summary paduan logam, struktur polimer dan aplikasinya - satria

58
SUMMARY PADUAN LOGAM, STRUKTUR POLIMER DAN APLIKASINYA Disusun Oleh : SATRIA AUFFA DHIYA ‘ULHAQUE 140310110012 UNIVERSITAS PADJADJARAN JATINANGOR - SUMEDANG 2012

Upload: satria-auffa-dhiya-ulhaque

Post on 08-Feb-2016

330 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

paduan logam

TRANSCRIPT

Page 1: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

SUMMARY

PADUAN LOGAM, STRUKTUR POLIMER DAN APLIKASINYA

Disusun Oleh :

SATRIA AUFFA DHIYA ‘ULHAQUE

140310110012

UNIVERSITAS PADJADJARAN

JATINANGOR - SUMEDANG

2012

Page 2: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

PADUAN LOGAM

(METAL ALLOYS)

Types of Metal Alloys

Logam paduan merupakan pencampuran antara dua jenis logam atau lebih ,untuk

mendapat sifat fisika ,mekanik ,listrik ,dan visual yang lebih baik. Padauan logam

dikelompokan kedalam ferrous alloys yang meliputi steels dan cast iron dan nonferrous

A. Paduan Besi (Ferrous alloys)

Baja merupakan konstituen utama yang diproduksi dalam jumlah yang besar

dibandingkan logam lainnya. Baja sangat berguna khususnya untuk teknik kontruksi material

, kegunaannya yang luas tidak lepas dari tiga faktor yaitu :

1. Tersedianya bahan baku yang melimpah

2. Kemudahan untuk membentuk

3. Paduan baja dapat disesuaikan untuk memiliki berbagai sifat mekanik dan fisik

Kerugian utama dari paduan baja adalah kerentanan terhadap korosi. Skema klasifikasi

berbagai jenis ferrous alloys ,sebagai berikut :

Gambar 1. skema klasifikasi jenis paduan besi

Page 3: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

1.Steels

Baja adalah paduan besi-karbon yang mungkin mengandung konsentrasi yang cukup dari

elemen paduan lainnya .Ada ribuan paduan yang memiliki komposisi yang berbeda. Sifat

mekanik yang sensitif terhadap kandungan karbon, yang biasanya kurang dari 1,0% berat.

Klasifikasi umum dari baja yang sesuai dengan konsentrasi karbon :

1. Low-carbon steels (% wt of C < 0.3)

2. Medium-carbon steels (0.3 <% wt of C < 0.6)

3. High-carbon steels (% wt of C > 0.6)

4. Terdapat subclass dalam masing-masing kelompok sesuai dengan konsentrasi unsur-

unsur paduan lainnya.

1.1.Low-Carbon Steels

Low-Carbon Steels terbagi atas Plain Low-Carbon Steels dan High Strengh,Low Alloy.

Plain Carbon Steel

Plain Carbon Steel mengandung konsentrasi residu selain karbon dan sedikit mangan. Alloy

Steel paduan unsur yang sengaja ditambahkan dalam konsentrasi tertentu. Plain Low-Carbon

Steels diproduksi dalam jumlah terbesar, umumnya mengandung kurang dari sekitar 0,25%

berat C, tidak responsif terhadap perlakuan panas dimaksudkan untuk membentuk martensit,

penguatan dilakukan dengan cold working, mikrostruktur terdiri dari ferit dan perlit

konstituen. Paduan ini relatif lunak dan lemah tetapi memiliki keuletan yang luar biasa dan

ketangguhan Machinable, weldable, dan dari semua baja, merupakan yang paling mahal

untuk diproduksi. Aplikasi yang umum termasuk komponen badan mobil, bentuk struktur (I-

balok, saluran dan besi sudut), dan lembaran yang digunakan dalam pipa, bangunan,

jembatan, dan kaleng timah. Biasanya memiliki kekuatan luluh dari 275 MPa (40.000 psi),

kekuatan tarik antara 415 dan 550 MPa (60.000 dan 80.000 psi), dan daktilitas dari 25% EL.

High Strengh,Low Alloy (HSLA) steels

Kelompok lain dari low-carbon alloys adalah high-strength, low-alloy (HSLA) steels,

mengandung unsur-unsur paduan lainnya seperti tembaga, vanadium, nikel, dan molibdenum

dalam konsentrasi yang dikombinasikan setinggi 10% berat, memiliki kekuatan lebih tinggi

dari plain low-carbon steel. Sebagian besar dapat diperkuat dengan perlakuan panas,

memberikan kekuatan tarik lebih dari 480 MPa (70.000 psi). ductile, formable,dan

machinable lebih tahan terhadap korosi dibandingkan baja karbon biasa mengganti baja

karbon biasa dalam banyak aplikasi di mana kekuatan struktural sangat penting (misalnya,

jembatan, menara, tiang penyangga dalam bangunan bertingkat tinggi).

Page 4: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Lembaga-lembaga standarisasi material ,yaitu :

1. AISI ( American Iron and Steel Institute )

2. SAE ( Soiety of Automotive Engineers )

3. ASTM ( American Society for Testing and Materials )

4. UNS ( Uniform Numbering System )

AISIS/SAE Steel Designation System

SAE (Society of Automotive Engineers) menetapkan standard baja yaitu SAE steel

grades. Ini terdiri dari empat digit yang menjadi repsrenstasi komposisi kimia. AISI memakai

standard dengan system penomoran yang sama dengan SAE, namun menambahkan huruf

untuk menujukan proses pembuatan baja. Sebagai contoh prefix “C” untuk open hearth

furnace, basic oxygen furnace (BOF) dan “E” untuk electric arc furnace.

• Sistem penomoran AISI/SAE :

Dua digit pertama menggambarkan tipe material, yaitu element utama pada digit pertama

dan secondary element pada digit kedua. Dua digit terakhir adalah kandungan element

karbon yang dinyatakan dalam seperseratus persen.

Page 5: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Gambar 2. Sistem penomoran AISI/SAE

Contoh 1060, artinya 1 untuk baja karbon (carbon steel), 0 untuk menunjukan plain (tidak

ditambahkan sulfur dan phospor). Dua digit terakhir yaitu 60 adalah kandungan karbon

sebesar 0,60 %.

Untuk baja karbon, digit kedua adalah:

-10XX 0 menunjukan plain carbon

-11XX 1 menunjukan resulfurized (ditambahkan sulfur)

-12XX 2 menunjukan resulfurized dan rephosporized (ditambahkan sulfur dan phosphor)

Page 6: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

UNS Designation System

Bila pada AISI/SAE system penomoran terdiri dari 4 digit, UNS mengunakan 6 digit

untuk menggambarkan logam baik dari komposisi kimia, proses manufaktur, dan perlakuan

panas. Digit pertama terdiri dari huruf menunjukan jenis logam, yaitu:

AXXXXX A untuk aluminum

CXXXXX C untuk copper dan copper alloy

FXXXXX F untuk cast iron (besi cor)

GXXXXX G untuk baja karbon

NXXXXX N untuk nickel dan nickel alloy

SXXXXX S untuk stainlles stell

WXXXXX W untuk welding filler material

ZXXXXX Z untuk zinck dan zinck alloy

Digit kedua sampai digit kelima adalah adaptasi dari sistem penomoran AISI/SAE.

Sedangkan digit terakhir sebagai informasi tambahan untuk proses perlakuan panas,

tempering contohnya, atau proses manufaktur.

Contoh: UNS G10300

G menunjukan baja karbon

1030 plain carbon steel dengan kandungan karbon 0.30%

0 digit terakhir informasi tambahan mengenai heattreatment dan proses manufaktur.

Page 7: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

1.2.Medium-Carbon Steels

Baja ini memiliki komposisi karbon antara 0,2%-0,5% C (berat). Dapat dikeraskan

dengan perlakuan panas dengan cara memanaskan hingga fasa austenit dan setelah ditahan

beberapa saat didinginkan dengan cepat ke dalam air atau sering disebut quenching untuk

memperoleh fasa ang keras yaitu martensit. Baja ini terdiri dari baja karbon sedang biasa

(plain) dan baja mampu keras. Kandungan karbon yang relatif tinggi itu dapat meningkatkan

kekerasannya. Namun tidak cocok untuk di las, dengan kata lain mampu las nya rendah.

Dengan penambahan unsur lain seperti Cr, Ni, dan Mo lebih meningkatkan mampu kerasnya.

Baja ini lebih kuat dari baja karbon rendah dan cocok untuk komponen mesin, roda kereta

api, roda gigi (gear), poros engkol (crankshaft) serta komponen struktur yang memerlukan

kekuatan tinggi, ketahanan aus, dan tangguh. Perlakuan panas paduan lebih kuat daripada

baja karbon rendah.

Aplikasi: roda kereta api dan truk, roda gigi, poros engkol, dan bagian mesin lainnya

,kekuatan struktural komponen yang tinggi

Page 8: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Gambar 3. roda gigi ,rel kereta api ,dan bagian mesin lainnya

1.3 High-Carbon Steels

Baja karbon tinggi memiliki komposisi antara 0,6- 1,4% C (berat). Kekerasan dan

kekuatannya sangat tinggi, namun keuletannya kurang. baja ini cocok untuk baja perkakas,

dies (cetakan), pegas, kawat kekuatan tinggi dan alat potong yang dapat dikeraskan dan

ditemper dengan baik. Baja ini terdiri dari baja karbon tinggi biasa dan baja perkakas. Khusus

untuk baja perkakas biasanya mengandung Cr, V, W, dan Mo. Biasanya mengandung

kromium, vanadium, tungsten, dan molibdenum.

