KELAKUAN PENGISAP AN AIR DAN USIA KET AHANAN DARI...

7
Proseding Pertemuan Ilmiah SainsMateri 1996 KELAKUAN PENGISAP AN AIR DAN USIA KET AHANAN DARI BAHAN COATING ORGANIK PADA TEMPERATUR TINGGI1 Ahmad Sugiharto\ D.H. van Der Weijde3, J.H. W. de wif ABSTRAK KELAKUAN PENGISAPAN AIR DAN USIA KETAHANAN DARI BAHAN COATING ORGANIK PADA TEMPERATUR TINGGI. Dalam pengukuran impedansi, "Water uptake behavior (kelakuan pengisapan air)" oleh suatu bahan coating (pelapis tipis) organik dapat dipelajari dengan cara mengukur kapasitasnya atau parameter Yo dan n -nya dari apa yang dinamakan "caNST ANT PHASE ELEMENT (CPE)" sebagai fungsi dari "immersion time (waktu rendam)" -nya. CPE ini digunakan untuk menjelaskan kelakuan dielektrik tidak ideal dari bahan coating tersebut. Dengan mempelajari kelakuan pengisapan air dari suatu bahan coating organik, usia ketahanan dari bahan coating tersebut dapat diramalkan. Apabila di dalam suatu penelitian yang digunakan CPE maka nilai-nilai "stasioner" dari Yo dan n mempunyai peranan yang sangat penting sekali. Penentuan nilai- nilai stasioner dengan "Long time period immerson testluji rendam dalam jangka waktu yang panjang" pada suhu kamar memakan waktu yang lama. Untuk bahan Epoxy coating ~;":,Jya nilai stasioner akan dicapai dalam waktu kurang lebih 1/2 tahun waktu rendam, sedangkan untuk bahan Alkyd coating :t I tahun. Adalah suatu hal yang mungkin pencapaian keadaan stasioner ini dipercepat dengan melakukan uji rendam pada temperatur tinggi. Di dalam penelitian ini pertama-tama dilakukan pra-penelitian untuk mempelajari pengaruh temperatur terhadap kelakuan pengisapan air dari bahan coating organik tak berwarna. Di dalam penelitian ini diamati kemungkinan untuk melakukan uji rendam dalamjangka waktu yang lama pada temperatur tinggi. Dari basil penelitian ini kemudian dilanjutkan pengukuran impedansi pada temperatur tinggi baik untuk bahan coating epoxy maupun alkyd hingga nilai-nilai stasioner untuk bahan coating tersebut diperoleh. Dari basil-basil penelitian ini didapatkan bahwa untuk bahan Epoxy coating hasilnya cukup memuaskan sedangkan untuk bahan Alkyd coating dijumpai masih banyak masalah. ABSTRACT WATERUPTAKE BEHAVIOR AND THE PERFORMANCE OF ORGANIC COATING AT HIGH TEMPERATUR. In the impedance measurement, wateruptake behaviour of the organic coating can be observed by analyzing the change of the capasitor or the change of the parameter Yo en n of the Constant Phase Element (CPE) as function of the immersion time. This CPE is used to describe non ideal dielectrical behaviour of the organic coating. By the analyzing of this wateruptake behavior, the service life time of the organic coating can be predict. If by the impedance measurement the CPE is used then the stationary value of the Yo and n play an important role by the prediction. Detennination of the stationary value utilyzing the long time period immersion test at room temperature take to much time. An epoxy coating for instance, utiliyzing this test the stationary value can be reached after half year of immersion time while for an alkyd coating is about one year of immersion test. It's possible that the stationary situation can be reached in the faster manner if the long time period immersion test is done at the elevated temperature. In this experiment firstly an pre-experiment was done to study the effect of temperature to the wateruptake behavior of colorless organic coating. In this experiment was observed the possibility to do an long time period immersion test at the elevated temperature. Then the impedance measurement at the elevated temperature was done either for epoxy coating or for alkyd coating until the stationary situation of both coating is reached. For epoxy the result was satisfied but for alkyd there were to many problem on the data interpreting. Kata kunci : water uptake, organic coating, impedancemeasurement,underfilm corrosion, constant phaseelement. PENDAHULAUAN Untuk melindungi bahan-bahan konstruksi metal dari serangan proseskorosi sering di dalam praktek sehari-hari digunakannya bahan coating organik atau dalam istilah umumnya dinamakan cat. Untuk dapat memberikanperlindungan ini, sebuah bahan coating organik (cat) haruslah awet/tahan lama. Usia ketahanan suatubahan coating organik sangat dipenga-ruhi oleh keadaan dimana bahan tersebut dipakai. Dari basil-basilpenelitian usia ketahanan ini dapat diramalkan. Peramalan usia ketahan dari suatubahan coating organik sangatpenting sekali mengingat banyaknya bahan konstruksi metal yang hilang begitu saja termakan korosi. Dengan mengetahuiusia ketahanan dari suatu bahancoatingorganik makaproses korosi dapat dicegahlebih dini. Teknik yang dipakai untuk mempelajari kelakuan pengisapan air tersebut di atas adalah teknik pengukuranimpedansi. Keuntungan daTi teknik ini adalah dimung- kinkannya penelitian dan pengukuran tanpa merusak bahanyangditeliti. DaTi basil-basil penelitian uji rendam dalam jangka waktu yang panjang terbukti bahwa Yo dan n menunjukkan kelakuan yang ka- rakteristik. Pertama kelakuannya normal, kemudian dilan-jutkan dengan senantiasa naik-nya Yo. Kemudian diakhiri dengan permukaan yang hori-zontal/datar (keadaan stasi-oner). Setelah dataranini kadang-kadang munculperubahan yang mencolok.Perubahan yang mencolok ini bisa dianggap se-bagai awal dari kegagalan (failure). DaTi pengamatan ini terbukti bahwanilai stasioner daTi CPE (Yo dan n) pada saat jenuh 1 Dipresentasikan pada Seminar Ilmiah PPSM1996 2 Pusat PenelitianSainsMateri, BAT AN Serpong 514 3 Corrosion Technology, Facultyof Chemical Engineering and Material Science, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands.

