Prosiding Pertemaan Ilmiah lima Pengetahuan dun Teknologi Bahan'99
-
ISSN 1411-2213
Serpong, 19 20 Oktober 1999
PELAPISAN PERMUKAAN KERTAS ART DENGAN RADIASI SINAR-UV MENGGUNAKAN BAHAN PELAPIS URETAN AKRILAT Darsono, Sugiarto Danu, Anik Sunarni daDRindy P. Tanhindarto Pusat Penelitian daD Pengembangan
Teknologi Isotop daD Radiasi, BAT AN, JI. Cinere pasar Jumat Po. Box 7002,
ABSTRAK PELAPISAN PERMUKAAN KERTAS ART DENGANRADIASISINAR-UVMENGGUNAKANBAHANPELAPIS URETAN AKRILA T. Percobaan pelapisan permukaan kertas telah dilakukan menggunakan radiasi sinar-UV daDresin uretan akrilat dengan nama dagang Laromer LR-8739 buatan BASF, telah dipakai sebagai bahan pelapis setelah dicampur dengan monomer tripropilen glikol diakritat (TPGDA) daDaditif. Konsentrasi resin dalam campuran divariasi menjadi 50, 55, 60 daD65 % berat. Iradiasi sinar UV digunakan pada kecepatan konveyor 4 daD5 mlmenit. Pada penelitian ini bahan pelapis ditambah fotoinisiator 2-hidroksi-2-metill-1 fenit propanon. Hasit yang diperoleh menunjukkan bahwa kenaikan konsentrasi resin daD fotoinisiator meningkatkan densitas ikatan silang, kitap, kekerasan dan ketahanan terhadap H2SO410 %, CH)COOH 5 0/0, N~CO) 10/0,CzHPH 50 %, daDtiner, kecuali NaOH 10%. Kondisi optimumdiperoleh padapenambahan fotoinisiator3 %dan kecepatan konveyor 4 m I menit.
ABSTRACT RADIATION CURING OF SURFACE COATING OF ART PAPER USING URETHAN ACRYLATE RESIN. Experiment on surface coating of Art paper have been done using ultra violet (UV) light radiation. The urethane acrylate resin with the trade name of Laromer LR-8739 (BASF) were used as coating materials after being added with tripropylene glycol diacrylate (TPGDA) monomer and additive. Urethane acrylate resin in the mixture were varied at the concentration level of 50, 55, 60 and 65 % by weigth. Irradiation was performed by using UV light at the conveyor speed of 4 and 5 m I minute. Experimental result showed that increasing concentration resin and photoinisiator increased crosslink density, glossy, hardness of the film and resistance to chemical reagents such as H2SO410 %, CH3COOH5 %, N~CO3 1%, C2HpH 50 %, and thinner and except against NaOH 10 %. The optimum concentration of the photoinisiator was 3 % and the conveyor speed was 4 m I menute. Kata kunci : Lapisan, Uretan akrilat, Iradiasi, Ultra violet
PENDAHULUAN Kertas telah banyak dipakai untuk keperluan berbagai produk. Beberapa produk tertentu yang menggunakan kertas tersebut antara lain: kayu lapis dilaminasi kertas, label, kertas pembungkus, sampul majalah,berbagaijenis kartu clantas belanja.Kertasyang dipakaiuntuksampulmajalah,clantasbelanjamempunyai kelemahan yaitu mudah kolar, mudah menggelembung/ rusak bila terkena bahan cairan misalnya bahan kimia keperluan sehari",harimaupun air atau minyak. Hal ini dapatdiatasidengan cara melapisipermukaannyadengan suatu lapisan polimer. Tujuan pelapisan permukaan ini adalah untukmelindungipermukaankertasdaripengaruh luar yang bersifat merusak, disamping untuk memperindah penampilannya. Pengaruh luar tersebut . L'u~'_'-'~-
