Masking Tape untuk proses Powder Coating – 3M Polyester Tape 8992

Powder coating, sesuai dengan namanya merupakan proses pelapisan permukaan bahan dengan serbuk kering yang diberi muatan listrik dan bahannya digrounding sehingga serbuk kering menempel secara elektrostatik. Serbuk logam yang terbuat dari poliester, poliuretan, poliester-epoksi, epoksi dan akrilik akan meleleh dan mengeras (curing) setelah dipanaskan di dalam oven dengan temperatur sekitar 200 derajad Celcius. Hasil akhir setelah keluar dari oven terbentuk lapisan yang keras dan tahan lama dibanding dengan cat basah.

Pemanasan sampai temperatur sekitar 200 derajad Celcius akan menimbulkan masalah ketika bahan harus dimasking karena ada area yang tidak boleh tercoating atau bahan harus dicoating dengan dua warna berbeda. Pada temperatur 200 derajad Celcius, masking tape biasa yang terbuat dari kertas akan terbakar dan adhesive yang terbuat dari karet/rubber akan mengeras dan menempel ke permukaan bahan. Hal ini menimbulkan proses tambahan berupa pembersihan sisa-sisa masking tape.

Proses powder coating (sumber: http://elitemetalcoatings.com/solid-powder-coating.html)

Agar masking bisa bertahan pada termperatur 200 derajad Celcius dibutuhkan bahan yang lebih kuat dan adhesive tahan panas. 3M mengembangkan masking tape yang memenuhi kriteria tersebut. 3M Polyester Tape 8992 terbuat dari bahan poliester dengan adhesive dari bahan silikon. 3M Polyester Tape 8992 mampu bertahan pada temperatur 200 derajad Celcius dan saat dikupas tidak akan meninggalkan residu. Selain itu, bahan poliester akan menghasikan garis yang tajam, tanpa ada coating yang menyusup ke bawah masking  atau biasa disebut grepes.

Hasil masking 3M 8992 setelah proses powder coating (sumber: https://www.uline.com/BL_6906/3M-8992-Polyester-Film-Tape)

Advertisements

Yang kita butuhkan adalah solusi. Bukan sekedar produk

Ini cerita tentang sebuah industri manufaktur yang sedang mencari solusi untuk merakit dua buah komponen menggunakan adhesive/lem. Yang dibutuhkan adalah adhesive yang cepat kering dan memiliki toughness dan peel strength yang bagus.

Kenapa industri tersebut harus beralih ke adhesive untuk merakit komponennya? Karena tuntutan tren dan teknologi yang membuat komponen-komponen yang harus dirakit menjadi semakin tipis dan luas bidang kontak untuk proses perakitan menjadi semakin sempit sehingga tidak bisa lagi dirakit dengan double tape.

Perusahaan saya menawarkan solusi menggunakan PUR (polyurethane reactive) adhesive yang memiliki karakteristik seperti yang diinginkan customer di atas.  Aplikasi PUR adhesive tersebut harus menggunakan dispensing machine dan kami menyarankan agar memakai produk dari partner kami yang sudah berpengalaman dalam liquid dispensing machine dan telah berkolaborasi dengan perusahaan kami dalam waktu yang lama.

Merasa bahwa harga yang ditawarkan partner kami terlalu mahal mereka berusaha mendapatkan mesin dari China. Bahkan tawaran demo dan trial gratis dari kami tidak mereka manfaatkan dengan alasan mereka sudah terbiasa dan berpengalaman dengan berbagai mesin otomasi. Begitu juga berbagai opsi mesin dari partner kami dengan harga yang lebih kompetitif mereka abaikan.

Karena secara prinsip adhesive tersebut bisa dipakai menggunakan mesin apa saja asal sesuai kami memberi kebebasan kepada mereka. Bahkan kami memberikan beberapa sample untuk dicoba pada mesin yang akan mereka beli.

Selang beberapa minggu tiba-tiba mereka kembali mengontak partner kami dan meminta penawaran. Beberapa hari kemudian bahkan mereka sudah mengeluarkan order pembelian mesin (PO).

Konon harga mesin dari China yang murah tersebut adalah harga mesin saja. Sementara untuk training mereka harus mengeluarkan biaya lagi. Tidak ada distributor atau perwakilan di Indonesia. Ketersediaan suku cadang juga mengkhawatirkan karena mereka bukan pemain global dan order suku cadang harus ditujukan ke China.