Transcript of KELAKUAN PENGISAP AN AIR DAN USIA KET AHANAN DARI...

Page 1: KELAKUAN PENGISAP AN AIR DAN USIA KET AHANAN DARI …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1996-1-514.pdfcoating (pelapis tipis) organik dapat dipelajari dengan cara mengukur

Proseding Pertemuan Ilmiah Sains Materi 1996

KELAKUAN PENGISAP AN AIR DAN USIA KET AHANAN DARI BAHANCOATING ORGANIK PADA TEMPERATUR TINGGI1

Ahmad Sugiharto\ D.H. van Der Weijde3,J.H. W. de wif

ABSTRAKKELAKUAN PENGISAPAN AIR DAN USIA KETAHANAN DARI BAHAN COATING ORGANIK PADA

TEMPERATUR TINGGI. Dalam pengukuran impedansi, "Water uptake behavior (kelakuan pengisapan air)" oleh suatu bahancoating (pelapis tipis) organik dapat dipelajari dengan cara mengukur kapasitasnya atau parameter Yo dan n -nya dari apa yangdinamakan "caNST ANT PHASE ELEMENT (CPE)" sebagai fungsi dari "immersion time (waktu rendam)" -nya. CPE inidigunakan untuk menjelaskan kelakuan dielektrik tidak ideal dari bahan coating tersebut. Dengan mempelajari kelakuan pengisapanair dari suatu bahan coating organik, usia ketahanan dari bahan coating tersebut dapat diramalkan. Apabila di dalam suatu penelitianyang digunakan CPE maka nilai-nilai "stasioner" dari Yo dan n mempunyai peranan yang sangat penting sekali. Penentuan nilai-nilai stasioner dengan "Long time period immerson testluji rendam dalam jangka waktu yang panjang" pada suhu kamar memakanwaktu yang lama. Untuk bahan Epoxy coating ~;":,Jya nilai stasioner akan dicapai dalam waktu kurang lebih 1/2 tahun wakturendam, sedangkan untuk bahan Alkyd coating :t I tahun. Adalah suatu hal yang mungkin pencapaian keadaan stasioner inidipercepat dengan melakukan uji rendam pada temperatur tinggi. Di dalam penelitian ini pertama-tama dilakukan pra-penelitianuntuk mempelajari pengaruh temperatur terhadap kelakuan pengisapan air dari bahan coating organik tak berwarna. Di dalampenelitian ini diamati kemungkinan untuk melakukan uji rendam dalamjangka waktu yang lama pada temperatur tinggi. Dari basilpenelitian ini kemudian dilanjutkan pengukuran impedansi pada temperatur tinggi baik untuk bahan coating epoxy maupun alkydhingga nilai-nilai stasioner untuk bahan coating tersebut diperoleh. Dari basil-basil penelitian ini didapatkan bahwa untuk bahanEpoxy coating hasilnya cukup memuaskan sedangkan untuk bahan Alkyd coating dijumpai masih banyak masalah.

