MODUL TRAINING PENGETAHUAN PAINTING[Disusun Oleh : Ahmad Yani / AHM]

BAB I

MATERIAL DAN PROSES PENGECATAN

A. PENDAHULUAN

A.1. PENGERTIAN UMUM TENTANG PENGECATAN

Sejak dahulu kala cat telah dikenal, bahkan cat banyak dijumpai dalam

kehidupan sehari-hari. Proses pengecatan merupakan salah satu bentuk pelapisan suatu

benda dimana bahan pelapis yang dipakai biasanya memiliki warna tertentu. Secara

umum pengecatan sering digunakan untuk pengerjaan akhir (finishing) produk-produk

dari logam, kayu, plastik, dan lain-lain.

Adapun tujuan utama dari proses pengecatan bahan logam ataupun non logam

sebagai berikut :

a. Tujuan Dekorasi (Aesthetic)

Pengecatan bertujuan untuk memperindah benda / barang yang dicat, sehingga

benda / barang tersebut mempunyai nilai seni dan daya tarik yang lebih tinggi

dibanding sebelum dilakukan pengecatan.

b. Fungsi Pelindung (Protective)

Pengecatan bertujuan melindungi permukaan bahan/material yang dicat, terutama

pada bahan-bahan logam. Perlindungan ini untuk menghambat terjadinya korosi akibat

pengaruh cuaca/lingkungan sekitar, sehingga dapat memperpanjang usia logam

tersebut dari korosi/karat.

c. Fungsi Khusus

Pengecatan yang digunakan untuk tujuan-tujuan khusus antara lain :

pemantulan cahaya

isolasi

penghantar listrik

peredam suara

2

A.2. PROSES PEMBUATAN CAT

Cat dibuat dari bahan baku berupa resin sebagai bahan pengikat (binder) yang

dilarutkan dalam bahan pelarut (solvent), kemudian ke dalam campuran tersebut

ditambahkan bahan pewarna (pigment) untuk memberi efek warna. Sedang untuk

memberi pengaruh khusus pada cat, biasanya ditambahkan bahan imbuh (additive)

dalam jumlah yang sangat kecil.

Dalam proses pembuatan cat, ada beberapa tahap yang dilakukan mulai dari

pemilihan bahan baku hingga terbentuk cat yang siap dipakai untuk suatu keperluan.

Tahap proses pembuatan cat sebagai berikut :

RESINS PIGMENTS SOLVENTS

PRE MIXING

GRINDING

AFTER MIXING LET DOWN

COLOUR MATCHING

FILTRATION

PACKING

Pada tahap awal, untuk resin, pigment, dan solvent dilakukan Raw Material

Inspection. Selanjutnya Pre Mixing merupakan tahap berikutnya dalam pembuatan cat

dimana terjadi pencampuran antara pigment dan thinner. Pre Mixing bertujuan

mempermudah pada proses penumbukan / penghalusan pigment-pigment cat sehingga

tidak mengakibatkan serbuk pigment beterbangan saat dilakukan penghalusan.

3

Proses Grinding merupakan proses penumbukan atau penghalusan pigment.

Dalam proses grinding digunakan media penggiling berupa glass beads ataupun steel

ball tergantung tingkat kehalusan pigment yang diinginkan. Selanjutnya Grind

Inspection dilakukan terhadap hasil proses grinding.

