PLASTIK DAN KERAMIK Plastik - Spada UNS

(1)

PLASTIK DAN KERAMIK

Plastik Plastik Plastik Plastik

PLASTIK

Adalah bahan sintetis yang berasal dari minyak bumi, gas alam, batu bara, kapur, udara, air da dari hewa atau tumbuhan. Proses pengolahan dilakukan dengan panas dan tekanan.

Sifat Plastik :

• Tahan korosi oleh atmosfer atau bahan kimia

• Berat jenis rendah tetapi kebanyakan lebih tinggi dari air

• Cukup ulet dan kuat, tetapi masih di bawah kekuatan logam

• Mulai melunak padarendah

• Bentuk umumnya menarik dan dapat diberi warna

• Tidak rapuh (tahan banting)

• Koefisien gesek rendah sehingga sering digunakan sebagai bantalan kering

PLASTIK

Kekurangannya :

•Adanya kecenderungan memuai dengan adanya beban

•Di atas 200⁰C sifatnya kurang baik

•Adanya perubahan sifat polimer selama pemakaian karena pengaruh sinar ultraviolet

(2)

PENGGOLONGAN PLASTIK

1. Termosetting

•Keras

•Daya tahan terhadap panas tinggi

•Proses pengerjaan :

Bahan baku (resin) berbentuk biji dan filler masuk cetakan dan dipanaskan hingga 150⁰C ditekan 150 atm cair dipanasi hingga mengeras dikeluarkan

•Macam-macam bahan thermoset : Fenol formaldehid :

Hasil polimer murni berwarna putih dan lama kelamaan menjadi gelap

Dalam pembuatannya butiran fenolik dicetak da diberi wara, kadang diberi filler 50-80% untuk menigkatkankekuatan Digunakan untuk peralatan listrik, lem, pegangan pintu,

perekat plywood/hardboard

Urea formaldehid :

Lebih murah, warna lebih terang Tidak berbau, tidak berasa, tahan air

Digunakan untuk tutup botol, peralatan makan, bahan perekat Melamin formaldehid

Diproses dengan cara yang sama dengan urea/fenol Tidak berbau/berasa

Macam warna tak terbatas Tahan air, alkali dan panas

Digunakan untuk alat makan, rumah tangga

2. Termoplastik

Bersifat plastis karena pemanasan dan dapat dicetak dalam keadaan plastis tersebut

Macam bahan termoplastik

•aktif > 2% memperbaiki stabilitas bahan jika terkena sinar h. langsung

•Karet > 10% mencegah terjadinya pecah pigmen sehingga warna berubah

Polietilen

•Tahan bahan kimia

•Ulet dan fleksibel dengan pengaruh suhu

•Suhu pelunakan rendah dan mudah dicetak

•Digunakan untuk isolasi listrik, alat dapur, boneka dan bahan kemas

Polivinil chlorida

• Keras dan kaku pada suhu kamar

• aditif yang diperlukan antara lain : pewarna, plasticizer agar lebih plastis

• Tahan bahan kimia

• Digunakan untuk tangki kimia, pipa, isolasi kawat listrik, mantel dll

Polistiren

• Rapuh dan transparan

• Dengan filler dapat dihasilkan polistiren ulet dan tahan tumbuk, lunak sehingga dapat dicetak (dicampur dengan 5- 25% stiren butadiena)

• Tahan asam, mudah muai

• Untuk alat litrik, refrigerator, alat makan, boneka, busa padat untuk isolasi dan packing

(3)

