Tugas Fisika IntiRizal Yulistio Aji115090801111002

TEKNOLOGI RADIASI UNTUK PELAPISANPERMUKAAN KAYU

Contoh berbagai produk kayu hasil pelapisan dengan teknologi radiasi

Indonesia merupakan negara penghasil kayu terkemuka di dunia. Berbagai produk industri dari kayu, misalnya bahan bangunan, mebel, barang kerajinan dan peralatan rumah tangga hampir semuanya mengalami proses pelapisan permukaan. Tujuan pelapisan permukaan (surface coating) suatu bahan adalah meningkatkan penampilan atau nilai estetika, dan memberi perlindungan (proteksi) terhadap pengaruh dari luar yang bersifat merusak, seperti goresan, kikisan, bahan kimia, panas, atau sinar matahari. Bahan yang dilapiskan dapat terbuat dari bahan kimia dalam bentuk cat, vernis atau politur.Pelapisan permukaan secara konvensional dilakukan dengan proses pengeringan / pemadatan (curing process) menggunakan katalisator. Selain pelapisan secara konvensional, proses pemadatan dapat dilakukan secara inkonvensional, yaitu dengan bantuan radiasi. Jenis radiasi yang dapat digunakan untuk pelapisan permukaan ialah radiasi sinar ultraviolet (UV) dan berkas elektron (BE).

Sumber radiasi UV portableSumber radiasi UV stasionerRadiasi UV merupakan gelombang elektromagnetik atau foton yang tidak mempunyai massa tetapi mempunyai energi dan dihasilkan dari lampu merkuri atau lampu xenon. Radiasi berkas elektronmerupakan radiasi partikel yang mempunyai massa dan energi, dihasilkan dari mesin berkas elektron (MBE).Ada tiga faktor yang menentukan kinerja sebuah MBE, yaitu tegangan akselerator, arus berkas dan dosis iradiasi. Tegangan alat menunjukkan energi elektron yang dipancarkan dan menentukan penetrasi elektron pada bahan pelapis. Proses pemadatan lapisan permukaan memerlukan MBE dengan energi rendah karena tebal lapisan yang akan dipadatkan pada umumnya sudah dapat ditembus dengan elektron energi 300 keV.Bahan pelapis dengan pemadatan secara radiasi terdiri dari komponen pembentuk lapisan, yaitu resin (prapolimer / oligomer tak jenuh), monomer dan aditif. Berbeda dengan proses konvensional, bahan pelapis dengan pemadatan secara radiasi (radiation curable materials) tidak memerlukan katalisator dan bahan pelarut organik yang mudah menguap (VOC, volatile organic compound). Komponen tersebut semuanya membentuk polimer ikatan silang (crosslink polymer) yang sifatnya termoset setelah diiradiasi.

Pada sistem bahan pelapis untuk radiasi UV diperlukan fotoinisiator, yaitu senyawa kimia yang terurai oleh radiasi UVmembentuk radikal bebas. Fotoinisiator diperlukan karena energi radiasi UV terlalu rendah (< 10 eV) sehingga tidak dapat langsung menghasilkan radikal pada sistem campuran prapolimer dan monomer. Seperti halnya bahan pelapis konvensional, bahan pelapis radiasi dapat digolongkan ke dalam beberapa jenis, yaitu senyawa poliester tak jenuh, senyawa akrilat (epoksi akrilat, uretan akrilat, poliester akrilat, polieter akrilat) dan senyawa vinil/akrilat.Penelitian dan pengembangan penggunaan teknik radiasi dengan berkas elektron untuk pelapisan permukaan di Indonesia diawali dengan pembangunan sebuah pilot-plant pelapisan permukaan papan kayu di Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi (PAIR), BATAN, Jakarta, pada tahun 1984. Indonesia dipilih sebagai tempat pengembangan teknologi radiasi untuk pelapisan permukaan kayu karena merupakan negara penghasil kayu terkemuka di dunia.Fasilitas dalam pilot-plant terdiri dari mesin berkas elektron (300 keV, 50 mA) danseperangkat peralatan pemroses kayu yang terdiri dari mesin ampelas, alat pelapis tipe rol(roll-coater) dan alat pelapis tipe tirai (curtain-coater).Pilot-plant dirancang untuk penelitian dan pengembangan, pelatihan dan demonstrasi,layanan iradiasi dan untuk mempelajari aspek teknik dan ekonominya. Pada tahun 1986, pilotplant tersebut dilengkapi dengan sumber radiasi UV dengan intensitas 80 Watt/cm sertafasilitas penghasil nitrogen cair yang dibangun pada tahun 1989.Pemberian layanan diberikan dalam bentuk jasa pelapisan dan pengujian bahan yang sudah dilapisi. Jenis pengujian meliputi pengusangan, kekerasan, adesi, kilap, ketahanan terhadap kikisan, bahan kimia, panas, nyala dan cuaca berdasarkan berbagai standar, misalnya ASTM, JIS, ISO, BS dan SNI.

Iradiasi UV secara manual produk 3 dimensiIradiasi UV secara kontinu produk kayu 3 dimensi Iradiasi UV secara kontinu produk 2 dimensi

Teknologi radiasi mempunyai keunggulan dan kelemahan dibanding teknologi konvensional.KeunggulanTeknologi radiasi untuk pelapisan permukaan mempunyai beberapa keunggulan jika dibandingkan dengan teknologi konvensional, antara lain :a. Bahan pelapis tidak menggunakan bahan pelarut yang mudah menguap sehingga tidak menimbulkan pencemaran udara.b. Proses pemadatan berlangsung sangat cepat sehingga menghasilkan kapasitas produksi jauh lebih besar.c. Tidak memerlukan katalisator dan panas.d. Kebutuhan ruangan untuk proses produksi relatif lebih kecil.

KelemahanTeknologi radiasi memerlukan peralatan untuk proses pemadatan yang harganya relatif tinggi (MBE). Oleh sebab itu, keunggulan kapasitas produksi menjadi faktor penting yang menentukan kelayakan ekonominya. Dengan demikian, teknologi radiasi hanya ekonomis untuk kapasitas produksi yang sangat besar (mass production).Peralatan radiasi UV yang lebih kompak dan portable lebih layak jika dipakai oleh industri skala kecil dan menengah di Indonesia, misalnya untuk pelapisan barang kerajinan yang pada umumnya berbentuk 3 dimensi. Jika diinginkan kapasitas produksi yang besar maka lebih tepat jika menggunakan radiasi UV dengan sistem kontinu, sedangkan BE hanya layak untuk kapasitas produksi yang sangat besar.Bagan alir proses pelapisan permukaan papan kayu dengan teknologi radiasi dapat digambarkan sebagai berikut.

Iradiasi BE secara kontinu produk papan kayu

SumberRadiasiAda dua sumber radiasi yang sering digunakan dalam proses polimerisasi radiasi yaitu:sumber radiasi yang memancarkan sinar gamma dan sumber radiasi yang memancarkan sinarberkas elektron. Sumber radiasi sinar gamma, biasanya dihasilkan dari isotop radioaktif Cobalt-60 dan Cesium-137. Energi yang dihasilkan Cobalt-60 cukup besar yaitu 1,17 MeVdan 1,33 MeV, sedangkan Cesium-137 ialah 0,66 MeV.Sumber radiasi sinar berkas elektron adalah sumber radiasi yang dihasilkan dari Mesin Berkas Elektron (MBE). Badan Tenaga Nuklir Nasional telah memiliki sumber radiasitersebut dengan rincian sebagai berikut:

* Pengisian ulang sumber Co-60

Sumber : www.infonuklir.com