POLIMER & KOMPOSIT
TUGAS
Diajukan guna melengkapi tugas polimer & komposit yang pertama dan salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Studi Teknik (S1) dan mencapai gelar Sarjana Teknik
Oleh
Achmad Hadi Kurniawan NIM 071910101022
TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JEMBER 2008
PROSES PEMBUATAN PLASTIK
I. PENDAHULUAN
Dewasa ini, pemakaian plastik sebagai bahan komponen kendaraan bermotor, peralatan listrik, peralatan rumah tangga, dll. semakin meningkat. Peningkatan ini tentu saja karena plastik mempunyai karakteristik dan kelebihan-kelebihan, misalnya : lentur, mempunyai daya serap yang tinggi terhadap beban kejut (impact load) dan getaran (vibration), tahan karat, mudah dibentuk, murah, dll. II. DEFINISI PLASTIK
Plastik ialah salah satu bahan baku yang diperoleh melalui proses sintesis dari berbagai bahan mentah, yaitu : minyak bumi, gas bumi dan batu bara. Plastik juga dapat dinamakan bahan organik karena terdiri dari persenyawaanpersenyawaan karbon, kecuali plastik silikon yang mengandung silicium sebagai pengganti
karbon
(silicium
secara
kimiawi
mirip
dengan
karbon).
Plastik juga disebut sebagai bahan berstruktur makro molekuler karena bahan tersebut terdiri dari molekul-molekul yang besar (makro). III. STRUKTUR POLIMER PLASTIK
Semua plastik (kecuali plastik-silikon) terdiri dari persenyawaan karbon yang membentuk molekul makro. Disamping karbon, masih terdapat elemenelemen lain yang terkandung didalam plastik, yaitu : Hidrogen, Oksigen, Nitrogen, Chlor dan Fluor. Oksigen dan Hidrogen berasal dari bahan mentah (minyak bumi, gas bumi dan batubara). Udara dan air adalah sumber dari Hidrogen, Oksigen dan Nitrogen. Sedangkan Chlor dan Fluor berasal dari garam-garaman (misalnya : NaCl). Secara umum, fabrikasi dari plastik terdiri atas 2 tahap, yakni : 1. Sintesis dari persenyawaan-persenyawaan organik yang mampu bereaksi. Persenyawaan-persenyawaan Persenyawaan-perseny awaan tersebut berstruktur molekular tunggal (monomer) 2. Penyatuan molekul tunggal yang mampu bereaksi menjadi molekul makro. Substansi semacam ini umumnya disebut dengan polimer. Dalam reaksi
penyatuan tersebut beribu-ribu molekul tunggal dari monomer yang berbentuk gas maupun cair mengikatkan diri satu dengan lainnya menjadi satu molekul makro dari polimer yang berbentuk padat. Proses pengikatan dari dapat berlangsung dalam 3 macam, yakni : Polimerisasi, Polikondensasi dan Poliadisi. Pada Polimerisasi terbentuk molekul-molekul makro yang berbentuk benang yang membelit satu dengan lainnya (tampak seperti benang ruwet). Ketidakteraturan susunan ini dinamakan dengan amorpha. Sebagian molekulmolekul makro dapat memiliki susunan teratur, yakni : susunan satu arah. Susunan yang demikian ini disebut dengan susunan kristalik. Jadi, dengan demikian plastik yang memiliki molekul-molekul makro yang sebagian tersusun secara amorphik dan yang lain tersusun secara kristalik disebut dengan plastik bersusunan kristalik-sebagian. Salah satu ciri dari plastik amorphik yakni : tembus pandang seperti kaca sedangkan plastik kristalik-sebagian itu mempunyai ciri tidak tembus pandang (seperti “santen”-dalam bahasa jawa). Melalui proses Polikondensasi dan Poliadisi akan diperoleh molekulmolekul makro yang tidak lagi saling membelit tetapi saling mengikatkan diri secara stereometrik (3D) yang seolah-olah menyerupai sebuah jala. Tempattempat pengikatan diri tersebut dapat berjarak pendek maupun panjang. Jadi dapat ditarik kesimpulan bahwa plastik terdiri dari molekul-molekul makro yang berbentuk benang. Molekul-molekul makro tersebut tersusun secara amorphik, kristalik-sebagian atau jaringan jala. IV. JENIS-JENIS PLASTIK
1. Thermoplast Thermoplast mempunyai susunan molekul benang ruwet dan tanpa ikatan. Molekul-molekul makro bersatu karena adanya gaya yang berasal dari gesekan dan belitan antar molekul. Plastik semacam ini sangat mudah mengalami deformasi (perubahan bentuk) apabila terkena gaya yang relatip kecil karena posisi-posisi molekul mudah bergeser. Susunan molekul yang semula seperti benang ruwet apabila terkena gaya akan berubah secara teratur (searah dengan gaya). Pada temperatur ruang, gaya lekat antar molekul ini relatip besar, artinya : plastik thermo (thermoplast) keras. Dengan naiknya temperatur maka
berkuranglah gaya lekat antar molekul, belitan molekul mengendorkan dari dan plastik menjadi elastis. Apabila dipanaskan lebih lanjut maka molekul-molekul makro akan mudah bergerak, artinya plastiknya menjadi lunak dan akhirnya mencair. Pada proses pendinginan plastik yang mula-mula berada dalam keadaan cair melalui tahap lunak dan elastis menjadi material keras. Perubahan keadaan ini dapat diulangi tanpa batas. Berdasarkan sifat mampu diubah melalui pemanasan
tersebut,
jenis
plastik
ini
dinamakan
dengan
thermoplast
