TEKNOLOGI KOMPOSITDRY POWDER COATING

Oleh :YulianaAde Febriana Syahfitri (1315041002)Annisa Mufida (1315041Ani lailiaFadhila Soraya I.Nita Pita SariYeni Yulia

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMPUNG2015Kata Pengantar

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah yang maha kuasa, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah mata kuliah teknologi komposit dengan judul Dry Powder CoatingSholawat dan salam kami curahkan kepada nabi Muhammad SAW yang telah menerangi, membimbing umat manusia yang jahiliyah menuju manusia yang berpengetahuan luas dan beriman.Makalah ini berisi tentang proses pelapisan dengan metode powder coating, dan alat-alat yang digunakan dalam proses powder coating.Terimakasih kepada keluarga yang telah mendukung, dosen mata kuliah teknologi komposit bapak Darmansyah, S.T., M.T. dan semua kerabat.Tentu masih banyak kekurangan yang terdapat dalam makalah ini,untuk itu penyusun berharap kritik dan saran dari pembaca.April 2015Penulis

BAB IPENDAHULUAN

Dalam kehidupan sehari-hari kita mengenal teknik atau cara pengecatan. Biasanya kita menggunakan cat basah atau wet paint untuk melakukan pengecatan. Namun pada era tahun 1960an telah ditemukannya teknologi pengecatan yang menggunakan bubuk atau powder yang dikemudian hari kita kenal sebagai teknologi powder coating. Dengan ditemukannya teknologi pengecatan dengan menggunakan powder ini, maka didapatkan hasil pengecetan yang jauh lebih kuat dan tahan lama serta sangat menghemat proses produksi. Powder coating adalah proses pelapisan pada permukaan profil aluminium dan besi dengan suatu lapisan film. Dalam bentuk film bubuk digunakan dalam lapisan tipis workpiece kemudian dilarutkan dalam bentuk film dan dipanaskan untuk polimerisasi dan mengawetkan coating. Powder dilekatkan pada permukaan profil aluminim dengan menggunakan alat electric spray gun. Powder Coating ditemukan pertama kali pada tahun 1967 di Australia. System pengecatan Powder coating tidak mempergunakan bahan cair/ pengencer yang biasa dilakukan pada cat konvensional. Powder Coating umunya dipakai untuk melapisi permukaan logam seperti besi dan aluminium. Untuk mencapai daya rekat yang maksimal maka sebelum dilakukan pengecatan, bahan yang akan dicat di bersihkan dan diberikan treatment tertentu. Agar cat yang tadinya berupa powder atau tepung bisa merekat dengan sempurna maka harus di-oven dengan suhu 160 - 220 C.

BAB IIDRY POWDER COATING

2.1 Pengertian Powder CoatingAdalah Suatu proses pelapisan logam/benda kerja yang melapisi logam dengan cara menaburkan serbuk pelapisan diatas benda yang dipanaskan sehingga serbuk cat tersebut mencair dan menempel pada benda yang akan di lapisi. Kondisi benda/logam yang akan di lapisi harus memiliki titik leleh lebih tinggi dibanding dengan serbuk pelapisanya. Powder coating juga merupakan jenis lapisan yang diterapkan sebagai serbuk kering. Perbedaan utama antara cat cair konvensional dengan powder coating adalah powder coating tidak memerlukan pelarut untuk menjaga bagian binder dan filler dalam bentuk suspensi cair, sedangkan cat konvensional sebaliknya. Powder Coating umumnya dipakai untuk melapisi permukaan logam seperti besi dan aluminium. Untuk mencapai daya rekat yang maksimal maka sebelum dilakukan pengecatan, bahan yang akan dicat dibersihkan dan diberikan perlakuuan tertentu (pre-treatment). Agar cat yang tadinya berupa powder atau serbuk bisa merekat dengan sempurna maka harus melalui oven dengan suhu 160 - 220 C.Powder coating adalah proses pelapisan pada permukaan aluminium dengan suatu lapisan film. Dalam bentuk film powder digunakan dalam lapisan tipis di permukaan benda kerja, kemudian dilarutkan dalam bentuk film dan dipanaskan untuk polimerisasi dan mengawetkan coating. Powder dilekatkan pada permukaan profil alumunium dengan menggunakan alat electric spray gun.Partikel yang bermuatan negatif disemprotkan ke benda kerja. Besarnya muatan partikel tersebut tergantung dari besarnya medan listrik ketika muatan negatif, gaya yang timbul tergantung arus yang mengalir. Pada saat powder coating disemprotkan arahnya tidak lurus ke benda kerja tetapi membentuk suatu wrap round effect. Hal ini akan memberi keuntungan karena powder coating dapat menjangkau bagian yang terlindungi.2.2 Sifat Powder coating1. Serbuk pelapis cat dapat menghasilkan lapisan lebih tebal dari pada lapisan cair konvensional .2. Serbuk Pelapisan overspray dapat didaur ulang dan oleh karena itu mungkin untuk mencapai hampir 100% dari penggunaan lapisan.3. Pelapisan powder coating menghasilkan limbah yang kurang berbahaya dibandigkan pelapisan menggunakan cat cair konvensional.4. Modal peralatan dan biaya operasional untuk powder coating umumnya lebih rendah dibandingkan menggunakan cat cair konvensional.5. Benda kerja yang dilapisi dengan serbuk cat powder coating umumnya memiliki penampilan sedikit berbeda antara permukaan horisontal dan vertikal dibandingakan benda kerja dilapisi cat cairan.6. Berbagai efek khusus yang dapat mudah ditambahkan dengan menggunakan pelapisan powder coating , yang sulit didapat dengan proses pelapisan lainnya

