Industri pembuatan cat merupakan salah satu industri tertua di dunia. Sekitar 20.000 tahun lalu, manusia yang hidup di gua-gua menggunakan cat untuk kegiatan komunikasi, dekorasi dan proteksi. Mereka menggunakan matrial-material yang tersedia di alam seperti arang (karbon), darah, susu, dan sadapan dari tanaman-tanaman yang memiliki warna yang menarik. Yang mengejutkan, cat-cat ini mempunyai keawetan yang baik, seperti yang ditunjukkan pada lukisan gua di Altamira Spanyol, Lascaux Spanyol, cat batu orang Aborigin di Arnhem Land Australia, dan lukisan-lukisan prasejarah lainnya yang ditemukan.
Orang-orang Mesir kuno mengembangkan cat menjadi lebih kaya warna, mereka menemukan cat warna biru, merah, dan hitam dengan mengambilnya dari akar tanaman tertentu. Kemudian orang-orang Mesir itu menemukan kasein sebagai perekatnya. Seiring dengan waktu, manusia mulai menemukan minyak tanaman dan resin dari fosil untuk mengganti darah dan susu sebagai perekat cat. Saat ini walaupun telah ditemukan perekat/resin yang semakin baik dengan berkembangnya teknologi kimia, resin-resin natural hingga kini masih banyak dipakai.
Salah satu cara meningkatkan nilai tambah suatu bahan adalah dengan melapisi permukaan bahan tersebut dengan bahan lain yang lebih lebih tinggi nilainya. Pengetahuan tentang pelapisan permukaan bahan, secara umum dikenal sebagai surface coating knowledge. Bagian ini meliputi: metal coating (electro coating, galvanizing), plastic coating, paper coating, powder coating dan tentang cat itu sendiri. Jadi cat merupakan bagian kecil dari sebuah ilmu yang jauh lebih besar, yaitu ilmu tentang surface coating.
Cat adalah suatu cairan yang dipakai untuk melapisi permukaan suatu bahan dengan tujuan memperindah (decorative), memperkuat (reinforcing) atau melindungi (protective) bahan tersebut. Setelah dikenakan pada permukaan dan mengering, cat akan membentuk lapisan tipis yang melekat kuat dan padat pada permukaan tersebut. Pelekatan cat ke permukaan dapat dilakukan dengan banyak cara: diusapkan (wiping), dilumurkan, dikuas, disemprotkan (spray), dicelupkan (dipping) atau dengan cara yang lain. Cat dapat digunakan pada hampir semua jenis objek, antara lain untuk menghasilkan karya seni (oleh pelukis untuk membuat lukisan), salutan industri (industrial coating), bantuan pengemudi (marka jalan), atau pengawet (untuk mencegah korosi atau kerusakan oleh air).
Secara umum cat tersusun dari 5 bahan dasar, yakni:
Binder (resin, sebagai pelekat/lem)
Resin atau binder merupakan komponen utama dan yang paling penting dalam cat. Resin berfungsi merekatkan komponen-komponen yang ada dan melekatkan keseluruhan bahan pada permukaan suatu bahan (membentuk film). Resin pada dasarnya adalah polymer dimana pada temperatur ruang (atau temperatur applikasi) bentuknya cair, bersifat lengket dan kental. Ada banyak jenis resin, seperti: Natural Oil, Alkyd, Nitro Cellulose, Polyester, Melamine, Acrylic, Epoxy, Polyurethane, Silicone, Fluorocarbon, Venyl, Cellolosic, dan lain-lain
Setiap jenis resin mempunyai banyak sekali tipe dan turunanya, bahkan kombinasi antara satu resin dengan resin yang lain juga menambah perbendaharaan jenis resin baru. Daya tahan, kekuatan dan karakter cat secara keseluruhan sangat dipengaruhi oleh jenis resin yang dipakai.
Pigment (pewarna)
Pigment dan dyestuff adalah bagian dari colorant(pewarna). Dyestuff bersifat larut dalam solvent, sedang pigment tidak. Pigment merupakan padatan halus (bubuk) yang ditambahkan ke dalam cat. Pigment memiliki beberapa fungsi penting dalam cat seperti memberi karakter khas pada penampakan cat tersebut, seperti: warna, derajat kilap (gloss) maupun daya tutupnya, memberi nilai tambah pada karakter kekutan cat tersebut, seperti kekuatan terhadap cuaca, korosi, panas atau api, serta meningkatkan sifat, seperti meningkatkan kekerasan, kelenturan, daya tahan terhadap abrasi.
