BAB II PRETREATMENT
A. PENGERTIAN
Berdasarkan susunan kata, maka pretreatment maka pretreatment dapat diartikan sebagai, pre sebagai, pre : sebelum, sebelum, dan treatment : proses proses atau atau perlak perlakuan. uan. Penger Pengertia tian n umum umum pretreatment adalah adalah suatu suatu proses proses yang yang dijala dijalanka nkan n sebelu sebelum m melaku melakukan kan proses proses inti. inti. Penger Pengerti tian an khusus pretreatment painting adalah painting adalah proses proses pendahul pendahuluan uan terhadap terhadap bahan sebelum sebelum dilakukan pengecatan. Tujuan pretreatment Tujuan pretreatment painting ialah : a.
b.
Menambah daya rekat (adhesi (adhesi)) antara cat dengan bahan dasar (part) Menambah Menambah ketahana ketahanan n terhadap terhadap karat karat pada hasil hasil pengecatan pengecatan Proses pretreatment yang dilakukan sebelum pengecatan, sangat berpengaruh
terhadap kualitas pengecatan, dan hal ini berkaitan dengan proses pengerjaan sebelum part di-loading untuk proses pengecatan. Cat tidak akan menempel dengan sempurna pada permukaan part sebelum melalui proses pretreatment (untuk part logam). Hal ini disebabkan oleh : •
Pros Proses es pemb pembua uata tan n part part sela selalu lu dila dilapi pisi si deng dengan an miny minyak ak untuk untuk mengh menghin indar darii terjadinya karat selama menunggu proses lanjutan.
•
Daya kohesi antara partikel cat lebih kuat daripada daya adhesi logam dengan cat. Hal ini menyebabkan cat tidak mudah menempel pada logam tanpa media khusus. Media ini yang disebut phosphate disebut phosphate yang diperoleh dari proses pretreatment. Berdas Berdasar ar cara cara pengerj pengerjaan aannya nya,, pretr pretreatm eatment ent dibedak dibedakan an menjad menjadii dua yaitu yaitu
deng dengan an cara cara pence pencelu lupa pan n (dipping ) dan dan deng dengan an cara cara peny penyem empr prot otan an spraying (spraying ). ). Sedangkan Sedangkan berdasarkan berdasarkan jenis larutan larutan Phospat yang digunakan, digunakan, maka ada beberapa jenis proses Phosphating yakni Besi (Iron), Zinc, dan Alumunium Phospate. B. FLOW PROCESS PRETREATMENT
Semua emua logam ogam permu permukaan kaannya nya,,
atau atau steel eel
par part
sebel ebelum um
dica dicatt
har harus
dipe diperrsiap siapka kan n
sehing sehingga ga kondi kondisi si part part terseb tersebut ut bers bersih ih dari dari hal-hal hal-hal yang yang dapat dapat
mengurangi ketahanan daya rekat cat. Persiapan tersebut dapat dibedakan menjadi dua cara, yaitu : 1. Secara Mekanis, Mekanis, misalnya : sanding, buffing, spraying . 17
2. Secara Kimiawi (Chemical Cleaning ), misalnya degreasing . Pada prinsipnya, aliran proses pretreatment sebagai berikut :
Pre Degreasing
Degreasing
Rinsing 1
Rinsing 2
Surface Conditioning
Phosphating
Rinsing 3
Rinsing 4
DI Water
Dry Oven
Sedangkan untuk part plastik, proses pretreatment yang dilakukan berbeda dengan part steel. Secara umum proses pretreatment part plastik merupakan cleaning terhadap part dari kotoran/debu, sisa-sisa mould release (silicon), dan lain-lain. Pretreatment terhadap part plastik diantaranya : a. b.
Secara Mekanis, misalnya : sanding, air blow Secara Kimiawi (Chemical Cleaning ), misalnya washing air, washing benzene atau IPA (Iso Propyl Alkohol)
c.