Ke dalam hasil proses grinding, ditambahkan resin dan solvent dengan

komposisi yang diperhitungkan pada proses After Mixing Let Down. Selanjutnya

dilakukan inspeksi terhadap hasil grinding, viscosity, spesific gravity, dan non volatile

matter (NV). Kemudian dalam proses Colour Matching dilakukan uji / inspeksi Colour

sesuai dengan warna yang diinginkan. Untuk hasil akhir cat yang siap dilakukan

Packing, dilakukan uji grind, viskositas, specific gravity, non volatile matter, colour,

dan physical properties. Contoh hasil pengujian suatu cat sebagai berikut :

Viscosity : 65 – 70 KU / 3 menit ~ 5 menit NK2 CUP (Depend on

material )

Specific Gravity : 1.00 – 1.40 (depend on colour)

Non Volatile Matter : 40 – 60 % (depend on colour)

Baking Schedule :140 – 160 C x 20 -30 menit

Setting Time : 10 – 15 menit

Gloss : 90 % (600 x 600 )

Film Hardness : HB – F

Film Thickness : 30 – 40 mikron

4

A.3. PROSES PENGECATAN

Proses pengecatan suatu benda didasarkan pada jenis bahan mentah yang akan

dicat. Bentuk pengecatan bahan mentah misalnya :

pengecatan besi / baja (Painting Steel)

pengecatan ABS (Painting Plastic)

pengecatan Aluminium

Secara umum aliran proses pengecatan material plastik maupun logam adalah

sama. Secara detail proses pengecatan, ada sedikit perbedaan perlakuan terhadap bahan

yang dicat terutama terhadap material logam. Misalnya pada pengecatan Steel ataupun

Aluminium dilakukan proses Pretreatment sebelum material dicat.

Tahap proses pengecatan sebagai berikut :

PERSIAPAN

PENGECATAN

PENGERINGAN

CHECK

A.3.1 PROSES PERSIAPAN

Sebelum benda kerja dicat, permukaan benda harus betul-betul bersih dari

segala hal (kotoran) yang dapat mengurangi ketahanan daya lekat cat pada benda kerja.

Kotoran pada permukaan benda antara lain air, oil, grease, debu, dan kontaminan

lainnya (silicon pada part plastik yang terbuat dari ABS). Pembersihan benda kerja

dilakukan secara Mekanis ataupun secara Kimia. Contoh : Akibat proses pengelasan

(Welding) terhadap logam, akan terjadi spatter (sisa pengelasan) dan jelaga yang harus

dihilangkan secara Mekanis.

5

Pembersihan secara Kimia dikenal sebagai “Pretreatment” yang dilakukan

terhadap logam. Fungsi Pretreatment ialah :

Membersihkan debu, minyak, grease, lemak dari permukaan part

Menambah daya lekat cat pada logam

Menambah daya tahan karat logam

Proses Metal Pretreatment dilakukan dengan cara Dipping (pencelupan)

ataupun Spray (penyemprotan). Setelah Pretreatment, part dikeringkan dari air

dengan :

Oven, untuk mempercepat pengeringan air

Blow Off, disemprot angin (free oil)

Sedangkan pembersihan permukaan untuk part Plastic, bisa dilakukan dengan :

Proses “Pretreatment” dimana ada dua proses spray (Penyemprotan) yang

dilakukan yaitu :

a. Spray yang menggunakan air panas (Suhu 50 s/d 600C)

b. Spray yang menggunakan Demin Water (Suhu 50 s/d 600C)

Proses Wiping (lap) dengan Wash Benzene, air, kemudian disemprot dengan

angin (free oil).

A.3.2. PROSES PENGECATAN

Proses pengecatan dilakukan dengan cara Dipping (pencelupan) ataupun Spray

(penyemprotan) tergantung hasil yang diinginkan. Proses Spray dilakukan dalam suatu

ruangan yang disebut “Painting Booth”. Proses aplikasi pengecatan Spray dapat

dilakukan secara Manual (dengan “air spray” ataupun “air-less spray” dengan spray

gun) ataupun secara Electrostatic (dengan Automatic Gun atau Disk).

