Pembuatan Casing Laptop dari Polikarbonat PDF

Preview

Summary

TUGAS MATA KULIAH TEKNOLOGI POLIMER PRODUKSI CASING LAPTOP Disusun oleh : Sella Kurnia Putri NIM.21030111120039 Intan Prihutami A. NIM.21030111130080 JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2014 BAB I PENDAHULUAN Suatu polimer adalah rantai berulang dari atom yang panjan...

Description

TUGAS MATA KULIAH TEKNOLOGI POLIMER

PRODUKSI CASING LAPTOP

Disusun oleh :

Sella Kurnia Putri

NIM.21030111120039

Intan Prihutami A.

NIM.21030111130080

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2014

BAB I PENDAHULUAN

Suatu polimer adalah rantai berulang dari atom yang panjang, terbentuk dari pengikat yang berupa molekul identik yang disebut monomer. Sekalipun biasanya merupakan organik (memiliki rantai karbon), ada juga banyak polimer inorganik. Meskipun istilah polimer lebih populer menunjuk kepada plastik, tetapi polimer sebenarnya terdiri dari banyak kelas material alami dan sintetik dengan sifat dan kegunaan yang beragam. Sekarang ini utamanya ada enam komoditas polimer yang banyak digunakan, mereka adalah polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polystyrene, dan polycarbonate. Mereka membentuk 98% dari seluruh polimer dan plastik yang ditemukan dalam kehidupan seharihari. Dalam makalah ini akan dijelaskan menegenai polikarbonat sebagai bahan pembuat casing laptop. Polikarbonat telah tersedia secara komersial sejak 1960-an dan aplikasinya juga berkembang hingga sekarang. Dengan sifat-sifat fisik yang memiliki rentang lebar, polikarbonat dapat dijadikan pengganti gelas atau logam sebagai bahan baku banyak produk. Polikarbonat menawarkan kombinasi yang tidak biasa dalam hal kekuatan, kepadatan, dan ketangguhan sehingga dapat mencegah kegagalan material yang potensial. Plastik yang terbuat dari polikarbonat sangat ringan dan keseimbangan unik antara ketangguhan, stabilitas dimensi, dan transparansi secara optikal. Ketahanan plastik polikarbonat meliputi ketahanan terhadap panas dan listrik. Oleh karena itu, polikarbonat banyak digunakan secara luas dalam produk-produk dan dibutuhkan sehari-hari. Produkproduk tersebut meliputi media digital (CD, DVD, dll.), peralatan elektronik, bahan konstruksi, dan perlengkapan keselamatan olah raga. Polikarbonat telah banyak digunakan sebagai casing laptop menggantikan aluminium. Berbagai laptop dengan merk tertentu menggunakan bahan yang berbeda-beda sebagai casing laptop, diantaranya campuran polikarbonat dengan acrilonitril butadien stirene (ABS), campuran polikarbonat dengan fiberglass, atau menggunakan Carbon Fibre Reinforced Polymer (CFRP). Penggunaan polikarbonat ini menghasilkan casing laptop dengan desain yang lebih menarik, tahan benturan, serta transparan. Polikarbonat dapat diproses dengan peralatan cetakan dengan injeksi biasa dan dapat dibentuk menjadi film, lembaran, atau tubular tebal maupun tipis. Lembaran dan film polikarbonat sangat mudah dibentuk dengan pengolahan termal dan mekanik menjadi berbagai bentuk yang kompleks, salah satunya adalah casing laptop.

