karakterisasi lapisan polimer uret an akrila t...

5
Pro.dding Pertemuan Ilmiah IImu Pengetahuan don Teknologi Bahan '99 Serpong, 19 - 20 Oktober 1999 ISSN 1411-2213 KARAKTERISASI LAPISAN POLIMER URET AN AKRILA T HASIL IRADIASI SINAR ULTRA- VIOLET Sugiarto Danul, Marsongko Mondjol, Nur Dewanto Tribayangkoro2 .Pusat Penelitian clan Pengembangan Teknologi Isotop clan Radiasi, BAT AN J1..Cinere Pasar Jumat, Kotak Pas 7002 JKSKL, Jakarta 12070 zJurusan Teknologi Nuklir, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada ' JI. Grafika 2, Yogyakarta ABSTRAK KARAKTERISASI LAPISAN POLIMER URETAN AKRILAT HASIL IRADIASI SINAR ULTRA-VIOLET. Penelitian karakterisasi lapisan campuran resin uretan akrilat clan monomer tripropilen glikol diakrilat (TPGDA) untuk bahan pelapis permukaan dilakukan menggunakan radiasi ultra-violet (UV) dengan fotoinisiator benzil dimetil ketal. Resin uretan akrilat dicampur dengan TPGDA clan fotoinisiator pacta berbagai perbandingan berat. Konsentrsai TPGDA divariasi menjadi 0, 15,30, clan 45 % berat campuran dengan uretan akrilat; sedangkan konsentrasi fotoinisiator divariasi menjadi 1,2,5, 4, clan 5,5 % berat dari campuran uretan akrilat clan TPGDA. Iradiasi dilakukan menggunakan sumber radiasi UV llampu dengan daya 80 Watt/em, pacta kecepatan konveyor 3 m/menit. Parameter yang diukur meliputi sifat bahan pelapis, yaitu densitas, viskositas, kandungan bahan menguap, clan sifat lapisan hasil 'j'r!idiasi, meliputi fraksi-gel, kekerasan pensil, tegangan putus, kestabilan termal, clan kestabilan terhadap bahan kimia, pelarut &;hoda, Hasil percobaan menunjukkan bahwa pacta umumnya kenaikan konsentrasi TPGDA clan fotoinisiator, meningkatkan fraksi-gel, tegangan putus, clan kestabilan termal, tetapi tidak berpengaruh'terhadap kekerasan pensil. Semua contoh uji tahan terhadap bahan kimia pelarut datI nod a yang diujikan. Kondisi optimum dicapai pacta konsentrasi TPGDA clan fotoinisiator benzil dimetil ketal masing-masing sebanyak 30 clan 2,5 % berat campuran uretan akrilat clan TPGDA. ABSTRACT CHARACTERIZA nON OF URETHANE ACRYLATE POLYMER FILMS IRRADIATED USING UL TRA- VIOLET LIGHT. An experiment on characterization offilm made of urethane acrylate resin and tripropylene glycol diacrylate (TPGDA) mixture for surface coating was carried out by using ultra-violet (UV) light radiation and photoinitiator of benzil dimethyl ketal. Urethane acrylate resin was mixed with TPGDA and photoinitiator in a various of weight ratio. Concentrations ofPGDA were 0; 15; 30; and 45 %, whereas the concentrations of photoinitiator were 1; 2.5; 4; and 5.5 % by weight, based on urethane acrylate and TPGDA mixture. Irradiation was conducted by using a one lamp of80 Watts/em intensity UV-radiation source, at the conveyor speed of 3 mlmin. Parameters observed were the properties of coating materials i.e., density, viscosity, and volatile content, and cured films i.e., gel-fraction,pencil hardness, tensile strength, thermal stability, and chemical, solvent and stain resistances. Experimental results showed that in general, increasing ofTPGDA and photoinitiator concentration increase the gel-fraction, tensile strength and thermal stability, but do not affect very much to the pencil hardness. All samples resist to the chemical, solvent, and stain. Optimum condition was obtained at the TPGDA and benzil dimethyl ketal photoinitiator concentration ono and 2.5 % respectively. Kata kunci: Uretan akrilat, Sinar-UV, Bahan pelapis. PENDAHULUAN Berbagai produk dari kayu, logam, keramik, kertas, plastik dU.,memerlukan proses pelapisan permukaan yang bertujuan untuk melindungi permukaan daTi pengaruh Iliac yang bersifat merusak clan meningkatkan penampilannya. Seeara konvensional, proses pengeringan (curing) lapisan polimer dilakukan dengan bantuan katalisator, panas, clan pelarut. Selain eara konvensional, proses pengeringan lapisan dapat dilakukan dengan bantuan radiasi ultra-violet (UV) atau berkas elektron. Pacta umumnya komponen utama bahan pelapis permukaan seeara radiasi (radiation curable material) terdiri dari campuran oligomer/prapolimer clan monomer reaktif sebagai diluen. Fungsi monomer ini selain untuk mengatur viskositas agar menghasilkan lapisan yang rata jika diaplikasikan pacta permukaan bahan, juga menentukan sifat lapisan basil iradiasi. Formulasi bahan pelapis yang terdiri dari oligomer akrilat clanmonomer akrila. mempunyai kecepatan pengeringan yang tinggi sehingga bahan pelapis radiasi yang acta dalam perdagangan sebagian besar merupakan senyawa akrilat [1,2]. MenurutGOLDEN [3],hampir95 % bahanpelapis radiasi merupakan senyawa akrilat clan polimerisasi berjalanmelaluipolimerisasiradikal. Salah satu senyawa akrilat adalah uretan akrilat. Uretan akrilat merupakan basil reaksi antara gugus ' isosianat clan gugus hidroksil pacta monomer akrilat atau 58

