termoplastik dan termoset Berbagai macam jenis dari plastik sekarang dipergunakan untuk industri, masing-masing mempunyai komposisi atau kombinasi tersendiri sesuai dengan penggunaannya. Plastik sangat membantu sekali untuk pembuatan bentuk yang sulit yang dilaksanakan secara cepat dan berulang-ulang yang mungkin memerlukan perakitan dari bagian lain.Plastik digolongkan menjadi 2 golongan besar, yaitu termoplastik dan termoset . Termoplastik adalah jenis plastik yang dapat didaur ulang, yaitu jika dipanaskan lagi memiliki sifat plastis sehingga dapat dicetak lagi. Sebaliknya termoset jika termoset jika dipanaskan akan langsung la ngsung mengeras dan menjadi arang, aran g, sehingga tidak dapat didaur ulang. Data teknis dari beberapa jenis termoplastik ditunjukkan oleh tabel dibawah: Symbol bahan
Massa jenis 3 (gr/cm )
Suhu proses O ( C)
Suhu Cetakan O ( C)
Penyusutan (%)
1,05 1,03 1,06 0,954 0,92 0,915 1,07 1,18
Panas spesifik rata-rata o (kJ/kg K) 1,3 1,21 1,4 2,0-2,1 2,3-2,5 0,84-2,5 1,3 1,46
PS HI-PS ABS LDPE HDPE PP AS PMMA
180-280 170-280 210-275 160-260 260-300 250-270 230-260 210-240
10 5-75 50-90 50-70 50-70 50-80 40-90 50-70
0,3-0,6 0,5-0,6 0,4-0,7 1,5-5,0 1,5-3,0 0,5-2,0 0,4-0,6 0,1-0,8
PC
1,2
1,3
280-320
80-100
0,8
Keuntungan plastik diantaranya yaitu : 2 Massa jenis kecil berkisar antara 0,9 -2 gr/cm Tahan
terhadap bahan kimia baik (asam, basa, garam)
Sifat
isolasi terhadap arus listrik sangat baik
Sifat
isolasi terhadap panas baik
Sifat
mudah dikerjakan, misal dirol, dipres dan dituang
Mempunyai
permukaan yang padat dan halus serta mudah diwarnai
Pembuatannya
relatif murah.
Adapun kerugian plastik adalah sebagai berikut : Kekuatan Sifatnya Sifat
mekanisnya kecil
tahan panasnya kurang (kecuali beberapa jenis)
muai panasnya besar
Kekerasannya
kurang dan tidak tahan goresan
Mudah Daya
retak pada suhu kamar
penyerapan airnya relatif tinggi.
Termoset
Saat ini banyak terdapat plastik di pasaran, sehingga sulit untuk mengenali semua polimer secara individu. Namun banyak sifat-sifat plastik yang mudah dikenali meskipun baru melihat sampelnya terutama sifat-sifat fisiknya. Beberapa polimer dapat dites dengan mudah dan secara relatif peralatan yang digunakan pun juga cukup sederhana diantaranya dapat berupa tes panas dan uji mekanis (kekakuan/keuletan). Prosedur paling umum yang banyak digunakan untuk mengenali masing-masing polimer adalah tes panas. Meskipun pengujian panas tidak selalu akurat, disebabkan karena isian dan logam yang dapat mengubah karakteristik polimer, tapi tes ini cukup memuaskan untuk mayoritas plastik yang ada di pasaran. Pengujian pada pelarut kimia yang lebih akurat terlalu berbahaya untuk dilakukan di laboratorium oleh para pemula.Pengujian ini harus dilakukan oleh para ilmuwan yang berpengalaman dalam industri plastik karena tes ini melibatkan asam panas dan bahan kimia yang harus ditangani dengan sangat hati-hati. Langkah pertama dalam identifikasi bahan plastik adalah untuk menentukan apakah bahan tersebut merupakan
resin thermosetting atau thermoplastik. Cara terbaik untuk