ABS

•Kopolimer stiren, butadiena, akrilonitril

•Tahan asam, alkali dan larut minyak mineral keras

•Untuk bodi motor, baterai Poliamide dan Poliester

•: nilon

•Kuat, ulet, tahan gesek

•Fleksibel dan tahan tumbuk

•Tahan thd larutan keras dan bahan kimiawi

•Cenderung menyerap air

•Untuk serat, alat listrik, roda gigi, katup dan bantalan

Pembentukan termoplastik 1. Pembentukan vakum

•Untuk komponen yang besar dan cetakan yang relatif murah

2. Pembentukan dengan injeksi

•Untuk polistiren, polietilen dan poliamida

•Dipanaskan dan ditekan melalui lubang menuju cetakan dan memadat saat dingin

3. Pembentukan dengan ekstruksi

•Setelah dipanaskan dalam tabung pemanas bahan ditekan keluar dengan alat ulir

•Dihasilkan bahan lembaran seperti plastik, pembungkus kabel, pipa dan film

Ekstruksi :

•Proses yang menggunakan panas dan tekanan untuk melelehkan bahan dan didorong lewat cetakan dengan ukuran yang teliti dan kontinyu

POLIMER

•Merupakan senyawa bukan logam yang terbuat dari bahan baku organik, dapat terbentuk secara sintetis (buatan) maupun alami

kelompok dari “mer”

•Massa polimer = jumlah mer x berat molekul mer Tk. plomerisasi

• =

•Dalam suatu bahan, tidak semua mlk besar sama ukurannya

• dihitung tk polimerisasi rata-rata untuk mendapatkan indeks ukuran tunggal

•Massa rata-rata == ∑

•fraksi massa tiap interval ukuran

•nilai tengah tiap interval ukuran (kgr/mol)

POLIVINIL

•

=

′

!"

− − −

^$ _%

(4)

&

′

=

′

′ "

•Isobutilen −₍ −₍

•Viniliden klorida −)ℓ −)ℓ

•Metil metakrilat −₍ −++₍

,-."," -"

/ /

=

/ /

,-.","0",

/ )ℓ

=

/ /

KARET JENIS BUTADIENA

= −

=

−−→ −

− =

=

−

•Butadiena −

•Kloropene −)ℓ

•Isopren (cis) −₍ −₍

•Getah perca (trans)−₍ −₍ REAKSI POLIMERISASI

•Polimerisasi addisi Contoh :PVC

Mekanisme reaksi :

• Ada initiator, misal₂+₂ − + − + − −−→ 2 +

− + • +

=

−−→ − + −

−

•

− + −

−

• +

=

−

→ − + −

−

• dst

• driving force perubahan energi karena adanya ikt = di ruas kanan terjadi pelepasan energy

• 6selesai bila : Monomer habis

Kedua ujung rantai bertemu

2. Polimerisasi kondensasi

•Dihasilkan molekul kedua sebagai tambahan (misal air, , atau metanol)

Contoh : nilon

•Driving force ,6ini sama dengan,6addisi pertumbuhan molekul kondensasi selalu berjalan terus karena kedua ujung tidak pernah bertemu

(5)

KOPOLIMER

•Polimer yang terdiri dari dua/lebih jenis mer suatu kopolimer mempunyai sifat yang sangat berbeda dengan sifat komponennya

Contoh : kopolimer vinil klorida dan asetat

−

− )ℓ

−

− 89

−

− )ℓ

−

− 89

− ⋯

•Tk. Kopolimerisasi yang berbeda menghasilkan sifat yang makin berbeda

•ABS kopolimer akrilonitril, butadien, stiren

•Kopolimerisasi :

•Reaksi pembuatan kopolimer, banyak digunakan untuk membuat berbagai jenis karet sintetis

Contoh : karet buatan

POLIMER TIGA DIMENSI

•Jika monomer yang bereaksi dapat menghubungkan tiga/lebih molekul yang berdekatan, dapat terbentuk suatu jaringan.