Upload: hadien

Post on 30-May-2019

235 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Pro.dding Pertemuan Ilmiah IImu Pengetahuan don Teknologi Bahan '99Serpong, 19 -20 Oktober 1999 ISSN 1411-2213

KARAKTERISASI LAPISAN POLIMER URET AN AKRILA T HASILIRADIASI SINAR ULTRA-VIOLET

Sugiarto Danul, Marsongko Mondjol, Nur Dewanto Tribayangkoro2.Pusat Penelitian clan Pengembangan Teknologi Isotop clan Radiasi, BAT AN

J1..Cinere Pasar Jumat, Kotak Pas 7002 JKSKL, Jakarta 12070zJurusan Teknologi Nuklir, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada '

JI. Grafika 2, Yogyakarta

ABSTRAK

KARAKTERISASI LAPISAN POLIMER URETAN AKRILAT HASIL IRADIASI SINAR ULTRA-VIOLET.

Penelitian karakterisasi lapisan campuran resin uretan akrilat clan monomer tripropilen glikol diakrilat (TPGDA) untuk bahanpelapis permukaan dilakukan menggunakan radiasi ultra-violet (UV) dengan fotoinisiator benzil dimetil ketal. Resin uretan akrilat

dicampur dengan TPGDA clan fotoinisiator pacta berbagai perbandingan berat. Konsentrsai TPGDA divariasi menjadi 0, 15,30,clan 45 % berat campuran dengan uretan akrilat; sedangkan konsentrasi fotoinisiator divariasi menjadi 1,2,5, 4, clan 5,5 % beratdari campuran uretan akrilat clan TPGDA. Iradiasi dilakukan menggunakan sumber radiasi UV llampu dengan daya 80 Watt/em,pacta kecepatan konveyor 3 m/menit. Parameter yang diukur meliputi sifat bahan pelapis, yaitu densitas, viskositas, kandunganbahan menguap, clan sifat lapisan hasil 'j'r!idiasi, meliputi fraksi-gel, kekerasan pensil, tegangan putus, kestabilan termal, clankestabilan terhadap bahan kimia, pelarut &;hoda, Hasil percobaan menunjukkan bahwa pacta umumnya kenaikan konsentrasiTPGDA clan fotoinisiator, meningkatkan fraksi-gel, tegangan putus, clan kestabilan termal, tetapi tidak berpengaruh'terhadapkekerasan pensil. Semua contoh uji tahan terhadap bahan kimia pelarut datI nod a yang diujikan. Kondisi optimum dicapai pactakonsentrasi TPGDA clan fotoinisiator benzil dimetil ketal masing-masing sebanyak 30 clan 2,5 % berat campuran uretan akrilatclan TPGDA.