Secara Elektrik ( Electric Cleaning ), misalnya anti electrostatic unit
Penjelasan masing-masing tahap proses pretreatment terhadap part steel sebagai berikut : 1. Pre-degreasing
Pre-degreasing merupakan proses persiapan permukaan metal sebelum degreasing. Tujuan dari pre-degreasing sebagai berikut : a. Menghilangkan sebagian besar kontaminasi yang berasal dari senyawa organik 18
b. Menghilangkan pengotor zat organik lain untuk memudahkan dalam proses degreasing Pada umumnya ada tiga jenis proses perlakuan pre-degreasing yaitu : a. Pre-degreasing dengan air panas ( Hot Water ), biasanya dengan menggunakan
semprotan yang bertekanan tinggi. Pre-degreasing cara ini hanya efektif untuk kotoran yang berasal dari zat organik dan sifatnya masih baru. Hot Water Rinse berfungsi untuk membersihkan minyak dan lemak yang menempel pada part yang akan diproses. Hot Water Rinse biasanya berupa air panas dengan suhu berkisar 40 - 50
° C.
b. Pre-degreasing dengan kerosin, biasanya disemprotkan dengan cara manual
atau digosok dengan tangan.
Pre-degreasing dengan kerosin sangat efektif
untuk tujuan pre-cleaning. Kelemahan cara ini yaitu kerosin merupakan suatu senyawa
pengkontaminasi pada proses degreasing. Selain itu
kerosin
merupakan bahan yang mudah terbakar dan kurang baik untuk kesehatan. c. Pre-degreasing dengan menggunakan produk water based ( bahan dasar air).
Water based merupakan campuran dari bahan surfactan (bahan penurun tegangan permukaan) yang dapat dipakai dengan sistem semprot secara manual, digosok dengan tangan, atau dengan disemprot yang bersirkulasi. Kelebihan dari sistem pre-degreasing yang memakai produk water based adalah : a. Sangat efektif untuk berbagai jenis pengotor organik b. Tidak menimbulkan kontaminan pada proses degreasing c. Dapat digunakan sebagai proteksi terhadap karat dalam waktu yang lebih lama d. Tidak merusak lingkungan
2. Degreasing
Degreasing adalah suatu proses pencucian part dengan menggunakan larutan Alkali. Tujuan proses degreasing sebagai berikut :
19
a. Untuk membersihkan kotoran-kotoran yang menempel pada part, baik berupa senyawa organik maupun anorganik b. Untuk mengontrol permukaan metal supaya mendapatkan susunan kristal yang baik Hal ini sangat beralasan, karena pada proses pembentukan part sangat dipengaruhi oleh beberapa aspek yang dapat menimbulkan berbagai kotoran. Beberapa bentuk pengotor organik ialah : a. Minyak pada CKD part b. Sealer-sealer lama c. Minyak dari mesin stamping / pressing d. Kerosin dari proses pre-degreasing Sedangkan yang termasuk kedalam kotoran an-organik sebagai berikut : a. Serbuk metal, yaitu partikel Besi, Aluminium, ataupun Zinc b. Metal oxida, yaitu pembentukan korosi pada permukaan metal (karat / endapan) c. Garam-garam, yaitu kontaminasi pada waktu handling atau pengiriman. Mekanisme proses pembersihan terdiri dari beberapa tahapan, yaitu : a. Kontak, yaitu larutan pembersih menutupi seluruh area benda kerja b. Wetting, yaitu reaksi emulsifikasi senyawa-senyawa pengkontaminasi organik c. Pelepasan, yaitu pergerakan secara fisikal dari pengkontaminasi anorganik pada benda kerja yang sedang diproses Dengan proses degreasing, part dibersihkan dari berbagai macam kotoran, oleh karena itu bahan-bahan yang dipakai sebagai medium pembersih harus memenuhi beberapa kriteria, antara lain : a. Setiap formula pembersih / cleaner harus mempunyai sifat membersihkan
(detergency) b. Pembersih harus mempunyai pengontrol terhadap busa c. Pembersih harus bersifat fleksibel d. Pembersih harus bersifat tahan lama e. Pembersih harus bersifat mudah dibilas Untuk memperoleh bahan yang memenuhi kriteria seperti diatas, maka paduan dari bahan-bahan harus diformulasikan, sehingga hasilnya memenuhi tuntutan kriteria tersebut. Dalam hal ini, komponen-komponen yang diperlukan dalam Alkaline Cleaner (pembersih yang bersifat basa), antara lain : 20
