ELECTROSTATIC SPRAY GUN A. Pendahuluan Sebagai akibat dari kemajuan teknologi, manusia semakin berfikir bagaimana cara untuk membuat segala pekerjaannya menjadi lebih mudah. Berawal dari cara yang masih sederhana ataupun manual selanjutnya berkembang menjadi peralatan dengan sistem mekanik yang sederhana bersumber tenaga manual, kemudian menggunakan tenaga mesin. Proses dalam menciptakan suatu alat atau mesin haruslah hemat, efektif dan efisien dengan kualitas yang dihasilkan dari alat atau mesin tetap bermutu. Seperti halnya alat-alat yang sudah ada di masyarakat atau pun di dunia industri alat untuk memperbaiki kualitas suatu bahan agar bertahan baik dan tampil menarik terus meningkat. salah satu kendala untuk memperbaiki daya tahan suatu produk adalah proses pengecatan. pengecatan yang kurang berkualitas, baik bahan cat, maupun teknik pengecatan sangat mempengaruhi kualitas suatu produk. untuk memperbaiki masalah ini maka dikenal berbagai teknik pengecatan maupun alat yang digunanakn untuk mengecat. Metode
pengecatan
Perkembangan tersebut telah
telah
mengalami
berbagai
perkembangan.
menambah kasanah pengecatan sehingga
memperbanyak pilihan pihak pengguna yang disesuaikan dengan kondisi yang ada. Pemilihan metode pengecatan harus dilakukan berdasarkan pertimbanganpertimbangan teknis, ekonomis, dan ketersediaan sarana ataupun prasarana yang ada. Pada tahun 1960 penyemportan dengan elektrostatik (elektrostatik spray gun) mulai diperkenalkan. Penyemportan dengan alat ini penting artinya bagi proses pengecatan dengan kualitas yang tinggi. proses pengecatan ini menggunakan sifat dari listrk untuk meningkatkan kualitas dan efisiensi proses pengecatan. metode ini mampu memanfaatkan cat yang menempel pada benda yang akan dicat semakin banyak dan merata akibat adanya daya tarik partikel cat
dengan benda yang akan dicat. daya tarik ini serupa dengan daya tarik akibat dua buah muatan yang berbeda jenis yang terdapat pada listrik. Pada perkembangan awal electrostatic spray gun hanya digunakan oleh kalangan industri atau kalangan orang yang kaya untuk karena harganya yang malah. Namun dengan perkembangan zaman alat ini sudah mudah ditemukan sehingga menyebabkan harga dipasaran sudah terjangkau sehingga semakin banyak orang yang menggunakan B. Konsep Fisika pada Electrostatic Spray Gun Pada dasarnya sistem pengecatan electrostatic terjadi akibat adanya tarik menarik antara partikel-partikel bermuatan negatif dan partikel-partikel bermuatan positif. Bilamana elektroda pada ujung jarum electrostatic spray gun kita berikan muatan tegangan tinggi yang negatif dan mengarahkannya pada benda yang berhubungan dengan bumi (grounded), maka medan elektrostatis akan terbentuk antara elektroda dan benda tersebut. Pada saat yang sama, udara disekitar elektroda akan terionisasi (terjangkiti oleh muatan negatif). Demikian pula partikel-partikel cat yang disemprotkan melalui electrostatic spray gun akan terionisasi oleh muatan elektrostatis negative dan tertarik kearah benda yang dicat. hal ini sesuai dengan hukum Coulomb dimana muatan yang berbeda jenis akan saling tarik menarik dan muatan yang sama jenisnya akan tolak menolak. besarnya gaya tolak menolak suatu partikel pada hukum Coulomb yaitu
Gambar 1. Proses ionisasi pada alat electrostatic spray gun
C. Bagian-Bagian Electrostatic Spay Gun a. Sekrup penyetel fluida Jumlah keluaran cat dapat disetel dengan mengatur jumlah gerakan jarum. Mengendorkan sekrup penyetel akan menambah jumlah pengeluaran cat, dan mengencangkan sekrup mengurangi jumlah pengeluaran cat. Pengencangan sekrup penyetel sepenuh langkah, akan menghentikan aliran cat.
Gambar 2. Setelan fluida
b. Sekrup penyetel fan spreader Sekrup
ini
berfungsi
untuk
menyetel
bentuk
pola
semprotan.
