1. PRINSIP KERJA Material
p l a s ti k
dalam
bentuk
granular
atau
powder
d i m a s u k k a n k ed ed al a l am am h oo oo pe pe r. r . P ad a d a s a at a t s cr c r ew e w b er er pu p u ta ta r s e ar a r ah a h j ar a r um u m j am am , makar a w
m at at er ia l
p la la st ik
y an an g
a da
d id i d al al am
h op o p pe pe r
a ka ka n
t ur ur un
kedalambarrel, yang selanjutnya masuk kedalam ruang antara screw dand i n d in g b a r r e l . A k i b a t p u t a r a n s c r e w , m a k a m a t e r i a l y a n g s u d a h berada berada didalam didalam barrel akan terdoro terd orong ng kedepan kedepan oleh sirip dari profil profil ulir screw screw menu menuju ju nozzl nozzle. e.Pu Puta taran ran screw screw ini ini dige digerak rakka kan n oleh oleh moto motorr listr listrik ik mela melalu luii suat suatu u transmi transmisiro siroda da gigi/b gigi/belt. elt.Pad Padaa dindin dinding g sebelah sebelah luar luar barrel barrel dipasan dipasang g beberap beberapaa electri electrical cal heater d e n g a n
pengatu ran
k e d e p a n semakin temperature
kapa sit as
tinggi
p a d a daerah
kalo r
kapasitas
ujung
nozzle
adalah
semakin
kalornya,
sudah
mencapai
sehingga tingkat
melting
plastik.De plastik.D e n g a n d e mi ki a n r u a n ga n a nt a r a u j u n g s c r e w d a n u j u ng ba r r e l a k a n t e r i s i m a t e r i a l p l a s t i k l e l e h . K a r e n a v o l u m e p l a s t i k p a d a r u a n g a n didepan ujung screw
makin
lama
makin
banyak
me ng ak ib at ka n sc re w ak an
akibat
putaran
screw,m a k a
hal
ini
t e r d o r o n g k e b e l a k a n g sampai suatu saat
berhenti karena menyentuh control switch.P a n g k a l s c r e w d i h u b u n g k a n d e n g a n p i s t o n
yang
terdapat
didalam s i l i n d e r
hydraulic.
Apabila
h y d r a u l i c o i l d e n g a n t e k a n a n t e r t e n t u dimasukkan kedalam silinder, maka piston akan bergerak mendorongscrew sehingga plastik leleh yang ada didalam ruangan antara ujungs c r e w
dan
ujun g
bar rel
aka n
ter inj eks ika n
ked ala m
m o u l d c a v i t y melalui nozzle. S e te te l ah ah r o ng ng ga g a c a vi vi t y t e ri ri s i p en e n uh u h d en e n ga g a n p l as as t ik ik y a ng ng d i in in j ek ek si s i k an an ,m , m ak ak a t ek ek a n a n
p i s to to n
di
holdin g
dihentikan.S e l a n j u n y a te rja di
la gi
b e be be ra ra p a
screw
s aa aa t ,
diputar
p r o s e s pemasukan
s e te te la la h
i tu tu
t ek ek an an a n pi piston
kembali
sehingga
material;
plastik
dari
hopper
k e d a l a m r u a n g a n a n t a r a ujung screw dan ujung barrel.M a t e r i a l p l a s t i k y a n g me ng is i
ro ngg a
ca vi ty
pa da
ko ndi si
dikeluarkan da dari ce cetakan da dalam be bentuk pr produk,m a k a p r o s e s
pendinginan.
Periode
l e l e h , sehingga untuk dapat harus
dilakukan
p r o s e s pendinginan
yang
d i p e r l u k a n u n t u k m e m b e k u k a n m a t e r i a l p l a s t i k l el el eh eh y an a n g d ii i i nj nj e ks ks i ka ka n hingga cukup
kuat
untuk dikeluarkan
tanpa terjadi defo eforma rmasi diseb sebut coo cooling
time.S et et el el ah ah
p ro ro se se s
a ka n b e r g e r a k
c oo oo li li ng ng
m u n du r ,
d i m a n a b eb e b er er ap a
s el e l es es ai ai
m a ka ka
p l a t e - p l at e
k om o m po p o ne ne n
i ku ku t
m o vi vi ng ng
dari
p la la te te
mould
b er er ge ra k
( ma ma le le
akan
d en e n ga ga n
p l at at e) e)
m e m b u ka
m ov o v in in g
p la la te
( t e r m a s u k prod roduk) dan sebagi agian tetap diam bersa rsama fix plate ate.Pada saat mould membuka, produk akan mencengkeram core padamoving plate akibat faktor p e n y u s u t a n p a d a s a a t p r o s e s c o o l i n g . Setelah langkah moving plate membuka maka stripper plate dan/ataue j e c t o r p i n a k a n m e n d o r o n g p r o d u k l e p a s d a r i c o r e / m a l e p l a t e d a n jatuh jatuh kel kelua uarr moul mould. d.Mo Movi ving ng pla plate te sela selanj njut utny nyaa berge bergera rak k maju maju dan dan mould kembali menutupuntuk melakukan proses injeksi pada siklus berikutnya.
Plastic Injection Injection Moldi M olding ng Bas Basics ics - YouTube.flv YouTube.flv
Injection Unit
Beberapa bagian dari injection unit :
- Barrel (disebut juga cylinder)
- Screw
- Valve satu arah
- Nozzle
- End Cap
- Heater Bands
- Hydraulic/Electric Screw Drive
- Hopper
Injection unit adalah bagian paling penting dari mesin Injection Molding, jika terdapat kegaga kegagalan lan dalam dalam fungsi fungsi maka maka kualit kualitas as bagian bagian moldin molding g plastik plastik tidak tidak dapat dapat terjadi terjadi.. Tidak Tidak hanya Injection Injection Unit yang memiliki memiliki tanggung tanggung jawab utama sebagai keberhasilan keberhasilan produk produk plastik, hal tersebut berkontribusi secara signifikan terhadap molding proses. Injection Unit menerima menerima biji plastik, mengalirkan mengalirkan,, memanaskan memanaskan dan melelehkan melelehkan biji plastik. Kemudian plastik leleh tersebut di injeksikan melalui nozzle kedalam mold, dimana plastik tersebut akan dibentuk. Setiap elemen dari Injection Unit berkontribusi terhada proses. Hopper menampung biji plastik diturunkan dengan bantuan gravitasi melalui feed hole di barrel. Screw memiliki ulir spiral, ketika screw berputar menyebabkan biji plastik maju sampai barrel. Barrel sebagai tempat dari screw memlilii heater band disekitarnya, yang memanaskan barrel dan biji plastik didalamnya, berdasarkan temperature yang dikontrol oleh thermocoup thermocouple le yang letaknya berada di dinding dinding barrel. Temperature Temperature control diatur sesuai dengan spesifikasi temperature, dan thermocouple memberitahukan apakah temperature telah dicapai atau belum. Jika temperature kurang maka thermocouple akan memberi sinyal kepada pengontrol untuk menyuplai panas yang lebih. Sebagai parameter temperature dapat dilihat di kontrol panel mesin. Screw Screw juga juga mengha menghasil silkan kan sebagia sebagian n panas panas untuk untuk meleleh melelehkan kan bijih bijih plastik plastik,, dengan dengan menyebarkan dan membagi dengan setiap ulir screw, jadi bijih plastik maju kedepan. Ini merupakan fungsi penting dari screw dan bagaimana screw di desain untuk menunjukkan fungsinya. Penggerak putaran screw bisa dibagi menjadi hidrolik dan elektrik, walaupun penggerak elektrik cukup umum. Keduanya fungsinya sama yaitu untuk mengubah energi hidrolik atau listrik menjadi energi mekanik untuk menggerakkan screw. Ketika screw bergerak maka bijih plastik leleh mengalir kedepan hingga mencapai ujung barrel. Plastik leleh tersebut kemudian melewati katup satu arah dan end e nd cap, menyebabkan meningkatnya tekanan didepan screw, dan memaksa screw mundur. Putaran screw secara tidak tidak langsu langsung ng menyeb menyebabk abkan an screw screw mundur mundur kwmbal kwmbalii kebela kebelakan kang. g. Kontro Kontroll screw screw mesin mesin Injection Molding dapat diset seberapa jauh jarak pada saat mundur. Jarak tersebut bisa disebu disebutt juga juga sebaga sebagaii stroke stroke dan diukur diukur dalam dalam milime milimeter ter ataupu ataupun n inchi. inchi. Mesin Mesin Injecti Injection on Moldin Molding g memili memiliki ki stroke stroke maksim maksimum um screw screw yang yang kira-ki kira-kira ra sama sama dengan dengan 4 kali kali diamet diameter er daripa daripada da silinde silinderr barrel. barrel.Ket Ketika ika jarak jarak spesifi spesifik k screw screw tercap tercapai ai sinyal sinyal diberik diberikan an dan screw screw berputar, injection silinder dan katup satu arah mengeluarkan fungsi tambahannya. tambahannya.
