Engineering Material Polymer for Injection Plastic

Basic knowledge of polymer for plastic injection process

1. MACHINE TOOLS ADVANCED SKILL TECHNOLOGY PROSES INJEKSI PLASTIK

2. Injection Moulding Technology Plastics Materials

3. Apa itu polymer? Poly mer many repeat unit Adapted from Fig. 14.2, Callister 7e. C C C C C C H H H H H H H H H H H H Polyethylene (PE) Cl Cl Cl C C C C C C H H H H H H H H H Polyvinyl chloride (PVC) H H H H H H Polypropylene (PP) C C C C C C CH 3 H H CH 3 CH 3 H repeat unit repeat unit repeat unit

4. Hydrocarbons ex: Alkanes 1 – Meth- 2 – Eth- 3 – Prop- 4 – But- 5 – Pent- 6 – Hex- 7 – Hept - 8 – Oct- 9 – Non- 10 – Dec- 11 – Undec - 12 – Dodec -

5. Hydrocarbons at Room Temperature Gas Methane Ethane Propane Butane Plastic Liquid Waxy 20 to 40 Carbons 5 to 19 Carbons 40 or more Carbons

6. Contoh Polymerisation: c c H H H H c c H H H H c c H H H H c c H H H H ETHYLENE Monomer

7. c H H c c H H POLYETHYLENE polymer ETHYLENE monomer Contoh Polymerisation: Catalyst - heat, pressure and time c c H H H H c H H H c c H H H H c

8. Contoh Polymer: Polypropylene polymer Propylene monomer Polystyrene polymer Styrene monomer Polyvinylchloride polymer Vinyl Chloride monomer Polycarbonate polymer Phosgene Bis-Phenol Acetone monomer

9. Secara Umum , Polymer: Rantai Polymer mempunyai struktur seperti sebuah gulungan pegas . Panjangnya sampai 5000 kali dari diameternya . Rantai molekul pengulangannya sampai 1.000.000 unit dalam 1 panjang rantai . Pemrosesan polymer mengurangi panjang rantai molekul dan sejak itu akan mengurangi sifat-sifatnya .

10. Important Characteristics of Polymers Ukuran Sebuah molekul polymer biasanya mempunyai berat antara 10,000 dan 1,000,000 g/mol- M echanical properties dari polymer sangat dipengaruhi oleh berat molekular tersebut . Semakin berat molekularnya berarti semakin bagus properti engineeringnya .

11. Thermal Transitions . Titik pelunakan (glass transition temperature) dan titik lebur sebuah polymer akan menentukan proses dan kegunaan yang cocok baginya . Biasanya temperatur ini menentukan batas atas sebuah polymer akan digunakan . Sebagai contoh banyak polymer yang penting bagi industri mempunyai glass transition temperatures mendekati titik didih air (100C, 212F), dan sangat berguna bila dipakai pada suhu ruang . Beberapa polymer khusus dapat menahan panas sampai dengan 300 C (572 F).

12. Crystallinity . Polymers dapat berbentuk crystalline atau amorphous, tetapi biasanya mereka mempunyai struktur kombinasi antara crystalline and amorphous (semi-crystalline). Interchain Interactions . Rantai P olymer dapat menyelip dengan bebas antara satu dengan lainnya (thermoplastic) atau terhubung dengan lainnya melewati crosslinks (thermoset or elastomer). Thermoplastics dapat dibentuk kembali dan didaur ulang , sedangkan thermosets dan elastomers tidak dapat .

13. Intrachain Structure . Struktur kimia dari rantai polymer sangat mempengaruhi properti yang dimiliki . Bila dilihat dari strukturnya polymer dapat bersifat hydrophillic or hydrophobic ( suka atau tidak suka water), kaku or flexible, crystalline atau amorphous, rea ktif atau tidak reaktif . Terdapat beberapa proses untuk membuat produk dengan material dasar Polymer. Proses untuk suatu material Polymer belum tentu cocok dengan material lain .

14. MATERIAL PLASTIK Plastik adalah   polimer atau rantai panjang atom mengikat satu sama lain. Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang , atau "monomer". Plastik yang umum terdiri dari polimer karbon saja atau dengan oksigen , nitrogen, chlorine. KELEBIHAN KEKURANGAN Ringan dan kuat serta mudah untuk dibentuk . Banyak dari jenis plastik yang tahan terhadap bahan kimia . Dapat langsung diberi warna sesuai keinginan ( DIRECT COLOUR ). Mempunyai sifat isolator terhadap listrik yang baik . Dapat diproduksi secara massal dengan waktu yang singkat . Untuk jumlah produksi yang tinggi biayanya murah . Untuk jenis thermo plastik bisa didaur ulang dengan komposisi maksimum 20% dari material yang baru . Tidak tahan terhadap panas / temperatur tinggi . Permukaan relatif lunak dan mudah tergores . Tidak tahan terhadap kekuatan mekanik . Ada beberapa jenis yang tidak tahan thd solvent / pelarut . Untuk jenis thermo setting tidak bisa didaur ulang .

15. Jenis Material Plastik Elastomer

16. Struktur Material Plastik

17. MATERIAL PLASTIK Penggolongan material plastik Thermoset Material plastik yang tidak dapat didaur ulang Pemanasan ulang menyebabkan kerusakan material Contoh : phenolic , melamine, urea resin Thermoplastik Material plastik yang dapat didaur ulang Diproses dengan cara pelelehan material untuk pembentukan ulang Contoh : ABS, PP, PE, PVC, Acrylic

18. Thermosets Example - Bakelite Curing/solidification Heat & Pressure Cross-linking reaction Flows due to pressure Heat Melt

19. Bakelite Rubber Epoxy Melamine Polyester (Chemical change - Boiled egg) Thermosetting Thermosets

20. Thermosets Thermoset polymers mempunyai ikatan yang sama pada tiga dimensi yang menghubungkan rantai polymer . Hubungan ini menahan rantai untuk menyelip antara satu dengan yang lain, yang menyebabkan polymer memiliki nilai modulus yang lebih tinggi dan ketahanan terhadap creep yang lebih baik . Biasanya thermosets lebih getas dibandingkan dengan thermoplastics.