Dari kasus ini bisa kita simpulkan bahwa seringkali yang kita butuhkan bukan sekedar produk akan tetapi juga solusi dan layanan purna jual. Untuk apa memiliki sebuah produk jika untuk memakainya kita mengalami kesulitan karena harus belajar sendiri. Ataupun jika mereka memberikan fasilitas training karena tidak ada partner lokal maka akan ada kendala bahasa? Bagaimana jika tiba-tiba ada kerusakan dan membutuhkan sparepart? tentu akan lebih mudah jika ada support dari lokal untuk mengatasi hal itu dibanding support dari luar negeri yang lead time-nya juga lama.

Cara menguji daya rekat (kekuatan kupas/peel strength) double tape

Desain sambungan atau rakitan yang akan menahan beban tarik(tensile), geser (shear) dan tekan (compression) pasti lebih kuat dibanding beban belah (cleavage) atau kupas (peel). Contoh beban belah adalah gaya yang kita berikan ketika kita membelah bambu. Contoh beban kupas adalah saat kita mencoba mengupas sticker yang tertempel pada suatu permukaan. Gambar di bawah melukiskan konsep kelima beban atau gaya tersebut dimana beban tekan (compression) adalah kebalikan dari beban tarik (tensile).

Gambar beban tarik, geser, belah dan kupas (sumber: 3M Structural Adhesives Design Guide 2017)

Diantara kelima beban tersebut kekuatan terendah adalah saat sambungan atau rakitan terkena beban kupas karena yang menahan adalah berupa garis, sedangkan keempat lainnya berupa luasan sambungan atau rakitan. Dengan konsep tersebut maka pengujian daya rekat adhesive memakai peel strength berdasarkan standar ASTM D3330. Artinya, ketika sebuah double tape memiliki peel strength yang tinggi maka kekuatan tarik tekan dan geser-nya pasti lebih tinggi lagi.

Di bawah ini adalah contoh pengujian peel strength dari dua jenis double ke permukaan ABS hasil dari proses injection molding. Gambar paling kiri menunjukkan adhesion failure yang artinya double tape tidak menempel kuat ke permukaan ABS. Gambar di sebelah kanan menunjukkan cohesion failure yang artinya double tape sangat kuat menempel ke permukaan ABS sehingga ketika dikupas/di-peel sampai robek pada bagian backing/carrier dari double tape yang berupa foam.

Adhesion & cohesion failure pada pengujian kekuatan kupas (peel strength test) ASTM D3330.

Hasil dari uji kekuatan kupas (peel strength test) biasanya dinyatakan dalam satuan gaya dibagi lebar double tape, misalnya N/cm atau N/100cm. Agar hasil pengujian bisa direplikasi maka kondisi pengujian harus dicatat, misalnya uji kekuatan kupas dilakukan berapa menit setelah penempelan, dilakukan pada suhu dan kelembapan berapa. Paling penting adalah catatan mengenai selang waktu setelah penempelan karena adanya proses dwelling atau wet-out dimana adhesive akan semakin kuat menempel setelah selang waktu yang lama dari penempelan.

Hasil uji kekuatan kupas (peel strength test result)

Masking pada proses manufaktur

Pada sebagian besar industri yang memiliki proses blasting, etching, coating, spraying, plating, plasma spray dan paint stripping pasti dibutuhkan masking tape. Masking tape dibutuhkan untuk menutup area tertentu yang tidak boleh terkena salah satu proses di atas. Tujuannya bermacam-macam, untuk mencegah kerusakan pada proses blasting dan etching, untuk mencegah overspray atau pengecatan dengan beberapa warna berbeda pada proses pengecatan, untuk menghemat material pada proses plating.

Pada proses blasting, etching, coating, spraying, plating dan paint stripping, kondisi lingkungan (fisik, kimia dan temperatur) dan daya abrasinya berbeda-beda karena itu dibutuhkan berbagai jenis masking tape berbeda untuk memenuhi kebutuhan tersebut.

Sebagai contoh pada proses pain stripping (pengupasan cat) pada pesawat terbang memakai bahan kimia yang sangat keras sehingga beberapa komponen/bagian pesawat tidak boleh kena, misalnya jendela, lubang pitot tube, saluran masuk udara pada mesin turbofan, dll . Sedemikian kerasnya bahan kimia tersebut sehingga tidak ada masking tape dari bahan kertas ataupun plastik yang bisa bertahan sehingga dipakailah lembaran aluminium sebagai bahan masking tape.