Injecti Injection on Unit Unit tersebu tersebutt kemudi kemudian an menyel menyelesai esaikan kan fungsi fungsi utaman utamanya, ya, dengan dengan tekana tekanan n hidrolik hidrolik injection silinder maka screw itu maju kedepan, menyebabkan menyebabkan plastik mengalir melalu melaluii nozzle nozzle ke dalam dalam mold. mold. Walaup Walaupun un plasti plastik k tidak tidak mengal mengalir ir kedalam kedalam mold mold selama selama putaran screw, injection sekarang memungkinkan karena plastik sebelumnya yang berada didalam mold sudah di eject. Mold tersebut mengeject part dari mold sesaat setelah shot, dan menutup sesaat sebelum memulai shot baru. Shot itu merupakan istilah yang digunakan untuk menghitung banyaknya jumlah material plastik yang diinjek kedalam mold. Shot size adalah jumlah material yang diinjek kedalam mold, yang dihitung dihitung dalam ons atau gram. Sistem hidrolik hidrolik mendorong mendorong Screw keposisi keposisi maju yang mengakibatkan mengakibatkan material material masuk kedalam cavity dan proses tersebut terjadi berulang ulang sesuai waktu interval yang telah ditentukan. Proses tersebut dimulai dengan screw maju kedepan kemudian screw tersebut mundur kembali, setelah mundur screw tersebut berjenti menunggu mold terbuka dan proses ejection kemudian screw maju kembali untuk menginject material untuk shot selanjutnya. Proses ini dapat disebut dengan cycle time. Cycle time dapat terjadi dalam bebrapa detik atau beberapa menit tergantung dari produk yang akan dibuat dan beberapa faktor yang mempengaruhinya. Pergerakan screw berpengaruh terhadap beberapa fungsi dan efisiensi proses dan kualitas dari plastik yang dilelehkan, pergerakan screw dapat mempengaruhi forward pressure. Ketika screw berputar menyebabkan tercampurnyamaterial didalam barrel dan terjadinya pergeseran material didalam barrel. 2.2.1 Barrel
Barrel berbentuk silinder dimana didalam barrel adalah tempat screw berputar dan dapat disebut juga rumah dari screw tersebut. Semua mesin injection mempunyai feed hole yang terletak didekat ujung belakan dari barrel dan dibawah hopper. Feed hole tempat untuk mema memasu suka kan n biji bijih h plast plastik ik yang yang belu belum m mele melele leh h yang yang dipe dipeng ngar aruh uhii oleh oleh gaya gaya grafi grafita tasi. si. Kemudi Kemudian an materi material al terseb tersebut ut masuk masuk kedala kedalam m bagian bagian bagian bagian screw. screw. Disepa Disepanja njang ng barrel barrel diletakan diletakan termocoupl termocouplee sebagai sebagai sensor dan berfungsi berfungsi sebagai pengontrol pengontrol temperatur temperatur pada barrel. Beberapa sel barrel terbuat dari aloy steel seri 4000 type 4140 atau 4150 sesuai dengan standar AISI. Dan terdapat jenis dari sel barrel yaitu nitrided barrel, cast bimetallic barrel dan tool steel-lined barrel.
2.2.5 Screw
Screw terletak didalam barrel dan terdiri dari shank dan fighted lenght. Shank dibuat untuk menggerakan screw yang terdiri dari mekanisme putar, maju selama proses injection dan mundur selama proses plastcizing. Panjang fighted lenght sekitar 80% dari total panjang screw. Bagian ini yang menerima bijih plastik dari feed hole
Material dari hopper masuk melewati feed hole ke area feed zone pada screw akibat gaya grafitasi. Kemudian screw berputar material dialirkan ke matering zone. Ketika bijih plastik melalui transision section material mengalami tekanan hingga mencapai metering zone. Penekanan terhadap bijih plastik menyebabkan panas meningkat sebagai akibat dari pergeseka antara bijih plastik terhadap flight, didalam barrel dan terhadap material plastik yang lain. Pergerakan panas dari screw tergabung dengan konduktivitas panas dari heater band yang ada di sekeliling barrel, menyebabkan bijih plastik tersebut berubah wujud dari solid menjadi melt. Plastik leleh melewati valve ketika valve itu terbuka, dan meningkatkan tekanan didepan valve. Tekanan tinggi tersebut menyebabkan screw bergerak kebelakang yang dilanjutkan dengan gerakan berputar. Jika screw didesain dengan sesuai, dan heater band diset mencapai temperature yang sesua,i sekitar 50% energi panas datang dari pergerakan screw dan 50% dari konduktivitas heater band. Jadi kita dapat mengetahui bahwa screw merupakan faktor penting dalam melelehkan material plastik yang benar
2.2.3 Heater Band
Elektrik heater band digunakan untuk memanaskan barrel dan nozzle, heater band berukuran 1 inch sampai 14 inch atau lebih. Beberapa heater band diposisikan di sekeliling barrel dan merespon terhadap settingan suhu yang didasarkan dari hasil pembacaan thermocouple di barrel, atau biasanya dibaca “set temperature” dan “actual temperature” pada control gauge. Tipe umum dari heater band adalah mica-insulated dan dapat beroperasi sampai suhu 371o C (atau lebih dibawah kondisi optimum) dengan rekomendasi wattage antara 20-35 watts per inch2. Dapat diandalkan, efisien dan banyak pilihan sesuai dengnan karakteristik konstruksi, dan electrical ratings. Daya tahan dari mica-insulated biasanya tidak tahan lama tidak seperti ceramic atau mineral-insulated band. heater band ceramic-insulated memperbaiki efisiensi dan daya tahan juga meningkatkan operasi temperature sampai dengan 815 c. Jangkauan watt yang direkomendasikan antara 2570 watts per inch2,dalam beberapa kondisi bisa mencapai 100 watts per inch2. Mineralinsulated heater band mempunyai temperature dan rating hampir sama dengan ceramic
insulate band. Heater band juga dibentuk dengan material lain termasuk alumunium cast, bronze or brass
2.2.4 Non Return Valve
Katup ini terletak dari screw injection pada injection molding. Hal ini memungkinkan material untuk mengalir dalam satu arah dan menutup untuk mencegah alian kembali. Ketika screw maju selama injection time katup ini akan menutup, ketika screw berputar kebelakang katup terbuka untuk mengalirkan material menuju area di depan screw. Terdapat beberapa tipe dari katup yang digunakan dari injection molding, umumnya tipe yang digunanakan adalah ring valve. ring ini terdorong kebelakang oleh pressure material leleh didepan stud yang mencegah material kembali kebelakang selama screw maju dalam posisi injek, dan katup maju pada saat screw berputar mundur.
