Prosiding Pertemaan Ilmiah lima Pengetahuan dun Teknologi Bahan'99Serpong, 19 -20 Oktober 1999 ISSN 1411-2213

PELAPISAN PERMUKAAN KERTAS ART DENGAN RADIASISINAR-UV MENGGUNAKAN BAHAN PELAPIS URETAN AKRILAT

Darsono, Sugiarto Danu, Anik Sunarni daDRindy P. TanhindartoPusat Penelitian daD Pengembangan Teknologi Isotop daD Radiasi, BAT AN, JI. Cinere pasar Jumat Po. Box 7002,

ABSTRAK

PELAPISAN PERMUKAANKERTAS ART DENGANRADIASISINAR-UVMENGGUNAKANBAHANPELAPISURETAN AKRILA T. Percobaan pelapisan permukaan kertas telah dilakukan menggunakan radiasi sinar-UV daDresin uretanakrilat dengan nama dagang Laromer LR-8739 buatan BASF, telah dipakai sebagai bahan pelapis setelah dicampur denganmonomer tripropilen glikol diakritat (TPGDA) daDaditif. Konsentrasi resin dalamcampuran divariasi menjadi 50, 55, 60 daD65% berat. Iradiasi sinar UV digunakan pada kecepatan konveyor 4 daD5 mlmenit. Pada penelitian ini bahan pelapis ditambahfotoinisiator 2-hidroksi-2-metill-1 fenit propanon. Hasit yang diperoleh menunjukkan bahwa kenaikan konsentrasi resin daDfotoinisiator 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 %dankecepatan 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 resinwith the trade name of Laromer LR-8739 (BASF) were used as coating materials after being added with tripropylene glycoldiacrylate (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 concentrationresin and photoinisiator increasedcrosslink density, glossy, hardnessof the film and resistance to chemical reagents such as H2SO410%, CH3COOH5 %, N~CO3 1%, C2HpH 50 %, and thinnerand except against NaOH 10 %. The optimum concentration of the photoinisiator was 3 % and the conveyor speed was4 m I menute.

Kata kunci : Lapisan, Uretan akrilat, Iradiasi, Ultra violet

PENDAHULUAN

Kertas telah banyak dipakai untuk keperluanberbagai produk. Beberapa produk tertentu yangmenggunakan kertas tersebut antara lain: kayu lapisdilaminasi kertas, label, kertas pembungkus, sampulmajalah,berbagaijenis kartu clantas belanja.Kertasyangdipakaiuntuksampulmajalah,clantasbelanjamempunyaikelemahan yaitu mudah kolar, mudah menggelembung/rusak bila terkena bahan cairan misalnya bahan kimiakeperluan sehari",harimaupun air atau minyak. Hal inidapatdiatasidengan caramelapisipermukaannyadengansuatu lapisan polimer. Tujuan pelapisan permukaan iniadalah untukmelindungipermukaankertasdaripengaruhluar yang bersifat merusak, disamping untukmemperindah penampilannya. Pengaruh luar tersebut. L'u~'_'-'~-

dapat mengganggu lingkungan. Selain cara diatas telahdikembangkanteknologipelapisankertas dengan radiasiberkas elektron atau sinar UV [1]. Keunggulan teknikradiasi tersebut adalah tanpa menggunakan panas,katalisator clan pelarut sehingga mengurangi polusiakibat penguapan pelarut tersebut serta prosesnya hemalenergi [2]. Bahan pelapis untuk radiasi berkas elektronclanUVterdiri dari beberapa komponen, yaitu oligomer,monomer clanaditif. Secara kimia bahan pelapis yangdiperdagangkandigolongkankedalamsenyawa-senyawapoliester talcjenuh-stiren, thio-ene, akrilat, uretan clanepoksi [3]. Pra-polimerpoliuretantermasukresin pelapisyang mahal, tetapi cukup banyak dipakai karenakeunggulannya yang tidak dimiliki oleh resin pelapis yanglain. Poliuretan banyak juga digunakan untuk SealantdaD cat vanQ: nroses oenQ:erasannva melalui reaksi