(thermoplast = panas-bahasa Yunani). 2. Duroplast Duroplast terdiri dari molekul-molekul makro yang membentuk susunan jala yang rapat. Susunan jala ini terbentuk berdasarkan gaya sambung kimiawi. Gaya sambung kimiawi tersebut apabila mengalami kenaikan temperature maka akan mengecil. Meskipun demikian, pada temperatur tertentu susunan jala yang rapat ini akan mengalami kerusakan dan apabila didinginkan kembali ke temperature semula jala yang telah mengalami kerusakan tidak akan kembali ke susunan atau bentuk semula. Jenis plastik ini apabila dipanaskan maka sifat-sifat mekanisnya hanya mengalami sedikit perubahan. Oleh karena itu jenis plastik ini dinamakan dengan duroplast (duros = keras-bahasa Yunani). Sebelum dikerjakan dilakukan “pembongkaran susunan jala” (umumnya pencairan) pada duroplast dan dikeraskan serta kemudian melalui pemanasan ataupun pungurangan (penurunan) kekerasan dilakukan pengerjaan akhir (pembentukan ke bentuk yang diinginkan). 3. Elastomer Elastomer terdiri dari molekul-molekul makro yang membentuk susunan jala yang renggang. Susunan jala yang renggang ini t erbentuk berdasarkan gaya fisik (yaitu : gaya gesek dan belitan) dan gaya sambung kimiawi yang terdapat pada ikatan-ikatan antara dua molekul makro. Ikatan antara dua molekul makro pada elasthomer memiliki jarak satu dengan lainnya yang relatip besar bila dibandingkan dengan duroplast. Kedua jenis gaya itulah (Fisik dan kimiawi) yang menentukan sifat dari elastomer, yaitu : molekul-molekul makro yang tersusun “ruwet” dapat diluruskan dengan sebuah gaya dan apabila gaya
tersebut dihilangkan maka susunan molekul makro akan kembali ke susunan semula, yaitu : susunan “ruwet”. Sifat elastik seperti pada karet inilah yang menjadi
alasan
mengapa
jenis
plastik
ini
dinamakan
elastomer.
Tetapi meskipun demikian, apabila elastomer dipanaskan melebihi batas temperatur yang diizinkan dan kemudian didinginkan lagi maka elastomer akan rusak seperti pada duroplast. V. PEMILIHAN BAHAN PLASTIK
Untuk mendapatkan produk yang sesuai dengan sifat-sifat fisik yang diinginkan bentuk desain produk, luas penampang, ketebalan, insert yang panjang, tuntutan ukuran(toleransi) yang harus dipenuhi dan pemilihan material merupakan faktor yang berpengaruh. Dalam hal ini penentuan bahan dari macam-macam plastic sangatlah dibutuhkan. Dibawah ini merupakan contoh dari macam-macam plastic: 1. Optical brighteners (bahan pencerah)
MB KCB PP adalah salah satu produk kami yang berfungsi sebagai agen additive untuk membuat cerah atau bright, untuk diaplikasikan ke industri plastik injeksi, sheet, film, extruder dll. 2. Stiffness agent
Micro Powder dan Gel Mpp/MT adalah bahan additive untuk polymer/plastic/karet yang berfungsi untuk membuat produk menjadi keras/Stiff. 3. MB 5932 (One Pack Additive)
MB 5932 adalah salah satu bahan additive dalam satu kemasan (One Packaging Additive) yang terdiri dari beberapa bahan additive, yang berfungsi sebagai Anti Sealing, Top Clud-nya menjadi bagus, Tahan pecah ata u Banting dan membuat produk plastik menjadi lebih bening/transparant/clear. 4. Pewangi plastic (Parfume Plastic) Parfume Plastic dipakai pada industri plastic daur ulang/recycle, dapat juga diaplikasikan pada product jadi/plastic manufacturer. Fungsi utamanya adalah untuk menghilangkan bau plastik yang gosong, bau plastik pada sampah daur ulang, bau gosong karena terkena tekanan panas temperatur tinggi.
5. Flame Retardant
Solaris FR 10-2 adalah bahan additive yang ditambahkan kekompon plastik supaya tidak mudah terbakar/menyala. Sangat cocok dipakai di industri pembuatan kabel-kabel listrik, elektro, elektronik dll. Dapat juga dipakai dalam industri pembuatan komponen pesawat terbang, supaya jika terjadi kebakaran, bahan yang terbakar tersebut mudah mati. 6. Mould Release agent Kluger Sil 75 adalah salah satu nama dagang dari beberapa type yang ada. Fungsi utamanya adalah sebagai bahan untuk Release Agent, sehingga bahan baku (plastik-polymer-karet) yang ada tidak lengket pada Mould. Bahan additive ini sangat cocok dipakai pada proses injeksi plastik, sebagai pengganti spary/semprotan.
Keterangan Gambar : 1.
2.
4.
5.
3.
6.
VI. PENGERTIAN PLASTIC MOLDING (MOLD PLASTIK)
Secara umum pengertian Plastic molding adalah Proses pembentukan suatu benda atau produk dari material plastik dengan bentuk dan ukuran tertentu yang mendapat perlakuan panas dan pemberian tekanan dengan menggunakan alat bantu berupa cetakan atau Mold. Mold plastik pada prisipnya adalah suatu alat (tool) yang digunakan untuk membuat komponen-komponen dari material plastik dengan sarana mesin cetak plastik. Berdasarkan Material Plastik yang digunakannya Plastic Molding dapat dibedakan atas beberapa jenis yaitu: 1. Blowing molding. 2. Compression molding. 3. Extrusion molding 4. Transfer molding. 5. Injection molding.