dapat mengganggu lingkungan. Selain cara diatas telah dikembangkanteknologi pelapisan kertas dengan radiasi berkas elektron atau sinar UV [1]. Keunggulan teknik radiasi tersebut adalah tanpa menggunakan panas, katalisator clan pelarut sehingga mengurangi polusi akibat penguapan pelarut tersebut serta prosesnya hemal energi [2]. Bahan pelapis untuk radiasi berkas elektron clanUVterdiri dari beberapa komponen, yaitu oligomer, monomer clan aditif. Secara kimia bahan pelapis yang diperdagangkandigolongkankedalam senyawa-senyawa poliester talcjenuh-stiren, thio-ene, akrilat, uretan clan epoksi [3]. Pra-polimerpoliuretantermasukresin pelapis yang mahal, tetapi cukup banyak dipakai karena keunggulannya yang tidak dimiliki oleh resin pelapis yang lain. Poliuretan banyak juga digunakan untuk Sealant daD cat vanQ: nroses oenQ:erasannva melalui reaksi
Pelapisan Permukaan Kertas Art dengan Radiasi Sinar-UV Menggunakan Bahan Pelapis Uretan Akrilat (Darsono)
tersebut dipilih sebagai salah satu bahan pelapis untuk kertas. Pada proses pelapisan, viskositas oligomer sangat berperan karena efeknya terhadap formulasi sangat besar. Viskositas bahan pelapis dapat diatur dengan menambahkan monomer sebagai pengeneer reaktif. Monomer selain sebagai pengencer juga akan mempengaruhi keeepatan curing clansifat mekanik film yang dihasilkan. Tujuanpenelitianini ialahuntukmengembangkan bahan pelapis uretan akrilat sebagai pelapis permukaan kertas yang digunakan untuk sampulmajalah clanbuku dengan ukuran 26 x 42 em clan standar kertas A4. Parameter yang diuji terhadap sifat lapisan film yang terbentuk meliputi uji kelenturan, kekerasan pendulum, kilap, ketahanan kikis clan ketahanan terhadap bahan kimiakeperluansehari-hari,pelarutdanDada.Diharapkan basil yang diperoleh mempunyai sifat clanpenampilan lebih baik hila dibanding yang sudah ada.
BAHAN DAN METODE Bahan
Rocker clan alat uji kenlenturannya adalah Bend test unit buatan Sheen, Inggris. Gloss-meter buatan Toto Seiki dipakaiuntuk mengukur kilap. Percobaan. Pereobaan pelapisan kertas dengan eara radiasi ultra violet dilakukan di laboratorium Proses Industri P3TIR-Batan. Oligomeruretanakrilat dicampurTPGDAdengan perbandinganberat50/50,55/45,60/40,65/35 clanminyak silikon sebanyak 0,5 %, diaduk hingga homogen kemudian ditambahkan fotoinisiator Daroeur 1173 dengan variasi konsentrasi sebesar 2, 3 clan4 % berat eampuran bahan pelapis. Campuran dilapiskan pada permukaan kertas Art ukuran 30 x 20 em. Pelapisan dilakukanmenggunakan alat pelapis tipe rei dengan 1,2 clan3 kali pelapisan. Iradiasi dilakukan dengan lampu UV tunggal berkekuatan 10,4kWyang mempunyaidaya80Wattiem buatan 1ST Strahlenteehnik, Gmbh. Jerman. dengan kecepatan konveyor 4 clan5 m/menit. Pengujian.
Kertas Art dengan ketebalan 190glmzproduksi PT. Multi Lestari AntarNusa, dibeli dariToko KertasInti Jaya Jakarta. Resin yang digunakan adalah oligomer uretan akrilat dengan nama dagang Laromer LR-8739 buatan BASF clanmonomer tripropilen glikol diakrilat (TPGDA). Fotoinisiatoryang digunakanadalah Daroeur 1173 buatan CIBAGEIGY,dibelidariPT.HADEMustika Alam, Jakarta. Minyak silikon diperoleh dari Merck. Semuabahan kimia yangdipakaipadapenelitianini,tidak diproses lebih lanjut. Struktur molekul oligomer uretan akrilat, TPGDA, clanfotoinisiator Daroeur 1173 dapat dilihat pada Tabell.