Pelapisan Permukaan Kertas Art dengan Radiasi Sinar-UV Menggunakan Bahan Pelapis UretanAkrilat (Darsono)

tersebut dipilih sebagai salah satu bahan pelapis untukkertas. Pada proses pelapisan, viskositas oligomersangat berperan karena efeknya terhadap formulasisangat besar. Viskositas bahan pelapis dapat diaturdengan menambahkan monomer sebagai pengeneerreaktif. Monomer selain sebagai pengencer juga akanmempengaruhi keeepatan curing clansifat mekanik filmyang dihasilkan.

Tujuanpenelitianini ialahuntukmengembangkanbahan pelapis uretan akrilat sebagai pelapis permukaankertas yang digunakan untuk sampulmajalah clanbukudengan ukuran 26 x 42 em clan standar kertas A4.Parameter yang diuji terhadap sifat lapisan film yangterbentuk meliputi uji kelenturan, kekerasan pendulum,kilap, ketahanan kikis clan ketahanan terhadap bahankimiakeperluansehari-hari,pelarutdanDada.Diharapkanbasil yang diperoleh mempunyai sifat clanpenampilanlebih baik hila dibanding yang sudah ada.

BAHAN DAN METODE

Bahan

Kertas Art dengan ketebalan 190glmzproduksiPT. Multi LestariAntarNusa, dibelidariToko KertasIntiJaya Jakarta. Resin yang digunakan adalah oligomeruretan akrilat dengan nama dagang Laromer LR-8739buatan BASF clanmonomer tripropilen glikol diakrilat(TPGDA). Fotoinisiatoryang digunakanadalah Daroeur1173buatan CIBAGEIGY,dibelidariPT.HADEMustikaAlam, Jakarta. Minyak silikon diperoleh dari Merck.Semuabahankimiayangdipakaipadapenelitianini,tidakdiproses lebih lanjut. Struktur molekul oligomer uretanakrilat, TPGDA, clanfotoinisiator Daroeur 1173 dapatdilihat pada Tabell.

Tabell. Struktur kimia oligomer uretan akrilat, TPGDA,daD Darocur 1173.

ri BallakImIa !I;:!iI

I UretauluilltI

SIlIIkturkimi2

,I

i 11'GDAi

II

I

: DIrOOI. 1J'13

I 0 0 0 0! I I I j! ilJC=CHCO - (-R-OCNH-H'HCO-H- OCCH"rH.! 0 0

I IHaC=CJI-C"'()"(CAO)-,-C-CH=CHa

0 OH

i I I

: @-C-~; C

PeralatanLampu UV tunggal berkekuatan 10,4 kW yang

mempunyaiclara80Wattlcmbuatan1STStrahlentechnik,Gmbh. Jerman, dipakai sebagai somber iradiasi. Alat ujikekerasan digunakan adalah Pendulum Hardness

Rocker clan alat uji kenlenturannya adalah Bend testunit buatan Sheen, Inggris. Gloss-meter buatan TotoSeikidipakaiuntukmengukurkilap.

Percobaan.

Pereobaan pelapisan kertas dengan eara radiasiultra violet dilakukan di laboratorium Proses IndustriP3TIR-Batan.

Oligomeruretanakrilat dicampurTPGDAdenganperbandinganberat50/50,55/45,60/40,65/35 clanminyaksilikon sebanyak 0,5 %, diaduk hingga homogenkemudian ditambahkan fotoinisiator Daroeur 1173dengan variasi konsentrasi sebesar 2, 3 clan4 % berateampuran bahan pelapis. Campuran dilapiskan padapermukaan kertas Art ukuran 30 x 20 em. Pelapisandilakukanmenggunakanalat pelapis tipe rei dengan 1,2clan3 kali pelapisan.