21. Thermoset formation Thermosets dibentuk dari rantai thermoplastic polymer yang kemudian diikat dengan sama antara satu dengan yang lain pada proses yang disebut crosslinking. Thermoplastic polymer dapat mengalir dengan mudah sehingga dapat berubah bentuk Thermoplastic Thermosets

22. Thermoset formation Setelah bahan dasar dibentuk sesuai cetakan maka polymer akan di crosslink, membuatnya menjadi thermoset material. Crosslink dapat dimulai dengan panas , sinar atau ditambah dengan bahan kimia lain . Proses ini tidak dapat dibalik sehingga menghasilkan material yang tidak dapat didaur ulang .

23. Thermoplastics Example – Polyethylene/PE Melt Flows under pressure Heat Cool/remove heat Solidification

24. Material - Thermoplastic Contoh-contoh material thermoplastic yang dipakai dalam industri : Nylon PPS PP PVC ABS POM PE EVA FluoroPlastic PMP PEEK PC Polyester Thermoplastic elastomer SAN & ASA Aramids PI Cellulosic Polystyrene PPO

25. Material - Thermoplastic Sekitar 85% dari konsumsi bahan plastik dunia terdiri dari 4 macam polymer . Polymer ini mempunyai tingkat produksi yang tinggi dan dengan harga yang rendah , semuanya dari jenis thermoplastic . Yaitu : PE PP PS PVC Commodity Engineering

26. Material - Thermoplastic PE PVC PP PS

27. Amorphous Semi-crystalline Thermoplastics Polycarbonate A.B.S. Polystyrene S.A.N. Acrylic Polyethylene Polypropylene Nylon Acetal Polyester

28. Source: Du Pont 31 Komoditi vs Enjinering Plastik Struktur – Performa

29. Amorphous Semi-crystalline Wide melting range Narrow melting range Generally clear/ bening Generally opaque/ buram Perbedaan Sifat Struktur Polymer High mould Shrinkage 1.5%-2.5% Low mould shrinkage 0.5%

30. Amorphous plastics Melt and solidify over a WIDE temperature range. Semi -c rystalline plastics Melt and solidify over a NARROW temperature range. ( i.e they have a crystalline melting point) Flow behaviour Amorphous + Ease of flow + Temperature Semi-crystalline (PA) (PMMA)

31. Homo-polymers Rantai homo-polymer terdiri dari unit berulang yang sama untuk seluruh panjangnya . Contoh : HDPE, PA, POM, PVC, PS, PP.

32. Co-polymers Rantai co-polymer terdiri dari dua atau lebih unit berulang yang berbeda , yang dihubungkan bersama . Contoh : ABS, SAN, POM, PP, HIPS. (ABS – Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)

33. Campuran Campuran & Paduan Dua atau lebih polimer yang berbeda dalam matriks yang sama tetapi tidak terkait / terhubung Noryl PPO/PS HIPS High I mpact P olystyrene Paduan Dua atau lebih polimer yang berbeda dalam matriks yang sama ditambah aditif kimia perekat . Xenoy Bayblend PC/PBT PC/ABS

34. Mengapa menggunakan additives ? Additives in polymers Memodifikasi kinerja fungsi /services. Memodifikasi kinerja pemrosesan / pengolahan .

35. Memperbaiki pemrosesan Memodifikasi sifat mekanik produk hasil Mengurangi costs??? Heat stabilisers Lubricants Plasticisers Reinforcing fillers Toughening agents Powdered fillers e.g. talc or chalk Tipe-tipe dari additives Essential additives = Flexible PVC

36. Memodifikasi sifat kualitas permukaan Memodifikasi Sifat Optik Mencegah aging/ penuaan Lain-lain Anti-static agents Pigments and dyes U.V. stabiliser Blowing agents Flame retardants Additional additives

37. ZAT ADDITIF

38. Material A ditif Penggunaan pewarna: Z at pewarna biru : phthalocyanine , meningkatkan kristalinitas dari produk sehingga mengakibatkan shrinkage yang lebih besar , akibatnya saat dipasang menimbulkan stress yang lebih tinggi . Setelah dipasang , pada saat dibuka selalu pecah . Mold harus didesain dengan memperhitungkan derajat shrinkage yang ditimbulkan oleh zat warna phthalocyanine

39. Zat Additif Plastik (FILLER) Jenis Fiber Kelebihan Kekurangan Fiber-glass 1. Kekuatan tinggi 2. Relatif murah Kurang elastis Fiber-carbon 1. Kuat hingga sangat kuat 2. Stiffness( kuat+keras ) besar 3. Koefisien pemuaian kecil 4. Menahan getaran 1. Agak getas 2. Nilai peregangan kurang 3. Agak mahal Fiber-graphite 1. Lebih stiffness dari Carbon 2. Lebih ulet Kurang kuat disbanding Carbon Fiber nylon ( aramid ) 1. Agak stiff ( kuat+keras ) & sangat ulet 2. Tahan terhadap benturan 3. Kekuatanya besar ( lebih kuat dari baja ) 4. Lebih murah dari carbon 1. Kekutan tekan lebih rendah dari carbon 2. Ketahanan panas lebih rendah dari carbon ( hingga 180*C)