SOLVENT
Bagaimana dengan solvent ? Sekalipun setelah pemakaian solvent akan terbuang ke lingkungan dan tidak menjadi bagian dari lapisan cat, namun peran solvent selama proses pembuatan, penyimpanan dan pemakaian cat, memperlihatkan peran yang dominan dibanding komponen lainnya.
Pada saat pembuatan cat, solvent memberi kontribusi sedemikian rupa sehingga campuran mempunyai kekentalan yang pas untuk diproses: diaduk, dicampur, digiling dan lain-lain. Dengan penambahan solvent yang tepat dan cukup akan menurunkan kekentalan dari resin atau campuran pada suatu titik dimana kekentalannya memenuhi syarat untuk masing-masing proses.
Demikian halnya pada saat pemakaian cat, dengan penambahan jenis solvent yang tepat dan dengan takaran pas, maka cat bisa dikuas, dispray atau dilumurkan dengan mudah pada obyek yang akan dicat. Komposi solvent yang tepat juga memberi pengaruh optimal pula pada mekanisme penguapan dari solvent-solvent yang ada, sehingga akan membentuk film yang maksimal karakteristiknya, baik textur permukaannya, sifat kilapnya maupun kecepatan keringnya.
Cat merupakan sebuah system campuran yang kompleks, ada padatan (solute) yang terlarut atau terdispersi dalam pelarut cair (solvent), ada juga cairan (solvent active) yang terlarut dalam cairan lain (diluent). Jadi definisi solvent adalah cairan (biasanya mudah menguap) yang berperan melarutkan atau mendispersi komponen-komponen pembentuk film (resin, pigment dan/atau additive) yang akan menguap terbuang ke lingkungan selama proses pengeringan.
Membicarakan solvent tidak bisa lepas dari thinner, karena keduanya saling berkaitan satu dengan yang lain. Thinner adalah campuran beberapa solvent yang dipakai untuk melarutkan resin di dalam cat atau mengencerkan cat selama penggunaan. Di dalam prakteknya resin atau cat dilarutkan oleh tidak hanya satu jenis solvent , tetapi oleh beberapa macam kategori solvent. Bagaimana dengan cat water base, solvent dan thinner-nya adalah setali tiga uang atau sama saja, yaitu air. Untuk cat jenis water base dimana air adalah sebagai pelarutnya, tidak akan dibahas dibagian ini.
PENGGOLONGAN
SOLVENT
Solvent biasanya
dibagi berdasarkan struktur kimia atau karakteristik fisikanya. Penggolongan
solvent berdasarkan struktur kimia adalah sebagai berikut:
1.
Hidrokarbon
Sesuai namanya
maka pada golongan ini terdiri dari solvent-solvent dimana unsur hidrogen (H)
dan carbon (C) menjadi struktur dasarnya. Golongan ini terbagi lagi menjadi tiga
sub golongan, yaitu: aliphatis, aromatis dan halogenated hidrokarbon. Sedang sub
golongan aliphatis dibagi lagi menjadi aliphatis jenuh (saturated) dan tidak jenuh
(unsaturated). Solvent-solvent golongan hidrokarbon hampir
seluruhnya berasal dari hasil distilasi minyak bumi yang merupakan
campuran dari beberapa sub-sub golongan (bukan senyawa murni), sehingga titik
didihnya berupa range dari minimum sampai maksimum, bukan merupakan titik
didih tunggal.
|
GOLONGAN UTAMA |
SUB GOLONGAN | KETERANGAN | CONTOH DAN PENGGUNAANNYA |
| ALIPHATIS
|
JENUH, tidak
mempunyai ikatan rangkap dalam strukturnya, disebut juga ALKANA atau PARAFFIN.
Terbagi
menjadi 3 golongan: RANTAI LURUS, RANTAI BERCABANG dan SIKLIS.
SIKLIS
(NAPHTENE),
ikatanya melingkar, atom karbon pertama bertemu dengan atom
carbon terakhir.
|
Hasil-hasil distilasi
minyak bumi berupa campuran beberapa alkana dan mungkin beberapa jenis
hidrokarbon lain.
Titik didihnya dinyatakan dalam range. Komposisi dinyatakan dalam persentasi alkana yang
ada.
