Proses Manufaktur Plastik

Pendahuluan

Benda plastik hampir kita temukan di semua tempat, mulai dari bungkus makanan, peralatan elektronik, mobil, motor, peralatan rumah tangga dan sebagainya. Untuk membentuk plastik tersebut setiap jenis bentuk dan material plastik mempengaruhi proses dan teknologi pembuatannya. Misal, untuk membentuk sol sepatu digunakan press rubber, untuk membentuk part- part elektronik seperti casing handphone, gear pada printer, tombol, gelas plastik, dan benda sejenisnya di gunakan mesin injection, sedangkan untuk membuat botol digunakan blow mold type injection, dalam artikel ini akan membahas pembuatan benda plastik dengan teknology injection.

Sejarah Plastic Injection

Pada sekitar tahun 1800 an teknologi plastik mulai di kembangkan, pada tahun 1968 John Wesley Hyatt membuat ball bilyard dengan meninjeksikan celluloid ke dalam mold, pada tahun 1872 – John dan Isaiah Hyatt mematenkan mesin injection molding untuk pertama kalinya, selanjutnya perkumpulan industry plastik di bentuk pada tahun 1937, yang di lanjutkan pembentukan perkumpulan plastik engineer pada tahun 1941

Plastik adalah  semua bahan sintetik organik yang berubah menjadi plastis setelah dipanaskan dan mampu dibentuk dibawah pengaruh tekanan.

Saat ini, penggunaan material plastik sebagai kemasan banyak dijumpai. Hal ini dikarenakan beberapa keuntungan seperti ringan, praktis, dapat diberi warna, dan murah jika diproduksi dalam jumlah banyak. Sebagai fungsi kemasan, plastik memiliki daya tarik tersendiri pada produk yang dikemas. Kondisi ini dikarenakan orang dapat langsung melihat isinya, dapat membantu menjaga keutuhan bentuk dari isinya dan tentunya biaya yang murah. Beberapa contoh kemasan plastik yaitu kemasan berbentuk tray dan blister. Blister banyak digunakan untuk obat dan beberapa jenis permen. Untuk tray lebih banyak digunakan untuk makanan kering. Untuk pembuatannya digunakan metode thermoforming dengan sistem vacum forming. Material yang digunakan berbentuk plastik lembaran.

Pada proses ini lembaran dipanaskan kemudian dibentuk sesuai dengan cetakannya dengan bantuan tekanan.. Proses pembentukannya dipengaruhi oleh beberapa parameter seperti: temperatur ,pemanasan, lama waktu penahanan (holding time) dan tekanan.

Dilihat dari sifatnya, plastik dibagi menjadi termoplastik dan termoset. Termoplastik mempunyai sifat jika dipanaskan akan menjadi plastis dan jika terus dipanaskan sampai suhu lebih dari 200º C bisa mencair. Bila temperature kemudian diturunkan (didinginkan) material plastik akan mengeras dan dapat dibentuk kembali. Sedangkan termoset setelah diproses menjadi produk tidak dapat kembali seperti bentuk semula.

Proses Pengerjaan Plastik

Proses pengerjaan bahan plastik banyak ragamnya, tetapi pengerjaan tersebut belum tentu bisa masuk pada jenis plastik yaitu thermosetting atau thermoplastik. Jadi pada prinsipnya ada pengerjaan hanya untuk thermosetting, pengerjaan hanya untuk jenis thermoplastik dan adapula yang bisa digunakan oleh keduanya.

Metode-metode yang digunakan untuk mengkonversi bahan plastik dalam bentuk pellet, butiran, serbuk, lembaran, cairan, atau dibentuk preforms ke bentuk atau bagian. Bahan plastik mungkin mengandung berbagai zat aditif yang mempengaruhi sifat serta processability dari plastik.

Setelah membentuk, bagian tadi dapat dilanjutkan untuk berbagai operasi tambahan seperti pengelasan, perekat ikatan, permesinan, dan permukaan dekorasi (lukisan, Metallizing).

Beberapa proses pengerjaan untuk bahan plastik adalah sebagai berikut :

Proses pengerjaan untuk Thermoplastik :

·         Pengerjaan Permesinan

·         Pengelasan

·         Pengeleman

·         Pengerolan/Calendering

·         Ekstrusi

·         Injeksi

·         Cetak tiup/Blowing

·         Thermoforming/vacum forming

·         Pengerjaan bahan plastik dengan penguat serat.