2.3 Jenis powder coatingAda dua kategori utama powder coating: termoset dan termoplastik. Berbagai thermosetting menggabungkan cross-linker dalam formulasi. Ketika bubuk dipanggang, bereaksi dengan kelompok kimia lainnya dalam bentuk bubuk untuk polimerisasi, meningkatkan sifat kinerja. Berbagai termoplastik tidak mengalami tindakan tambahan selama proses pembakaran, melainkan hanya mengalir keluar ke lapisan akhir.Polimer yang paling umum digunakan adalah poliester, poliuretan, poliester-epoxy (dikenal sebagai hybrid), epoxy lurus (fusion bonded epoxy) dan akrilik. Produksi: Granul polimer dicampur dengan hardener, pigmen dan bahan bubuk lainnya di mixer Campuran dipanaskan dalam ekstruder Campuran ekstrusi digulung datar, didinginkan dan dipecah menjadi chip kecil Chip digiling dan disaring untuk membuat bubuk halus2.4 Alat yang digunakanAlat yang umum digunakan pada powder coating yaitu Electric Spray Gun

Gambar 2.1 Electric Spray Gun

Pada dasarnya terdapat 3 kontrol utama pada spray gun :a. Pengatur volume bahan finishingKontrol ini berfungsi untuk mengatur besar-kecilnya jumlah bahan yang keluar dalam sekali tekan/semprot. Sebenarnya knop ini mengatur jarak lubang nozzle dengan jarum nozzle ketika pelatuk spray gun ditekan. Jarak tersebut yang membuat udara bertekanan menarik bahan Finishing keluar. b. Pengatur volume jumlah udara keluarBiasanya terletak di samping spray gun dan berfungsi untuk mengatur jumlah udara yang keluar dalam sekali tekanan pelatuk. Udara bertekanan tersebut akan keluar melalui lubang di ujung spray gun dan segera bercampur dengan bahan finishing menjadi partikel yang kecil (atomized). Arah dan ukuran bahan yang bercampur udara tadi diatur oleh lubang angin di ujung spray gun (Air Horn). Knop ini pula yang mengatur lebar dan arah semprotan. Dasar pengaturannya sama dengan Pengatur Bahan Finishing.c. Pengatur tekanan udaraIni adalah kontrol terakhir yang di gunakan untuk mengatur semprotan finishing. Kontrol ini mengatur besar kecilnya tekanan udara yang masuk melalui spray gun. Semakin kecil tekanan yang akan digunakan, semakin besar 'pattern' bahan yang tercapai

