. Kekurangan dari kaolin yang utama

adalah buruknya ketahanan terhadap cuaca sehingga membuat cat berkapur !chalking#.

0erlalu banyak clay pada cat juga memperburuk levelling.


21/69

&.1.& Tal!

0alc merupakan grup dari hydrous magnesium silicate. 2ormula kimia dari talc

adalah 9(gA9.5SiA*.H*A. 0alc mempunyai beberapa keuntungan jika dilibatkan dalam

formulasi cat terutama memberikan suspensi yang stabil, brushability, flow dan mudah

didispersikan. Struktur partikelnya membuat talc dapat memberikan cat fitur tahan air dan

tahan kelembaban !moisture resistance# sehingga baik untuk cat eksterior dan cat primer

pada besi. ?rade terbaiknya yang mempunyai ukuran partikel sangat kecil dinamakan

microni"ed talc atau microtalc.

&.1.+ Barum ulp5a"e (Bary"e)

arium sulfate pada dunia cat terdapat dua macam, yang paling banyak dipakai

adalah yang berbentuk alami ' baryte alami. Eang kedua adalah dalam bentuk sintetik,

precipitated yang dikenal dengan nama Ilanc 2ie. arytes digunakan dalam cat

mempunyai fitur-fitur seperti rendahnya penyerapan minyak, tahan panas, tingkat

kelarutan yang rendah !terhadap air, minyak dan asam#. aryte juga tipe ekstender yang

paling tebal dengan co+ering dan daya serap minyak paling rendah dibanding ekstender

lainnya. arytes pada lapisan film menghasilkan permukaan yang halus, tak berpori, dan

mempunyai gloss yang tinggi.

?rade barytes dengan ukuran partikel yang halus dinamakan microni"ed barytes!ukuran 6.8 - 35 mikron# jika diaplikasikan pada cat finishing atau topcoat akan

memberikan hasil akhir tahan kimia, berwarna cerah dan mengkilap, meningkatkan flow,

permukaan yang keras dan stabilnya warna.

&.1.6 $!a

(ica merupakan grup dari aluminium potassium silicate. Sumber utama dari mica

adalah mineral yang dinamakan musco+ite. entuk partikelnya yang plate like !seperti

plat# membuatnya mempunyai fungsi utama sabagai insulator.

(ica pada cat digunakan untuk meningkatkan ketahanan terhadap bahan kimia

dan durabilitas. (ica membuat cat mempunyai fitur seperti washability, adhesi,

mengurangi chalking, tidak mudah retak dan meningkatkan ketahanan terhadap karat.

(ica juga digunakan sebagai bahan baku untuk membuat pigmen pearlescent dengan


22/69

melapisinya dengan carbon atau oksida logam, pigment pearlescent akan dibahas pada

bab selanjutnya.

&.1.7 Abe"2

$sbestos adalah serat magnesium silikat dari beberapa mineral berserat yang

paling banyak digunakan untuk memproduksi asbestos adalah Ichrysolite. $sbestos

digunakan untuk memperkuat !reinforcing# permukaan film cat.

&.1.8 9erm!ula"e

7ermiculite adalah ekstender bertipe mica yang tersusun dari silikat - silikat

aluminium dan magnesium yang terhidrasi. Pada dunia cat, +ermiculite digunakan untuk

fire retardant !penolak api#.

&.# PIG$EN PEIAL E,EK

&.#.1 Pgmen ,lu2re!en" (2rgan3)

Karakteristik dari pigment fluorescence adalah dapat mengubah sinar ultra+iolet

menjadi warna. Hasilnya adalah daya pantul yang tinggi sehingga menciptakan warnayang menarik. amun, pigment ini memiliki ketahanan terhadap cahaya yang lemah.

Pigment fluorescent adalah fluorescent dye yang dilarutkan pada matriks plastik

!polymer#. Komposisi polymer tergantung pada aplikasi apa yang diinginkan apakah cat,

tinta, atau plastik.