menentukan yaitu dengan batang kaca di atas nyala api Bunsen dan menekannya pada sampel tersebut. Bila resin menjadi halus dan meleleh, resin tersebut berarti resin thermoplastik. Metode lain adalah dengan meletakkan sepotong kecil sampel pada tabung uji dan memanasinya sampai menjadi hitam dan membusuk (thermosetting) atau meleleh (thermoplastik). Berikut ini beberapa hal yang dapat kita ketahui dari plastik thermoplastik dan thermosetting : 1.1.1
Thermosetting
Thermosetting merupakan jenis plastik yang tidak dapat didaur ulang karena plastik jenis ini akan langsung mengeras dan menjadi arang jika dipanaskan.Plastik thermosetting meliputi Phenol Formaldehyde (PF), Urea Formaldehyde (UF),Melamine Formaldehyde (MF), Alkyds, Epoxy resin (EP), Polyurethane (PUR), Silicones serta Acrylic. Polycarbonat (PC), teflon, PVC, nylon, cellulosics, polyfluorocarbon, stryrene acrylonitrile (SAN), acetal. 1.1.2
Thermoplastik
Thermoplastik merupakan jenis plastik yang dapat didaur ulang, yaitu dapat dicairkan dan dialirkan bila dipanasi sehingga dapat dibentuk atau membeku kembali bila pemanasnya dihentikan. Bahan-bahan yang termasuk thermoplastik antara lain :
A.
1. 2. 3. 4. 5. 6.
POLYSTERENE (PS)
Jenis : General Purpose (GP-PS), High impact (HI-PS) dan Expandable Foam. Bentuk bahan : Butiran (Granular). Sifat-sifat umum: Murah Mudah diolah Tahan terhadap bahan kimia Menjadi lembek dengan bahan hidrocarbon Bening Berdaya guna Apli kasi :
General purpose: untuk botol, kemasan stoples, lampu kristal kotak kaset, tutup botol, wadah produk, lembaran, mainan anak-anak, dsb. High Impact : untuk kabinet TV, radio, lemari es, mesin cuci, gantungan baju, alat elektronika, rumah pita kaset, dsb. Expandable Foam : untuk busa pelapis sebagai peredam benturan untuk produk yang dikemas dalam kotak (misal TV, radio, alat ukur dsb). B.
1. 2. 3. 4.
POLYETH YLENE (PE)
Jenis : plastik polyethelene memiliki 2 jenis utama, yaitu LDPE ( Low Density Polyethylene) dan HDPE (hight density polyethylene). Bentuk bahan : Butiran. Sifat-sifat umum : Daya tahan kimianya sangat baik. Faktor tenaga yang rendah Ketahanan mekanikal yang rendah Daya tahan kelembaban uap yang tangguh dan sangat luwes. Apli kasi :
Film dan lembaran untuk kemasan, insulasi kawat dan kabel, pipa, lapisan, pembalut, caetakan, mainan anak-anak dan alat-alat rumah tangga. C.
1. 2. 3. 4. 5.
POLYPROPH YLEN E (PP)
Bentuk bahan : Butiran Sifat-sifat : Tanpa bau dan warna Tahan panas Keras permukaan yang sangat baik Sangat tahan kimia Sifat elektrikal yang baik Apli kasi :
Alat-alat rumah tangga, kesehatan, mainan anak-anak, komponen elektronika, tabung dan pipa, serat dan filamen pembalut. D.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
ACRYLONI TRYL BUTADI NE STYRENE (ABS)
Bentuk bahan : butiran. Sifat-sifat : o Tahan terhadap suhu hingga 212 F. Koefisien geseknya rendah. Daya tahan terhadap pemakaian (Wear resistance) dan gesekan baik. Tahan terhadap sebagian besar bahan kimia yang umum dan beberapa hidrokarbon. Sifat-sifat listrik yang baik, tetapi mudah terbakar. Kekerasan dan kekakuannya sangat tinggi. o Tetap liat pada suhu 40 F. Aplikasi:
Untuk kotak radio,helm olah raga,ornamen pelengkap barang logam, koper-koper barang, lambung kapal motor ,dan barang teknik lainnya. E.
1. 2. 3. 4. 5. 6.