Metode Blow molding
Blow molding merupakan suatu metode mencetak benda kerja berongga dengan cara meniupkan atau menghembuskan udara kedalam material/bahan yang menggunakan cetakan yang terdiri dari dua belahan mold yang tidak menggunakan inti (core) sebagai pembentuk rongga tersebut. Material plastik akan keluar secara perlahan secara perlahan akan turun dari sebuah Extruder Head kemudian setelah cukup panjang kedua belahan akan mold akan di jepit dan menyatu sedangkan begiah bawahnya akan dimasuki sebuah alat peniup ( blow Pin) yang menghembuskan udara ke dalam pipa plastik yang masih lunak, sehingga plastik tersebut akan mengembang dan membentuk seperti bentuk rongga mould-nya. Material yang sudah terbentuk akan mengeras dan bisa dikeluarkan dari mold hal ini karena Mold dilengkapi dengan saluran pendingin didalam kedua belahan mold . Untuk memperlancar proses peniupan proses ini dilengkapi dengan pisau pemotong pipa plastik yang baru keluar dari extruder head. Contoh hasil produksi yang dapat dikerjakan dengan metode ini adalah bentuk Gelas dan botol. Proses tersebut seperti gambar dibawah ini:
1. Proses Pengisian butiran Plastik dari Hopper kedalam Heater . Oleh motor Srew berputar sambil menarik butiran plastik mengisi ruang Heater .
2. Proses pemanasan butiran plastik kedalam heater. Setelah butiran plastik meleleh dan membentuk seperti pasta maka plastik diinjeksikan kedalam mold
3. Proses peniupan udara. Saat plastik menempel pada dinding mold seperti pada tahap ke II maka udara dengan tekanan tertentu ditiupkan kedalam mold.
4. Proses pengeluaran produk. Produk dikeluarkan setelah produk dingin. dengan cara salah satu cavity plate membuka.
Metode Compression molding (Thermoforming)
Compression molding (Thermoforming) merupakan metode mold plastik dimana material plastik (compound plastic) diletakan kedalam mold yang dipanaskan kemudian setelah material tersebut menjadi lunak dan bersifat plastis, maka bagian atas dari die atau mould akan bergerak turun menekan material menjadi bentuk yang diinginkan. Apabila panas dan tekanan yang ada diteruskan, maka akan menghasilkan reaksi kimia yang bisa mengeraskan material thermoseting tersebut.
Material Thermosetting diletakan kedalam mold yang bersuhu antara 300 derajat Franheit hingga 359 derajat Franheit dan tekanan mold berkisar antara 155 bar hingga 600 bar. Proses compression molding dapat dibedakan atas empat macam yaitu : 1. Flash type Mold - jenis ini bentuknya sederhana, murah, saat mold menutup maka material sisa yang kemudian meluap akan membentuk lapisan parting line/plain (land B), dan karena tipisnya akan segera mengeras/beku sehingga menghindari meluapnya material lebih banyak. Jadi biasanya mold akan di isi material sepenuhnya sampai luapan yang terjadi sebanyak yang diijinkan. 2. Positive mould - jenis ini terdiri dari dari suatu rongga ( cavity) yang dalam dengan
sebuah
plunger
yang
mengkompresikan/memadatkan
material
kompoud pada bagian bawah mold pemberian material disesuaikan dengan kapasitasnya baik dengan cara menimbang sehingga menghasilkan produk yang baik dan seragam. 3. Landed Positive Mold - mirip dengan tipe diatas ,akan tetapi tinggi bidang batas dibatasi.bagian “land” bekerja menahan tekanan (bukan bagian
Produknya). Karena ketebalan material terkontrol dengan baik, maka kepadatan benda kerja tergantung dari posisi pengisian yang diberikan. 4. Semi positive mold - merupakan kombinasi antara flash type dan landed positive mold.
Metode Extrusion molding
Extrusion molding mempunyai kemiripan dengan injection molding, hanya pada extrusion molding ini material yang akan dibentuk akan berupa bentukan profil tertentu yang panjang. Pada prinsipnya juga ada bagian mesin yang berfungsi mengubah material plastik menjadi bentuk lunak (semifluida) seperti pasta dengan cara memanaskannya dalam sebuah silinder, dan memaksanya keluar dengan tekanan melalui sebuah forming die ( extruder head or hole), yaitu suatu lubang dengan bentuk profill tertentu itu akan
keluar dan diterima oleh sebuah conveyor dan dijalankan/ditarik sambil didingikan, sehingga profil yang terbentuk akan mengeras, dan setelah mencapai panjang tertentu akan dipotong dengan pemotong yang melengkapi mesin extrusi tersebut. Berikut ini contoh proses Extrusion molding : 1. Butiran kecil material plastik oleh gerakan srew dimasukkan kedalam silinder heater dipanaskan untuk diubah menjadi material kental seperti pasta.
2. Didalam silinder Heater atau pemanas, butiran plastik berubah menjadi cair, lalu dengan tekanan tertentu dimasukkan melalui sebuah forming die (extruder head atau hole), yaitu suatu lubang dengan bentuk profill.
3. Produk ditarik atau dikeluarkan dan diterima oleh sebuah conveyor dan dijalankan/ditarik sambil didingikan, sehingga profil yang terbentuk akan mengeras.
Berikut ini contoh produk-produk yang dihasilkan dengan extrution molding.
Bentuk extruder head (forming) ini bisa bermacam-macam, sesuai dengan keinginan kita dan bisa dipasang dan diganti-ganti karena dilengkapi dengan holder. Tentu saja bagian ini harus dibuat dari bahan baja pilihan yang dikeraskan, yang mampu menahan panas dan gesekan dari material yang diproses.pendinginan benda kerja dilakukan dengan menyemprotkan udara pada profil yang berjalan, sehingga bisa merata keseluruh bagian/panjang profil yang dihasilkan.
