Mengapa tinta ‘mleber’?

Beberapa waktu yang lalu saya mendapat surat dari mantan mahasiswa kesayangan saya. Dia sekarang berkecimpung dalam bidang ‘per-tinta-an’. Dalam suratnya itu dia bercerita tentang masalah yang pernah dihadapinya, yaitu tinta (water based) yang cenderung untuk ‘mleber’ kalau diaplikasikan pada suatu substrat, dalam hal ini diasumsikan sebagai kertas (maaf, saya bingung mencari kata yang tepat untuk istilah ‘mleber’ dalam Bahasa Indonesia). Cerita yang sangat bagus dan membuat saya ingin bercerita juga tentang apa yang terjadi ketika tinta ‘mleber’ dan bagaimana mencegahnya.

Untuk itu ada baiknya kita membahas dulu tentang bagaimana tinta bisa menempel di substrat atau kertas. Peristiwa menempelnya tinta yang terdiri dari pigmen, material pembawa (vehicle, misal air pada tinta ink-jet) dan aditif jika dikontakkan dengan kertas adalah salah satu contoh dari phenomena pembasahan (wetting).

Secara teoritik proses pembasahan dapat dikategorikan menjadi 3 jenis: pembasahan adesi (adhesion wetting), pembasahan penyebaran (spreading wetting) dan pembasahan immersi (immersion wetting).

Pembasahan adesi (adhesion wetting) adalah situasi dimana padatan yang semula berkontak dengan suatu uap kemudian dikontakkan dengan suatu fasa cair. Selama proses ini, suatu luas antarmuka padat-uap yang spesifik, A, digantikan oleh luas antarmuka padat-cair dan perubahan energi bebas proses ini diberikan dalam gambar 1a.

Dimana σ adalah tegangan antarmuka padat-uap (SV), cair-uap (LV), dan padat-cair (SL). W_a adalah kerja adesi. Dengan demikian maka penurunan energi antarmuka padat-cair σ_SL akan menaikkan kerja adesi (kenaikan energi bebas), sedangkan kenaikkan σ_SV dan σ_LV menurunkan energi yang diperoleh dari proses.

Pembasahan penyebaran (spreading wetting) terjadi pada situasi dimana suatu cairan (L1) dan padatan telah berkontak dan cairan tersebut menyebar untuk menggantikan (displace) fluida kedua (L2), biasanya udara. Selama proses penyebaran luas antarmuka antara padatan dan L2 berkurang sejumlah A, sedangkan antara padatan dan L1 naik dengan jumlah yang sama. Luas antarmuka antara L1 dan L2 juga naik selama proses. Perubahan luas antarmuka kedua kasus akan sama sedemikian sehingga total penurunan energi sistem (untuk proses spontan) akan menjadiseperti pada gambar 1b.

Dengan σ₁₂ adalah tegangan antarmuka antara fluida 1 dan 2. Jika, koefisien penyebaran (spreading coefficient), S adalah positif, maka L1 akan spontan menggantikan L2 dan menyebar keseluruh permukaan yang mungkin. Jika S negatif, proses penyebaran tidak akan terjadi secara spontan.

Pembasahan imersi (immersion wetting) terjadi ketika substrat padat yang semula tidak bersentuhan dengan cairan menjadi terendam seluruhnya dalam cairan L, menggantikan seluruh antarmuka padatan-udara V . Pada kasus ini perubahan energi bebas pada kesetimbangan ditentukan oleh dua faktor: komponen yang berhubungan dengan antarmuka padatan-udara A σ_SV dan antarmuka baru padatan-cairan A σ_SL dengan A adalah luas permukaan total padatan. Energi bebasnya lalu menjadi seperti pada gambar 1c.

Dari semua rumusan di atas maka jelaslah bahwa pada tinta ‘mleber’ terjadi karena adanya proses pembasahan penyebaran (spreading wetting). Agar proses pembasahan penyebaran ini tidak terjadi maka yang harus dilakukan adalah membuat spreading koefisien menjadi negatif atau nol. Sesuai dengan rumusannya maka hal ini dapat dilakukan dengan memodifikasi tegangan antarmuka dari pihak-pihak yang berkontak, yaitu substrat, dan tinta. Namun perlu diingat pula bahwa modifikasi yang dilakukan harus sedemikan rupa agar tetap dapat memfasilitasi terjadinya pembasahan adesi. Modifikasi pada tinta dapat dilakukan dengan penambahan surfaktan atau adiftif lain. Sedangkan modifikasi substrat dapat dilkukan dengan cara pelapisan film, mengubah komposisi substrat, dan morfologi lapisan substrat.

Nah…. Begitulah cerita tentang apa yang terjadi pada tinta yang ‘mleber’. Untuk tayangan berikutnya akan kita bahas tentang tinta itu sendiri serta kertas. So…. Stay tune in this blog !!!