Aplikasi Spray secara bertahap tergantung jumlah lapisan yang dikehendaki

(Under Coat, Top Coat, Clear Coat, dll). Metode tahapan aplikasi lapisan cat

dibedakan atas :

Metode Wet On Wet (Under Coat masih “basah” pada saat ditimpa Top Coat)

Metode Wet On Dry

6

Parameter yang berpengaruh antara lain :

Setting peralatan pengecatan

Kualitas cat

Keahlian operator yang mengecat & metode pengecatannya

Lingkungan tempat pengecatan

Khusus untuk bahan yang terbuat dari logam, tahap proses pengecatan sebagai

berikut :

Metal Pretreatment

Pengecatan Dasar (Manual, Automatic, Electro Dipping)

Pengecatan Intermediate

Pengecatan Akhir

Sedangkan Untuk bahan yang terbuat dari Plastic, tahap proses pengecatannya

adalah :

Plastic Pretreatment / Wiping

Pengecatan Dasar (Under Coat)

Pengecatan Akhir (Top Coat)

Setelah benda dicat, biasanya dilakukan proses “setting” untuk memberi

kesempatan solvent menguap dan lapisan cat merata di permukaan benda.

A.3.3. PROSES PENGERINGAN

Pengeringan bertujuan menguapkan solvent / thinner sebagai salah satu

komponen cat sehingga diperoleh kondisi cat kering yang lebih keras. Faktor yang

harus diperhatikan dalam pengeringan antara lain :

Jenis material cat dan thinner

Jenis benda yang dicat

Waktu dan kecepatan pengeringan

Temperatur pengeringan

Proses ini dapat dilakukan dengan dibiarkan dalam suhu ruangan atau dimasukkan

oven.

7

A.3.4. PROSES CHECK

Pemeriksaan kualitas hasil pengecatan dilakukan secara Visual. Hasil proses

check berupa part “OK” yang dikirim ke proses selanjutnya dan part “NG” (Not Good)

yang proses ulang (dilakukan “Sanding” untuk selanjutnya dicat ulang)

B. TEKNIK PENCAMPURAN CAT (MIXING)

B.1. KLASIFIKASI CAT

Secara garis besar, cat dibagi dalam dua golongan, yaitu :

a. Penggolongan Cat berdasar Fungsi

i. Top Coat yaitu lapisan cat terluar yang langsung dapat dilihat mata.

ii. Under Coat yaitu lapisan cat yang berada di bawah lapisan Top Coat.

iii.Primer yaitu sejenis cat Under Coat yang digunakan untuk menghambat proses

korosi / karat (anti corrosive) dan menambah daya rekat (adhesion) cat di

permukaan logam.

iv. Surfacer yaitu sejenis Under Coat yang digunakan untuk mengisi permukaan

yang kurang sempurna. Surfacer diformulasikan sedemikian rupa, sehingga

melalui pengecatan Surfacer dapat diperoleh permukaan yang halus (good

appearance and smoothness). Harga cat Surfacer relatif lebih murah dibanding

cat Top Coat.

b. Penggolongan Cat berdasar Proses Pengeringan (Curing)

i. Air Drying yaitu cat yang pengeringannya secara alami pada suhu ruang dan

tidak memerlukan pemanasan. Contoh : cat untuk rumah.

ii. Stoving (Baking) yaitu cat yang pengeringannya memerlukan pemanasan.

iii.Two Part Paint yaitu cat yang mempunyai dua komponen reaktif yang terpisah

(sebelum dicampur / digunakan), setelah dicampur terjadi reaksi antara dua

komponen tersebut dimana cat harus segera digunakan. Contoh : cat

Polyuretan.

iv. Laquer yaitu cat yang mengering setelah solventnya ter-uap-kan dan tidak

terjadi reaksi kimia didalamnya.

8

v. Enamel yaitu cat yang terjadi reaksi kimia di dalamnya (antara material binder

menghasilkan lapisan padat). Contoh : cat untuk panci.

