Cat

Latar Belakang

Cat adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan sejumlah zat yang terdiri dari pigmen tersuspensi dalam kendaraan cair atau pasta seperti minyak atau air. Dengan kuas, roller, atau pistol semprot, cat diaplikasikan dalam lapisan tipis ke berbagai permukaan seperti kayu, logam, atau batu. Meskipun tujuan utamanya adalah untuk melindungi permukaan yang diaplikasikan, cat juga memberikan dekorasi.

Sampel lukisan pertama yang diketahui, dibuat antara 20.000 dan 25.000 tahun yang lalu, bertahan di gua-gua di Prancis dan Spanyol. Lukisan primitif cenderung menggambarkan manusia dan hewan, dan diagram juga telah ditemukan. Seniman awal mengandalkan bahan alami yang mudah didapat untuk membuat cat, seperti pigmen tanah alami, arang, jus berry, lemak babi, darah, dan getah milkweed. Belakangan, orang Cina kuno, Mesir, Ibrani, Yunani, dan Romawi menggunakan bahan yang lebih canggih untuk memproduksi cat untuk dekorasi terbatas, seperti lukisan dinding. Minyak digunakan sebagai pernis, dan pigmen seperti oker kuning dan merah, kapur, arsenik sulfida kuning, dan hijau perunggu dicampur dengan bahan pengikat seperti gom arab, kapur, albumen telur, dan lilin lebah.

Cat pertama kali digunakan sebagai lapisan pelindung oleh orang Mesir dan Ibrani, yang menerapkan pitches dan balsam pada kayu kapal mereka yang terbuka. Selama Abad Pertengahan, beberapa kayu pedalaman juga menerima lapisan pelindung cat, tetapi karena kelangkaan cat, praktik ini umumnya terbatas pada bagian depan toko dan tanda. Sekitar waktu yang sama, seniman mulai merebus resin dengan minyak untuk mendapatkan cat yang sangat larut (dapat dicampur), dan seniman abad kelima belas adalah yang pertama menambahkan minyak pengering ke cat, sehingga mempercepat penguapan. Mereka juga mengadopsi pelarut baru, minyak biji rami, yang tetap menjadi pelarut yang paling umum digunakan sampai sintetis menggantikannya selama abad kedua puluh.

Di Boston sekitar tahun 1700, Thomas Child membangun pabrik cat Amerika paling awal, palung granit di mana bola granit 1,6 kaki (0,5 meter) menggelinding, menggiling pigmen. Paten cat pertama dikeluarkan untuk produk yang meningkatkan kapur, kapur yang disiram air yang sering digunakan pada masa-masa awal Amerika Serikat. Pada tahun 1865 D. P. Flinn memperoleh paten untuk cat berbasis air yang juga mengandung seng oksida, kalium hidroksida, resin, susu, dan minyak biji rami. Pabrik cat komersial pertama menggantikan bola granit Child dengan roda buhrstone, tetapi pabrik ini melanjutkan praktik penggilingan pigmen saja (pelanggan individu kemudian akan memadukannya dengan kendaraan di rumah). Baru pada tahun 1867 produsen mulai mencampur kendaraan dan pigmen untuk konsumen.

Abad kedua puluh telah melihat perubahan paling besar dalam komposisi dan pembuatan cat. Saat ini, pigmen sintetis dan stabilisator biasanya digunakan untuk memproduksi massal cat yang seragam. Kendaraan sintetis baru yang dikembangkan dari polimer seperti poliuretan dan stirena-butadena muncul selama tahun 1940-an. Resin alkid disintesis, dan mereka telah mendominasi produksi sejak itu. Sebelum tahun 1930, pigmen digiling dengan penggilingan batu, dan kemudian diganti dengan bola baja. Saat ini, penggilingan pasir dan pencampur dispersi berkecepatan tinggi digunakan untuk menggiling pigmen yang mudah terdispersi.