Gambar 4. Kawat baja

Page 9: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

1.4 Stainless Steels

Stainless Steels memiliki resistansi yang tinggi terhadap korosi. Baja dibuat tahan

korosi sangat dengan penambahan unsur paduan khusus, terutama minimal 12% Cr bersama

dengan Ni dan Mo. Stainless steel dibagi menjadi tiga kelas berdasarkan konstituen fase

dominan mikro: martensit, feritik, atau austenitic. Aplikasi yang umum termasuk sendok

garpu, pisau cukur, pisau bedah, dll.

Gambar 5. Pisau stainless steels

Page 10: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria
Page 11: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Martensitic stainless steels

Dapat dipanaskan sedemikian rupa untuk memiliki martensit sebagai microconstituent

utama.

Penambahan elemen paduan dalam konsentrasi yang signifikan menghasilkan

perubahan dramatis dalam diagram fasa besi-besi karbida.

Baja tahan karat martensit bersifat magnetis

Ferritic & Austenitic stainless steels

Baja feritik dan austenitik yang mengeras dan diperkuat dengan pekerjaan dingin

(cold working).

Baja austenitik paling tahan terhadap korosi, dan diproduksi dalam jumlah besar.

Baja austenitik tidak besifat magnetis seperti baja feritik dan martensit, yang bersifat

magnetis.

Beberapa baja stainless yang sering digunakan pada suhu tinggi dan dalam lingkungan yang

parah karena baja ini menolak oksidasi dan menjaga integritas mekanik di bawah kondisi

seperti di atas batas suhu atmosfer pengoksidasi sekitar 1000 ° C. Peralatan yang

menggunakan baja meliputi turbin gas, ketel uap suhu tinggi, pesawat, rudal, dan unit

pembangkit tenaga nuklir.

Page 12: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Gambar 6. Turbin Gas

Penomoran Baja

Titik pembagi antara baja dan besi cor adalah kandungan karbon baja adalah 2,11%,

dimana pada daerah ini bisa terjadi reaksi eutektik. Pada baja, kita konsentrasi di daerah

eutektik (Gambar 12.2) dimana garis kelarutan dan isotermal eutektoid terlihat. A3

memperlihatkan temperatur dimana ferit mulai terbentuk pada proses pendinginan; Acm

memperlihatkan temperatur dimana sementit mulai terbentuk; dan A1 adalah temperatur

eutektoid.

Hampir semua perlakuan panas baja diarahkan untuk mendapatkan struktur campuran ferit

dan sementit. Gambar 12.3 memperlihatkan tiga susunan struktur mikro ferit dan sementit

yang biasanya dibuat. Pearlit mempunyai struktur lamellar (berlapis) ferit dengan

sementit. Pada Bainit, sementit lebih bulat daripada pearlit. Martensit mempunyai

struktur campuran halus dan hampir bulat sementit di dalam ferit.

Page 13: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

AISI (American Iron and Steel Institute) dan SAE (Society of Automotive Engineers)

mempunyai sistem pengelompokan seperti pada tabel 1. Dimana digunakan 4 atau 5

digit angka. Dua angka pertama merujuk pada elemen pemadu utama, dan dua atau tiga

angka berikutnya merujuk kepada persentase karbon. Misal: baja AISI 1040 adalah baja

karbon dengan kandungan karbon 0,40%.

Tabel 1. Komposisi beberapa baja BS dan AISI-SAE.

Perlakuan Panas Sederhana

Page 14: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Empat perlakuan panas sederhana yaitu: annealing proses, annealing, normalising, dan

pheroidising umum dipakai pada baja (Gambar 12.4). Perlakuan panas ini bertujuan untuk

mencapai salah satu dari: 1. menghilangkan efek pengerjaan dingin, 2. mengontrol

penguatan dispersi dan 3. meningkatkan kemampumesinan.

Annealing proses - Menghilangkan efek pengerjaan dingin. Perlakuan panas rekristalisasi

digunakan untuk menghilangkan efek pengerjaan dingin pada baja yang kandungan

karbonnya kurang dari 0,25% dan disebut Anneal proses.

Anneal proses dilakukan pada suhu 800C hingga 1700C dibawah temperatur A1. Ini

diatas temperatur rekristalisasi ferit.

Annealing dan Normalising - Penguatan Dispersi. Baja bisa diperkuat dengan dispersi

dengan mengatur kehalusan butir pearlit. Baja pertama-tama dipanaskan untuk

menghasilkan austenit yang homogen, langkah ini disebut austenising. Annealing atau

anneal penuh (full anneal) adalah mendinginkan baja secara perlahan pada dapur

pemanas sehingga menghasilkan butiran pearlit kasar. Normalising adalah mendinginkan

baja secara cepat, di udara, sehingga menghasilkan butiran pearlit halus. Gambar 12.5

memperlihatkan sifat-sifat yang diperoleh pada proses annealing dan normalising pada baja

karbon biasa.

Page 15: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Pada annealing, pembentukan austenit (austenising) baja hypoeutectoid dilakukan kira-kira

300C diatas A3, menghasilkan 100% . Austenising untuk baja hypereutectoid dilakukan

pada kira-kira 300C diatas A1, menghasilkan austenit dan Fe3C; proses ini mencegah

pembentukan bentukan yang getas, lapisan tipis kontinyu Fe3C di batas butir yang terjadi

pada pendinginan pelan dari daerah 100% . Pada kedua kasus ini dihasilkan pearlit kasar

dengan kekuatan rendah namun keuletan tinggi. Pada normalising, austenising dilakukan

Page 16: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

pada kira-kira 550C diatas A3 atau Acm; baja kemudian dikeluarkan dari dapur pamanas

dan didinginkan di udara. Pendinginan cepat menghasilkan pearlit halus yang mempunyai

kekuatan lebih tinggi.

Spheroidising - Meningkatkan Kemampuan pemesinan. Baja karbon tinggi yang

mengandung sejumlah besar Fe3C mempunyai karakteristik pemesinan rendah. Selama

perlakuan spheroidising, yang dilakukan beberapa jam pada suhu kira- kira 300C dibawah

A1, Fe3C berubah bentuk menjadi partikel besar, speris yang mengurangi area butir. Struktur

mikronya disebut karbida spheroid, mempunyai matriks ferit kontinyu yang lunak dan

mampu dimesin (gambar 6). Struktur sejenis didapatkan bila martensit di temper sedikit

dibawah A1 untuk waktu yang lama.

2. BESI TUANG

Page 17: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Besi tuang adalah paduan besi dengan kadar karbon diatas 2.1%wt. Umumnya

kadar karbon berkisar antara 3,0-4,5wt%.

titik leleh : 11500-13000 c, lebih rendah dari baja

mempunyai sifat rapuh/getas.

pembentukan grafit dipengarui oleh : kadar si>1%.

besi tuang umumnya berupa : besi tuang kelabu, besi tuang nodular, besi tuang putih,

dan besi tuang maliable.

Page 18: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria
Page 19: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

2.1 Besi tuang kelabu (gray cast iron)

diproses melalui pendinginan. Struktur : ferit+perlit dan grafit yang

berbentuk panjang serpihan. Sifat besi tuang sangat dipengaruhi oleh bentuk grafit.

Jenis Besi Tuang ini sering dijumpai (sekitar 70% besi tuang berwarna abu-abu).

Mempunyai graphite yang berbentuk FLAKE. Sifat dari Besi Tuang ini kekuatan

tariknya tidak begitu tinggi dan keuletannya rendah sekali (Nil Ductility). aplikasi :

blok mesin, rangka mesin, perkakas, rangka mesin-mesin lainnya.

2.2 Besi tuang nodular (nodular cast iron)

Perbedaan dengan besi tuang kelabu adalah bentuk grafitnya berbentuk bulat. Bentuk

grafitnya yang bulat karena dengan bahan sejumlah kecil magnesium (Mg), cerium (Ce)

kedalam besi tuang kelabu. Keuletan dan kekuatan besi tuang nodular lebih tinggi dari besi

tuang kelabu.

Page 20: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

2.3 Besi tuang putih (White cast iron)

Pada besi tuang putih, kandungan karbonnya tidak membentuk grafit melainkan

karbida (Fe3c). Sifat besi tuang ini sangat keras dan cocok untuk digunakan pada

peralatan dengan ketahanan aus tinggi seperti alat- alat penghancur (crusher), alat-alat

pertambangan, dll.

2.4 Besi tuang mampu tempa (Malleable cast iron)

Besi Tuang jenis ini dibuat dari Besi Tuang Putih dengan melakukan heat treatment

kembali yang tujuannya menguraikan seluruh gumpalan graphit (Fe3C) akan terurai menjadi

matriks Ferrite, Pearlite dan Martensite. Mempunyai sifat yang mirip dengan Baja.

2.5 Besi tuang graphite yang dipadatkan (Compacted Graphite Cast Iron)

Grafit besi dipadatkan (CGI), juga dikenal sebagai besi grafit vermicular (GJV,

VG, JV atau ggv dari Jerman : "Gusseisen mit Vermiculargraphit" ) besi grafit dipadatkan

berbeda dalam struktur dari yang di besi abu-abu karena partikel grafit lebih pendek dan

lebih tebal. Hal ini mengakibatkan adhesi yang lebih kuat antara grafit dan besi ,sehingga

memberikan materi yang lebih besar kekuatan tariknya

Page 21: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria
Page 22: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria
Page 23: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

B. PABRIKASI LOGAM

1. Forming operation : adalah dimana bentuk potongan logam dirubah dengan proses

defomasi plastis.

