PROSES PRODUKSI CAT TEMBOK

PROSES PRODUKSI CAT TEMBOK

LAPORAN

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Praktikum Kimia Industri

DISUSUN OLEH KELOMPOK 5B

Sinta Marfiani 140210120001 Annisa Qonita Firda 140210120048

Fadhlan F. 140210120006 Atika N. 140210120058

Ulfy D.N. Hamdani 140210120018 Maulana Muhammad 140210120068 Ikbar Ar-Rumaisha 140210120028 Meiga Kurniawati 140210120069 Emille 140210120030 Arnel Amalia P. 140210120076 Farras Famela Dhiya 140210120045 Fitri Firdausi Ashadi 140210120086

UNIVERSITAS PADJADJARAN

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM DEPARTEMEN KIMIA

LABORATORIUM KIMIA MATERIAL

PROSES PRODUKSI CAT TEMBOK

I. TUJUAN PERCOBAAN

1.1 Mempelajari dan mempraktekan proses produksi pembuatan cat tembok.

1.2 Mampu menghitung kelayakan ekonomi pembuatan cat HPP, biaya produksi operasional, keuntungan, BEP, PBP.

1.3 Mampu merancang proses produksi pembuatan cat semi komersial.

II. PRINSIP PERCOBAAN

Percobaan ini didasarkan pada prinsip sebagai berikut : 2.1 Reaksi Polimerisasi

Reaksi pembentukan suatu polimer yang terdiri dari kumpulan struktur monomer yang berulang

2.2 Pengikatan Resin

Proses pengikatan resin akrilik pada polimer yang berfungsi membentuk lapisan tipis (film) pada cat

2.3 Pembentukan Pigmen

Proses pembentukan pigmen pada lapisan tipis (film) cat menggunakan Titanium dioksida (TiO₂) sebagai proteksi terhadap sinar UV

III. REAKSI

Reaksi pembentukan cat dari resin akrilik

n

2013) Polimerisasi

Adisi

Metil metakrilat Poli(metil metakrilat) Sebagai cat lateks

IV. TEORI DASAR

Cat didefinisikan sebagai tebaran koloid dari pigmen dalam sarana (resin dan pelarut). Dengan demikian sifat cat sangat tergantung pada ukuran partikel dan permukaan pigmen. Tebaran pigmen adalah proses untuk membasahi dan melepas partikel utama pigmen dan menebarkannya ke dalam media secara merata. Dalam menghindari koagulasi dan menjaga agar kondisi tetap stabil, hal yang sangat penting adalah kontrol yang didasarkan atas kimia koloid dan kimia antar-permukaan (Sucahyo, 2011).

Cat adalah berbagai komposisi cair, liquefiable, atau komposisi mastik dimana, setelah diaplikasikan pada substrat dalam sebuah lapisan tipis, ia akan terkonversi menjadi lapisan padat. Ia biasa digunakan untuk mewarnai, melindungi atau menyediakan tekstur pada objek (Berendsen, 1989).

Cat pertama kali digunakan sebagai pelapis protektif oleh bangsa- bangsa Mesir dan Israel, yang mengaplikasikan pitches dan balsam pada kayu di kapal-kapal mereka. Seniman di zaman awal juga menggantungkan dengan mudah pada zat-zat alam yang tersedia untuk membuat cat, seperti pigmen alami Bumi, arang, jus beri, lard, darah dan getah sadap pada abad keduapuluh sebagai perubahan berarti dalam komposisi dan pembuatan cat (Baov, 1981).

Cat mengandung berbagai komposisi seperti resin – bagian pembentuk film pada cat, termasuk diantaranya polivinil asetat (PVA), alkyd resin dll;

pelarut – digunakan untuk menipiskan atau mendispersikan resin, meningkatkan ketahanannya, menyediakan kemudahan aplikasi dan pembentukan film cat contohnya kerosene dan air (Dumitiu & Jitaru, 2011).