ABSTRACT

CHARACTERIZA nON OF URETHANE ACRYLATE POLYMER FILMS IRRADIATED USING ULTRA-VIOLET LIGHT. An experiment on characterizationoffilm made of urethane acrylate resin and tripropylene glycol diacrylate(TPGDA) mixture for surface coating was carried out by using ultra-violet (UV) light radiation and photoinitiator of benzildimethyl ketal. Urethane acrylate resin was mixed with TPGDA and photoinitiator in a various of weight ratio. ConcentrationsofPGDA were 0; 15;30; and 45 %, whereas the concentrations of photoinitiator were 1; 2.5; 4; and 5.5 % by weight, based onurethane acrylate and TPGDA mixture. Irradiation was conducted by using a one lamp of80 Watts/em intensity UV-radiationsource, at the conveyor speed of 3 mlmin. Parameters observed were the properties of coating materials i.e., density, viscosity,and volatilecontent, and cured films i.e., gel-fraction,pencilhardness, tensile strength, thermal stability,and chemical, solvent andstain resistances. Experimental results showed that in general, increasing ofTPGDA and photoinitiator concentration increasethe gel-fraction, tensile strength and thermal stability, but do not affect very much to the pencil hardness. All samples resist tothe chemical, solvent, and stain. Optimum condition was obtained at the TPGDA and benzil dimethyl ketal photoinitiatorconcentration ono and 2.5 % respectively.

Kata kunci: Uretan akrilat, Sinar-UV, Bahan pelapis.

PENDAHULUAN

Berbagai produk dari kayu, logam, keramik, kertas,plastik dU.,memerlukan proses pelapisan permukaan yangbertujuan untuk melindungi permukaan daTi pengaruhIliac yang bersifat merusak clan meningkatkanpenampilannya. Seeara konvensional, prosespengeringan (curing) lapisan polimer dilakukan denganbantuan katalisator, panas, clan pelarut. Selain earakonvensional, proses pengeringan lapisan dapatdilakukan dengan bantuan radiasi ultra-violet (UV) atauberkas elektron.

Pacta umumnya komponen utama bahan pelapispermukaan seeara radiasi (radiation curable material)terdiri dari campuran oligomer/prapolimer clanmonomer

reaktif sebagai diluen. Fungsi monomer ini selain untukmengaturviskositas agarmenghasilkan lapisan yang ratajika diaplikasikan pacta permukaan bahan, jugamenentukan sifat lapisan basil iradiasi. Formulasi bahanpelapis yang terdiri dari oligomer akrilat clanmonomerakrila. mempunyai kecepatan pengeringan yang tinggisehingga bahan pelapis radiasi yang acta dalamperdagangan sebagianbesar merupakan senyawa akrilat[1,2].MenurutGOLDEN [3],hampir95 % bahanpelapisradiasi merupakan senyawa akrilat clan polimerisasiberjalanmelaluipolimerisasiradikal.

Salah satu senyawa akrilat adalah uretan akrilat.Uretan akrilat merupakan basil reaksi antara gugus '

isosianat clangugus hidroksil pacta monomer akrilat atau

58

Karakterisasi Lapisan Polimer Uretan Akrilat Basil lradiasi Sinar Ultra-Violet(Sugiarto Danu)

metakrilat. Biasanya viskositas oligomer uretan akrilatsangat tinggi meskipun pacta berat molekulrendah.Tripropilenglikoldiakrilat(TPGDA)merupakanmonomerreaktifyangbanyakdipakaisebagaidiluenpactaformulasi bahan pelapis. Monomer TPGDA termasukmonolDerdifungsional(mempunyai2 ikatanrangkaptrapmolekul), mempunyai viskositas daD Draize ratingrendah, reaktivitas tinggi, daDkemampuan yangtinggidalam melarutkan sebagian besar oligomer akrilat [4].Sebelumsuatuformulasibahankimiadiaplikasikanuntukpelapisan permukaan suatu bahan, maka perlu diketahuisifatbahanpelapismaupunsifat lapisansetelahdiiradiasi.

Dalampenelitianinidilakukankarakterisasibahanpelapisyangterdiridari campuranoligomeruretanakrilat,monomer tripropilen glikol diakrilat (TPGDA), daDfotoinisiator benzil dimetil ketal dengan radiasi ultra-violet untuk bahan pelapis permukaan. Parameter yangdiukur meliputi sifat bahan pelapis, yaitu densitas,viskositas & kandungan bahan menguap, daD sifatlapisan setelah diiradiasi, yaitu fraksi-gel, kekerasan,tegangan putus, kestabilan termal, daD ketahananterhadap bahan kimia, pelarut, daDnoda.