BAB II PEMBAHASAN

II.1 Sejarah Polikarbonat Sejarah penemuan polikarbonat bermula pada abad XIX. Polikarbonat ditemukan oleh Alfred Einhorn, kimiawan Jerman, tahun 1898. Pada waktu itu beliau bekerja di Universitas Munich. Saat beliau melakukan penelitiaannya dengan eter, beliau menemukan reaksi antara fosgen dengan tiga isomer dihidroksi-benzena, dan diperoleh polieter dari karbon dioksida yang berwujud transparan, tahan panas, dan zat yang tidak larut. Pada tahun 1953, seorang pekerja di perusahaan Jerman, Bayer Hermann Schnell memperoleh polikarbonat untuk percobaan pertamanya. Pada tahun yang sama, polikarbonat dipatenkan dengan nama dagang “Macrolon”. Pada tahun yang sama, 1953, tetapi seminggu kemudian, material ini disintesis oleh pekerja perusahaan Amerika, General Electric Daniel Fox. Dua industri raksasa di dunia mengadakan negosiasi berhubungan dengan siapa yang akan memperoleh hak untuk menjadi penemu polikarbonat. Permasalahan diselesaikan dan pada tahun 1955 General Electric menetapkan material dibawah merek dagang Lexan. Berpuluh-puluh tahun telah berlalu dan pada tahun 1958 Bayer Company dan tahun 1960 General Electric memperoleh polikarbonat yang cocok dan memulai industri mereka.

II.2 Deskripsi Polikarbonat Polikarbonat atau yang dikenal dengan nama merek dagang Lexan, Makrolon, Makroclear dan lain-lain, adalah suatu kelompok polimer termoplastik, mudah dibentuk dengan menggunakan panas. Plastik jenis ini digunakan secara luas dalam industri kimia saat ini. Plastik ini memiliki banyak keunggulan, yaitu ketahanan termal dibandingkan dengan plastik jenis lain, tahan terhadap benturan, dan sangat bening. Dalam identifikasi plastik, polikarbonat berada pada nomor 7.

Gambar 1. Polikarbonat

Polikarbonat disebut demikian karena plastik ini terdiri dari polimer dengan gugus karbonat (-O-(C=O)-O-) dalam rantai molekuler yang panjang. Tipe polikarbonat yang paling umum adalah bisfenol A (BPA). Polikarbonat adalah material yang tahan lama dan dapat dilaminasi menjadi kaca anti peluru. Meski memiliki ketahanan yang tinggi terhadap benturan, namun polikarbonat cukup mudah tergores sehingga dibutuhkan pelapisan keras (hard coating) untuk membuat lensa kaca mata dan eksterior otomotif menggunakan polikarbonat dan material optis lainnya karena polikarbonat sangat bening dan memiliki kemampuan mentransmisikan cahaya yang sangat baik dibandingkan dengan jenis kaca lainnya. Sifat polikarbonat mirip dengan polimetil metakrilat (akrilik), namun polikarbonat lebih kuat dan dapat digunakan pada suhu tinggi, meskipun lebih mahal. Polikarbonat akan mengalami transisi gelas pada temperatur 150 oC sehingga polikarbonat akan menjadi lembek secara bertahap di atas temperatur ini, dan mulai mencair pada temperatur 300 oC. Secara umum, polikarbonat memiliki sifat-sifat kekuatan yang lebih baik daripada polimer plastik lainnya. Berikut adalah sifat fisik dan mekanik dari polikarbonat:  Sifat Fisik Densitas = 1,2-1,22 g/cm3 Nomor Abbe = 34 Index Bias = 1,584 Kesetimbangan Absorpsi Air = 0,16-0,35 % Titik Leleh = 265 - 267oC Glass transition temperature (Tg) = 150 oC Linear thermal expansion coefficient (α) = 65-70 × 10−6/K Specific heat capacity (c) = 1.2-1.3 kJ/kg·K Thermal conductivity (k) at 23 °C = 0.19-0.22 W/(m·K) Heat transfer coefficient (h) = 0.21 W/(m2·K) 

Sifat Mekanik Poisson’s Ratio = 0,37 Coefficient of friction (μ) = 0,31 Young's modulus (E) = 2,38 Gpa Specific Gravity = 1,2 Tensile strength (σt) = 62,8 – 72,4 Mpa Yield Strength = 62,1 Mpa

Elongation (ε) at break = 110 – 150 % Notch test = 20 – 35 kJ/m2

-

Kelebihan Polikarbonat :     

Kekuatannya yang tinggi Kekakuan tinggi yang tinggi Ketangguhan tinggi Tahan panas yang baik Transparan.