Alkana yang penting dalam industri cat adalah antara C6=hexana hingga C10=dekana. |
Dari hasil distilasi
minyak bumi (produksi PERTAMINA): Special Boiling Point XX, campuran senyawa hidrokarbon aliphatis, naphtenis dan sedikit aromatis. Boiling range-nya: 55 - 120oC. Mudah terbakar dan sangat volatile. Low Aromatic White Spirite (LAWS), campuran senyawa hidrokarbon paraffin, cycloparafin dan aromatis. Boiling range antara 145 - 195oC. Stabil dengan warna jernih. Minasol-M, Pertasol CA, Pertasol CB, Pertasol CC dan minyak tanah (kerosene). Contoh lain adalah petroleum ether (40-60oC), naphta (70-90oC), petroleum benzine (120-150oC) Contoh jenis siklis yang diperoleh dari hasil ekstraksi tanaman adalah terpentin. Biasanya dipakai untuk solvent cat jenis alkyd (varnish, synthetic enamel) dan polyurethane. |
| TIDAK
JENUH, mempunyai ikatan rangkap dua, ALKENA/OLEFIN (ethylene, propylene, dll)
atau rangkap tiga, ALKYNE (etuna/acetylene, propuna, dll). Karena sifatnya
reaktif dan hampir sebagian besar senyawanya dalam kondisi gas, maka tidak
umum dipakai sebagai solvent dalam cat. |
|||
| AROMATIS | Struktur
molekulnya mengandung ikatan aromatis (benzene), C6H6
Daya larutnya lebih kuat
dibanding senyawa-senyawa hidrokarbon aliphatis. |
Toluena
(methyl benzene), mempunyai titik didih 111° C, merupakan pelarut yang
sangat kuat.
Xylene (dymethyl
benzene), merupakan campuran dari tiga macam isomer: ortho, metha dan
para-xylena yang mempunya titik didih hampir sama (144, 139 dan 139oC)
sehingga sulit dipisahkan dengan proses distilasi. Solvent-solvent jenis aromatis dipakai hampir pada semua jenis cat, terutama cat jenis acrylic, polyurethane, epoxy atau nitrocellulose. |
|
|
HALOGENATED HIDROKARBON |
Hidrokarbon dimana satu atau lebih atom hidrogen-nya diganti oleh atom halogen, seperti klorine (Cl) atau fluorine (F) | Methylene klorida atau diklormethane, cairan tak berwarna dengan titik didih 40oC. Dipakai untuk pembersih logam, solvent untuk cat jenis lacquer dan pembersih/penghilang cat (paint remover). | |
2. OKSIGENATED
SOLVENT
Oksigenated
sovent atau solvent dengan atom oksigen adalah solvent-solvent yang struktur
kimianya mengandung atom oksigen. Termasuk dalam kategori ini adalah golongan
ester, ether, ketone dan alkohol.
| GOLONGAN UTAMA | KETERANGAN |
CONTOH DAN PENGGUNAANNYA |
| ESTER | Adalah
senyawa organik hasil reaksi kondensasi antara asam karboksilat dan alkohol (esterifikasi),
karenanya nama ester dimulai dari alkil alkohol dan diikuti nama asam
karboksilat-nya, seperti: methyl acetat.
Bau yang wangi adalah
ciri khas senyawa ini. Makin sedikit atom karbon dan/atau makin banyak cabangnya, maka makin mudah menguap. |
Ethyl
acetate
Isopropil acetate Iso dan butyl acetate Dipakai sebagai solvent pada cat jenis acrylic dan nitro cellulose. |
| ETHER | Adalah senyawa organik hasil reaksi kondensasi alkohol. Senyawa ini mengandung gugus fungsional oksigen yang diapit oleg dua buah lakil. | Ethyl
methyl ether (methyl "cellosolve")
Butyl ethyl ether
(butyl "cellosolve") Dipakai sebagai solvent pada cat jenis acrylic dan nitro cellulose. |
| KETONE | Adalah
senyawa organik hasil reaksi oksidasi alkohol. Senyawa ini mengandung
gugus fungsional karbonil.