METODEPERCOBAAN

Bahan

Oligomer uretan akrilat dengan nama komersialSynocure 3132, buatan Cray Valley Product, Inggris.Monomer tripropilen glikol diakrilat (TPGDA) daDfotoinisiatorbenzil dimetilketal dengan nama komersialLucirin BDK, buatan BASF, Jerman. Fotoinisiatorberbentuk serbuk, sedangkan bahan kimia yang lainberbentuk carr. Semua bahan kimia yang dipakai dalampercobaan tanpa diproses lebih lanjut. Struktur bahankimia tersebut disajikan pactaTabell.

Tabe! 1. Struktur kimia oligomer uretan akrilat,ManomerTPGDA dan foto inisiator benzil dimetil ketal.

Alat

Sumber radiasi sinar UV terdiri daTi I lampudengan daya 80 Watt/em, buatan 1ST Strahlentechnik,GmbH,Jerman.

Tata kerja

Oligomer uretan akrilat dicampur monomerTPGDA dengan konsentrasi TPGDA dalam campurandivariasi menjadi 0, 15,30, daD45 % berat. Ke dalamcampuranditambahkan fotoinisiator benzildimetil ketaldengan variasi konsentrasi 1, 2,5, 4, daD 5,5 % beratcampuran oligomer daD monomer. Campuran diadukkemudian dibiarkan sampai gelembung yang terjadi,berangsur-angsurhilang. Campurandilapiskanpactaplataluminrumberukuran200 X 100 X.l mm menggunakansilinderkaca untuk mendapatkanteballapisan::t 100 f..lm.Lapisan kemudian diiradiasi sinar-UV pada kecepatankonveyor 3 m/menit. Kandungan bahan menguapditentukan sesuaidegan ASTM D 2369-1982 [5]. Fraksigeldiukur denganekstraksiselama 16jam menggunakanpelarut aseton. Kekerasan pensil diukur dengan pensilstandar Uni Mitsubishi, sesuai dengan JIS K5400-1970[6]. Tegangan putus ditentukan menggunakan alat ujitarik ModelInstron 1122menurutASTMD 2370-68 [7].Kestabilan termal ditentukan dengan analisistermogravimetrimenggunakanTGA-30buatanShimadzu,yaitu dengan mengukur suhu pactapengurangan berat10% (TIO)'Ketahananterhadapbahan kimia, pelarut daDnoda ditentukan dengan metode uji fetes sesuai denganASTMD 1308-79[8].Adapunbahankimiapenguji yangdipakai adalah natrium hidroksida 10 %, alkohol 50 %,asam sulfat 10%, asamasetat5%, natrium karbonat 1%,thinner, aseton daDspidol permanen wama merah, biru,daDhitam.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Densitas. Viskositas dan Kandungan BahanMenguap. Sifat bahan pelapis yang meliputi densitas,viskositas, daD kandungan bahanmenguap disajikandalam Tabel 2. Kenaikan konsentrasi TPGDA dalamcampuran, menurunkan densitas walaupun tidak begitubesar, sedangkankenaikankonsentrasi fotoinisiatortidaktampak berpengaruh pacta densitas. Densitas bahanpelapisberkisarantara 1,0688daD1,1412grim\.

Viskositas turun drastis dengan kenaikankandunganTPGDAdalam campuran. Pactakonsentrasifotoinisiator 1 % daD tanpa penambahan TPGDA,viskositasbahan pelapissangat tinggi, yaitu 8622 mPa.S.Penambahan TPGDA sampai konsentrasi 4~ %menyebabkan viskositas turun menjadi 66 mPa.S.Viskositas yang tinggi akan menghasilkan permukaanyang tidak rata atau bergelombang. Pacta konsentrasiTPGDA 0 daD15%, kenaikan konsentrasi fotoinisiatortidak tampak berpengaruh terhadap viskositas,