Sifat eampuran yang diukur meliputi viskositas, clan kandungan bahan mudah menguap. Pengukuran kandungan bahan mudah menguap dilakukan sesuai denganASTM D2369-8[4]. Fraksigellapisan ditentukan dengan eara ekstraksi menggunakan aseton selama 16 jam, sesuai dengan ASTM D-3351 [5]. Untuk mengetahui tleksibilitas lapisan dilakukan pengujian sesuai presedur BS 3900-EI [6]. Sampel dengan ukuran 100 x 50 mm diuji menggunakan Bend test unit, yang mempunyaidiameter3,4,6,8, 10,20,dan25mrn. Masingmasing sampel dilewatkan pada alat tersebut kemudian dilipat sampai 1800 clan didiamkan sekitar 15 detik. Selanjutnya pada bekas lipatan sampel diamati seeara Tabell. Struktur kimia oligomer uretan akrilat, TPGDA, visual. Kriteria dari eara pengujian tersebut adalah daD Darocur 1173. semakin keeil diameter yang digunakan menunjukkan r SIlIIkturkimi2 iI BallakImIa ! bahwa lapisan tersebut mempunyai tleksibilitas yang ; baik tanpa adanya keretakan atau pengelupasan. Cara : I 0 0 0 0 ! tersebutjuga dapat dapat mengetahui clara rekat lapisan iI ! I I I j terhadap bahan yang dilapisi. Kekerasan pendulum - (-R-OCNH-H'HCO-H- OCCH"rH. II Uretauluillt! diukur menggunakan Pendulum Hardness Rocker ! 0 0 , dengan metode Koenig sesuai ISO 1522-1973 (E)[7]. I I I Kilap.adalah kemampuan snafu lapisan untuk HaC=CJI-C"'()"(CAO)-,-C-CH=CHa 11'GDA memantulkan eahaya yang datang pada sudut tertentu. I 0 OH Pengujian terhadap kilap dilakukan menurut standar I ASTM D-523 [8], dengan menggunakan alat pengukur i I I DIrOOI kilap (Glossmeter buatan Toyo Seiki). Pengamatan . 1J'13 dilakukan pada sudut 600 dengan standar kilap 92,8 %. : @-C-~; C Pengujianketahanan lapisanterhadap bahan kimia untuk keperluan sehari-hari, pelarut clan Dada, ditentukan Peralatan dengan menggunakan uji fetes menurut ASTM Lampu UV tunggal berkekuatan 10,4 kW yang D-1308-79. Bahan kimia penguji yang dipakai meliputi mempunyaiclara 80 Wattlcmbuatan1STStrahlentechnik, asam sulfat 10%,asamasetat 5 %, NaOH 10%, NazCO] Gmbh. Jerman, dipakai sebagai somber iradiasi. Alat uji I %, alkohol 50 %, pengeneer tiller daDspidel permanen kekerasan digunakan adalah Pendulum Hardness warnamerah birD,merah clanhitam. ilJC=CHCO
i i
I
:
95
Prosiding Pertemnan llmiah limn Pengetahuan dun Teknologi Bahan '99 Serpong, /9 20 Oktober /999
-
HASIL DAN PEMBAHASAN Viskositas mempakan sifat penting bahan pelapis yang dapat digunakan sebagai kontrol tingkat kebutuhan monomer yang akan ditambahkan pacta resin bahan pelapis permukaan. Viskositas bahan pelapis ini akan menentukan sifat lapisan yang terbentuk clanpenampilan pacta substrat. Tabel2a menunjukkan adanya kecenderungan bahwa penurunan viskositas campuran bahan pelapis sebanding dengan penurunan kadar resin uretan akrilat yang digunakan. Viskositas bahan pelapis sangat ditentukan daTi kadar resin clan monomer serta konsentrasi fotoinisiator. Meningkatnya kadar fotoinisiator daTi2 % menjadi 3 % menyebabkan viskositas bahan pelapis tersebut semakin tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa dengan penambahan fotoinisiator konsentrasi 3 % menyebabkan jumlah radikal yang terbentuk semakin banyak clan polimerisasi radikal mudah terjadi. Bila penambahan konsentrasi fotoinisiator > 3 %, jumlah radikal yang terbentuk semakin ban yak, sehingga menyebebkan kelebihan radikal dibanding bagian reaktif yang acta. Tobe/ 20.
resin:
Hasil pengukuran
viskositas
bahan pelapis.