Secara umum pigment dibagi menjadi dua kategori besar, yakni pigment organik dan pigment anorganik. Pigment organik adalah pigment yang terbentuk dari senyawa-senyawa organic (karbon), seperti Fast Red 2R - Pigment Red 21, Phthalocyanine Blue, Phthalocyanine Green G - Pigment Green 7(74260) dan lain-lain. Sedangkan contoh pigment anorganik adalah Zinc Oxide, Zinc Chromate, dan lain-lain.
Pigment anorganik mempunyai daya tahan solvent, kimia, daya tutup, kemudahan terdispersi, stabilitas terhadap panas, cahaya dan cuaca yang lebih bagus dibanding pigment organic. Namun dalam kecerahan dan tinting strength, pigment organic umumnya lebih bagus dibanding anorganik.
Solvent (pelarut)
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.
Solvent biasanya dibagi berdasarkan struktur kimia atau karakteristik fisikanya. Penggolongan solvent berdasarkan struktur kimia adalah sebagai berikut:
- Hidrokarbon
Sesuai namanya maka pada golongan ini terdiri dari solvent-solvent dimana unsur hidrogen (H) dan carbon (C) menjadi struktur dasarnya. 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.
- 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.
Filler/Extender (bahan pengisi)
Extender atau filler ditambahkan ke dalam cat dengan tujuan untuk menurunkan harga, namun dalam hal tertentu extender ditambahkan untuk memberbaiki sifat cat.
Extender umumnya mempunyai refractive index yang kecil (atau rendah daya tutupnya) dibanding pigment. Contoh dari filler/extender adalah Calcium Carbonat, Kaolin Clay, dan Talc Powder
Additive (bahan tambahan)
Disamping ke empat komponen seperti resin, pigmen, solvent dan extender, ada beberapa komponen lain yang ditambahkan dalam jumlah sangat sedikit ke dalam cat, yakni additive. Komponen-komponen ini, sekalipun ditambahkan dalam jumlah sedikit, namun memberi kontribusi yang sangat besar terhadap sifat cat, sehingga cat dapat diproses, disimpan dan dipakai seperti harapan kita.
Additive biasanya dibagi berdasarkan fungsinya. Berikut ini adalah beberapa additive yang biasa dipakai dalam industri cat.
MEMPERCEPAT ATAU MEMPERMUDAH PROSES
- WETTING AGENT, untuk mempermudah atau mempercepat proses penggantian udara dan air oleh resin pada permukaan pigment atau extender
- DISPERSING AGENT, untuk mempermudah distribusi pigment dan extender ke dalam cairan resin
MENGURANGI AKIBAT JELEK SELAMA PENYIMPANAN
- ANTI SKINNING AGENT, untuk mencegah proses pengulitan pada permukaan cat (oil atau alkyd base resin) selama penyimpanan
- THICKENING AGENT, untuk mempertahankan kekentalan cat atau melindungi cat selalu dalam kondisi koloid
- ANTI SETTLING AGENT, untuk mempertahankan pigment selalu berada pada kondisi dispersi yang stabil dalam campuran, sehingga tidak mengendap.
MENGURANGI AKIBAT JELEK SELAMA PEMAKAIAN
- ANTI SAGGING, untuk mencegah turunnya atau melelehnya cat jika dipakai pada permukaan tegak
- LEVELLING AGENT, untuk meningkatkan kualitas permukaan cat, sehingga permukaannya rata tidak bergelombang
- ANTI FLOODING & FLOATING, untuk mencegah pemisahan pigment baik secara vertikal maupun horisontal
- ANTI FOAMING, untuk mencegah atau menghilangkan timbulnya busa pada permukaan cat
MEMPERBAIKI ATAU MERUBAH SIFAT FILM
- ANTI STATIC AGENT, untuk mencegah atau mengurangi timbulnya arus listrik static selama pemaikaian
- DRYER, untuk mempercepat reaksi oksidasi dan polymerisasi dari ikatan tak jenuh pada cat jenis alkyd atau synthetic (mengandung drying oil).
- CATALYST, untuk mempercepat reaksi crosslinking antara resin amino dan alkyd polyol (atau turunannya), biasanya dipakai senyawa-senyawa asam organik maupun anorganik
- PLASTICIZER, untuk meningkatkan fleksibilitas cat, terutama pada cat yang mempunyai berat molekul yang besar, seperti NC.
- ANTI FOULING AGENT, untuk mencegah timbulnya atau melekatnya tumbuhan air laut pada dasar dinding kapal
- MATTING AGENT, untuk menurunkan derajad kilap lapisan cat (dari gloss ke semi gloss atau dari semi ke dof/matt)
- ANTI FUNGUS, untuk mencegah timbulnya jamur