&.#.# Pgmen" P52p52re!en"

Pigment phosphorescence atau luminescence adalah pigment yang dapat

memancarkan cahaya. Pigment ini berbasis kristal dari calcium strontium sulfide atau

"inc calcium sulfide. 1fek luminasi terakti+asi oleh logam yang ada !seperti tembaga,

perak, mangaan dan bismut#. )ahaya yang terpancar berhubungan dengan struktur kristal

kuarsanya. Pigment ini contoh aplikasinya adalah pada cat jalan, rompi polisi, dll.


23/69

&.#.& Pgmen me"all!

&.#.&.1 erbu3 alumnum

Serbuk aluminium adalah pigment logam yang paling banyak digunakan

pelapisan permukaan. Pigment serbuk aluminium dibuat dengan cara menggiling

aluminium sampai pecah ke ukuran partikel yang diinginkan.


24/69

BAB I9

P'L$ER

+.1 PENDAHULUAN

inder atau perekat pada cat dapat sebagai bahan alam ' natural dan juga bahan

sintetik atau polymer. Polymer sendiri berasal dari kata Eunanipoly!banyak# dan meros

!part#,artinya banyak bagian. ahan alam contohnya getah damar, gum arab, minyak

linseed, dll. Sebenarnya bahan alam juga termasuk polymer namun termasuk polymer

alami !natural polymer#. Polymer sintetik dibuat dari bahan alam yang dimodifikasi

secara kimia !contohnya resin alkyd# dan juga dapat dibuat seluruhnya sintetik !contoh

resin acrylic#. Fesin alkyd dibuat dengan proses esterifikasi minyak linseed atau minyak

kastor sehingga hasil akhir binder lebih keras, kuat dan tahan lama.

5.* P'L$ERIAI

Polymer paling tepat didefinisikan sebagai spesies yang mempunyai berat molekul

yang tinggi, yang memiliki unit pengulang atau unit kimia yang sama, terhubung oleh

ikatan ko+alen primer. Feaksi polymerisasi paling simpel didefinisikan sebagai ;

n( !-(-#n

dimana ( melambangkan monomer dan -(- menandakan unit pengulang ikatan kimia.)ontohnya, jika ( adalah +inyl acetate, maka dengan reaksi polymerisasi akan terbentuk

poly !+inyl acetate#.


25/69

=stilah Imacromolecule sering digunakan bersinonim dengan Ipolymer untuk

mengko+er tidak hanya polymer sintetik tapi juga polymer natural dan modifikasi

kimianya !polymer turunan#. $rti kata Iresin banyak digunakan pada dunia cat

menandakan semua tipe binder !perekat# polimerik apapun asalnya meskipun dari getah

pohon.

+.& C'P'L$ER

Polymer yang mengandung hanya satu unit pengulang dinamakan homopolymer

atau polymer reguler. Seiring dengan perkembangan, ditemukan copolymer, yaitu

polymer dengan dua atau lebih unit pengulang sehingga suatu polymer ' resin ' late

dapat dibuat sesuai keinginan seperti lebih keras, lebih fleksibel, lebih tahan lama dan

tentu saja biaya produksi yang murah.

+.+ TEKNIK P'L$ERIAI

+.+.1 Bul3 P2lymer:a"2n

Polymerisasi bulk dilaksanakan dalam monomer asli. )ontohnya adalah

pembuatan Perspe yaitu lembaran plastik untuk lensa optik.

+.+.# 2lu"2n P2lymer:a"2n

Perbedaan dari polymerisasi bulk dengan polymerisasi solusi adalah pada

polymerisasi solusi terdapat sol+ent. Polymernya juga larut dalam sol+ent. Pemindahan

panas dari reaksi polymerisasi solusi lebih mudah dibanding dengan bulk dikarenakan

lebih rendahnya kekentalan polymer.

