BAB II LANDASAN TEORI
2.5 Proses Pembentukan Polimer
Ada beberapa teknik pembentukan polimer. Banyak kesamaan antara proses pembentukan logam dengan proses pembentukan polimer. Penentuan teknik pembentukan polimer bergantung pada beberapa faktor, diantaranya:
1. Apakah polimernya termoplastik atau termoset
2. Jika termoplastik, pada suhu berapakah material ini melunak 3. Kestabilan material ketika dibentuk, serta
4. Bentuk dan ukuran produk akhir
Fabrikasi material polimer umumnya dilakukan pada suhu tinggi dan dengan aplikasi tekanan. Tekanan harus diberikan ketika produk didingan agar bentuknya dapat dipertahankan. Untuk fabrikasi dengan bahan termoplastik salah satu faktor ekonomis adalah kemampuannya untuk didaur ulang. Fabrikasi dengan bahan termoset biasanya dapat dikeluarkan dari cetakan saat masih panas karena dimensinya sudah stabil. Polimer termoset tidak dapat didaur ulang, tidak dapat mencair, selain lebih tahan secara kimiawi dan terhadap suhu yang tinggi.
2.5.1 Injection molding
Injection molding pada polimer identik dengan pengecoran bertekanan
pada logam dan merupakan salah satu teknik pembentukan polimer yang paling banyak digunakan. Untuk termoplastik, waktu satu siklus proses injection molding singkat (sekitar 10-30 detik) karena produk langsung membeku setelah diinjeksikan ke dalam cetakan. Sementara, untuk termoset waktu yang dibutuhkan
13
agak lama karena pemanasan terjadi selama material berada dalam tekanan didalam cetakan yang bersuhu tinggi.
Parameter yang harus diperhatikan dalam proses injection molding adalah tekanan dan suhu apabila tekanan dan suhu terlalu tinggi, maka cacat flashes akan terjadi pada produk injection molding, yaitu sirip yang melebar keluar pada garis pemisah dua cetakan. Namun demikian, apabila tekanan dan suu rendah, maka cacat shortshot akan terjadi pada produk injection molding, yaitu rongga cetak tidak terisi sepenuhnya sehingga terdapat kekurangan pada bentuk produk.
Produk-produk yang dihasilkan melalui proses injection molding meliputi produk yang berukuran besar hingga berukuran cukup kecil demikian juga produk yang sederhana hingga sangat rumit. Contoh produk yang dihasilkan melalui proses injection molding diantaranya printer, keyboard, casing handphone,
packaging makanan dan minuman, pesawat telepon, dashboard mobil, body
motor, helm, peralatan rumah tangga dan lain-lain.
14
Gambar 2.5 Skematik proses injection molding
2.5.2 Blow Molding
Blow molding banyak dipakai untuk memproduksi botol plastik.
Mula-mula bakalan (preform) dibuat dahulu dengan proses injection molding kemudian bakalan kemudian ditekan ke dalam mesin blow molding menggunakan batangan logam dan dipanaskan diatas suhu transisi gelasnya. Kemudian udara bertekanan tinggi (5-25bar) ditiupkan melalui batangan logam sehingga bakalan berubah bentuk menyentuh dasar cetakan. Tekanan udara kemudian dinaikan hingga 40 bar, sehingga bakalan menggelembung mengikuti bentuk cetakan.
Secara umum blow molding digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu
extrusion blow molding, injection blow molding dan stretch blow molding. Pada
proses extrusion blow molding tabung berongga terlebih dahulu dibuat dengan mesin extruder kemudian peniupan dilakukan terhadap bakalan yang sebelumnya sudah di tempatkan di tengah cetakan. Injection blow molding menggunakan
15
proses injection molding untuk menghasilkan bakalan berupa tabung yang kemudian dipndahkan ke mesin blow molding melalui core rod. Proses ini lebih cocok digunakan untuk menghasilkan produk blow molding dalam jumlah yang banyak. Stretch blow molding melibatkan penekanan dua arah (biaksial) untuk menghasilkan produk dengan kualitas yang tinggi. Bakalan yang digunakan pada proses ini merupakan hasil proses injection molding dan memiliki bagian yang sudah jadi. Sebagai contoh dalam pembuatan botol minuman, bakalannya sudah memiliki leher dan ulir yang sama seperti produk jadinya.