Gambar 1, Reaksi pembentukan Alkyd Resin (Sucahyo, 2011)

Pigment – secara dasar; seperti titanium dioksida (TiO2) yang memberi pengaruh pada penyembunyian kapabilitas film cat dan memastikan proteksi sinar ultraviolet (Woodbridge, 1991)

Bagian sekunder, yakni ekstender – menyediakan sebagai filter dan membantu mengendalikan viskositas dan kilap pada cat. Contohnya meliputi:

Kalsium karbonat (CaCO₃), kaolin dan talcum; Pewarna – cairan pemberi warna yang memberikan cat warna-warna akhir yang diinginkan; Zat aditif – suatu zat yang ditambahkan pada jumlah kecil untuk memberikan cat berbagai kualitas yang dibutuhkan seperti kemampuan untuk mengering secara normal, menyimpan tenaga, memodifikasi tegangan muka, meningkatkan laju alir, meningkatkan penampilan akhir, meningkatkan puncak basah, meningkatkan stabilitas pigmen, menyediakan sifat antibeku, control foaming, control skinning, dll (Bently and Turner, 1997).

Tipe lain aditif termasuk diantaranya katalis, penebal (thickener) seperti hidroksietil dan selulosa (Natrosol); stabilizer, emulsifier, teksturizer, promotor adhesi, stabilizer ultra-violet (UV), flattener (agen de-glossing), biosida untuk melawan pertumbuhan bakteri, pengawet dan pengering (Gunorubon & Misel, 2014).

Akrilik merupakan polimer adisi sintetik, sering digunakan sebagai binder dalam pembuatan cat karena memiliki gaya adhesi yaitu gaya tarik menarik antar partikel. Akrilik berbentuk cairan tidak berwarna, bau tajam khas, mudah terbakar, rumus molekul C₃H₄O₂, Berat molekul 72,06 g/mol, Titik didih 141ºC ,Titik leleh 14ºC, Titik nyala 50ºC, Kerapatan relatif (air = 1) 2,5 dan Tekanan uap 3,1 mmHg pada 20 ºC. Dalam kimia organik , kelompok acryloyl adalah kelompok fungsional dengan struktur H₂C=CH-C(=O) dengan Nama IUPAC prop-2-enoyl, dan juga dikenal sebagai acrylyl atau hanya akrilik. Senyawa mengandung kelompok acryloyl dapat disebut sebagai senyawa akrilik (Sucahyo, 2011).

Bahan pengikat berfungsi agar cat dapat membentuk lapisan film tipis dan merekat pada benda yang dilapisi titik. Bahan-bahan ini biasanya adalah alkyd resin, epoxy resin, minor resin, silikon resin, dan lateks. Zat pewarna atau pigmen biasanya berupa partikel padat yang mudah terdispersi dalam cat dan dapat memberikan warna, daya tahan, daya tutup dan melindungi besi dari korosi.

Pelarut yang ditambahkan ke dalm cat berfungsi melarutkan zat pengikat dan mengencerkan sehingga kekentalan cat dapat diatur sesuai dengan standar. Zat pengisi digunakan untuk biasanya digunakan untuk menambahkan volume dari cat sehingga dapat menurunkan harga produksi cat. Zat pengisi yang biasanya digunakan adalah barium sulfat, kaolin, mika, talk, dan paris white. Zat aditif yang digunakan dalam proses pembuatan cat biasanya digunakan untuk meningkatkan performansi cat. Zat yang biasanya digunakan antara lain (Shreve, 1956):

a. Bioaktif aditif

Bahan ini untuk mencegah timbulnya mikroorganisme seperti jamur.

Bahan-bahan yang biasa digunakan adalah Barium metaborat, Diklorofluamida, dll.

b. Viskositas Modifier

Formulasi cat biasanya dalam bentuk larutan encer sedangkan dalam bentuk konsentrat biasanya harus ditambahkan bahan pengental agar dapat mempertahankan dalam cat sesuai dengan keinginan. Bahan-bahan yang biasanya digunakan adalah CMCNa, AllginatNa, PVA, dll. Bahan ini biasanya digunakan untuk mempertahankan bahan pengisi dan pewarna tetap terdispersi.

c. Dispersing Agent d. Antifoam

Untuk menghilangkan busa dan selama produksi cat.

e. Slip Agent

Untuk melicinkan permukaan film sehingga lapisan cat mengkilat.