B.2. MATERIAL PEMBENTUK CAT

Lapisan cat yang melapisi permukaan benda merupakan campuran dari

beberapa komponen material dengan komposisi tertentu. Secara umum material

penyusun cat terdiri dari :

Bahan pengikat (binder)

Bahan pelarut (solvent)

Bahan pewarna (pigment)

Bahan imbuh (additive)

Colouring PigmentPIGMENT Extender Pigment

Special Function Pigment

Alkyd ResinAcrylic ResinMelamin Resin

RESIN Polyester ResinVinyl ResinEpoxy ResinCellulose Resin

PAINTAromatic HidrocarbonAliphatic Hidrocarbon

SOLVENT Alcoholic SolventKetonic SolventEsteric SolventEtheric Solvent

Levelling AgentAnti Blocking

ADDITIVE Anti FlocculationAnti SettlingAnti SaggingAnti Fungus

a. Bahan Pengikat (Binder)

9

Bahan pengikat (Binder) adalah suatu resin yang membentuk lapisan film cat,

dimana lapisan film tersebut bersifat :

Elastis (flexibility)

Tahan terhadap bahan kimia (acid and alkali resistance)

Tahan terhadap panas dan perubahan cuaca (hot and cold water resistance)

Mempunyai sifat ketahanan mekanis (hardness)

b. Bahan Pelarut (Solvent)

Pelarut (solvent) adalah suatu cairan bahan kimia organik yang digunakan untuk

melarutkan resin. Solvent bisa berupa suatu larutan murni ataupun campuran dari

beberapa larutan. Dalam melakukan pencampuran (mixing) beberapa solvent, harus

diperhitungkan sifat-sifat solvent murni yang akan dicampur. Sifat-sifat solvent yang

perlu diperhatikan antara lain:

- Daya larut (solubility), yaitu kemampuan solvent untuk dapat melarutkan resin dan

menjaga resin dalam bentuk larutan.

- Viskositas, yaitu sifat kekentalan atau fluidity yang dapat mempengaruhi proses

pengecatan (aliran cat).

- Kecepatan penguapan, yaitu suatu solvent harus dapat menguap dalam waktu yang

sesuai dengan proses pengeringan. Spesifikasi oven dan temperatur pengeringan

harus sesuai dengan kecepatan penguapan solvent, sebab kecepatan penguapan

solvent dapat menentukan kualitas lapisan cat yang terbentuk.

- Safety, artinya sifat mudah menguap dan terbakar dari suatu solvent, maka cat

harus dihindarkan dari nyala api atau percikan api (spark).

- Cost, artinya suatu solvent harus diperhatikan biaya pembelian, biaya

penanganan dan pembuangan limbah solvent (waste treatment).

c. Bahan Pewarna (Pigment)

10

Pigment merupakan komponen penyusun cat yang memberi warna pada benda

yang dicat sehingga akan memberi efek dekoratif. Pigment cat berupa partikel

berukuran kurang dari 1 mikron (0,0001 cm) hingga 100 mikron (0,01 cm). Bentuk

fisik suatu pigment yaitu bulat, datar, atau jarum.

Fungsi-fungsi pigment sebagai berikut :

- Memberi warna yang dikehendaki, terutama warna-warna khusus yang diperlukan

untuk kepuasan pemakai dan menambah nilai ekonomis benda

- Memberi daya tutup permukaan (hiding power)

- Memperbaiki daya lekat cat pada permukaan logam (adhesion)

- Menaikkan daya tahan terhadap korosi

- Menaikkan kekuatan mekanis lapisan film cat

- Menaikkan viscositas

d. Bahan Imbuh (Additive)

Additive adalah suatu bahan kimia yang ditambahkan ke dalam cat, biasanya

dalam jumlah sangat kecil, bertujuan untuk memberi pengaruh / sifat khusus. Jenis

additive digolongkan sesuai dengan pengaruhnya pada sifat cat, baik dalam kondisi

basah maupun setelah lapisan cat mengering. Beberapa contoh pengaruh additive

sebagai berikut :

Pengaruh additive pada cairan cat Pengaruh additive pada lapisan cat kering

Viskositas

Foaming (sifat busa)