+.+.& Dper2n P2lymer:a"2n

Pada polymerisasi dispersi, monomer dilarutkan dalam sol+ent !biasanya sol+ent

organik#. Polymer dibangkitkan, namun tidak larut dalam campuran monomer - sol+ent.

Polymer mengendap dan membentuk partikel late. Keuntungan dari polymerisasi ini

adalah rendahnya kekentalan pigment sehingga pemindahan panas reaksi lebih mudah.


26/69

+.+.+ upen2n P2lymer:a"2n

Pada polymerisasi suspensi, monomer disuspensikan pada larutan yang tak larut

monomer itu sendiri !air#, dalam bentuk droplet !ukuran mikron# dengan menggunakan

surfactant. Keuntungan teknik ini sama dengan polymerisasi dispersi, hanya saja

suspending agent harus dihilangkan setelah proses agar polymernya tidak sensitif

terhadap air. Poly !+inyl chloride# disiapkan dengan teknik ini.

+.+.6 P2lymera Emul

$dalah teknik yang paling banyak digunakan di dunia cat. Produk akhir yang

dihasilkan adalah late. ab polymerisasi emulsi akan dibahas khusus pada bab >.


27/69

BAB 9

ACRLIC P'L$ER

6.1 PENDAHULUAN

Pada industri cat dan industri plastik, dikenal kata I$crylic Fesin atau resin

akrilik. $crylic resin adalah polymer dan kopolymer dari ester dari methacrylic dan

acrylic acid. Seringkali pada aplikasinya polimer acrylic di ko-polimerisasi dengan

polymer non-akrilik, contohnya styrene, butadiene atau +inyl acetate untuk keperluan

tertentu. Struktur lainnya dapat dilihat sebagai berikut ;

)H9 )H9

)H* ) )H* ) Poly !methyl methcrylate#

)AA)H9 )AA)H9 n

H H

)H* ) )H* ) Poly !ethyl acrylic#

)AA)*H8 )AA)*H8 n

6.# TIPE-TIPE REIN AKRILIK

$crylic resin tersedia dalam bentuk homo polymer dan kopolymer dalam bentuk

padat, dalam bentuk solusi ' larutan dan dalam bentuk emulsi !late#.

$crylic solid yang dipakai dalam industri cat adalah thermoplastic !menjadi

lemah dan flow ketika panas#, mereka adalah homopolymer dari satu dan ester


28/69

methacrylate atau kopolymer dari methacrylate dengan acrylate atau second methacrylate

ester, dengan atau tanpa jumlah yang dikurangi dan monomer fungsional !tabel 8.3#.

Secara umum mereka sudah siap dilarutkan dengan beberapa atau campuran sol+ent,

kelarutannya tergantung pada ukuran partikel dan berat molekul.

entuk solusi dari resin acrylic didapat dari reaksi polimerisasi solusi. 2ilm

terbentuk dari monomer monomer yang dalam bentuk natural ' aslinya adalah berupa

thermoplastic, jika dalam komposisi resin terdapat cukup dan monomer monomer

fungsional yang pas, dapat dimodifikasi dengan mengcrosslink sehingga menjadi

thermoset !menjadi keras jika kena panas dan tidak dapat dilunakkan kembali#.

Tabel 6.1

$2n2mer ; m2n2mer a3rl3

asic (onomers 2unctional (onomers

(ethyl methaacrylate (ethacrylic acid

1thyl methacrylate $crylic acid

n-utyl methacrylate $crylamide

=sobutyl methacrylate *-Hydroyethyl methacrylate

/auryl methacrylate *-Hydroypropyl methacrylate

Stearyl methacrylate ?lycidyl methacrylate

(ethyl acrylate &imethylaminoethyl methacrylate

1thyl acrylate tert-uthylaminoethyl methacrylate

n-utyl acrylate 1thylene dimethacrylate

*-1thylheyl acrylate 0rimethylolpropane trimethacrylate)ycloheyl methacrylate utylene dimethacrylate

