Page 1 of 32

PENGETAHUAN TENTANG CAT TEORI DAN APLIKASI

Page 2 of 32

I.

PENDAHULUAN

SEKILAS SEJARAH CAT Orang-orang primitif dahulu mengenal cat pertama kali diperkirakan pada 25.000 tahun yang lalu. Mereka adalah para pemburu dan para penghuni gua, mereka terinspirasi oleh pembentukan batu-batuan dari dinding gua yang mereka tempati serta warna-warna dari binatang yang mereka buru. Dengan kreasi imajinasi ini mereka berpikir kekuatan mereka akan meningkat. Analisis secara kimiawi dari pengecatan dinding yang ditemukan di Altamira (Spanyol) dan Lascaux (Perancis) memperlihatkan bahwa pewarna-pewarna utama yang digunakan oleh seniman pada jaman Palaeolitik adalah terbuat dari oksida besi (Fe) dan oksida manganis (Mg). Warna-warna dasar yang diketemukan dalam pengecatan gua-gua pada umumnya adalah hitam, merah, dan kuning bersama sama dengan warna-warna diantaranya. Arang dari kayu bakar, kuning dari besi karbonat, dan mungkin juga mereka menggunakan kapur. Pewarna-pewarna tanah ini dihaluskan menjadi bubuk halus dengan penumbuk dan mortar (lumpang).Pewarna halus ini diperkirakan dicampur dengan air, sumsum tulang, gajih hewan, putih telur atau gula tetumbuhan untuk menbentuk cat. Mereka mengaplikasikannya dengan mengoleskannya dengan jari atau dengan kuas dari rambut atau bulu-bulu binatang. Bangsa Mesir mengembangkan seni pembuatan cat pada masa 3000-6000 tahun sebelum masehi. Mereka mengembangkan jumlah warna yang lebih banyak dari pewarna (pigment) yang memasukkan warna biru, lapis lazuli( suatu sodium silicate - campuran kristal sodium sulphide), dan azurite (secara kimiawi mirip malachite). Pigmen syntetis/buatan pertama kali yang dikenal sebagi 'Egyptian Blue' diproduksi hampir 5000 tahun yang lalu. Pigmen ini diperoleh dari kalsinasi batuan, sodium carbonate malachite dan pasir silika pada temperatur 830 oC. Pada masa 600-400 tahun sebelum masehi bangsa Romawi meyakini bahwa cat dapat mempertahankan sekaligus mendekorasikan suatu benda. Pada masa ini diperkenalkan vernis dari minyak (drying oils). Untuk selanjutnya tidak sampai pada abad ketiga belas vernis ini telah dikenal Eropa. Revolusi industri mempunyai pengaruh yang sangat besar dalam perkembangan industri cat. Pertumbuhan penggunaan besi dan baja untuk konstruksi dan rekayasa industri memacu kebutuhan cat dasar anti karat yang akan menunda atau mencegah timbulnya karat/korosi. Cat dasar timbal dan seng dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan ini. Cat dengan dasar timbal digantikan produk lain bukan karena produk lain telah diproduksi, tetapi karena pengenalan dari daya racun/ toksisitasnya pada mereka yang menggunakannya. Selanjutnya dengan perkembangan ilmu dan teknologi, bermacam-macam cat serta bahan pembuat cat (Resin, pigmen, aditif dan lain-lain) telah ditemukan dan dipergunakan secara luas, dan menjadi kebutuhan setiap rumah tangga. II. CAT DAN PELAPIS PERMUKAAN

Istilah 'cat' dan 'pelapis permukaan' (surface coating) sering digunakan secara tertukar. Pelapis permukaan adalah penjelasan yang lebih umum yaitu apapun material yang digunakan sebagai suatu lapisan yang rata pada suatu permukaan. Cat secara tradisional digunakan untuk menjelaskan material berwarna sebagai pembeda dari lapisan bening yang lebih dikenal sebagai lacquer atau vernis. Komposisi dari suatu cat dapat dilihat dalam tabel berikut yang juga menjelaskan fungsi masing masing komponen. Tidak semua cat mengandung setiap bahan seperti dalam tabel ini.

Page 3 of 32 Sebagai contoh Cat Gloss/Kilap tidak mengandung extender yaitu merupakan partikel kasar dari bahan anorganik. Material ini biasanya digunakan untuk cat matt, dempul, undercoat atau cat dasar. Tabel 1.1 Komposisi cat Komponen Vehicle/bahan pembentuk film Fungsi Polimer/ Resin/ bahan Menberikan lapisan pengikat kuntinyu, memberikan perlindungan terhadap permukaan yang dicat. Solvent/pelarut Memberikan sifat mudah diaplikasikan. Additive/bahan Jumlahnya sedikit, dan tambahan mempunyai fungsi khusus seperti drier, katalis, anti busa dll. Pigment/partikel halus Memberikan daya dari bahan organik tutup, warna atau ada atau anorganik juga fungsi khusus untuk spesial efek atau anti karat. Extender/partikel Digunakan bermacam kasar bahan anorganik macam fungsi seperti agar mudah disanding, sebagai bahan pengisi agar lapisan filmnya tebal dll.

Cat

Pigment/bahan pembentuk warna

2.1.

POLIMER ATAU RESIN PEMBENTUK LAPISAN

Kimia organik dari bahan pembentuk lapisan/film dapat diklasifikasikan berdasarkan berat molekulnya. Resin dengan berat molekul rendah biasanya tidak dapat membentuk film tanpa adanya reaksi kimia, sedangkan Resin dengan berat molekul tinggi dapat membentuk film meski tanpa reaksi kimai. Contoh-contoh dari klaifikasi resin berdasarkan hal tersebut di atas adalah :

Tabel 1.3 Resin dengan Berat Molekul rendah Resin dengan Berat Molekul tinggi

Page 4 of 32 Binder Oleoresins Alkyds Polyurethanes Urethane Oils Amino resins Phenolic resins Epoxide resins Unsaturated polyesters Chlorinated rubber 2.1.1. Resin dengan Berat Molekul Rendah Bahan Pengikat Oleoresin Resin jenis ini terbuat dari pemanasan minyak tumbuh-tumbuhan dengan resin alam seperti Gum rosin, Rosin kayu dan lain-lain, termasuk didalamnya 'Oil Modified Phenolics'. Resin jenis ini kurang 'reproducible' dibandingkan dengan polimer kondensasi seperti alkyd. Alkyd Alkyd adalah suatu derivat polyester sebagai produk reaksi dari minyak tumbuhan trigliserida, poliol ( misalnya : Glycerol) dan asam dibasa atau anhidratnya (misal : Phthalic Anhydride). Secara umum resin ini diformulasikan dengan sangat beragam di kegunaannya dan dapat diklasifikasikan sesuai dengan kandungan minyak tumbuhan.Secara garis besar terbagi dalam tiga kategori : 'Short Oil', 'Medium Oil' dan 'Long Oil' yang secara kasar masing masing mempunyai kandungan '60%.Untuk Cat Synthetic Gloss, untuk mendapatkan daya tahan (durability) maksimum dapat digunakan 'Long Oil Alkyd' berbasis 'Linseed' atau 'Soya bean'. Dalam hal ini proses konversi dari bentuk polimer dengan berat molekul rendah ke padatan (crosslinked solid) sebagai hasil dari oksidasi. Salah satu sifat khusus dari LO alkyd adalah kelarutannya dalam hidrokarbon alifatik. Sebaliknya, biasanya short Oil alkyd (mis. Coconut oil) biasanya kurang larut dengan hidrokarbon alifatik dan biasanya dilarutkan dalam pelarut aromatik. Polyurethane, urethane alkyd Secara struktural, material ini adalah gabungan suatu alkyd yang mana gugus polyester digantikan sebagian atau seluruhnya dengan urethane -NH-C(=O)-O-. Polyurethane juga termasuk market Two Pack PU Refinish, Industrial & HPC, yang mana proses pengeringan (curing) dengan adanya reaksi gugus isocyanate dengan gugus hydroxyl pada komponen kedua. Keunggulan dari Alkyd urethane adalah tentang daya tahan ikatan urethane terhadap proses hydrolisa, sehingga untuk mendapatkan daya tahan (durability) maka synthetic gloss biasanya dikombinasikan antara LO alkyd dengan urethan ini. Nitrocellulose Solution Vinyls Solution Acrylics NAD dispersion polymers PVA Acrylic Styrene/butadiene Latex Latex Latex