Merupakan solvent yang
sangat kuat daya larutnya dan juga sangat volatile. |
Acetone
Methyl ethyl ketone (MEK) Methyl methyl ketone (MMK) Methyl isobutyl ketone (MIBK) Dipakai sebagai solvent pada cat jenis acrylic dan nitro cellulose. |
| ALKOHOL | Adalah senyawa organic yang mempunyai gugus fungsional hidroksil (OH) yang melekat pada sebuah alkil dari hidrokarbon, baik aliphatis maupun aromatis. | Ethyl
alkohol (ethanol)
Isopropyl alkohol
(2-propanol) Butanol Dipakai sebagai latent solvent pada cat jenis nitro cellulose |
KELARUTAN (SOLUBILITAS)
Faktor penting
bagaimana solvent menjalankan fungsinga didalam cat adalah kemampuannya untuk
melarutkan resin, kemudian membentuk larutan yang stabil dan homogen. Beberapa
parameter dalam hubungannya terhadap daya larut solvent adalah sebagai berikut:
-
Solubility Parameter
-
Hidrogen Bonding Index
-
Dipole Moment
Solubility
Parameter solvent -solvent hidrokarbon mempunyai hubungan yang proporsional
dengan harga Kauri
Butanol (KB); semakin
besar harga KB-nya, semakin besar solubility parameternya atau dengan kata lain
semakin besar pula daya larut solvent tersebut. Range harga KB adalah antara 20
-105. Untuk beberapa solvent hidrokarbonn aliphatis berkisar antara 28 - 40,
sedang untuk hidrokarbon aromatis lebih besar dari 70. Cara lain untuk
menentukan daya larut solvent-solvent hydrokarbon adalah dengan menentukan Titik
Anilin (TA); makin
rendah TA, makin besar daya larut solvent tersebut.
Hidrogen
Bonding Index adalah merupakan ukuran kekuatan ikatan antara atom-atom
hidrogen (relatif positif) dan atom-atom negatif seperti oksigen dalam solvent
tersebut, harganya berkisar antara - 15 sampai + 18. Solvent-solvent hidrokarbon
mempunyai harga rendah dan jenis alkohol mempunyai harga yang tinggi, sedang
lainnya berkisar di antara dua jenis solvent tersebut. Klasifikasi detilnya
adalah sbb.:
CLAS
I - ikatan hydrogennya lemah (< 3.5): hidrokarbon aliphatis,
aromatis dan halogenated
CLAS
II - ikatan hidrogennya sedang : ester, ketone dan ether
CLAS III -
ikatan hidrogennya kuat (> 7.5) : alkohol dan air
Dipole
Moment adalah polaritas suatu solvent yang tergantung dengan nilai konstanta
dielektriknya. Pada umumnya makin polar suatu bahan yang dilarutkan akan
membutuhkan semakin polar pula bahan pelarutnya. Untuk kepolaran beberapa jenis
solvent dinyatakan dalam klasifikasi berikut:
Paling tinggi
Polaritasnya - Air
Alkohol
Ketone dan
Ester
Halogenated
Hidrokarbon
Ether
Hidrokarbon
Aromatis
Paling rendah
polaritasnya - Hidrokarbon Aliphatis
Dalam
hubungannya dengan resin Nitro Cellulose (NC) ada beberapa istilah yang
berkaitan dengan solvent yang perlu dibahas, yaitu Active Solvent, Latent
Solvent dan Diluent. Active solvent adalah solvent yang secara nyata
melarutkan NC, contoh: hampir semua keton (MEK), ester (ethyl atau butyl
acetate) dan ether (aceton). Latent solvent atau juga disebut co-solvent adalah
solvent yang bila sendirian tidak bisa melarutkan NC, tetapi digunakan untuk
meningkatkan daya larut active solventnya. Peningkatan daya larut active solvent
dapat dilihat dari penurunan kekentalan larutan yang cukup besar setelah
ditambah latent solvent (dibanding dengan penambahan yang sama active solvent
atau solvent jenis lain), contoh latent solvent adalah alkohol. Sedang diluent
adalah solvent yang dipakai untuk melarutkan kedua jenis campuran solvent
tersebut (thinner), sehingga harganya diharapkan lebih murah, dibanding bila
hanya ada dua jenis solvent tersebut.
SIFAT-SIFAT
LAIN SOLVENT
VOLATILITY
atau kemudahan untuk menguap
adalah sifat kedua yang terpenting dari solvent. Kecepatan kering cat secara
keseluruhan sangat ditentukan oleh derajad volatility dari solventnya dan sifat
resin itu sendiri. Volatility solvent ditentukan oleh sifat distilasi, seperti
titik didih dan tekanan uap solvent tersebut.
TITIK DIDIH
ATAU RANGE TITIK DIDIH
BERAT JENIS
FLASH POINT
DAYA RACUN
(TOXICITY)
BAU &
WARNA (ODOR & COLOR)
DAN
LAIN-LAIN
Tidak ada komentar:
Posting Komentar