Gambar 2.6 Tiga Bagian Tipe Ring dari Non Return Valve
Non return valve diilustrasikan pada gambar diatas. Ketika screw maju ring tersebut mundur kebelakang dan menutup katup. Ketika katup terbuka dengan ring didepan dan screw betputar
kebelakang material plastik yang telah dilelehkan mengalir kedepan melewati rear seat, didalam ring dan melalui flutes. 2.2.2 End Cap dan Nozzle
Untuk lebih mudah mengerti fungsi dari End Cap dan Nozzle perhatikan gambar dibawah ini.
Gambar 2.4 Instalasi Nozzle, Cap dan Barrel
Gambar diatas menunjukan End Nozzle dari Injection Unit, termasuk Barrel, Screw, Heater Band, End Cap dan Nozzle. Walaupun tidak ditunjukan secara detail namun ditunjukan juga Non Return Valve. End Cap disebut juga sebagai barrel adaptor yang terbuat dari baja yang sangat kuat agar dapat menahan injection presure melt plastic yang meninggalkan barrel yang menuju nozzle dan masuk kedalam mold. End Cap adalah titik transisi dimana shot of plastic terisi diujung barrel. Karena tekanan yang tinggi diberikan selama proses injection dari level normal 113 sampai 155 N/mm 2. Titik transisi ke 2 antara barrel dan mold adalah nozzle. Nozzle adalah tabung yang menyediakan hubungan mekanik dan panas dari hot barrel ke injection mold yang lebih dingin yang menyebabkan kerugian panas. Radius akhir dari nozzle tip (nozzle) yang masuk kedalam mold disebut sprue bushing. Sangant penting bahwa pemasangan sprue bushing dan nozzle harus benar. Jika pemasangan kurang pas, nozzle akan kembali selama terjadi tekanan yang tinggi yang menyebabkan material bocor. Beberapa nozzle mempunyai bore yang lurus dan bore yang agak tirus, tergantung kebutuhan material plasrtik selama proses. Nozzle
biasanya juga telah memiliki thermocouple dan small heater band untuk mengontrol temperature material di nozzle.
Gambar 2.5 Ilustrasi Nozzle Tip dengan Sprue Bushing
Setidaknya ada tiga tipe nozzle yang biasa digunakan pada injection molding, yang pertama yaitu tipe standar yang hanya memiliki open channel. Tipe yang kedua yaitu yang melibatkan katup yang menuturp nozzle (setelah injection pressure berkurang) menggunakan spring. Tipe ketiga yaitu yang memiliki shut-off nozzle yang menutup katup menggunakan hidrolik atau pneumatik. Shut-off nozzle mencegah material meler. Umumnya nozzle yang digunakan adalah tipe pertama.
Masalah Short Mold Karena Posisi Alignment Nozle. Untuk membuat suatu produk yang baik pada proses injeksi plastik dibutuhkan beberapa faktor yang dapat kita atur diantaranya adalah faktor Waktu, Kecepatan, Tekanan, Jarak atau Posisi dan Suhu. Kecepatan keluarnya material cair effektif terkait dengan faktor Waktu dan sangat berhubungan dengan setting parameter mesin terjadi pada lubang Nozzle, tepatnya di bagian ujung lubang Nozzle. Faktor Waktu yang dimaksud adalah Waktu yang dibutuhkan sesingkat mungkin untuk menghindari terjadinya material stuck atau macet sebelum seluruh ruang di
dalam Mold atau cetakan terisi penuh. Material stuck yang dimaksud adalah material tersebut keburu membeku ditengah jalan selama proses, karena material plastik cair tersebut bersentuhan langsung dengan suhu Mold yang berada jauh di bawah suhu leleh material plastik.Lubang Nozzle tersebut memiliki dimensi dan terkait dengan aliran material cair yang melewatinya dengan kecepatan tertentu. Cm 3
Dik
: Dnozzle = 3mm
0.3 cm
Valiran material = 1 meter / detik
Dit
Jawab
100 cm/detik
:a)
volume material yang dikelurakan?
b)
Bagaimana jika aligment nozzle bermasalah ?
:
a)
1 detik
Jika 5 detik
7 x 5= 35 cm 3
B) Jika gara-gara posisi alignment Nozzle tidak sejajar atau tidak lurus dengan lubang Sprue Bush hingga menutup setengahnya atau sekitar 50% dari lubang Nozzle, maka sebanding lurus dengan material yang dikeluarkan menjadi 7 cm³ x 50% = 3,5 cm³. Sehingga volume material yang dikelauarkan dalam 5 detik total waktu injeksi adalah 3,5 x 5 = 17,5 cm³.
Perhitungan
diatas memang tidak
absolut, karena belum
termasuk
menghitung berbagai faktor yang sedikit banyak ikut mempengaruhi hasil perhitungan. Namun secara umum kira-kira dapat mewakili opini atau argumentasi terhadap masalah bersangkutan.
2.4.2
Hidro-Mechanical System
Sistem ini biasanya menggunakan lever arm, toggle atau peralatan mekanik lain untuk menggabungkan tekanan yang diberikan oleh sistem hidrolik untuk mencapai clamping force yang diinginkan. Biasanya sistem disebut sebagai sistem toggle clamp.
Gambar 2.10 Clamp Unit Mesin Injection Molding Tipe Toggle
Gambar diatas mengilustrasikan toggle clamping unit ganda. disebut toggle ganda karena dua set dari link toggle memberikan tekanan terhadap moving platen, satu set diatas dan yang lainnya diatas. Pada mesin yang lebih kecil dengan clamping force 50 ton atau kurang, yang sering digunakan adalah singel toggle clamp. Karena tekanan mekanik ditiadakan oleh toggle link, silinder hidrolik yang menyediakan tekanan tehadap toggle link dapat menjadi lebih kecil daripada hidrolik clamp unit sebagai perbandingan. Keuntungan mekanik mengurangi diameter dari silinder hidrolik diperlukan untuk mencapai clamp force. Hal itu juga mengijinkan menggunakan tekanan hidrolik danminyak hidrolik yang diperlukan lebih rendah. Machine Type
Clamp Force
Kapasitas oli Hidrolik
Hidrolik
725 tons
498 gal.
Toggle
725 tons
235 gal.
Gambar 2.11 Toggle Clamp Dalam Kondisi Menutup
Mesin injection molding dapat diidentifikasi dari tonnase clampingnya, sebagai contoh 200 ton. Ini berarti bahwa clamp unit dapat dikembangkan 200 ton tekanannya untuk mencengkram mold close selama injection dan holding stage. Keduanya baik hidrolik maupun toggle clamp memiliki keuntungan dan kerugian, sebagai hasil beberapa injection molding yang lebih besar, pembuat menawarkan kedua tipe tersebut. Clamp force diperlukan untuk menahan injection pressure dari screw, tipe tekanan ini antara 16,000 dan 22,000 (152 MPa). Ini berarti clamp forcenya sekitar 20,000 Psi ini diperlukan untuk mengimbangi injection force.Satu lagi fakta menarik dari clamping unit adalah efek dari clamping force di tie bar.
Plasticizing capacity adalah jumlah plastik yang dililihkan dan di homogenkan dengan pemnasan di barrel per unit waktu.jika jika plasticizing terlalu rendah maka kan shot size dan material tidak akan leleh,sebaliknya apabila terlalu tinggi suhunya akan menyebabkan plastik terdegradasi . Injection unit memiliki 2 fungsi dasar 1,melelehkan bijih plastik dan menyediakan melt di depan screw di dalam barrel. Beberapa hal yg harus dikontrol di injection unit 1.temperatur di barrel di setiap zona 2.kecepatan putar screw(screw rpm) 3 jarak scrow mundur ke belakang untuk menentukan shot size(screw stroke) 4.back pressure(yaitu jumlah teknan yang ditentukan oleh screw Memompa plastik ke depan screw.