Metode Transfer molding
Transfer molding merupakan proses pembentukan suatu benda kedalam sebuah mold (yang tertutup) dari material thermosetting, yang disiapkan
kedalam reservoir dan memaksanya masuk melalui runner/kanal kedalam cavity dengan menggunakan panas dan tekanan. Pada proses transfer molding dibutuhkan toleransi yang kecil pada semua bagian mold, sehingga sangat perlu dalam pembuatan mold, dikonsultasikan secara baik dengan product designer, mold designer dan molder/operator untuk menentukan toleransi. Proses transfer moulding terdiri atas dua type yaitu: sprue Type dan plunger
. Jenis plunger memerlukan tipe
tekanan
yang
lebih
kecil
dibandingkan dengan tipe sprue.
Metode Injection molding
Proses injection molding merupakan proses pembentukan benda kerja dari material compound berbentuk butiran yang ditempatkan kedalam suatu hopper/torong dan masuk kedalam silinder injeksi yang kemudian didorong melalui nozel dan sprue bushing kedalam rongga (cavity) dari mold yang sudah tertutup. Setelah beberapa saat didinginkan, mold akan dibuka dan benda jadi akan dikeluarkan dengan ejector. Material yang sangat sesuai adalah material thermoplastik dan karena pemanasan material ini akan melunak dan sebaliknya akan mengeras lagi bila didinginkan. Perubahan– perubahan ini hanya bersifat fisik, jadi bukan perubahan kimiawi sehingga memungkinkan untuk mendaur ulang material sesuai dengan kebutuhan. Material plastik yang dipindahkan dri silinder pemanas biasanya suhunya
berkisar antara 177 derajat Celcius hingga 274 derajat Celcius. Semakin panas suhunya, plastik/material itu akan semakin encer (rendah viskositasnya) sehingga semakin mudah diinjeksi,disemprotkan kedalam mold. Setiap material memiliki karakter suhu molding. Semakin lunak formulasinya, yang berarti kandungan plastis tinggi, membutuhkan temperatur rendah, sebaliknya yang memiliki formulasi lebih keras butuh temperatur tinggi. Bentuk-bentuk partikel yang sulit, besar dan jumlah cavity yang banyak serta runner yang panjang
menyebabkan
tuntutan
temperatur
yang
tinggi
atau
naik.
Proses kerja mold injeksi berkisar antara 35 detik yang terdiri atas beberapa tahap seperti kedua gambar dibawah ini :
Untuk mempercepat proses pengerasan/pembekuan material yang telah di Injeksi ke dalam cavity maka mold selalu didinginkan sehingga produk cepat dikeluarkan
dari
mold
tanpa
rusak/cacat,
dengan
demikian
berarti
memperpendek cycle time-nya. Hal ini dikerjakan dengan mengalirkan cooling yang mengelilingi cavity dalam mold plate dengan suhu cooling
antara 30 derajat hingga 70 derajat. Untuk pekerjaan-pekerjaan khusus kadang-kadang juga diperlukan perlakuan panas mold plate (menjaganya pada suhu tertentu) sampai dengan 170 derajat Celcius. Pembuatan mold injeksi membutuhkan tooling cost atau biaya peralatan yang tinggi namun memiliki “cylce time” atau waktu produksi yang lebih cepat dibandingkan dengan proses yang lainnya. Dengan pertimbangan waktu produksi yang cepat maka biaya tiap bagiannya akan menjadi lebih murah apalagi jika berjalan secara otomatis. Berdasarkan jumlah pelatnya umumnya mold injeksi dibagi atas dua type yakni tipe two plate and three plate mold seperti pada gambar dibawah ini:
Berdasarkan jenis runner mold injeksi dapat dibedakan atas beberapa tipe antara lain: 1. Mold konvensional dengan runner dingin ( cold runner )
2. Mould dengan runner yang terisolasi Keuntungan tipe ini adalah temperatur cairan yang masuk stabil, tidak memerlukan kepressian yang tinggi tentang keseimbangan runner. Namun jenis
ini memerlukan biaya produksi dan perawatan yang tinggi serta desain dan pengoperasiannya yang rumit.
3. Mold hot runner Keutungan jenis mould ini adalah waktu pemanasan awal berkurang dan cocok untuk cavity yang besar dan jumlah banyak. Namun tipe ini membutuhkan desain dan produksi yang rumit sehingga biayanya juga tinggi.
Pada pembahasan mengenai mould injeksi ini penulis akan batasi pada jenis cold runner two plate khususnya pada pembuatan mold tangki radiator .
Selain terdiri atas beberapa jenis runner injeksi mold juga terdiri dari berbagai tipe gate, sprue dan ejector .