Phenolic Resin

Page 5 of 32 Resin ini merupakan hasil reaksi antara formaldehid dengan fenol. Selalu digunakan dalam kombinasi dengan resin lain atau dengan 'drying oil' memberikan daya tahan kimia yang lebih baik pada resin kombinasinya. Phenolic resin dapat bereaksi dengan rosin atau gum rosin dan kemudian dicampur dengan 'bodied drying oil' membentuk bahan pengikat (binder) yang digunakan untuk primer sealer, atau sebagai clear varnis. Epoxy Resin Sebagian besar Epoxy Resin berdasarkan product reaksi dari 'epichlorhydrin dan bisphenol A (diphenylolpropane', resin jenis ini dapat juga diesterifikasi dengan asam lemak tidak jenuh memberikan epoxy ester. Resin ini memberikan daya tahan kimiawi yang lebih baik dari pada alkyd, tetapi dalam keadaan tertentu mempunyai ketahanan cuaca (durability) yang lebih jelek dari 'long oil alkyd'. Epoxy resin juga dapat digunakan bersama dengan MF atau phenolic. Epoxy resin memberikan pengeringan 'curing' yang bervariasi yang memungkinkan banyak macam komposisi 'two pack'. 'Crosslinker' yang paling banyak digunakan dalam sistim epoxy adalah 'polyamide'. Pengeringan terjadi akibat terjadinya reaksi antara gugus amino dari polyamide dengan gugus epoxy. Reaksi ini terjadi sangat lambat pada temperatur kamar. Chlorinated Rubber Chlorinated Rubber adalah resin pementuk film (lapisan) yang tersedia dalam rentang berat molekul yang luas, mulai dari 3500 sampai sekitar 20.000. Resin ini dibuat dari klorinasi larutan karet. Resin chlorinated yang ada di pasaran biasanya mengandung 65% chlorine. Digunakan sebagai bahan baku utama suatu cat yang kering udara ('air dry') dimana memerlukan daya tahan kimiawi dan ketahanan terhadap cuaca yang bagus. Berhubung pada dasarnya dalam bentuk padatan resin ini sangat rapuh, maka diperlukan platisizer. Selain itu chlorinated rubber juga dapat dikombinasikan dengan resin lain yang kompatible seperti alkyd. Cat chlorinated rubber biasanya digunakan untuk bangunan, tembok, kolam renang, cat marka jalan dan cat-cat kapal/marine. 2.1.2. Resin dengan berat molekul tinggi Hampir semua polimer dengan berat molekul tinggi diproduksi dari suatu polimerisasi dengan inisiasi radikal bebas dari campuran monomer vinyl, acylate, atau metacrylate.Dapat dipolimerisasikan dalam bentuk larutan, suspensi atau dispersi. Polimerisasi dispersi dapat dalam pelarut hidrokarbon (Non Aqueous Dispersion, NAD) atau dalam pelarut/media air 'emulsion polymer' . Pengecualian mungkin terjadi pada resin Nitro cellulose, dimana dibuat dari nitrasi langsung pada cellulose dalam asam sulfat. Tersedia dalam beberapa grade, yang menjelaskan tingkat nitrasinya sekaligus tingkat kelarutannya dalam bermacam solven. Kebanyakan resin ini digunakan dalam pengecatan ulang mobil, wood finish laquer (furniture). Pada umumnya resin jenis ini (berat molekul tinggi) tidak memerlukan 'crosslinker' dalam proses pembentukan filmnya, namun dalam prakteknya, penambahan polimer lain dalam jumlah sedikit juga dapat bereaksi ('crosslinked') didalamnya. Latex (Emulsion Polymer), merupakan kelompok polimer yang mempunyai pertumbuhan yang paling cepat dalam sektor pasar cat, dimulai dengan penggunaan homopolymer polyvinyl acetate' sebagai 'binder' dalam cat tembok jenis matt dan low sheen, kemudian meningkat dalam perkembangannya dengan penggunaan plastisasi internal (penambahan suatu comonomer platiziser), sampai dengan Latex dengan acrylic dan methacrylic. Peningkatan jumlah pemakaian cat emulsi sebagi akibat tuntutan masyarakat untuk mengurangi polusi udara dan makin ketatnya peraturan-peraturan perundang-undangan yang ditujukan untuk melindungi lingkungan hidup.

Page 6 of 32

Polimer Emulsi Polimer emulsi saat ini merupakan resin yang terbanyak digunakan dalam industri pelapisan hal ini dipacu oleh perkembangan yang pesat dari pemakaiannya pada cat emulsi untuk dekorasi perumahan, gedung-gedung perkantoran dan bangunan lainnya. Selain itu juga digunakan untuk bahan perekat, textil, maupun percetakan. 'Emulsi' adalah merupakan sistim dua fase dari dua cairan yang tidak dapat saling bercampur satu sama lain, dimana bentuk tetesan kecil salah satu cairan tersebut didispersikan dalam fase cairan lainnya. Istilah Polimerisasi emulsi dan Polimer emulsi menjelaskan proses dan hasil akhir dari suatu penambahan monomer dalam air dengan adanya surfactant, menggunakan inisiator yang larut dalam air untuk membentuk dispersi partikel halus yang stabil. Istilah latex juga merupakan sebutan untuk hasil dispersi ini. Ukuran partikel dari emulsi ini biasanya antara 0.1 - 0.5 micrometer, artinya dalam satu liter emulsi mengandung 10 pangkat 16 (angka satu nolnya 16) partikel tunggal dengan luas permukaan 2000m2. Formulasi dari polimerisasi emulsi tertentu dapat mengandung 50% monomer campuran yang ditambahkan dalam air untuk mendapatkan Tg tertentu, dengan surfactant, kadang koloid, inisiator, buffer pH dan fungisida. Monomer yang keras (Hard monomer) biasanya vinyl acetate, methyl methacrylate, styrene dan gas vinyl chlorida. Sedangkan monomer lunak (soft) digunakan butyl acrylate, 2-ethylexyl acrylate, vinyl versatate, maleate ester dan gas monomer ethylene dan vinylidene chloride. Monomer yang banyak digunakan adalah yang daya larut dalam airnya rendah tapi tidak rendah sekali, karena daya larut yang sangat rendah akan sangat sulit didispersikan. Monomer lain yang dapat ditambahkan dalam formulasi latex adalah asam seperti asam akrilat atau asam metakrilat dan monomer penambah daya rekat. Film coalesce sebagai pelarut selama proses penguapan mempunyai peranan yang sangat penting, dan temperatur minimum pembentukan lapisan (MFFT = Minimum Film Forming Temperature) dari suatu lapisan cat adalah sangat spesifik mendekati Tg latex namum juga masih dipengaruhi oleh adanya surfactant dan ketidak homogennya komposisi polimer. Latex dengan Tg tinggi memerlukan coalescing agent seperti benzyl alcohol yang relatif tinggi dalam komposisi cat. MFFT biasanya menunjukkan Tg dari komposisi emulsi, namum karena sangat sulit mengikuti deviasi ini, maka biasanya ada diantara 0-10oC. Makin rendah MFFT nya makin memerlukan pigmentasi yang tinggi, artinya untuk PVC yang tinggi diperlukan latex dengan MFFT yang rendah. 2.2 PIGMENT/PEWARNA

2.2.1. Klasifikasi pigment Pigment warna dapat dikelompokkan dalam beberapa cara, yang paling umum adalah berdasarkan warna. Dalam pengelompokan ini, pertama secara kimiawinya yaitu anorganik atau organik, lalu dari asal muasalnya natural (alam) atau sintetis (buatan) kemudian berdarsarkan warna.

2.2.2 Sifat warna

Page 7 of 32 Sinar matahari atau sinar putih dari berbagai sumber sebenarnya terdiri dari kumpulan panjang gelombang ektromagnet yang meliputi spectrum cahaya. Sinar ini bila dilewatkan melalui kaca prisma, maka beberapa panjang gelombang yang menyusunnya akan dibelokkan (direfraksikan) pada sudut yang berbedabeda, yang menghasilkan spectrum seperti berikut. 400 Ultraviolet Violet 450 Blue 500 Green 570 590 610 700 Infra red Yellow Orange Red

Catatan : Panjang gelombang dalam milimicrons (mu) Suatu permukaan yang memantulkan seluruh panjang gelombang dari spectrum cahaya di atas tampak sebagai warna putih. Bila menyerap seluruh panjang gelombang akan terlihat sebagai warna hitam. Sebaliknya bila permukaan menyerap sebagian panjang gelombang dan memantulkan yang lainnya, maka benda ini mempunyai warna dari panjang gelombang yang dipantulkan. Sebagai contoh, jika hanya memantulkan panjang gelombang di atas 610 milli microns, maka warnanya akan menjadi merah. Sinar yang dipantulkan pigment tertentu mungkin tidak tepat pada warna utama (primary colour), misal dalam hal pigment hijau, mungkin saja hijau kekuning-kuningan, hijau medium atau hijau kebiru-biruan. Hubungan antara warna primer dapat dijelaskan dengan gambar lingkaran warna seperti berikut ini : Hijau Biru Ungu Grey Merah Kuning Orange

Gambar Lingkaran Warna Warna yang berlawanan dalam lingkaran warna saling menetralkan satu sama lain bila dicampurkan dan akan menghasilkan warna grey (abu-abu). Warna-warna yang tidak berdekatan dalam lingkaran tersebut, bila dicampurkan mempunyai kecenderungan mengarah ke abu-abuan atau mengurangi kemurniannya. 2.2.3. Colour Attribute Pembicaraan tentang warna yang terdahulu terbatas pada 'hue', yang merupakan satu dari tiga atribut dari presepsi warna. Hue adalah sifat yang membedakan warna warna primer : hijau, kuning, orange, merah, ungu dan biru. Atribut lain dari warna adalah 'lightness' atau 'value' yaitu persentasi reflektant dari linar 'putih'. Hue tertentu, seperti kuning mempunyai lightness yang lebih tinggi dari hue yang lain seperti biru, pada 'chroma' yang sama atau tingkat kemurnian yang sama. 'Lightness' suatu warna dapat dinaikkan dengan mecampurkan warna putih dan menurunkannya dengan menambahkan hitam. Atribut ketiga adalah 'chroma', yang dikenal sebagai kemurnian ('purity' ) atau kejenuhan ('saturation').