TPGDA 50 : 50
55: 45
/SSN 14//-22/3
Tobe/ 2b. Sidik ragam pengaruh komposisi bahan pelapis, konsentrasi fotoinisiato dan penyimpanan terhadap viskositas.
Keterangan
.
= berbeda
fotoinisiator clan waktu penyimpanan berpengaruh terhadap viskositas. Terdapat interaksi antara konsentrasi fotoinisitor clan komposisi bahan pelapis karena F hitung > F label0,05.
Kandungan bahan mudah menguap merupakan suatu ukuran mudah tidaknya suatu bahan menimbulkan ban clanemisi yang tidak diinginkan. Resin uretan akrilat mengandungmonomerheksanadioldiakrilatclanTPGDA. Heksanadiol diakrilat clan tripropilen glikon diakrilat merupakan monomer difungsional clan mempunyai viskositas yang sangat rendah. Kemampuan monomer TPGDA sangat tinggi untuk menurunkan viskositas clan sangat reaktif. Tabel3 menunjukkan bahwa kandungan bahan mudah menguap bahan pelapis yang digunakan dalam percobaan ini maksimum sekitar 6,2 % clan penguapan paling rendah adalah 2,0 %. Tobe/ 3. Nilai rata-rata bahan mudah menguap pada berbagai komoposisi bahan pelapis dan konsentrasi fo. Jinisiator.
60: 40
om pOSISI
65 : 35
3 4
620 640
623 660
693 688
Reaksi polimerisasiradikal dalam keadaan ini membentuk polimer dengan berat molekul rendah sehingga kekentalan bahan pelapispun mengalami penurunan. Resin dalam perdagangan umumnya merupakan oligomer yang telah dicampur dengan monomer reaktif sehingga memudah-kan penuangan. Pactapercobaan ini resin uretanakrilat dicarnpurdengan monomer TPGDA sebanyak 35 % hingga 50 % berat resin. Alat pelapis yang biasa dipakai pacta proses pelapisan adalah pelapis tipe rol. Alat pelapis ini pacta umumnya mempunyai hasil yang cukup baik pacta viskositas lebih rendah dari 600 cpo Pactakonsentrasi TPGDA 40 % hingga 50 % hila disimpansampai 14 hari viskositasnya maksimum berkisar 494 cpoData tersebut menunukkan bahwa viskositasnya masih dibawah 600 cp sehingga lapisan yang dihasilkan masih cukup baik, sedang pactabahan pelapis dengan komposisi Resin/ TPGDA 65/35 menghasilkan lapisan yang agak bergelombang karena viskositasnya > 600 cpo Hasil analisis sidik ragam (Tabel 2a ) menunjukkan bahwa perlakuan komposisi bahan pelapis, konsentrasi
96
nyata.
resin:
TPGDA
I
Konsentrasl fotoinisiator. %
-
N Iial rata-rata ulangan kandun gaR bahan m udall menguap. %
50 : 50
55 : 45
60:
I
3 4
4.23 4,0
I
3 4
2,87 2,00
40
65 : 35
Ketebalan lapisan. Pactaumumnya ketebalan lapisan dapat dinyatakan dengan beratlsatuan luas atau !lm. Tabel4a menunjukkan bahwa semakintinggikonsentrasi resin clanfotoinisiator lapisan yang dihasilkan semakin tebal. Ketebalan lapisan juga dipengaruhi jumlah pelapisan. Data yang disajikan pacta Tabel 4 a memberikan informasi teballapisan dengan komposisi bahan pelapis yang mengandung 35-45 % monomer TPGDA,menghasilkanlapisandenganketebalanberkisar antara 9,2 - \3,6 g/m2.
Pelap;san Permukaan Kertas Art dengan Rad;as; S;nar-UV Menggunakall Bahall Pelap;s Uretall Akrilat (DarsOlIO)
Tabel 40. Nilai rata-rata 2 ulangan ketebalan lapisan uretan akrilat hasil iradiasi sinar-UV pada permukaan kertas (glm2) dan penampilan.
resin: 1PCDA
.. ..
so: SO
55:45
... ...
oo.. oo..
oo. ....