Jika proses deformasi plastis dilakukan diatas temperatur reskristalisasi maka proses

disebut pengerjaan panas (hot working), sedangkan jika dilakukan dibawah temperatur

reskristalisasi disebut pengerjaan dingin (cold working).

- pengerjaan panas : -

-

-

dimungkinkan untuk terjadinya deformasi yang

lebih besar

energi untuk melakukan deformasi lebih kecil

dari cold working

permukaan logam mengalami oksidasi

- pengerjaan dingin : -

-

-

kualitas permukaan logam yang lebih baik

kontrol dimensi lebih mudah

Proses forging, rolling, exrusion dan drawing bisa dilihat pada gambar dibawah ini

Page 24: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Forging:

Dilakukan dengan cara memukul potongan logam. Gaya diberikan pada cetak

yang mmbentuk produk logam. Contoh produk forging al: pada roda kereta api ,

kunci kunci, crank shft mobil dll.

Rolling

Proses dilakukan degan melewatkan logam pada 2 buah logam yang aikan

mengkompresi logam sehngga tebalnya berkurang. Produk yang di hasilkan bisa

berupa bulat, tiang 1 dan rel kereta api, plat dll.

Extrusion

Batangan logam didorong melalui cetakan dan produk akan berbentuk sesuai

yang dikehandaiki dan penampang yang lebih kecil. Produk extrusion al ;

batangan logam/ kawat, tube, dll.

Drawing

Dilakukan dengan cara menarik potongan logam pada sisi keluar cetakan.

Batangan logam,kawat, tube adalah produk produk yang bisa di hasaijkan

dengan drawing.

Page 25: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

2. Casting

Adalah proses pabrikasi di mana logam cair dituang. Casting dilakukan jika :

1. Bentuk akhir besar atau complicated

2. Kualitas dan kekuata bukan merupakan pertimbangan utama

3. Bahan logam mempunyaikeuletan rendah sehingga tidak bisa dilakukan

“forming operation “.

4. Paling ekonomis .

Sand casting (cetakan pasir )

Adalah metoda yang paling umum. Pasir digunakan sebagai bahan cetakan

potongan cetakan pasir di buat dengan memadatkan pasir ke pola yang berbentuk

dimensi yang diinginkan. Proses pencetakan dilakukan dengan mengalirkan

logam cair kedalam cetakan. Contoh produk : silinder blok mobil, fire hydrant,

fitting pipa yang besar-besar.

Die casting

Pada die casting, logam didorong masuk cetak pada tekanan tertentu dan

kecepatan tinggi dan kemudian logam membeku dengan menjaga

tekanan. Cetakannya biasanya dari baja. Cetakan bisa di gunakan berulang-ulang.

Logam coran biasanya dipakai yang mempunyai tiik leleh rendah seperti:

seng, almunium, dan magnesium.

Investment casting

Pola untuk membuat cetakan biasanya dipakai lilin atau palstik. Disekililing pola

dituang lumpur cair biasanya dari bahan gips. Setelah mengeras cetakan

dipanaskan sehingga lilin didalamnya menguap. Cetakan siap digunakan .

Teknik ini biasanya digunakan untuk cetakan dengan dengan kualitas tinggi. Dan

produk akhir yang tinggi. Contohnya : perhiasan, gigi palsu dll.

3. TEKNIK-TEKNIK LAIN

Page 26: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Metalurgi bubuk (powder methallurgy)

Dipakai untuk menghasilkan produk akhir yang tingkat kerapatan nya

tinggi. Proses dilakukan dengan memanfaatkan bubuk logam dan diikui dengan

perlakuan panas.

Pengelasan (Welding)

Pengelasan dilakukan untuk menyambung dua atau lebih potongan

menjadi satu potongan logam. Pengelasan dilakukan apabila membentuk

potongan logam menelan biaya tinggi atau susah untuk dilakukan.

Page 27: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Fungsi – Fungsi Zat Tambahan :

Untuk mendapatkan baja yang lebih baik lagi, diantaranya dilakukan penambahan beberapa

zat-zat berikut:

Molibdenum (Mo)

Penambahan Molibdenum (Mo) bertujuan untuk memperbaiki ketahanan korosi pitting dan

korosi celah Unsur karbon rendah

Kromium (Cr)

Penambahan kromium (Cr) bertujuan meningkatkan ketahanan korosi dengan membentuk

lapisan oksida (Cr2O3) dan ketahanan terhadap oksidasi temperatur tinggi.

Krom membentuk sebuah lapisan tidak aktif Kromium(III) Oksida (Cr2O3) ketika bertemu

oksigen. Lapisan ini terlalu tipis untuk dilihat, sehingga logamnya akan tetap berkilau. Logam

ini menjadi tahan air dan udara, melindungi logam yang ada di bawah lapisan tersebut.

Fenomena ini disebut Passivation

Nikel (Ni)

Penambahan nikel (Ni) bertujuan untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam media

pengkorosi netral atau lemah. Nikel juga meningkatkan keuletan logam. Penambahan nikel

meningkatkan ketahanan korosi tegangan.

Aluminium (Al)

Unsur aluminium (Al) meningkatkan pembentukan lapisan oksida pada temperature tinggi.

Titanium atau Niobium

penambahan unsur penstabil karbida (titanium atau niobium) bertujuan menekan korosi batas

butir pada material yang mengalami proses sensitasi.

Page 28: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Hot dan Cold Working

Hot working didefinisikan sebagi deformasi plastis logam di atas suhu

rekristaliasinya. Yang perlu diingat bahwa beda material beda suhu rekristalisasinya.

Misalnya tin / timah putih (Sn) pada suhu kamar, baja pada suhu 2000 0F, tungsten pada suhu

sampai 4000 0F belum mencapai daerah hot working. Kenaikan suhu berpengaruh terhadap

penurunan tegangan yield logam dan meningkatkan keuletannya.

Keuntungan Hot working

Pada suhu hot working, rekristalisasi mengeliminasi efek dari strain hardening

(pengerasan regang) sehingga tidak ada keniakan signifikan dalam kekuatan yield atau

kekerasan atau penurunan keuletan.

Kurva stress-strain sebenarnya mendatar di atas titik yield dan deformasi dapat

dipakai mengubah secara drastic bentuk logam tanpa takut akan retak atau diperlukan

gaya yang sangat besar.

Mengurangi atau menghilangkan ketidakhomogenan kimiawi

Pori-pori dapat dilas atau direduksi ukurannya selama deformasi

Struktur metalurgis dapat diubah untuk meningkatkan sifat akhir

Pada baja pada suhu rekristalisasi deformasi terjadi pada struktur Krista austenit FCC

yang lemah dan ulet dari pada ferrit BCC yang kuat dan stabil pada suhu rendah.

Kelemahan Hot working

Suhu tinggi dari hot working meningkatkan reaksi logam dengan sekitarnya

Toleransi yang miskin karena pemendekan termal dan kemungkinan pendinginan

yang tidak uniform

Struktur metalurgis mungkin juga tidak uniform Karena ukuran butir akhir tergantung

pada reduksi, suhu pada akhir deformasi dan faktor yang lain yang bervariasi

sepanjang benda kerja

Cold working adalah deformasi plastis logam di bawah suhu rekristalisasi. Proses

biasanya pada suhu kamar, tetapi penaikan suhu ringan biasa digunakan untuk meningkatkan

keuletan dan mengurangi kekuatan.

Keunggulan cold working dibanding hot working

Tidak diperlukan panas

Page 29: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Permuakan akhir yang diperolehlebih bagus

Kontrol dimensi lebih bagus sehingga sedikit/tidak memerlukan pemesinan lanjutan

Produk memiliki kemampuan reproduksi dan mampu tukar yang lebih bagus

Sifat kekuatan, kelelahan dan keausan ditingkatkan melalui strain hardening

Sifat terarah dapat diberikan

Problem kontaminasi diminimisasi

Kelemahan cold working

Diperlukan gaya yang lebih besar untuk memulai dan menyelesaikan proses cold work

Diperlukan perangkat yang lebih berat dan lebih kuat

Kurang keuletan

Permukaan logam harus bersih bebas sisik

Anneal antara mungkin diperlukan untuk mengkompen-sasi hilang keuletan yang

menyertai strain hardening

Pemberian sifat yang terarah mungkin merusak

Tegangan sisa yang tak diinginkan mungkin diproduksi

Sifat logam pada cold working

Kesesuaian suatu logam untuk dicold work ditentukan oleh sifat keuletan, di mana

sifat ini merupakan konsekuensi langsung dari struktur metalurgis. Kemudian proses cold

work mengubah struktur logam dan pada akhirnya mengubah sifat keuletan produk

Page 30: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

STRUKTUR POLIMER DAN APLIKASINYA

STRUKTUR POLIMER

Menurut Bahasa Latin polimer berasal dari dua kata yaitu poli dan meros. Poli berarti

banyak sedangkan meros berarti bagian, polimer berarti banyak bagian, terdiri dari banyak

monomer yang membentuk polimer. Sedangkan monomer adalah molekul sederhana dan

kecil yang menjadi penyusun molekul dan senyawa yang lebih besar dan kompleks.