ABSTRACTWATERUPTAKE BEHAVIOR AND THE PERFORMANCE OF ORGANIC COATING AT HIGH

TEMPERATUR. In the impedance measurement, wateruptake behaviour of the organic coating can be observed by analyzing thechange of the capasitor or the change of the parameter Yo en n of the Constant Phase Element (CPE) as function of the immersiontime. This CPE is used to describe non ideal dielectrical behaviour of the organic coating. By the analyzing of this wateruptakebehavior, the service life time of the organic coating can be predict. If by the impedance measurement the CPE is used then thestationary value of the Yo and n play an important role by the prediction. Detennination of the stationary value utilyzing the longtime period immersion test at room temperature take to much time. An epoxy coating for instance, utiliyzing this test the stationaryvalue can be reached after half year of immersion time while for an alkyd coating is about one year of immersion test. It's possiblethat the stationary situation can be reached in the faster manner if the long time period immersion test is done at the elevatedtemperature. In this experiment firstly an pre-experiment was done to study the effect of temperature to the wateruptake behavior ofcolorless organic coating. In this experiment was observed the possibility to do an long time period immersion test at the elevatedtemperature. Then the impedance measurement at the elevated temperature was done either for epoxy coating or for alkyd coatinguntil the stationary situation of both coating is reached. For epoxy the result was satisfied but for alkyd there were to many problemon the data interpreting.

Kata kunci : water uptake, organic coating, impedance measurement, underfilm corrosion, constant phase element.

PENDAHULAUANUntuk melindungi bahan-bahan

konstruksi metal dari serangan proses korosisering di dalam praktek sehari-haridigunakannya bahan coating organik ataudalam istilah umumnya dinamakan cat. Untukdapat memberikan perlindungan ini, sebuahbahan coating organik (cat) haruslahawet/tahan lama. Usia ketahanan suatu bahancoating organik sangat dipenga-ruhi olehkeadaan dimana bahan tersebut dipakai. Daribasil-basil penelitian usia ketahanan ini dapatdiramalkan. Peramalan usia ketahan darisuatu bahan coating organik sangat pentingsekali mengingat banyaknya bahan konstruksimetal yang hilang begitu saja termakankorosi. Dengan mengetahui usia ketahanandari suatu bahan coating organik maka proseskorosi dapat dicegah lebih dini.

Teknik yang dipakai untukmempelajari kelakuan pengisapan air tersebutdi atas adalah teknik pengukuran impedansi.Keuntungan daTi teknik ini adalah dimung-kinkannya penelitian dan pengukuran tanpamerusak bahan yang diteliti.DaTi basil-basil penelitian uji rendam dalamjangka waktu yang panjang terbukti bahwa Yodan n menunjukkan kelakuan yang ka-rakteristik. Pertama kelakuannya normal,kemudian dilan-jutkan dengan senantiasanaik-nya Yo. Kemudian diakhiri denganpermukaan yang hori-zontal/datar (keadaanstasi-oner). Setelah dataran ini kadang-kadangmuncul perubahan yang mencolok. Perubahanyang mencolok ini bisa dianggap se-bagaiawal dari kegagalan (failure). DaTipengamatan ini terbukti bahwa nilai stasionerdaTi CPE (Yo dan n) pada saat jenuh

1 Dipresentasikan pada Seminar Ilmiah PPSM 19962 Pusat Penelitian Sains Materi, BAT AN Serpong

514 3 Corrosion Technology, Faculty of Chemical Engineering and Material Science,

Delft University of Technology, Delft, The Netherlands.

Page 2: KELAKUAN PENGISAP AN AIR DAN USIA KET AHANAN DARI …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1996-1-514.pdfcoating (pelapis tipis) organik dapat dipelajari dengan cara mengukur

elektrokimiasilicon.

dengan menggunakanlern

Bahan coatingBahan coating organik yang dipakai

adalah epoxy dan alkyd yang kedua-duanyadiproduksi oleh perusahaan Sigma di Belanda.Bahan coating disemprotkan kesubstrat bajadengan methode 'airless spray'. Bahancoating ini terdiri dari dua lapisan yaitu'primer' dan 'topcoat', yang mana untukepoxy ketebalan dari primemya :t 130 ~mdan topcoatnya :t 115 ~m, sedangkan untukalkyd tebal primemya :t 200 ~m dantopcoatnya :t 50 ~m.

maksimum merupakan parameter penting.Dengan menggunakan nilai-nilai ini, kea-daan suatu bahan coating organik dapatditelusuri. Sehingga dengan demikian sisausia ketahanan dapat diramalkan / di-perkirakan.