Penggunaan Polikarbonat dibanding polimer yang lainya dapat dilihat pada Gambar 2.1. Dari gambar, terlihat bahwa jumlah penggunaan polikarbonat ditinjau dari impact strength nya memiliki jumlah paling tinggi dibandingkan polimer lainnya.

Gambar 2.1 Penggunaan polikarbonat dibandingkan polimer lainnya

II.3 Sintesis Polikarbonat Mekanisme reaksi pembentukan polikarbonat mengikuti mekanisme reaksi stepgrowth polymerization atau polimerisasi kondensasi. Polimer kondensasi terjadi dari reaksi antara gugus fungsi pada monomer yang sama atau monomer yang berbeda. Dalam polimerisasi kondensasi kadang-kadang disertai dengan terbentuknya molekul kecil seperti H2O, NH3, atau HCl. Di dalam reaksi polimerisasi, monomer-monomer bereaksi secara adisi untuk membentuk rantai. Namun demikian, setiap ikatan baru yang dibentuk akan bersamaan dengan dihasilkannya suatu molekul kecil – biasanya air – dari atom-atom monomer. Pada reaksi semacam ini, tiap monomer harus mempunyai dua gugus fungsional sehingga

dapat menambahkan pada tiap ujung ke unit lainnya dari rantai tersebut. Jenis reaksi polimerisasi ini disebut reaksi kondensasi. Polikarbonat terdiri dari bisphenol A (BPA). Dalam struktur molekul polikarbonat, terdapat dua gugus fenil dan dua gugus metil. Kehadiran gugus fenil dalam rantai molekul dan dua gugus metil berkontribusi terhadap kekekaran polikarbonat. Kekekaran ini memiliki pengaruh yang besar terhadap sifat-sifat polikarbonat. Pertama, ketertarikan antar gugus fenil antara molekul yang satu dengan yang lain membuat kebebasan molekul individual berkurang. Ini menyebabkan polikarbonat memiliki ketahanan termal yang baik tapi kental atau berviskositas tinggi. Kebebasan yang sedikit membuat molekulmolekul polikarbonat tidak fleksibel dan mencegah polikarbonat menjadi struktur crystalline. Oleh karena itu, polikarbonat bersifat transparan. Polikarbonat dapat dibuat dengan menggunakan bisfenol A dan fosgen (karbonil diklorida, COCl2). Reaksi keseluruhan dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2. Reaksi Sintesis Polikarbonat

Langkah

awal

dalam

sintesis

polikarbonat

adalah

dengan

melakukan deprotonisasi bisfenol A dengan natrium hidroksida sehingga terbentuk air. Reaksinya adalah sebagai berikut: (CH3)2-C-(C6H6)2-(OH)2 + 2 NaOH ---> (CH3)2-C-(C6H6)2-O2- + 2 Na+ + 2 H2O Molekul oksigen pada bisfenol yang terdeprotonisasi bereaksi dengan fosgen melalui adisikarbonil dan menghasilkan ion Cl-. Reaksinya adalah sebagai berikut: (CH3)2-C-(C6H6)2-O2- + Cl-(C=O)-Cl ---> (CH3)2-C-(C6H6)2-(O-(C=O)-Cl)(O-) + ClLalu gugus kloroformat (O-(C=O)-Cl) yang terbentuk menempel pada gugus bisfenol yang lainnya sehingga rantai panjang polikarbonat terbentuk dan meninggalkan ion Cl-.