2.5 Proses powder coatingProses powder coating melibatkan tiga langkah dasara. Proses persiapan bagian dan peralatan/ pre-treatmentPenghapusan minyak, kotoran, gemuk pelumasan, oksida logam, skala pengelasan dll sangat penting sebelum proses powder coating. Hal ini dapat dilakukan dengan berbagai metode kimia dan mekanik. Pemilihan metode tergantung pada ukuran dan bahan bagian yang akan dilapisi bubuk, jenis kotoran yang akan dihapus dan persyaratan kinerja produk jadi.Pre-treatment kimiawi melibatkan penggunaan fosfat atau chromates dalam perendaman atau aplikasi semprot. Ini sering terjadi dalam beberapa tahap dan terdiri dari degreasing, etsa, desmutting, berbagai bilasan dan posfat akhir atau chromating substrat. Proses pra-perlakuan baik membersihkan dan meningkatkan ikatan dari bubuk dengan logam. Proses tambahan baru-baru ini telah dikembangkan yang menghindari penggunaan kromat, karena ini bisa menjadi racun bagi lingkungan. Titanium zirkonium dan silane menawarkan kinerja yang serupa terhadap korosi dan adhesi bubuk. Dalam banyak aplikasi high-end, bagian yang electrocoated mengikuti proses pretreatment, dan selanjutnya ke aplikasi powder coating. Ini terutama berguna dalam aplikasi otomotif dan lainnya yang membutuhkan karakteristik kinerja high end.Metode lain mempersiapkan permukaan sebelum pelapisan dikenal sebagai abrasive blasting atau sandblasting dan ditembak peledakan. Ledakan media dan peledakan abrasive digunakan untuk menyediakan texturing permukaan dan persiapan, etsa, finishing, dan degreasing untuk produk yang terbuat dari kayu, plastik, atau kaca. Sifat yang paling penting untuk dipertimbangkan adalah komposisi kimia dan kepadatan; bentuk dan ukuran partikel; dan impact resistance.Silicon media grit karbida ledakan rapuh, tajam, dan cocok untuk grinding logam dan kekuatan tarik rendah, bahan non-logam. Peralatan Media ledakan plastik menggunakan plastik abrasive yang sensitif terhadap substrat seperti aluminium, tapi masih cocok untuk de-coating dan finishing permukaan. Media pasir ledakan menggunakan kristal kemurnian tinggi yang memiliki kandungan rendah logam. Kaca media manik ledakan berisi manik-manik kaca berbagai ukuran.Baja tuang ditembak atau pasir besi yang digunakan untuk membersihkan dan mempersiapkan permukaan sebelum coating. Baja tuang tembak dapat mendaur ulang media dan ramah lingkungan. Metode persiapan yang sangat efisien pada bagian baja seperti I-balok, sudut, pipa, tabung dan potongan palsu besar.Aplikasi powder coating yang berbeda dapat memerlukan metode alternatif persiapan seperti peledakan abrasive sebelum coating. Pasar konsumen online biasanya menawarkan layanan media blasting ditambah dengan jasa pelapisan mereka dengan biaya tambahan.

b. Proses aplikasi power coatingCara yang paling umum dari penerapan powder coating untuk benda-benda logam adalah untuk menyemprot bubuk menggunakan senjata elektrostatik, atau senjata korona. Pistol menanamkan muatan listrik positif bubuk, yang kemudian disemprotkan ke arah objek didasarkan oleh mekanik atau dikompresi penyemprotan udara dan kemudian dipercepat menuju benda kerja dengan muatan elektrostatik yang kuat. Ada berbagai macam nozel semprot tersedia untuk digunakan dalam lapisan elektrostatik. Jenis nozel yang digunakan akan tergantung pada bentuk benda kerja yang akan dicat dan konsistensi cat. Tujuannya adalah kemudian dipanaskan, dan bubuk mencair menjadi sebuah film yang seragam, dan kemudian didinginkan untuk membentuk lapisan keras. Hal serupa juga terjadi untuk memanaskan logam pertama dan kemudian semprot bubuk ke substrat panas. Pemanasan dapat membantu untuk mencapai finish lebih seragam tetapi juga bisa menimbulkan masalah lain, seperti berjalan disebabkan oleh kelebihan bedak.Tipe lain dari pistol disebut pistol tribo, yang biaya bubuk dengan (triboelectric) gesekan. Dalam hal ini, bedak mengambil muatan positif sementara menggosok sepanjang dinding tabung Teflon dalam laras pistol. Partikel-partikel bubuk bermuatan kemudian mematuhi substrat membumi. Menggunakan pistol tribo membutuhkan formulasi yang berbeda bubuk daripada senjata korona lebih umum. Senjata Tribo tidak dikenakan beberapa masalah yang terkait dengan senjata corona, bagaimanapun, seperti kembali ionisasi dan efek sangkar Faraday. Powder coating juga dapat diterapkan dengan menggunakan cakram elektrostatik khusus.Metode lain dari penerapan powder coating, disebut metode fluidized bed, adalah dengan memanaskan substrat dan kemudian mencelupkannya ke dalam, tidur bubuk penuh diangin-anginkan. Tongkat bubuk dan meleleh ke objek panas. Pemanasan lebih lanjut biasanya dibutuhkan untuk menyelesaikan menyembuhkan lapisan. Metode ini umumnya digunakan ketika ketebalan yang diinginkan dari lapisan adalah melebihi 300 mikrometer. Ini adalah bagaimana kebanyakan rak pencuci piring yang dilapisi.Powder coating kering partikel dilakukan dengan menggunakan impact mixer Cyclomix, yang memungkinkan untuk mengubah sifat-sifat bubuk induk. Selain itu, pendekatan simulasi berhasil dibandingkan dengan yang eksperimental. Nara hybridizer juga digunakan untuk proses pelapisan kering.Electrostatic lapisan fluidized bedElektrostatik aplikasi fluidized bed menggunakan teknik yang sama fluidisasi dan fluidized bed proses konvensional tetapi dengan kedalaman bubuk apalagi di bed. Media pengisian elektrostatik ditempatkan di dalam bed sehingga material serbuk menjadi bermuatan sebagai udara fluidisasi mengangkat itu. Partikel bermuatan bubuk bergerak ke atas dan membentuk awan bubuk yang dibebankan di atas fluid bed. Ketika bagian ground melewati awan bermuatan partikel akan tertarik ke permukaan. Bagian-bagian yang tidak dipanaskan karena mereka adalah untuk proses dip fluidized bed konvensional.