Routsis Plastics Training – Online, Hands-On, Classroom - Home_2.mp4
Yang kedua fungsi dari injection adalah untuk memasukan resin ke dalam mold. Bebrapa yang harus dari fungs tersebut .
1.injection pressure (tekanan hydroloc yg gunakan selma pengisian material ke dalam mold 2.holding pressure(teknan hidrolik yg digunakan setelah mold terisi penuh dan untuk mengontrol pembentukn di cavity dan penyusutan di mold. 3.injection speed(rate dimna material di masukan ke dalam mold.
3.2 Control System
Sistem kontrol diatur dengan menggunakan kontrol panel yang fungsinya adalah mengatur proses kerja mesin,menentukan agar tiap parameter mesin tetap konstan,dan untuk mengatur langkah-langkah yang optimal dalam proses.parameter-parameter yang terdapat di kontrol unit adalah: 1.barrel temperatur 2.inject stroke 3.holding stroke 4.inject time 5.holding time 6.cooling time 7.inject speed 8.inject pressure 9.holding pressure
3.2.1 Barrel Temperature
Dalam pembuatan produk brylcreem Pada kontrol panel krauss maffei KM 420-1900 cz terdapat 11 pengatur dari barrel,dimana temperatur barrel zona 1 sampai zona berfungsi mengatur temperatur barrel dan satu panel untuk mengatur temperature nozzle. Temperatur barrel diatur berdasarkan material yang digunakan karena masing-masing material
mempunyai
melting
point
yang berbeda-beda.pengaturan parameter
akan
menghasilkan tingkat kecerahan warna yang berbeda-beda pada sutatu warna tertentu,selain itu temperatur barrel mempengaruhi viscosity material yang mempengaruhi laju material yang masuk ke mold,namun kedunya tidak mempengaruhi cycle time dan berat produk.
Grafik diatas merupakan grafik control panel pembuatan produk brylcreem pada mesin Krauss maffei 450-1900 cz,pada garfik tersebut menggambarkan temperatur settingan dan actual yang diterima mesin.pada pembutan brylcreem range temperaturenya 200-240oC sesuai temperature rekomendasi untuk polystyrene, karena apabial temperatur terlalu tinggi
diatas temperatur standar polystyrene maka akan mempengaruhi kualitas warna selain tu material akan cair sehingga akan menyebabkan lick melalui
mold venting, sebaliknya
apabila temperatur terlalu rendah dibawah standar material polystyren maka akan viscosity rendah dan memperberat kerja dari injection unit .temperature yang baik adalah temperature mulai dari rendah hingga tinggi, karena apabila temperatur barrel di feed hole (hooper) tinggi maka material akan tersumbat di hopper karena plastik meleleh namun tidak didorong oleh screw.
Diagaram perbandingan antara keceptan screw terhadap keseragaman temperatur leleh,..apabila kecepatan screw berputar semakin tinggi maka material dan resin yang tercampur akan lebih cepat seragam dan sebaliknya.
Diagram perbandingan antra screw speed terhadap temperatur JIka screw speed tinggi maka akan menyebabkan meningkatnya temperatur leleh plastik,apabila screw speed tinggi maka temperatur leleh plastik meningkat sehingga kekentalan pun meningkat.
Shear rate (filling speed)
Shear rate (filling speed) kecepatan dari injection yang merupakan paling critical kontrol di molding proses.ini karena kekentalan dari polymer berkurang drastis dengan meningkatnya injection rate,ketika filling speed terlalu slow,maka akan terjadi shot.
Plastik bergeser diantara dua permukaan yaitu didalam barrel dan di batang screw.shear rate meningkat ketika gegesekan di dua permukaan tu terjadi meningkat dan jarak antara permukaan menjdi berkurang.shear rate berguna ketika terdapat problem yang menyebabkan suhu leleh meningkat dan membakar material yg menyebabkan black spot.sedangkn jika sear rate terlalu rendah dan menyebabkan kurangnunya pencampuran,temperatur leleh yang rendah,dan material yag tidak meleleh,shear rate dapat di hitung dengan menggunakan rumus
Shear rate di feed zone
S=
S= S=23.6 second Shear rate di metering zone
S=
S=
S=78.2 second Hight shear tertinggi terletak di metering zone karena chanel dept lebih kecil.
3.2.2 Inject Stroke
Parameter inject stroke menentukan volume dari material yang akan diinjeksikan ke dalam mould yang mempengauhi berat produk,miasalkan pada pembuatan brylcream dapat ditentukan berapa jarak inject stroke-nya setelah diketahui jarak plasticizing karena jarak inject stroke sama dengan jarak plasticizing atau banyaknya volume material yang akan diinjeksikan ke dalam mold.
Pembuatan brylcream di mesin krauss maffei 420-1900 cz ,memiliki ukuran diameter screw 35 mm, berat produk 25 gram dengan material polystyrene (PS) maka inject strokenya adalah D screw = A
63 mm r =
3.14 x 31.5 2
=31.5 mm =3,115.66 mm 2
Berat produk (W) = 25 gram Berat jenis polystyren = 0.96 g/cm 3=0.00096 g/mm 3 Jarak plasticizing : L = W/(w x A)2 =25/(0.00096 x 961.625) =25/0.92 =27.2 mm
Ditambah melt cushion = 67+32,5 =99.5 + 10% =109,45 Maka sesuai aktual di monitor
Beberapa manfaat dari penggunaan screw
1.high shearing rate mengurangi kekentalan,sehingga material mudah mengalir 2.pencampuran atau mengadukan oleh screw membuat material menjadi homogen 3. panas di suplai ke material selain oleh hetaer band namun oleh screwscrew 4.maximum injection pressure di screw biasnya 20000 psi =1406 kg/cm2
Keuntungan menggunakan small LID
1.mengurangi residence time di bareel ,menjaga pans material pada temperatur leleh dengan waktu yang lebih pendek,sehingga menguramgi terjadinya degradasi 2.biaya investasi yang kecildalam penggantian part.