·         Rotate casting

·         Expanding foming

·         Spinning

·         Blow film

Proses pengerjaan untuk Thermosetting :

·   Hand lay up

·   RIM (Reaction Injection Moulding)

·   Compression molding

·   Transfer moulding

·   Spraying

·   Casting

PROSES PENGERJAAN PLASTIK THERMOPLASTIK

1.                 Pengerjaan Permesinan

Pada prinsipnya pengerjaan plastik dengan permesinan dapat dikerjakan dengan pengerjaan logam/kayu yang biasa, hanya harus mengadakan perubahan pada alat potong. Hal yang harus diperhatikan adalah sifat plastik yang sensitif terhadap panas dibanding logam. Dapat melakukan proses pemotongan sedikit-sedikit dengan kecepatan potong yang tinggi dan pemakanan rendah.

Beberapa pengerjaan yang termasuk pengerjaan permesinan,

·                                                                     Menggores dan memotong

·                                                                     Kikir

·                                                                     Bor

·                                                                     Gergaji

·                                                                     Pembuatan ulir

·                                                                     Gerinda dan poles

·                                                                     Bubut

·                                                                     Frais

2.     Pengelasan

Pada prinsipnya hanya thermoplastik yang dapat di las, itupun harus bahan yang sama, ini karena setiap jenis plastik mempunyai berat molekul yang berbeda.

Adapun bahan thermoplastik yang dapat dikerjakan dengan las adalah :

·                                       PVC –keras

·                                       PVC – lunak

·                                       HDPE

·                                       LDPE

·                                       SAN

·                                       ABS

·                                       POM

·                                       PC

·                                       PP

·                                       PMMA

Jenis-jenis Pengelasan

a.                Pengelasan dengan elemen panas

b.                     Pengelasan dengan gas panas

c.                      Las gesek

d.                     Las frekuensi tinggi

e.                      Las ultrasonic

3.        Pengeleman

Pengeleman adalah suatu sistem penyambungan modern. Dengan pengeleman bahan yang akan disambung tidak perlu dilelehkan seperti pada pengelasan, oleh karena itu pengeleman lebih baik beberapa segi dari pengelasan.

·                     Pengeleman bisa dipakai untuk menyambung plastik yang tidak bisa atau tidak baik untuk di las. Misal : acrylglass

·                     Pengeleman bisa dipakai untuk penyambungan bahan yang berbeda-beda, yang mana hanya dengan pengeleman saja bisa dibuatnya. Misal pengerjaan teknik anti korosi

·                     Pengeleman juga sangat ekonomis untuk pekerjaan assembling. Misal penyambungan pipa.

4.        Calendering / Pembuatan roll

Calendaring adalah sebuah proses dimana lembaran – lembaran dari material thermoplastik dibuat dengan cara melewatkan polimer halus yang dipanaskan diantara dua buah rol atau lebih. Biasanya roll untuk pengerjaan lembaran ini terdiri dari 4 – 5 roll utama. Susunan roll tersebut ada bermacam-macam yaitu susunan I,L,F, dan Z.

Dalam proses calendering, plastik dibuat menjadi gulungan antara dua rol yang membuatnya ke sebuah  yang kemudian lewat sekitar satu atau lebih tambahan gulungan sebelum melepas sebagai film berkelanjutan. Kain atau kertas dapat diberi umpan melalui gulungan yang terakhir, sehingga mereka menjadi diresapi dengan plastik.

Prinsip kerja mesin Roll

Thermoplastik dilelehkan pada ekstruder kemudian di ekstruksi keluar. Plastik dalam keadaan leleh ditempatkan diantara bantalan rol dan dirol untuk membentuk menjadi lembaran. Plastik yang diektrusi ini dipindahkan pada ban berjalan dan di roll awal. Bantalan rol tersebut dalam keadaan panas, dan menjaga keadaan plastik dalam keadaan bentuk yang semi-leleh sehingga memungkinkan untuk di rol dalam bentuk yang lebih tipis sebagaimana dihasilkan dari roller tersebut yang posisinya semakin dekat dan semakin dekat satu sama lainnya. Dari roll ini dipindahkan pada ban berjalan lagi, dibawa pada alat pengaduk, keluar dari alat ini, dipindahkan lagi dengan ban berjalan ke mesin rollnya.

Di mesin ini thermoplastik di roll sesuai dengan ukuran yang diinginkan dan dilakukan pada roll penarik. . Apabila ketebalan lembaran sudah sesuai dengan kriteria, kemudian didinginkan pada roll pendingin dan kemudian digulung.