Tujuan utama dari penelitian iniadalah : menciptakan sekaligus menguji cara-cara/prosedur barn, sedemikian rupa sehinggakeadaan stasioner dapat dicapai dan diten-tukan dengan cara yang cepat.

Salah satu kemungkinan untuk men-dapatkan keadaan stasioner dalam waktu yangcepat adalah dengan melakukan percobaanpengisapan air pada temperatur tinggi.Temperatur ini hams benar-benar di bawahTg dari bahan coating organik yang dipakaikarena di atas temperatur Tg perubahan-perubahan besar akan terjadi pada strukturpolymer.

Penentuan ketebalanKetebalan dari tiap-tiap lapisan

coating diukur dengan menggunakan'paintborer'. Alat ini terdiri alas sebuah boTdan sebuah mikroskop dimana ketebalan suatubahan coating organik dapat ditentukan. Alatini adalah alai standar TNO type paintborer518. Pengukuran ketebalan ini dilakukan diTNO (sebuah lembaga penelitian Be-landa)Wippolder, Delft, Belanda.

Penentuan TgLetak dari temperatur transisi gelas

(Tg) dari suatu bahan polymer dapat denganmudah ditentukan dengan menggunakanDifferential Scanning Calorimetry (DSC).Dengan meng-gunakan DSC ini letak Tgdapat diidentifikasi apabila terjadi perbedaankapasitas panas yang mana hal ini terlihatjelas pada kurva yang dihasilkan oleh alatDSC ini. Alat DSC yang digunakan adalahalat dari METTLER 12E dengan type T A89E.Daerah pengukuran terletak antara 100 hingga1300 C dengan kecepatan pemanasan 'fpendingan 100 C per menit. Penentuan Tg inidilakukan di Fakultas teknik kimia TU Delft,Belanda.

TAT A KERJA DAN PERALATANPengukuran lmpedansi

Pengukuran impedansi dilakukan de-ngan menggunakan Schlumberger (solartron)1255 Frequency Response Analyser (FRA)yang dikombinasikan dengan Schlumberger1286 Electrochemical Interface (ECI) dimanakedua alat tersebut dijalankan denganmenggunakan personal computer. Softwareyang digunakan untuk pengukuran adalahISIS (Interactieve Software for ImpedanceSpectroscopy)[9].

Pengukuran impedansi dilakukanpada daerah frekuensi antara 99000 Hz dan100 Hz, pada potensial -400mV dan 0 mVterhadap OCP dari Ag/ AgCl elektrodareferensi. Circuit pengganti yang di pakaiadalah R1 (R2C) dan Rl (R2Q).

sel elektrokimiasel elektrokimia yang dipakai untukpengukuran impedansi mempunyai dua din-ding. Cel ini dibuat khusus untuk pengukuranimpedansi pada bahan coating organik padatemperatur tinggi. Di dalam cel ini terdapattiga buah elektrode sebagaimana dibutuhkanuntuk pengukuran secara elektrokimia. Ketigaelektrode ini dihubungkan ke ECI. Lamtanelektrolit yang dipakai adalah lamtan NaCI3%. Selain itu terdapat juga therrnokopel yangdigunakan untuk memantau temperatur celselarna pengukuran berlangsung. Disini bahanuji bempa lempengan baja (baja standar 'hotrol' dengan ketebalan 4 mm yang diproduksioleh Hoogovens) yang telah dilapisi denganbahan coating organik dilem pada dasar cel

METODEPengolahan data dari pengukuran impedansi

Data yang dihasilkan daTi pengu-kuran impedansi dirubah ke dalam parameter-parameter listrik dengan menggunakanprogram' equivalent circuit' yang disusunoleh Boukamp [1,3] dengan menggunakancircuit pengganti yang telah disebutkan diatas. Program Boukamp ini dipakai untukpencocokan antara data pengukuran dan datasimulasi dengan menggunakan circuitpengganti yang telah ditentukan sebelumnya.daerah frekuensi yang dipakai untukpencocokan ini terletak antara 10000 Hz dan

5J5

Page 3: KELAKUAN PENGISAP AN AIR DAN USIA KET AHANAN DARI …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1996-1-514.pdfcoating (pelapis tipis) organik dapat dipelajari dengan cara mengukur

iOOO Hz. Harga-harga yang dipakai untukpencocokan adalah sebagai berikut : Rl = 100ohm, R2 = 1 M ohm, C = 10-9 Farrad, Yo(Qpf)= 10-9 clan n = 0.99.