Page 8 of 32 'Chroma' yang tinggi berarti bahwa warna itu jenuh atau kuat, lebih jelasnya, chroma menyatakan derajat penyimpangan dari grey/abu-abu pada lightness yang sama. Bola warna diperlihatkan dalam gambar berikut adalah suatu gambar yang membantu dalam hal pengertian dati atribut warna. White Yellow Green Blue Black Orange chroma Purple Red

Gambar : Bola Warna Garis lingkar dari bagian penampang datar/horizontal menggambarkan chroma maximum, Chroma meningkat kerah luar dari sumbu tegak/vertical ke arah garis lingkar dari bola warna. Sumbu tegak/vertical menggambarkan rentang abu-abu netral dari Hitam ke Putih. Grey atau campuran grey dengan warna spectral meningkat dari bawah ke atas. Bola warna ideal ini hanya mengilustrasikan prinsip saja, bukan merupakan harga nyata, karena semua warna primer diasumsikan mempunyai mempunyai lightness & kekuatan warna ('tinting strength' pada hal tidak. 2.2.4. Pengukuran Warna Barangkali masalah yang paling sulit untuk menggambarkan warna adalah, pengukuran, spesifikasi dan reproduksi. Karena mata manusia mempunyai sensitifitas warna yang lebih baik dari pada alat apapun, maka masalah yang timbul cukup banyak dari kebutuhan pencatatan, spesifikasi dan yang akan membolehkan reproduksi warna apapun. Standard warna yang dapat di produksi dengan menggunakan panel kertas atau tin plate karena waktu dapat berubah atau berubah karena kotor. Persyaratan dasar untuk pengukuran warna adalah sumber 'illuminant' dan kondisi standard dalam penglihatan. Alat yang digunakan untuk pengukuran warna ini terbagi dalam dua kategori : 'Spectrofotometer' dan 'Colorimeter'. Spectrofotometer memberikan nilai reflactant pada semua panjang gelombang dalam spektrum warna. Bahkan yang lebih modern telah dilengkapi dengan data base dan warna artifisial yang dapat ditampilkan di layar komputer, layarnya pun memerlukan kalibrasi yang sangat teliti. Banyak model dan merk tersedia di pasaran. misal dari Datacolor, Minolta, X-Rite dan lain-lain. Colorimeter relatif merupakan alat yang tidak sulit untuk mengukur besaran dan arah perbedaan warna. Alat ini secara umum cukup untuk mengontrol warna. Pengukuran tiga reflectant dibuat dan dikonversikan ke dalam perhitungan skala nilai warna untuk : 1. Lightness 2. Redness & Greeness 3. Yellowness & Blueness

Page 9 of 32

2.2.5.Sifat-sifat Warna Sifat-sifat pigment warna sangat berpengaruh dalam sistim cat yang menggunakannya, karena itu setiap pigment warna selalu memerlukan evaluasi yang lengkap. Sifat-sifat umum suatu pigment / zat pewarna adalah sebagai berikut : Mass Color/Mass Tone Menunjukkan warna dari pigment yang digunakan dalam kekuatan penuh (full strength)Tinting Strength Yaitu kemampuan (relatif) suatu pigment memberikan warna pada suatu basis putih (White Base). Oil Absorption Adalah nilai yang mengindikasikan jumlah Linseed Oil yang diperlukan untuk membasahi suatu pigment. Hiding Power/Daya tutup Kemampuan suatu pigment untuk menutupi subtrate yang mempunyai warna kontras (biasanya Hitam dan Putih/ Black & White). Karena hiding power menentukan jumlah pigment yang diperlukan, maka akan berpengaruh terhadap RM Cost, konsistensi, gloss dan sifat-sifat lain. Lightfastness Sifat ini berhubungan dengan cat eksterior, karena energi radiasi dari sinar matahari merupakan sumber penyebab perubahan warna. Sinar Ultra violet dari sinar matahari lebih merusak terhadap perubahan warna dan kekuatan lapisan cat dibanding radiasi spectrum warna. Pigment warna yang mempunyai dayatahan cuaca (mempunyai light fastness tinggi) biasanya harganya mahal mempunyai tinting strength yang rendah sehingga jumlah pemakaian yang relatif lebih banyak. Exterior durability Ketahanan terhadap cuaca (Exterior durability) dari resin pengikat dalam sistim pelapisan/ coating sering kali menentukan tingkat colorfastness dari pigment, karena kerusakan resin pengikat menyebabkan pengapuran pigment yang menghasilkan tampak pudar yang tidak bergantung dengan ketahanan dari pigment. Di lain pihak, pigment berpengaruh terhadap ketahanan cuaca dari sistim pengecatan karena berbeda pigment berbeda kapasitasnya dalam memantulkan dan menyerap energi radiasi sehingga melindungi resin pengikat dari perusakan. Bleeding Problem bleeding timbul bila suatu cat warna muda biasanya putih, diapplikasikan terhadap suatu sistim (cat dasar) warna tua yang mengadung pigment organik yang dapat larut biasanya merah atau maroon. Hal ini disebabkan pigment dalam cat dasar larut oleh solvent/pelarut dari cat akhirnya.Cara mengatasinya adalah dengan menggunakan cat dasar yang menggunakan pigment yang tidak larut dalam solvent/pelarut cat akhirnya. Flooding dan floating Dalam sistim cat, kedua sifat diatas melibatkan dua atau lebih pigment. Pada flooding salah satu dari pigment-pigmentnya muncul dipermukaan secara tidak merata, menghasilkan suatu lapisan yang berbeda warna dari lapisan utamanya. Jika lapisan cat dalam keadaan basah atau

Page 10 of 32 setengah kering diusap dengan jari akan muncul warna kontras.Pada floating terjadi warna belang, hal ini biasanya dapat terjadi ketika cat disemprotkan atau dikuaskan dengan lapisan tebal dimana garis-garis warna akan tampak pada arah aliran cat. Untuk mengatasinya biasanya dengan mengubah applikasi yaitu mengurangi ketebalan pada saat applikasi, atau dengan mengubah jenis pigment ataupun dispersinya. Daya tahan alkali dan keasaman kuat Sifat ini biasanya berpengaruhnya pada saat cat telah diapplikasikan, misalnya adanya serangan alkali dari tembok basah, atau adanya sifat asam dari lingkungan. Pemakaian Alkali Resisting Primer Sealer kadang kadang dapat mengurangi kerusakan cat akibat serangan alkali dari tembok yang belum kering sempurna. 2.2.6. Klasifikasi Pigment Pigment-pigment yang ada, apabila terbasahi dengan resin pengikat adalah putih, berwarna dan tidak berwarna atau 'sering disebut material extender. Pigment warna secara tradisional diklasifikasikan sebagai inorganic dan organic. Inorganic Pigment -->Termasuk seluruh pigment putih and extenders dan dan pigment warna baik synthetic maupun natural. Organic Pigment --> Saat ini umumnya adalah synthetic. Tabel : Sifat -sifat umum dari pigment-pigment inorganic & organic SIFAT PIGMENT Warna Opasitas/daya tutup Colour strength/kekuatan Daya tahan terhadap bleeding Daya tahan terhadap kimiawi Daya tahan terhadap panas Durability/dayatahan cuaca Harga Klasifikasi umum : Inorganic Pigment Warna Utama -Carbonate -Oxides -Sulphides,sulphoselenides -Sulphates -Silicates -Ferrocyanides -Chromates, molibdates -Carbon -Metallic -Synthetic mixed oxide complex Putih, tidak berwarna. Putih,Hijau,Kuning,Merah,Coklat Putih, Kuning, orange, merah Tidak berwarna. Putih, tak berwarna, biru. Biru kuning, merah Hitam Aluminium, bronze Beberapa warna Warna utama INORGANIC PIGMENT Kadang-kadang dekil/kotor Biasanya tinggi Biasanya rendah Bagus Bervariasi Kebanyakan bagus Biasanya bagus Relatif murah ORGANIC PIGMENT Biasanya cerah Relatif rendah Normalnya tinggi Bervariasi dari bagus->jelek Bervariasi Bervariasi Bervariasi Relatif lebih mahal.

Organic Pigment :

Page 11 of 32 - Pigment Azo, Mono azo Arylamide- Acetoacetarylamide-- Kuning Naphthanilide--Merah Naphthol --- Merah, Orange - Azocondensation ----Merah,kuning,orange Metal salt of acid azo dies ----Merah - Diazo Diarylides ---Kuning,merah,orange - Heterocyclic ---Isoindolinone --Kuning,orange - Polycyclic including Vat pigment---Phthalocyanine--Biru, Hijau - Quinacridone ------ Orange,Red, Magenta,Violet. - Perylene ----- Red, Marron -Dioxazine ----- Violet - Thioindigo ----- Maroon - Anthraquinone - Anthrapyrimidine ----Kuning - Inadantrone ----- Biru - Flavantrone ---Kuning - Dibromanthanthrone ---Merah - Pyranthrone ----- Merah - Perinone ---Orange - Lain-lain--- Polymer beads ---Colourless extender ---Pearlescent--- ----- Multicolour 2.2.7. ISTILAH PIGMENT/NOMENCLATURE Colour Index Adalah sistim pengkodean untuk mengidentifikasikan secara jelas suatu pigment ditentukan jenisnya. Semua material dikelompokkan bersama sesuai apakah pigment atau Solvent dyes (pewarna yang larut), dan ke dalam kelompok warna. Angkanya menunjukkan semua material yang kimia konstitusinya dalam kelompok warna. Contohnya : CI Pigment Yellow 3 adalah pigment kuning, dan berdeda dengan kelompok katakanlah, CI Solvent Yellow 3, yang mana termasuk suatu dye. Chemical Constitution Yaitu penomoran untuk tiap jenis pigment dengan basis kontruksi kimia yang sama. Sehingga untuk contoh di atas, CI Pigment yellow 3 mempunyai CI Constitution Number 11710. Semua pigment kuning yang mempunyai basis kontruksi kimia yang menghasilkan coupling 4-chloro2-nitroaniline pada 2-chloro-acetanilide ditentukan sebagi nomor 11710. Nama komersial Penamaan pigment berdasarkan nama dagang atau nama komersial. Nama umum dari Pigment Yellow 3 adalah 'Aryamide Yellow 10G', 'G' dalam nama ini menjelaskan sebagai kuning yang mengarah (mempunyai tone) ke hijau (Green), angka 10 menunjukkan tingkat 'kehijauan', Kemudian Arylamide Yellow G adalah pigment kuning. Kedua pigment ini dipasaran disebut 'Hansa Yellow'.