Mengendorkan sekrup membuat pola oval (lonjong), dan mengencangkan sekrup membuat pola lebih bulat. Pola yang oval lebih cocok untuk menyemprotkan cat pada area kerja yang besar. Sedangkan pola yang lebih bulat akan cocok untuk menyempotkan cat pada area yang leih kecil.
Gambar 3. Sekrup penyetel fan spreader
c. Sekrup penyetel udara Sekrup Mengendorkan mengencangkan
ini
berfungsi
sekrup sekrup
untuk
penyetel penyetel
menyetel
berarti akan
besarnya
menambah
tekanan udara.
tekanan udara,
mengurangi
tekanan
dan udara.
Mengencangkan sepenuh langkah sekrup penyetel, akan menghentikan tekanan
udara. Tekanan udara yang tidak mencukupi, akan mengurangi atomisasi cat, dan tekanan udara yang berlebihan akan menyebabkan cat terpercik, jadi akan menambah jumlah cat yang diperlukan.
Gambar 4. Sekrup penyetel udara
d. Fluid Tip Fluid tip berfungsi untuk mengatur dan mengarahkan jumlah cat dari spray gun ke dalam air streem. Pada fluid tip terdapat suatu taper (ketirusan). Pada saat jarum menyentuh taper ini, aliran cat dihentikan. Apabila cat dikeluarkan, maka jumlah keluaran ini akan tergantung pada ukuran pembukaan fluid tip di saat jarum menjauhi tip.
Gambar 5. fluid tip
Ujung jarum ini memiliki termuati listrik sehingga ketika bahan cat melewatinya maka akan termuati listrik. bersarnya muatan pada setiap partikel tergantung dari tegangan yang digunakan. ketika tegangan terlalau besar maka partikel partikel akan terlempar jauh dari objek yang akan dicat sehingga partikel tidak menempel pada objek.
Gambar 6. Proses ionisasi partikel
e. Air Cap Air
cap
berfungsi
mengeluarkan
udara
untuk
membantu
atomisasi/pengkabutan cat. Air cap memiliki lubang-lubang udara sebagai berikut, lubang
udara
tengah
untuk
membuat
kevakuman
pada
fuid
tip
dan menyemprotkan cat, lubang udara kontrol fan menggunakan tenaga udara kompresor untuk menentukan bentuk pola semprotan, dan lubang udara atomisasi untuk menyebarkan atomisasi cat.
Gambar 7. Lubang penyemprotan
Fungsi lain air cap adalah untuk mengubah arah pola semprotan, yaitu dengan cara memutar air cap.
Gambar 8. Perubahan lubang penyemprotan
f. Trigger Menarik trigger akan menyebabkan udara dan cat menyemprot. Trigger bekerja didalam dua tahap. Menarik trigger pada permulaan akan membuka katup udara, sehingga hanya udara saja yang menyemprot. Menarik trigger lebih
lanjut,
akan
menyebabkan
jarum
terbuka,
sehingga
cat
menyemprot bersamaan dengan udara. Tipe konstruksi ini dirancang untuk membuat atomisasi yang konsisten pada saat trigger ditarik.
Gambar 9. Tombol triger
g. Komponen Elctrostatic Dalam komponen elektostatik terdapat beberapa komponen yaitu jarum electroda yang terdapat di ujung lubang tempat keuarnya cat. ketika melalui lubang ini maka partikel cat akan termuati listik. grounded wire yang merupakan suatu kawat/kabel yang berfungsi sebagai grounded (penghubung muatan negatif) agar tercipta partikel negatif pada luban ujung pistol. power suply sebagai sumber listrik untuk mengionisasi partikel sehingga bisa menempel dengan baik pada objek
Gambar 10. Komponen pemuatan partikel dalam electrostatic spray gun
Untuk memperoleh hasil yang maksimal maka ada beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk pengecatan sistem elektrostatik spray gun antara lain sebagai berikut : 1. Viskositas cat (sec/NK2Cup ) Viskositas perlu diperhatikan mengingat pengaruhnya atomisasi dari cat. Viskositas cat yang terlalu kental akan mengakibatkan meler, dan viskositas cat yang terlalu encer akan mengakibatkan tipis.