CD

Nmnakim,a Strukturkinua

Uretanakrilat 0 H H 0(synocure 3132 II I I II

CH,..c-R - 0 -C -N - R' - N -C - 0 -R-C=QJ,I Iy y

0II

R -C -O-(CH,).-CH,-Y: HatauCH,

R': diisosianat

Tripropilenglikol 0 CH, 0Diakrilat(TPGDA) II I II

CH,CH-C-O-(-CH-CH,-O-). -C-CH -CH,

Benzil dimetil ketal OCH,(Lucirin BDK) I

@-CO-b,r§)

Prosiding Pertemuan llmiah lIma Pengetahuan dall Teknologi Bahan '99Serpong, 19 -20 Oktober 1999 ISSN 141/-2213

Tabel 2. Densitas, viskositas (25 "C), dan kandunganbahan menguap campuran uretan akrilat, TPGDA danfotoinisiator. '

sedangkan pada konsentrasi TPGDA 30 dan 45 %,kenaikan konsentrasi fotoinisiator menyebabkankenaikan viskositas. Hal ini disebabkan karena semakintinggi konsentrasi fotoinisiator dan TPGDA, semakinbanyak terjadinya polimerisasi dini antara oligomer danmonomer, dipicu oleh sinar UV yang secara tidaklangsung mengenai bahan pelapis.

Ukuran mudah tidaknya suatu bahan pelapismenimbulkan bau dan emisi yang tidak diinginkan,ditentukanoleh kandunganbahan menguap. Kandunganbahan mi:mguapdipengaruhi oleh konsentrasi TPGDA,dan tidak dipengaruhi oleh konsentrasi fotoinisiator.Semakin tinggi konsentrasi TPGDA, semakin tinggikandungan bahan menguap, karena titik didih TPGDAlebih rendah dibanding titik didih uretan akrilat.Penambahan TPGDA sampai konsentrasi 45 %meningkatkan kandungan bahan menguap dari antaraII dan 12 % menjadi sekitar 15 %. Kandungan bahanmenguap suatu bahan pelapis diharapkan serendah

, mungkin karena pengaruhnya terhadap lingkungan dankestabilan viskositas.

Fraksi-Gel. Fraksi-gel suatu po,limer ditentukanoleh banyaknya polimer ikatan silang. Semakin tinggidensitas ikatan silang, semakin tinggi fraksi-gel. Pengaruhkonsentrasi TPGDA dan fotoinisiator terhadap fraksi-

gel disajikan pada Tabel3. Pada konsentrasi fotoinisiatorI % (konsentrasi rendah), energi sinar UV belum terpakaisecara maksimal. Jumlah radikal yang terbentuk padatahap inisiasi, lebih sedikit jika dibandingkan denganjumlah bagian reaktif(reactive side) yang ada, sehingga

Tabel. 3. Fraksi gellapisan

kecepatanpembentukangelbelum maksimal.Nilai fraksigel pada konsentrasi 1 % adalah 97,76 %. Kenaikankonsentrasi fotoinisiator meningkatkan jumlah radikalyang terbentuk sehingga meningkatkan kecepatanpembentukan gel. Kenaikan konsentrasi fotoinisiatorsampai 4 % meningkatkan fraksi-gel menjadi 98,85 %.Jikakonsentrasifotoinisiatorterlalutinggi(5,5%),jumlahradikal yang terbentuk lebih banyak dibandingkandengan jumlah bagian reaktif. Akibatnya, radikal tidaklagimampumemacuterjadinyareaksipolimerisasiuntukberjalan lebih cepat. Menurut HANRAHAN [9], dalamkeada'mini tahap reaksi terminasi lebih~ominan.Reaksiterminasi ini akan meningkatkan pembentukan polimerdengan berat molekul rendah, yang mudah larut padawaktu ekstraksi, sehingga nilai fraksi-gel cenderungmenurun.Fraksi-gelpadakonsentrasi5,5 % turunmenjadi98,06 %. Konsentrasi fotoinisiator yang optimumdipengaruhioleh konsentrasi TPGDA. Kenaikan fraksi-gel karena kenaikan konsentrasi TPGDA hanya terlihatpadakonsentrasifotoinisiatorI dan2,5 %. Semakintinggikonsentrasi TPGDA, semakin tinggi peluang terjadinyareaksi pembentukan ikatan silang antara uretan akrilatdan TPGDA.Fraksi-gelmeningkatdari 97,76% menjadi99,19 % pada penambahan TPGDA sebanyak 45 % dankonsentrasi fotoinisiator I %. Pad a konsentrasifotoinisiator yang lebih tinggi yaitu 2,5 % atau lebih,terlihat adanya penurunan fraksi gel dengan kenaikankonsentrasiTPGDAsampai45 %. Menurut HOFFMAN[10], konsentrasimonomer yang tinggi dalam campurandengan oligomer menyebabkan viskositas campuranmenurun sehingga mobilitas qtakro radikal meningkat.Peningkatan mobilitas IDaho radikal ditunjang olehpeningkatan jumlah radikal yang terbentuk karenakenaikan konsentrasi fotoinisiator akan menyebabkanpeningkatanlaju terminasirantaibi-molekulerdibandinglajureaksipropagasirantai.Akibatnya,terjadi penurunanefisiensi pembentukan gel atllUpenurunan fraksi gel.Walaupunterjadi penurunan fraksi gel pada konsentrasiTPGDA45 % dibanding konsentrasiTPGDA30% (padakonsentrasi fotoinisiator 2:2,5 %) tetapi penurunan inirelatifkecil.