Page 12 of 32 Daftar Colour index lebih dari 700 jenis pigment Colour index terdapat lebih dari 5000 pigment yang berbeda untuk semua pemakaian tidak hanya untuk cat. tetapi untuk tinta cetak, plastik, karet, sement, dan paper. 2.2.8. PEMILIHAN PIGMENT 2.2.8.1. JENIS CAT Dalam memilih pigment, perlu memperhatikan resin yang digunakan dan mekanisme pengeringan. Hal ini disebabkan cukup banyak, tetapi tidak semua, ada pigment dipengaruhi oleh resin, solvent, dilluent dan additif lain serta oleh panas. Sebagai contoh, naphthol mono azo red pigment seperti toluidine red, Colour Index Pigmnet Red 3, dapat digunakan pada banyak warna dalam cat synthetic alkyd yang kering udara dalam mineral spirit atau dalam cat emulsi dimana air sebagai pelarut. Walaupun, pigment jenis ini akan pudar pudar pada warna pastel dan medium. Sealin itu juga akan 'bleeding' dalam cat solvent based karena mempunyai solvent resistensi yang kurang baik. Pigment jenis chrome tidak tahan pada temperature tinggi. Daftar jenis penggunaan pigment ada dalam daftar terpisah. 2.2.8.2. PERTIMBANGAN DAYA TAHAN/HARGA CAT Pertimbangan selanjutnya adalah penggunaan akhir dan kebutuhan konsumen, dalam hal daya tahan lapisan cat, sifat-sifat ketahanan dan harga. Tentu saja untuk memberikan daya tahan yang tinggi maka jinis pigment yang dipilih akan mempunyai harga yang tinggi pula. Sebagai contoh untuk memformulasikan cat otomotif dan cat exterior harus menggunakan pigment 'High Performance Pigment', dalam hal pigment organik biasanya harganya jauh lebih mahal karena pada umumnya pigment jenis ini dibuat dengan cara dan material organik yang sangat kompleks untuk menstabilkan sifat-sifat pigment tersebut. Dalam hal daya tahan khusus seperti daya tahan terhadap karat, maka diperlukan pigment anti korosi, biasanya diperlukan untuk cat dasar atau undercoat. 2.2.8.3. DAYA TUTUP/OPACITY DAN TRANSPARANSI Setelah mempersempit daerah pemilihan dengan memperhatikan resin pengikat dan daya tahan yang diperlukan, perhatian berikutnya adalah apakah yang diperlukan itu warna 'solid', efek khusus, atau tranparan. Warna solid berarti lapisan 'opaque'/menutup subtrat dan memerlukan pigment yang memberikan daya tutup. Lapisan efek khusus seperti yang ditampilkan cat 'flamboyant', 'metallic' atau 'pearlescent'. Dimana diperlukan daya tutup yang bagus, akan sangat mudah didapatkan untuk warna Hitam, coklat, biru, dan hijau gelap, dengan menggunakan carbon black, oxida besi/iron oxide, pthalocyanine blue dan green. Cat putih hampir tidak bervariasi selain menggunakan TiO2 rutile. Warna merah cerah, orange, dan kuning terang adalah warnawarna yanng sangat sulit untuk mendapatkan daya tutup yang bagus. Warna merah & kuning kotor yang menggunakan yellow oxide & Red oxide mempunyai opacity yang sangat bagus dan harganya relatif murah. Pigment Lead Chrome cara mudah mendapatkan daya tutup yang bagus untuk kuning & merah cerah, tetapi pigment jenis ini jarang digunakan di Eropa, Jepang & Amerika, karena tingkat toksisitas yang relatif berbahaya.

2.2.9. WARNA DAN CAMPURAN WARNA

Page 13 of 32 Cat yang paling sederhana, dalam hal pigmentasi, adalah yang hanya mengandung satu pigment untuk mendapatkan warna yang diinginkan. Hal ini misalnya pada Top Coat Gloss Synthetic warna hitam dan putih, yaitu dengan menggunakan carbon black dan titanium dioksida. Pigmentasi yang lebih rumit diperlukan untuk memenuhi permintaan seperti : - 'Hue' yang ada diantara yang dapat diperoleh dari pigment warna tunggal. - Tingkat kilap yang lebih rendah seperti semi gloss, matt, yang mana pigment extender harus digunakan untuk mendapatkan tingkat kilap yang diharapkan. - Reologi yang khusus dari cat basah, dalam kaleng, selama applikasi dan untuk hasil pengecatan akhir. Pigment - pigment organik dan anorganik dapat dicampurkan untuk menghasilkan warna paduan. Berikut ini contohnya : Kuning + Biru ----> Hijau Merah + Putih -----> Merah muda/pink Hitam + Putih -----> Abu-abu Merah + kuning + putih ----> orange muda 2.2.10. KUANTITAS PIGMENT DALAM CAT Jumlah pigment yang digunakan dalam lapisan cat ditentukan oleh : a. Intensitas dan kekuatan warnanya (Strength) b. Daya tutup yang dikehendaki c. Tingkat daya kilap (Gloss level) d. Daya tahan dan ketahanan (durability) yang ditetapkan. Sealin diatas masih ada dua konsep yang mendasari : (i) Pigment Volume Concentration (PVC) (ii) Perbandingan Pigment dengan Binder (P/B ratio). Secara umum cat mobil dan industri diformulasikan pada PVC yang rendah, sedangkan cat untuk bangunan (decorative) bervariasi antara 10% sampai 90% PVC, tergantung subtrat sifatsifat daya tahan yang diharapkan. Cat dengan PVC rendah akan di buat dengan sejumlah kecil pigment utama (prime pigment) seperti Rutile Titanium dioksida,dengan jumlah besar pigment extender seperti calcium carbonate, untuk memberikan 'dry hiding'. III. PROSES PEMBUATAN CAT

3.1 Pendahuluan Secara umum proses pembuatan cat dapat dibagi dalam beberapa tahapan diantaranya : (i) Tahap premix & dispersi (ii) Tahap stabilisasi (make up) (iii) Tahap pencampuran akhir (iv) Tahap penyesuaian warna (Colour matching) (v) Tahap pengujian mutu (QC) (vi) Tahap pengemasan (filling & packing) Pada tahapan premix bahan baku, berupa pelarut (solvent atau air), aditif/bahan tambahan (dispersant, anti foam/defoamer, dll), pigment dan kalau cat solvent base ditambah resin dicampur dalam tanki/mixer dan diaduk pada kecepatan tinggi sampai homogen.

Page 14 of 32 Tahapan dispersi, pigment mengalami proses pemisahan dari aglomerat menjadi partikel -partikel primer pigment halus, dan dilanjutkan proses pembasahan oleh pelarut dengan dipermudah oleh adanya dispersant. Sehingga partikel pigment terbalut oleh cairan dispersant/ resin. Proses ini menghasilkan apa yang disebut millbase.Pada tahapan ini konsentrasi pigment sangat tinggi sehingga sangat riskan pigment saling kontak menyatu menjadi aglomerat lagi. Kondisi pigment dalam millbase tidak stabil, artinya dapat berubah menyatu menjadi aglomerat lagi, oleh karena itu segera dilakukan tahapan stabilisasi, disini resin pelarut dan aditif lain ditambahkan agar dispersi pigment stabil. Selanjutnya bahan - bahan lain ditambahkan, apabila yang dibuat cat berwarna, biasanya diperlukan penyesuaian warna (colour matching). Setelah warna sesuai dengan acuan (standard), dilanjutkan pengetesan oleh bagian QC, dan bila perlu dilakukan adjustment agar sesuai spesifikasi yang ditentukan. Setelah dinyatakan OK, baru boleh difilling & dipacking. 3.2. . DISPERSI Secara sederhana, kita dapat mendefinisikan cat itu adalah suatu dispersi koloid dari pigment (sebagi fase terdispersi) dalam suatu larutan polimer (sebagai fase 'continue'). Cat emulsi, mempunyai fase dispersi pada kedua komponen yaitu pigment & polimernya. Oleh karena itu dalam prakteknya, masalah yang paling banyak timbul dari suatu cat berasal dari kekurang - sempurnaan dari keadaan dispersi pigment. Kesempurnaan dispersi pigment akan berpengaruh pada : (i) Sifat-sifat optis, misal warna. (ii) Daya kilap (iii) Daya tutup (iv) Daya tahan (v) Flow/penempakan lapisan. (vi) Stabilitas dalam penyimpanan (storage stability). Untuk mendapatkan dispersi yang baik suatu partikel koloid dari powder, kita mempunyai tahapan yang harus dilalui. Yaitu : (a) Pencelupan dan pembasahan pigment (wetting) (b) Distribusi dan stabilisasi koloid pigment. 3.2.1. Proses 'wetting' (pembasahan pigment) Proses ini dapat digambarkan secara skematis sebagai berikut : Tahap 1. Tahap 2 Tahap 3. Partikel di udara udara cairan Tahap 1. : Tahap 2. : Tahap 3. : (P) Penyiapan ruang dalam cairan udara (P) cairan ( ) Pengisian ruangan oleh partikel. cairan udara ((P))