Biasanya digunakan sodium silikat

V. ALAT DAN BAHAN 5.1 Alat

1. Gelas kimia 2. Mixer (Pengaduk) 3. Neraca analitis

4. Pemanas Listrik/ Hot Plate 5. Spatula

6. Wadah (Reaktor/ Tangki)

5.2 Bahan

1. Aquades (H2O)

2. HE Selulosa (Natrosol) 3. Natrium Karbonat 4. Pine Oil

5. Polimer Akrilik

6. Titanium dioksida (TiO2) VI. PROSEDUR

Sebanyak 12,5 gram natrosol (HE Selulosa) dilarutkan dalam air panas, kemudian setelah tercampur sempurna diambahkan 1300 gram kalsium karbonat dan diaduk hingga merata. Lalu sebanyak 250 gram akrilik dimasukkan dan diaduk hingga merata. Kemudian ditambahkan 25 gram pine oil dan diaduk hingga merata selama beberapa menit, lalu ditambahkan 125 gram titanium dioksida dan diaduk kembali hingga merata. Cat yang telah diproduksi lalu dimasukkan dalam kantung plastik.

VII. DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN 7.1 Tabel Pengamatan

Zat Perlakuan Hasil

Natrosol

 ditimbang

 dilarutkan dalam akuades

m = 12,5 gram

Kalsium karbonat

 ditimbang

 dimasukkan dalam wadah berisi larutan natrosol

 diaduk dengan mixer

m = 1300 gram

larut

terbentuk emulsi berwarna putih

Akrilik

 ditimbang

 dimasukkan dalam campuran reaksi

 diaduk dengan mixer

m = 250 gram

Pine Oil

 ditimbang

 dimasukkan dalam campuran reaksi

 diaduk dengan mixer

m = 25 gram

Titanium dioksida

 ditimbang

 dimasukkan dalam campuran reaksi

 diaduk dengan mixer

m = 125 gram

cat tembok jadi Cat tembok

hasil reaksi

 dimasukkan dalam kantung plastik

7.2 Perhitungan 7.2.1 Biaya Investasi

Modal Tetap:

 Timbangan : Rp 420.000,- (kapasitas 100 kg)

 Reaktor (drum bekas 100 L) : Rp 75.000,-

 Motor pengaduk : Rp 3.250.000,- (kapasitas 5 kg)

 Wadah-wadah : Rp 200.000,-

 Perlengkapan lainnya : Rp 150.000,- + Total Modal Tetap : Rp 4.095.000,-

Modal Kerja

 Persediaan bahan baku dan kemasan : Rp 540.000,-

 Persediaan bahan jadi : Rp 1.235.000,- + Total Modal Kerja : Rp 1.775.000,-

7.2.2 Total Investasi

Total Modal = Modal Tetap + Modal Kerja = Rp (4.095.000,-) + (1.775.000,-) = Rp 5.870.000,-

7.2.3 Biaya Operasional

 Biaya bahan baku dan kemasan :

o Air bersih (1520 g (%) x Rp3000,00/kg) : Rp. 4.560,00 o HE Cellulose (25 g (%) x Rp52.000,00 /kg) : Rp. 1.300,00 o Kalsium karbonat (2600 g (%) x Rp 2000,00/kg) : Rp. 5.200,00 o Polimer Akrilik (500 g (%) x Rp 20.000,00 /kg) : Rp 7.500,00 o Pine oil (50 g (%) x Rp 25.000,00/kg) : Rp 1.250,00 o Titanium dioksida (250 g (%) x Rp 5000,00 /kg) : Rp. 1.250,00 o Pewama (5 ml (%) x Rp40.000,00/kg) : Rp 200,00 +

Total Biaya Bahan Baku : Rp 21.260,-

 Penyusutan peralatan (depresiasi alat) : Rp 11.090.000,-

 Biaya operasional penjualan : Rp 5.103.000,- + Total Biaya Operasional : Rp 16.214.260,-

7.2.4 Perhitungan HPP

 Harga pokok bahan baku : Rp 21.260,- (untuk 5 kg)

 Biaya HPP/kg : Rp 4.252,-

Apabila produk tersebut dijual per unit Rp 5.000,- maka :

 Keuntungan/ kg = HPP/ kg – Harga Pokok Penjualan/kg

= Rp 748,- x (1000 kg/hari x 25 hari/bulan)

= Rp 18.700.000,-/ bulan .