Beberapa tipe atau jenis gate yang biasanya digunakan dalam injection mold antara lain : 1. Manually Trimmed : a. Fan Gate b. Sprue gate c. Direct of Pin Gate d. Tab Gate e. Edge Gate 2. Automatically Trimmed: a. Pinpoint Tab Gate b. Submarine or Tunnel Gate Keterangan
1. Mannually trimmed : a. Fan or flash type gate - cocok untuk benda kerja yang tipis, rata tetapi besar atau lebar. Sering disebut juga sebagai band gate ( film gate).
b. Sprue gate - Metode paling tua dan paling sederhana, dimana material disemprotkan langsung melaluoi sprue tanpa melalui runner . Metode ini Biasannya digunakan untuk pada mold satu cavity.
c. Ring type gate - sesuai untuk benda-benda kerja yang berbentuk silindris dan berlubang, karena bentuk runner dan gate-nya mengelilingi core, dan masuk ke dalam cavity secara bersama.
d. Disk atau Diagram gate - digunakan untuk benda kerja yang berbentuk annular dan rata. Bagian sprue-nmya langsung ke bentuk disk atau piringan dan material mengalir dari pusat ke segala arah menuju cavity untuk menghindari pengelasan. Jadi metupakan kebalikan dari sistem ring gate yang memasukkan material dari pinggir lingkaran menuju benda kerja. Pekerjaan finishing tinggal memotong bentuk disk-nya yang membentuk gate.
e. Tab gate (flash and Square) - Gate kecil antara dinding dan ujung runner yang berbentuk bulat penuh itu akan menaikkan suhu atau temperatur dari mate rial, dan menyebabkan plastik panas itu mudah masuk ke dalam cavity. Biasanya menghasilkan bentuk yang bagus, mengurangi “ sink mark ” (kerutan akibat ketebalan material yang tidak sama), sehingga juga memperbaiki stabilitas ukuran benda kerja.
2. Automatically trimmed :
a. Pin point gate - cocok untuk material polystyrene. Bentuk runner-nya adalah bulat dan ujungnya berbentuk bola dan diteruskan oleh gate tersebut masuk ke dalam cavity.
b. Tunnel (sub marine gate) - bentuknya menyerupai terowongan kerucut dari runner ke dalam cavity. Tujuannya adalah untuk memisahkan produk terhadap runner secara otomatis pada saat produk didorong keluar, sehingga sangat mengurangi (waktu) pekerjaan finishing. Untuk itu perlu dicermati konstruksi dan ukuran dari runner, gate, dan sudut kemiringannya.
Bentuk-bentuk
lain
ejector terdiri
atas
beberapa
tipe
antara
lain
:
1. Sleeve Ejector Sleeve Ejector digunakan untuk benda yang sirkular (silindris dan berlubang
ditengahnya dan mempunyai ketebalan benda yang tipis. Inti atau core itu sendiri dipasang pada ejector plate. Ejector tersebut melingkari core pin dan menyentak produk diseluruh sudut. 2. Blade ejector atau pisau Blade ejector digunakan untuk mengeluarkan produk yang mempunyai ribb atau
penguat yang tipis dan panjang. 3. stripper plate atau pelat peyentak stripper plate digunakan untuk mengeluarkan produk yang core-nya berbentuk taper dengan menggunakan pelat secara akurat disekeliling core. Stripper plate ini
merupakan solusi yang mahal karena dibutuhkan ketepatan ukuran sehingga tidak mudah terjadi flashing (jebret). Keuntungan dari tipe ini yakni bekas ejector tidak nampak. 4. Disk ejector Disk ejector digunakan untuk mengeluarkan produk yang besar, sirkular dan tipis.
Bentuk sprue yang umum digunakan dalam injection molding adalah seperti pada gambar dibawah ini :
VII. CONTOH PLASTIK
a. PVC PVC dihasilkan dari dua jenis bahan baku utama: minyak bumi dan garam dapur (NaCl). Minyak bumi diolah melalui proses pemecahan molekul yang disebut cracking menjadi berbagai macam zat, termasuk etilena ( C2H4 ), sementara garam dapur diolah melalui proses elektrolisa menjadi natrium hidroksida (NaOH) dan gas klor (Cl 2). Etilena kemudian direaksikan dengan gas klor menghasilkan etilena diklorida (CH 2ClCH2Cl).
Proses
cracking/pemecahan
molekul
etilena
diklorida
menghasilkan gas vinil klorida (CHCl=CH2) dan asam klorida (HCl). Akhirnya, melalui proses polimerisasi (penggabungan molekul yang disebut monomer , dalam hal ini vinil klorida) dihasilkan molekul raksasa dengan rantai panjang (polimer): polivinil klorida (PVC), yang berupa bubuk halus berwarna putih. Masih diperlukan satu langkah lagi untuk mengubah resin PVC menjadi berbagai produk akhir yang bermanfaat. Penampakan resin PVC sangat mirip dengan tepung terigu. Dan resin PVC memang dapat dianalogikan seperti tepung terigu: keduanya tidak dapat digunakan dalam bentuk aslinya. Seperti halnya tepung terigu
yang harus diolah dengan mencampurkan berbagai kandungan lain hingga menjadi kue tart dan berbagai jenis roti yang menarik, resin PVC juga harus diolah dengan mencampurkan berbagai jenis zat aditif hingga dapat menjadi berbagai jenis produk yang berguna dalam kehidupan sehari-hari. Satu tahap penting lagi sebelum resin PVC bisa ditransformasikan menjadi berbagai produk akhir adalah pembuatan compound /adonan (compounding). Compound adalah resin PVC yang telah dicampur dengan berbagai aditif yang masing-masing memiliki fungsi tertentu, sehingga siap untuk diproses menjadi produk jadi dengan sifat-sifat yang diinginkan. Sifat-sifat yang dituju meliputi warna, kefleksibelan bahan, ketahanan terhadap sinar ultra violet (bahan polimer/plastik cenderung rusak jika terpapar oleh sinar ultra violet yang terdapat pada cahaya matahari), kekuatan mekanik transparansi, dan lain-lain. PVC dapat direkayasa hingga bersifat keras untuk aplikasi-aplikasi seperti pipa dan botol plastik, lentur dan tahan gesek seperti pada produk sol sepatu, hingga bersifat fleksibel/lentur dan relatif tipis seperti aplikasi untuk wall paper dan kulit imitasi. PVC dapat juga direkayasa sehingga tahan panas dan tahan cuaca untuk penggunaan di alam terbuka. Dengan segala keluwesannya, PVC cocok untuk jenis produk yang nyaris tak terbatas dan setiap compound PVC dibuat untuk memenuhi kriteria suatu produk akhir tertentu. Compound PVC kemudian dapat diproses dengan berbagai cara untuk
memenuhi ratusan jenis penggunaan yang berbeda, misalnya: 1. PVC dapat diekstrusi, artinya dipanaskan dan dialirkan melalui suatu cetakan berbagai bentuk, sehingga dihasilkan produk memanjang yang profilnya mengikuti bentuk cerakan tersebut, misalnya produk pipa, kabel dan lain-lain. 2. PVC juga dapat di lelehkan dan disuntikkan (cetak-injeksi) ke dalam suatu ruang cetakan tiga dimensi untuk menghasilkan produk seperti botol, dash board, housing bagi produk-produk elektronik seperti TV, computer, monitor dll.
