BAb 2 Pre Treatment

BAB II PRETREATMENT

A. PENGERTIAN

Berdasarkan susunan kata, maka pretreatment  maka  pretreatment  dapat diartikan sebagai, pre sebagai,  pre : sebelum, sebelum, dan treatment  : proses proses atau atau perlak perlakuan. uan. Penger Pengertia tian n umum umum  pretreatment  adalah adalah suatu suatu proses proses yang yang dijala dijalanka nkan n sebelu sebelum m melaku melakukan kan proses proses inti. inti. Penger Pengerti tian an khusus   pretreatment painting adalah painting adalah proses proses pendahul pendahuluan uan terhadap terhadap bahan sebelum sebelum dilakukan pengecatan. Tujuan pretreatment Tujuan pretreatment painting ialah : a.

 b.

Menambah daya rekat (adhesi (adhesi)) antara cat dengan bahan dasar (part) Menambah Menambah ketahana ketahanan n terhadap terhadap karat karat pada hasil hasil pengecatan pengecatan Proses pretreatment yang dilakukan sebelum pengecatan, sangat berpengaruh

terhadap kualitas pengecatan, dan hal ini berkaitan dengan proses pengerjaan sebelum  part di-loading untuk proses pengecatan. Cat tidak akan menempel dengan sempurna  pada permukaan part sebelum melalui proses pretreatment (untuk part logam). Hal ini disebabkan oleh : •

Pros Proses es pemb pembua uata tan n part part sela selalu lu dila dilapi pisi si deng dengan an miny minyak ak untuk untuk mengh menghin indar darii terjadinya karat selama menunggu proses lanjutan.

•

Daya kohesi antara partikel cat lebih kuat daripada daya adhesi logam dengan cat. Hal ini menyebabkan cat tidak mudah menempel pada logam tanpa media khusus. Media ini yang disebut phosphate disebut phosphate yang diperoleh dari proses pretreatment. Berdas Berdasar ar cara cara pengerj pengerjaan aannya nya,, pretr pretreatm eatment ent dibedak dibedakan an menjad menjadii dua yaitu yaitu

deng dengan an cara cara pence pencelu lupa pan n (dipping ) dan dan deng dengan an cara cara peny penyem empr prot otan an  spraying   (spraying ). ). Sedangkan Sedangkan berdasarkan berdasarkan jenis larutan larutan Phospat yang digunakan, digunakan, maka ada beberapa  jenis proses Phosphating yakni Besi (Iron), Zinc, dan Alumunium Phospate. B. FLOW PROCESS PRETREATMENT

Semua emua logam ogam   permu permukaan kaannya nya,,

atau atau steel eel

par part

sebel ebelum um

dica dicatt

har harus

dipe diperrsiap siapka kan n

sehing sehingga ga kondi kondisi si part part terseb tersebut ut bers bersih ih dari dari hal-hal hal-hal yang yang dapat dapat

mengurangi ketahanan daya rekat cat. Persiapan tersebut dapat dibedakan menjadi dua cara, yaitu : 1. Secara Mekanis, Mekanis, misalnya : sanding, buffing, spraying . 17

2. Secara Kimiawi (Chemical Cleaning ), misalnya degreasing . Pada prinsipnya, aliran proses pretreatment sebagai berikut :

Pre Degreasing 

Degreasing 

Rinsing 1 

Rinsing 2 

Surface Conditioning 

Phosphating 

Rinsing 3 

Rinsing 4 

DI Water 

Dry Oven

Sedangkan untuk part plastik, proses pretreatment yang dilakukan berbeda dengan part steel. Secara umum proses pretreatment part plastik merupakan cleaning terhadap part dari kotoran/debu, sisa-sisa mould release (silicon), dan lain-lain. Pretreatment terhadap part plastik diantaranya : a.  b.

Secara Mekanis, misalnya : sanding, air blow Secara Kimiawi (Chemical Cleaning ), misalnya washing air, washing benzene atau IPA (Iso Propyl Alkohol)

c.