Gambar 2.6 Skematik dari proses extruksion blow molding
16
Gambar 2.8 Skematik dari proses stretch blow molding
2.5.3 Extrusion Molding
Extrusion molding adalah proses pembentukan polimer untuk menghasilkan produk seperti, pipa, selang, sedotan, dan produk batangan lainnya yang memiliki bentuk penampang khusus. Mesin yang digunakan dalam proses ini sangat menyerupai mesin pada injection molding. Pada proses extrusion
molding terdapat sebuah motor yang berfungsi untuk memutar ulir pendorong
sehingga mendorong polimer granular melewati pemanas. Polimer granular kemudian meleleh, serta ditekan dan di dorong melewati cetakan yang memiliki profil atau bentuk tertentu. Proses ekstrusi tersebut dapat dianalogikan seperti menekan dan mengeluarkan pasta gigi dari tempatnya.
Polimer yang panjang dan memiliki penampang khusus tersebut kemudian didinginkan kemudian dipotong menjadi sebuah produk. Hasil ekstrusi tidak selalu dipotong, melainkan dapat digulung menjadi gulungan yang besar. Hal yang perlu diperhatikan dalam proses ini adalah bentuk dari cetakan yang menentukan bentuk akhir produk. Mesin untuk proses extrusion molding dapat dilihat pada gambar 2.9.
17
Gambar 2.9 Mesin extrussion molding beserta bagian-bagiannya
2.5.4 Blown Film Molding
Blown film molding adalah sebuah proses pembentukan produk polimer
dengan cara menekan lelehan plastik melalui sebuah cetakan berbentuk cincin sehingga membentuk tabung plastik. Tabung tersebut kemudian secara bertahap ditiupkan udara hingga membesar dan membentuk sebuah gelembung plastik besar. Selanjutnya, gelembung didinginkan hingga menjadi gelembung plastik yang padat. Sebuah rol di sisi mesin akan memipihkan gelembung tersebut menjadi suatu lembaran plastik dengan dua sisi. Kemudian, plastik digulung menjadi gulungan yang besar dan proses masih terus berlanjut. Terkadang, proses
18
tersebut dilanjutkan dengan proses pemotongan, pencetakan label (merek), dan penyegelan.
Penipisan pada polimer terjadi pada arah radial dan longitudinal. Hal yang harus diperhatikan dalam proses ini adalah volume udara yang diberikan dan banyaknya plastik cair yang dipasok. Semakin besar jumlah udara yang diinjeksikan, semakin tipis produk yang diperoleh. Sebaliknya, semakin banyak polimer yang dipasok, semakin tebal produk yang diperoleh. Akan tetapi, parameter tersebut biasanya dijaga tetap konstan dalam suatu siklus produksi, sesuai karakteristik produk yang diinginkan.
Material yang biasanya sering digunakan dalam proses blown film molding adalah material kelompok polietilen, seperti HDPE, LDPE, dan LLDPE. Namun demikian, polimer lain seperti PP (polipropilen) juga dapat digunakan sebagai campuran polietilen. Aplikasi polimer yang diproduksi dengan proses ini biasanya berupa kantung dan media pembungkus lainnya.