•Formaldehid(₂+)dan fenol(₌ +)dapat membentuk beberapa jenis polimer

•Contoh :

•JENIS POLIMER : 1. Termoset

•Bersifat kaku (merupakan polimer 3 dimensi)

•Tidak menjadi lunak bila dipanaskan (tidak dapat dicetak) Contoh : fenol formaldehida

Jika baru terpolimerisasi sebagian, dibawah pengaruh tekanan dapat dicetak dan dikeluarkan tanpa pendinginan

2. Termoplastik

• Merupakan polimer linier

• Menjadi lunak jika dipanaskan

• Dapat dicetak dengan diinjeksikan pada> dan didinginkan dulu sebelum dikeluarkan

HUBUNGAN SILANG

• Beberapa jenis molekul linier dapat membentuk ikatan tiga dimensi

• Contoh : divinil benzema dengan polistiren

Vulkanisasi karet :

Hasil hubungan silang dengan belerang, karena karet tanpa belerang bersifat lunak dan lengket

tidak bisa untuk ban mobil

(6)

VULKANISASI KARET BUTADIENA

•Bahan baku polimer harus ditambah bahan pendukung sebut dan jelaskan

•Berdasar susunan atom , sebut 3 kelompok polimer dan contohnya

•3 kelompok produk polimer dan contoh Jenis aditif :

•Bahan pengisi (filler)

•Penstabil (stabilizer)

•Pewarna

•Penghambat nyala

•Pembentuk plastik (plasticier)

KERAMIK KERAMIK KERAMIK KERAMIK

KERAMIK

Gelas, bata, batuan, beton, bahan amplas, enamel porselen, isolator di elektrik, bahan magnetik bukan logam, batu tahan api suhu tinggi dan lain-lain.

senyawa antara logam dan bukan logam, mempunyai ikatan dan atau kovalen

Sifat-sifat keramik :

•Pada umumnya merupakan isolator

•Bening (tembus cahaya)

•Tidak dapat diubah bentuknya

•Sangat stabil dalam lingkungan khusus

•Kebanyakan memiliki struktur kristalin

•Tidak banyak elektron bebasnya dibagi dengan atom tetangga sebagai ikatan kovalen atau berpindah ke atom lain sebagai ikatan ionik

KERAMIK

• Mempunyai titik leleh tinggi dibanding logam dan bahan organik

• Lebih keras dan tahan perubahan kimia

• Pada suhu tinggi dapat mengahantar listrik

• Reaksinya lamban karena kuatnya ikatan atom

(7)

Sifat elektromagnetik

• Keramik banyak digunakan sebagai isolator karena dalam oksida,̅valensi atom logam berpindah secara tetap ke atom oksigen membentuk ion+^2?

Contoh : ikatan ionik dalam8₂+₍ & A+

Ikatan kovalen dalam+_B

KomposisiA+ − 8₂+₍− +_B merupaka isolator terbaik.

tidak adanya̅bebas yang dapat mengahntar listrik

• Bahan isolator dapat rusak di bawah tegangan tinggigejala permukaan

Contoh : isolator perlu dilapisi glasir agar tidak menyerap kelembaban yang menyebabkan hubungan singkat

Beda tegangan yang menghasilkan tembus listrik melalui isolator ini disebut kekuatan dielektrik

• Keramik dapat menjadi semikonduktor bila mengandung unsur transisi valensiganda dimana kekosongan ̅ dapat membawa muat dengan berpindah dari atom satu ke yang lain

• Senyawa keramik yang mengandung atom magnetik tanpa menghantarkan listrik (kelebihan dibanding dengan magnet logam), sehingga dapat mencegah kerugian daya akibat adanya arus imbas

Contoh :/₍+_B

SIFAT MEKANIK

•Keras karea tidak dapat mengalami def. plastik

Contoh : bahan amplaslarutan padat8₂+₍dengan/₂+₍ dan atau+₂

•Bahan gosok dan pemotong logam,

•Adanya suatu taktik/retak dapat menyebabkan adanya tegangan perpatahan

•Kekuatan tarik rendah karena ketahanan terhadap geseran pada pangkal retak

•Tahan terhadap tekanan tanpa membesarnya retak

PROSES PEMBENTUKAN BAHAN KERAMIK

•Pembentukan Viskos

•Contoh : pembuatan gelas komersil

•Pada pemanasan, gelas termoplastik dicetak

Oksida harus dihilangkan dengan pencairan sempurna agar tbt komponen homogen

Gas (+₂) dari soda dan kapurharus dihilangkan karena adanya gelembung yang tertinggal merupakan cacat