Energi permukaan partikel disimbulkan sebagai A sv. Energi partikel di udara ditambah kerja yang diperlukan untuk menyiapkan ruang dalam cairan dimana volumenya sama dengan volume partikel adalah A sv + A lv Kerja yang diperlukan untuk mengisi ruangan dalam cairan dengan partikel adalah A ls - A sv - A lv

Total perubahan energi pada proses pencelupan partikel adalah jumlah Tahapan 2 + 3 - 1 :

Page 15 of 32 yaitu : A ls - A sv Dari persamaan Young kita mempunyai sv = ls + lv Cost Perubahan energi dari penjumlahan persamaan diatas adala - A lv Cos Jika diuji dengan persamaan Young di atas, dalam kontek 'wetting' atau sudut kontak adalah : cos = sv - sl lv Kemudian, pada sudut < 90o, penurunan dalam lv akan menurunkan dan memperbaiki wetting. Pada penambahan bahan aktif permukaan, maka yang teradsorpsi pada interface udara akan menurunkan lv, dan yang teradsorpsi permukaan partikel akan menurunkan sl, Keduanya berpengaruh pada pembasahan (wetting) yang lebih baik. 3.2.2. STABILISASI KOLOID Tidak cukup dengan pembasahan (wetting) untuk menghasilkan dispersi koloid yang stabil. Hal penting pada kenyataannya bahwa gaya tarik antar partikel selalu ada dalam dispersi pigment, yaitu gaya van der Waalls (gaya permukaan). Gaya tarik menarik ini merupakan kosekuensi dari interaksi gaya antar atom diantara atom - atom yang menyusun partikel. Material polar menggunakan gaya elektrostatik pada dua kutup yang lain (Gaya Keesom, dan molekul polar dapat menarik molekul non polar dengan induksi dua kutup (Gaya Debye). Untuk menghasilkan dispersi koloid yang stabil diperlukan suatu sumber energi repulsi (penolakan) pada partikel-partikel yang terdispersi, sehingga jarak antar partikel (pada konsentrasi partikel yang diinginkan, misal PVC tertentu), dimana jumlah energinya cukup untuk mencegah terjadinya flokulasi. Energi repulsi ini dapat timbul dari gaya coulomb, atau dari stabilisasi sterik. 3.2.3. PROSES DISPERSI Adalah penting, untuk menyatakan kembali bahwa tujuan dari proses dispersi pigment adalah pembasahan dan pemisahan partikel pigment primer dari agregat dan aglomerat dan stabilisasi lanjutannya pada madia cat, misalnya, larutan resin atau dispersant selama proses dispersi. Semua proses adalah penting dan berpengaruh pada penggunaan pigment, produktifitas, dan sifat-sifat akhir produk. Untuk mencegah terjadinya re-agregasi selama dan setelah proses dispersi adalah penting untuk mengikuti ratio yang benar dari pigment, resin dan solvent. Selanjutnya, penambahan sejumlah resin atau solvent harus dilakukan untuk mencegah terjadinya 'colloidal shock' (flokulasi), pada tahap maku up akhir. Proses memisahkan partikel pigmant dari agregat disebut 'grinding'. Gaya antar molekul juga sangat penting perannya dalam mempengaruhi pembasahan suatu permukaan pigment. Memaksimalkan pengaruh gaya antar molekul dalam suatu sistim cat akan mencapai suatu dispersi pigment yang cepat dan stabil dengan tenaga/share forces yang minimum.

Page 16 of 32 Penggunaan dispersant juga merupakan hal yang sangat penting untuk menghasilkan proses wetting dan stabilisasi dari pigment dispersi. Oleh karena itu penimbangan dispersant yang akurat sangat membantu cepat atau lambatnya proses dispersi dan stabilisasi dispersi. Dispersant dan media cat teradsorpsi pada permukaan pigment, yang berarti salah satu gugus (polar) membasahi, sedangkan gugus non polar tertinggal dalam fase liquid (cairan), model ini yang disebut sebagai stabilisasi sterik. 3.3. METODE DAN MESIN UNTUK DISPERSI Berikut ini, adalah sekilas petunjuk umum alat alat yang biasanya digunakan dalam proses pembuatan cat.

3.3. 1 HIGH SPEED DISPERSER (HSD). Ada beberapa pembuat type HSD : Torrance, Cowless, Vollrath, Mastermix, Silverson dan lain-lain. Prinsip operasinya adalah rotasi/putaran bebas dari suatu cakram/disc dalam ketel/vessel/mixer terbuka. Karena tidak ada grinding media, pigment terdispersikan sendiri dipercepat oleh kedua permukaan rotor, sehingga terbentuk aliran laminar/vortex. Dispersi akan terjadi bila terjadi vortex yang cukup bagus. Untuk mendapatkan vortex yang bagus maka diperlukan aturan-aturan/ukuran tertentu dari dimensi mixer, garis tengah cakram/blade, tinggi rendah blade dan maksimum tinggi cairan millbase. (lihat gambar). Aggaplah, diameter blade = D , maka patokan untuk mendapatkan vortek yang bagus adalah sebagaiberikut : Minimum Maksimum Diameter tanki 2.0D 4.0D Tinggi batch/permukaan millbase 1.0D 2.0D Jarak dasar tanki dengan blade 0,5D 1.0D Kecepatan cakram/blade berkisar antara 3,000 - 6,000 feet per menit tergantung dari kondisi millbase. HSD merupakan proses yang sangat penting bila dipergunakan secara benar, alat ini sangat efektif sebagai alat dispersi cat emulsi, primer atau undercoat dan sebagai predispersi/premixing untuk alat-alat pendispersi lain seperti bead mill, attritor dan lain-lain untuk mendispersikan cat berpigment seperti cat mobil, industri atau lainnya. Predispersi mill base yang berkualitas tinggi akan mengurangi jumlah/waktu dispersi alat pendispersinya (Bead Mill dll), yang berarti meningkatkan produktifitas. HSD merupakan proses Batch, menghasilkan banyak debu, oleh karena itu diperlukan dust extractor yang efektif. Tanki HSD harus dilengkapi dengan pendingan untuk medapatkan temperatur operasi dibawah 45oC, karena temperatur akan naik cepat selama proses dispersi, bahkan temperatur kontak pada rotor/blade sampai 70oC. Hal ini akan menyebabkan kehilangan solvent, perubahan viskositas dan mengurangi efisiensi. Kecepatan shaft seharusnya ber-varaibel untuk memudahkan penanganan, dan posisi rotor juga dapat diatur naik-turun. Pada kondisi operasi yang benar, saat vortex yang baik putaran millbase tetap tanpa bergelombang dan tanpa menciprat. Naiknya temperatur millbase akan menurunkan viskositas yang ditandai dengan munculnya cipratan yang berlebih, pada kondisi ini dispersi tidak akan efektif, karena itu untuk mengoreksinya dapat dilakukan : Menurunkan kecepatan putar rotor, menurunkan posisi blade dan menaikkan aliran air pendingin.