Electrostatic magnetic brush (EMB) coatingSebuah metode pelapisan untuk bahan flat yang berlaku bubuk dengan roller, memungkinkan kecepatan relatif tinggi dan ketebalan lapisan yang akurat antara 5 dan 100 mikrometer. Dasar untuk proses ini adalah teknologi mesin fotokopi konvensional. Saat ini digunakan dalam beberapa aplikasi coating dan menjanjikan untuk powder coating komersial pada substrat datar (baja, aluminium, MDF, kertas, papan) serta dalam lembar ke lembar dan / atau roll untuk menggulung proses. Proses ini dapat berpotensi diintegrasikan dalam garis lapisan yang ada.c. PengawetanKetika bubuk termoset terkena suhu tinggi, itu mulai mencair, mengalir keluar, dan kemudian kimia bereaksi membentuk polimer dengan berat molekul yang lebih tinggi dalam struktur jaringan seperti. Proses penyembuhan ini, yang disebut silang, memerlukan suhu tertentu untuk jangka waktu tertentu untuk mencapai menyembuhkan penuh dan menetapkan film sifat penuh yang material dirancang. Biasanya serbuk menyembuhkan pada 200C (390F) selama 10 menit. Jadwal menyembuhkan bisa bervariasi sesuai dengan spesifikasi pabrik. Penerapan energi untuk produk yang akan sembuh dapat dilakukan dengan oven menyembuhkan konveksi, menyembuhkan oven inframerah, atau dengan proses penyembuhan laser. Yang terakhir ini menunjukkan penurunan yang signifikan dari waktu curing.

2.6 Menghapus powder coatingMetilen klorida dan aseton umumnya efektif menghilangkan powder coating, namun pelarut yang paling lainnya organik (pengencer, dll) benar-benar tidak efektif. Baru-baru ini diduga manusia karsinogen metilen klorida digantikan oleh benzyl alcohol dengan sukses besar. Powder coating juga bisa dihilangkan dengan peledakan abrasive. 98% asam sulfat kelas komersial juga menghilangkan Film powder coating. [Rujukan?] Beberapa bubuk mantel kelas rendah dapat dihilangkan dengan wol baja, meskipun ini mungkin menjadi proses padat karya lebih dari yang diinginkan. Powder coating juga dapat dihapus oleh proses pembakaran, dimana bagian yang dimasukkan ke dalam oven suhu tinggi besar dengan suhu biasanya mencapai suhu udara 1100-1500 derajat dengan suhu burner dari 900. Proses ini memakan waktu sekitar empat jam dan mengharuskan bagian yang akan dibersihkan sepenuhnya dan repowdered. Bagian yang dibuat dengan bahan tipis-gauge harus dibakar pada suhu yang lebih rendah untuk mencegah bahan dari warping.2.7 Aplikasi Powder CoatingPowder coating umumnya diaplikasikan untuk komponen elektronik, furniture dan pada industri otomotive misalnya untuk melapisi cat body, velg, handle, block mesin mobil. Untuk sepeda motor meliputi velg, blok mesin (cover cvt, shock, rem dick, stang, intake, knalpot, handle rem, tangki bensin, rangka ) serta bahan lain yang terbuat dari besi dan alumuniumPada tahun 2010, permintaan global untuk pelapis bubuk berjumlah sekitar US $ 5,8 miliar. Didorong oleh perkembangan materi baru, formulasi baru dan kemajuan peralatan dan aplikasi proses, pasar powder coating menyajikan pertumbuhan tahunan cepat sekitar 6% dari 2012 hingga 2018. Saat ini, penggunaan industri adalah pasar aplikasi terbesar lapisan bubuk. Industri otomotif mengalami pertumbuhan yang paling dinamis. Pertumbuhan yang stabil dan kuat juga diharapkan oleh furniture dan alat pasar. Selain itu, penerapan lapisan bubuk di IT & Telekomunikasi juga sedang banyak dieksplorasi. Contoh pabrik yang menggunakan proses powder coating yaitu PT. Cakra Compact Aluminium Industries. Perusahaan ini berlokasi di Jl. Raya Medan - Tj. Morawa KM 11,5 No. 21, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara dan memiliki luas areal 2,4 ha. PT. Cakra Compact Aluminium Industries bergerak di bidang pengolahan aluminium dan memiliki 3 jenis produk. Produk tersebut yaitu billet, aluminium ekstrusi, aluminium fabrikasi.