Iradiasi dilakukan dengan lampu UV tunggalberkekuatan10,4kWyang mempunyaidaya80Wattiembuatan 1ST Strahlenteehnik, Gmbh. Jerman. dengankecepatan konveyor 4 clan5 m/menit.

Pengujian.

Sifat eampuran yang diukur meliputi viskositas,clan kandungan bahan mudah menguap. Pengukurankandungan bahan mudah menguap dilakukan sesuaidenganASTMD2369-8[4]. Fraksigellapisanditentukandengan eara ekstraksi menggunakan aseton selama16 jam, sesuai dengan ASTM D-3351 [5]. Untukmengetahui tleksibilitas lapisan dilakukan pengujiansesuai presedur BS 3900-EI [6]. Sampel dengan ukuran100 x 50 mm diuji menggunakan Bend test unit, yangmempunyaidiameter3,4,6,8, 10,20,dan25mrn. Masing-masing sampel dilewatkan pada alat tersebut kemudiandilipat sampai 1800clan didiamkan sekitar 15 detik.Selanjutnya pada bekas lipatan sampel diamati seearavisual. Kriteria dari eara pengujian tersebut adalahsemakin keeil diameter yang digunakan menunjukkanbahwa lapisan tersebut mempunyai tleksibilitas yangbaik tanpa adanya keretakan atau pengelupasan. Caratersebutjuga dapat dapat mengetahui clara rekat lapisanterhadap bahan yang dilapisi. Kekerasan pendulumdiukur menggunakan Pendulum Hardness Rockerdengan metode Koenig sesuai ISO 1522-1973 (E)[7].Kilap.adalah kemampuan snafu lapisan untukmemantulkan eahaya yang datang pada sudut tertentu.Pengujian terhadap kilap dilakukan menurut standarASTM D-523 [8], dengan menggunakan alat pengukurkilap (Glossmeter buatan Toyo Seiki). Pengamatandilakukan pada sudut 600 dengan standar kilap 92,8 %.Pengujianketahanan lapisanterhadapbahan kimia untukkeperluan sehari-hari, pelarut clan Dada, ditentukandengan menggunakan uji fetes menurut ASTMD-1308-79. Bahan kimia penguji yang dipakai meliputiasam sulfat 10%,asamasetat 5 %,NaOH 10%, NazCO]I %, alkohol 50 %, pengeneer tiller daDspidel permanenwarnamerah birD,merah clanhitam.

95

Prosiding Pertemnan llmiah limn Pengetahuan dun Teknologi Bahan '99Serpong, /9 -20 Oktober /999 /SSN 14//-22/3

HASIL DAN PEMBAHASAN

Viskositas mempakan sifat penting bahan pelapisyang dapat digunakan sebagai kontrol tingkat kebutuhanmonomer yang akan ditambahkan pacta resin bahanpelapis permukaan. Viskositas bahan pelapis ini akanmenentukan sifat lapisan yang terbentuk clanpenampilanpacta substrat. Tabel2a menunjukkan adanya kecenderu-ngan bahwa penurunan viskositas campuran bahanpelapis sebanding dengan penurunan kadar resin uretanakrilat yang digunakan. Viskositas bahan pelapis sangatditentukan daTi kadar resin clan monomer serta

konsentrasi fotoinisiator. Meningkatnya kadar fotoinisia-tor daTi2 % menjadi 3 % menyebabkan viskositas bahanpelapis tersebut semakin tinggi. Hal ini menunjukkanbahwa dengan penambahan fotoinisiator konsentrasi 3% menyebabkan jumlah radikal yang terbentuk semakinbanyak clan polimerisasi radikal mudah terjadi. Bilapenambahan konsentrasi fotoinisiator > 3 %, jumlahradikal yang terbentuk semakin ban yak, sehinggamenyebebkan kelebihan radikal dibanding bagian reaktifyang acta.