3. Proses kalendering menghasilkan produk berupa film dan lembaran dengan berbagai tingkat ketebalan, biasanya dipakai untuk produk alas lantai, wall paper , dll. 4. Dalam teknik cetak-tiup (blow molding), lelehan PVC ditiup di dalam suatu cetakan sehingga membentuk produk botol, misalnya. resin PVC yang terdispersi dalam larutan juga dapat digunakan sebagai bahan pelapis/coating, misalnya untuk lapisan bawah karpet dll. b. Sisir plastic Ada 2 macam kelompok besar plastik: 1. Thermosetting 2. Thermoplastic Plastik thermosetting tidak bisa meleleh lagi jika dipanaskan. Pencetakan hanya dilakukan 1 kali saat pembuatan. Setelah terjadi polimerisasi, tidak akan meleleh lagi saat dipanasi seperti halnya thermoplastik. Kalau tetap juga dipanasi dengan suhu lebih tinggi akan terbakar. Sisir plastik kebanyakan melelh jika dipanasi. Berarti dari jenis termoplastik Peralatan plastik dibuat dari bijih plastik. Bijih plastik didapat dari proses penyulingan minyak bumi. Dulu, sebelum jadi bahan baku industri hanya dianggap sebagai sebagai sampah (ampas) minyak. Dalam membuat peralatan plastik, biasanya dicampur dengan bahan lain seperti: - Hancuran plastik bekas - Pewarna -Tambahan lain untuk mengejar sifat tertentu, seperti kekerasan, kekenyalan, atau agar murah. Proses pembuatan plastik dengan cara memanaskan bahan plastik, kemudian diinjeksi ke dalam cetakan. Setelah dingin cetakan dibuka. Finishing sedikit untuk membuang sisa dari saluran dan batas cetakan yang tidak rata. Selesai.Untuk produksi kecil, bijih plastik bisa menggunakan hancuran plastik bekas. Asal bersih dan dari jenis
termoplasik saja. Untuk peralatan berongga seperti botol plastik, pencetakan dilakukan dengan meniupakan udara di dalam rongga cetak.
c. Plastik dari Tumbuhan PeletPLA
Sebuah polimer baru yang dirancang oleh Cargill Dow Polymers. Perusahaan gabungan antara Cargill Inc. dan Dow Chemical Company ini telah mengembangkan sebuah teknologi yang disebut NatureWorks™ (Pekerjaan Alam) untuk menghasilkan plastik dari tumbuhan seperti jagung atau gandum. Polimer tersebut, yaitu polylactide (PLA), menggabungkan sifat terbaik dari bahan alami dan bahan buatan. Karena bahan ini dibuat dari gula tumbuhan, maka bahan ini menggunakan sumber yang dapat diperbaharui dan dapat diuraikan kembali sepenuhnya. Selain itu, bahan ini juga mempunyai sifat-sifat yang sama dengan plastik biasa yang terbuat dari hidrokarbon, yaitu kuat, lentur dan murah harganya. Setelah para pecinta lingkungan mulai menunjukkan kepedulian akan merosotnya persediaan bahan bakar dan menghilangnya lahan pembuangan,
para
pengusaha
pabrik
sudah
mencoba
untuk
mengembangkan beberapa bahan alternatif untuk pengganti plastik biasa yang terbuat dari hidrokarbon. Tetapi usaha-usaha yang terdahulu untuk menciptakan plastik yang terbuat dari tumbuhan gagal karena produk baru yang dihasilkan kalah bersaing, entah karena terlalu mahal atau lebih rendah mutunya dibanding dengan produk yang sudah ada. Berlawanan
dengan itu, menurut Cargill Dow, PLA sangatlah menguntungkan dibanding dengan plastik biasa dalam hal harga dan kualitasnya. Teknologi NatureWorks™ mengambil zat tepung dari tumbuhan dan memecahkannya
menjadi
gula-gula
yang
lebih
sederhana,
yang
selanjutnya diubah menjadi PLA. Prosesnya melibatkan langkah-langkah berikut: 1. Zat tepung dipisahkan dari bahan mentahnya seperti jagung, dan diproses menjadi dekstrosa mentah. 2. Dekstrosa ini mengalami fermentasi, menghasilkan asam laktat. 3. Sebuah proses pengentalan khusus menghasilkan produk sementara yang disebut lactide. 4. Lactide ini dimurnikan dan dicairkan sehingga dapat menjalani polimerisasi dan membentuk polylactide. Hasil akhir dari proses ini terdiri dari butiran-butiran kecil yang bisa berbeda-beda beratnya dan kekristalannya tergantung bagaimana hasil akhir ini akan digunakan. Sifat-sifat fisik PLA membuatnya sangat sesuai khususnya untuk kemasan film seperti pembungkus makanan, kantung sampah and plastik tembus pandang pada amplop surat. Dengan kemampuannya untuk memisahkan (isolator) dan keefektifannya dalam menjaga rasa dan aroma, bahan ini juga dapat digunakan untuk wadah makanan cepat saji, wadah es krim, dan kemasan makanan lainnya. PLA juga dapat dipintal menjadi serat yang memadukan sentuhan yang lembut, kekenyalan, dan sifat menyerap kelembaban. Barang-barang yang terbuat dari PLA itu terdiri dari pakaian, karpet sampai popok. Cargill Dow terutama memajukan kualitas PLA yang ramah lingkungan. Pembuatan polimer ini memerlukan 30 sampai 50 persen lebih sedikit bahan bakar daripada pembuatan plastik biasa. Polimer ini juga