Gambar 11. Pengaruh visikositas pada proses penyemprotan
2. Resistivity dari cat (M Camp) Resistivity atau hambatan listrik yang dimiliki oleh cat sangat berpengaruh pada sistem pengecatan, karena akan mempengaruhi besarnya potensial dan arus yang digunakan pada saat pengecatan. 3. Arus Besarnya arus berpengaruh terhadap mobilitas/daya gerak atomisasi cat kearah permukaan benda kerja. Setting amper yang terlalu besar akan membahayakan sistem pengecatan karena dapat menimbulkan bahaya kebakaran 4. Masa (Grounding System) Sistem grouding yang tidak baik akan mengakibatkan berkurangnya beda potensial benda kerja dengan disk (elektroda negatif dan positif) sehingga jumlah cat yang menempel akan berkurang, dengan kata lain cat menjadi tipis dan tidak merata. 5. Batas pengecatan atas dan bawah Adalah setting gerak vertikal dari disk, kapan disk harus bergerak dengan cepat dan kapan disk bergerak melambat. Apabila setting ini tidak benar maka bagian yang memiliki luas permukaan yang lebar akan lebih tipis dibanding dengan bagian yang luas permukaan lebih sempit. 6. Sistem hanger Perancangan dari bentuk objek yang menggatung pada hanger sangat mempengaruhi tebal tipisnya pengecatan atau kerataan cat di permukaan benda kerja. Untuk benda kerja yang mempunyai luas pemukaan yang sama (homogen) tidak akan mengalami kesulitan dalam perancangan hanger, tetapi untuk bentuk-bentuk part yang kompleks membutuhkan teknik perancangan hanger yang baik.
Dalam mendukung pengecatan dengan menggunakan electrostatis spray gun ada beberapa alat tambahan untuk mendukung pengecatan
seperti pada
gambar berikut ini:
Gambar 12. Komponen penyemprotan dengan menggunakan electrostatic pray gun
D. Varian Alat Pada proses pengecatan ada beberapa jenis spray gun yang dikenal di masyarakat. jenis spray gun yang digunakan sesuai dengan keperluan dalam pengecatan. untuk industri besar biasanya akan menggunakan alat yang memiliki tingkat efisien dan kualitas pengecatan yang baik untuk menarik konsumen tapi untuk pengecatan komponen dalan rumah tangga tidak terlalu menekankan efisien dan kualitas. di pasaran terdapat beberapa jenis spray gun misalnya: 1. Air Spray Gun Spray gun jenis ini sangat umum di masyarakat. Digunakan untuk pengecatan berbagai benda, karena disamping murah juga menghasilkan kualitas lapisan cat yang cukup bagus. Pengecatan dengan metode ini dilakukan dengan cara mengabutkan bahan cat dan bahan pelarut dengan tekanan udara. Pengecatan dengan metode air spray mempunyai beberapa keuntungan yaitu beaya murah, kualitas cukup bagus, dan peralatan yang
digunakan cukup sederhana. Namun demikian masih ada beberapa kelemahan yaitu untuk pengecatan pada posisi sudut tidak dapat dilakukan secara sempurna karena adanya turbulensi yang berlebihan karena adanya tekanan udara. Kelemahan yang kedua adalah adanya partikel-partikel cat padat (debu) sebagai akibat prosespengkabutan dengan udara, ini mengakibatkan tektur cat kurang halus. Kelemahan berikutnya adalah masih tercampurnya cat dengan air sebagai akibat udara yang bertekanan, sehingga dapat menimbulkan bublling yang bisa mengakibatkan pecahnya cat pada bagian yang terdapat udara yang terjebak di bawah lapisan cat.