Tobe/ 20. Hasil pengukuran viskositas bahan pelapis.

resin: TPGDA

50 : 50

55: 45

60: 40

65 : 35 34

623660

693688

620640

Reaksi polimerisasiradikal dalam keadaan inimembentuk polimer dengan berat molekul rendahsehingga kekentalan bahan pelapispun mengalamipenurunan. Resin dalam perdagangan umumnyamerupakan oligomer yang telah dicampur denganmonomer reaktif sehingga memudah-kan penuangan.Pactapercobaan ini resin uretanakrilat dicarnpurdenganmonomer TPGDA sebanyak 35 % hingga 50 % beratresin. Alat pelapis yang biasa dipakai pacta prosespelapisan adalah pelapis tipe rol. Alat pelapis ini pactaumumnya mempunyai hasil yang cukup baik pactaviskositas lebih rendah dari 600 cpo PactakonsentrasiTPGDA 40 % hingga 50 % hila disimpansampai 14hariviskositasnya maksimum berkisar 494 cpoData tersebutmenunukkan bahwa viskositasnya masih dibawah 600cp sehingga lapisan yang dihasilkan masih cukup baik,sedang pactabahan pelapis dengan komposisi Resin/TPGDA 65/35 menghasilkan lapisan yang agakbergelombang karena viskositasnya > 600 cpo Hasilanalisis sidik ragam (Tabel 2a ) menunjukkan bahwaperlakuan komposisi bahan pelapis, konsentrasi

Tobe/ 2b. Sidik ragam pengaruh komposisi bahanpelapis, konsentrasi fotoinisiato dan penyimpananterhadap viskositas.

Keterangan .= berbeda nyata.

fotoinisiator clan waktu penyimpanan berpengaruhterhadap viskositas.

Terdapat interaksi antara konsentrasi fotoinisitor

clan komposisi bahan pelapis karena F hitung > F label0,05.Kandungan bahan mudah menguap merupakan suatuukuran mudah tidaknya suatu bahan menimbulkan banclanemisi yang tidak diinginkan. Resin uretan akrilatmengandungmonomerheksanadioldiakrilatclanTPGDA.Heksanadiol diakrilat clan tripropilen glikon diakrilatmerupakan monomer difungsional clan mempunyaiviskositas yang sangat rendah. Kemampuan monomerTPGDA sangat tinggi untuk menurunkan viskositas clansangat reaktif.Tabel3 menunjukkan bahwa kandunganbahan mudah menguap bahan pelapis yang digunakandalam percobaan ini maksimum sekitar 6,2 % clanpenguapan paling rendah adalah 2,0 %.

Tobe/ 3. Nilai rata-rata bahan mudah menguap padaberbagai komoposisi bahan pelapis dan konsentrasifo. Jinisiator.

Ketebalan lapisan. Pactaumumnya ketebalan lapisandapat dinyatakan dengan beratlsatuan luas atau !lm.Tabel4a menunjukkan bahwa semakintinggikonsentrasiresin clanfotoinisiator lapisan yang dihasilkan semakintebal. Ketebalan lapisan juga dipengaruhi jumlahpelapisan. Data yang disajikan pacta Tabel 4 amemberikan informasi teballapisan dengan komposisibahan pelapis yang mengandung 35-45 % monomerTPGDA,menghasilkanlapisandenganketebalanberkisarantara 9,2 - \3,6 g/m2.

96

om pOSISI

I

Konsentrasl-

NIial rata-rataresin: TPGDA fotoinisiator. ulangan

% kandun gaRbahan mudallmenguap. %

50 : 50

55 : 45 I 3 4.234 4,0

60: 40

65 : 35 I 3 2,874 2,00

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 lapisanuretan akrilat hasil iradiasi sinar-UV pada permukaankertas (glm2) dan penampilan.

resin:1PCDA

so: SO

55:45

60:40

34

= lapisan lengket

..* = lapisan rata

65: 35

.. = lapisankurangrata

..** = lapisanbergelombang

Analisis sidik ragam seperti tertera padaTabel4 b, foktorkomposisibahanpelapisclankonsentrasifotoinisiator berbengaruh terhadap ketebalan lapisanyang dihasilkan. Interaksi ketiga faktor yaitu antarakomposisi,konsentrasifotoinisiatorclanjumlah pelapisanberpengaruh terhadap teballapisan, hal ini dinyatakandengan (F hitung > F label 0,05).