POLYM ETH I L M ETACRYLATE (PM M A atau Acrylik)
Bentuk bahan: Butiran dan cairan. Sifat-sifat: Bening kristal Unggul terhadap pengaruh cuaca Cukup tahan terhadap kimia Tahan benturan Memiliki daya lentur yang baik Tahan ultraviolet Aplikasi:
Panel-panel dekorasi dan bangunan, kubah, sistem lensa otomatis, ubin berkilat, jendela, tirai, papan nama/tanda, pembalut dan perekat elastomer. Kebanyakan plastik mempunyai karakteristik tertentu ketika terkena panas. Karakteristikkarakteristik tersebut adalah mudah terbakar, warna dan sifat api, ada dan tidak adanya asap, perilaku meleleh (misalnya menetes atau membengkak), dan bau. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel di bawah ini :
KEMUDAHAN
PADAM
MENYALA
SENDIRI
Acetal
Sedang
Tidak
formaldehyde
Acrylics
Dengan mudah
Tidak
seperti buah
POLYMER
BAU
SIFAT API
PERILAKU BAHAN
Api biru bersih, tanpa
meleleh,menetes,tetesan dapat
asap
terbakar
api biru,kuning di
melunak,biasanya tanpa
bagian
tetesan,agak hangus
atas,menyembur Acrylonitrile Butadine
Dengan mudah
Tidak
karakteristik
Api kuning,asap hitam
meleleh,menetes,hangus
Stryrene Cellulose Acetate
Dengan mudah
Tidak
Cellulose Acetate
Sedang
Tidak
Butyrate Cellulose Nitrate Cellulose Propionate Dially Pthhalate Epoxy
Ethyl Cellulose
Ionomer
sangat mudah
Tidak
Asam acetic, gula terbakar
mentega tengik
tajam
dengan mudah
Tidak
harum
hitam api kuning tua dengan warna biru di samping, beberapa asap hitam Api putih,sangat cepat
kuning,memancar, asap hitam
sulit
ya
karakteristik
dengan mudah
tidak
karakteristik
kuning,asap hitam kuning,menyemburkan asap hitam api kuning,biru di
dengan mudah
tidak
gula terbakar
bagian atas dan samping
tidak
sulit
ya
Nylon
sedang
ya
wool terbakar
Phenolic
sangat sulit
ya
kain terbakar
Polyallomer
dengan mudah
tidak
parafin tajam
Polycarbonate
sulit
ya
Polyester
sedang
tidak
Formaldehyde
asap yang sangat
api biru, bagian atas
dengan mudah
Melamine
api hitam tua,beberapa
parafin panas amonia dan formaldehyde
meleleh,menetes,tetesan terus terbakar
meleleh,menetes tetesan terus terbakar
bahan terbakar seluruhnya
meleleh,menetes,tetesan terus terbakar
lunak, hangus
Hangus
meleleh,menetes,tetesan terus terbakar
api kuning-oranye,biru
Meleleh,menggelembung,menetes
di bagian samping
dan terbakar,menjadi putih
kuning muda api biru, kuning di bagian atas kuning, sedikit asap hitam, memercik
Membengkak,retak,bagian samping berubah menjadi putih meleleh,menetes,berbuih
retak sekali, hangus membengkak
api kuning,tepi bagian
meleleh,menyembur,tetesan
bawah biru,asap hitam
terbakar
bau karbon
api kuning,asap hitam
lunak,menyembur,hangus
manis
tebal,karbon di udara
membusuk
timah panas
kuning, asap hitam, pembakaran tetap
lunak,tanpa tetesan,terus terbakar
Polyethylene
Polyphyeny lene Oxide
dengan mudah
tidak
parafin panas
Api biru,bagian atas
meleleh, menetes, tetesan bisa
kuning
terbakar, membengkak
api kuning - oranye, sedang
tidak
parafin manis
asap sangat hitam, karbon di udara api biru, kuning di
Polypropylene
dengan mudah
tidak
parafin panas
bagian atas, beberapa asap putih
lunak, menyembur, hangus, membusuk
meleleh, menyembur, hangus membusuk
api kuning-oranye, Polystyrene
dengan mudah
tidak
gas untuk
asap hitam pekat,
penerangan
gumpalan karbon di
lunak,menggelembung
udara
Polysulfone
dengan mudah
tidak
bau sulfur yang tajam
api kuning-oranye, asap hitam, percikan
lunak,hangus ,membusuk
karbon di udara semburan api kuning
Polyurethane
dengan mudah
tidak
bau apel
muda, sedikit asap
meleleh,menetes,tetesan terbakar
hitam Polyvynil Acetate
api kuning tua, dengan mudah
tidak
asam acetate
menyembur,asap
Melunak
hitam, karbon di udara api kuning,
Polyvynil Chloride
sulit
Ya
asam hydrochlorine