Skinning

Dispersi pigment

Kestabilan emulsi

Kelenturan / fleksibilitas

Gloss

Stabilitas terhadap cahaya (UV)

Ketahanan terhadap api

Berdasarkan komponen penyusunnya, cat dibedakan sebagai berikut :

11

Cat THERMOPLASTIC : tersusun dari 1 (satu) komponen

Alkyd base : bersifat lambat kering

Acrylic base : bersifat cepat kering

Nytrocellulose : cat “Duco”

Cat THERMOSETTING : tersusun dari 2 (dua) komponen atau lebih

Polyester base : dempul

Vinyl base : untuk cat kapal

Epoxy base : cat dasar yang bersifat alkalis, tahan karat dan suhu tinggi,

tidak tahan sinar Ultra Violet (UV)

Melamine : cat kayu

Polyurethane

Cat Thermosetting dalam proses pengeringan (Curing) terjadi mekanisme

Polimerisasi ataupun Kondensasi. Dalam aplikasi pengecatan, biasanya ke dalam cat

Thermosetting ditambahkan “Hardener”. Dengan alat Oven, pengeringan cat

Thermosetting berlangsung lebih cepat, sehingga biasanya cat Stoving merupakan cat

Thermosetting. Contoh : cat Polyurethane akan kering setelah 30 menit dalam oven

bersuhu 80 C dibanding pengeringan secara alami (suhu 30 C) selama 18 jam.

Beberapa nama dagang cat Stoving diantaranya ORGA base (Melamine + Alkyd) dan

SUPERLAC (Melamine + Acrylic + Epoxy) , NAX SUPERIO ( Polyurethan +

Acrylic ).

B.3. SIFAT-SIFAT CAT DALAM KONDISI CAIR

12

a. Kekentalan (Viscosity)

Viskositas adalah sifat cairan yang berhubungan dengan kemudahannya untuk

mengalir. Cairan dengan viskositas tinggi berupa cairan yang kental, apabila cairan

dituangkan akan sukar mengalir dengan sendirinya.

Viskositas cairan cat dinaikkan dengan cara :

Ditambah aditive yang mampu membungkus pigment ataupun binder sehingga

meningkatkan daya ikat dengan sesamanya maupun dengan solvent.

Menambahkan butiran halus (contoh : bubuk Silica) untuk menurunkan

kemampuan cairan tersebut mengalir akibat adanya jaringan halus didalamnya.

Viskositas cairan cat dapat turun akibat adanya :

Penambahan thinner ke dalam cat.

Naiknya temperatur ruang pengecatan.

Beberapa contoh standar viskositas cat sebagai berikut :

Viskositas cat dasar / surfacer = 10~ 13” / NK2 cup / 30 C

Viskositas cat top coat Nippe Acryl = 18 - 20” / NK2 cup / 30 C

Viskositas cat Nax Superio = 11 ~ 13” / NK2 cup / 30 C

b. Kelarutan (Solubility)

Suatu bahan dapat larut dalam solvent apabila bahan tersebut memiliki sifat yang

sama dengan sifat solvent (“likes dissolves likes”). Polaritas (sifat listrik statis)

menentukan larut tidaknya suatu bahan. Suatu bahan yang bersifat polar hanya larut

dalam solvent yang juga bersifat polar.

c. Penggumpalan dan Pengendapan

Penggumpalan adalah terbentuknya sekelompok butiran-butiran pigment yang

terikat satu dengan yang lain dalam cat. Gumpalan atau floc kecil pigment dikehendaki

dalam cat apabila ukurannya dalam batas tertentu. Tujuan floc pigment tersebut untuk

menahan terjadinya meler (“sagging”) film cat yang masih basah.