Tabel4b. Sidik ragam pengaruh komposisi bahan pelapis,konsentrasi fotoinisiator dan jumlah pelapisan terhadapketebalan.

tabel 0.05

onsentrasi

fotoinisiator (B)

Keterangan : * = berbeda nyata

Bila pelapisan dilakukan 3 kali pelapisan akanmembentuk lapisan yang lebih tebal. Ketebalan yangtinggi akan menghasilkan penampilan lapisan yangkurang baik yaitu agak bergelombang. Untuk pelapisankertas yangdigunakan sebagai sampulbuku clanmajalahdiusahakan setipis mungkin, karena disampingmenghemat bahan pelapis juga akan memberikanpermukaan lapisan film yang rata.

Fraksi gel

Fraksi gel ditentukan oleh banyaknya ikatansilangyang terbentukselamaproses polimerisasiradikal.Tabel 5a menyajikan pengaruhkonsentrasi fotoinisiator,kecepatan konveyor clan komposisi bahan pelapisterhadap tingkat polimerisasi radikal yang ditunjukkanoleh fraksigel.

Jika konsentrasi fotoinisiatorrendah maka energisinar UV tidak terpakai secara efektif, dimana jumlah

radikal yang terbentuk sedikit, hila dibandingkan bagianyang 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 inimenyebabkan radikal tidak mampu memacu reaksipolimerisasi, akibat reaksi terminasi berjalan lebihdominan. Penambahan fotoinisiator sebanyak 3 %,nilainya fraksi gel yang terbetuk lebih besar hiladibandingkan dengan penambahan fotoinisiator 2 %.

Tabel Sa. Pengaruh kecepatan konveyor terhadappembentukanfraksigel (%),

Bila penambahan fotoinisiator > 3 % pad a kondisiiradiasi yang sarna fraksi gel yang terbentuk mengalamisedikit penurunan, karena tidak sempurnanya reaksipolimerisasi radikal yang terjadi. DaTi basil analisa sidikragam fraksi gel terhadap komposisi, konsentrasifotoinisiator clan kecepatan konveyor terdapat basilperbedaan nyata dengan perlakuan tersebut. Kecepatankonveyor berpengaruh terhadap pembentukan fraksi gel,karena semakin lambat kecepatan konveyor semakin besarjumlah iradiasi yang diterima oleh sampel, sehingga dapatmeningkatkan pembentukan radikal. Pada perlakuan initidak terdapat interaksi perlakuan antara komposisi bahanpelapis 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 terhadapfraksi gel.

label 0,05

Keterangan: * = berbeda nyata

97

..

.. ..

... ...oo. ....

... oo..

... oo..

]0,2 I 13,60I13,00I

" .oo ....10,65 13,90 14,00 .. oo. .... oto InISIator-,--xecep alan(%) konveyor,

m/menitresin: TPGDA

I

2

nIsuu,

50: 50 3 90,04 92,0 91,4

, ,55 : 45 I 3

I

93,0 92,04 93,5 92,0

:u60 : 40 I 3

I

96,0 94,04 94,5 93,0

, ,65 : 35 I 3

I

97,0 94,54 96,0 94,0

Prosiding Pertemuan llmiah llmu Pengetahuan dan Teknolog; Bahan'99Serpong, 19-200ktober 1999 ISSN 1411-2213