MOLEKUL HIDROKARBON

Karena polimer kebanyakan adalah organic, bahan organik banyak berupa hidrokarbon,

yaitu mereka terdiri dari hidrogen dan karbon. Selanjutnya, ikatan intramolekul yang kovalen.

Setiap atom karbon memiliki empat elektron yang dapat berpartisipasi dalam ikatan kovalen,

sedangkan setiap atom hidrogen hanya memiliki satu elektron ikatan.

Sebuah ikatan kovalen tunggal terjadi ketika masing-masing dua atom ikatan

menyumbangkan satu elektron, sebagaimana sebuah molekul gas metana (CH4). Ikatan

ganda dan tiga antara dua atom karbon melibatkan berbagi dua dan tiga pasang elektron,

masing-masing. Misalnya, dalam etilena, yang memiliki rumus kimia C2H4, dua atom

karbon ganda terikat bersama, dan masing-masing juga tunggal terikat pada dua atom

hydrogen yang menunjukkan ikatan kovalen tunggal dan ganda, masing-masing. Contoh dari

ikatan rangkap tiga ditemukan dalam asetilena, C2H2.

Molekul yang memiliki ikatan kovalen dua dan tiga yang disebut tak jenuh. Artinya,

setiap atom karbon tidak terikat pada atom maksimum (empat) lainnya, karena itu, adalah

mungkin untuk atom lain atau kelompok atom untuk menjadi melekat pada molekul aslinya.

Selain itu, untuk hidrokarbon jenuh, semua ikatan adalah yang tunggal, dan tidak ada atom

baru dapat bergabung tanpa penghapusan lain yang sudah terikat.

MOLEKUL POLIMER

Molekul-molekul dalam polimer raksasa dibandingkan dengan molekul hidrokarbon

yang sudah dibahas, karena ukuran mereka mereka sering disebut sebagai

makromolekul.Dalam setiap molekul, atom-atom terikat bersama oleh ikatan kovalen

interatomik.

Untuk rantai karbon polimer, tulang punggung setiap rantai adalah string dari atom

karbon. Seringkali masing-masing atom tunggal karbon berikatan dengan dua atom karbon

yang berdekatan di kedua sisi, hal ini diwakili bagan dalam dua dimensi sebagai berikut:

Page 31: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Pertimbangkan lagi etilen hidrokarbon (C2H4), yang merupakan gas pada suhu kamar

dan tekanan dan memiliki struktur molekul berikut:

Jika gas etilen direaksikan dalam kondisi yang tepat, itu akan mengubah ke

polyethylene (PE), yang merupakan bahan polimer padat. Proses ini dimulai ketika sebuah

pusat aktif dibentuk oleh reaksi antara inisiator atau spesies katalis (R.) dan monomer etilen,

sebagai berikut:

Rantai polimer kemudian membentuk dengan penambahan berurutan unit monomer ini

molekul rantai aktif tumbuh. Situs aktif, atau elektron tidak berpasangan (dilambangkan

dengan. ), ditransfer ke masing-masing monomer akhir berturut-turut seperti yang terkait

dengan rantai. Hal ini dapat diwakili bagan sebagai berikut:

Hasil akhir, setelah penambahan unit monomer etilen banyak, adalah molekul

polyethylene. Ini struktur rantai polyethylene juga dapat direpresentasikan sebagai:

Representasi pada Gambar tidak sepenuhnya benar bahwa sudut antara atom karbon

tunggal berikat tidak 180˚ seperti yang ditunjukkan, melainkan dekat dengan 109˚.Sebuah

model tiga dimensi yang lebih akurat adalah salah satu di mana atom karbon membentuk pola

zigzag.

BERAT MOLEKULER

Page 32: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Berat molekul rata-rata dapat ditentukan dengan pengukuran berbagai sifat fisik seperti

viskositas dan tekanan osmotik. Ada beberapa cara untuk mendefinisikan berat molekul rata-

rata. Berat molekul rata-rata diperoleh dengan membagi rantai menjadi serangkaian rentang

ukuran dan kemudian menentukan fraksi jumlah rantai dalam setiap berbagai ukuran gambar

a. Jumlah berat molekul rata-rata dinyatakan sebagai:

Mi merupakan berat molekul rata-rata dari berbagai ukuran i, dan xi adalah fraksi dari jumlah

total rantai dalam berbagai ukuran yang sesuai.

Berat rata-rata molekul didasarkan pada fraksi berat molekul dalam rentang berbagai ukuran

(Gambar b). Hal ini dihitung berdasarkan:

Dimana Mi adalah berat molekul rata-rata dalam berbagai ukuran, sedangkan wi

menunjukkan fraksi berat molekul dalam interval ukuran yang sama.

Sebuah cara alternatif untuk mengungkapkan ukuran rata-rata rantai polimer adalah sebagai

derajat polimerisasi, DP, yang merupakan rata-rata jumlah unit berulang dalam rantai. DP

berkaitan dengan berat rata-rata jumlah molekul dengan persamaan:

dimana m adalah berat molekul unit berulang.

Kebanyakan sifat polimer dipengaruhi oleh panjang rantai polimer. Sebagai contoh,

peningkatan suhu leleh atau pelunakan dengan berat molekul meningkat (sampai sekitar

100.000 g/mol). Pada suhu kamar, polimer dengan rantai yang sangat singkat (yang memiliki

berat molekul pada urutan 100 g/mol) pada umumnya akan berbentuk sebagai cairan. Mereka

yang memiliki berat molekul sekitar 1000 g/mol akan berbentuk padatan lilin (seperti lilin

parafin) dan resin lembut. Polimer padat (kadang-kadang disebut polimer tinggi), yang

menjadi perhatian utama di sini, umumnya memiliki berat molekul berkisar antara 10.000 dan

Page 33: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

beberapa juta g/mol. Dengan demikian, bahan polimer yang sama dapat memiliki sifat sangat

berbeda jika diproduksi dengan berat molekul yang berbeda. Sifat-sifat lain yang bergantung

pada berat molekul meliputi modulus elastisitas dan kekuatan.

BENTUK MOLEKULER

Ikatan rantai tunggal mampu berputar dan membungkuk dalam tiga dimensi. Perhatikan

atom rantai pada Gambar a, sebuah atom karbon ketiga mungkin terletak pada setiap titik

pada kerucut dari revolusi dan masih subtend sekitar sudut 109˚ dengan ikatan antara dua

atom lainnya. Sebuah hasil segmen rantai lurus ketika atom rantai berurutan diposisikan

seperti pada Gambar b. Di sisi lain, rantai membungkuk dan memutar mungkin terjadi ketika

ada rotasi atom rantai ke posisi lain, seperti digambarkan pada Gambar c

Polimer terdiri dari sejumlah besar rantai molekul, yang masing-

masing dapat menekuk, terlilit, dan kusut seperti pada Gambar di

samping. Hal ini menyebabkan terjalinnya belitan rantai molekul,

situasi yang sama dengan benang pancing yang sangat kusut. Lilitan

acak ini dan keterbelitan molekul bertanggung jawab untuk sejumlah

karakteristik penting dari polimer, untuk menyertakan ekstensi elastis besar ditampilkan oleh

bahan karet.

STRUKTUR POLIMER

- POLIMER LINEAR

Polimer linier adalah mereka di mana unit

berulang yang bergabung bersama-sama ujung ke

ujung dalam rantai tunggal. Ini rantai panjang

yang fleksibel, yang diwakili secara skematik pada

Gambar a, di mana setiap lingkaran mewakili unit

berulang. Untuk polimer linier, mungkin ada

ikatan hidrogen antara rantai. Beberapa polimer

umum bahwa form dengan struktur linear adalah polietilen, poli (vinil klorida), polystyrene,

poli (metil metakrilat), nilon, dan fluorocarbons.

- POLIMER BERCABANG

Page 34: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Polimer dapat disintesis di mana sisi-cabang rantai yang terhubung ke yang utama,

seperti yang ditunjukkan secara skematik pada Gambar b, ini adalah dengan tepat disebut

polimer bercabang. Cabang-cabang dianggap sebagai bagian dari molekul-rantai utama,

mungkin hasil dari reaksi samping yang terjadi selama sintesis polimer. Efisiensi kemasan

rantai dikurangi dengan pembentukan cabang samping, yang menghasilkan penurunan

kepadatan polimer. Polimer yang membentuk struktur linear juga dapat bercabang. Misalnya,

high-density polyethylene (HDPE) terutama polimer linier, sedangkan low-density

polyethylene (LDPE) mengandung cabang rantai pendek.

- POLIMER SILANG

Dalam polimer silang, rantai linear berdekatan bergabung satu sama lain di berbagai

posisi oleh ikatan kovalen, yang diwakili dalam Gambar c. Proses dari silang dicapai baik

selama sintesis atau dengan reaksi kimia nonreversible. Seringkali, ikatan silang ini dilakukan

dengan atom yang terikat secara kovalen pada rantai. Banyak dari bahan karet elastis

mempunyai ikatan silang, dalam karet ini disebut vulkanisasi.

- POLIMER JARINGAN

Monomer multifungsi membentuk tiga atau lebih ikatan kovalen aktif membuat tiga-

dimensi jaringan (Gambar d) dan disebut polimer jaringan. Sebenarnya, polimer yang sangat

silang juga dapat diklasifikasikan sebagai polimer jaringan. Bahan-bahan ini memiliki sifat

mekanik dan termal yang khas, sedangkan epoksi, poliuretan, dan fenol-formaldehid

merupakan anggota grup ini.