•Pembentukan akhir

Penekanan (blok gelas bangunan) Penarikan ke bawah (kaca mobil) Peniupan (bola lampu)

Penarikan (serat gelas)

•Viskositas gelas harus < 300 poise sehingga glb gelas dapat keluar dan homogen

(8)

2. Proses Sinter

•Contoh : bahan keramik non gelas

•Pembentukan dilakukan dari lempung halus selagi basah

•Dikeringkan dan dibakar

•Cara lain :

Bahan dibentuk dengan membuat suspensi atau slip untuk dituang dalam cetakan berpori, kemudian dikeringkan dan dibakar

•Proses tekan :

Digunakan teknik tinggi yang merata dan suhu tinggi untuk pembakaran, karena terutama tdr dari8₂+₍

•Tujuan pemanasan :

Agar partikel halus beraglomerasi menjadi bahan padat dengan cara difusi dalam bahan padat yang dibantu oleh suhu tinggi di bawah titik leleh

SenyawaA+

•Contoh : behan keramik sederhana dengan perbandingan atom 1:1 antara atom logam dan non logam. Banyak digunakan sebagai bahan tahan api karena tahan ∶ 1500 − 2500⁰ tanpa penguraian atau pencairan

•Lempung

•Bahan keramik yang lebih kompleks tetapi banyak digunakan. Lempung paling sederhana :8₂₂+ + ₄. struktur kristalnya mempunyai bidang lekah sehingga memudahkan pembelahan. Seperti halnya pada lempung, kristalnya membentuk lembaran du dimensi

KERAMIK PUTIH(WHITE WARE)

•Jenis keramik berwarna putih dengan tekstur halus, dengan bahan dasar lempung kualitas khusus dan campuran dalam variasi yang beragam. Jumlah dan variasi campuranmenentukan jenis-jenis

•white ware: 1. Keramik tanah 2. Keramik cina

Glasir sedang, tahan abrasi, untuk bahan non teknik 3. Porselin

Glasir keras, tahan abrasi max, untuk peralatan kimia, isolasi, kedokteran (gigi)

4. Keramik soniter

Dari lempung berpori atau komponen kekaca 5. Keramik batu

Dari bahan baku bermutu rendah

BAHAN BAKU DASAR

•Lempungalumunium silika hidrat

•Feldspar mineral dalam lempung

•Pasir

H+ . 82+(. 6+2+ +2+ 22+ −→ K2+(+ 82+( . 2+2 . 22+ + 4 +2

•Jenis feldspar yang umum : K₂+. 8₂+₍. +₂ (potas) L+. 8₂+₍. 6+₂ (soda) +. 8₂+₍. 6+₂ (gamping)

(9)

EMAIL VITRO (PORSELIN)

•Campuran keramik yang menjadi banyak fluks yang bercampur dalam keadaan dingin atau cair dengan logam dalam kondisi panas

•Sifat dan Kegunaan : Tahan pakai Penerapannya luas Mudah dibersihkan Tahan terhadap korosi

Sebagai bahan dekorasi, perpipaan, peralatan industri, perabot dapur, baja berlapis (kimia), lampu

elektroluminescen, glasir pada knalpot, pipa buangan gas

Bahan baku Persyaratan :

•Bersih dan murni

•Halus

•Komposisi mineral yang tepat 1. Refraktori

•Kuarsa, feldspar, lempung

•Memberikan sifat asam pada leburan 2. Fluks

•Boraks, soda abu, kriolit, fluorspar

•Bersifat basa dan bereaksi dengan asam pada refraktorikaca

•Menurunkan titik lebur email

3. Opasifikator

•Memberikan warna putih buram

•Ada 2 jenis :

•Tak larut (oksida, , M,) Dikembangkan secara komersial opasitasnya tinggi

tahan asam tahan pecah lebih halus dan cerah

•Devitrifikasi

Berfungsi sebagai fluks (mudah lebur)