Flesibilitas

Sifatfleksibilitaslapisan sangatdiperlukankarenadalam penggunaannya,bahanyang dilapisisering dilipatatau dilengkungkan. Bila lapisan yang dihasilkan tidakfleksibel maka lapisan mudah terkelupas clanretak.Pengujian terhadap tleksibilitas dilakukan denganmenggunakan Bend test unit, dimana sampel dileng-kungkan pada sHinderdengan berbagai ukuran hingga180°.Diameter dimulai dari yang besar berdiameter 25mmke yangpalingkeeilberdiameter 3 mm(ada8 tingkatsilinderuntukmenentukanfleksibilitasyaitusilinderyangmempunyaidiameter25, 20, 10,8,6,4, clan3mm). Jikalapisan yang terbentuk dapat dilengkungkan pada alatBendtest unityangmempunyai diametersilinder<4 mmatau3 mmtanpa menyebabkankerusakanlapisan,berartilapisan yang diuji mempunyai fleksibilaitas yang baik.Hasil pengamatan yang dilakukan terhadap semualapisan dengan berbagai komposisi mempunyai nilaifleksibilitas < 3 mm, karena mempunyai kemampuandilengkungkansampaidiameter paling kecil3 mm tanpaterjadi keretakan clan pengelupasan lapisan. Dapatdisimpulkan oligomer uretan akrilat ini eoeok sebagaibahanpelapis kertas dilihat dari sifatkelenturantersebut.

Kilap

Kilap lapisanpermukaandiukurdengan menggu-nakanalat gloss-meter clanhasilnya disajikan pada Tabel6a.Data tersebut menunjukkan bahwa konsentrasifotoinisiator clankomposisi bahan pelapis yang dibuatdari eampuran resin clanTPGDA berpengaruh terhadapkilap. Kilap lapisan pada konsentrasi fotoinisiator 3 %lebih tinggi dibanding kilap lapisan jika hanyamenggunakan fotoinisiator sebanyak 2 %. MenurutGARRAT [9], laju polimerisasi yang lebih eepat atausemakin eepat pengeringan akan menghasilkan kilapyang lebih tinggi. Dengan konsentrasi fotoinisiator 3 %keeepatanpolimerisasi lebiheepathila dibandingdenganpenambahanfotoinisiatorsebanyak2 %. Padapereobaanini penambahan fotoinisiator sebanyak 4 % kurangefektifterhadap kilap lapisan. Hasil analisis sidik ragamsepertri tertera pada label 6 b, menunjukkan bahwakomopsisi resin uretan akrilat/TPGDA clankonsentrasifotoinisiator maupun keeepatan konveyor memberikanpengaruh yang nyata terhadap kilap. Tidak terdapatinteraksinantara komposisiclankonsentrasi fotoinisiatorsertakomposisidanjumlah pelapisan. Hasilanalisissidikragam pada sifat kilap lapisan terdapatinteraksi antarakomposisi bahan pelapis denganjumlah pelapisan yangtertera pada Tabel 6 b.

Hasil kilap lapisan dengan penambahan fotoini-siator sebesar 4 % berkisar 57 -68 %, sedang kilap lapisanhampir sarna dengan lapisan yang mengandungfotoinisiator sebanyak 3 % yaitu berkisar antara56-64%.Daridatakilap lapisanpermukaandenganbahanpelapisuretanakrilattersebutmemenuhipersyaratanhiladibanding dengan sampul majalah Indonesian pulp &

Tabe! 60. Kilap lapisan uretan akrilat rata-rata 2 ulanganhasil iradiasi sinar UV dengan kecepatan konveyor 4dan 5 m/menit.

ompOSlSI onsenl,asifoloinisiator,

%

'lap laplsan %. pad.kecepalan konveyor5m1menit dan jumlah

pelapisan

Ilap laplsan %, padakecepatan konveyor

4m/menit dan jumlahpelapisan

50: 50 234234234234

55 : 45

60 40

65 : 35

Tube! 6b. Sidik ragam pengaruh komposisi bahan pelapis,konsentrasi fotoinisiator dan jumlah pelapisan terhadapkilap (%).