60:40
3 4
65: 35
= lapisan ..*
...
.. ...
10,65 14,00I ]0,2 I 13,90 13,60I 13,00
lengket
= lapisan rata
" ..
radikal yang terbentuk sedikit, hila dibandingkan bagian yang reaktif sehingga pembentukan gel menjadi rendah, yang mengakibatkan proses polimerisasi tidak sempurna. Jika konsentrasi fotoinisiator terlalu besar maka radikal yang terbentuk terlalu banyak, kelebian radikal ini menyebabkan radikal tidak mampu memacu reaksi polimerisasi, akibat reaksi terminasi berjalan lebih dominan. Penambahan fotoinisiator sebanyak 3 %, nilainya fraksi gel yang terbetuk lebih besar hila dibandingkan dengan penambahan fotoinisiator 2 %. Tabel Sa. Pengaruh kecepatan konveyor terhadap pembentukanfraksi gel (%),
.oo ....
oo. ....
.. = lapisankurangrata ..** = lapisanbergelombang
oto (%) InISIator-,--xecep konveyor, alan m/menit resin: TPGDA 50:
Analisis sidik ragam seperti tertera pada Tabel4 b, foktorkomposisibahan pelapisclankonsentrasi fotoinisiator berbengaruh terhadap ketebalan lapisan yang dihasilkan. Interaksi ketiga faktor yaitu antara komposisi,konsentrasifotoinisiatorclanjumlah pelapisan berpengaruh terhadap teballapisan, hal ini dinyatakan dengan (F hitung > F label 0,05). Tabel4b. Sidik ragam pengaruh komposisi bahan pelapis, konsentrasi fotoinisiator dan jumlah pelapisan terhadap ketebalan. tabel
0.05
onsentrasi fotoinisiator
Keterangan
(B)
: * = berbeda nyata
Bila pelapisan dilakukan 3 kali pelapisan akan membentuk lapisan yang lebih tebal. Ketebalan yang tinggi akan menghasilkan penampilan lapisan yang kurang baik yaitu agak bergelombang. Untuk pelapisan kertas yang digunakan sebagai sampulbuku clanmajalah diusahakan setipis mungkin, karena disamping menghemat bahan pelapis juga akan memberikan permukaan lapisan film yang rata.
50 I
I
55 : 45
2 3 4
I
60 : 40
I
65 : 35
nIs 92,0 ,
93,0 93,5
92,0 92,0
96,0 94,5 , 97,0 96,0
94,0 93,0 , 94,5 94,0
3
4
uu,
90,0 91,4 ,
I
3 4
I
3 4
I
:u
Bila penambahan fotoinisiator > 3 % pad a kondisi iradiasi yang sarna fraksi gel yang terbentuk mengalami sedikit penurunan, karena tidak sempurnanya reaksi polimerisasi radikal yang terjadi. DaTi basil analisa sidik ragam fraksi gel terhadap komposisi, konsentrasi fotoinisiator clan kecepatan konveyor terdapat basil perbedaan nyata dengan perlakuan tersebut. Kecepatan konveyor berpengaruh terhadap pembentukan fraksi gel, karena semakin lambat kecepatan konveyor semakin besar jumlah iradiasi yang diterima oleh sampel, sehingga dapat meningkatkan pembentukan radikal. Pada perlakuan ini tidak terdapat interaksi perlakuan antara komposisi bahan pelapis clan konsentrasi fotoinisiator, serta an tara komposisi clan kecepatan konveyor di mana nilai F hitung < F label'hal ini dapat dilihat pada label 5b. Tabel5b. Sidik ragam pengaruh komposisi bahan pelapis, konsentrasi fotoinisiator dan jumlah pelapisan terhadap fraksi gel. label
0,05
Fraksi gel Fraksi gel ditentukan oleh banyaknya ikatan silang yang terbentuk selamaproses polimerisasiradikal. Tabel 5a menyajikan pengaruh konsentrasi fotoinisiator, kecepatan konveyor clan komposisi bahan pelapis terhadap tingkat polimerisasi radikal yang ditunjukkan oleh fraksi gel. Jika konsentrasi fotoinisiatorrendah maka energi sinar UV tidak terpakai secara efektif, dimana jumlah
Keterangan:
*
= berbeda
nyata
97
Prosiding Pertemuan llmiah llmu Pengetahuan dan Teknolog; Bahan'99 Serpong, 19-200ktober 1999