Contoh Produk dengan proses Calendering :

Pembuatan lembaran untuk jas hujan; lembaran palstik untuk alas tidur bayi ; lembaran plastic yang digunakan di rumah-rumah; cover seat plastik.

5.        Ekstrusi

Ekstrusion moulding adalah suatu proses pembuatan plastik (termoplastik) yang berbentuk profil atau bentukan yang sama dengan ukuran panjangnya yang cukup besar. Proses ini digunakan untuk membuat pipa, selang, sedotan, dsb. Teknik ini merupakan metode tertua dalam pencetakan plastik, dan saat ini masih digunakan untuk mencetak plastik termoset.

Dalam proses ini, plastik atau butiran yang homogen, dan dengan terus-menerus terbentuk. Produk yang dibuat dengan cara ini termasuk tabung, pipa, lembaran, kawat dan substrat pelapisan, dan bentuk profil. Proses ini digunakan untuk membentuk bentuk yang sangat panjang dengan jumlah besar, lalu dapat dipotong-potong dengan bentuk menjadi kecil-kecil. Ekstrusi dapat menghasilkan tingkat output tertinggi dari setiap proses plastik misalnya, pipa telah dibentuk di tekanan 2000 lb / h (900 kg / jam).

                           

Prinsip kerja mesin Ekstrusi

1)      Thermoplastik baik berupa tepung atau granula dilelehkan pada ekstruder.

2)      Kemudian  diinjeksikan melalui cetakan

3)      Setelah keluar dari cetakan yang sesuai dengan profil yang diinginkan dimasukkan dalam alat kalibrasi.

4)       Keluar dari alat kalibrasi masuk ke tangki air untuk didinginkan.

5)      Setelah dingin dimasukkan ke ban penarik

6)      Kemudian dipotong-potong sesuai dengan ukuran yang diminta pada alat potong dan kemudian disusun pada alat penyusun.

Bahan baku yang sering digunakan untuk proses Cetak Ekstrusi adalah :

·      Polyvinylchlorid (PVC)

·      Polyethylene (PE)

·      Polypropylene (PP)

·      Polystyrene (PS)

Contoh Produk dengan proses Ektrusi :

Pipa ; Batang ; Cetakan Bantalan ekstrusi; Kanvas; Ram; Roda gigi ; tangki air ; Profil U,L ; Rangka Pintu.

6.        Injeksi

Proses pembentukan produk berbahan plastik dengan cara menginjeksikan atau menyuntikan plastik cair kedalam sebuah rongga cetak yang kemudian didinginkan dan dikeluarkan dari rongga cetak. Material dari proses ini adalah plastik dengan bentuk granula ( butiran kecil ), powder ataupun larutan. Pengerjaan ini menggunakan cetakan tertutup.

Injection unit terdiri dari beberapa bagian, yaitu :

o   motor dan transmission gear unit

bagian ini berfungsi untuk menghasilkan daya yang digunakan untuk memutar screw pada barel, sedangkan transmisi unit berfungsi untuk memindahkan daya dari putaran motor ke dalam secrew, selain itu transmission unit juga berfungsi untuk mengatur tenaga yang di salurkan sehingga tidak pembebanan yang terlalu besar.

o   Cylinder screw ram

bagian ini berfungsi untuk mempermudah gerakan screw dengan menggunakan momen enersia sekaligus menjaga perputaran screw tetap konstan, sehingga di dapat di hasilkan kecepatan dan tekanan yang konstan saat proses injeksi plastik dilakukan.

o   Hopper

adalah tempat untuk menempatkan material plastik, sebelum masuk ke barel, biasanya untuk menjaga kelembapan material plastik, digunakan tempat penyimpanan khusus yang dapat mengatur kelembapan, sebab apabila kandungan air terlalu besar pada udara, dapat menyebabkan hasil injeksi yang tidak bagus.

o   Barrel

adalah tempat screw, dan selubung yang menjaga aliran plastik ketika di panasi oleh heater, pada bagian ini juga terdapat heater untuk memanaskan plastik sebelum masuk ke nozzle.

o   Screw

reciprocating screw berfungsi untuk mengalirkan plastik dari hopper ke nozzle, ketika screw berputar material dari hopper akan tertarik mengisi screw yang selanjutnya di panasi lalu di dorong ke arah nozzle.

o   Nonreturn valve

valve ini berfungsi untuk menjaga aliran plastik yang telah meleleh agar tidak kembali saat screw berhenti berputar.

o   Injection Process Mechanism

perhatikan gambar 3 diatas, bahan baku untuk plastik injeksi berupa plastik raw material yang berupa butiran – butiran kecil plastik tersebut di masukkan dalam hopper, setelah pressure, kecepatan dan parameter lainya di setting, plastik raw material (material kasar) akan di panaskan dalam barrel, selanjutnya screw berputar dan mengalirkan plastik yang mulai meleleh, saat plastic akan di injeksikan oleh nozzle, molding unit di tutup oleh clamping unit, setelah di tutup dan di tekan oleh clamping unit plastik di masukkan ke dalam mold unit melalui nozzle.