2.8 Block Diagram pembuatan aluminium profil Block Diagram dari proses pembuatan aluminium profil pada PT. Cakra Compact Aluminium Industries dapat dilihat pada Gambar 2.2

Gambar 2.2 Skema Proses Produksi PT Cakra Compact Aluminium IndustriesProses Powder Coating di PT. Cakra Compact Aluminium Industries terdiri dari tiga tahap, yaitu:1. Proses Awala.DegreasingDi dalam tangki ini berisi asam sulfat (H2SO4). Tujuan pemakaian asam sulfat ini adalah untuk membersihkan atau menghilangkan kotoran yang terdapat di sekitar permukaan aluminium. Profil dimasukkan ke dalam tangki ini selama 10 15 menit dengan suhu yang digunakan yaitu pada suhu kamar.b.RinsingProses ini bertujuan untuk menghilangkan asam sulfat yang tersisa serta sisa kotoran yang masih menempel di aluminium tersebut.c.DesmutingProses ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan aluminium dan membersihkan kotoran yang masih tertinggal pada permukaan aluminium ekstruksi. Bahan yang digunakan adalah soda api (NaOH). Dimana profil ini akan dimasukkan ke dalam tangki selama 10 15 menit pada suhu kamar.d.RinsingProfil dibilas untuk menghilangkan kotoran serta sisa kontaminasi maupun sisa soda api yang masih melekat pada profil aluminium.2. Proses Pengolahan Utamaa. ChromatingCromating adalah pemeliharaan logam dengan larutan asam atau alkalin dan heksavalensi chromium untuk memproduksi lapisan yang sebagian besar terdiri dari chromium. Chromium dimasukkan ke dalam tangki kromating dari lapisan cromat di permukaan aluminium ekstruksi untuk mendapatkan gaya adhesi yang bagus untuk coating berikutnya dan coating yang halus. Cromating yang sempurna dapat dicapai jika permukaan benar-benar bersih. Waktu pemasukkan yang dilakukan adalah 1 2 menit. Apabila kadar dari cromat kurang maka waktu yang digunakan untuk perendaman juga akan bertambah.b.RinsingRinsing dilakukan sebanyak dua kali yang bertujuan untuk menghilangkan kotoran dan kontaminasi yang masih tertinggal pada aluminium. Pada rinsing yang kedua kali ini tangki berisi air demineralisasi sebanyak dua kali yang fungsinya untuk memastikan agar tidak ada residu yang tertinggal sebelum proses pengeringan dilakukanc.DryingPada tahap ini, profil Aluminium yang telah dibilas dengan air demineralisasi sebanyak dua kali dikeringkan di dalam oven pada suhu 80oC selama 25 menit. Pengeringan ini dilakukan agar profil Aluminium bebas dari air. Air yang masih menempel pada profil Aluminium dapat membentuk gumpalan pada proses coating.3. Proses Pengolahan Akhira.Coating merupakan proses pengecatan berlangsung di ruangan tertutup yang memiliki kipas pembuangan. Profil Aluminium dilapisi dengan cat powder menggunakan alat penyemprot (gun) yang menyemprot selurup permukaan profil Aluminium.b. PemangganganPada proses ini, profil Aluminium yang telah mengalami coating dipanggang dalan oven selama 35-45 menit dengan suhu 180-220oC. Hal ini akan membuat cat menjadi keras dan melekat kuat pada profil Aluminium