'abel 0.05

Keterangan : * = berbedanyata

paper industry [11J mempunyai kilap berkisar 56 -62 %clankekerasan 28 detik.

Kekerasan.

Sifat kekerasan dipengaruhioleh komposisi resinclan densitas ikatan silang. Semakin tinggi konsentrasifotoinisiator semakin banyak reaksi ikatan silang yangterjadi.Bilakomoposisiresin mengandungmonomeryangberlebian akan menghambat terbentuknya farksigel clanmemerlukan fotoinisiator yang lebih banyak. Tabel 7 aclan6 b menunjukkan bahwa penambahan fotoinisiatordengan konsentrasi 2 % terhadap eampuran bahanpelapis, menghasilkan lapisan yang kekerasan pendu-lumnya hampir sarna dengan sampel sebelum dilapisi.Denganmenambahkanfotoinisiatorsebesar2 % tersebut,lapisan yang terbentuk masih agak lengket. Kekerasa~kertas sebelum dilapisi adalah 29,4 detik. Penambahanfotoinisiator sebesar 3 % terhadap eampuran bahanpelap'3, dapat meningkatkan kekerasan lapisan yangterbentuk. Keeepatan konveyor membe-rikan pengaruhterhadap jumlah radiasi yang diberikan pada sampel.

98

Pelap/san Permukaan Kertas Art dengan Rad/as! S/nar-UV Menggunakan Bahan Pelap/s Uretan Akrilat (Dal'Sono)

Semakin lambat kecepatan konveyor semakin banyakjumlah radiasi yang diterima. Kenaikkanjumlah iradiasiyangditerima dapatmeningkatkandensitasikatansilang.Tabel 7 menunjukkan bahwa kekerasan lapisan uretanakrilatpads permukaankertasArt yang diiradiasidengansinarUVpada kecepatankonveyor4 m/menitmengalamipeningkatan kekerasan pendulum maksimum dari 29,4detik menjadi 38 detik atau sekitar 29 % dari kekerasankertassebelumdilapisi.sedangpads kecepatankonveyor5 m/menit peningkatan kekerasan pendulum lapisanuretan akrilat maksimum yang dicapai sekitar 15,6 %.MenurutSENG(IO),nilaikekerasanpendulumdipengaru-hi oleh kekerasan substrat, apabila tebal lapisan < 30Mm. Pads percobaan ini ketebalan lapisan maksimumadalah 14glm2.

Tabel 7. Kekerasan pendulum lapisan uretan akrilat rata-rata 2 ulangan hasil iradiasi sinar UV dengan kecepatankonveyor 4 dan 5 mImenit.

SI

Resin : lPGDA I futoinisiat<r.(0/.)

Ketahanan terhadap bahan kimia, pelarut daDnods.

Pengujian sifat lapisan dilakukan dengan memberikantiga tetes dari masing-masing bahan kimia terhadapsampel. Pengujian tersebut menunjukkan bahwa kertasyang belum dilapisi tidak tahan terhadap bahan kimia,pelarut daDnoda, terlihat dengan perubahan sifat kertasyaitu permukaan kertas menjadi menggelembung, lunakdaDberwama putih.

Tabel 8 menunjukkan bahwa pacta umumnyalapisan yang dibuat dari campuran uretan daDTPGDAdengan komposisi 55/45, 60/40 daD 65/35 denganpenambahan fotoinisiator berkisar antara 3 - 5 %mempunyai ketahanan yang baik terhadap CH]COOHs%, Na2CO]1%, H2SO410 %, alkohol50 %, tiner daDnoda,Damonkurangtahan terhadapNaOH 10%. Sedanglapisan yang dibuat dengan bahan pelapis yangmengandung 2 % fotoinisiator tidak tahan terhadapbahankimia,pelarutdaDnoda.Halinipembentukanikatansilang lapisan film kurang sempuma daDlapisan yangterbentuk masih lengket serta derajat ikatan silangnyapun rendah, sehingga bahan kimia penguji tersebutbereaksi terhadap lapisan sehingga memasuki ruangintermolekulerdalam bahan yang dilapisi.