Pengupasan cat pada pesawat terbang (sumber: http://www.crestchemicals.com/paint-removers-acidic.php)

Begitu juga pada proses powder coating dibutuhkan oven suhu tinggi untuk pengeringan. Pada suhu tersebut tidak ada masking tape dari bahan kertas yang bisa bertahan maka dipakailah masking tape dari bahan polyester.

Sementara itu pada  proses pengecatan basah di pabrik-pabrik biasanya proses pengeringan dilakukan pada suhu 100 derajad Celsius sehingga masking tape dari bahan kertas bisa dipakai.

Masking pada proses powder coating

Splicing pada proses manufaktur

Setiap industri manufaktur yang memakai bahan baku lembaran berupa roll pasti membutuhkan proses splicing. Industri manufaktur yang memakai bahan baku lembaran dalam bentuk roll antara lain: industri kertas (kertas putih, coklat, tissue), flexible packaging (flexographic, rotogravure), kertas karton, gypsum berlapis kertas, makanan dengan kemasan fleksibel.

Proses splicing atau penyambungan dibutuhkan ketika sebuah roll yang sedang diproses akan habis sehingga roll baru harus disambungkan dengan roll yang sedang berjalan tersebut. Agar produktivitas tidak terganggu maka proses penyambungan harus dilakukan tanpa menurunkan kecepatan atau malah menghentikan proses (zero speed). Agar splicing pada kecepatan penuh bisa dilakukan maka dibutuhkan mekanisme auto-splicer dan double tape untuk menyambung kedua lembaran dari roll berbeda tersebut.

Karena double tape memiliki kekuatan adesi yang berbeda-beda maka harus diuji terlebih dahulu kekuatan adesinya terhadap jenis material yang sedang diproduksi. Material seperti kertas, polyester biasanya lebih mudah menempel ke double tape dibanding polietilen atau polipropilen. Beberapa jenis double tape sengaja dirancang agar mudah menempel ke material polietilen dan polipropilen.

Kegagalan proses splicing bisa disebabkan oleh kesalahan pemilihan double tape, lebar tape yang terlalu sedikit, pemasangan yang salah, kualitas double tape yang tidak konsisten, dan lain-lain. Kegagalan proses splicing pada industri manufaktur berkecepatan tinggi tidak ditoleransi sama sekali. Sebagai contoh, pabrik kertas dengan kecepatan produksi kertas 1000 meter/menit, kegagalan proses splicing akan mengakibatkan downtime selama 25 – 30 menit. Downtime selama itu akan mengakibatkan kerugian setara 1 jumbo roll sepanjang 25000 – 30000 meter

Splicing pada industri flexible packaging (sumber: 3m.com)

Pada industri flexible packaging dengan metode rotogravure berkecepatan 300 meter/menit kegagalan splicing akan mengakibatkan downtime sekitar 10 – 20 menit. Artinya selama selang waktu tersebut terjadi kegagalan memproduksi sebanyak 3000 – 6000 meter.

Pada industri kertas karton (corrugated paper board) kecepatannya tidak terlalu tinggi akan tetapi pada proses produksinya terdapat proses pemanasan dengan uap sampai suhu 120 derjad Celsius. Maka double tape yang dipakai pada proses splicing selain harus kuat menyambung lembaran kertas juga harus tahan suhu tinggi.

Splicing pada industri kertas karton (corrugated paper board)

Selain downtime, kegagalan splicing akan menambah waste dari proses produksi karena material yang terproses tidak sempurna harus dibuang. Panjang material yang harus dibuang bervariasi tergantung dari panjang stasiun pada proses produk si dan lokasi terjadinya kegagalan splicing.

Kekuatan lem epoxy (epoksi)

Jika pekerjaan anda berhubungan dengan proses assembly/perakitan di industri, saya sarakan anda untuk mengunduh (download) Solutions for Your Assembly Challenges – 3M Industrial Adhesives & Tapes – Design & Production Guide.

Ebook tersebut akan memberikan panduan untuk mendapatkan solusi terbaik dari beberapa jenis perakitan yang memakai adhesive, seperti panel to frame, stiffener to panel, small joint assemblies, large surface lamination, mounting and trim attachment, dll.