4. Bahan warna

•Berupa oksida, unsur-unsur garam atau frit (sebagai refraktori atau fluks)

5. Bahan mengapung

•Lempeng, getah (bersifat plastik murni)

•Mengapungkan email diatas air 6. Elektrolit

•Boraks, soda abu, A"_B, A+₍

•Untuk mempeptisasi lempung

•Untuk mensuspensikan email dalam air

(10)

PROSES

•Pembuatan frit

Pencampuran bahan baku dalam perbandingan tertentu Pemanasan tanur selama 1-3 jam pada = 1370^P Pendinginan dalam tangki pendingin kejut. dihasilkan

pecahan halus (frit)

Penggilingan campuran frit dan lempung dalam ball mill Pengayakan dengan ukuran 200 mesh

•Persiapan bagian logam

Penyiapan lembaran logam dengan spek tertentu

Permukaan logam harus bersih (agar email mudah melekat) Pembersihan logam dengan cuci asam (pickling dalam)ℓ

atau₂+_Bencer pada = 600^P

PROSES

•Pemasangan email Ada 3 cara (pelapisan) :

1. Celup (dipping) 2. Genang (slushing)

Pelapisan pada kedua sisi Tak ada kelebihan tebal 3. Semprotan

Pengeringan di udara Pengecatan

•Pemasangan email dengan proses serbuk elektrostatik Digunakan serbuk siap pakai

Menghemat energi Tidak perlu cuci asam

Dua lapisan email dengan satu pembakaran Dihasilkan produk berkualitas tinggi dengan biaya <

•Pemanggangan

Email dipanggang di atas benda yang dilapisi agar melebur menjadi lapisan halus, sinambung seperti kaca

Persyaratan pemanggangan :

1. Temperatur sesuai(750 − 800⁰ ) 2. Waktu 1-15 menit

3. Barang ditopang dengan benar 4. Pemanasan dan pendinginan seragam 5. Udara bebas debu

TANUR

Untuk tempat dehidrasi, oksidasi, kalsinasi yang dioperasikan secara periodik atau kontinyu

Macamnya :

• Tanur kontinyu

• Tanur periodik

(11)

REFRAKTORI

Bahan-bahan yang digunakan untuk menahan pengaruh termal, kimia dan fisik yang berlangsung dalam tanur, dijual dalam bentuk tahan api, bata silika, magnesit, kromit dll.

Sifat-sifat :

•Kimia

Ref. asam bata silika Ref. basa bata magnesit Ref netral bata tahan api

• Porositas

Makin tinggi porositas, makin mudah di penetrasi fluks cair atau gas.

paling lunak dan rendah konduktivitas termal dan kap. Kalornya

• Titik lebur : antara 1600-2720⁰C

• Penyerpihan(Spalling)

Keretakan/pengelupasan akibat kompresi atau tegangan panas yang tak seragam

• Kekuatan

Katahanan terhadap abrasi atau erosi

• Ketahanan terhadap perubahan suhu

Ekspansi termal > , tekstur kasar tahan terhadap perubahan termal dan sedikit mengalami regangan

• Konduktivitas termal

Bata padat dan tidak berporiload termal >

• Kap. Kalor

Tergantung pada kondisi termal, kalor spesifik, gravitasi spesifik refraktori

Pembuatan refraktori 1. Penggilingan

• Campuran yang tepat partikel kasar halus ss : 45 2. Pencampuran

• Mengatur distribusi bahan plastik agar dapat menyalut bahan non plastis secara sempurna

3. Pencetakan

• Digunakan metode pres kering dengan mesin pres mekanik

• Udara dalam bahan dikeluarkan agar tidak terjadi perengkahan 4. Pengeringan

• Untuk mengeluarkan air yang ditambahkansebelum pencetakan agar bahan bersifat plastis