hijau di bagian tepi, menyemburkan api
Melunak
hijau dan kuning, asap putih api kuning, hijau di
Polyvynilidene Chloride
sangat sulit
Ya
chlorine
bagian tepi,
melunak,hangus,meninggalkan
menyemburkan asap
abu
hijau gas untuk Stryrene Acrylonitrile
dengan mudah
tidak
penerangan dan acrylonitrile
Tetrafluoro-
tidak akan
thylene
terbakar
Ya
api kuning, asap sangat hitam, beberapa karbon di udara
meleleh,menggelembung,hengus lebih banyak daripada stryrene
baunya
kuning, hijau dekat
meleleh, menggelembung,
sangat sedikit
bagian dasar
sedikit hangus
Urea Formaldehyde
sulit
Ya
bau pancake yang tajam
api kuning pucat
membengkak,retak,menjadi putih di bagian tepi
Termoset
Respon polimer terhadap gaya mekanik pada peningkatan temperatur tergantung pada struktur molekul yang dominan pada polimer. Perbedaan perilaku polimer ini menjadi salah satu dasar klasifikasinya. Dikenal ada dua jenis polimer, yaitu Termoplastik (polimer termoplastik) dan termoset (polimer termoset). Termoplastik melunak ketika dipanaskan dan mengeras ketika didinginkan. Proses ini terjadi secara reversible dan dapat diulang. Pada level molekular, ketika temperatur ditingkatkan, gaya ikatan sekunder hilang (dengan adanya peningkatan gerakan molekular) sehingga gerakan relatif rantai yang berdekatan menjadi meningkat. Sebaliknya apabila temperatur diturunkan, akan terbentuk ikatan kembali dan polimer akan mengeras. Degradasi irreversible hanya dihasilkan ketika temperaturnya sangat tinggi. Temoplastik relatif lunak. Banyak polimer linear dan yang mempunyai beberapa struktur bercabang dengan rantai fleksibel merupakan t ermoplastik. Material ini dibuat dengan aplikasi panas dan tekanan secara simultan. Kebanyakan polimer adalah te rmoplastik. Sebagai contoh adalah polyethylene, polystyrene, poly(ethylene terephthalate), dan poly(vinyl chloride). Polimer thermosetting adalah polimer network . Mereka menjadi keras secara permanen selama pembentukannya dan tidak melunak ketika dipanaskan. Polimer network mempunyai crosslink kovalen di antara rantai polimer yang berdekatan. Selama pemanasan, ikatan ini mengikat rantai polimer menjadi satu untuk menahan gerakan vibrasi dan rotasi rantai pada temperature t inggi. Hal inilah yang menjadi penyebab mengapa material t idak melunak ketika dipanaskan. Crosslink biasanya dominan, 10 hingga 50% unit pengulanang rantai mengalami crosslink . Hanya pemanasan yang berlebih yang akan menyebabkan beberapa ikatan crosslink dan polimer itu sendiri mengalami degradasi. Polimer termoset biasanya lebih keras dan kuat daripada termoplastik dan mempunyai stabilitas dimensional yang lebih baik. Kebanyakan polimer crosslink dan network termasuk vulcanized rubbers, epoxies, dan phenolics and beberapa resin polyester adalah thermosetting
TERMOSET Plastik termoset adalah suatu bahan polimer dengan bentuk yang t e t a p (permanent) dan mengalami sambung silam ( cured ) d en g an a d an ya r ea k si k im ia , t i d a k d a p a t d i l e b u r d a n d i b e n t u k l a g i m e n j a d i b e n t u k l a i n t e t a p i a k a n t e r u r a i (terdegradasi) pada pemanasan suhu tinggi. Termoset tidak dapat di daur ulang. Jenistermoset yang sering digunakan antara lain : a. Resin Fenol Bahan ini dihasilkan oleh proses kondensasi antara fenol dengan f o r m a l d e h i d (gambar 19).Gambar 19. Reaksi resin fenolResin keras dari proses dua tingkat (cara kering) menghasilkan bahan yang tak larut dan dapat dilelehkan sedangkan resin keras dari proses satu tingkat (cara basah)menghasilkan bahan yang tak larut dan tak dapat dilelehkan.Jenis, karakteristik, dan penggunaa n bah an c etakan resin fen ol da pat dilihat padatabel di bawah ini.