Setelah plastik di masukkan ke dalam molding unit, screw berhenti berputar, lalu clamping unit menarik core mold, sehingga mold terbuka, di lanjutkan dengan melepas produk plastik yang telah di cetak dengan menekan ejektor pada molding unit.

o   Mold Unit

mold unit adalah bagian terpenting untuk mencetak plastik, bentuk benda plastik sangat tergantung dari bentuk mold, karena setelah plastik masuk ke dalam mold, di dinginkan maka terbentuklah bentuk plastik sesuai dengan bentuk mold, ada berbagai tipe mold, di sesuaikan dengan bentuk benda yang akan dibuat, untuk mengenal lebih jauh tentang mold perlu pembahasan tersendiri.

(http://mould-technology.blogspot.com/2007/12/injection-molds-classification.html).

Mold yang paling simple atau biasa di sebut dengan stadrad mold, secara umum terdiri dari :

o   Sprue dan runner system

bagian ini yang menerima plastik dari nozzle lalu oleh runner akan di masukkan ke dalam cavity mold.

o   Cavity side

bagian ini merupakan salah satu sisi yang membentuk bentuk plastik, cavity side terletak pada stationary plate, yaitu plate yang tidak bergerak saat prosses ejecting produk plastik.

o   Core side

bagian ini juga merupakan bagian yang ikut andil memberikan bentuk pada produk plastik yang di cetak, bedanya core side berada pada moving plate, dan bagian ini selalu di hubungkan dengan ejektor. Secara umum dua bagian inilah yang membentuk produk plastik.

o   Ejector system

setiap jenis mold selalu mempunyai sistem untuk melepas produk yang selesai di cetak dari cavity mold, bagian inilah yang disebut dengan ejektor, walau jenis ejektor bermacam-macam.

7.                 Blowing

Blow molding atau blow forming adalah suatu proses pembuatan plastik (termoplastik) yang bentuknya memiliki rongga – rongga pada bagian tengah dari produk. Plastik cair pada proses ini berbentuk pipa kemudian dimasukan kedalam cetakan lalu ditiup hingga menempel pada dinding cetakan. Pada hasil cetakanya, proses ini cenderung memiliki ketebalan dinding yang tidak merata dan umumnya produk berupa silinder.

Proses ini terdiri dari pembentukan sebuah tabung (disebut parison) dan memasukkan udara atau gas lain yang menyebabkan tabung tersebut mengembang menjadi berongga, tertiup bebas sesuai cetakan untuk membentuk menjadi produk dengan ukuran dan bentuk tertentu. Parison secara tradisional dibuat oleh proses ekstrusi.

Prinsip kerja mesin Blowing

Untuk pengerjaan blowing dibutuhkan mesin ekstruksi dan cetakan. Melalui mesin ekstruksi ini thermoplastic diekstruksi menjadi sebuah pipa seperti selang ( dalam kondisi panas ), selang  dijepit dengan cetakan dan dipotong. Cetakan ini bisa bergerak dari mulut ekstruksi ke mulut peniup. Setelah selang panas ada dalam cetakan, cetakan ini bergerak ke tempat mulut peniup untuk ditiup dengan udara bertekanan. Tekanan ini akan menekan plastic hingga membentuk sesuai dengan bentuk cetakan. Pengerjaan blowing biasanya digunakan untuk membuat botol-botol kemasan dan eirigen atau tangki air dari kapasitas kecil sampai besar.

Contoh Produk dengan proses Blowing :

Botol-botol minuman; segala produk yang berbentuk botol/silinder.

8.           Thermoforming / Vacum Forming

Thermoforming adalah salah satu metode dan banyak dipakai dalam memproses material plastik. Produk dari proses Vacuum Forming sangat banyak dan memegang peranan penting dalam kehidupan sehari-hari.

Thermoforming adalah pembentukan lembaran plastik menjadi bagian-bagian melalui aplikasi panas dan tekanan. Tooling untuk proses ini adalah yang paling murah dibandingkan dengan proses plastik lainnya. Juga dapat menampung bagian lembaran yang sangat besar serta bagian-bagian kecil.