Flesibilitas Sifatfleksibilitaslapisan sangatdiperlukankarena dalam penggunaannya,bahan yang dilapisisering dilipat atau dilengkungkan. Bila lapisan yang dihasilkan tidak fleksibel maka lapisan mudah terkelupas clan retak. Pengujian terhadap tleksibilitas dilakukan dengan menggunakan Bend test unit, dimana sampel dilengkungkan pada sHinderdengan berbagai ukuran hingga 180°.Diameter dimulai dari yang besar berdiameter 25 mm ke yang palingkeeilberdiameter 3 mm (ada 8 tingkat silinderuntuk menentukanfleksibilitasyaitu silinderyang mempunyaidiameter 25, 20, 10,8,6,4, clan3 mm). Jika lapisan yang terbentuk dapat dilengkungkan pada alat Bend test unityang mempunyai diameter silinder< 4 mm atau 3 mm tanpa menyebabkan kerusakanlapisan,berarti lapisan yang diuji mempunyai fleksibilaitas yang baik. Hasil pengamatan yang dilakukan terhadap semua lapisan dengan berbagai komposisi mempunyai nilai fleksibilitas < 3 mm, karena mempunyai kemampuan dilengkungkan sampaidiameter paling kecil3 mm tanpa terjadi keretakan clan pengelupasan lapisan. Dapat disimpulkan oligomer uretan akrilat ini eoeok sebagai bahan pelapis kertas dilihat dari sifat kelenturantersebut.
ISSN 1411-2213
Tabe! 60. Kilap lapisan uretan akrilat rata-rata 2 ulangan hasil iradiasi sinar UV dengan kecepatan konveyor 4 dan 5 m/menit. onsenl,asi
ompOSlSI
foloinisiator, %
50: 50
'lap laplsan %. pad. kecepalan konveyor 5m1menit dan jumlah pelapisan
2 3 4 2 3 4 2 3 4 2 3 4
55 : 45
60
Ilap laplsan %, pada kecepatan konveyor 4m/menit dan jumlah pelapisan
40
65 : 35
Tube! 6b. Sidik ragam pengaruh komposisi bahan pelapis, konsentrasi fotoinisiator dan jumlah pelapisan terhadap kilap (%). 'abel
0.05
Kilap Kilap lapisanpermukaan diukur dengan menggu-nakan alat gloss-meter clanhasilnya disajikan pada Tabel6a. Data tersebut menunjukkan bahwa konsentrasi fotoinisiator clankomposisi bahan pelapis yang dibuat dari eampuran resin clanTPGDA berpengaruh terhadap kilap. Kilap lapisan pada konsentrasi fotoinisiator 3 % lebih tinggi dibanding kilap lapisan jika hanya menggunakan fotoinisiator sebanyak 2 %. Menurut GARRAT [9], laju polimerisasi yang lebih eepat atau semakin eepat pengeringan akan menghasilkan kilap yang lebih tinggi. Dengan konsentrasi fotoinisiator 3 % keeepatanpolimerisasi lebiheepathila dibandingdengan penambahanfotoinisiatorsebanyak2 %. Padapereobaan ini penambahan fotoinisiator sebanyak 4 % kurang efektifterhadap kilap lapisan. Hasil analisis sidik ragam sepertri tertera pada label 6 b, menunjukkan bahwa komopsisi resin uretan akrilat/TPGDA clankonsentrasi fotoinisiator maupun keeepatan konveyor memberikan pengaruh yang nyata terhadap kilap. Tidak terdapat interaksinantara komposisi clankonsentrasi fotoinisiator sertakomposisidanjumlah pelapisan. Hasilanalisissidik ragam pada sifat kilap lapisan terdapatinteraksi antara komposisi bahan pelapis denganjumlah pelapisan yang tertera pada Tabel 6 b. Hasil kilap lapisan dengan penambahan fotoinisiator sebesar 4 % berkisar 57 - 68 %, sedang kilap lapisan
hampir sarna dengan lapisan yang mengandung fotoinisiator sebanyak 3 % yaitu berkisar antara 56-64%. Daridatakilap lapisanpermukaandenganbahan pelapisuretanakrilattersebutmemenuhipersyaratanhila dibanding dengan sampul majalah Indonesian pulp & 98
Keterangan
: *
= berbedanyata
-
paper industry [11 J mempunyai kilap berkisar 56 62 %
clankekerasan 28 detik. Kekerasan.