Dari pengarnatan ini dibuat suatuanggapan bahwa apabila percobaan dilakukanpada temperatur tinggi rnaka prosespengisapan air akan berlangsung lebih cepatdan keadaan jenuh rnaksimurn akan dicapailebih cepat pula. Apabila keadaan jenuhrnaksimurn telah dicapai pada temperaturtinggi rnaka apabila temperatur diturunkan ketemperatur kamar keadaan ini akan tetapdipertahankan (coating tetap dalam keadaanstasioner). Hal ini digambarkan dengan jelaspada gambar lb

Penentuan konstanta ke/arutan S donko~fJisien difJusi D

Konstanta kelarutan S adalah fraksivolume air «1» maksimum yang ada di dalamcoating. Konstanta kelarutan S ini di tentukandari rata-rata fraksi volume air pada keadaanjenuh maksimum. Untuk-penghi-tungan fraksivolume air di dalam coating digunakan rumusBrasser yang diberikan dengan persamaansebagai berikut :

..I

I

-I."

<1>= ., . (1)In(Ct / Co)

..~-t\ \~-~Di mana:

Ct : kapasitas pada saat t=tCo : kapasitas pasa saat t=OSh : konstanta dielektris dari airBiasanya harga S disajikan dalam bentukpercent.

--."M s..G-).Garnbar lb. G"mu,'\r,,\11 okclnati!J K<""'."Io:Il1Dt.'IDioI1Cl" d"l"i p."ll""lnctcl- Yo P,,\!!i'bcl:p"9ai tcmpclatul" !1cb"9,'\i CuJlg!Ji dnl iWilY.tu rcl1d."1m d"l.'1ln 1."1rut."l11 lJi,Cl ) \

!Jcuel urn d."!11 Dc!Judilh p'!l1uil1g ill,"1I1"

Nilai-nilai stasioner dari Yo dan n ditentukandengan mengambil nilai rata-rata dari Yo dann pada keadaan stasioner pada temperaturkamar.

Koeffisien diffusi D ditentukan de-ngan menggunakan metode kemiringan awal(begin slope methods). Metode ini dibuatberdasarkan kenyataan bahwa pada stadiumawai dari proses pengisapan air, hubunganantara fraksi volume air relatif tinier terhadapakar dari lamanya waktu rendam t. Hubungantersebut dapat dituliskan dalam rumus berikut:

<I> 2 [f, r:: ~=(-r- 2)'\'1 (2), ,\,7Z' I

BASIL DAN PEMBAHASANPengaruh temperatur terhadap kelakuanpengisapan air<l>J

E.~~;-f ~~;;:::::::== :I : I ..,

~~~~;; ;; =.- I,:"~- J-" IT-'".-~

./

.-

/~

,., -,~

di mana :D : koeffisient difIusi dari molekul air dalam

coating1 : tebal coating .

.,...."

l:-t~

1

I'

.-:.;,~

1';;->;'Penentuan nilai-nilai stasionerDari penelitian-penelitian sebelum-

nya telah terbukti bahwa baik kapasitasmaupun parameter-parameter CPE yaitu YodaD n menunjukkan kelakuan yang karak-teristik sekali, yaitu kapasitas atau Yo akanmencapai nilai stasioner pada keadaan jenuhmaksimum (keadaan stasioner) (lihat gambarla).

38

3.3. .

(],

-' 10 N ;t} -0 :-> Go}

;11 I ,Ga""';!l- 2. IIllbungan antarll kapa!liti19dilri coating dengan aka}; waktul"endamnYiI dal.'m larutan Ni1Cl 3\ pada

ucl"b.,gili tcmpcl"atul-.

Pada gambar 2 diperlihatkan hu-bungan antara kapasitas dari bahan coatingdan larnanya waktu rendarn pada berbagaitemperatur. Pada gambar ini terlihat dengannaiknya temperatur, kemiringan awal darikurva menjadi semakin curam. Hal ini terjadikarena pada temperatur tinggi kebebasanbergerak baik dari molekul air rnaupun dari

I _11:""'-Gambar la. Hubungon ontoro poro.eter

CPE. Yo lumbu Y aebeloh klrl don naumbu Y aebe!oh ko"...n den!Jan wokturendam d...!am !...rut...n tlaC! ),.

516

Page 4: KELAKUAN PENGISAP AN AIR DAN USIA KET AHANAN DARI …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1996-1-514.pdfcoating (pelapis tipis) organik dapat dipelajari dengan cara mengukur

terial S dan D benar-benar memenuhipersamaan Arrhenius. Dari basil ini dapatdisimpulkan bahwa apabila temperaturditinggikan kelakuan pengisapan air darisuatu bahan coating organik tidak bembah.

rantai polymer naik, sehingga lubang pori-pori pada struktur polymer menjadi besarkarena itu molekul air dapat masuk dengancepat dan dalam jumlah yang banyak. Hal ininampak jelas sekali pada gambar 3 yangmemperlihatkan hubungan antara fraksivolume air dengan akar waktu. Kelakuan pengisapan air dari epoxy pada T =

4l1'C

0 "-Q I c.,., , "-"> ~ .-.A) .~ ~~.~I. ", ", ,,""'1

Go1mU."ll" S. II."loi1 pcrcobl\1\n uji rcncJ."l1ncJo11,"11n j."lngka waklu yang panj."l/I<j pill\"

t'poxy coating pad."I T.O\O"c da1nln lat'utAnPengaruh temperatur terhadap S don D