melepaskan lebih sedikit karbondioksida. Dan yang terpenting, polimer ini dibuat sepenuhnya dari sumber alam yang dapat diperbaharui dan dapat diuraikan kembali sepenuhnya. d. Plastik Superkonduktor Kita pasti tidak asing lagi dengan plastik, material sintetik yang dapat dilelehkan dan dibentuk menjadi bermacam-macam bentuk. Plastik telah digunakan dalam semua bidang. Sebagai contoh, plastik digunakan sebagai pembungkus kabel tembaga (karena sifat insulatornya) yang melindungi manusia dari sengatan listrik. Kata plastik sendiri berasal dari bahasa Latin plasticus, yang artinya mudah dibentuk. Plastik dibuat dari polimer organik, yakni molekul raksasa yang dibangun dari pengulangan atom-atom karbon (monomer karbon). Di tahun 1970-an, Alan J Heeger, Alan G McDiarmid, dan
Hideki
Shirakawa
(pemenang
Nobel
Kimia
2000)
berhasil
mentransformasikan plastik dari berupa insulator menjadi konduktor (pengantar listrik). Mereka menggunakan plastik yang terbuat dari polimer organik terkonjugasi (polimer organik yang ikatan ganda-duanya berselang-seling dengan ikatan tunggalnya) dan menambahkan pengotor kimia untuk mengubah sifat listrik plastik tersebut. Sejak itu, penelitian terhadap sifat kelistrikan plastik (dari material organik terkonjugasi) berkembang pesat. Plastik-plastik konduktor dan atau semikonduktor telah berhasil dibuat dan digunakan sebagai material alternatif untuk logam dan semikonduktor anorganik konvensional. Jendela "pintar" yang secara otomatis dapat menjaga kesejukan gedung dari panasnya sinar Matahari, dioda emisi cahaya (LED), dan sel surya merupakan contoh barang-barang elektronik yang memanfaatkan plastikplastik tersebut.
Meskipun konduktivitas dan semikonduktivitas material plastik telah diinvestigasi secara ekstensif, namun superkonduktivitas material ini belum pernah dilaporkan. Pembuatan plastik superkonduktor yaitu plastik yang tidak memiliki hambatan di bawah suatu nilai tertentu, ternyata jauh lebih sulit. Tantangan utama dalam pembuatan plastik superkonduktor adalah mengatasi keacakan struktur inheren plastik-mirip dengan keacakan untaian mi yang telah dimasak-yang mencegah interaksi-interaksi elektronik yang penting untuk superkonduktivitas. Setelah dua puluh tahun, barulah tantangan tersebut dapat diatasi oleh Dr Bertram Batlogg dan koleganya dari Bell Laboratories di Murray Hill, New Jersey, Amerika Serikat. Mereka mampu mengatasi tantangan itu melalui pembuatan larutan yang mengandung plastik, politiofena. Politiofena adalah salah satu jenis polimer organik terkonjugasi yang berupa semikonduktor pada suhu ruang
sehingga
telah
digunakan
dalam
pembuatan
komponen
optoelektronik terintegrasi dan sirkuit terintegrasi (IC). Dengan metode penataan sendiri (self-organization), mereka mampu membuat tumpukan film (lapisan tipis) politiofena yang luar biasa rapi (remarkably well-ordered ), mirip dengan tumpukan untaian mi yang belum dimasak. Sebagai pengganti pengotor kimia (yang diketahui dapat merusak kerapian film politiofena), mereka menempatkan film politiofena pada lapisan aluminium oksida dan elektroda-elektroda emas pada peralatan elektronik yang dikenal sebagai field-effect transistor . Transistor tersebut menghasilkan medan listrik yang dapat mengeluarkan elektron dari film politiofena, sehingga elektron tersisa lebih mudah bergerak dan mengantarkan listrik. Pada suhu minus 455 derajat Fahrenheit (2,35 K), plastik politiofena tersebut bersifat superkonduktor. Dibandingkan dengan material superkonduktor lain, plastik superkonduktor tersebut termasuk superkonduktor lemah dan suhu
kritisnya (suhu di mana material menjadi superkonduktor) jauh di bawah suhu tinggi. Superkonduktor suhu tinggi bekerja pada suhu sampai minus 200 derajat Fahrenheit (sekitar 145 K). Walaupun demikian, plastik superkonduktor diyakini lebih murah dan lebih mudah dibuat serta dibentuk daripada material superkonduktor lain. Untuk itu, Batlogg dan kawan-kawan
optimistis
dapat
meningkatkan
suhu
kritis
plastik
superkonduktor tersebut dengan cara mengubah struktur molekuler plastik itu. Bahkan, Zhenan Bao, kimiawan yang terlibat dalam penelitian tersebut, mengklaim bahwa metode yang mereka kembangkan dapat membuat material organik lain menjadi superkonduktor. Di akhir artikelnya, para peneliti Bell Labs tersebut mencatat bahwa plastik
superkonduktor
pertama
yang
telah
mereka
temukan
memungkinkan diaplikasikan dalam bidang elektronika superkonduksi dan komputer masa depan yang menggunakan kalkulasi mekanika kuantum. Walaupun usia plastik superkonduktor baru sekitar satu tahunan dan belum diaplikasikan, namun yang pasti pencapaian ini merupakan terobosan
yang
membuka
cakrawala
baru
ilmu
dan
teknologi
superkonduktor. e. Daur Ulang Sampah Plastik Sampah plastik adalah bahan buangan yang terbuat dari plastik yang sudah tidak terpakai dan tidak bermanfaat
lagi bagi kehidupan
manusia. Sampah plastik dapat menjadi berguna kembali setelah sampah plastik tersebut didaur ulang. Daur ulang plastik
Daur ulang plastik adalah melakukan proses dasar daur ulang untuk mengolah sampah plastik menjadi pellet atau bijih plastik yang merupakan
bahan dasar pembentuk plastik menurut produk yang diinginkan. Dalam proses ini, jenis bahan baku yang digunakan menentukan jenis bijih plastik yang dihasilkan.