*-1thylheyl methacrylate &iethylaminoethyl acrylate


29/69

Pada tipe emulsi, ada * macam tipe tersedia. 0ipe thermoplastic emulsi resin yang

digunakan pada cat late adalah copolymer dari methyl methacrylate dengan beberapa

tambahan dari ester acrylate !kadang kadang monomer non akrilit# untuk menurunkan

suhu film forming. Sedikit jumlah monomer monomer fungsional juga dipakai untuk

memproduksi co-polymer ini untuk meningkatkan daya rekat pigment, stabilitas emulsi

dan property lain dari late dan polymer.

$crylic late juga tersedia dengan grup fungsional yang final filmnya dapat di

cross-link. Hal ini dapat dicapai dengan menambahkan crosslink reagent yang cocok

yang kemudian bereaksi dengan grup fungsional dari polymer ketika film dibakar dan

kering. Hal ini mentransformasinya menjadi polymer thermoset sehingga menjadi tahan

terhadap sol+ent dan bahan kimia, lebih tangguh, dan secara signifikan meningkatkan

kekerasan pada temperatur tinggi.


30/69

BAB 9I

P'L$ERIAI E$ULI

7.1 PENDAHULUAN

&ewasa ini cat kebanyakan didominasi oleh sistem water - based !basis air#.

Sistem tersebut memberikan kemudahan aplikasi, cepat kering, tidak ' sedikit berbau dan

mudah dibersihkan !jika belum kering#. Sistem ini juga ramah lingkungan, rendah 7A).

Kepopuleran pelapisan permukaan berbasis air membutuhkan para kimiawan untuk

memahami proses proses yang terlibat dalam pembentukan polimer late.

$rti kata emulsi adalah campuran dari dua cairan yang tak larut satu sama lain.

/arutan pertama sebagai fase terdispersi sisanya sebagai droplet - droplet diskret yang

terdispersi melalui lainnnya, fase continuous. &alam kasus polimerisasi emulsi fase

continuous terdiri dari air oleh sebab itu dinamakan fase a%ueous. agaimanapun sebuah

polimerisasi emulsi sebenarnya adalah sebaran ' dispersi padatan, atau semipadat, partikel

polimer dalam fase a%ueous yang kontinyu, oleh karena itu faktanya dinamakan suspensi

koloid.

Partikel polimerik dengan initiator yang ditambahkan pada sistem dan

diemulsifikasi dengan surfactant dalam air. Produk akhir dari polimerisasi emulsi ini yang

kemudian dinamakan atau dikenal sebagai late.

7.# BAHAN BAKU P'L$ERIAI E$ULI

7.#.1 AIR

$ir digunakan sebagai media dispersi pada sistem polimerisasi emulsi. Phase

a%ueous menyediakan peredam panas yang baik pada reaksi eksotermal polimerisasi, dan

juga memberikan produk kekentalan rendah dalam kon+ersi yang tinggi dari monomer ke

polimer. $ir berlaku sebagai sol+ent untuk surfactant dan initiator.


31/69

Phase a%ueous mendukung ' mensupport reaksi awal dalam pembentukan

polimerisasi emulsi. $ir suling sangat dibutuhkan pada sistem ini karena ion ion logam

poly+alent dapat mengurangi keefektifan surfactant atau juga menghambat proses

inisiasi.

7.#.# $'N'$ER

Polimerisasi emulsi adalah contoh dari sebuah mekanisme radikal bebas. $gar

suatu polimerisasi dapat terjadi monomer monomer memerlukan derajat dari non

saturasi. $da beberapa struktur monomer yang memungkinkan. Struktur yang paling

umum adalah dari bentuk )H*D)C3C* dimana C3 dan C* adalah beberapa +ariasi

substituen. Spesies tersebut dinamakan +inyl monomer, contohnya ;