Tabel 8. Hasil pengujian ketahanan lapisan terhadapbOOankimia dan pelarut.

Keterangan: . = TOOan, + = agak tahan ,x = tidak tOOan

KESIMPULAN

Pelapisan permukaan kertas Art dapat dilakukandengancarnradiasi sinarUV menggunakanbahan pelapisuretan akrilat dengan mencampurkan TPGDA, daDfotoinisiator serta aditif. Hasil optimum diperoleh pactapenggunaan fotoinisiator 2-hidroksi-I-fenil propanonsebanyak 3 % pacta kecepatan konveyor 4 m /menitmenghasilkan lapisan yang yang cukup rata. Lapisantersebut mempunyai sifat kelenturan < 3 rom, ketebalanlapisansekitar9,20-13,60glm2daDkilapmaksimum64%.Kenaikankonsentrasi fotoinisiatotdaDresin meningkat-kan kekerasan, kilap daD ketahanan lapisan terhadapbahankimia daDpelarutseperti H2SO410%, CH]COOH10%, C2HpH 50 %, Na2CO] 1 %, daDtiner kecualiterhadapNaOH 10%.

UCAP AN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Sdr.Rojali, Sarimin dan Pramono daD seluruh operator iradiasiEB/UV (Instalasi Fasilitas Iradiasi) Pusat Penelitian daDPengembangan Teknologi Isotop daD Radiasi yang telahmemberikan layanan iradiasi pacta penelitian terse but.

DAFT AR PUST AKA

[I]. GARNETT,J.L, Application ofEB/UV Processingin paper coating, IAEA/UNDP/RCA, RegionalTraining Course on radiation curing of suracecoating on wood product, Jakarta ,4 -22 June1990,p.3.

[2]. HUSBANTS, M.J., STANDEN C.J., and,HAYWORD, G.A., Manual of resin for surfacecoating, Resin for surface coating, vol. 3(OLDRING,P.,and HAYWORD,G.,eds.),SITATechnologyMarketing,London (1987).

[3]. MARTIN, B. Acrylated Polyurethane olygomers,UVCuring and TechnologyVol.II, (pAPPAS,S.P.,ed.),MarketingCorp.Norwalk(1985).

()9

x

I

xI

xI

xI

xI

:i) I 3 I x - - - -xx I -x I x I x I x rx

55:45 I 3 I ++x I x Ix

(I}:4) I 3 I ++x I-x I x

65:35 I 3I

+4 +

Prosiding Pertemuan Ilmiah Ilmu Pengetahuan don Teknologi Bahl,n '99Serpong, 19 -20 Oktober 1999 1SSN 1411-2213

[4]. ANONYMOUS,Annual Bookof ASTM StandardsPart27 ASTM,Philadelphia, (1984)474.

[5]. ANONYMOUS,Annual Bookof ASTMStandardsPart27 ASTM,Philadelphia, (1984)468.

[6]. ANONYMOUS, Annual of BS Standards, Bendtest unit, (BS. 3900-E1)

[7]. ANONYMOUS, Paints and Varnishes, PendulumDampingTest[ISO1522-1973(E)] (1995)348.

[8]. ANONYMOUS,Annual Bookof ASTM StandardsPart27 ASTM,Philadelphia, (1984) 245.

[9]. GARRAT, P.G.,The flaringof radiationcurablepaintbased unsaturated acrylic binder, Proceedings Rat-Tech' 90, North America, VoL 1. Chicago (1990) 269.

[10]. SENG, H.P, Test methods for the characterisationof UV and EB cured printing varnishes, Part 1.Betagamma 1. (1989) 10.

[11]. DIRECTORY Indonesian Pulp & Industry 1997.

~ -~