7.2.5 Perhitungan Break Even Point (BPP)

 BEP = Biaya operasional/ bulan : harga jual (kapasitas 1000 kg/hari)

= Rp 16.214.260,- : (Rp 5.000,-/kg x 1000 kg/hari)

= 3,24 buah/hari

7.2.6 Perhitungan Pay Back Period (PBP)

 PBP = [(Total Investasi) : [(Target Penjualan/hari – BEP/hari) x keuntungan/

kg x hari kerja/bln] ]

= [(Rp 5.870.000,-) : [ (10 buah/hari – 3,24 buah/hari) x Rp 748,-/kg x 25 hari/bulan)] ]

= [(Rp 5.870.000,-) : (126.412)]

= 46,435 bulan = ~ 4 tahun VIII. PEMBAHASAN

Pada percobaan kali ini bertujuan untuk mempelajari dan mempraktekan proses produksi pembuatan cat tembok, menghitung kelayakan ekonomi pembuatan cat HPP, biaya produksi, operasional, keuntungan, BEP (Break Even Point), PBP (Pay Back Period), serta merancang proses produksi pembuatan cat semi komersial.

Pertama-tama HE Cellulose atau yang lebih dikenal dengan natrosol ditimbang dengan menggunakan neraca analitis sebanyak 25 g. HE Cellulose atau natrosol berfungsi sebagai zat perekat (binder) yang akan membuat cat dapat menempel pada tembok. Setelah itu, HE Cellulose dilarutkan dalam air panas sebanyak 1520 kg. Air berfungsi sebagai pelarut, dan karena dipanaskan maka kelarutan natrosol akan meningkat. Pelarut ini ditambahkan ke dalam cat untuk melarutkan zat pengikat dan mengencerkan cat sehingga kekentalan cat dapat diatur sesuai dengan standar.

Air yang digunakan adalah air dingin. Karena itulah, untuk memperbesar kelarutan HE Cellulosa dilakukan pengadukan menggunakan mixer (pengaduk).

Hal ini bertujuan untuk memperbesar tumbukan antar molekul-molekul HE Cellulose dengan molekul air, sehinggga proses pelarutan menjadi lebih cepat.

Gambar 2, Struktur dari Hidroksietil Selulosa (merek dagang Natrosol^®) Setelah larut sempurna, kalsium karbonat, CaCO₃ ditambahkan sedikit demi sedikit sebanyak 1300 g sambil diaduk hingga merata. Pengadukan berfungsi untuk mempercepat pelarutan. Pada proses pengadukan ini menggunakan alat bantu mixer yang memiliki kecepatan yang dapat diatur.

Proses pengadukan ini dapat pula menggunakan pengaduk biasa, akan tetapi kurang efektif karena membutuhkan waktu yang lama dan membutuhkan tenaga atau energi yang cukup besar untuk mencampurkan larutan HE Cellulose dan kalsium karbonat.

Kalsium karbonat yang ditambahkan digunakan sebagai bahan pengisi.

Kalsium karbonat ini dapat digunakan untuk menambahkan volume cat, sehingga dapat menurunkan harga produksi cat. Zat pengisi lainnya yang biasanya digunakan adalah barium sulfat, kaolin, mika, talk, dan paris white.

Setelah terbentuk larutan berwama putih, polymer acrylic ditambahkan sebanyak 250 g dan diaduk hingga merata dengan menggunakan mixer agar proses pencampuran berlangsung cepat. Polymer acrylic ini dapat membentuk lapisan film tipis dan merekat pada benda yang dilapisi serta akan membuat lapisan cat yang telas dioleskan pada dinding atau tembok telihat rata dan halus.

Bahan-bahan yang biasa digunakan adalah alkyd resin, epoxy resin, amino resin, silicon resin, dan lateks. Sedangkan untuk cat kayu dan besi biasanya digunakan