Secara Elektrik ( Electric Cleaning ), misalnya anti electrostatic unit

Penjelasan masing-masing tahap proses pretreatment terhadap part steel sebagai  berikut : 1. Pre-degreasing

 Pre-degreasing  merupakan proses persiapan permukaan metal sebelum degreasing. Tujuan dari pre-degreasing sebagai berikut : a. Menghilangkan sebagian besar kontaminasi yang berasal dari senyawa organik  18

  b. Menghilangkan pengotor zat organik lain untuk memudahkan dalam proses degreasing Pada umumnya ada tiga jenis proses perlakuan pre-degreasing yaitu : a.  Pre-degreasing  dengan air panas ( Hot Water ), biasanya dengan menggunakan

semprotan yang bertekanan tinggi. Pre-degreasing cara ini hanya efektif untuk  kotoran yang berasal dari zat organik dan sifatnya masih baru.   Hot Water   Rinse berfungsi untuk membersihkan minyak dan lemak yang menempel pada  part yang akan diproses. Hot Water Rinse biasanya berupa air panas dengan suhu berkisar 40 - 50

° C.

 b.  Pre-degreasing  dengan kerosin, biasanya disemprotkan dengan cara manual

atau digosok dengan tangan.

Pre-degreasing dengan kerosin sangat efektif 

untuk tujuan pre-cleaning. Kelemahan cara ini yaitu kerosin merupakan suatu senyawa

pengkontaminasi pada proses degreasing. Selain itu

kerosin

merupakan bahan yang mudah terbakar dan kurang baik untuk kesehatan. c.  Pre-degreasing  dengan menggunakan produk water based ( bahan dasar air).

Water based merupakan campuran dari bahan surfactan (bahan penurun tegangan permukaan) yang dapat dipakai dengan sistem semprot secara manual, digosok dengan tangan, atau dengan disemprot yang bersirkulasi. Kelebihan dari sistem pre-degreasing yang memakai produk water based adalah : a. Sangat efektif untuk berbagai jenis pengotor organik   b. Tidak menimbulkan kontaminan pada proses degreasing c. Dapat digunakan sebagai proteksi terhadap karat dalam waktu yang lebih lama d. Tidak merusak lingkungan

2. Degreasing

 Degreasing adalah suatu proses pencucian part dengan menggunakan larutan Alkali. Tujuan proses degreasing sebagai berikut :

19

a. Untuk membersihkan kotoran-kotoran yang menempel pada part, baik berupa senyawa organik maupun anorganik   b. Untuk mengontrol permukaan metal supaya mendapatkan susunan kristal yang  baik  Hal ini sangat beralasan, karena pada proses pembentukan part sangat dipengaruhi oleh beberapa aspek yang dapat menimbulkan berbagai kotoran. Beberapa bentuk pengotor organik ialah : a. Minyak pada CKD part  b. Sealer-sealer lama c. Minyak dari mesin stamping / pressing d. Kerosin dari proses pre-degreasing Sedangkan yang termasuk kedalam kotoran an-organik sebagai berikut : a. Serbuk metal, yaitu partikel Besi, Aluminium, ataupun Zinc   b. Metal oxida, yaitu pembentukan korosi pada permukaan metal (karat / endapan) c. Garam-garam, yaitu kontaminasi pada waktu handling atau pengiriman. Mekanisme proses pembersihan terdiri dari beberapa tahapan, yaitu : a. Kontak, yaitu larutan pembersih menutupi seluruh area benda kerja  b. Wetting, yaitu reaksi emulsifikasi senyawa-senyawa pengkontaminasi organik  c. Pelepasan, yaitu pergerakan secara fisikal dari pengkontaminasi anorganik   pada benda kerja yang sedang diproses Dengan proses degreasing, part dibersihkan dari berbagai macam kotoran, oleh karena itu bahan-bahan yang dipakai sebagai medium pembersih harus memenuhi beberapa kriteria, antara lain : a. Setiap formula pembersih / cleaner harus mempunyai sifat membersihkan

(detergency)  b. Pembersih harus mempunyai pengontrol terhadap busa c. Pembersih harus bersifat fleksibel d. Pembersih harus bersifat tahan lama e. Pembersih harus bersifat mudah dibilas Untuk memperoleh bahan yang memenuhi kriteria seperti diatas, maka   paduan dari bahan-bahan harus diformulasikan, sehingga hasilnya memenuhi tuntutan kriteria tersebut. Dalam hal ini, komponen-komponen yang diperlukan dalam Alkaline Cleaner (pembersih yang bersifat basa), antara lain : 20

a. Garam-garam Sodium, Hidroksida, Borak, Karbonat, Silikat,  b. Surfactan c. Surface Conditioner (senyawa untuk mengaktifkan metal) d. Defoamer (anti busa) Parameter dalam proses pembersihan part (degreasing) dapat dibedakan menjadi dua, yaitu : 2.1. Parameter operasional pada pembersih a. Konsentrasi, diperlukan dalam operasional sesuai dengan standar kontrol yang diberikan  b. Temperatur,