KONFIGURASI MOLEKULER

Untuk polimer yang memiliki lebih dari satu atom samping atau kelompok atom terikat

pada rantai utama, keteraturan dan simetri susunan gugus samping dapat secara signifikan

mempengaruhi sifat. Misal :

dimana R merupakan gugus atom atau sisi lain dari hidrogen (misalnya, Cl, CH3). Salah satu

pengaturan yang mungkin ketika kelompok sisi R dari unit berulang berturut terikat pada

atom karbon alternatif sebagai berikut:

Hal ini ditetapkan sebagai konfigurasi kepala hingga-ekor. Komplemennya, konfigurasi

kepala hingga-head, terjadi ketika kelompok R terikat rantai atom yang berdekatan:

Page 35: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Dalam polimer kebanyakan, konfigurasi kepala hingga ekor mendominasi, sering

terjadi tolakan kutub antara kelompok R untuk head to head konfigurasi. Isomerisme juga

ditemukan dalam molekul polimer, konfigurasi atom dimana berbeda yang mungkin untuk

komposisi yang sama.

- STEREOISOMERISM

Stereoisomerism menunjukkan situasi di mana atom dihubungkan bersama dalam

urutan yang sama (kepala hingga-ekor), tetapi berbeda dalam penataan ruang mereka. Untuk

satu stereoisomer, semua kelompok R yang terletak di sisi yang sama dari rantai sebagai

berikut:

Ini disebut konfigurasi isotaktik. Diagram ini menunjukkan pola zigzag dari atom

karbon rantai. Selanjutnya, representasi dari geometri struktur dalam tiga dimensi penting,

seperti yang ditunjukkan oleh yang berbentuk irisan ikatan. Dalam konfigurasi sindiotaktis,

kelompok R sisi alternatif rantai:

ATAU

Konversi dari satu stereoisomer yang lain (misalnya, isotaktik ke sindiotaktis) tidak

mungkin dengan rotasi sederhana tentang ikatan rantai tunggal, ikatan ini harus terlebih

dahulu dipotong, kemudian setelah rotasi yang tepat, mereka kembali terbentuk. Pada

kenyataannya, polimer tertentu tidak menunjukkan hanya satu dari konfigurasi ini, bentuk

dominan tergantung pada metode sintesis.

- ISOMERISME GEOMETRIS

Isomer geometri, yang mungkin dalam unit berulang yang memiliki ikatan rangkap

antara atom-atom rantai karbon. Terikat pada setiap atom karbon berpartisipasi dalam ikatan

rangkap adalah kelompok sisi, yang dapat terletak di salah satu sisi rantai atau sebaliknya.

Pertimbangkan unit isoprena berulang memiliki struktur:

Page 36: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

di mana kelompok CH3 dan atom H diposisikan pada sisi yang sama dari ikatan

rangkap. Ini disebut struktur cis, dan polimer yang dihasilkan, cis-poliisoprena, adalah karet

alam. Untuk isomer alternatif

struktur trans, yang CH3 dan H berada di sisi berlawanan dari ikatan rangkap. Trans-

poliisoprena, kadang-kadang disebut getah perca, memiliki sifat yang jelas berbeda dari karet

alam sebagai akibat dari konfigurasi perubahan ini. Konversi trans ke cis, atau sebaliknya,

tidak mungkin oleh rotasi ikatan rantai sederhana karena ikatan rantai ganda sangat kaku.

Meringkas bagian sebelumnya, molekul polimer dapat dicirikan dalam hal ukuran,

bentuk dan struktur. Ukuran molekul ditentukan dalam hal berat molekul (atau derajat

polimerisasi). Bentuk molekul berhubungan dengan derajat memutar rantai, melingkar, dan

membungkuk. Struktur molekul tergantung pada cara di mana unit struktural bergabung

bersama-sama. Linier, bercabang, silang, dan struktur jaringan adalah mungkin, di samping

konfigurasi isomerik beberapa (isotaktik, sindiotaktis, ataktik, cis, dan trans).

POLIMER TERMOPLASTIK DAN TERMOSETTING

Respon dari polimer terhadap kekuatan mekanik pada temperatur tinggi berhubungan

dengan struktur molekul yang dominan. Bahkan, salah satu skema klasifikasi untuk materi-

materi ini sesuai dengan perilaku dengan meningkatnya suhu. Termoplastik (atau polimer

termoplastik) dan termoset (atau polimer termoseting) adalah dua subdivisi. Termoplastik

melunak bila dipanaskan (dan akhirnya mencair) dan mengeras bila didinginkan-proses yang

benar-benar reversibel dan dapat diulang. Pada tingkat molekuler, karena suhu dinaikkan,

kekuatan ikatan sekunder berkurang (dengan gerakan molekul meningkat) sehingga gerakan

relatif dari rantai yang berdekatan difasilitasi ketika penekanan diterapkan. Hasil degradasi

ireversibel ketika termoplastik polimer cair dinaikkan sampai suhuyang terlalu tinggi. Selain

itu, termoplastik relatif lembut. Kebanyakan polimer linier dan mereka memiliki beberapa

struktur bercabang dengan rantai fleksibel termoplastik. Bahan-bahan ini biasanya dibuat

oleh aplikasi simultan panas dan tekanan. Contoh polimer termoplastik umum termasuk

polietilen, polistiren, poli (etilena tereftalat), dan poli (vinil klorida).

Polimer termoseting adalah polimer jaringan. Mereka menjadi permanen keras selama

pembentukan dan tidak melunak pada pemanasan. Polimer jaringan memiliki ikatan silang

kovalen antara rantai molekul yang berdekatan. Selama perawatan panas, ikatan ini

menambatkan rantai bersama-sama untuk melawan gerakan rantai vibrasi dan rotasi pada

suhu tinggi. Dengan demikian, bahan tidak melunak bila dipanaskan. Pengikatan Silang

Page 37: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

biasanya luas, dalam 10 sampai 50% dari unit berulang ini merupakan rantai silang. Hanya

pemanasan pada suhu yang berlebihan akan menyebabkan pemutusan ikatan silang dan

degradasi polimer. Polimer termoset umumnya lebih keras dan lebih kuat dari termoplastik

dan memiliki stabilitas yang lebih baik dimensi. Sebagian besar polimer jaringan silang dan,

yang meliputi karet divulkanisir, epoxies, dan fenolat dan beberapa resin poliester, adalah

termoseting.

KOPOLIMER

Kimiawan polimer dan ilmuwan terus mencari bahan baru yang dapat dengan mudah

dan ekonomis disintesis dan dibuat, dengan sifat ditingkatkan atau kombinasi properti yang

lebih baik daripada yang ditawarkan oleh homopolimer dibahas sebelumnya. Satu kelompok

bahan-bahan adalah kopolimer.

Tergantung pada proses polimerisasi dan fraksi relatif jenis ulangi unit, pengaturan

urutan yang berbeda sepanjang rantai polimer yang mungkin. Untuk satu, seperti

digambarkan pada Gambar a, dua unit yang berbeda secara acak tersebar di sepanjang rantai

dalam apa yang disebut kopolimer acak. Untuk kopolimer bergantian, seperti namanya, unit

berulang dua posisi rantai alternatif, seperti yang diilustrasikan pada b. Sebuah kopolimer

blok adalah satu di mana unit berulang identik berkerumun di blok sepanjang rantai (Gambar

c). Akhirnya, cabang samping homopolimer dari satu jenis dapat dicangkokkan ke rantai

homopolimer utama yang terdiri dari unit ulangi yang berbeda, seperti material disebut

kopolimer cangkok (Gambar d).

KRISTALINITAS POLIMER

Keadaan kristal mungkin ada dalam bahan polimer. Namun, karena melibatkan molekul

bukan dari atom atau ion, seperti dengan logam dan keramik, pengaturan atom akan lebih

kompleks untuk polimer. Substansi molekuler memiliki molekul kecil (misalnya, air dan

metana) biasanya baik benar-benar kristal (sebagai padatan) atau benar-benar amorf (seperti

cairan). Sebagai konsekuensi dari ukuran dan sering kompleksitas, molekul polimer

seringkali hanya sebagian kristal (atau semicrystalline), memiliki daerah kristal tersebar

dalam bahan amorf tersisa. Setiap gangguan rantai atau isalignment akan mengakibatkan

wilayah amorf, suatu kondisi yang cukup umum, karena memutar, pengkusutan, dan

Page 38: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

melingkar dari rantai mencegah penataan yang ketat dari setiap segmen setiap rantai. Efek

struktural lainnya juga berpengaruh dalam menentukan tingkat kristalinitas.

Derajat kristalinitas dapat berkisar dari sepenuhnya amorf hampir seluruhnya (sampai

sekitar 95%) kristal, sebaliknya, spesimen logam hampir selalu seluruhnya kristal, sedangkan

keramik banyak baik benar-benar kristal atau benar-benar bentuk non-kristalin. Kepadatan

dari polimer kristalin akan lebih besar daripada satu amorf dari berat molekul dan bahan yang

sama, karena rantai yang lebih erat dikemas bersama-sama untuk struktur kristal. Derajat

kristalinitas oleh berat dapat ditentukan dari pengukuran kepadatan yang akurat, sesuai

dengan:

di mana ρs adalah densitas spesimen yang kristalinitas persen akan ditentukan, ρa adalah

kepadatan dari polimer amorf, dan ρc adalah densitas polimer kristalin sempurna. Nilai-nilai

ρa dan ρc harus diukur dengan cara eksperimen lain.

