Dasar-dasar fisik, pengolahan bahan polimer dan proses ekstrusi

Plastik, serat, film dan sebagainya yang biasa digunakan dalam kehidupan sehari-hari memiliki berat molekul di atas 10.000. bahan dengan berat molekul yang besar itu disebut polimer, mempunyai struktur dan sifat-sifat yang rumit disebabkan jumlah atom pembentuk yang jauh lebih besar dibandingkan dengan senyawa yang berat atomnya rendah.

Bahan polimer yang mempunyai berat molekul besar dan berikatan kovalen, sama sekali menunjukkan sifat-sifat yang berbeda dari bahan organic yang mempunyai berat molekul rendah. Bahan yang mempunyai berat molekul rendah berubah menjadi cair dengan viskositas rendah atau menguap kalau dipanaskan, sedangkan bahan polimer mencair dengan sangat kental dan tidak menguap.

Sifat-sifat khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut :

1. Mampucetak yang baik. Pada temperature relative rendah bahan dapat dicetak dengan penyuntikan, penekanan, ektrusi, dan seterusnya, yang menyebabkan biaya pembuatan lebih rendah daripada untuk logam dan keramik.

2. Produk yang ringan dan kuat dapat dibuat. Berat jenis polimer rendah dibandingkan dengan logam dan keramik.

3. Banyak diantara polimer bersifat isolasi listrik yang baik. Polimer mungkin juga dibuat konduktor dengan jalan mencampurnya dengan serbuk logam, butiran karbon, dansebagainya.

4. Baik sekali dalam ketahanan air dan ketahanan zat kimia. Pemilihan bahanya baik akan menghasilkan produk yang mempunyai sifat-sifat baik sekali.

5. Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada cara pembuatannya. Dengan mencampur zat pemplastis, pengisi dan sebagainya sifat-sifat dapat berubah dalam daerah yang luas.

6. Umumnya bahan polimer lebih murah.7. Kurang tahan terhadap panas. Hal ini sangat berbeda dengan logam dan keramik. 8. Kekerasan permukaan yang sangat kurang.9. Kurang tahan terhadap pelarut.10. Mudah termuati listrik secara elektrostatik.11. Beberapa bahan tahan abrasi, atau mempunyai koefisien gesek yang kecil.

Masa jenis

Masa jenis polimer jauh lebih rendah dari logam (2,7-9) dan keramik (2,1-5,3).oleh karena itu harga persatuan masa jenis sering lebih besar daripada bahan lain. Diperbandingkan dalam volume yang sama, lebih mudah didapat bahan yang lebih ringan dan lebih kuat.

Sifat-sifat mekanik

Sifat-sifat mekanik bahan polimer adalah khas dengan kelakuan viskoelastiknya yang dominan.Sebagai contoh, creep (pemelaran) dan relaksasi mudah terjadi, dan pada pengujian tarik sifat-sifatnya sangat dipengaruhi oleh laju tarikan.Sifat-sifatnya juga berubah karena temperatur.

Viskoelastik merupakan bahan yang memiliki sifat elastic dan kekentalan.

Kekuatan tarik

Kekuatan tarik adalah suatu sifat dasar bahan.Hubungan regangan dan tegangan pada tarikan memberikan nilai yang cukup berubah tergantung pada laju tegangan, temperature, kelembaban.Sebab dalam bahan polimer sifat-sifat viskoelastik memiliki kekhasan.

Umumnya kekuatan tarik daribahan polimer lebih rendah daripada baja 70 kgf/mm2.kekuatan tarik nilon 66 adalah 6,5-8,4 kgf/mm2 dan PVC 3,5-6,3 kgf/mm2.pada resin biasa seperti poliestiren, poliestilen dan polipropilen kekuatan tariknya antara 0,7-8,4 kgf/mm2.

Sifat-sifat termal

Sifat khas bahan polimer sangat berubah oleh perubahan temperatur. Hal ini disebabkan apabila temperature berubah, pergerakan molekul karena termal akan mengubah kumpulan molekul atau merubah struktur yang berdimensi besar. Selanjutnya, karena panas, oksigen dan air bersama-sama, memancing reaksi kimia pada molekul-molekul, terjadi landepolimerisasi, oksidasi, hidrolisa dan seterusnya.

Koefisien pemuaian termal

Koefisien pemuaian panjang karena panas adalah sederhana apabila bahan bersifat isotropi, tapi apabila struktur bahan berbeda di setiap arah maka diperlukan suatu pertimbangan khusus.

Sejumlah besar plastic yang tersedia memperlihatkan cakupan karakteristik yang luas sehingga sesuai untuk aplikasi-aplikasi yang sangat luas.

Sifat-sifat mekanis.

Kekuatan

Uji tarik standar dilaksanakan terhadap specimen-spesimen hasil pemesinan atau hasil pencetakan (ASTM D63S) dan pita-pita tipis (ASTM D882).Kurva tegangan-regangan yang khas menunjukkan perilaku getas murni untuk thermoset dan untuk termoplastik berlangsung dengan baik.

Kontraksi selanjutnya menyebar pada keseluruhan panjang specimen dengan gaya yang konstan, dan gaya hanya akan meningkat bila molekul-molekulnya dapat terentang sebelum mengalami perpatahan (pemutusan). Dalam pengertian tegangan sebenarnya, kurva tegangan-regangan meningkat secara terus menerus).

Elongasi setelah kontraksi (postnecking) akan meningkat seiring dengan peningkatan m dan karena itu dengan suhu di atas Tg. Peningkatan laju regangan memiliki efek yang sama seperti suhu yang lebih rendah, dan plastic yang dapat mengalami deformasi yang besar pada laju regangan yang rendah mungkin akan menderita patah getas pada laju regangan yang tinggi.

Kekakuan plastic sering kali ditentukan melalui uji kelengkungan tiga titik.Tegangan maksimum yang menyebabkan perpatahan disebut sebagai kekuatan lengkung; untuk plastic yang tangguh, tegangan serat maksimum diambil pada harga regangan 5 %. Modulus lengkung adalah sudut kemiringan awal dari lengkungan kurva gaya-regangan dan biasanya agak lebih tinggi dibandingkan dengan modulus tarik.