Jika kita mencari adhesive paling kuat baik itu untuk menahan beban komponen itu sendiri (dead load) ataupun beban dari luar (load bearing) maka kita akan mendapatkan beberapa jenis toughened epoxy adhesive. Jenis lem epoxy yang selama ini dikenal rapuh dan tidak tahan beban kejut dimodifikasi sedemikian rupa sehingga ketangguhannya terhadap beban kejut menjadi sangat baik.

3M™ Scotch-Weld™ Toughened Epoxies

Kita ambil contoh DP420NS yang memiliki overlap shear strength sampai 4500psi pada suhu 24°C. Jika kita konversi ke satuan metrik maka akan didapatkan angka 316kg/cm². Artinya, ketika kita memiliki dua komponen yang kita rakit dengan metode single lap joint memakai adhesive ini ia akan mampu menahan beban (geser) 316 kilogram per sentimeter.

single lap joint

Single lap joint

Maka anda tidak perlu heran ketika lem epoksi ini mampu menahan beban seberat 14.550lb pada sebuah sambungan hook yang tidak terlalu lebar seperti pada video ini, Epoxy Adhesive Strength Demonstration.

Lem epoksi menahan beban 6,5 ton

Lem epoksi (3M DP420NS) menahan beban 6,5 ton

Yang harus diperhatikan adalah overlap shear strength dari sebuah adhesive berbeda-beda tergantung dari jenis bahan yang di-bonding dan perlakuan permukaan yang diberikan kepada bahan tersebut. Tabel di bawah ini diambil dari technical data sheet 3M DP420NS yang bisa diakses dari situs web 3M.

3M DP420NS OLS Table

Kekuatan geser dari beberapa jenis logam yang dilem dengan epoxy

Serba-serbi structural adhesives (lem epoxy, lem acrylic)

Lem atau adhesive menawarkan kemudahan proses bonding atau pengeleman ketika kita bekerja dengan bahan-bahan yang tipis dan berbeda jenis. Saat kita bekerja dengan bahan lembaran plastik kita bisa memakai las ultrasonik untuk menyatukan beberapa komponen akan tetapi ia hanya bisa menyatukan bahan sejenis. Jika di dalamnya terdapat bahan yang berbeda maka las ultrasonik tidak bia digunakan.

Lem atau adhesive mengisi kekurangan yang terdapat pada proses las ultrasonik. Selain tidak memerlukan investasi peralatan yang mahal, lem atau adhesive bisa menyatukan atau mengikat berbagai jenis bahan berbeda, apakah logam dengan kaca, logam dengan plastik, plastik dengan kayu ataupun sesama plastik dengan jenis berbeda (misal PVS dengan ABS, ABS dengan PC, dlsb).

Lem atau adhesive bisa digolongkan menjadi structural adhesive ketika Overlap Shear Strength-nya di atas 1000psi. Artinya 1 inci persegi (6,45 sentimeter persegi) mampu menahan beban 1000 pon (450 kilogram). Beberapa jenis structural adhesive bahkan bisa mencapai 3600psi.

Structural adhesive biasanya terdiri dari dua komponen, biasa disebut komponen A dan komponen B. Komponen A biasanya merupakan base/bahan dasar lem. Komponen biasanya merupakan hardener/bahan pengeras. Adhesive akan mulai bekerja ketika base dan hardener bercampur. Pencampuran bisa dilakukan secara manual, memakai static mixing nozzle atau mixing equipment untuk pekerjaan dalam volume besar.

Beberapa istilah yang terkait structural adhesive al:

Working Life: jangka waktu sebelum adhesive yang sudah bercampur menjadi keras (adhesive masih cukup encer) di dalam nozzle sehingga masih bisa di-dispense/dikeluarkan

Pot Life: jangka waktu saat viskositas adhesive yang sudah bercampur menjadi dobel, misal viskositas awal adalah 15.000 dan menjadi 30.000 dalam waktu 5 menit maka Pot Life adalah 5 menit.

Time to handling strength: jangka waktu yang diperlukan untuk melepas jig/clamping yang digunakan untuk memposisikan atau menjepit komponen setelah proses pengeleman atau definisi lain ketika overlap shear strength mencapai 50psi.

Curing Time: waktu yang diperlukan bagi adhesive untuk mencapai kekuatan maksimal

Rate of Strength Build

Rate of Strength Build. Curing Time Acrylic Adhesive biasanya lebih cepat daripada Epoxy Adhesive