A

7inyl acetate )H*D )H A ) )H9

7inyl chloride )H*D )H)l

Styrene )H*D )H )>H8

(ethyl methacrylate )H*D ) - ) - A)H9

)H9 A

7.#.& UR,ACTANT

Pembentukan sistem yang stabil dari emulsi polimerisasi dalam air akan sangat

sulit tanpa kehadiran surface acti+e agent. &engan pengadukan putaran tinggi !highspeed

dispertion# dapat membentuk suatu emulsi, namun tidak stabil. Perbedaan tegangan

permukaan yang sangat antara cairan !monomer dan air# menjelaskan bahwa emulsi

tersebut mempunyai energi bebas yang sangat tinggi dibanding dengan fase separasi.

&engan tambahan sabun atau surface acti+e agent !surfactant#, dapat menurunkan

tegangan permukaan dan kemudian membentuk emulsi yang lebih stabil. /ebih jauh lagi

penggunaan surfactant menstabilkan pertumbuhan partikel polimer late dan hasil akhir

late.


32/69

7.#.+ INITIAT'R

Sistem initiator pada polimerisasi emulsi harus dapat membangkitkan suatu

radikal bebas untuk memulai proses polimerisasi. =nitiator biasanya larut air, meskipun

tipe larut monomer dapat digunakan untuk keperluan tertentu. $da beberapa tipe initiator

yang mengurai keduanya melalui mekanisme termal dan atau mekanisme redo. 0ipe

yang paling umum adalah mereka yang mempunyai lingkaran peroy contohnya

hydrogen peroide atau potassium persulfate. Fekomposisi thermal dari initiator

initiator ini dapat dipresentasikan sebagai berikut ;

HA AH *HA

- A9SAASA9 *SA5L

menghasilkan radikal bebas hidroil dan ion sulfat secara respecti+e. Konsentrasi radikal

bebas fase a%ueous menurunkan peranan penting pada property pada hasil akhir late.

/aju pembangkitan radikal bebas dapat dipengaruhi oleh temperatur, reducing agent dan

initiator kationik.


33/69

BAB 9II

E,EK K'$P'II $'N'$ER TERHADAP LATEbl:ng m2n2mer

- 1ster asam akrilat

- 1ster asam maleat atau asam fumarat

- 1ster +inyl

- 1thylene

- utadiene

8.7 $2n2mer pe!al e0e3

eberapa dari special efek didapat dengan menggunakan monomer monomer

spesifik seperti dicatumkan pada gambar 34.9. (onomer monomer ini dipakai dengan

konsentrasi kurang lebih 36 : dari saat polymer untuk mendapatkan fitur spesifik

tertentu.


35/69

Tabel8.1

$2n2

mer-

m2n2

mer

penyu

un

la"e>


36/69

Tabel 8.#

$2n2mer-m2n2mer penyuun la"e>


37/69

3 Tabel 8.&$2n2mer-m2n2mer yang =pa3a pa=a la"e>


38/69

BAB 9III

ADITI, DIPERING DAN ?ETTING AGENT

@.1 PENDAHULUAN

&istribusi secara merata dari partikel - partikel pigment pada solusi resin ' late

adalah tahapan yang paling penting pada cat warna !gambar @.3#. Proses dapat dibagi

menjadi tiga tahapan utama ; wetting, grinding dan stabili"ing.

Pertama - tama, pigment yang menggumpal !agglomerated# harus dibasahi dulu

oleh solusi resin. Pada proses ini kelembaban dan udara yang ada pada permukaan

pigment dan jarak antara gumpalan pigment diganti dengan solusi resin. Proses ini dapat

dipercepat dengan menambahkan wetting agentyang menurunkan tegangan permukaan

antara partikel pigment dan solusi pigment. Betting agent mempunyai struktur polar -

non polar yang ada pada surfactant yang dapat merupakan ionik atau nonionik.

Gambar @.1

ebaran =an gumpalan


39/69

Pada tahap grinding !penggilingan# diperlukan peralatan mekanis untuk memecah

partikel yang menggumpal menjadi partikel yang kecil. Setelah pigment selesai

didispersikan campuran ini harus distabilkan agar pigmen tidak kembali menggumpal.