Bahan baku daur ulang dengan kualitas satu merupakan plastik yang belum pernah didaur ulang sebelumnya atau hanya pernah sekali saja didaur ulang .
•
Tahapan proses daur ulang digolongkan menjadi 2 bagian besar, yaitu: 1. Bagian proses sortir bahan baku yang menggunakan tenaga manusia. 2. Bagian proses yang menggunakan mesin.
A. Produksi Bijih Plastik 1. Sortir Merupakan proses pemisahan yang pertama kali dilakukan. Pada proses ini dilakukan
pekerjaan untuk
datang dan membuang
memisahkan bahan baku yang
material/ benda asing yang tidak diharapakan
masuk ke dalam proses.
2. Pemotongan Proses ini dilakukan untuk mengurangi ukuran material
dan
mempermudah proses selanjutnya, dengan cara memotong atau merajang plastik dalam bentuk asalnya (kantong atau lembaran plastik).
3. Pencucian Tujuan : agar tidak menggangu proses penggilingan. Pencucian terdiri dari 2 tahap, yaitu: a. Prewashing Untuk memisahkan material-material asing terutama
agar tidak
ikut dalam proses selanjutnya. Menggunakan media cair sebagai sarana mencuci material dan membawa material asing keluar dari proses b. Pencucian Tahap 2: Menggunakan mesin friction water.
Materi dicuci kembali oleh
ulir menanjak yang berputar pada putaran
tinggi sehinggga hasil dari
friksi dapat melepaskan material asing yang masih terdapat pada bahan. Masih menggunakan media air untuk
membawa
material
asing keluar dari proses. 3. Pengeringan Secara mekanik yaitu dengan memeras material dengan gerakan memutar sehingga air dapat keluar Dengan menguapkan air pada suhu tertentu agar bahan benar-benar terbebas dari suhu yang melekat 4. Pemanasan Material yang telah bersih dari pengotor dilelehkan dengan proses pemanasan material pada suhu 200 C. Suhu panas dihasilkan oleh heater. Selanjutnya lelehan dialirka untuk menuju proses penyaringan 5. Penyaringan Dilakukan dengan lembaran besi yang dilobangi sebesar kira-kira 4mm di seluruh permukaannya. Diharapkan lelehan plastik akan melewati saringan ini
untuk menghasilkan lelehan plastik berbentuk silinder
panjang yang nantinya akn dipotong-potong. 6. Pendinginan Setelan berbentuk silinder, material dilewatkan pada air sebagai media pendingin.
dingin
7. Pencetakan/Penggilingan Pencetakan bijih plastik dilakukan dengan membentuk
lelehan
plastik menjadi berbentuk mie dengan diameter 4 mm. 8. Pembungkusan dan Pemeriksaan Dilakukan [embungkusan terhadap material kering dalam karung plastik Pemeriksaan untuk mengetahui apakah proses produksi berjalan baik.
f.
Proses Pembuatan Kantong Plastik Pembuatan kantong plastik menggunakan metode ekstruksi. Pellet (bijih besi) dimasukkan lewat corong, kemudian didorong ke screw baja dan dialirkan di sepanjang bejana barrel untuk dipanaskan. Pada ujung ekstruder, lelehan melalui die
untuk menghasilkan
ekstrudat dengan
bentuk sesuai keinginan.
Bagian-bagian Screw Bagian umpan berlekuk saluran terdalam. Bagian kompresi berfungsi untuk melelehkan,
mencampur, dan
mengempa resin, serta mendorong balik udara yang terikut ke bagian umpan.
Bagian metering memberi tekanan balik dan mengukur penyaluran lewat die sehingga output seragam dan terkontrol.
VIII. CONTOH PRODUK PLASTIK
1. Botol Plastik
2. Pipa PVC
3. Kantong Plastik
DAFTAR PUSTAKA ONLINE 1. http://id.answers.yahoo.com/question/index;_ylt=AkrrcP3Y7HGZL5qiNT V6w3LJRAx.;_ylv=3?qid=20080217185713AAQ493W 2. http://indonetwork.co.id/wmkbandung/sell 3. http://okasatria.blogspot.com/2008/02/mengenal-plastic-molding-moldplastik.html 4. http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=50 5. http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=73 6. http://www2.kompas.com/kompas-cetak/0208/16/iptek/plas33.htm