~~~

Gilmbar -la, HubuIIgaJ1 anlara lugal'ithlnakol1otanta kclarutan S ucnganl/Tcmparatur (ilK), --

GarnlJal 4b. )Iubungan ,"}nt."}!:,"} loy."}!:itillnakocf[isicn Diffu!Ji D dCII'jo"}n

l/TcmpclatU!: (l/K).

Pada gambar 5 diperlihatkan basilpercobaan uji rendam dalam jangka waktuyang panjang pada epoxy coating padatemperatur yang ditinggikan. Pada gambar illdiberikan hubungan antara parameter dari'Constant Phase Element' (sumbu Y sebelahkiri Yo dan sumbu Y sebelah kanan n) denganwaktu rendam (exposure time). Di sini terli-hat bahwa coating dengan cepat sekalimencapai titik jenuh. Setelah pencapaian titikjenuh ill Yo turun dengan cepat sekali, hat illdisebabkan oleh proses pengerasan lanjutandati bahan coating (proses ill tidak terlihatpada uji rendam yang dilakukan pada su~umango Dalam hal epoxy coating prosespengerasan lanjutan disebabkan oleh reaksiantara grup-grup polar daTi polymer sehinggaderajat 'crosslink' dari polymer naik dengandemikian struktur dari polymer menjadi lebihrapat dan keras. Pada gambar 5 ha1 ill dapatdirelasikan dengan penurunan dati Yo dankenaikan dari n.

Pada gambar 5 terlihat bahwakeadaan stasioner dicapai setelah percobaanberlangsung kurang lebih 2500 jam. Padakeadaan stasioner ini nilai-nilai dariparameter CPE adalah Yo = 1.07 10-9 FarraddaD n = 0.9554.Pada gambar 4a dan 4b diper-

Iihatkan bahwa baik hubungan antara In sdengan Iff rnaupun hubungan antara In Ddengan .Iff mempunyai kecenderunganhubungan Iinier. Hal ini membuktikan bahwapengaruh temperatur terhadap konstanta ma-

Ke/akuan pengisapan air dari epoxy pada T =

5l1'CHasil dari percobaan uji rendarn

dalarn jangka waktu yang lama pada tern-

517

Page 5: KELAKUAN PENGISAP AN AIR DAN USIA KET AHANAN DARI …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1996-1-514.pdfcoating (pelapis tipis) organik dapat dipelajari dengan cara mengukur

peratur 50°C diberikan pada gambar 6. Padatemperatur ini kelakuan pengisapan air tidakjauh berbeda dengan basil yang didapatkanpada temperatur 40 DC. Hanya saja disiniterlibat bahwa daerah diffusi Fick lebihsempit, harga dari Yo pada titik jenuh awallebih tinggi dan pengaruh daTi prosespengerasan lanjutan sangat qominan sekali.

.-~5j

S

~~

.-!!

E4

ft.

2

~

'-",...

2110.

r..

,0001° PIiO~ ..,

IF-.,: ,~:: ~'\' '0 P3 -'

\\ /.'.\.~I.I IO'J./ E1 tOWI ~

0'" ..~O80 ~ IU;.) 1~ ~v.V 2~

i=" :~kJ~"~ I,- Yo -n I

Gamh,~r 8. 11,~ail percoba.~n uji rendilmd,~laln jilll'Jka w.~y.tu yang panjang padilalkyd coatillg yang tclah diker,~:JkanI"hih dulu dal.~nl lal"utan N.~Cl 3\ pad.~t/!lnpf'l"iltUl" 50°C.