a. Garam-garam Sodium, Hidroksida, Borak, Karbonat, Silikat, b. Surfactan c. Surface Conditioner (senyawa untuk mengaktifkan metal) d. Defoamer (anti busa) Parameter dalam proses pembersihan part (degreasing) dapat dibedakan menjadi dua, yaitu : 2.1. Parameter operasional pada pembersih a. Konsentrasi, diperlukan dalam operasional sesuai dengan standar kontrol yang diberikan b. Temperatur,
yaitu suhu medium pembersih pada saat dipakai untuk
membersihkan part. Temperatur operasi degreasing sekitar 40 - 50 °C. c. Tekanan penyemprotan (untuk proses spray), sekitar 0,5-1,5 kg/cm2 d. Waktu, sekitar 5-10 menit 2.2. Parameter operasional dari pembersih yang merupakan hasil titrasi a. Kebasaan bebas ( Free Alkalinity), digunakan untuk menentukan keefektifan
konsentrasi larutan. Free Alkalinity larutan sekitar 7 - 10. b. Kebasaan total (Total Alkalinity), untuk menentukan tingkat konsentrasi
keseluruhan produk dalam larutan. Total Alkalinity digunakan sebagai metode pengontrolan secara tidak langsung komponen-komponen lain dalam larutan 3. Water Rinse
Secara umum Water Rinse dipakai untuk proses pembilasan agar permukaan part bersih dari bahan kimia yang menempel akibat dari proses sebelumnya (misalnya degerasing), sehingga tidak terjadi kontaminasi antara larutan kimia dari proses yang satu dengan proses berikutnya. Tujuan dari proses Water Rinse adalah : a. Membilas kelebihan pembersih yang menempel pada benda kerja b. Menghilangkan
pembentukan
garam-garam
sebagai
hasil
dari
proses
pembersihan c. Menetralkan permukaan logam untuk mencegah bahan pembersih terbawa ke dalam proses Phosphating, sebab pembersih yang bersifat basa yang terbawa oleh benda kerja akan menetralisasi asam dan mengkontaminasi lapisan Phosphating pada benda kerja
21
4. Surface Conditioning
Surface conditioning bertujuan mempersiapkan permukaan part (agar lebih halus), mengaktifkan metal, dan mengatur permukaan metal agar kristal Phospat lebih seragam dan merata. Biasanya surface conditioning dilakukan dengan menggunakan material Parcelene, neutralizer, dan bahan kimia lain yang bersifat metal conditioning. 5. Phosphating
Phosphating merupakan suatu proses pelapisan part (logam) secara kimiawi. Pembentukan lapisan Phospat berasal dari Zinc, Besi (Iron) maupun Alumunium Phosphate (berbentuk kristal) yang menempel dan melapisi permukaan part. Jumlah kristal Phospat yang menempel pada permukaan plat (coating weight) dinyatakan dengan satuan miligram per meter persegi. Phosphating merupakan suatu perubahan dari permukaan logam menjadi permukaan baru yang mempunyai sifat-sifat non-metalik dan non-konduktif. Setelah terbentuk lapisan Phosphate, maka diperlukan pemanasan pada suhu tertentu yakni berkisar antara 150° - 180° C, sehingga Phosphating menghasilkan kristal Phospate yang kecil-kecil dan rata. Pada suhu tersebut, air yang berada di lapisan Phospate akan menguap. Bila panas yang diberikan berlebihan (melebihi 200° C) kristal yang terbentuk akan pecah, sehingga terjadi celah-celah yang akan menurunkan daya lekat cat dan menyebabkan timbulnya korosi (karat). Secara umum kriteria yang perlu diperhatikan dari proses Phosphating sebagai berikut : a. Hasil dari pelapisan / coating harus bersifat : ∗
Resistan / tahan terhadap korosi
∗
Siap untuk proses pengecatan
∗
Tahan lama setelah proses pengecatan
b. Proses harus mudah dikontrol c. Proses harus bersifat fleksibel, artinya dapat melapisi berbagai macam metal d. Proses harus tahan lama e. Larutan phosphating harus bersifat mudah dibilas
22
Proses pelapisan Phosphating dapat dibedakan menjadi beberapa bagian berdasarkan jenis pelapisannya (Phosphate Coat ), antara lain : a. Pure Zinc Phosphate Coating (pelapisan Zinc Phosphate), digunakan pertama