Keuntungan large LID
1.screw di desainuntuk menghasilkan output produk yang seragam dan pengadukan yang mixing 2.screw di desain untuk pressure yang besar 3.screw di desain untuk titik leleh yang besar dengan less shear dan konduktivitas yg tinggi di bareel. Compresion ratio Di gunakan untuk menhghitung compress atau sequess plastik
screw dengan dimeter 63 mm
CR=3.45
3.2.3 Holding Stroke
Parameter holding stroke berpengaruh pada kepadatan brylcream yang dproduksi serta kekuatan brylcream tersebut,yang berpengaruh terhadap berat produk yang diakibatkan semakin padatnya produk.pada pembuatan berylcream holding strokenya 35 mm ,merupakan jarak yang cukup panjang karena produk brylcream dituntut tingkat kekerasan serta beratnya oleh costumer yaitu 25 gram dan led test minimal 250 KN
untuk mesin yang hanya memiliki 1 Tingkat Holding Pressure [beserta Holding Time], maka fungsinya menjadi rangkap jabatan, yaitu selain berfungsi untuk Pembentukan Akurasi Dimensi Produk, juga sekaligus Menahan Aliran balik dari material cair yang telah dimasukkan ke dalam Mold. Secara teori Fisika. Yang bisa dimampatkan atau dikompresikan pada saat proses Holding ini adalah Udara dan Gas, sedangkan zat cair, dalam hal ini material plastik cair, tidak dapat dimampatkan. Faktor Udara berasal dari rongga di dalam Mold, dimana rongga-rongga ini adalah bentuk cetakan terhadap produk plastik yang akan kita buat. Sedangkan Gas berasal dari asap dan uap material plastik cair itu sendiri karena panas yang menyertainya. Besaran setting Holding Pressure yang dibuat selain tidak boleh terlalu kecil, juga tidak boleh terlalu besar. Dibandingkan dengan besaran Fill Pressure, maka setting yang dibuat lebih rendah, sekitar 15% sampai 50%, tergantung material plastik yang digunakan [Plastic Specification atau Plastic Properties]. Setting yang terlalu kecil akan Short Mold atau Sink Mark atau Dimensi produk yang terlalu kecil [secara keseluruhan]. Sedangkan setting yang terlalu besar akan membuat masalah Flash. [Lebih lanjut mengenai Flash dan Sink Mark akan dibahas terpisah]. Patokan besaran Holding Pressure secara visual bisa dilihat dari mulai timbulnya Flash pada produk yang dihasilkan, maka dapat disimpulkan bahwa setting yang kita buat sudah Over
Limit. Sedikit demi sedikit kita setting lebih rendah hingga didapat setting yang dianggap normatif. Mengenai dimensi yang belum tercapai pada setting yang dianggap normatif, maka yang harus dilakukan adalah memperbaiki Mold nya, dan fokus kepada tujuan dimensi yang akan diperbaiki, bila lebih dari satu, maka terlebih dahulu kita petakan posisi-posisinya sehingga akan lebih jelas dan clear soal treatment yang akan kita lakukan. Namun demikian, konstruksi Mold hendaknya memiliki ketahanan terhadap Holding Pressure yang tinggi sehingga memiliki tingkat kepadatan material plastik yang tinggi, kalo sudah demikian produk akan lebih tahan terhadap fisikal test yang akan dibebankan kepadanya Holding pressure harus lebih rendah 15 sampai 50% di banding fill pressure
3.2.7 Injection Speed
Parameter injection speed berfungsi untuk mengatur injeksi material tiap mm/detiknya.semakin
cepat
inject
speed
dapat
menyebabkan
produk
dapat
kelebihan
material(flash),sebaliknya apabila injection speed terlalu lemah maka akan menyebabkan kurang short.
Material yang tidak dapat mengatasi hambatannya akan berakibat pada kecepatan yang kurang dari yang diperlukan, hal ini diperlihatkan oleh garis Actual Line 1. Sebelum mencapai V-P Change Over, perjalanan material sudah mencapai titik atau masuk phase pembekuan dimana material sudah mulai mengeras dan sulit untuk dialirkan. Phase pembekuan di gambarkan pada garis R. Sebaliknya material yang berhasil mangatasi
hambatannya akan memliki kecepatan yang diinginkan sehingga bisa melewati V-P Change Over sebelum masuk phase pembekuan.
Setting Kecepatan Pengisian pada mesin injeksi terdiri dari beberapa langkah dan tingkatan. Kita ambil contoh untuk mesin yang memiliki 4 tingkat kecepatan, atau 6 tingkat kecepatan tetapi 2 kecepatan terakhir kita buat off. Tingkatan 1 [pertama] adalah pembentukan Runner. Karena kita tidak membutuhkan Runner untuk kita kemas, kita buat saja settingan dengan kecepatan tinggi. Tingkatan 2 [kedua] adalah disaat material cair menjelang Gate. Kita buat setting rendah untuk menghindari masalah Silver, dan Jetting pada produk terutama disekitar Gate. [Masalah Sliver dan Jetting akan dibahas terpisah]. Tingkatan 3 [ketiga] adalah masuk ke dalam pembuatan produk. Kembali kita buat dengan kecepatan agak tinggi. Tingkatan 4 [keempat] adalah menjelang posisi V-P Change Over. Dengan tidak meng-aktifkan Hold Pressure, produk yang dihasilkan harus dalam keadaan sedikit Short Mold. Poinnya adalah, ketika Hold Pressure di aktifkan. Maka produk yang dihasilkan adalah baik, dalam arti kata tidak Short Mold.
Keadaan tidak normal adalah walaupun Hold Pressure di aktifkan, tetapi produk yang dihasilkan terdapat Short Mold. Maka kita harus cek setting kecepatan pada tingkat berapa yang dibutuhkan untuk setting yang lebih tinggi. Adapun yang kita buat setting kecepatan
untuk proses ini adalah Debit Pompa Hidrolik nya. Misalkan suatu mesin injeksi memiliki Pompa Hidrolik dengan Debit yang dihasilkan maksimum sebesar 40 ml/detik atau 40 cm³/detik. Adapun Debit Pompa Hidrolik = Debit Material Cair yang Mengalir Masuk ke Dalam Mold. Bila kita buat setting kecepatan 30% rata-rata [dari 4 tingkatan settingan yang disebut di atas], maka Debit material cair yang mengalir ke dalam Mold adalah 40 cm³/detik x 30% = 12 cm³/detik. Pada waktu yang dibutuhkan selama 5 detik, maka jumlah material yang telah dimasukkan ke dalam Mold adalah 12 cm³/detik x 5 detik = 60 cm³. Sebagai perbandingan bila kita buat kecepatan 70% rata-rata, maka Debit material cair yang mengalir ke dalam Mold adalah 40 cm³/detik x 70% = 28 cm³/detik. Pada waktu yang dibutuhkan sama, yaitu 5 detik, maka jumlah material yang telah dimasukkan ke dalam Mold adalah 28 cm³/detik x 5 detik = 140 cm³. Dari dua perhitungan tersebut sudah sangat jelas perbedaannya, mudah-mudahan ini memudahkan kita dalam membuat setting kecepatan pada proses Injeksi Plastik Dik
:Q
= debit pompa hidrolik
Qn
=debit aliran yang keluar dari nozzle
Qm
=debit aliran yang masuk kedalam mold
Q=Qm=Qn(ml/s) Pembentukan produk membutuhkan 200 ml. Qmak hidrolik mesin
=
40 ml/detik(100%)
Sehingga butuh 5 detik untuk mencapai 200 ml/detik
Dit
: kecepatan injeksi 70%..apa yang terjadi?
Jawab
:40 ml/detik x 0.7=28 ml/detik
Sehingga untuk mencapai 200 diperlukan waktu 7 detik Apabila kita setting waktu filling dengan kecepatan injeksinya 70% maka
ml (produk short)
3.2.8 Inject Pressure
Parameter injection pressure berfungsi untuk mengatur tekanan injeksi ,parameter ini adalah salah satu parameter yang harus diatur untuk mengatur proses injeksi slain mengatur inject time dan inject speed.injection presseru injection molding harus lebih kecil dibanding clamping force di molding sehingga clamping force akan tercapai. Injection unit fwd. speed 1
30.0
[mm/s]
Change-over pt. inj. Unit fwd
10.0
[mm]
Injection unit fwd. speed 2
10.0
[mm/s]
Inj. Unit return speed 1
30.0
[mm/s]
Change-over pt.inj unit ret
10.0
[mm]
Inj. Unit return speed 3
10.0
[mm/s]
Tabel 3.9 control system injection speed KM 420-1900 cz
Diagram perbandingan antara injection pressure terhadap berat produk,semakon tinggi teknan injection semakin padat produk sehingga semakin berat produk yang di hasilkan.
Material Plastik cair yang disuntikkan ke dalam Mold akan mengalami berbagai hambatan, seperti melewati celah-celah dan ruang yang sempit, alur yang berilku-liku, pembuatan bentuk produk yang sulit disertai banyaknya bentuk sirip, dll, disamping material itu bersinggungan dengan suhu Mold yang lebih dingin. Dapat dikatakan juga bahwa material cair tersebut harus cepat mengisi seluruh ruang di dalam Mold sebelum terjadi pembekuan/pengerasan material karena bersinggungan dengan suhu Mold yang lebih dingin. Untuk itulah dibutuhkan setting Fill Pressure yang cukup kuat untuk men-Support laju kecepatan material sehingga material akan mengalir melewati hambatan-hambatan tersebut dengan tidak memberikan pengaruh yang signifikan ter hadap hasil produk.