Sifat kekerasan dipengaruhi oleh komposisi resin clan densitas ikatan silang. Semakin tinggi konsentrasi fotoinisiator semakin banyak reaksi ikatan silang yang terjadi.Bilakomoposisiresin mengandungmonomeryang berlebian akan menghambat terbentuknya farksi gel clan memerlukan fotoinisiator yang lebih banyak. Tabel 7 a clan6 b menunjukkan bahwa penambahan fotoinisiator dengan konsentrasi 2 % terhadap eampuran bahan pelapis, menghasilkan lapisan yang kekerasan pendulumnya hampir sarna dengan sampel sebelum dilapisi. Denganmenambahkanfotoinisiatorsebesar2 % tersebut, lapisan yang terbentuk masih agak lengket. Kekerasa~ kertas sebelum dilapisi adalah 29,4 detik. Penambahan fotoinisiator sebesar 3 % terhadap eampuran bahan pelap'3, dapat meningkatkan kekerasan lapisan yang terbentuk. Keeepatan konveyor membe-rikan pengaruh terhadap jumlah radiasi yang diberikan pada sampel.
Pelap/san Permukaan Kertas Art dengan Rad/as! S/nar-UV Menggunakan Bahan Pelap/s Uretan Akrilat (Dal'Sono)
Semakin lambat kecepatan konveyor semakin banyak jumlah radiasi yang diterima. Kenaikkanjumlah iradiasi yang diterima dapatmeningkatkandensitasikatansilang. Tabel 7 menunjukkan bahwa kekerasan lapisan uretan akrilatpads permukaan kertas Art yang diiradiasidengan sinar UVpada kecepatankonveyor4 m/menitmengalami peningkatan kekerasan pendulum maksimum dari 29,4 detik menjadi 38 detik atau sekitar 29 % dari kekerasan kertas sebelum dilapisi.sedang pads kecepatankonveyor 5 m/menit peningkatan kekerasan pendulum lapisan uretan akrilat maksimum yang dicapai sekitar 15,6 %. Menurut SENG(IO),nilaikekerasanpendulumdipengaruhi oleh kekerasan substrat, apabila tebal lapisan < 30 Mm. Pads percobaan ini ketebalan lapisan maksimum adalah 14 glm2. Tabel 7. Kekerasan pendulum lapisan uretan akrilat ratarata 2 ulangan hasil iradiasi sinar UV dengan kecepatan konveyor 4 dan 5 mImenit. SI Resin : lPGDA
I futoinisiat
Tabel 8. Hasil pengujian ketahanan lapisan terhadap bOOankimia dan pelarut.
I 3 I x x
55:45
I
3
I
(I}:4)
I
3
I
65:35
I
3 4
Keterangan:
-
I
I
-
x I
x I
-x
I x I
x I
x
Ix
+ +
+ +
x I-x I
x
x
x
:i)
+ +
x
-
I
-
I
x
I
x
rx
I x
. = TOOan, + = agak tahan ,x
= tidak tOOan
KESIMPULAN Pelapisan permukaan kertas Art dapat dilakukan dengancarnradiasi sinarUV menggunakanbahan pelapis uretan akrilat dengan mencampurkan TPGDA, daD fotoinisiator serta aditif. Hasil optimum diperoleh pacta penggunaan fotoinisiator 2-hidroksi-I-fenil propanon sebanyak 3 % pacta kecepatan konveyor 4 m /menit menghasilkan lapisan yang yang cukup rata. Lapisan tersebut mempunyai sifat kelenturan < 3 rom, ketebalan lapisansekitar9,20-13,60glm2daDkilap maksimum64 %. Kenaikan konsentrasi fotoinisiatotdaDresin meningkatkan kekerasan, kilap daD ketahanan lapisan terhadap bahan kimia daDpelarut seperti H2SO410%, CH]COOH 10%, C2HpH 50 %, Na2CO] 1 %, daD tiner kecuali terhadap NaOH 10%.