Mungkin kemajuan terbesar yang berhubungan dengan cat adalah proliferasinya. Sementara beberapa rumah kayu, toko, jembatan, dan rambu Langkah pertama dalam membuat cat melibatkan pencampuran pigmen dengan resin, pelarut, dan aditif untuk membentuk pasta. Jika cat akan digunakan untuk keperluan industri, biasanya kemudian disalurkan ke penggilingan pasir, silinder besar yang mengaduk partikel kecil pasir atau silika untuk menggiling partikel pigmen, membuatnya lebih kecil dan menyebarkannya ke seluruh campuran. Sebaliknya, sebagian besar titik penggunaan komersial diproses dalam tangki dispersi berkecepatan tinggi, di mana bilah bergigi melingkar yang melekat pada poros berputar mengaduk campuran dan memadukan pigmen ke dalam pelarut. dicat pada awal abad kedelapan belas, tidak sampai baru-baru ini produksi massal membuat berbagai macam cat sangat diperlukan secara universal. Saat ini, cat digunakan untuk pengecatan interior dan eksterior rumah, kapal, mobil, pesawat, peralatan, furnitur, dan banyak tempat lain di mana perlindungan dan daya tarik diinginkan.

Bahan Baku

Cat terdiri dari pigmen, pelarut, resin, dan berbagai aditif. Pigmen memberi warna cat; pelarut membuatnya lebih mudah untuk diterapkan; resin membantunya mengering; dan aditif berfungsi sebagai segalanya mulai dari pengisi hingga agen antijamur. Ratusan pigmen berbeda, baik alami maupun sintetis, ada. Pigmen putih dasar adalah titanium dioksida, dipilih karena sifat penyembunyiannya yang sangat baik, dan pigmen hitam umumnya terbuat dari karbon hitam. Pigmen lain yang digunakan untuk membuat cat termasuk oksida besi dan kadmium sulfida untuk warna merah, garam metalik untuk kuning dan jingga, dan biru besi dan kuning krom untuk biru dan hijau.

Pelarut adalah berbagai viskositas rendah, cairan yang mudah menguap. Mereka termasuk roh mineral minyak bumi dan pelarut aromatik seperti benzol, alkohol, ester, keton, dan aseton. Resin alami yang paling umum digunakan adalah biji rami, kelapa, dan minyak kedelai, sedangkan jumlah alkid, akrilik, epoksi, dan poliuretan di antara resin sintetis yang paling populer. Aditif melayani banyak tujuan. Beberapa, seperti kalsium karbonat dan aluminium silikat, hanyalah pengisi yang memberikan tubuh dan substansi cat tanpa mengubah sifat-sifatnya. Aditif lain menghasilkan karakteristik tertentu yang diinginkan Pengalengan cat adalah proses yang sepenuhnya otomatis. Untuk kaleng cat 8 liter standar yang tersedia untuk konsumen, kaleng kosong pertama-tama digulung secara horizontal ke label, kemudian dipasang tegak sehingga titik dapat dipompa ke dalamnya. Satu mesin menempatkan tutup ke kaleng yang diisi sementara mesin kedua menekan tutupnya untuk menutup kontra. Dari kawat yang dimasukkan ke dalamnya dari gulungan, bailometer memotong dan membentuk pegangan sebelum mengaitkannya ke lubang yang dibuat sebelumnya di kaleng. dalam cat, seperti zat tiksotropik yang memberikan tekstur halus pada cat, zat pengering, zat anti pengendapan, zat anti pengelupasan, penghilang busa, dan banyak lagi yang memungkinkan cat menutupi dengan baik dan tahan lama.