Gambar 13. Air spray gun
2. Air Less Gun Pengecatan dengan Air less gun dilakukan dengan cara mengkabutkan cat dengan memberikan tekanan dan cat yang bertekanan dialirkan melalui lubang nosel yang cukup kecil. Keuntungan pengecatan yang dilakukan dengan metode tersebut adalah cat dapat melindungi barang secara sempurna dan proses pengecatan berjalan sangat efisien. Hal ini dikarenakan tidak adanya turbulensi udara dan viskositas cat dapat diatur sekental mungkin. Sehingga sudut-sudut benda kerja dapat dicat secara sempurna dan pengecatan dapat dilakukan sekali jalan. Kelebihan lainnya adalah sebaran cat lebar, lapisan cat tebal, viskositas cat tinggi, dan kecepatan semprotan tinggi. Metode air less masih mempunyai kelemahan yaitu tekstur cat cukup kasar sebagai akibat kurang halusnya pengkabutan. Kelemahan ini dapat diatasi dengan pemilihan nosel yang berukuran kecil. Kelemahan lain yang dapat terjadi adalah adanya daerah kosong pada jalur cat sebagai akibat kentalnya
cairan cat yang dapat mengakibatkan proses runing ( bergerak ) cairan cat karena pengulangan cat pada daerah tersebut.
Gambar 14. Air less gun
3. Air Coat Gun Pengecatan air coat gun hampir sama dengan air less gun, namun cat bertekanan yang mengalir melalui nosel dikabutkan dengan sedikit udara sehingga butiran kehalusanm butiran cat sangat sempurna. Pengecatan dengan metode ini menghasilkan kualitas paling prima diantara metode-metode pengecatan yang ada. Kelemahan-kelemahan pada setiap metode pengecatan dapat diatasi dengan metode air coat, sehingga kualitas cat sangat prima dan beaya pengoperasian cukup murah. Sebaran cat lebih baik jika dibandingkan dengan sebaran cat dengan metode Air less.
Gambr 15. Air coat gun
4. Electrostatis Spray Gun Pada dasarnya pengecatan dengan menggunakan elektrostatic spray gun menggunakan cat kering atau padat yang berupa serbuk namun ada juga yang menggunan cat cair yang dikabutkan. Serbuk atau kabut tersebut diberi muatan listrik statik bermuatan positif sehingga dapat menempel pada benda kerja yang bermuatan negatif. Proses penempelan berjalan sangat sempurna karena begitu disemprotkan melalui nosel langsung menempel pada seluruh permukaan benda kerja.
Gambar 16. Electrostatic spray gun
E. Kelebihan Dan Kelemahan Elektrostatic Spray Gun Keuntungan menggunakan electrostatic spray gun adalah : 1. Hemat cat (bahan baku) karena daya tarik menarik antara cat dan benda sehingga cat yang teroverspray sedikit. 2. Penggunaan bahan kimia (paint killer) sedikit karena over spray sedikit (cat yang teroverspray akan ditangkap air layar dan dinetralisir oleh paint killer). 3. Over spray yang sedikit akan menurunkan tingkat polusi (limbah yang dihasilkan ). 4. Tidak membutuhkan ketrampilan tinggi untuk mengopersikan gun karena pengecatan yang mudah menjangkau bagian pinggir, lengkunganlengkungan atau tonjolan-tonjolan pada part (benda kerja). Kekurangan dari system elektrostaitc adalah; 1. Investasi lebih mahal dibanding dengan system pengecatan manual
2. Hanya berlaku untuk part ( benda kerja) yang terbuat dari logam atau kayu/rotan dengan kandungan air 5 % dan telah diberi primer untuk menciptakan sifat logam (konduktor) pada benda kerja yang bersifat isolator.
Perbandingan efisiensi pengecatan pada tipe spray gun Type
Efisiensi (%)
Air spray gun
20-30
Air less gun
40-50
Air coat gun
40-70
Electostatic spray gun
50-90
DAFTAR PUSTAKA Djatmiko, Dwi, Riswan., Diktat Teknik Pelapisan. 2001 Syahbi, Anggakara., Perancangan Pembangkit Tegangan Tinggi DC untuk Proses Powder Coating secara Elektrostatik, Undip, Semarang. http://danialmandala.blogspot.com/2013/12/teori-pengecatan-kendaraan-bab-iv.html http://haqisaputra.blogspot.com/2012/05/alat-alat-yang-di-pergunakan-dalam.html http://www.tokootomotif.com/news/26/Spray-Gun http://www.kompresorangin.com/anest-iwata-indonesia/ http://www.wagnercolora.com/portal/aircoat_guns_en_colora,305761,302927.html http://eccofinishing.se/products/7-electrostatic-spray-guns_c http://otson.com/spray-gun-kit.html http://universal-coatings.net/how-powder-coating-works/ http://www.wikiwand.com/en/Caesium