Page 17 of 32 Proses dengan HSD memerlukan perhatian yang konstan. Rata-rata waktu dispersi adalah 30 menit, dan turnover batch sekitar 90 menit. Scraping pada permukaan dalam dinding harus dilakukan untuk menarik millbase yang menempel didinding mixer. 3.3.2 . BEAD MILL Sebutan lain dari Bead mill adalah sand mill, alat ini telah dipergunakan untuk mendispersikan cat berpigment sejak tahun 1950-an. Namum spanjang sejarahnya telah mengalami perbaikan -perbaikan. Dari awalnya menggunakan pasir Ottawa 30mesh, kemudian glass bead sampai menggunakan grinding media sintetis. (Zirconium). Prinsip operasi alat ini adalah millbase yang telah dipremix dialirkan dalam tabung silinder dengan pompa, dalam silinder telah terisi glass bead atau grinding media sejenis dengan jumlah tertentu dan terdapat pula piringan-piringan yang berputar yang berfungsi menggerakkan glass bead tersebut. Pada millbase ini melewati tabung tersebut, terjadi proses penghalusan pigment, kemudian mill base dipisahkan dari grinding media dengan adanya saringan di ujung tabung. Selanjutnya millbase ditampung dalam tanki/mixer lain. Apabila kehalusan yang diperoleh belum sesuai dengan spesifikasinya, millbase dialirkan lagi melalui tabung silinder tersebut sampai fineness/kehalusannya tercapai. Posisi tabung silinder ada dua macam, vertikal ( dibuat oleh prodisen seperti Sussmeyer, Torrance, Netzsch & Master) dan Horizoltal ( dibuat diantaranya oleh Dae Hwa). Pemilihan jenis dan diameter grinding media dan jenis produk serta kondisi millbase (viskositas & konsistensi) sangat menentukan optimasi mesin ini. Semakin kecil diameter dan semakin tinggi SG/density grinding media yang digunakan semakin efisien, karena semakin tinggi luas. permukaannya. Viskositas kerja yang optimum adalah 5-6 poise rotothinner. Mesin ini dilengkapi dengan sistim air pendingin untuk medapatkan temperatur operasi dibawah 50oC, karena pada umumnya millbase akan kehilangan potensi dispersi diatas temperatur tersebut. Normal charge to void yang optimum adalah antara 1 : 1 sampai 1 : 1,2, bila turun di bawah 1 : 1 akan sulit proses dispersinya. Alat ini memerlukan proses premixing yang sempurna, premixning yang kurang sempurna akan menyebabkan grinding proses yang tidak efisien/lama. Salah satu kelemahan alat ini adalah kurang baik untuk mendispersikan millbase yang bersifat tixotropis. 3.3.3. BALL MILL Ball mill adalah batch proses dan merupakan alat pendispersi yang paling tua, namum masih mempunyai peranan yang sangat penting dalam industri cat. Alat ini dapat mendispersikan cat yang tixotropic/kental (dan juga pigment yang sulit didispersikan), yang tidak bisa didispersikan oleh alat lain seperti Bead Mill ataupun Basket mill.Ball mill dalam prosesnya memerlukan sedikit pengawasan, walaupun prosesnya sangat lama 8-24 jam, bahkan sampai 36 jam. Ball mill adalah berbentuk satuan tabung silindris yang kira-kira antara diameter dan panjang silinder sama, dan berputar pada sumbu horisontal. Lapisan dalam tabung dilapisi lapisan yang tidak poros, terbuat dari porselen, alumina, atau silica blok yang keras, untuk mencegah kontaminasi mill base akibat abrasi. Tabung alat ini diisi dengan grinding media berbentuk bola-bola sampai volume tertentu.

Page 18 of 32

Bola-bola grinding media bisa berbeda diameter, atau berbeda bahan pembuatnya, misal seperti porselen, steatite, alumina, atau dari stinless steel, semuanya mempunyai densitas yang berbeda. Porses dispersinya sebenarnya sangat sederhana asal volume mill base dan grinding media benar dan putaran tabung masih standard. Media grinding/bola-bola mengikuti putaran tabung dengan gerakan menyerupai gerakan garis parabola, pada saat bola-bola diatas akan jatuh dan seterusnya sehingga bola-bola saling berbenturan, menyebabkan aglomerat pigment terpisah menjadi partikel-partikel pigment, disini proses dispersi terjadi. Semakin intensif tumbukan antar bola-bola makin efektif proses dispersinya. Volume dispersi yang optimum adalah biasanya 60% dari volume tabung. (lihat gambar). Kelemahan alat ini selain lama, juga bising akibat tumbukan bola-bola didalam tabung. 3.3.4 . ATTRITOR Attritor merupakan satuan tabung pendispersi berbentuk silinder vertikal dengan shaft/palang pengaduk yang berputar pada poros tengah, jenis tertentu dilengkapi sistim sirkulasi cairan, dan juga dilengkapi pendingin. Didalam tabung diisi bola-bola seperti pada ball mill, tumbukan bola-bola dikarenakan putaran shaft/pengaduk. Kondisi empiris dapat digambarkan sebagai berikut : Kapasitas Loading Charge to Void ratio Perbandingan diameter tabung ke pengaduk Ukuran grinding media/bola-bola = = = = 70% (volume) 1:1 1 : 0,75 1/4 in, 3/8 in sampai 1/2 in.

Lama waktu dispersi bianya relatif cepat 4-6 jam, namun karena sifatnya batch process, alat ini kapasitasnya relatif kecil. Alat ini tersedia berbagai ukuran, dari skala laboratorium sampai 100 gallon. Seperti ball mill kelemahan alat ini adalah bising. IV. CAT UNTUK BANGUNAN Istilah lain cat ini adalah 'Decorative Paints' atau 'Archtectural Paints', yaitu lebih spesifiknya cat yang digunakan untuk melindungi dan memperindah rumah atau gedung (dari tembok, kusen kayu serta bahan bangunan lainnya). Sifat-sifat dari cat jenis ini sangat dipengaruhi oleh jenis bahan pengikat/jenis latex, PVC dan jenis pigmennya. 4.1. PVC DAN CPVC (Critical PVC)

Paramater yang paling banyak dipakai untuk menjelaskan komposisi cat adalah 'Pigment Volume Concentration' atau PVC yaitu presentasi atau perbandingan antara volume pigment (termasuk extender) dengan total volume padatan dari lapisan cat kering. PVC = Vp Vp + Vb

Page 19 of 32 dimana Vp= Volume pigmen dan Vb= Volume binder/bahan pengikat Secara konseptif, perubahan akan terjadi, apabila binder ditambahkan kedalam pigment kering secara sedikit demi sedikit sampai kelebihan binder. Selajutnya proses dapat dilanjutkan dengan mengambil pigmen sampai hanya tinggal bindernya saja. Kondisi awal dan kondisi akhir mewakili skala ekstrim 100% dan 0% pada skala PVC. Selama proses penambahan binder ke dalam pigment kering, ada satu titik dimana penambahan binder tepat memenuhi rongga 'voids' diantara partikel pigmen. PVC pada titik ini sering disebut sebagai PVC kritis (Critical PVC) atau CPVC, yang merepresentasikan suatu transisi penting pada sifat-sifat lapisan cat. Sehingga ada kemungkinan memformulasikan cat pada banyak PVC, yaitu dibawah, diatas atau sama dengan CPVC. Apabila suatu cat diformulasikan diatas CPVCnya, maka jumlah bindernya tidak cukup untuk mengisi semua ruang yang ada, sehingga lapisan cat menjadi poros. Secara umum orang menggunakan PVC sebagai salah satu parameter yang dapat menunjukkan secara kualitatif sifat dari suatu cat. Cat Gloss/Kilap umymnya mempunyai PVC yang rendah (15-25%), sementara primer, cat tembok/mid-sheen, undercoat dan cat flat mempunyai PVC yang lebih tinggi. 4.2. KONSEKUENSI DARI POROSITAS Sebagaimana diketahui apabila PVC dari suatu sistem binder dinaikkan, maka akan ada perubahan sifat-sifat secara bertahap. Jelasnya kecepatan pada dimana perubahan-perubahan sifat akan di pengaruhi oleh tingkat porositasnya, dan hal ini akan ditunjukkan oleh suatu titik balik di sekitar CPVC. Secara umum hubungan porositas dan sifat-sifat dari suatu cat dapat dikategorikan ke dalam 3 kelompok. Sifat Mekanis - Densitas/kepadatan - Kekuatan - Adhesion/daya rekat - Elastisitas 4.3. Sifat Permeabilitas - Daya tahan Rust/karat - Daya tahan Blister - Daya tahan Staining Sifat optis - Contrast ratio - Tinting strength - Gloss/daya kilap - Light scattering

SIFAT DARI BAHAN PENGIKAT/BINDER Di dalam market Cat Decorative ada sejumlah penggunaan khusus, misal untuk lantai, proteksi tembok, kolam renang dan lain-lain, yang tentu saja menggunakan resin yang bermacam - macam, tetapi secara umum dapat di bagi ke dalam dua kelompok/ kategori yang lebih sering disebut 'Water Based' (Cat berbasis Air) dan 'Solvent Based' (Cat Minyak). Cat dengan dasar latex (Water based) dalam proses pengeringannya memerlukan apa yang disebut dengan coalescing agent yaitu dalam mengatur tegangan permukaan yang diikuti oleh gerakan partikel polimer yang kental. Sedangkan 'Gloss Enamel'/ Alkyd base, atau sering dikenal cat besi dan kayu dalam proses pengeringannya melalui oksidasi antara Alkyd (dalam rumus kimianya mengandung ikatan rangkap C=C) dengan udara (O2) dengan bantuan drier. Cat Gloss ini dirancang dengan pengencer/pelarut White Spirit satu golongan dengan minyak tanah yang termasuk jenis 'Solvent Aliphatic/Non Polar', kebalikannya 'Solvent Aromatic' dan 'Solvent Polar'. Oleh karena itu tidak semua 'Thinner'/pelarut dapat digunakan untuk mengencerkan setiap cat (lihat lebih detail bab yang membahas tentang pelarut).