Pada tahap stabilisasi ini diperlukan aditif yang dinamakan dispersing agent. $ditif ini

terserap pada permukaan partikel pigmen dan menjaga partikel tetap memisah dengan

gaya tolak menolak elektrostatik atau rintangan steric !stabilisasi entropi#.

Pada resin ' late itu sendiri dapat mengandung aditif wetting dan dispersing,

namun bukan ditujukan untuk keperluan partikel pigmen. /ate dibuat dengan tujuan

mempunyai fitur mekanis seperti kestabilan terhadap cuaca, sinar matahari dan lainnya.

Pada sistem basis air mekanisme stabilisasi dari aditif dispersing berdasar pada

gaya tolak menolak elektrostatik. $ditif dispersing dapat dikarakteristikkan secara kimia

sebagai polyelektrolit, ketika dispersing agent terserap di permukaan partikel pigment,

dispersing agent mentransfer daya listriknya ke pigment dan hasilnya semua partikel

pigment mempunyai kutub listrik yang sama dan kecenderungan untuk mengumpul

kembali kecil karena gaya tolak menolak elektrostatik. Pada sistem cat basis air keduanya

adalah sangat penting. Betting agent bertugas menurunkan tegangan permukaan antara

pigmen dan solusi resin. &ispersing agent menstabilkan pigmen dangan gaya tolak

menolak elektrostatiknya.

@.# UR,ACTANT

Surfactant adalah suatu bahan yang dapat mempengaruhi atau merubah tegangan

permukaan dari suatu cairan atau padatan dalam hubungannya dengan cairan, padatan

lain dan gas. Surfactant secara umum tersusun atas sebuah molekul dimana salah satu

ujungnya hidrofili dan salah satu ujungnya hidrofob ' hidrofili. ?aram sodium dan asam

lemak !sabun biasa# adalah salah satu contoh dari surfactant.

A

)H9-)H*-)H*-)H*-)H*-)H*-)H*-)H*-)H*-)H*-)H*-)H*-)-Aa

/ipofilia Hidrofilia

Ketika sebuah sabun dilarutkan ke air, dia mereduksi tegangan permukaan

!maksudnya adalah menurunkan tegangan antar muka antara air dan udara# sehingga


40/69

dapat membasahi suatu padatan, mencampur bahan yang tak larut dalam air seperti

minyak dan menghasilkan busa.

Surfactant adalah sebuah bahan dimana satu bagian dari tiap molekulnya adalah

hidrofili !suka air# dan bagian satunya adalah lipofili !suka minyak#. agian hidrofilia

dari suatu molekul dapat sebagai karboksilat, sulfat, sulfonat, alkohol atau eter alcohol.

agian lipofil dapat sebagai rantai hidrokarbon panjang dalam suatu asam lemak, rantai

lurus, rantai cabang atau rantai siklik hidrokarbon dari minyak bumi, atau hidrokarbon

aromatic yang mempunyai rantai alkyl disamping.

@.#.1 TIPE-TIPE UR,ACTANT

Surfactant dapat diklasifikasikan sebagai anionik, kationik, amfoterik dan nonionik.

$nionik

Surfactant anionik membawa ion negatif dan bermigrasi ke anoda atau kutub positif,

ketika dalam suatu campuran. =ni adalah surfactant tertua dan paling kuat.

