Kimia di Industri Cat

Kimia di Industri Cat

Menurut Aiysha 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.

Cat adalah istilah umum yang digunakan untuk keluarga produk yang digunakan untuk melindungi dan memberikan warna pada suatu objek atau permukaan dengan melapisinya dengan lapisan berpigmen. Cat dapat digunakan pada hampir semua jenis objek, antara lain untuk menghasilkan karya seni (oleh pelukis untuk membuat lukisan), salutan industri (industrial coating), bantuan pengemudi (marka jalan), atau pengawet (untuk mencegah korosi atau kerusakan oleh air).

Cat digunakan mulai dari cat rumah, perabot rumah, dan berbagai peralatan sampai kepada mobil. Gunanya, selain untuk menambah keindahan barang yang dicat juga untuk melindungi bahan yang dicat dari karat, khususnya logam. Mulai dari pagar besi, teralis dan sampai kepada perut kapal laut ataupun tanker.

Cat memiliki beberapa sifat dasar sebagai berikut:

• Daya rekat.
• Mudah diaplikasikan.
• Dapat menutupi permukaan dengan mudah dan membentuk kohesive film (bagian cat yang menempel).
• Memberi perlindungan.
• Dapat tahan lama.
• Kualitas yang konsisten.

Selain itu, cat juga memiliki sifat-sifat yang spesifik misalnya, cat untuk dapur biasanya cat yang tahan minyak dan mudah dibersihkan, cat untuk kolam renang yaitu cat yang tahan air, dan cat untuk pesawat udara menggunakan cat yang tahan terhadap perubahan suhu dll. (Aisyah, 2012)

Adapun beberapa sifat jenis bahan cat antara lain sebagai berikut:

1.      Acrylic

–   Satu komponen

–   Tahan Cuaca

–   Pengeriang yang cepat

–   Memiliki daya rekat yang baik

–   Kilap dan daya tahan yang baik

–   Tidak tahan pelarut tertentu

2.      Alkyd

–   Cukup tahan cuaca / lingkungan

–   Cukup baik warna dan kilap

–   Tergolong surface tolerance

–   Tidak tahan alkali

–   Pengeringan memerlukan waktu

3.      Bitumen dan Tar

–   Tidak mengandung zat pewarna

–   Tidak tahan terhadap temperature tertentu

–   Menggunakan banyak pelarut untuk aplikasi

–   Mudah pecah / retak bila aplikasi terlalu tebal

–   Harga yang sangat murah

4.      Chlorinated Rubber

–   Tahan terhadap air, cuaca dan bahan kimia

–   Tahan abrasi

–   Memiliki daya rekat dan kelenturan

–   Tidak tahan panas max 600 C

–   Tidak tahan pelarut

–   Tidak tahan minyak hewan dan tumbuhan

5.      Epoxy

–   Kedap terhadap air dan bahan kimia

–   Daya rekat yang kuat

–   Tahan terhadap abrasi

–   Tidak tahan UV

–   Kurang memiliki kelenturan

Menurut Sadiyah, Bahan-bahan penyusun cat :

1. Binder: komponen yang membentuk kontinuitas film (bagian cat yang menempel) berfungsi sebagai daya rekat. Binder berdasarkan cara pembentukannya terdiri dari solid, oksidasi, katalis, panas, dan tipe emulsion.
2. Solvent/thinner: digunakan untuk melarutkan dan membantu penguapan yang tidak menjadi bagian pada lapisan kering. Berfungsi sebagai pelarut, control vicositas (kekentalan), dan mengontrol waktu pengeringan.
3. Pigment: partikel padat yang menyebar dalam cat dan tidak larut dala binder. Fungsinya untuk keindahan, pelindung, dan fungsi spesial.
4. Additive: untuk memberikan atau memperbaiki sifat khusus yang tidak dimiliki oleh binder, solvent, dan pigment. Fungsinya untuk kekentalan.
5. Extender: material yang menyebar dalam cat, tidak larut dalam binder. Fungsinya untuk memodifikasi dan memperbaiki sifat cat seperti flow, gloss, filler (pengisi cat misalnya kalsium karbonat). (Sadiyah, 2010)

Menurut Ni Putu 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.

1. 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).

2. 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.

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.

3. Proses Dispersi

Tahapan dispersi merliputi:

• 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.

4. 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.

• Melewatkan secara vertical atau horizontal millbase ke dalam mesin giling yang terdiri dari agitator dan banyak glass bead di dalamnya. 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.

5. 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).

6. 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 (Ni Putu 2011)

Industri cat internasional di Indonesia :

1. PT. Jotun Indonesia
2. PT. Neogenesa International
3. PT. International Paint Indonesia

Daftar Pustaka 

-Aisyah, Nur. 2012. Industri Cat. Wordpress. https://aiido141.wordpress.com/2012/11/26/industri-cat/

- Putu, Ni. 2011. Makalah Kimia Industi (Cat). Blogspot. http://vhuthu26.blogspot.co.id/2011/12/makalah-kimia-industricat.html

- Purnomosaid, Sadiyah. 2010. Bahan Kimia Dalam Cat. Wordpress. https://sadiyahpurnomosaid.wordpress.com/2010/04/17/bahan-kimia-dalam-cat/