Grafik diatas merupkan grafik hubungan antara injection pressure dengan panjang aliran.semakin panjang flow length diperlukan injection pressure yang semakin besar pula karena Fill Pressure yang cukup kuat untuk men-Support laju kecepatan material sehingga material akan mengalir melewati hambatan-hambatan tersebut dengan tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap hasil produk. Posisi 171 adalah posisi Injection Ready.Posisi 12 adalah setting V-P Change Over [perubahan dari proses Filling ke Proses Holding], posisi ini didapat dari Injection Ready dikurangi Shoot Size [l], yaitu 171 – 159 = 12.Maka, jika setting Pull Back adalah 5 [perkiraan gas], maka Holding Proses akan berhenti di sekitar 7. Note : Apabila actualnya tidak seperti yang diperhitungkan, berarti hampir dipastikan adanya masalah pada diameter lubang Barrel, diameter Screw, atau pada Torpedo. Problem… Bisa kita lihat pada mesin yang compatible menampilkan grafik proses, atau dengan
kita
memperhatikan
Pressure
Gauge
selama
proses
berlangsung.
Grafik
memperlihatkan bahwa garis actual [Actual Line] bersentuhan dengan garis setting [Setting Line], hal ini memberikan pernyataan bahwa “sebenarnya garis actual lebih tinggi dari garis setting”. Dikarenakan setting yang tersedia untuk proses Filling actual “dipatok” atau dibatasi hanya setinggi garis setting tersebut sehingga ketika menghadapi hambatan diperjalanan proses Filling tidak bisa berbuat banyak. OK. Grafik memperlihatkan bahwa garis actual tidak pernah bisa menyentuh garis setting. Fluktuasi yang terjadi yang menunjukkan adanya hambatan selama proses Filling pun masih di bawah garis setting. Ini menunjukkan bahwa Filling Pressure yang kita setting sudah dapat meng-cover hambatan-hambatan yang telah disebutkan di atas. Material yang tidak dapat mengatasi hambatannya akan berakibat pada kecepatan yang kurang dari yang diperlukan, hal ini diperlihatkan oleh garis “Actual Line 1”. Sebelum mencapai V-P Change Over, perjalanan material sudah mencapai titik atau masuk phase pembekuan dimana material sudah mulai mengeras dan sulit untuk Phase pembekuan di gambarkan pada garis “R”. Sebaliknya material yang berhasil mangatasi hambatannya akan memliki kecepatan yang diinginkan sehingga bisa melewati V-P Change Over sebelum masuk phase pembekuan.
Buatlah Setting Fill Pressure lebih tinggi dari Actual Fill Pressure, agar proses Filling tidak terpengaruh terhadap hambatan-hambatan yang ada. Pada mesin Nissei type PS, setting Fill Pressure pada : P1. Back pressure
Menyebabkan peningkatan tercampurnya material,mengontrol back pressure dan meningkatkan leleh plastik,color dispersion dan kualitas output. Selama screw berputar dan plastik leleh dbwah tekanan ,pencampuran plastik tercpai sepanjang temperatur meningkat.back pressure adalah perpindahan screw selama persiapan shot selanjutnya.biasanya back pressure .biasanya back pressure 50 sampai 30 psi .
Diagram diatas merupakan diagram perbandingan antara screw back pressure terhadap melt temperature,semakin tinggi back pressure maka temperature leleh akan meningkat 1.backflow Backflow terjadi karena adanya celah diantara Check Valve dan Screw Head, yang dalam kondisi normal hal ini sangat tidak diperbolehkan. Tidak boleh adanya Backflow selama proses injeksi berlangsung. Adanya Backflow pada proses berarti ada masalah pada Silinder Barrel dan Screw Sistem.
Bagaimana mengetahui ada tidaknya Backflow pada proses injeksi bisa dilakukan dengan sangat sederhana. Ambil sebuah balok kayu dan ditempatkan pada Stationary Platen tepat didepan Nozle, majukan Nozle hingga menekan balok kayu tersebut. Hal ini dimaksudkan utk menyumbat lubang Nozle dengan cara yang paling mudah dan cepat. Kemudian lakukan isi ulang (Charging), yaitu proses berputarnya Screw sehingga mengalirkan material plastik cair dari Screw, melewati Check Valve, hingga berada didepan Torpedo. Karena memiliki tekanan, maka Screw akan terdorong mundur kebelakang yang terindikasi pada nilai posisi Screw yang bertambah nilainya, hingga berhenti pada nilai atau posisi Shot Size ditambah Pull Back. Lalu lakukan Injeksi secara manual sambil memperhatikan posisi Screw, dalam 2 detik berselang apakah maju (yang terindikasi pada nilai posisi Screw yang berkurang nilainya) atau diam ditempat. 2 detik tersebut untuk memberi waktu kepada Check Valve untuk reposisi, dari posisi rapat ke Torpedo ke posisi rapat ke Screw Head. Selang 5 detik kemudian injeksi manual dihentikan.
Apabila selama proses injeksi setelah selang 2 detik injeksi posisi Screw bergerak maju dan terus maju, maka dapat disimpulkan adanya Backflow. Seberapa besar Backflow terjadi dapat kita hitung sebagai berikut
Dik : injection total
Dit
Jawab
= 7 s dan 2 detik di abaikan
Selama 5 s
= screw bergerak sepanjang 20 cm
Dscrew
=
40 mm = 4 cm
: V backflow
?
: persentasi backflow(%)
?
: A backflow terhadap Ascrew
?
: Ascrew : 3.14 x 22
=13 cm2
V backflow
: 13 cm2 x 20 =260 cm3
5 detik
Jika
kapasitas
injeksi
maksimum(100%)
mencapai
500
cm3/detik dengan backflow sebesar 260 cm 3/5 detik atau 52 cm3/detik.
% backflow
A backflow terhadap Ascrew = 13 cm2 x 10 %=1,4 cm 2
ungsi kerja injeksi adalah kondisi atau keadaan Screw Sistem, dimana posisi Check Ring merapat pada Screw Head (bagian paling depan Screw). Persyaratan dari kondisi ini adalah tidak adanya celah antara Check Ring dan Screw Head. Berarti kondisi abnormal adalah sebaliknya, yaitu terdapat celah diantara keduanya. Bagaimana celah itu terjadi ? Celah tersebut terjadi disebabkan beberapa faktor, antara lain.
Yang pertama. Adanya material asing yag berada diantara Check Ring dan Screw Head. Material ini tidak ikut leleh pada suhu leleh plastik pada kisaran suhu 250~300 °C, mengganjal diantara Check Ring dan Screw Head sehingga membuat celah bocoran. Dan biasanya material asing ini berasa dari bahan besi atau metal lainnya. Tang kedua. Adanya retakan atau kerusakan pada Screw Head ataupun pada Check Ring. Hal inipun tak lepas dari akibat adanya material asing yang berupa besi atau bahan metal lainnya, sehingga mengakibatkan kerusakan tersebut. Tindakan sementara jelas harus dilakukan penggantian dengan Spare Part yang baru, namun tindakan lebih lanjut agar tidak terulang dikembalikan kepada pihak manajemen perusahaan untuk memperbaiki sistem kerja dan pengaturan secara menyeluruh dan untuk bisa membangkitkan rasa memiliki yang kuat, spirit, komitmen, dan motivasi pada karyawan agar selalu berfikir positif atas kelangsungan operasi, sehingga tidak hanya sekedar melakukan tugas semata, tetapi lebih kepada ikut menjaga. Fungsi kerja Charging adalah kondisi atau keadaan dimana posisi Check Ring merapat ke Torpedo. Dengan bentuk sedemikian rupa, walaupun rapat tetapi tetap harus ada celah diantara keduanya agar material dapat mengalir dari belakang
Screw Head sampai ke depan Torpedo. Jadi disini celah memang harus ada, tidak perlu dipermasalahkan.