Page 20 of 32

'Dispersi Polimer', pembentukan film melalui coalescence Polimer/Oligopolimer, IV pembentukan filmnya melalui 'Water thinnable Alkyd' oksidasi

'Aqueous' Berbasis air dengan sedikit solven I 'Cat Emulsi' atau Cat Latex

'Non Aqueous' Berbasis minyak khususnya white spirit II 'Non-aqueous dispersion' 'NAD' III Cat Minyak atau Cat Alkyd

EMULSI POLIMER Emulsi Polimer merupakan resin yang terbanyak digunakan dalam inductri cat, hal ini disebabkan oleh terus tumbuhnya pemakaian cat tembok emulsi untuk pengecatan rumahrumah dan gedung-gedung. 'Emulsi' adalah suatu sistim dua fase dua cairan yang tidak dapat bercampur ('immiscible'), dimana partikel kecil dari suatu fase didispersikan ke dalam fase lain yang akan membentuk fase tidak memisah. Istilah lain dari emulsi polimer ini sering di sebut sebagai Latex. Ukuran partikel ini sangat kecil yaitu 0,1 - 0,5 micrometer, sehingga dalam satu liter latex mungkin megandung 10 pangkat 16 partikel dengan luas permukaan sampai 2000 m2 Polymerisasi suatu emulsi biasanya terdiri dari penambahan kedalam air, sekitar 50% campuran monomer untuk mendapatkan Tg (Glass temperature), dengan surfactant, dan kadang koloid, juga buffer pH dan fungisida. Monomer keras yang digunakan dalam polimerisasi biasanya Vinyl acetate, methyl methacrylate, styrene, dan vinyl chloride gas. Sedangkan monomer lunak '(soft)' adalah butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, vinyl versatate, maleate ester dan gas monomer dari ethylene / vinylidene chloride. 'All Acrylic' yang mengandung methyl metacrylate dan monomer acrylic terplastisasi secara umum memberikan sifat emulsi yang unggul oleh karena itu banyak digunakan terutama untuk cat eksterior, yang mempunyai sifat mudah diapplikasikan, 'low odour' dan cepat kering. 4.4. SUBTRAT TEMBOK/PLASTER/SEMEN Bagian terbesar permukaan yang dijumpai pada suatu bangunan adalah plaster, concrete, atau batu bata. meskipun masing-masing mempunyai sifat karakteristik sendiri sendiri namum semuanya mempunyai sifat yang mirip yang berpengaruh dalam pengecatan. Beberapa sifat yang penting adalah Alkalinitas (Sifat ke'basa'an), sifat porositas permukaan dan secara umum mempunyai pengaruh terhadap kelembaban dan intraksinya terhadap subtrat. 4.4.1. Implikasi Kelembaban Air sering berada dalam jumlah yang besar dinding, terutama dinding baru. Hal ini di sebabkan permukaan dinding pada dasarnya terbuat dari bahan konstruksi yang basah dan juga memerlukan campuran air sehingga didalam dinding baru terkandung air. Kadungan air atau kelembaban dinyatakan dengan kelembaban relatif. Permukaan yang basah sangat akan sulit untuk dicat, tetapi 'damp' dan permukaan yang kering dapat dicat dengan cat emulsi yang biasanya diformulasikan di atas CPVC untuk meningkatkan permeability atau daya resap/tembus suatu lapisan.

Page 21 of 32 Adanya air di dalam permukaan yang tidak bisa keluar/mengering akan mengurangi daya rekat suatu cat, yang dapat menimbulkan kerusakan 'blister' dan dapat memungkinkan tumbuhnya jamur. Kelembaban juga merupakan faktor utama dalam hubungannya dengan serangan alkali 'Alkali Attack', 'Efflorescence' dan 'Staining'. Alkali Attack Semen portland adalah bersifat sangat alkali demikian juga plaster dinding. Tingkat alkalinitas yang tinggi ini dengan adanya air akan dapat menyebabkan 'Saponifikasi' pada banyak cat minyak dan dapat menyebabkan perubahan warna pigments, terutama pigmen organik. Efflorescence Endapan kristal yang berada pada permukaan dinding atau plaster disebut 'efforescence' dan berbentuk padatan. Padatan 'efflorescence' ini biasanya suatu bentuk garam sodium sulfat, dan merusak lapisan cat yang mempunyai tingkat permeabilitas rendah, namun cat minyak mempunyai kemampuan yang terbatas menahan 'efflorescence'. Cat yang mempunyai permeabilitas tinggi membiarkan 'efflorescence' melewati lapisan dimana dapat di hapus/seka dari permukaan cat, tetapi tumpukan 'efflorescence' dapat merusak daya rekat cat. Type 'efflorescence' yang lebih padat biasanya adalah sejenis Kalsium Karbonat 'lime bloom' dan ini lebih sulit dihilangkan tapi lebih mudah dicat ulang setelah sedikit pengamplasan. Staining Warna coklat sering muncul pada cat emulsi pada batu bata, beton atau permukaan lain. Warna ini terjadi dari turunan garam alkali ataupun bahan organik yang dapat bereaksi dengan alkali. Primer tahan alkali 'Alkali resisting Primer/Sealer' biasanya dapat mencegah terjadinya 'staining' ini. 4.4.2. Karakteristik semen/plaster Semen merupakan bahan bangunan yang sangat banyak digunakan dalam membangun suatu bangunan. 'Portland' semen di produksi dengan memanaskan batu kapur /'limestone' dengan bahan lain yang mengandung silica, alumina dan beberapa oksida besi. Setelah pencampuran material ini di dalam klinker dipanaskan pada sekitar 1400 oC dan dihaluskan dengan 'gypsum' dan material lain untuk membentuk semen bubuk. Pada saat semen dicampur dengan air menghasilkan suatu dispersi, dimana partikel secara cepat di lapisi dengan produk hidrasi. Produk hidrasi merupakan koloid yang banyak dan membentuk kristal kalsium hidroksida yang banyak. Larutan ini menjadi jenuh ion Ca++, OH-, SO4-- dan ion-ion lain. Secara stokiometris, kebutuhan semen bubuk untuk terhidrasi sempurna ditemukan perbandingan air/semen pada 0,23, namun secara prakteknya sangat komplek. Kalsium sulfat biasanya sebagai gypsum umumnya ditambahkan ke dalam proses pembuatan cement yang berfungsi untuk mengontrol kecepatan reaksi, material ini disebut sebagai 'retarder'. 4.4.3 . Porositas dan Permeabilitas Semen & 'Concrete' Pergerakan kelembaban dalam dinding semen boleh digunakan istilah 'permebilitas' dan'difusi'', Meskipun keduanya berasal dari proses yang secara fisik sama, namun secara matematis berbeda. Permeabilitas diasosiasikan dengan adanya suatu perbedaan tekanan dan juga diasosiasikan sebagai material yang jenuh, sementara proses diffusi lebih

Page 22 of 32 menggunakannya dalam hal material kering dengan cairan yang didorong oleh daya kimiawi atau kelembaban. Permeabilitas dipengaruhi oleh porositas dan hydrasi dari material dalam pori-pori, dan daya kapiler. Umumnya, gerakan air terjadi dalam kapiler dibanding dalam pori-pori. Permeabilitas dari suatu dinding semen merupakan indikator utama dalam hal potensi daya tahan, yaitu adanya kekuatan mekanis dan daya tahan serangan kimiawi. 4.5 . Pengecatan terhadap subtrat semen dan 'Masonry'

4.5.1 'Water Repellent' Material ini digunakan untuk meningkatkan daya tahan penetrasi air hujan dengan pengaruh minimal pada penampakannya. Fungsinya dengan menghambat penyerapan secara capiler, tetapi umumnya tidak memberikan permukaan film. Sifat lainnya adalah tahan terhadap penetrasi air, penguapan air dan efflorescence. Silicon resin merupakan material yang paling banyak digunakan dalam formulasi cat ini. Biasanya Resin silicon tersedia dalam bentuk water based dan solvent based. Perlu ditekankan disini meskipun water repellent dapat efektif dalam mengurangi penetrasi air hujan, namun pada kondisi tertentu dapat terjadi 'spalling' yang disebabkan oleh adanya 'trapping'/tertahannya garam-garam alkali (biasanya sebagi efflorescence) yang menekan ke permukaan. Penyebab lain juga dikarenakan perbedaan temperatur dalam dinding dan permukaan. 4.5.2 Sealer Masonry sealer dikenal sebagai 'stabiliser', jenisnya bisa cat berbasis alkyd dalam white spirit, alkyd dengan modifikasi 'tung' ditujukan untuk menambah daya tahan terhadap serangan alkali, selain itu juga dapat digunakan jenis modifikasi phenolic. Viskositas yang encer ditujukan agar memudahkan penetrasi ke dalam dinding. Untuk permukaan yang baik dan normal tidak diperlukan ini. 4.5.3. Alkali Resisting Primer Produk lain yang spesifik untuk masonry/dinding semen adalah Alkali Resistant Primer yang didesain untuk menahan serangan alkali pada tembok yang masih alkalis. Meskipun biasanya adalah solvent based, tapi bisa juga menggunakan polimer berbasis air. Waterborne primer dapat diformulasikan menggunakan resin acrylic, untuk meningkatkan daya penetrasi ke tembok digunakan latex yang mempunyai partikel halus dengan PVC solid content yang rendah. V. SISTIM PENGECATAN 5.1 . PENGECATAN TEMBOK 5.1.1. Faktor faktor yang mempengaruhi pengecatan Sebenarnya banyak sekali faktor-faktor yang mempengaruhi berhasil tidaknya suatu pengecatan, namun secara umum dapat dikategorikan sebagai berikut : (i) Persiapan permukan (ii) Pemilihan painting system (iii) Pada saat applikasi

Page 23 of 32

5.1.2 Persiapan permukaan Tembok baru luar & dalam Persiapan permukaan yang harus dilakukan sangat bergantung dari keadaan tembok. Hal-hal yang perlu diperhatikan sebenarnya ada dua yang terpenting, yaitu : (a) (b) Kandungan air dalam dinding (moisture). Tingkat alkalinitas dinding (derajat kebasaan/pH)