Ketahanan terhadap bahan kimia, pelarut daDnods. Pengujian sifat lapisan dilakukan dengan memberikan tiga tetes dari masing-masing bahan kimia terhadap sampel. Pengujian tersebut menunjukkan bahwa kertas yang belum dilapisi tidak tahan terhadap bahan kimia, pelarut daDnoda, terlihat dengan perubahan sifat kertas yaitu permukaan kertas menjadi menggelembung, lunak daDberwama putih. Tabel 8 menunjukkan bahwa pacta umumnya lapisan yang dibuat dari campuran uretan daDTPGDA dengan komposisi 55/45, 60/40 daD 65/35 dengan penambahan fotoinisiator berkisar antara 3 5 % mempunyai ketahanan yang baik terhadap CH]COOHs %, Na2CO] 1 %, H2SO410 %, alkohol50 %, tiner daD noda, Damonkurangtahan terhadapNaOH 10%. Sedang lapisan yang dibuat dengan bahan pelapis yang mengandung 2 % fotoinisiator tidak tahan terhadap bahan kimia,pelarutdaDnoda. Halinipembentukanikatan silang lapisan film kurang sempuma daD lapisan yang terbentuk masih lengket serta derajat ikatan silangnya pun rendah, sehingga bahan kimia penguji tersebut bereaksi terhadap lapisan sehingga memasuki ruang intermolekulerdalam bahan yang dilapisi.
UCAP AN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Sdr. Rojali, Sarimin dan Pramono daD seluruh operator iradiasi EB/UV (Instalasi Fasilitas Iradiasi) Pusat Penelitian daD Pengembangan Teknologi Isotop daD Radiasi yang telah memberikan layanan iradiasi pacta penelitian terse but.
DAFT AR PUST AKA
-
[I]. GARNETT,J.L, Application ofEB/UV Processing in paper coating, IAEA/UNDP/RCA, Regional Training Course on radiation curing of surace coating on wood product, Jakarta ,4 22 June 1990,p.3. [2]. HUSBANTS, M.J., STANDEN C.J., and, HAYWORD, G.A., Manual of resin for surface coating, Resin for surface coating, vol. 3 (OLDRING,P.,and HAYWORD,G.,eds.),SITA Technology Marketing,London (1987). [3]. MARTIN, B. Acrylated Polyurethane olygomers, UVCuring and TechnologyVol.II, (pAPPAS,S.P., ed.),MarketingCorp. Norwalk (1985).
-
()9
Prosiding Pertemuan Ilmiah Ilmu Pengetahuan don Teknologi Bahl,n '99
-
1SSN 1411-2213
Serpong, 19 20 Oktober 1999
[4]. ANONYMOUS,Annual Bookof ASTM Standards Part 27 ASTM,Philadelphia, (1984)474. [5]. ANONYMOUS,Annual Bookof ASTM Standards Part27 ASTM,Philadelphia, (1984)468. [6]. ANONYMOUS, Annual of BS Standards, Bend test unit, (BS. 3900-E1) [7]. ANONYMOUS, Paints and Varnishes, Pendulum DampingTest [ISO 1522-1973(E)] (1995)348. [8]. ANONYMOUS,Annual Bookof ASTM Standards Part 27 ASTM,Philadelphia, (1984) 245. [9]. GARRA T, P.G.,The flaringof radiationcurablepaint based unsaturated acrylic binder, Proceedings RatTech' 90, North America, VoL 1. Chicago (1990) 269. [10]. SENG, H.P, Test methods for the characterisation of UV and EB cured printing varnishes, Part 1. Betagamma 1. (1989) 10. [11]. DIRECTORY Indonesian Pulp & Industry 1997.
~
-~