Grafik hubungan teemperatur dengan injection pressure,dengan meningkatnya injection pressure maka melt temperatur akan meningkat karena prinsip suatu zat apbila diberi tekanan di ruang tertutup maka akan mengalami panas,ditinjau dari segi termodinamika tidak ada sistem yang bertukar(adibiatis),diameter nozzle pun mempengaruhi karena semakin besar diameter nozzle semakin besar penyebaran suhu sehingga suhu akan decrease.begitupun dengan screw speed semakin meningkat kecepatan putaran screw maka semakin meningkat suhu karena ketika screw berputar maka terjadi gaya geser( shear rate) antara screw dengan barrel.
2.7 Plastik
Terdapat dua jenis platik yang digunakan pada injection molding kebanyakan menggunakan material termoplastik, tetapi beberapa injection menggunakan thermoset keduanya terdapat perbedaan.
2.7.1 Polimer termoplastik
Polimer termoplastik adalah polimer yang mempunyai sifat tidak tahan terhadap panas. Jika polimer jenis ini dipanaskan, maka akan menjadi lunak dan didinginkan akan mengeras. Proses tersebut dapat terjadi berulang kali, sehingga dapat dibentuk ulang dalam berbagai bentuk melalui cetakan yang berbeda untuk mendapatkan produk polimer yang baru. Polimer termoplastik memiliki sifat – sifat khusus sebagai berikut : - Berat molekul kecil - Tidak tahan terhadap panas. - Jika dipanaskan akan melunak. - Jika didinginkan akan mengeras. - Mudah untuk diregangkan. - Fleksibel. - Titik leleh rendah. - Dapat dibentuk ulang (daur ulang).
- Mudah larut dalam pelarut yang sesuai. - Memiliki struktur molekul linear/bercabang.
Contoh plastik termoplastik sebagai berikut : - Polietilena (PE) - Polipropena (PP) -Polistirena (PS) - Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) - Polyamide (nylon) (PA) - Polycarbonate (PC) - Polymethylmethacrylate (acrylic) (PMMA) - Polyoxmethylene (acetal) (POM) - Polyvinylchloride (PVC) - Styrene Acrylonitrite (SAN)
2.7.1.1 Crystalline dan Amorphous
Plastic terbentuk dari molekul yang kecil disebut juga sebagai makro molekul, yang terbentuk bersama dari cabang molekul yang panjang yang disebut sebagai polimer.Dalam keadaan padat molekul polimer tersusun sangat teratur, dengan pola yang berulang disebut crystalline.Struktur lainnya tersusun secara tidak teratur dan dengan pola yang tidak berulang
disebut amorphous.
2.23 Ilustrasi gambar molekul polimer
2.7.1.2 Bagaimana Plastik Mempengaruhi Proses pada Molding
Ini merupakan fakta bahwa material ccrystalline dan amorphous mencapai cukup berbeda selama proses molding. Setidaknya terdapat tiga perbedaan penting, dari dua tipe material tersebut dalam merespon titik leleh dan proses molding.
2.7.1.3 Karakteristik leleh
Poin umum proses pertama yang membedakan crystalline dan amorphous material dalam hal titik leleh, ketika diberi panas kedua tipe material tersebut lebih halus awalnya tetapi material amorphous kelanjutannya lebih halus ketika mengalir. Titik kehalusan disebut sebagai glass transition temperature (Tg), material amorphous tidak memilik titik leleh. Berlawanan dengan hal diatas material crystalline ketika panas dia akan relative menjadi solid. Solid poin tadi disebut Tm. Perbedaan leleh material merupaka factor penting dalam bagaimana material tersebut dicetak.Daftar dibawah mengendikasikan apakan material itu crystalline (C) atau Amorphous (A). Nama
Symbol
Tipe
Polyethylene
PE
C
Polypropylene
PP
C
Polystyrene
PS
A
Acrylontrile Butadiene Styrene
ABS
A
Polyamide (nylon)
PA
C
Polycarbonate
PC
A
Polymethylmethacrylate (acrylic)
PMMA
A
Polyoxymethylene (accetal)
POM
C
Polyvinylchoride
PVC
A
Styrene Acrylonitrile
SAN
A
2.7.1.4 Konduktivitas Panas
Adalah kemampuan plastic untuk menyerap panas, dalam menyerap panas plastic memiliki kemampuan menyerap panas yang rendah lebih kecil daripada metal.Penyerapan panas yang rendah mempengaruhi kecepatan plastic menjadi panas, leleh dan dibentuk.Poin penting kedua yang menarik bagaimana plastic terbentuk adalah bagaiamana kemampuan menyerap panas antara crystalline dan amorphous. Material amorphous kemampuan menyerap panasnya lebih sedikit daripada crystalline, faktanya jika crystallinitas meningkat maka kemampuan menyerap panas juga meningkat Kita tidak bisa menambahkan panas lebih dari amorphous dan menjadikan titik leleh amorphous menjadi lebih cepat.Faktanya jika panas berlebih diberikan pada material
amorphous maka terbakar dan terdegradasi.Gambar dibawah mengilustrasikan perbedaan antara crystalline dan amorphous dalam menyerap panas.
2.24 Karakteristik penyerapan panas crystalline dan amorphous
2.7.1.5 Shear Sensitivity
Material amorphous lebih sensitive dalam bergerak shear terjadi ketika bijih plastic ditekan. High Shear
menyebabkan
temperature
material cepat
meningkat
selama
pembentukan, material amorphous sebaiknya menerima panas secara berta hap jika mengubah dari solid ke leleh.terlalu banyak Temperature leleh dari beberapa material (khususnya material amorphous) dapat menyebabkan residu selama pendinginan yang mengurangi kekuatan mekanik dari produk.Tanpa disengaja di banyak kasus kehilangan mekanikal property seperti impact strength tidak dapat ditentukan hingga produk dilakukan impact tes, atau gagal ketika produk tersebut digunakan. 2.7.1.6 Viscosity (Melt Index)
property lainnya antara material crystalline dan amorphous, yang berpengaruh terhadap pembentukan produk adalah kekentalan atau viscosity. Kekentalan dapat dipastikan sebagai perlawanan fluida untuk mengalir dalam kata lain titik leleh plastic dianggap kental, seperti molasses dan tidak mudah untuk mengalir. Kekentalan dari titik leleh plastic dapat dihitung dan diberi rating yang disebut melt index (MI). melt index yang tinggi berarti bahwa titik leleh plastic seperti air dan mempunyai viskositas rendah. Semakin rendah melt index, semakin kental materialnya dan sedikit dulit untuk mengalir. Kekentalan plastic sangat
penting dalam proses pembentukan. Material dengan MI yang sangat tinggi atau kekentalan rendah akan lebih sulit untuk dibentuk.
Kekentalan dan temperatur Jika sebuah cairan di panaskan,maka kekentalan berkurang.kekentalan leleh termoplastik tidak hanya tergantung dari shear rate ,tapi juga dari temperatur.
Kekentalan berkurang jika temperatur meningkat,jadi plastick leleh mulai mengalir jika kekntalanya berkurang.semakin encer semakin ringan energi yang di butuhkan untuk mengalirkan material.selain dari kekentalan ,faktor lainya yang berpengaruh terhadap proses plastik di injection molding d tunjukan tabel dibawah .
Termoplastik terdiri dari macromolekul yang terdiri dari 10.000 ikatan element kimia.termoplastik tidak bisa disebut sebagai liquid seperti air,termoplastik yang disipakan atau dapat di injejksikan seperti madu.