Derajat kristalinitas polimer tergantung pada laju pendinginan selama pemadatan serta

pada konfigurasi rantai. Selama kristalisasi pada pendinginan melalui titik leleh, rantai yang

sangat acak dan terjerat dalam cairan kental, harus mengasumsikan diperintahkan untuk

konfigurasi. Agar hal ini terjadi, waktu yang cukup harus memungkinkan untuk rantai untuk

bergerak dan menyesuaikan diri.

Untuk polimer linier, kristalisasi mudah dicapai karena ada beberapa pembatasan untuk

mencegah keselarasan rantai. Setiap cabang samping mengganggu kristalisasi, sehingga

polimer bercabang tidak pernah sangat kristalin, bahkan, percabangan berlebihan dapat

mencegah kristalisasi apapun. Sebagian besar polimer jaringan dan silang hampir sepenuhnya

amorf karena crosslinks mencegah rantai polimer dari menata ulang dan menyelaraskan ke

dalam struktur kristalin. Sebuah polimer silang sedikit yang sebagian kristalin. Berkenaan

dengan stereoisomer, polimer ataktis sulit untuk mengkristal, namun, isotaktik dan

sindiotaktis polimer mengkristal jauh lebih mudah karena keteraturan geometri dari

kelompok sisi mempermudah proses pas bersama rantai yang berdekatan. Untuk kopolimer,

sebagai aturan umum, unit berulang lebih teratur dan acak pengaturan, semakin besar

kecenderungan untuk pengembangan noncrystallinity. Untuk kopolimer bergantian dan blok

ada beberapa kemungkinan kristalisasi. Di sisi lain, kopolimer acak dan cangkok biasanya

amorf. Sampai batas tertentu, sifat fisik bahan polimer dipengaruhi oleh derajat kristalinitas.

Kristal polimer biasanya lebih kuat dan lebih tahan terhadap peleburan dan pelunakan oleh

panas.

Page 39: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

KRISTAL POLIMER

Struktur daerah kristalin dapat disimpulkan dengan pemeriksaan kristal polimer

tunggal, yang dapat tumbuh dari larutan encer. Kristal ini secara teratur berbentuk, platelet

tipis (atau lamellae), kira-kira 10 sampai 20 nm tebal, dan pada urutan 10μm panjang.

Seringkali, platelet akan membentuk struktur berlapis-lapis, seperti yang ditunjukkan dalam

mikrograf elektron dari kristal tunggal polyethylene pada Gambar dibawah ini.

Rantai molekul dalam setiap kali lipat platelet bolak-balik pada diri mereka sendiri,

dengan lipatan yang terjadi di muka, struktur ini, tepat disebut model rantai-dilipat,

diilustrasikan secara skematik pada Gambar berikut.

Setiap platelet akan terdiri dari sejumlah molekul, namun, panjang rantai rata-rata akan

jauh lebih besar dari ketebalan platelet.

Sebagian besar Polimer banyak yang mengkristal dari

lelehan yang merupakan semicrystalline dan membentuk

struktur sferulit. Seperti tersirat oleh nama, sferulit masing-

masing mungkin tumbuh menjadi kasar berbentuk bulat, salah

satunya, seperti yang ditemukan dalam karet alam, ditunjukkan

dalam mikrograf elektron transmisi dalam foto (d) bab-bab

pembuka ini. Sferulit terdiri dari agregat pita seperti rantai-

dilipat kristalit (lamellae) sekitar 10 nm tebal yang memancar

Page 40: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

keluar dari sebuah situs nukleasi tunggal di tengah. Dalam mikrograf elektron, lamellae ini

muncul sebagai garis putih tipis. Struktur rinci sferulit yang digambarkan secara skematik

pada Gambar. Ditampilkan di sini adalah rantai-dilipat individu kristal lamelar yang

dipisahkan oleh bahan amorf. Ikatan-rantai molekul yang bertindak sebagai penghubung

antara lulus link lamellae yang berdekatan melalui daerah amorf.

Spherulites dianggap analog polimer dari biji-bijian dalam logam dan keramik

polikristalin. Namun, seperti yang dibahas sebelumnya, setiap sferulit terdiri dari banyak

kristal lamelar yang berbeda, di samping itu, beberapa materi amorf, Polyethylene,

polypropylene, poli (vinil klorida), politetrafluoroetilena, dan bentuk nilon struktur

spherulitic ketika mereka mengkristal dari mencair.

CACAT PADA POLIMER

Konsep cacat titik berbeda dalam polimer dibandingkan logam dan keramik, sebagai

konsekuensi dari makromolekul seperti rantai dan sifat dari keadaan kristalin untuk polimer.

Titik cacat serupa dengan yang ditemukan dalam logam telah diamati di daerah kristalin dari

bahan polimer, ini termasuk kekosongan dan atom interstisial dan ion. Ujung rantai dianggap

cacat karena mereka secara kimiawi berbeda dengan unit rantai normal. Kekosongan juga

dikaitkan dengan ujung rantai15. Namun, cacat tambahan dapat dihasilkan dari cabang dalam

rantai polimer atau segmen rantai yang muncul dari kristal. Bagian rantai dapat meninggalkan

kristal polimer dan masukkan kembali pada titik yang lain, menciptakan lingkaran, atau dapat

memasukkan kristal kedua untuk bertindak sebagai ikatan molekul13. Dislokasi ulir juga

terjadi pada kristal polimer15. Ketidakmurnian atom / ion atau kelompok atom / ion dapat

dimasukkan dalam struktur molekul sebagai interstisi, mereka juga dapat dikaitkan dengan

rantai utama atau cabang samping sebagai pendek. Selain itu, permukaan rantai-dilipat

lapisan13 dianggap cacat antarmuka, seperti juga batas antara dua wilayah yang berdekatan

dengan kristalin.

DIFUSI PADA MATERIAL POLIMER

Untuk bahan polimer, minat kita sering dalam gerakan difusif molekul asing kecil

(misalnya, O2, H2O, CO2, CH4) antara rantai molekul, bukan dalam gerakan difusif atom

rantai dalam struktur polimer. Permeabilitas sebuah polimer dan karakteristik penyerapan

berhubungan dengan sejauh mana zat asing berdifusi ke dalam bahan. Penetrasi dari bahan-

bahan asing dapat menyebabkan reaksi pembengkakan dan/atau bahan kimia dengan molekul

polimer, dan sering degradasi sifat material mekanik dan fisik.

Page 41: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Tingkat difusi ini lebih besar melalui daerah amorf daripada melalui daerah kristalin,

struktur bahan amorf lebih "terbuka". Mekanisme difusi ini dapat dianggap analog dengan

difusi interstisial dalam logam-yang, dalam polimer, gerakan difusif terjadi melalui rongga

kecil antara rantai polimer dari satu daerah amorf terbuka ke yang terbuka yang berdekatan.

Ukuran molekul asing juga mempengaruhi laju difusi: molekul yang lebih kecil menyebar

lebih cepat daripada yang lebih besar. Selain itu, difusi adalah lebih cepat untuk molekul

asing yang secara kimiawi inert daripada mereka yang berinteraksi dengan polimer.

Salah satu langkah dalam difusi melalui membran polimer adalah pembubaran spesies

molekul dalam bahan membran. Pelarutan ini adalah proses tergantung waktu, dan, jika lebih

lambat dari gerakan difusif, dapat membatasi tingkat keseluruhan difusi. Akibatnya, sifat

difusi dari polimer sering dicirikan dalam hal koefisien permeabilitas (dilambangkan dengan

PM), di mana untuk kasus keadaan setimbang difusi melalui membran polimer, hukum

pertama Fick diubah sebagai

Dalam ungkapan ini, J adalah fluks difusi gas melalui membran [(cm3 STP) / (cm2. s)],

PM adalah koefisien permeabilitas, x adalah ketebalan membran, dan P adalah perbedaan

tekanan gas di membran. Untuk molekul kecil dalam polimer nonglassy koefisien

permeabilitas dapat diperkirakan sebagai produk dari koefisien difusi (D) dan kelarutan

spesies menyebar dalam polimer (S)-yaitu,

Untuk beberapa aplikasi, tingkat permeabilitas rendah melalui bahan polimer yang

diinginkan, seperti makanan dan minuman kemasan dan ban mobil dan ban dalam. Membran

polimer sering digunakan sebagai filter, untuk selektif memisahkan satu spesies kimia dari

yang lain (atau yang lainnya) (yaitu, desalinasi air). Dalam Contoh seperti itu biasanya terjadi

bahwa tingkat perembesan zat yang akan disaring secara signifikan lebih besar daripada zat

lainnya.

Page 42: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

PERILAKU MEKANIK POLIMER

Yang dibahas pertama adalah perilaku tegangan-regangan dapat dilihat pada gambar

berikut :

Penjelasan gambar :

- Kurva A merupakan karakter tegangan-regangan untuk polimer brittle dimana tidak

terjadi proses pemanjangan dahulu melainkan langsung patah

- Kurva B untuk material plastis ; dimana disini terjadi pemanjangan saat diberikan

tegangan dan regangan

- Kurva C untuk polimer elastis total ; regangan dapat dipulihkan dengan memberikan

tegangan rendah. Polimer ini disebut elastomer

Ditinjau lebih jauh mengenai kurva polimer plastis dengan gambar :

Tensile Strain (TS) adalah tekanan saat terjadi fraktur sedangkan yield strength (σy)

adalah tekanan maksimal dimana polimer belum patah. Nilai strength untuk polimer plastis

diambil dari nilai tensile stress.