A

(M

F - ) A

Sabun

A

F - A - ) A--

(M

A

$lkil Sulfat

A

F - A - A--

(M

A

$lkil Sulfonat


41/69

Kationik

Surfaktant kationik adalah kawan ' kebalikan dari anionik. $kti+itas permukaan

tergantung dari keberadaan kation rantai panjang larut minyak. Surfactant kationik

dipakai sedikit sekali pada cat late karena dapat menetralisir sharge dari surfactant

anionik yang mungkin ada dalam cat late dan menyebabkan rusaknya emulsi. Surfaktant

ini baik dipakai untuk emulsifikasi aspal. erikut adalah struktur surfactant kationik ;

$

F M

- $* (M

$9

F melambangkan grup hidrofobik seperti alifatik atau aromatik rantai panjang. C

melambangkan ion negatif seperti )l, r, = atau lainnya. &an $3, $*, dan $9

melambangkan hydrogen alkyl, aryl atau grup heterosiklik.

$mfoter

Surfaktant ini mengandung kedua - duanya yaitu negatif dan positif charge. )harge

dapat menetralisir satu sama lain, sehingga pada pH tertentu surfactant ini berperilaku

seperti non ionik. Surfaktant ini biasanya menjadi surfactant kationik jika berada dalam

suasana asam dan menjadi anionik jika berada dalam suasana basa.

onionik

Surfaktan ini bergantung dari grup hidroilnya dan grup ethernya untuk menciptakan

aksi hidrofilinya

A

F) A !)H*#n!)H#n

A


42/69

F) A !)*H5A#n)*H5AH

BAB I

P7), : @6

7B, : >3

=nitial Stormer 7iscosity, K< 336 *


61/69

B. Type la"e> / P9A!

Klau / ,la"

Dper2n Par" by ?e.g5"Bater *3.86

Hydroyethyl cellulose !366:# 6.3G

Propylene glycol *.35&ispersant !*8:# 6.G6

&efoamer 6.360itanium dioide 36.G9

)alcium carbonate 3G.3>

)lay 3*.@G

Le"-=2n

$mmonia 6.*6Poly!+inyl acetate# late !88:# 3>.96

)oalescent 3.66Preser+ati+e 6.*8&efoamer 6.36*.8: Hydroyethyl cellulose 3>.G@

1.


62/69

C. Type la"e> / A!ryl!

Klau / gl2

$a"eral name Kg L"re

Bater 3*6.66 3*6.66

$%ueous ammonia !6.@@# 3.*6 3.9G

Hydroyethyl cellulose !*.8: soln# [email protected] [email protected]

Arotan G93 !*8.6:# @.86 G.G5Surfactant !56:# 33.66 36.8@

Propylene glycol *G.66 *5.96

&efoamer 3.*6 3.94

)alcium carbonate >5.66 *9.G60itanium dioide 966.66 G8.66$crylic late 886.66 83@.@G

Bater [email protected] [email protected]

&efoamer 3.@6 *.64

Hydroyethyl cellulose !*.8: soln# [email protected] [email protected] 3.66 3.63

1#.81 1.6


63/69

D. Type la"e> / 9nyl era"a"eKlau / gl2

Ra $a"eral ?"

Futile titanium dioide *6.66

)alcium carbonate G.66

Sodium polyphosphate 3.66

Sodium carboymethyl cellulose 6.96iocide 6.86$ntifoam 6.96

0eanol ester-alcohol *.66

7inyl acetate-+inyl7ersatate late !88: solids# 5*.66

$mmonia !6.@@6# 6.69Bater *>.@G

1.


64/69

Re0eren!e$lberti, / , An Painting 3598 !Penguin )lassics#

)ellini, , 0he /ife Af en+enuto )ellini, finished 38>* but not published until 3G96

!Heron#

)ennini, ) dT$, 0he )raftsmanTs Handbook. 359G !&o+er#

&oerner, (, 0he (aterials Af 0he $rtist $nd 0heir !ational ?allery Af $rt ' )ambridge


65/69

LA$PIRAN

1. CLEAR EALANT

*. 1/$0A(1F=) $FF=1F )A$0=?


66/69

9./AB )AS0 S1$/$0 $S0( ) @95

5. P=?(101& )$


67/69

8. 0F$S/


68/69

&$0$ SH110


69/69

ebook produksi cat hiliberkualitas

Documents