5. Pembakaran

• Terbentuknya ikatan permanen dan bentuk-bentuk mineral stabil

• Dikeluarkannya air hidrasi

• Kalsinasi karbonat

• Oksidasi besi fero

• Pengkerutan volume s/d 30% dan regangan di dalam refraktori

Macam Refraktori

1. Bata lempung api, cocok untuk berbagai penerapan sebagai pelapis dinding tanur (komponen beragam)

2. Bata silica,

• Teksturnya homogen, porositas rendah

• Kekuatan fisik tinggi, kondisi termal >

• Untuk pembuatan busur tanur besar 3. Refraktori alumina tinggi

• Untuk industri semen, pabrik kertas, ketel uap dll 4. Refraktori basa

• Dari magnesia, kromit, fosterit dengan pres mesin 5. Refraktori magnesia

• Untuk tanur terbuka, tanur listrik, tanur semen 6. Bata isolasi

(12)

Macam Refraktori

7. Silikon karbida

• Kekuatan mekanik tinggi, tahan suhu s/d 1400⁰C

• Kondisi termal tinggi

• Tahan penyerpihan, reduksi, alkali, abrasi

• Untuk nosel roket, pemanas radiasi, ruang bakar 8. Refraktori oksida

• Tidak mengandung fluks 9. Refraktori cetak listrik(corhart)

• Tahan pakai, keausan kecil

MACAM REFRAKTORI 1.Bata tahan api

• Komposisi kelebihan silika kelebihan alumina

• Untuk industri baja, pengecoran, tanur gamping, gerabah, tembaga, kuningan, ketel uap

2.Bata silika

• Kandungan+₂ 95-96%, 2% untuk perekat

• Pemuaian permanen dalam pembakaran

• Homogen, porositas rendah, kekuatan fisik <, kondisi termal >

• Dibuat dengan pres mesin dalam berbagai ukuran

• Untuk busur tanur besar (pemanasan dan pendinginanperlahan agar tidak merengkah)

• Untuk pabrik kokas 3.Refraktori alumina tinggi

• Kandungan bauksit >

• Lebih tahan dibanding silika dan tahan api

• Inert terhadap+ dan tidak pecahgas s/d 1000⁰C

• Untuk industri semen, pabrik kertas, ketel uap

• Pelapis, tanur kaca, pembakaran minyak

4. Refraktori basa

• Terbuat dari magnesia, kronit, forsterit

• Dibuat dengan pres mesin dan ikatan kimiawi

• Jenis yang tidak dibakar masalah kerekatan dan stabilitas volume diatasi dengan :

• Pemilihan ukuran butir dengan perbandingan …

• Menaikkan tekanan pembentukan s/d 70!

• Mengalirkan udara dari rongga

• Menggunakan perekat kimia 5. Refraktori magnesia

• Dicampur dengan bijih kromtahan>

• Komposisi A >

, >

• Harga mahal

• Disangga dengan baja lunakmengurangi kerugian karena spalling

• Untuk tanur terbuka, tanur listrik, semen 6. Refraktori isolasi

• 2 jenis :

• Pelapis luar bata refraktori (dari tanah diatomal)

• Pengganti bata refraktori biasa (berpori ∶1350-1600⁰C)

7. Silikon karbida

• Kondisi termal >, tahan abrasi dan penyerpihan

• Kekuatan mekanik >, tahan ∶ 1400^P

• Pengikat keramik lempung/

• Untuk nosel roket, pemanas radiasi, ruang bakar 8. Refraktori oksida murni

• Tanpa fluks (mampu menghadapi kondisi lebih berat)

• Kemurnian tinggi (> 97%) terdiri dari butir-butir yang lebur listrik

• Alumina tahan 1870^P

• Magnesia tereduksi pada >

Tahan oks s/d 2200^P Zirkonia ditambah+/A+agar stabil

Lerinia mahal, menguap pada > 1600^Pdengan adanya steam

Toria bersifat radio aktif 9. Refraktori cetak listrik(corhart)

• Terbuat dari mulit(38ℓ₂+₍ / 2 +₂)

• …, tak berpori(0,5% rongga kosong)