Karakteristik dari polimer adalah :

Page 43: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Modulus Elastiknya antara 4 GPa sampai 7 GPa

GPa merupakan satuan modulus elastik. Modulus elastik pada logam jauh lebih besar

dari pada modulus elastik polimer yaitu antara 48 GPa sampai 410 GPa.

Kekuatan peregangan maksimum 100 MPa

Untuk polimer dengan tingkat keelastisan tinggi, dapat meregang sampai 1000% ;

sangat elastis sekali

Sensitif pada perubahan suhu dibawah suhu kamar ; bisa dijelaskan dengan gambar

berikut :

Saat 4oC material total brittle lalu saat suhu dinaikkan sampai 20

oC dan 30

oC terjadi

pemanjangan saat diberikan regangan dan tegangan. 50oC sampai 60

oC terjadi deformasi

plastis. Terlihat penaikan temperatur berpengaruh terhadap karakter regangan-tegangan

Kurva Modulus Relaksasi Berbagai BahanTerhadap Suhu

Penjelasan gambar :

- Kurva A untuk kristalin isotaktik ; nilai modulus relaksasinya paling besar pada suhu

yang sama dibanding kedua grafik lainnya. Hal ini dikarenakan materialnya bersifat

kristal (susunan molekulnya teratur) sehingga bersifat duktile

Page 44: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

- Kurva B untuk crosslinked isotaktik ; crosslinked artinya ada hubungan antara

molekul yang satu dengan yang lain. Setelah melewati suhu 150oC, kurva lurus berarti

batas polimer tersebut bekerja pada suhu 150oC

- Kurva C untuk amorf ; nilai modulus relaksasinya paling rendah diantara yang lain.

Hal ini disebabkan susunan molekulnya tidak teratur sehingga tingkat duktilitasnya

rendah

Deformasi Makroskopik

Deformasi makroskopik pada polimer semikristalin terlihat pada gambar :

Keterangan gambar :

Awalnya polimer ini tidak mengalami deformasi. Diatas yield point, terjadi penciutan

(necking) yang disertai proses kristalisasi sehingga terjadi penguatan lokal dan penurunan

laju deformasi.

Deformasi Viskoelastis

Viskoelastisitas adalah mekanisme gabungan antara rubbery solid dengan liquid pada

suhu intermediate. Dimana rubbery solid terjadi pada suhu rendah sedangkan liquid terjadi

pada suhu tinggi. Modulus relaksasi viscoelastic Er(t) yaitu modulus elastik untuk polimer

viskoelastik yang bergantung terhadap waktu.

Rumusnya : ( ) ( )

Dengan σ(t) adalah tekanan yang bergantung terhadap waktu sedangkan ε0 adalah

besar regangan yang cenderung konstan.

Viskoelastik Creep

Page 45: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Deformasi yang bergantung waktu ketika besar tekanan cenderung konstan disebut

viskoelastik creep yang terjadi pada suhu ruang dan dibawah tekanan saat yield strength.

Nilai creep atau modulus creep Ec(t) memiliki rumus :

( ) ( )

( )

Dengan σ0 adalah tekanan yang konstan sedangkan ε adalah regangan yang

bergantung terhadap waktu.

Kepatahan Pada Polimer

Kekuatan patah polimer lebih rendah dibanding logam dan keramik. Ada dua

fenomena keretakan pada polimer yaitu crack dan craze. Dapat dilihat pada gambar berikut :

Penjelasan crack :

Saat muatan didalam bridge merentang, bridge tersebut memanjang lalu putus sehingga

menyebabkan microvoid tumbuh dan menyatu.

Penjelasan craze :

Craze terjadi lokalisasi yielding dimana microvoidsnya saling berhubungan. Craze mampu

membuat muatan didalam bridge untuk keluar dari permukaan. Craze tumbuh lebih dahulu

dari pada crack untuk menyerap energi patah dan meningkatkan ketangguhan patah dari

polimer. Craze terjadi pada thermoplastic.

Karakteristik Mekanik

1. Impact Strength

Brittle atau tidaknya suatu polimer menyatakan impact strengthnya. Pada

semikristalin dan amorf brittle pada saat suhu rendah. Brittle adalah keadaan langsung

patah tanpa adanya perpanjangan terlebih dahulu, itu berarti semikristalin dan amorf

memiliki impact strength yang rendah.

Page 46: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

2. Fatigue (Kelelahan)

Tiap polimer memiliki limit fatiguenya masing-masing seperti yang ditunjukkan pada

gambar diatas. Penjelasan gambar :

- Kurva PET dan Nylon linear berarti kepatahannya bergantung dengan amplitudo

tekanan dengan hubungan yang berbanding terbalik

- Kurva PS, PMMA, PP, PE, dan PTPE tidak linear berarti kepatahannya tidak

bergantung pada amplitudo tekanan

3. Tear Strength dan Hardness

Tear strength adalah energi yang diperlukan untuk memotong spesimen

berdasarkan geometrinya. Tear strength berhubungan dengan daya rentang polimer

tersebut. Makin besar daya rentangnya maka makin besar pula tear strentgh-nya.

Sedangkan hardness adalah tingkat kekuatan suatu polimer. Makin rapat susunan

molekulnya maka makin tinggi tigkat hardness polimer tersebut.

MEKANISME DEFORMASI DAN PENGUATAN PADA POLIMER

Deformasi dibagi menjadi dua yaitu deformasi semikristalin dan elastomers. Deformasi

semikristalin dibagi menjadi dua yaitu :

1. Deformasi elastis

Deformasi elastis terjadi sebagai respon dari tekanan daya rentang. Bentuk responnya

adalah pemanjangan rantai molekulnya. Ada kemungkinan terjadi perubahan letak

Page 47: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

molekul karena ikatan antar molekulnya adalah ikaan van der waals sehingga molekul

masih bisa lepas dari ikatannya.

2. Deformasi plastis

Deformasi plastis terjadi karena interaksi lamellar dan amorf. Untuk lebih jelasnya

lihat gambar berikut :

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Mekanisme Polimer Semikristalin

1. Berat Molekul

Kekuatan daya rentang polimer akan naik jika berat molekul

naik. Nilai rata-rata berat molekul disimbolkan dengan TS yang memiliki rumus :

Keterangan :

Page 48: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

TS~ adalah kekuatan daya rentang saat berat molekulnya tak hingga

A bernilai konstan

adalah nilai rata-rata berat molekul

2. Derajat Kristalisasi

Makin besar derajat kristalisasinya makin besar modulus daya rentang polimer

semikristalin tersebut karena derajat kristalisasi menunjukkan seberapa besar teratur

bentuk polimer tersebut. Makin teratur suatu polimer maka kemampuannya untuk

memanjang juga semakin besar

Untuk lebih jelasnya, lihat gambar berikut :

Terlihat bahwa makin besar berat molekulnya maka akan tingakt ductile-nya pun

bertambah sehingga memiliki daya rentang yang lebih besar.

3. Predeformasi dengan Drawing

Peningkatan kekuatan mekanik dan modulus daya rentang dapat terjadi bila

ada deformasi permanen. Deformasi permanen ini disebut dengan drawing. Proses ini

dapat diterapkan pada fiber dan film.

Selama drawing, rantai molekul masuk ke rantai mlekul lainnya lalu menyatu.

Derajat kekuatan dan kekerasan sangat bergantung pada tingkat deformasi. Proses

drawing terjadi pada kondisi anisotropic.

Daya rentang dan kekuatan nilainya akan naik selama proses deformasi.

Daya rentang naik dengan faktor 2/5 dari material yang tidak sejajar. Saat

amorf mengalami drawn, suhu akan naik.

4. Heat Treating

Page 49: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Heat treating disebut juga annealing. Peningkatan suhu annealing dapat menyebabkan

:

a. Peningkatan modulus daya rentang

b. Peningkatan yield strength

c. Penurunan duktilitas

Deformasi Elastomers

Deformasi elastomers sangat berhubungan dengan entropi (derajat ketidakteraturan

sistem). Elastomers ditekan menyebabkan rantainya melurus dan menjadi sejajar. Entropi

meningkat jika rantai kembali ke kontur linked dan coiled-nya. Deformasi elastomers

dilakukan dengan vulcanization.

Kriteria polimer elastomers adalah :

1. Tidak mudah mengkristal ; karena bahan elastomer adalah amorf yang mempunyai

rantai molekul bergulung dan berhubungan dibawah tekanan

2. Rotasi dari ikatan rantai harus relatif bebas bagi rantai coiled merespon gaya yang

diberikan

3. Memiliki deformasi elastis yang besar

4. Memiliki suhu diatas suhu transisi glass ; dibawah suhu transisi glass elastomer akan

menjadi brittle

Vulcanization

Vulcanization adalah peristiwa crosslinked pada elastomer, terjadi akibat reaksi kimia

non reversibel yang biasanya menaikkan suhu. Pada hampir semua reaksi vulkanisasi, sulfur

ditambahkan pada pemanasan elastomer ; rantai sulfur dengan rantai elastomer saling

berhubungan (crosslink), seperti pada reaksi berikut :

Keterangan :

m dan n adalah atom sulfur

Page 50: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Terjadinya crosslink ini menyebabkan atom karbon yang semula doubly bonded

mejadi double bpunded karena satu rantai karbonnya digunakan untuk berikatan dengan atom

sulfur.