19
2.5.5 Sheet Forming
Sheet forming merupakan proses pengolahan polimer menjadi bentuk
lembaran dan biasanya digunakan untuk menghasilkan produk setengah jadi, kecuali untuk beberapa jenis pembungkus makanan. Pada proses ini, bahan baku polimer dilewatkan melalui beberapa rol hingga terbentuk produk lembaran yang memiliki ketebalan tertentu. Ketebalan yang yang diinginkan dapat diatur dengan mengatur susunan rol pada tingkat tertentu. Hasil dari proses sheet forming ini adalah bahan baku material untuk diproses lebih lanjut pada proses thermoforming. Proses sheet forming juga sering disebut disebut dengan
calendering. Ilustrasi skematis dari proses sheet forming dapat dilihat pada
gambar 2.11
Gambar 2.11 Skematis proses sheet forming
2.5.6 Thermoforming
Thermoforming merupakan proses yang sangat umum digunakan untuk
menghasilkan produk plastik berbentuk cekung seperti wadah. Contoh produk yang diproses secara thermoforming adalah gelas plastik air mineral dan nampan. Material yang digunakan untuk proses ini haruslah termoplastik yang sudah dibentuk menjadi lembaran melalui proses sheet forming. Lembaran plastik pada awalnya dipanaskan secara kontinyu melalui sebuah pemanas, kemudian dimasukkan ke bagian pencetakan dan dipotong menjadi produk yang diinginkan. Ilustrasi skematis proses tersebut diperlihatkan pada gambar 2.12
20
Pada umumnya, pabrik-pabrik yang memproduksi produknya melalui proses thermoforming memanfaatkan sisa plastik yang tidak terpakai pada proses sebelumnya untuk dijadikan bahan baku. Sisa plastik dibentuk kembali menjadi lembaran melalui proses sheet forming. Ketebalan produk pada proses
thermoforming bergantung pada ketebalan material awal hasil proses sheet forming, biasanya berkisar antara 1,5mm hingga 3mm. Contoh produk hasil thermoforming dapat dilihat pada gambar 2.13.
Gambar 2.12 Skematis proses thermoforming
21
2.5.7 Vacuum Forming
Vacuum Forming adalah suatu teknik yang digunakan untuk membentuk
berbagai plastik. Pada umumnya vacuum forming digunakan untuk membentuk plastik tipis seperti polietilen dan poliester, serta digunakan apabila suatu bentuk tidak biasa seperti piring atau suatu bentuk-bentuk yang menyerupai kotak. Material plastik dimasukkan dalam ruang cetakan di atas cetakan bendanya. Kemudian ruangan cetakan dipanaskan sehingga material plastik menjadi lunak. Pada saat material plastik melunak, cetakan bergerak ke atas sehingga material plastik mengenai cetakan. Kemudian bagian bawah cetakan dihisap dengan udara sehingga material plastik akan membentuk benda sesuai dengan cetakan, bisa dilihat pada gambar 2.14.
Gambar 2.14 Skematis proses vacuum forming
2.5.8 Rotational Molding
Rotational molding (biasa disingkat rotomolding) merupakan suatu proses
22
merupakan proses yang paling efektif dan efisien dalam pembuatan produk plastik berongga dengan ukuran besar. Dalam proses ini, resin polimer dimasukkan ke dalam cetakan dan dipanaskan dengan cara diputar-putar. Pemutaran yang dilakukan terjadi pada arah vertikal dan horizontal. Pemanasan dan pemutaran yang konstan mampu mendistribusikan material ke bagian-bagian yang sulit dicetak sehingga terjadi pemerataan. Ilustrasi produk rotomolding dapat dilihat pada gambar 2.15.
Rotomolding terdiri dari empat tahapan proses, yaitu pemuatan,
pemanasan, pendinginan, dan pelepasan. Pada proses pemuatan, polimer resin yang sudah diukur jumlahnya dimasukkan ke dalam cetakan. Beberapa cetakan mungkin dapat dipasang pada satu mesin dalam satu siklus. Tahap kedua dimulai ketika cetakan yang telah penuh ditutup dan dipindahkan ke dalam oven, kemudian keduanya diputar pada sumbu vertikal dan horizontal secara perlahan. Oleh karena ada panas yang masuk ke cetakan dan gerakan berputar, lelehan resin akan melekat ke bagian cetakan dan terjadi pemerataan. Selanjutnya proses pendinginan polimer dilakukan. Selama tahapan ini cetakan akan terus dipertahankan dalam keadaan berputar, sementara udara, semburan air, atau gabungan keduanya secara bertahap akan mendinginkan produk. Tujuan dipertahankannya cetakan agar tetap berputar adalah untuk mempertahankan bentuk produk dengan ketebalan merata. Produk rotational molding biasanya produk berukuran besar yang berongga baik yang berbentuk bulat ataupun menyerupai kubus misalnya tangki air, portal, drum besar, pembatas jalan, ember dan tempat sampah. Produk-produk hasil rotational molding dapat dilihat pada gambar 2.16.
23
Gambar 2.15 Skematis proses rotational molding
Gambar 2.16 Produk hasil proses rotational molding
2.5.9 Transfer Molding
Transfer molding adalah pembentukan artikel (benda kerja) kedalam