Material harus homogen sepenuhnya dengan cara diaduk ,granul harus di adauk dengan colorant ,sehingga akan seragam.
2.8 Polimer termoseting
Polimer termoseting adalah polimer yang mempunyai sifat tahan terhadap panas. Jika polimer ini dipanaskan, maka tidak dapat meleleh. Sehingga tidak dapat dibentuk ulang kembali. Susunan polimer ini bersifat permanen pada bentuk cetak pertama kali (pada saat pembuatan). Bila polimer ini rusak/pecah, maka tidak dapat disambung atau diperbaiki lagi. Polimer termoseting memiliki ikatan – ikatan silang yang mudah dibentuk pada waktu dipanaskan. Hal ini membuat polimer menjadi kaku dan keras. Semakin banyak ikatan silang pada polimer ini, maka semakin kaku dan mudah patah. Bila polimer ini dipanaskan untuk kedua kalinya, maka akan menyebabkan rusak atau lepasnya ikatan silang antar rantai polimer. Sifat polimer termoseting sebagai berikut. -
Keras dan kaku (tidak fleksibel)
-
Jika dipanaskan akan mengeras.
-
Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur ulang).
-
Tidak dapat larut dalam pelarut apapun.
-
Jika dipanaskan akan meleleh.
-
Tahan terhadap asam basa.
-
Mempunyai ikatan silang antarrantai molekul.
Contoh plastik termoseting : Bakelit
= asbak, fitting lampu listrik, steker listrik, peralatan fotografi, radio,
perekat plywood .
2.9Additives
Terdapat komposisi lain selain resin dan masterbatch yaitu additive, yang termasuk dalam additive yaitu plasticizers, fillers, reinforcements, stabilizer, flame retardants, colorants, lubricants, dan banyak lagi. Walaupun tidak terlalu penting untuk mengingat semua additive ini penting bahwa kita mengerti fungsi dari additive dan pengaruhnya terhadap proses molding. 2.9.1 Filler and Reinforcements
Filler dan Reinforcements ditambahkan dalam plastic yang berfungsi untuk meningkatkan kekakuan and atau sifat mekanik lainnya dari produk biasanya disebut reinforcements. Umunya filler termasuk calcium carbonate (biasanya berbentuk bubuk limestone), talc (bubuk lain yang digunakan sebagai pelicin), carbon black (biasanya sebagai pewarna hitam dan lebih pentingnya sebagai pelindung dari radiasi sinar UV), silica. Walaupun diklasifikasikan sebagai fillers, calcium carbonat, dan silica dalam beberapa bentuk mungkin dianggap sebagai reinforcements dan cukup abrasive terhadap permukaan metal di injection unit dan di mold. Satu kemungkinan lagi penambahan additive terhadap plastic dapat meningkatkan kekentalan material dan secara signifikan berpengaruh terhadap proses pembentukan dan penyusutan. Kebanyakan dari reinforcements ditambahkan kedalam plastic dalam bentuk fiber kecil, bubuk, dan serpihan. Bentuk umum reinforcements adalah glass fiber seperti monofilament yang sangat halus (0.009 sampai 0.013 mm diameternya). 2.9.2 Plasticizers
Berlawan dengan filler plasticizers mengurangi kekakuan dari produk membuat produk lebih fleksibel.Dan mencapai fleksibilitas yang tinggi plasticizers mungkin mengurangi kekentalan dari material leleh.
2.9.3 Flame Retardants
Karena banyak produk dan peralatan yang digunakan manusia setiap hari dan terbuat dari plastic, maka plastic yang tidak mudah terbakar sangat penting.Sebagai contoh pada peralatan rumah itu harus tahan bakar.Flame retardants ditambahkan pada plastic untuk mengontrol efek yang tidak diinginkan yang dapat menyebabkan kebakaran. Secara tidak sengaja additives ini bersifat corrosive terhadap permukaan metal yang dikenakan oleh flame
retardants, sehingga diperlukan pelapisan khusus di unit injeksi dan mold. Additives ini juga mempercepat degradasi resin dan membatasi pemanasan. 2.9.4 Colorants
Additives ini digunakan dalam plastic tidak hanya pada permukaan saja melainkan keseluruhan bagian plastic tersebut. Untuk mencapai hal tersebut pigments dan pewarna ditambahkan kedalam plastic sebagai campuran dari bijih plastic tersebut. Colorants atau liquid yang ditambahkan setelah masuk kedalam injection unit. Pigments tidak larut kedalam plastic leleh tetapi hanya tercampur oleh proses disperse. 2.9.5 Penambahan Additive
Kebanyakan additives ditambahkan biasanya kedalam virgin material oleh additives feeder atau blender . Terdapat perbedaan tipe dari feeder dan blender yang digunakan di
proses pembentukan. Beberapa dapat mencampurkan dan menambahkan hanya dua material yang berbeda, ada pula yang dapat mencampurkan dan menambah hingga lima tipe material, termasuk pellet, powder, granuled material dan bahkan cairan. Kebanyakan dari unit ini dipasang langsung pada mesin injection molding, biasanya pada hopper dan menggunakan pneumatic untuk mencampur material kedalam mesin. 3.1 Material
Polystyrene adalah sebuah polimer dengan monomer stirena, sebuah hidrokarbon cair yang dibuat secara komersial dari minyak bumi. Pada suhu ruangan, polistirena biasanya bersifat termoplastik padat, dapat mencair pada suhu yang lebih tinggi.Polistirena padat murni adalah sebuah plastik tak berwarna, keras dengan fleksibilitas yang terbatas yang dapat dibentuk menjadi berbagai macam produk dengan detil yang bagus.
Gambar 3.1 polystyrene
Material yang digunakan dalam proses injection molding adalah material termoplastik dan termoset Material yang digunakan untuk membuat produk brylcreem adalah polysetyrene,polysetyrene merupakan golongan material termoplastik dan merupakan amorphous
Gambar 3.2 Klasifikasi material polimer beserta golonganya
3.1.1 karakteristik polystyrene
Polystyrene memiliki karakteristik sebagai berikut 1. Warna dasarnya putih transparan seperti kaca. 2. Dapat dibentuk ulang (daur ulang). 3. Tingkat kekerasannya tinggi ,pada produk berylcream hasil dari lid test mencapai 250 kN.
4. Sangat kaku, rapuh, kecuali dimodifikasi. 5. Sifat-sifat isolator listriknya prima/sangat baik.
6. konduktivitasnya panasnya rendah karena tergolong sebagai amorphous. 7. berdasarkan ASTM D-1238 memiliki melt flow(melt indeks) 15/10 min. 8. memiliki shear sensivitivi yang tinggi sehingga dalam proses diperlukan panas bertahap. 9. penyusutannya( shrinkage) sangat rendah yaitu 0,45 -0,6 %.
Tabel 3.1 Karakteristik polystyrene
Caps brylcreem yang di jadikan objek pengamatan berwarna abu-abu yang di hasilkan proses percampuran resin dengan masterbatch dengan perbandingan 98:2 dalam satuan persen tanpa menggunakan additive,resin yang digunakan adalah HIPS STYRON A-TECH 1300 Natural dengan masterbatch MB MBE 913109 GREY.
Type equation here.
Gambar 3.3 masterbach 913109 GREY
3.1.2 Jumlah material yang digunakan
Dik
: w = 25 gram
berat rata-rata produk
Ct = 29.8 second
cycle time
Nc = 8 cavity 1 shift =8 jam Dit
: jumlah materil dalam satu shift?
Jawab
: Hitung terlebih dahulu standar output yang digunakan dalam
setelah diketahui jumlah produk dalam satu shift maka dapat diketahui jumlah material polystyrene dalam satu shift
jadi jumlah material yang digunakan dalam satu shift 193,275 gram