Kekerasan. Pada umumnya sifat kekerasanberkaitanerat denganfraksi-gel.Semakin tinggi densitasikatansilang,semakintinggifraksi-gel,dan semakinkerassuatu lapisan polimer. Tabel4 menunjukkan kekerasan

Tabel4. Kekerasan pensillapisan. *

. Urutan kekerasan pensil dari lunak ke keras :6B'-5B- 4B--- B- HB- F- H- 2H-- 5H- 61-1

Sifat bahan KonsenlTasi KonsenlTasi fotoinisiator, %pelapis TPGDA, %

I 2,5 4 5,5

0 1,330 1,1360 1,1391 1,1412Densitas, 15 1,0876 1,0892 1,0936 1,0940

grlml 30 1,0732 1,0718 1,0792 1,078045 1,0692 1,0668 1,0692 1,0706

0 8622 8598 8814 8449

Viskositas, 15 1818 1719 1983 1951mPa,s 30 257 280 480 536

45 66 76 97 184

Kandungan 0 12,33 12,21 11.73 11,08bahan 15 12,71 12,21 11,88 11,44

menguap, 30 14,38 14,44 14,15 13,53% 45 15,85 15,44 15,27 15,00

Konsentrasi Konsentrasi fotoinisiator. %TPGDA, %

1 2,5 4 5,5

0 97,76 98,13 98,85 98,0615 97,78 98,43 99,18 97,7830 98,03 99,66 98,76 97,9245 99,19 99,40 98,42 97,76

Konsentrasi Konsentrasi fotoinisiator, %TPGDA, % -------------------------- -------------- ------ ---------

I 2,5 4 5,5

0 H H F F15 H H H F30 H H H H45 H H H H

Karakterisasi Lapisan Polimer Uretan Akrllat Hasil [radiasi Sinar Ultra- Violet

(Sugiarto Danu)

lapisan pads berbagai konsentrasi TPGPA clanfotoinisiator. Walaupun fraksi-gel meningkat dengankenaikan konsentrasi TPGDA clan fotoinisiator(Tabel 3), tetapi tidak terlihat pengaruhnya padskekerasan pensil. Hal ini disebabkan karena fraksi-gelnilainya tidak begitu berbeda, yaitu berkisar antara 97da~ 99 %. Penurunan kekerasan I tingkat dari Hmenjadi F terjadi pads konsentrasi fotoinisiator 4 &5,5 %, clankonsentrasi TPGDA0 & 15%.

Tegangan Putus. Tegangan putus merupakanukuran kekuatan suatu bOOanjika ditarik sampai putus,dinyatakan dalam gays lisp satuan luas.Tegangan putussuatupoIimertidakhanyabergantungpadsjumlah ikatansilang saja, tetapi juga dipengaruhi oleh berat molekulmula-mula, adanya bahan pengisi (filler), clankemungkinan kristaIisasi[11]. Jikajumlah ikatanantararantai-rantai polimer pads pembentukanjaringan ikatansilang meningkat, rantai polimer menjadi tidak mudahbergeraksatu terhadapyang lain, sehingganilai teganganputus akan meningkat [12]. Kurva pads Gambar I,menunjukkan hubungan antara tegangan putus clankonsentrasiTPGDA. KenaikankonsentrasiTPGDAclanfotoinisiator meningkatkan tegangan putus. Kenaikantegangan putus pads konsentrasi fotoinisiator agakrendah (I %), lebih tinggi dibanding kenaikan teganganputus pads konsentrasi fotoinisiator tinggi. Sebagaicontoh, pads konsentrasi fotoinisiator I %, teganganputus meningkat dari 629 menjadi 830 kglcm2(naik 20Ikg/cm2), sedangkan pads konsentrasi fotoinisiatorsebesar 5,5 %, meningkat dari 727 menjadi 848 kglcm2(naik 121 kg/cm2) Kenaikan tegangan putus karenapengaruh fotoinisiator terlihat lebih tinggi padskonsentrasiTPGDAyangrendOO.Dengannilai teganganputusyang tinggiini(> 600 kglcm2),bOOanpelapisuretanakrilatdapatdigolongkanpadapolimeryang mempunyaikekuatan tinggi.