Keadaan stasioner pada tempe-ratur50 °C jauh lebih cepat dicapai yaitu setelahpercobaan berlangsung kurang lebih 1400jam. Nilai-nilai stasioner dari parameterCPEnya adalah Yo = 1.20 10-9 Farradsedangkan n = 0.9377.

Dan basil-basil percobaan diatasdapat disimpulkan bahwa kelakuanpengisapan air dari bahan coating organikdalam jangka waktu yang lama padatemperatur yang ditinggikan sedikitmenyimpang dengan kelakuan padapengisapan air pada temperatur kamar.Penyimpangan ini disebabkan oleh munculnyaproses pengerasan lanjutan dari bahan coatingtersebut.

Pacta kedua gambar tersebut di alas terlihatbahwa penginterprestasian data yang di-peroleh dari bahan alkyd coating sulit, hal inidisebabkan oleh penyimpangan kelakuan dariparameter n. Pacta gambar 7 terlihat pacta saatwaktu rendam mencapai 1250 jam kenaika~Yo diikuti dengan kenaikan n. Hal ini dapatmembawa pacta kesimpulan yang salah, kalaudilihat kenaikan Yo keadaan ini dapatdirelasikan dengan awal dari kerusakancoating tersebut, tetapi kalau dilihat darikenaikan n nya keadaan ini dapat direlasikandengan proses pengerasan lanjutan dari bahancoating tersebut. Selanjutnya pacta gambar 7ini juga terlihat bahwa setelah percobaan ber-langsung kurang lrbih 2400 jam Yo masihmempunyai kecenderungan untuk tetap naik.Dan basil percobaan ini acta duakemungkinan tentang keadaan coating iniyaitu:-Coating ini telah berada pacta stadium awal

dari proses kerusakan.-Proses pengisapan air masih terns berlang -

sung, dengan kala lain keadaan stasionerbelum tercapai.

Kelakuan pengisapan air dari alkyd coatingDari basil percobaan sebelurnnya

yang dilakukan pada epoxy coatingdidapatkan bahwa pengaruh pengerasanlanjutan sangat dominan sekali. Untukmembandingkan pengaruh proses pengerasanlanjutan maka untuk alkyd coating sebelumpercobaan dilakukan satu dari dua benda ujidisimpan dalam Oven pada temperatur 80 °cselama 4 hari. kemudian percobaan ujirendam dalam jangka waktu yang panjangdilakukan pada temperatur 50 °C.

Hasil percobaan pada alkyd coatingyang tidak dikeraskan dulu sebelurnnya

518

Page 6: KELAKUAN PENGISAP AN AIR DAN USIA KET AHANAN DARI …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1996-1-514.pdfcoating (pelapis tipis) organik dapat dipelajari dengan cara mengukur

pada epoxy coating. Alkyd coating yangtelah dikeraskan dulu sebelumnya tidakmenunjukkan proses ini.

Perbandingan hasil penelitianSeperti telah diuraikan sebelumnya

bahwa harga Yo sarna dengan harga kapasitasdari bahan coating yang dipakai. Didalampenelitian ini bahan coating yang dipakaidapat dianggap sebagai kondensator pelat(plate condensator) sehingga berlaku rumusdi bawah ini :

C=~~

Pada gambar 8 terlihat bahwa padasaat waktu rendam mencapai 500 jam terjadiloncatan pada n, sedangkan Yo nya hampirtidak berubah. Penyimpangan ini sangatlahsulit untuk direlasikan dengan proses-prosesbaik kimia maupun fisika yang terjadi dalamcoating tersebut.

Kemudian pada gambar 8 jugaterlihat bahwa setelah percobaan berlangsungkurang lebih 2300 jam baik Yo maupun nmempunyai harga yang stabil, hat inimemberikan indikasi ttahwa coating telahberada pada daerah jenuh maksimumlstasio-nero

dDengan menggunakan rumus ini

harga-harga Yo yang didapatkan daripenelitian ini dapat dirubah ke dalamkonstanta dielektris. Kemudian harga-hargaini dibandingkan dengan harga-hargakonstanta dielektris yang didapatkan olehpeneliti lain dengan meng-gunakan metodayang berbeda. Perbandingan ini diberikandalam label dibawah ini :

Dari basil kedua percobaan ini dapatditemukan hal-hal berikut ini :-Hasil percobaan uji rendam dalam jangka

waktu yang panjang pada temperatur tinggiuntuk alkyd coating sangat suiit diinter-prestasikan karena beberapa penyimpangankelakuan dari parameter CPE tidak dapatdijelaskan baik secara fisika maupun secarakimia.