yaitu suhu medium pembersih pada saat dipakai untuk 

membersihkan part. Temperatur operasi degreasing sekitar 40 - 50 °C. c. Tekanan penyemprotan (untuk proses spray), sekitar 0,5-1,5 kg/cm2 d. Waktu, sekitar 5-10 menit 2.2. Parameter operasional dari pembersih yang merupakan hasil titrasi a. Kebasaan bebas (  Free Alkalinity), digunakan untuk menentukan keefektifan

konsentrasi larutan. Free Alkalinity larutan sekitar 7 - 10.  b. Kebasaan total (Total Alkalinity), untuk menentukan tingkat konsentrasi

keseluruhan produk dalam larutan. Total Alkalinity digunakan sebagai metode  pengontrolan secara tidak langsung komponen-komponen lain dalam larutan 3. Water Rinse

Secara umum Water Rinse dipakai untuk proses pembilasan agar permukaan  part bersih dari bahan kimia yang menempel akibat dari proses sebelumnya (misalnya degerasing), sehingga tidak terjadi kontaminasi antara larutan kimia dari proses yang satu dengan proses berikutnya. Tujuan dari proses Water Rinse adalah : a. Membilas kelebihan pembersih yang menempel pada benda kerja   b. Menghilangkan

pembentukan

garam-garam

sebagai

hasil

dari

proses

 pembersihan c. Menetralkan permukaan logam untuk mencegah bahan pembersih terbawa ke dalam proses Phosphating, sebab pembersih yang bersifat basa yang terbawa oleh benda kerja akan menetralisasi asam dan mengkontaminasi lapisan Phosphating pada benda kerja

21

4. Surface Conditioning

Surface conditioning bertujuan mempersiapkan permukaan part (agar lebih halus), mengaktifkan metal, dan mengatur permukaan metal agar kristal Phospat lebih seragam dan merata. Biasanya surface conditioning dilakukan dengan menggunakan material Parcelene, neutralizer, dan bahan kimia lain yang bersifat metal conditioning. 5. Phosphating

Phosphating merupakan suatu proses pelapisan part (logam) secara kimiawi. Pembentukan lapisan Phospat berasal dari Zinc, Besi (Iron) maupun Alumunium Phosphate (berbentuk kristal) yang menempel dan melapisi permukaan part. Jumlah kristal Phospat yang menempel pada permukaan plat (coating weight) dinyatakan dengan satuan miligram per meter persegi. Phosphating merupakan suatu perubahan dari permukaan logam menjadi  permukaan baru yang mempunyai sifat-sifat non-metalik dan non-konduktif. Setelah terbentuk lapisan Phosphate, maka diperlukan pemanasan pada suhu tertentu yakni  berkisar antara 150° - 180° C, sehingga Phosphating menghasilkan kristal Phospate yang kecil-kecil dan rata. Pada suhu tersebut, air yang berada di lapisan Phospate akan menguap. Bila panas yang diberikan berlebihan (melebihi 200° C) kristal yang terbentuk akan pecah, sehingga terjadi celah-celah yang akan menurunkan daya lekat cat dan menyebabkan timbulnya korosi (karat). Secara umum kriteria yang perlu diperhatikan dari proses Phosphating sebagai berikut : a. Hasil dari pelapisan / coating harus bersifat : ∗

Resistan / tahan terhadap korosi

∗

Siap untuk proses pengecatan

∗

Tahan lama setelah proses pengecatan

 b. Proses harus mudah dikontrol c. Proses harus bersifat fleksibel, artinya dapat melapisi berbagai macam metal d. Proses harus tahan lama e. Larutan phosphating harus bersifat mudah dibilas

22

Proses pelapisan Phosphating dapat dibedakan menjadi beberapa bagian  berdasarkan jenis pelapisannya  (Phosphate Coat ), antara lain : a.  Pure Zinc Phosphate Coating (pelapisan Zinc Phosphate), digunakan pertama

kali tahun 1908 terbatas terhadap metal-metal yang diproses  b.  Dwi Cationic, modifikasi pelapisan Nickel dan Zinc Phosphate. Penambahan

metal Nickel pada larutan Phosphating, menghasilkan pelapisan Nickel dalam Zinc Phosphating. Tujuannya untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan pelapisan pada pengecatan c. Tri Cationic, merupakan modifikasi pelapisan Ni + Zinc Phosphate. Hal ini