Kestabilan Termal. Kestabilan termal dapatditentukan dari suhu dekomposisi terma!. MenurutCHIANG clan CHIANG [13], suhu awal terjadinyadekomposisi termal (To) clan suhu pada penguranganberat 10 % (T.J merupakan suhu terpenting untukmengetahuikestabilantermalpolimer.SemakintinggiToclanTIO'semakintinggi kestabilantermalnya.PenentuanT.omelalui termogramdekomposisi termallebih mudOOclan lebih teIiti dibanding penentuan To' Hubunganantara TIOclankonsentrasi TPGDA seperti terlihat padsGambar 2 menunjukkan bahwa terjadi peningkatankestabilan termal pads kenaikan konsentrasi TPGDA.MenurutTHALACKERdanBOETTCHER[14],semakintinggi densitas ikatan silang, semakin tinggi kestabilantermal polimer. Walaupun pads konsentrasi TPGDA45 % menghasilkan fraksi gel relatif lebih rendahdibanding pads konsentrasi 30 % (Tabel 3), tetapipenurunaninitidakterlihatmenurunkankestabilantermalseperti terlihat pad a T1O Seharusnya T.o padskonsentrasi 45 % lebih rendah dibanding konsentrasi30 %. Hal ini disebabkanpenurunan fraksigel yangkeci!

tidak terlihat pengaruhnya pads pengukuran kestabilantermal, atau adanya perbedaan tebal contoh uji lapisanpads pengukuran fraksi gel daDpengukuran kestabilanterma!. Kenaikan konsentrasi fotoinisiator tidak begituterlihat pengaruhnya pads kestabilan term a!. Padskonsentrasi fotoinisiator 1 %, penambahan TPGDAsebanyak45 % meningkatkanT.odari313 menjadi327"C,sedangkan pads konsentrasi fotoinisiator 5,5 %, T,Omeningkatdari303 menjadi324%. .

Ketahanan Bahan Kimia. Pelarut, don Noda.

Semua lapisan yang dihasilkan pads berbagai variasikonsentrasi TPGDA clan fotoinisiator tOOan terhadapsemua bahan kimia, pelarut clan nods yang diujikan. Daripengamatan secara visual tidak terlihat adanya perubahanwama, penurunan kilap, pelunakan, pengelupasan, stallbekas noda dari spidel pads lapisan. Hal ini menunjukkanbahwa bOOankimia penguji tidak bereaksi dengan lapisanpoIimer clantidak terjadi penetrasi ke dalam jaringan ikatansilang polimer.

Dari data basil pengukuran clan pengujian

900

800

} 700

~ 600c." 500

J 400

Fotoinisiator, %

-0-1

.. 2,S

-a-4300

200 .0

-A- S,S

10 20 30 40 50

Konsemui TPGDA, %

Gambar 1. Tegangan putus lapisan uretan akrilat sebagaifungsi konsentrasi TPGDA pada berbagai konsentrasifotoinisiator

400

350

~ 300Fotoinisiator, %

-0-10

~ 250

200.. 2,S

-a- 4

-l:Jr.S,S150

0 10 20 30 40 50

Konsentrasi lPGDA, %

Gambar 2. Kestabilan termal lapisan yang ditunjukkaoleh suhu pada pengurangan berat 10% (TIO) sebagaifungsi konsentrasi TPGDA pada berbagai konsentrasifotoinisiator. Kecepatan pemanasan : 10 "C/men.Kecepatan aliran N2: 40 ml/men