Tabel 8. Jenis, karakteristik, dan penggunaan bahan cetakan resin fenol b. Resin urea Formaldehid (UF) Resin urea formaldehid diperoleh dengan mereaksikan urea dengan formalin.Sifat resin UF kurang bagus jika dibandingkan dengan resin fenol dan resin melamindalam hal ketahanan air, kestabilan dimensi, dan ketahanan terhadap penuaan, karenaitu ba ha n la in di ta mbahk an atau diproses menjadi kopolimer dengan fenol, melamindan sebagainya untuk memperbaiki sifat-sifat tersebut di atas. UF dapat digunakansebagai perekat dan cat.Proses yang dipakai yaitu pencetakan tekan dan injeksi. Dalam pen ce tak an t e k a n , b a h a n d i p r o s e s p a d a s u h u c e t a k a n 1 3 0 - 1 5 0 ° C , t e k a n a n 1 5 0 - 3 0 0 k g / c m ² , selama 30-40 detik per 1 mm ketebalan dari benda cetakan. Bila cetakan kaku, tahanterhadap pelarut, jernih d an dapat diwarnai se cara beb as, maka bahan in i ban ya k di gu nak an un tu k bar ang-b ar an g kec il ya ng di perl uk an se har i-h ar i se pert i pel in dun g
cahaya, soket, alat-alat listrik, kancing, tutup wadah, kotak, baki dan m an gk u k. Masalah yang sering timbul dari bahan ini adalah ketahanan terhadap air dan proses penuaan (ageing) yang kurang. c. Resin Melamin Resin melamin diperoleh dengan mereaksikan melamin dengan formaldehid.Bahan bereaksi secara termal dengan katalis. Bahan yang dihasilkan dapat digunakansebagai perekat, lapisan hiasan, lembaran yang dilaminasi, cat, kertas, dan serat.Pr o s e s y a n g d i p a k a i y a i t u p e n c e t a k a n t e k a n d a n i n j e k s i . B a r a n g - b a r a n g c e t a k a n d a r i r e s i n m e l a m i n dapat diwarnai secara bebas. Karena unggul dalamketahanan air (khususnya tahan terhadap air mendidih), ketahanan panas, ketahananterhadap isolasi listrik. Penggunaan utama adalah u ntuk alat-alat makan, bagiankomponen listrik d a n m e k a n i k . U n t u k p e l a p i s h i a s a n d i d a p a t k a n h a s i l y a n g b a i k d al am w arn a dan mengkilap. Bahan ini juga tahan terhadap abrasi, ketahanan baker,k e t a h a n a n p e l a r u t , k e t a h a n a n k i m i a d a n s e b a g a i n y a . S e b a g a i p e r e k a t b a n y a k digunakan untuk kayu lapis karena kelekatannya sangat tahan terhadap air dan tahanterhadap proses penuaan. Karena mudah menyebabkan keretakan pada pelapisan dank e l e k a t a n n y a t e r h a d a p l o g a m t a k s e l a l u m e n u n t u n g k a n , m a k a b a h a n d ic am p u r sehingga menjadi resin akrilik yang biasa digunakan sebagai cat baker un tu k mo bilmaupun komponen kereta api