Pengendapan dapat terjadi di dasar tangki cat bila komponen penyusun cat yang

berat turun dan mengendap di dasar tangki. Untuk mencegah pengendapan, maka

13

cairan cat harus dijaga dalam kondisi homogen selama proses pengecatan (contoh :

dengan pengadukan terus-menerus).

d. Thixotropy

Thixotropy adalah sifat cairan cat yang pada saat diaduk, maka viskositasnya

turun (makin bertambah pengadukannya, makin turun viskositasnya). Apabila

pengadukan dihentikan, viskositas cairan naik kembali. Hal tersebut terjadi akibat

adanya penggumpalan komponen cat yang bersifat dapat balik (reversible).

Oleh sebab itu, selama proses pengecatan, cairan cat harus diaduk, sehingga

diperoleh ukuran pigment yang kecil dan cairan cat dengan mudah disemprotkan.

Gambar 1.1. Sifat Thixotropy Cat

B.4. PROSES PENGERINGAN CAT (CURING)

Beberapa proses pengeringan lapisan cat, antara lain :

14

a. Penguapan Solvent

Solvent yang digunakan dengan mudah menguap dari permukaan benda sehingga

lapisan padat cat tertinggal di permukaan. Cat jenis tersebut dapat dikeringkan

pada temperatur ruangan atau dipanaskan di dalam oven untuk mempercepat proses

pengeringan.

b. Reaksi Kimia Komponen Penyusun Cat

Resin yang dipakai berupa molekul kecil yang reaktif. Molekul resin tersebut

saling bereaksi pada saat proses pengeringan, membentuk ikatan kimia tiga

dimensi yang tidak larut oleh solvent, dan apabila dipanaskan tidak meleleh.

c. Reaksi dengan Udara

Cat jenis tersebut akan bereaksi dengan oksigen di udara (oksidasi), membentuk

lapisan yang tersusun dari anyaman ikatan kimia penyusun cat.

Umumnya suhu pengeringan cat Stoving untuk Painting Steel berkisar pada

140 – 160 C selama 20 - 30 menit, sedangkan suhu pengeringan cat Plastik (untuk

ABS base) berkisar pada 60 – 70 C selama 20 – 30 menit juga.

B.5. SIFAT CAT KERING

Dalam beberapa hal, sifat lapisan cat kering yang terpenting, karena lapisan cat

tersebut langsung tampak oleh mata (visual) dan langsung kontak dengan lingkungan.

a. GLOSS

Suatu permukaan mempunyai sifat gloss yang tinggi jika permukaan lapisan film

cat memantulkan hampir semua cahaya yang jatuh ke atasnya.

15

Gambar 1.2. Sifat Gloss Cat Kering

Biasanya gloss diukur pada sudut pandangan 600 dengan kisaran angka 0 sampai

100. Semakin tinggi angka glossnya, benda tampak semakin gloss (mengkilat).

b. Daya Tutup (Hiding Power)

Kemampuan suatu cat untuk menutupi permukaan benda dari pandangan / secara

visual. Binder cat sebagian besar transparant, sedangkan satu-satunya komponen cat

yang dapat menutupi permukaan adalah pigment. Contoh : Standard Coverage cat

Superlac 9 – 10 m2 / liter / coat pada dry film thickness 25 – 35 mikron.

c. Warna

Warna cat terutama disebabkan oleh pigment yang berinteraksi dengan cahaya.

Antar pigment dapat dicampur untuk memperoleh warna-warna yang berbeda dari

16

warna pigment itu sendiri. Contoh : Pigment putih ditambahkan ke dalam cat untuk

mendapatkan warna yang lebih muda.

Untuk jenis cat yang sama, harga cat dengan basis warna Merah dan Biru lebih

mahal dibanding basis warna Silver, Putih, Kuning, ataupun Hitam.

d. Kekuatan, Kekerasan dan Kegetasan (Brittleness)

Apabila daya ikat antar komponen penyusun cat tinggi, maka lapisan cat yang

terbentuk akan kuat, keras dan tahan terhadap tekukan dan tarikan. Sifat getas cat

adalah kecenderungan cat untuk retak bila terkena benturan.

17