1:1

Prosiding Pertemuan llmiah limu Pengetahuan dan Teknolog/ Bahan '99Serpong, 19 -20 Oktober 1999 ISSN UlJ-2213

terhadap sifat bahan pelapis, maupun sifat lapisan hasiliradiasi misalnya kandungan bahan menguap, penampilanlapisan, kekerasan, kekuatan clankestahilan fermat, dapatditentukan bahwa kondisi optimum dicapai padakonsentrsai TPGDA 30 %, clan konsentrasi fotoinisiator

benzil dimctil ketal sebesar 2,5 %. Formulasi bahan pelapisini dapat diaplikasikan untuk produk akhir yangmemerlukan pelapisan permukaan dengan sifat kekerasan,kekuatan clan kestabilan termal yang cukup tinggimisalnya mebel, mebel untuk dapur clan lantai parket.

KESIMPULAN DAN SARAN

1. Penambahan monomer tripropilen glikol diakrilat(TPGDA) pada resin uretan akrilat dengan namakomersial Synocure3132,berpengaruhpositif,yaitumeningkatkan penampilan daTIsifat lapisan hasiliradisi UV, tetapi meningkatkan kandungan bahanmenguap.

2. Kondisi optimum berdasarkan penampilan lapisan,sifat kekerasan, kekuatan, clan kestabilan termallapisan basil iradiasi dicapai pada konsentrasiTPGDAclanfotoinisiatorbenzildirnetilketalmasing-masingsebanyak30clan2,5% beratcampuranuretanakrilatdan TPGDA.

Disarankan bahwa berdasarkan sifat lapisancampuran resin uretan akrilat daDTPGDA yang cukuptinggi tersebut, bahan pelapis ini dapat dipakai misalnyauntuk pelapisan produk mebel, mebel dapur dan lantaiparket..

UCAP AN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepadaSdr. Sungkono dari Bidang Proses Radiasi, dan seluruhoperator di Instalasi Fasilitas Iradiasi, PAIR-BATAN,yang telah membantu penelitian ini mulai dari persiapanbahan, layanan iradiasi, daD pengujian sifat lapisan,sehingga penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik.

DAFT AR rUST AKA

[J]. G.A. SENICHandR.E.FLORIN, Rev. Macromol.

Chern. Phys.~242(1984)277ANONYMOUS, Save Handling and Use ofUltra-Violet / Electron Beam (UV/EB) CurableCoatings, National Paint & Coatings Association,Washington (1980)R. GOLDEN, "Overview and trends in radiation

curing technology", Proceedings RadTechEurope '89, Florence (1989) 11R. HOLMAN and P. OLDRING, UV & EB CuringFormulationfor Printing Inks Coatings & Paints,Selective Industrial Training Association, London(1988)55ANONYMOUS, American Society for Testing and

Materials, Annual Book of ASTM Standards part

[2].

[3].

[4].

[5].

27 ASTM,Philadelphia(1984)474[6]. ANONYMOUS, Testing Methods for Organic

Coatings,JapaneseIndustrialStandardJIS K 5400(1970)72

[7]. ANONYMOUS,AmericanSocietyfor TestingandMaterials,Annual Book of ASTM Standards,part27, ASTM,Philadelphia(1982)477.

[8]. ANONYMOUS,AmericanSocietyfor TestingandMaterials,Annual Book of ASTM Standards, part21, ASTM,Philadelphia(1972)474

[9]. M. ], HANRAHAN, "The effect ofphotoinitiatorconcentration on the properties of UVformulations ",Proceedings ofRadTech '90NorthAmerica,Vol.I,Chicago(1990)249

[10]. A. S. HOFFMAN,"Electron curingof coatings:Present status" APanel on Radiation ProcessingTechniques of Special Interest to DevelopingCountries,IAEA, Seoul(1970) .

[11]. A.CHARLESBY, Atomic Radiation and

Polymers. Pergamon Press, London-Oxford-New York, Paris, (1972)

[12]. R. W. WALDRON, H. F. Me RAE and J. DMADISON, Radiation Curing, November(1985)9

[13]. W.], CHIANGand W.C. CHIANG, J. Appl. Pol.Sc.356(1988) 1433

[14]. V. P. THALACKER and T. E. BOETTCHER,Radiation Curing, November (1985) 2

62