-Alkyd coating yang tidak dikeraskan dolosebelumnya menunjukkan kelakuan penge-rasan lanjutan, disini pengaruh prosespengerasan lanjutan terlihat tidak sejelas

Dari label di atas terlihat bahwa hanya untukEpoxy percobaan ini berhasil dengan baik.Sedangkan untuk Alkyd mungkin masihmembutuhkan waktu yang lebih lama lagiuntuk mencapai keadaan stasioner.

KESIMPULANDari basil-basil penelitian ini dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut :-Pengaruh pengerasan lanjutan padakelakuan pengisapan air dari bahan coatingorganik pada temperatur tinggi sangat ter-lihat jelas. Sehingga kurva yang dihasilkandaTi percobaan pada temperatur tinggi meru-pakan jumlah daTi dua kurva yang berbedayaitu kurva proses pengisapan air dan kurvapengerasan lanjutan.

Has;! pengukuran DSCDari basil pengukuran DSC dida-

patkan bahwa temperatur transisi gelas untukepoxy terletak antara 65DC dan 75 DCsedangkan untuk alkyd antara 65DC dan 70DC.Disini dalam penentuan letak Tg dijumpaisedikit kesulitan karena bahan polymer yangdipakai bukan polymer murni tetapimerupakan polymer blend sehingga letaktemperatur transisi tidak dapat diidentifikasisecara jelas. Tetapi daTi basil ini didapatkanbahwa percobaan dilakukan dibawah Tg daribahan coating yang dipakai.

-Hasil-basil yang didapatkan daTi percobaandengan menggunakan alkyd coating sulitdiinterprestasikan karena daTi salah satuparameter dari CPEnya (n) mempunyaikelakuan yang menyimpang.

-Harga Yo(konstansta dielektris) dan n darisemua bahan uji dari tanpa melihat sebe-

519

Page 7: KELAKUAN PENGISAP AN AIR DAN USIA KET AHANAN DARI …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1996-1-514.pdfcoating (pelapis tipis) organik dapat dipelajari dengan cara mengukur

lumnya pada temperatur berapa bahan ujitersebut diuji apabila didinginkan ke tempe-ratur kamar akan mempunyai nilai yang sarna.

-Prosedur untuk mempercepat pencapaiankeadaan stasioner memberikan basil yang baikuntuk jenis epoxy coating. Dengan prosedurini proses pencapaian keadaan stasioner dapatdipercepat antara 2 sampai 3 kali.

DAFTAR PUSTAKAI.F.M. GEENEN, Characterisation of organic

coatings with impedance measurements,1991 Pasmans Offset drukkerij B.V. 's-GRA VENHAGE.

2.E.P .M. VAN WESTING, Determination ofcoating performance with impedancemeasurements, Thesis 1992 TV Delft.

3.H.J. W. LENDERINK, Bestudering van hetwateropname gedrag van organischedeklagen mbv impedantie metingen, M-studeer-verslag Juni 1990, TV Delft.

4.D.H. VAN DER WEIillE, Ontwikkeling enstrategie voor levensduurvoorspelling vanor-ganische deklagen op staal mbvimpedantie metingen, verslag aan de 6"vergadering van de begeleidingscommissie,November 1993 TV Delft.

5. D.H. V AB DER WEIJDE, Ontwikkeling enstrategie voor levensduurvoorspelling vanorganische deklagen op staal D1bviD1pedantie D1etingen, verslag aan de 7"vergadering van de begeleidingscoD1rnissie,Maart 1994 TU Delft..

6.H. LEIDHEISER and W. FUNKE, waterdishbondnlent and wet adhesion of organiccoatings on D1etals : A review and inter-pretation, JOCCA 51987,121-132.

7.SCHMID, ERIC V, Exterior durability oforganic coatings, FMJ InternationalPublication, Redhill 1988.

8.MOHAMMAD Y ASEEN, M.C. MENONand J.S. AGGARWAL,Effect ofteD1peratureon penneability Coefficients, Indian JournalTechnol, vol. 1 October 1963.

9.M.M.M DINGS, H.J.W. Len-derink, D.H.van der Weijde, Interactieve Software forID1pedance MeasureD1ent, version 5.2, TUDelft. 1992.

10.D.H. VAN DER WEIJDE, Ontwikkelingen strategie voor levensduurvoorspelling vanorganische deklagen op staal D1bviD1pedantie D1etingen, verslag aan de 9"vergadering van de begeleidingscornrnissie,Februari 1995 TU Delft..

520