Desain

Cat umumnya dibuat khusus untuk memenuhi kebutuhan pelanggan industri. Misalnya, seseorang mungkin sangat tertarik pada cat yang cepat kering, sementara yang lain mungkin menginginkan cat yang memberikan cakupan yang baik untuk masa pakai yang lama. Cat yang ditujukan untuk konsumen juga bisa dibuat khusus. Produsen cat menyediakan berbagai macam warna sehingga tidak mungkin untuk menyimpan masing-masing dalam jumlah besar. Untuk memenuhi permintaan "aquamarine", "canary yellow", atau "maroon", pabrikan akan memilih alas yang sesuai dengan kedalaman warna yang dibutuhkan. (Dasar cat pastel akan memiliki jumlah titanium dioksida yang tinggi, pigmen putih, sedangkan warna yang lebih gelap akan memiliki lebih sedikit.) Kemudian, menurut formula yang telah ditentukan, pabrikan dapat memasukkan berbagai pigmen dari silinder yang dikalibrasi untuk mendapatkan warna yang tepat.

Manufaktur
Proses

Membuat pasta

• 1 Produsen pigmen mengirim kantong pigmen berbutir halus untuk mengecat tanaman. Di sana, pigmen dicampur dengan resin (zat pembasah yang membantu melembabkan pigmen), satu atau lebih pelarut, dan aditif untuk membentuk pasta.

Menyebarkan pigmen

• 2 Campuran pasta untuk sebagian besar cat industri dan beberapa cat konsumen sekarang dialihkan ke penggilingan pasir, silinder besar yang mengaduk partikel kecil pasir atau silika untuk menggiling partikel pigmen, membuatnya lebih kecil dan menyebarkannya ke seluruh campuran. Campuran tersebut kemudian disaring untuk menghilangkan partikel pasir.
• 3 Alih-alih diproses di penggilingan pasir, hingga 90 persen cat lateks berbasis air yang dirancang untuk digunakan oleh masing-masing pemilik rumah malah diproses dalam tangki dispersi berkecepatan tinggi. Di sana, pasta yang telah dicampur terlebih dahulu mengalami pengadukan berkecepatan tinggi dengan bilah bergigi melingkar yang dipasang pada poros yang berputar. Proses ini memadukan pigmen ke dalam pelarut.

Mengencerkan pasta

• 4 Baik dibuat dengan penggilingan pasir atau tangki dispersi, pasta sekarang harus diencerkan untuk menghasilkan produk akhir. Dipindahkan ke ceret besar, diaduk dengan jumlah pelarut yang tepat untuk jenis cat yang diinginkan.

Pengalengan cat

• 5 Produk cat yang sudah jadi kemudian dipompa ke ruang pengalengan. Untuk kaleng cat standar 8 pint (3,78 liter) yang tersedia untuk konsumen, kaleng kosong pertama-tama digulung secara horizontal ke label, kemudian dipasang tegak sehingga cat dapat dipompa ke dalamnya. Sebuah mesin menempatkan tutup ke kaleng yang diisi, dan mesin kedua menekan tutupnya untuk menutupnya. Dari kawat yang dimasukkan ke dalamnya dari gulungan, bailometer memotong dan membentuk pegangan sebelum mengaitkannya ke lubang yang dibuat sebelumnya di kaleng. Sejumlah kaleng (biasanya empat) kemudian dikemas dan ditumpuk sebelum dikirim ke gudang.

Kontrol Kualitas

Produsen cat menggunakan serangkaian luas tindakan pengendalian kualitas. Bahan-bahan dan proses pembuatannya menjalani tes yang ketat, dan produk jadi diperiksa untuk memastikan kualitasnya tinggi. Cat yang sudah jadi diperiksa kepadatannya, kehalusannya, dispersinya, dan viskositasnya. Cat kemudian diterapkan ke permukaan dan dipelajari untuk ketahanan berdarah, tingkat pengeringan, dan tekstur.