II.4 Produksi Casing Laptop Proses produksi polimer dalam teknik pencetakan bergantung pada klasifikasi bahan dan produk akhir tertentu yang diinginkan, produsen memiliki beberapa pilihan untuk pengolahan polikarbonat, termasuk injection molding, ekstrusi, thermoforming dan blow molding. Namun teknik yang banyak digunakan dalam produksi casing laptop adalah proses injection molding. Injection molding merupakan teknik pembentukan produk berbahan plastik dengan cara menginjeksikan atau menyuntikan plastik cair kedalam sebuah rongga cetak yang kemudian didinginkan dan dikeluarkan dari rongga cetak. Teknik ini sering digunakan untuk memproses bagian polikarbonat untuk pasar yang berbeda, termasuk otomotif, peralatan medis, elektronik, LED dan media optik. Pada injection molding, pelet berupa polikarbonat termoplastik dimasukkan ke tong, dipanaskan, dicampur serta diinjeksikan ke dalam cetakan pada tekanan tinggi. Pelet dipanaskan agar meleleh dan berbentuk cair sehingga dapat dialirkan dengan bantuan tekanan, kemudian lelehan tersebut diinjeksikan kedalam cetakan casing laptop sesuai spesifikasi yang diinginkan, kemudian cetakan didinginkan dan akan mengeras, setelah itu mengambil plastic tersebut sehingga diperoleh bentuk sesuai cetakan.

Beberapa keuntungan utama dari proses injection molding adalah : 

Waktu siklus yang cepat



Kemampuan untuk menghasilkan bagian dalam jumlah besar



Kemampuan untuk mengakomodasi berbagai bagian ukuran



Baik bagian - ke-bagian pengulangan



Penciptaan bagian dengan toleransi ketat

Proses Produksi 1. Persiapan Produksi Sebelum polikarbonat dicetak, diperlukan proses persiapan bahan dengan tujuan agar bahan dapat diproduksi dengan baik. Proses tersebut meliputi : -

Pengeringan Jika lelehan polimer memiliki kadar air yang terlalu tinggi, maka dapat mengakibatkan cacat permukaan (garis-garis) dan gangguan dalam pembentukan bagian bahan (degradasi hidrolitik). Hal ini disebabkan, sebagian besar plastik

menyerap air yang berlebihan melalui kemasan tidak-tahan lembab, penyimpanan dan transportasi, bahan-bahan ini harus dikeringkan sebelum pengolahan. Kandungan uap dapat diuji menggunakan metode Karl-Fischer. Berikut adalah kondisi pengeringan yang disarankan oleh Bayer MaterialScience :

-

Pembersihan

2. Produksi Termoplastik dalam bentuk butiran (pellet) atau bubuk ditampung dalam sebuah hopper kemudian turun ke dalam barrel secara otomatis (karena gaya gravitasi) dimana ia dilelehkan oleh pemanas yang terdapat di dinding barrel dan oleh gesekan akibat perputaran sekrup injeksi. Plastik yang sudah meleleh diinjeksikan oleh sekrup injeksi (yang juga berfungsi sebagai plunger) melalui nozzle ke dalam cetakan yang didinginkan oleh air. Produk yang sudah dingin dan mengeras dikeluarkan dari cetakan oleh pendorong hidraulik yang tertanam dalam rumah cetakan selanjutnya diambil oleh manusia atau menggunakan mesin robot. Pada saat proses pendinginan produk secara bersamaan di dalam barrel terjadi proses pelelehan plastik sehingga begitu produk dikeluarkan dari cetakan dan cetakan menutup, plastik leleh bisa langsung diinjeksikan.

Gambar 2.2 Injection Molding a. Injection unit terdiri dari beberapa bagian, yaitu : -

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.

-

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.

-

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.

-

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.

-

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.

-

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

-

Injection Process Mechanism perhatikan Gambar 2.2 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. -

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.

b. Mold yang paling simple atau biasa disebut dengan stadrad mold, secara umum terdiri dari : -

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

-

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.

-

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.

-

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.