Prinsip kerja mesin Thermoforming

Dengan memanaskan plastik berbentuk lembaran (sheet) hingga melunak / soft lalu meletakannya diatas mold. Lalu Vacuum mulai menyedot material tersebut ke dalam mold / cetakan. Lalu material tadi dikeluarkan dari mold. Pada pembentukkan singkat ini, proses Vacuum Forming memanfaatkan pneumatic, hydraulic dan pengontrol panas yang memungkinkan lebih singkatnya waktu produksi.

Contoh Produk dengan proses Thermoforming :

·         Baths & Shower Trays

·         Tempat minuman (Gelas plastik)

·         Tempat cetakan agar-agar

·         Plastik untuk mengepak mainan anak-anak

·         Wadah tempat makanan.

9.           Pengerjaan bahan plastik dengan penguat serat.

Plastic dengan penguat serat ini adalah resin dengan rambahan penguat dari serat, contohnya resin polyster dan Resin Epoxid, sedang penguatnya misalnya dari seart gelas.

Dimana untuk memprosesnya ada beberapa cara antara lain :

• Laminasi dengan tangan
• Pengerjaan serat semprot
• Press dingin
• Press panas
• Laminasi kotinyu
• Sentrifugal
• Pengerjaan Elektrostatik

10.            Rotate casting

Rotational Molding Process adalah salah satu proses pembentukan plastic. Biasa juga disebut rotomoulding biasanya menggunakan temperature yang tinggi, tekanan rendah (low pressure) dalam metode manufakturingnya yang mengkombinasikan panas dan perputaran bi-axial (bi-axial rotation).

Dalam proses ini, bubuk digilas halus dan dipanaskan dalam cetakan yang berputar sampai meleleh. Jika bahan cair yang digunakan, proses ini sering disebut lumpur salju molding. Resin yang melebur akan seragam dalam melapisi permukaan dalam cetakan.

Tujuan dari Rotational Molding Process adalah untuk mengurangi ongkos produksi dan membuat design possibilities yang lebih luas / tak terbatas. Hal ini memberikan kesempatan bagi seorang designer untuk membuat parts dengan ketebalan dinding yang sama dan bentuk yang rumit. Proses ini dapat menjadi alternative bagi proses blow molding, thermoforming dan plastic injection molding.

Keuntungan dari proses pembuatan plastic memakai Rotational Molding Process adalah :

-          Lebih hemat ongkos produksi.

-          Memberikan flexibility yang lebih baik dalam mendesain produk.

-          Ketebalan dinding produk yang dihasilkan akan seragam.

-          Produk tidak ada parting line .

Contoh produk dengan Rotating Molding :

·            Bola plastic dengan permukaan yang tidak keras / lunak.

·            Pompa pada alat deteksi tekanan darah / tensimeter.

11.      Expanding foming

Dalam proses expanding/foaming matrial plastik  dapat dikembangkan/ diperpanjang/ dipeluas. Campuran resin yang mengandung katalis dan bahan kimia yang dapat membantu proses perpanjangan (expanding) ditempatkan pada sebuah cetakn dimana ia akan memanjang kestruktur yang berbentuk sel. Polyurethanes, polyethers, ureaformaldehida, polyvinys, dan phenoliks adalah bahan-bahan yang sering dikerjakan dengan cara ini. Perlengkapan flotasi, spoges, kasur-kasur, dan bantalan pengamanan adalah contoh dari yang sering dibuat dengan cara ini.

12.            Spinning

Spining dari plastic bisa dipanaskan dimulurkan, ditark, menjadi serabut, kemudian dipintal menjadi benang bisa lebih kuat.

Contoh: kain tas, jaring, gelasan,jala ikan

13.               Blow film

Proses blown film adalah proses pembentukan plastik berongga dengan cara meniupkan udara bertekanan ke material plastik hasil ekstrusi melalui cincin udara (air ring). Material plastik yang digunakan biasanya adalah PE (LDPE & HDPE).

PROSES PENGERJAAN PLASTIK THERMOSETTING

1.                  Hand Lay Up

Hand Lay Up adalah proses pengerjaan plastic secara manual dengan mold sebagai cetakkan dibentuk sedemikian rupa, lalu dilapisi lapisan pemisah (release agent) sehingga cairan resin dan cetakkan tidak menempel, lalu dilapisi cairan resin. Setelah itu cairan resin ditambahkan bahan penguat (reinforcement) seperti serat. Lalu cairan resin tersebut diratakan dengan menggunakan koas atau roller agar permukaannya rata dan rapi.