Dalam hal komponen estetika cat, warna diperiksa oleh pengamat yang berpengalaman dan dengan analisis spektral untuk melihat apakah itu cocok dengan warna standar yang diinginkan. Ketahanan warna terhadap pemudaran yang disebabkan oleh elemen ditentukan dengan memaparkan sebagian permukaan yang dicat ke cahaya busur dan membandingkan jumlah pemudaran dengan permukaan yang dicat yang tidak terlalu terbuka. Daya sembunyi cat diukur dengan mengecatnya di atas permukaan hitam dan permukaan putih. Rasio cakupan pada permukaan hitam dengan cakupan pada permukaan putih kemudian ditentukan, dengan 0,98 sebagai cat berkualitas tinggi. Gloss diukur dengan menentukan jumlah cahaya yang dipantulkan yang diberikan dari permukaan yang dicat.

Tes untuk mengukur kualitas cat yang lebih fungsional termasuk satu untuk ketahanan terhadap noda, yang memerlukan goresan atau pengikisan lapisan cat yang sudah kering. Adhesi diuji dengan membuat crosshatch, dikalibrasi hingga 0,07 inci (2 milimeter), pada permukaan cat yang dikeringkan. Sepotong selotip diterapkan ke crosshatch, lalu ditarik; cat yang bagus akan tetap ada di permukaan. Daya gosok diuji dengan mesin yang menggosokkan sikat bersabun di atas permukaan cat. Sebuah sistem juga ada untuk menilai penyelesaian. Cat yang sangat baik dapat bertahan selama enam bulan tanpa pengendapan dan memberi peringkat sepuluh. Cat yang buruk, bagaimanapun, akan mengendap menjadi gumpalan pigmen yang tidak dapat bercampur di bagian bawah kaleng dan memberi nilai nol. Pelapukan diuji dengan memaparkan cat ke kondisi luar ruangan. Pelapukan buatan memaparkan permukaan yang dicat ke matahari, air, suhu ekstrem, kelembaban, atau gas belerang. Ketahanan api diperiksa dengan membakar cat dan menentukan penurunan beratnya. Jika jumlah yang hilang lebih dari 10 persen, cat dianggap tidak tahan api.

Produk Sampingan/Limbah

Peraturan terbaru (California Rule 66) tentang emisi senyawa organik yang mudah menguap (VOC) mempengaruhi industri cat, terutama produsen cat berbasis minyak industri. Diperkirakan bahwa semua pelapis, termasuk noda dan pernis, bertanggung jawab atas 1,8 persen dari 2,3 juta metrik ton VOC yang dilepaskan per tahun. Peraturan baru mengizinkan setiap liter cat mengandung tidak lebih dari 250 gram (8,75 ons) pelarut. Produsen cat dapat mengganti pelarut dengan pigmen, pengisi, atau padatan lain yang melekat pada formula cat dasar. Metode ini menghasilkan cat yang lebih tebal yang lebih sulit untuk diaplikasikan, dan belum diketahui apakah cat tersebut tahan lama. Solusi lain termasuk menggunakan pelapis bubuk cat yang tidak menggunakan pelarut, menerapkan cat dalam sistem tertutup dari mana VOC dapat diambil, menggunakan air sebagai pelarut, atau menggunakan akrilik yang kering di bawah sinar ultraviolet atau panas. Seorang konsumen dengan beberapa cat yang tidak terpakai di tangan dapat mengembalikannya ke tempat pembelian untuk perawatan yang tepat.

Pabrik cat besar akan memiliki fasilitas pengolahan air limbah internal yang mengolah semua cairan yang dihasilkan di lokasi, bahkan limpasan air hujan. Fasilitas ini dipantau 24 jam sehari, dan Badan Perlindungan Lingkungan (EPA) melakukan pencatatan dan pemeriksaan sistem secara berkala terhadap semua fasilitas cat. Bagian cair dari limbah diolah di tempat dengan standar fasilitas pengolahan air limbah milik umum setempat; dapat digunakan untuk membuat cat berkualitas rendah. Lumpur lateks dapat diambil dan digunakan sebagai pengisi dalam produk industri lainnya. Pelarut limbah dapat dipulihkan dan digunakan sebagai bahan bakar untuk industri lain. Wadah cat yang bersih dapat digunakan kembali atau dikirim ke TPA setempat.