Gambar 2.2 Mesin Injection Molding

c. Kontrol suhu cetakan Suhu cetakan memiliki pengaruh yang menentukan kualitas pada bagian dibentuk. Hal ini berlaku terutama untuk sifat-sifat seperti yang melekat tekanan, melenting, toleransi dimensi, berat dan penyelesain permukaan. Waktu pendinginan juga sebagian besar ditentukan oleh suhu permukaan cetakan . Sebagai aturan, alat pemanasan atau pendinginan yang digunakan untuk tujuan ini hanya dapat memastikan cetakan berada pada suhu yang konstan, pada tingkat tertentu, dengan batas tertentu . Pertama, permukaan rongga dipanaskan dari 5 sampai 15 ° C selama fase injeksi saat datang ke dalam kontak dengan lelehan. Pada saat siklus injeksi berikutnya dimulai, kenaikan suhu ini akan diimbangi sekali lagi melalui penghilangan panas. Dengan siklus steady-state, maka, fluktuasi suhu periodik akan menghasilkan (" profil gigi gergaji "). Selama start- up produksi, bagaimanapun, suhu cetakan akan meningkat untuk jangka waktu tertentu, sampai keadaan keseimbangan telah dicapai antara pasokan dan penghapusan panas. Suhu ini bisa mencapai 10 sampai 30 °C lebih tinggi dari nilai setpoint pada unit kontrol suhu. Ini juga memiliki fluktuasi kontrol dari unit kontrol suhu ditumpangkan di atasnya, yang dapat cukup besar di kali. d. Waktu Pendinginan (Cooling Time) Waktu pendinginan cetakan injeksi merupakan fungsi dari jenis bahan, ketebalan dinding, suhu cetakan (θW), suhu mencair (θM). Faktor-faktor penting yang mempengaruhi pendinginan adalah ketebalan dinding dan suhu cetakan. Suhu mencair hanya memiliki sedikit pengaruh pada waktu pendinginan.

Gambar 2.3 Contoh Casing Laptop 3. Produk Perusahaan laptop yang menggunakan polimer jenis polikarbonat pada produknya adalah Apple Inc. Apple pertama kali mengeluarkan jenis produknya yaitu Macbook menggunakan bahan dari polikarbonat yang dirilis pada tanggal 16 Mei 2006.

Gambar 2.4 Macbook dari Apple Inc

BAB III PENUTUP

III.1 Kesimpulan 1. Jenis polimer yang digunakan sebagai bahan pembuatan casing laptop merupakan polimer jenis polikarbonat. 2. Polikarbonat atau yang dikenal dengan nama merek dagang Lexan, Makrolon, Makroclear dan lain-lain, adalah suatu kelompok polimer termoplastik, mudah dibentuk dengan menggunakan panas. Sifat polikarbonat sangat bening dan memiliki kemampuan mentransmisikan cahaya yang sangat baik, kuat serta dapat digunakan pada suhu tinggi. 3. Mekanisme reaksi pembentukan polikarbonat mengikuti mekanisme reaksi stepgrowth polymerization atau polimerisasi kondensasi. Polikarbonat dapat dibuat dengan menggunakan bisfenol A dan fosgen (karbonil diklorida, COCl2). 4. Proses produksi casing laptop dari pellet hingga menjadi cetakan menggunakan teknik injection molding. 5. Injection molding merupakan teknik pembentukan produk berbahan plastik dengan cara menginjeksikan atau menyuntikan plastik cair kedalam sebuah rongga cetak yang kemudian didinginkan dan dikeluarkan dari rongga cetak.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2014. MacBook. http://en.wikipedia.org/wiki/MacBook. Diakses pada 15 Januari 2014. Anonim. 2013. Polikarbonat. http://id.wikipedia.org/wiki/Polikarbonat. Diakses pada 15 Januari 2014. Anonim. 2013. Polimer. http://id.wikipedia.org/wiki/Polimer. Diakses pada 15 Januari 2014. Anonim. 2013. A GUIDE TO POLYCARBONATE IN GENERAL. http://www.ptsllc.com/intro/polycarb_intro.aspx Diakses pada 16 Januari 2014. Anonim, 2013. (http://mould-technology.blogspot.com/2007/12/injection-moldsclassification.html). Diakses pada 16 Januari 2014. Bayer MaterialScience. 2013. Processing Data...