Air digunakan dalam jumlah yang besar dalam pembuatan dinding bangunan, oleh karena itu diperlukan waktu yang cukup untuk mendapatkan kondisi dinding yang siap untuk dilakukan pengecatan. Apabila, kondisi tembok belum kering sempurna, cat yang sifatnya menutup pori pori permukaan dinding harus tidak boleh diaplikasikan, bila kandungan air didalam dinding tertutup cat, maka akan timbul kerusakan lapisan cat 'blister' atau akan tumbuh jamur, Pada umumnya, cat itu menutupi permukaan, cat kilap/gloss kurang permeable dibandingkan dengan cat tidak kilap/matt/flatt/doff. Cat minyak kurang permeable dibanding cat emulsi. Dinding atau plasteran mempunyai sifat yang sangat alkalis / basa, selama proses pengeringan dinding tembok, garam-garam alkali terbawa oleh air dari dalam dinding menuju ke permukaan. Dengan adanya moisture/kandungan air dalam tembok, garam-garam alkali dapat menyerang resin dari cat minyak berbasis alkyd, menyebabkan kerusakan lapisan cat tersebut yang disebut saponifikasi. Apabila garam-garam alkali tadi menembus cat tembok (yang permeable) menumpuk dipermukaan membentuk aglomerasi kristal-kristal, ini dinamakan effloresence. Lebih jauh, kandungan alkali dengan adanya moisture (air), akan berpengaruh terhadap beberapa jenis pigment, menyebabkan perubahan warna (discolouration).Oleh karena itu sebelum dilakukan pengecatan, permukaan tembok harus dibiarkan sekering mungkin. Idealnya dengan pembacaan alat protimeter tidak boleh lebih dari 15. Apabila kondisi tembok masih belum kering benar (pembacaan dengan protimeter 18%) Atau pada pengecatan ulang dimana bagian tertentu daya rekat cat sebelumnya sudah tidak baik.

PENCEGAHAN : a & b. Biarkan permukaan yang akan dicat telah kering benar. c. Yakinkan bahwa pada pengecatan ulang cat lama masih bagus daya rekatnya CARA MENGATASI : a. Kerok lapisan cat seluruhnya dan bersihkan. b. Haluskan dengan amplas lalu lakukan pengecatan ulang. c. Untuk permukaan yang mengapur gunakan Masonry Sealer sebelum pengecatan. BITTINESS (LAPISAN CAT BERBINTIK-BINTIK) PENYEBAB : a. Peralatan/permukaan yang akan dicat yang kurang bersih. b. Bagian atas cat yang mengering/mengeras ikut teraduk dan tercampur. PENCEGAHAN : a. Bersihkan peralatan/permukaan yang akan dicat sebelum mulai pengecatan. b. Aduk cat dengan hati-hati, bila ada yang mengering/mengeras pisahkan/buang. CARA MENGATASI : Amplas permukaan yang cacat dengan amplas halus sampai bersih/rata, lalu cat ulang. BRUSHMARK (GARIS - GARIS BEKAS KUAS) PENYEBAB : a. Cat tidak mengalir secara merata setelah dilapiskan. b. Kuas dijalankan pada saat cat sudah mulai mengering c. Kuas yang digunakan kotor dan menggumpal. d. Lapisan cat yang diaplikasikan tidak merata/tebal tipis. PENCEGAHAN : a. Encerkan cat sesuai petunjuk. b. Pakai kuas yang baik dan bersih dan gunakan dengan benar. c. Lakukan pengecatan dengan merata dan baik. CARA MENGATASI : Gosok dengan Amplas sampai permukaan halus, lalu lakukan pengecatan ulang. CRACKING (LAPISAN RETAK-RETAK) PENYEBAB : a. Lapisan cat sudah tua. b. Pengecatan dilakukan pada cat dasar yang masih belum kering betul. PENCEGAHAN : Lapisan cat harus kering betul sebelum diberi lapisan berikutnya.

Page 30 of 32

CARA MENGATASI : a. Gosok dengan amplas bagian yang retak, hanya pada lapisan atasnya saja, lalu lakukan pelapisan ulang. b. Untuk cat yang sudah tua, harus dikerok semua dan dicat ulang. CISSING (MATA IKAN) PENYEBAB : a. Permukaan yang dicat mengandung minyak, gemuk, oli. b. Cat dasar yang dipakai banyak mengadung/terkontaminasi dengan oli, minyak PENCEGAHAN : Permukaan yang akan dicat harus bersih dari kotoran oli, gemuk dll, dengan cara membersihkannya dengan solvent. CARA MENGATASI : a. Bersihkan permukaan dengan kain yang dicelupkan bahan solvent. b. Cuci permukaan dengan air sabun, dan biarkan kering. c. Gosok dengan amplas sampai halus, lalu lakukan pengecatan ulang. DISCOLOURATION (PERUBAHAN WARNA) PENYEBAB a. Akibat faktor cuaca, yaitu sinar UV dari sinar matahari mengenai lapisan cat. b. Akibat adanya serangan garam alkali yang berasal dari tembok yang masih belum kering benar namum sudah dilakukan pengecatan. PENCEGAHAN : a. Pemilihan warna warna yang tepat. b. Biarkan tembok kering terlebih dahulu sebelum pengecatan. Pemakaian Alkali Resisting Sealer dapat mengurangi, defect ini, pada tingkat tertentu. CARA MENGATASI : a. Pengecatan ulang dengan pemilihan warna yang tepat. b. Pengecatan ulang dengan menggunakan Alkali Resisting Sealer dapat mengurangi tingkat defect. DRYING TROUBLE (LAPISAN CAT SUKAR MENGERING) PENYEBAB : a. Pengecatan dilakukan dalam keadaan cuaca yang kurang baik (mendung/hujan). b. Permukaan yang dicat berdebu/kotor. c. Permukaan yang dicat mengandung ter atau wax/polish. d. Pemakaian pengencer yang tidak cocok. PENCEGAHAN : a. Lakukan pengecatan dalam keadaan cuaca yang baik/cerah. b. Permukaan yang akan dicat harus bersih dan kering. c. Pakai pengencer yang sesuai petunjuk. CARA MENGATASI : a. Kerok sampai bersih seluruh lapisan cat.

Page 31 of 32 b. Ulangi proses pengecatan dari awal.

EFFLOURESCENCE PENYEBAB : Terbawanya larutan garam-garam alkali dari dalam tembok oleh adanya air ke permukaan tembok. Kemudian airnya menguap tinggal kristal garam-garam alkali yang menumpuk di permukaan tembok. CARA MENGATASI : a. Bila lapisan cat tidak rusak, cukup dengan membersihkan kristal-kristal gram tersebut. b. Bila lapisan catnya rusak berat, maka harus dikerok sampai bersih, lakukan pengecatan ulang. FLAKING (MENGELUPAS) PENYEBAB : a. Bahan lapisan menyusut/memuai. b. Repainting/pengecatan ulang dilakukan pada cat lama yang sudah mengapur. c. Permukaan yang dicat kotor dan berminyak (daya rekat kurang). d. Meni/cat dasar atau lapisan sebelumnya tidak cocok satu sama lain atau tidak diamplas. PENCEGAHAN : a. Pastikan sebelum pengecatan ulang lapisan lamanya tidak mengapur dan bagus. b. Gunakan mansonry sealer/alkali sealer untuk permukaan yang sebelumnya mengapur. c. Pastikan permukaan sebelum dicat bersih dan kering. CARA MENGATASI : a. Kerok lapisan cat seluruhnya dan bersihkan. b. Gunakan amplas hingga halus, lalu lakukan pengecatan ulang sesuai petunjuk. SAPONIFIKASI (PENYABUNAN LAPISAN CAT OLEH GARAM ALKALI) PENYEBAB : Serangan alkali yang kuat pada lapisan cat, terutama cat berbasis minyak/alkyd. PENCEGAHAN : Alkalinitas dan moisture dinding tidak boleh terlalu tinggi. CARA MENGATASI : Kerok lapisan cat seluruhnya, bersihkan,gosok dengan amplas. Lalu beri satu lapis Alkali Resisting Sealer untuk mengurangi serangan alkali. POOR OPACITY (DAYA TUTUP BERKURANG) PENYEBAB : a. Pelaksanaan pengecatan kurang baik. b. Pengenceran cat yang berlebihan. c. Pengadukan yang kurang merata. PENCEGAHAN : a. Pakailah cat dasar yang dianjurkan. b. Encerkan cat sesuai petunjuk. c. Aduk cat dengan baik.

Page 32 of 32

CARA MENGATASI : Tambah satu lapis dengan cara yang benar. LOSS OF GLOSS ( DAYA KILAP KURANG DARI YANG SEHARUSNYA) PENYEBAB : a. Pengecatan atas permukaan yang mengandung minyak/lilin. b. Pengecatan pada cuaua yang kurang baik/mendung/hujan. c. Cat yang sudah tua dan mulai mengapur. d. Pengecatan tanpa cat primer sehingga cat banyak terserap permukaan. e. Menggunakan pengencer yang tidak cocok. PENCEGAHAN : a. Permukaan harus kering, bersih dan bebas dari gemuk/lilin sebelum dicat. b. Lakukan pengecatan pada cuaca yang baik. c. Gunakan cat dasar yang cocok. d. Gunakan pengencer yang cocok. CARA MENGATASI : a. Lapisan cat dikerok/diamplas, bersihkan dan lakukan pengecata ulang.