FENOMENA KRISTALISASI, MELTING, DAN GLASS TRANSITION PADA

POLIMER

a. Kristalisasi

Ada dua proses di kristalisasi yaitu nukleasi dan pertumbuhan kristal. Saat

didinginkan melewati suhu lelehnya, nuklei dari molekul-molekul menyatu dan

membentuk susunan yang teratur yaitu berupa layer rantai bertingkat. Jika diatas suhu

melting maka nuklei tidak stabil dan membuat susunan molekul menjadi acak. Selama

proses pertumbuhan kristal, nuklei terus tumbuh dimana pertumbuhannya sejajar

dengan segmen rantai molekul. Rumus kristalisasi yang berhubungan terhadap waktu

:

( )

Keterangan :

k dan n adalah waktu yang nilainya cenderung konstan dimana nilainya bergantung

pada sistem kristal

Nilai kristalisasi bergantung pada suhu kristalisasi dan berat molekul polimer.

Seperti terlihat pada gambar berikut :

Semakin lama waktunya maka semakin tinggi kristalisasi yang terjadi.

Semakin tinggi suhunya maka makin lama waktu yang dibutuhkan untuk nilai

kristalisasi yang sama pada suhu yang lebih rendah.

Page 51: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

b. Melting

Suhu melting adalah suhu saat polimer kristal berubah menjadi liquid.

Fenomena ini terjadi karena pemanasan pada suhu melting (Tm). Selama suhu

melting, molekul polimer menjadi tidak teratur.

Faktor-faktor yang mempengaruhi Melting adalah :

- Berat molekul ; makin besar berat molekulnya maka makin besar pula Tm-nya

- Densitas ; semakin tinggi densitas (berarti semakin rapat molekul polimer tersebut)

maka semakin tinggi melting temperaturnya (Tm). Contoh pada table 15.2 Tm linear

polimer (137oC) sedangkan polyethylene (115

oC)

c. Transisi Glass

Transisi glass terjadi pada amorf dan polimer semikristalin. Suhu transisi glass adalah

saat liquid berubah menjadi bentuk rubbery kemudian menjadi rigid solid. Saat suhu

dibawah Tg, molekul hampir beku sedangkan saat suhu diatas Tg molekul akan

mengalami gerak translasi dan rotasi.

Suhu transisi glass akan mengalami kenaikan jika ukuran molekul besar, polaritas

atom besar, ikatan rantai ganda dan rantai aromatik karena akan mengeraskan molekul

sehingga berat molekul menjadi lebih besar

d. Melting dan Transisi Glass

Penjelasan gambar :

- Kurva A untuk amorf sempurna ; perubahan volume spesifik terjadi secara kontinu

saat suhu melting (Tm) tetapi terjadi penurunan slope saat suhu transisi glass (Tg)

Page 52: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

- Kurva B untuk semikristalin ; saat suhu melting (Tm) terjadi perubahan volume

spesifik yang diskontinu tapi fasenya adalah amorf

- Kurva C untuk kristalin ; saat suhu melting (Tm) terjadi perubahan volume spesifik

yang diskontinu

TIPE-TIPE POLIMER

1. Plastik

Plastik mengalami deformasi dahulu saat diberikan regangan sebelum

akhirnya patah saat telah melewati fatigue limitnya. Plastik memiliki tingkat

kristalisasi yang rendah. Beberapa jenis plastik bersifat sangat kaku dan brittle.

Beberapa lainnya bersifat fleksibel. Plastik banyak digunakan pada bahan alat-alat

elektronik, helm, lensa, fiber optic, pipa, dll.

2. Fiber

Karakteristiknya :

a. Dapat memanjang sampai perbandingan panjang dengan diameternya sebesar

100:1

b. Memiliki kekuatan daya rentang yang tinggi ; akan mengalami kenaikan jika

derajat kristalisasi naik

c. Modulus elastisitas tinggi

d. Banyak digunakan pada industri tekstil

3. Coating

Digunakan untuk melapisi suatu bahan karena memiliki kemampuan melindungi

bahan dari korosi, memperindah penampilan bahan, dan meningkatkan daya

osilasi listrik

4. Adhesive ; material yang ditambahkan ke material lain agar didapat material yang

kekuatan gesernya besar dan kekuatannya turun dengan cepat saat penaikan suhu

Page 53: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

5. Film

Karakteristiknya antara lain ketebalan antara 0.025 sampai 0.125 mm, densitas

rendah, derajat fleksibilitas tinggi

6. Foam

Merupakan material plastik yang memiliki persentase volume yang tinggi pada

pori-porinya.

7. Advanced Material

a. Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE)

Merupakan polyethylene linear yang memiliki berat molekul sangat

tinggi. Karakteristiknya antara lain resistansi tinggi, koefisien friksi rendah ;

friksi adalah gaya yang timbul akibat sentuhan pergeseran antara dua

permukaan yang bersentuhan. akibat gesekan, memiliki resistansi kimia baik,

dapat meredam suara dan energi absorbsi, dapat meningkatkan daya osilasi

listrik.

Biasanya digunakan untuk lapisan permukaan ice skating, bagian

tengah bola golf, lorong bowling, dan permukaan bawah ski.

b. Liquid Crystal Polymers

Karakteristiknya adalah :

- Stabilitias suhu yang sempurna ; dapat digunakan sampai 230oC

- Kaku dan kuat ; modulus daya rentangnya antara 10 sampai 24 Gpa

- Memiliki dampak kekuatan yang tinggi

- Digunakan untuk LCD, digital wtches, laptop, komputer, dan berbagai display digital

lainnya.

SINTESIS POLIMER DAN PROSESNYA

Polimerisasi atau proses pembentukan polimer ada dua cara yaitu :

Page 54: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

1. Reaksi Adisi

Monomer bersatu membentuk rantai makromolekul. Monomer berfungsi

bifunctional.

Prosesnya adalah :

Atom R masuk pada rantai molekul tersebut dan berikatan dengan atom C. Sehingga

ikatan rangkap C akan putus dan menjadi ikatan tunggal. Satu atom C yang lain

menjadi tidak berpasangan.

2. Kondensasi Polimerisasi

Reaksi kimia antara lebih dari satu monomer dan akan menghasilkan produk berupa

air (H2O). Prosesnya adalah :

Cara lain mensintesis polimer adalah dengan menambahkan polimer aditif.

Polimer aditif antara lain :

1. Filler

Dapat meningkatkan kekuatan daya rentangnya, resistansi abrasi, ketangguhan, dan

stabilitas suhu.

2. Plastilizers

Page 55: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

Dapat meningkatkan fleksibilitas, duktilitas, dan ketangguhan polimer. Partikel

plastilizers yang kecil dapat masuk diantara molekul polimer sehingga jarak antar

rantai polimer berkurang.

3. Stabilizers

Proses oksidasi sering terjadi pada proses kimia karena ada interaksi antara atom

oksigen dengan molekul polimer. Untuk meniadakan proses oksidasi tersebut maka

digunakan stabilizers.

4. Colorants

Berpengaruh terhadap warna dari polimer. Colorants dicampurkan pada pigmen.

Pigmen pada material filler kecil dan transparan dan memiliki indeks bias yang

hampir sama dengan polimer induk sehingga akan mempengaruhi warna polimer.

5. Flame Retardants

Warna yang mecolok atau menarik (flammabilitty) sangat penting bagi industri tekstil

dan mainan anak. Tingkat flammability polimer dapat dinaikkan dengan memberi

flame retardants.

Teknik Pembentukan Plastik (Molding)

1. Compression dan Transfer Molding

Material pembuat plastik dimasukkan ke dalam mold lalu kedua bagian mold

dipanaskan sehingga mold makin dekat dan material tersebut menjadi kental. Lalu

kulit material tercampur dan dingin sampai menjadi disc, disebut dengan preform.

Pemanasan membuat material meleleh. Diberikan tekanan ke seluruh permukaan

material tersebut sehingga terbentuk plastik yang diinginkan.

Page 56: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

2. Injection Molding

Muatan bergerak dari cylinder ke ram dengan pergerakan memutar. Kemudian

muatan terdorong pada heating chamber, disini thermoplastic meleleh menjadi kental.

Selanjutnya, plastik yang sudah meleleh tersebut masuk lagi ke ram, melalui nozzle

lalu ke mold cavity. Tekanan dipertahankan selama proses molding. Lalu, mold

terbuka dan terbentuklah plastik.

3. Blow Molding

Sebuah material ditempatkan pada suatu wadah kemudian diletakkan di

dasarnya. Lalu ditekan dengan sebuag benda berbentuk silinder. Kemudian

silindernya diangkat kembali. Material tersebut lalu dipindahkan ke wadah lain dan

diberikan tekanan udara diatasnya sehingga terbentuk seperti gambar yang terakhir.

Pembentukan Elastomers

1. Fibers

Proses untuk pembentukan fibers dari material polimer disebut spinning.

Prosesnya sama seperti predeformasi dengan drawing.

Page 57: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

2. Films

Film dimasukkan ke dalam continuos tubing yang dapat menekan annular, kemudain

diatur tekanan dalam tabung tersebut. Makin tebal tabungnya maka makin tipis film

yang terbentuk.

Page 58: Summary Paduan Logam, Struktur Polimer Dan Aplikasinya - Satria

DAFTAR PUSTAKA

Callister Jr , William D & G. Rethwisch David , MATERIAL SCIENCE AND

ENGINEERING AN INTRODUCTION 8th ed , John Wiley & Sonc ,Inc