kali tahun 1908 terbatas terhadap metal-metal yang diproses b. Dwi Cationic, modifikasi pelapisan Nickel dan Zinc Phosphate. Penambahan
metal Nickel pada larutan Phosphating, menghasilkan pelapisan Nickel dalam Zinc Phosphating. Tujuannya untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan pelapisan pada pengecatan c. Tri Cationic, merupakan modifikasi pelapisan Ni + Zinc Phosphate. Hal ini
dilakukan dengan penambahan ion Mangan pada proses Ni + Zinc Phosphate. Tujuannya untuk meningkatkan ikatan cat (adhesion paint ) dan mempunyai sifat fleksibel pada proses pengecatan, menambah ketahanan terhadap korosi. Mekanisme pelapisan dapat diilustrasikan sebagi berikut : a. Asam bebas ( Free Acid ) mengetsa / melukai lapisan bawah Anode pada
substrate b. Elektron di substrate bergerak ke Katode dan membentuk H+,
terjadilah
hidrolisa air c. Membentuk gas Hidrogen dan OH- , sehingga terjadi pembentukan lokasi area
dengang tingkat keasaman (pH) tinggi d. Terjadi pengendapan pelapisan Secara umum konversi reaksi pelapisan Phosphat sebagai berikut : Daerah Anodic : Fe → Fe+2 + 2eDaerah Catodic : 2H+ + 2e- → H2 Hasil penyederhanan persamaan pelapisan : H3PO4 + Zn(H2PO4)2 + Fe(H2PO4)2 + Fe
→ Zn3(PO4)2
+ Zn2(PO4)2 + ZnHPO4 +
FePO4 Persamaan reaksi Phosphating : •
Reaksi Hopeite : Zn2+ + 2ZnPO4 → Zn3 (PO4)2
Reaksi Phosphophylite : Fe2++2ZnPO4 → Zn2Fe (PO4)2 Parameter Operasional Zinc Phosphate sebagai berikut :
23
1. Keasaman Total (Total Acid ), yaitu jumlah komponen asam Phosphate dalam larutan yang dapat dikonversikan menjadi pelapisan Zinc Phosphate. Point kontrol Total Acid berkisar pada 28 - 32. 2. Keasaman Bebas ( Free Acid ), yaitu tingkat keaktifan dari komponen asam Phosphate. Point kontrol Free Acid berkisar pada 0,5 - 0,8. 3. Temperatur, digunakan untuk mengontrol keaktifan dari komponen asam Phosphate. 4. Pemercepat / Accelerator (Nitrite), bertujuan untuk menjaga keseimbangan 5. antara Fe2+ dan Fe3+ dalam larutan dan untuk membantu terjadinya pembentukan lapisan Zinc Phosphate pada metal. 6. Tekanan Spray dan sudut Nozzle (untuk proses Spray), harus dapat menutupi semua permukaan metal yang diproses 7. Waktu pencelupan (untuk proses Dipping) 6. D-I (Deionized / Demineralized) Water Rinse
Pembilasan dengan air
setelah
proses Phosphating
merupakan
cara
menghilangkan kelebihan larutan pada benda kerja, menghentikan reaksi larutan Phosphating pada metal, dan menghilangkan garam-garam yang terbentuk sebagai produk yang dihasilkan selama reaksi pelapisan Phosphate. D-I Water Rinse merupakan tahap akhir dari proses pretreatment yang bertujuan untuk mendapatkan efek pembersihan atau pembilasan yang lebih tinggi. Namun sebelum dilakukan pembersihan dengan DI Water, bisanya dilakukan pembilasan part dengan air PAM. Prinsip pembersihan dengan DI Water ialah pembersihan part untuk memperoleh hasil pembersihan dengan kualitas yang tinggi dengan menggunakan air yang mempunyai kandungan mineral minimum. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari terjadinya korosi
pada permukaan logam yang
telah terlapisi Phosphat. Kondisi air seperti yang dipersyaratkan tersebut bisa didapat dari air yang telah mengalami proses demineralisasi atau deionisasi. 7. Dry Oven
Dry Oven bertujuan untuk menghilangkan sisa-sisa air yang masih melekat pada part setelah mengalami pretreatment. Untuk menghasilkan kualitas permukaan 24
yang baik, suhu pengeringan yang ideal harus diperhatikan. Proses Dry Oven part steel biasanya beroperasi minimal pada suhu 100 ° C (agar terjadi penguapan air di lapisan Phosphat). Misalnya untuk Dry Oven yang menggunakan system conveyor beroperasi pada suhu 140 - 160 ° C. Apabila suhu terlalu berlebihan ( lebih dari 200 °
C), maka kualitas lapisan Phosphating sebagai hasil pengeringan kurang baik
(terjadi pecah-pecah), sehingga akan mempengaruhi daya rekat cat pada part.
25