dilakukan dengan penambahan ion Mangan pada proses Ni + Zinc Phosphate. Tujuannya untuk meningkatkan ikatan cat (adhesion paint ) dan mempunyai sifat fleksibel pada proses pengecatan, menambah ketahanan terhadap korosi. Mekanisme pelapisan dapat diilustrasikan sebagi berikut : a. Asam bebas (   Free Acid ) mengetsa / melukai lapisan bawah Anode pada

substrate  b. Elektron di substrate bergerak ke Katode dan membentuk H+,

terjadilah

hidrolisa air  c. Membentuk gas Hidrogen dan OH- , sehingga terjadi pembentukan lokasi area

dengang tingkat keasaman (pH) tinggi d. Terjadi pengendapan pelapisan Secara umum konversi reaksi pelapisan Phosphat sebagai berikut : Daerah Anodic : Fe → Fe+2 + 2eDaerah Catodic : 2H+ + 2e- → H2 Hasil penyederhanan persamaan pelapisan : H3PO4 + Zn(H2PO4)2 + Fe(H2PO4)2 + Fe

→ Zn3(PO4)2

+ Zn2(PO4)2 + ZnHPO4 +

FePO4 Persamaan reaksi Phosphating : •

Reaksi Hopeite : Zn2+ + 2ZnPO4 → Zn3 (PO4)2

Reaksi Phosphophylite : Fe2++2ZnPO4 → Zn2Fe (PO4)2 Parameter Operasional Zinc Phosphate sebagai berikut :

23

1. Keasaman Total (Total Acid ), yaitu jumlah komponen asam Phosphate dalam larutan yang dapat dikonversikan menjadi pelapisan Zinc Phosphate. Point kontrol Total Acid berkisar pada 28 - 32. 2. Keasaman Bebas (  Free Acid ), yaitu tingkat keaktifan dari komponen asam Phosphate. Point kontrol Free Acid berkisar pada 0,5 - 0,8. 3. Temperatur, digunakan untuk mengontrol keaktifan dari komponen asam Phosphate. 4. Pemercepat / Accelerator (Nitrite), bertujuan untuk menjaga keseimbangan 5. antara Fe2+ dan Fe3+ dalam larutan dan untuk membantu terjadinya  pembentukan lapisan Zinc Phosphate pada metal. 6. Tekanan Spray dan sudut Nozzle (untuk proses Spray), harus dapat menutupi semua permukaan metal yang diproses 7. Waktu pencelupan (untuk proses Dipping) 6. D-I (Deionized / Demineralized) Water Rinse

Pembilasan dengan air

setelah

proses Phosphating

merupakan

cara

menghilangkan kelebihan larutan pada benda kerja, menghentikan reaksi larutan Phosphating pada metal, dan menghilangkan garam-garam yang terbentuk sebagai  produk yang dihasilkan selama reaksi pelapisan Phosphate. D-I Water Rinse merupakan tahap akhir dari proses pretreatment yang   bertujuan untuk mendapatkan efek pembersihan atau pembilasan yang lebih tinggi.   Namun sebelum dilakukan pembersihan dengan DI Water, bisanya dilakukan   pembilasan part dengan air PAM. Prinsip pembersihan dengan DI Water ialah  pembersihan part untuk memperoleh hasil pembersihan dengan kualitas yang tinggi dengan menggunakan air yang mempunyai kandungan mineral minimum. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari terjadinya korosi

pada permukaan logam yang

telah terlapisi Phosphat. Kondisi air seperti yang dipersyaratkan tersebut bisa didapat dari air yang telah mengalami proses demineralisasi atau deionisasi. 7. Dry Oven

Dry Oven bertujuan untuk menghilangkan sisa-sisa air yang masih melekat   pada part setelah mengalami pretreatment. Untuk menghasilkan kualitas permukaan 24

yang baik, suhu pengeringan yang ideal harus diperhatikan. Proses Dry Oven part steel biasanya beroperasi minimal pada suhu 100 ° C (agar terjadi penguapan air di lapisan Phosphat). Misalnya untuk Dry Oven yang menggunakan system conveyor   beroperasi pada suhu 140 - 160 ° C. Apabila suhu terlalu berlebihan ( lebih dari 200 °

C), maka kualitas lapisan Phosphating sebagai hasil pengeringan kurang baik 

(terjadi pecah-pecah), sehingga akan mempengaruhi daya rekat cat pada part.

25