Lompat ke isi

Bahan pengisi: Perbedaan antara revisi

Ensiklopedia Pengetahuan Universitas Islam Sultan Agung

Maintenance script (bicara | kontrib)

37.956 suntingan
Maintenance script (bicara | kontrib)
37.956 suntingan
Impor teks terkontrol dari Wikipedia bahasa Indonesia; revisi 29308922; atribusi sumber disertakan.
 
Maintenance script (bicara | kontrib)
37.956 suntingan
Presentation V4: sitasi, referensi, Math, Wikimedia Commons, dan atribusi
 
Baris 1: Baris 1:
'''Bahan pengisi''' adalah partikel yang ditambahkan ke [[bahan pengikat]] ([[resin]], [[termoplastik]], [[semen]]) untuk membuat [[material komposit|bahan komposit]]. Bahan pengisi meningkatkan sifat-sifat tertentu atau membuat produk lebih murah.
[[File:Plastics_applications_en.svg|thumb|right|280px|Penggunaan konsumsi plastik berdasarkan bidang]]
 
'''Bahan pengisi''' adalah partikel yang ditambahkan ke [[bahan pengikat]] ([[resin]], [[termoplastik]], [[semen]]) untuk membuat [[material komposit|bahan komposit]]. Bahan pengisi meningkatkan sifat-sifat tertentu atau membuat produk lebih murah.<ref>[https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bahan+pengisi&oldid=29308922 sumber pada Wikipedia bahasa Indonesia]</ref>


Bahan pengisi kasar seperti agregat konstruksi dan [[besi beton]] digunakan dalam industri bangunan untuk membuat [[turap]], [[lepa]], dan [[beton]].
Bahan pengisi kasar seperti agregat konstruksi dan [[besi beton]] digunakan dalam industri bangunan untuk membuat [[turap]], [[lepa]], dan [[beton]].


Pengisi bubuk dicampur dengan [[elastomer]] dan plastik. Di seluruh dunia, lebih dari 53 juta ton pengisi (dengan nilai bersih sekitar US$18 miliar) digunakan setiap tahun dalam produksi [[kertas]], [[plastik]], karet, [[cat]], pelapis, [[perekat]], dan bahan penyegel. Bahan pengisi diproduksi oleh lebih dari 700 perusahaan, termasuk di antara bahan baku utama dunia dan terkandung dalam berbagai barang untuk kebutuhan konsumen sehari-hari. Bahan pengisi utama yang digunakan adalah [[kalsium karbonat]] giling (GCC), kalsium karbonat presipitasi (PCC), [[kaolin]], [[talk]], dan karbon hitam.
Pengisi bubuk dicampur dengan [[elastomer]] dan plastik.<ref>[https://www.ceresana.com/en/market-studies/chemicals/fillers/ Fillers Market Report: Global Industry Analysis, 2024]. ''www.ceresana.com''.</ref> Di seluruh dunia, lebih dari 53 juta ton pengisi (dengan nilai bersih sekitar US$18 miliar) digunakan setiap tahun dalam produksi [[kertas]], [[plastik]], karet, [[cat]], pelapis, [[perekat]], dan bahan penyegel. Bahan pengisi diproduksi oleh lebih dari 700 perusahaan, termasuk di antara bahan baku utama dunia dan terkandung dalam berbagai barang untuk kebutuhan konsumen sehari-hari. Bahan pengisi utama yang digunakan adalah [[kalsium karbonat]] giling (GCC), kalsium karbonat presipitasi (PCC), [[kaolin]], [[talk]], dan karbon hitam.<ref>[https://www.ceresana.com/en/market-studies/additives/fillers/ Market Study: Fillers (3rd edition)]. Ceresana. January 2014.</ref>


Bahan pengisi dapat memengaruhi kekuatan tarik, ketangguhan, ketahanan panas, warna, kejernihan, dll. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk memodifikasi atau meningkatkan sifat bahan, atau sebagai cara untuk meningkatkan dan mengontrol karakteristik pemrosesan. Alasan lain untuk menggunakan bahan pengisi adalah untuk mengurangi biaya dengan mengganti sebagian bahan inti yang mahal dengan bahan pengisi yang lebih murah.
Bahan pengisi dapat memengaruhi kekuatan tarik, ketangguhan, ketahanan panas, warna, kejernihan, dll. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk memodifikasi atau meningkatkan sifat bahan, atau sebagai cara untuk meningkatkan dan mengontrol karakteristik pemrosesan.<ref>Marino Xanthos. ''Functional fillers for plastics. Second, updated and enlarged edition''. WILEY-VCH. 2010. ISBN 978-3-527-32361-6.</ref> Alasan lain untuk menggunakan bahan pengisi adalah untuk mengurangi biaya dengan mengganti sebagian bahan inti yang mahal dengan bahan pengisi yang lebih murah.


Sebagian besar bahan pengisi yang digunakan dalam plastik adalah bahan pengisi berbasis bahan atau kaca. Partikulat dan [[serat]] adalah subkelompok utama bahan pengisi. Partikulat adalah partikel kecil bahan pengisi yang dicampur dalam matriks di mana ukuran dan rasio aspek penting. Serat adalah untaian melingkar kecil yang bisa sangat panjang dan memiliki rasio aspek yang sangat tinggi.
Sebagian besar bahan pengisi yang digunakan dalam plastik adalah bahan pengisi berbasis bahan atau kaca.<ref>Anshuman Shrivastava. [https://books.google.com/books?id=BbXNCgAAQBAJ&q=Introduction+to+plastic+engineering Introduction to Plastics Engineering]. William Andrew. 2018-05-15. ISBN 9780323396196.</ref> Partikulat dan [[serat]] adalah subkelompok utama bahan pengisi. Partikulat adalah partikel kecil bahan pengisi yang dicampur dalam matriks di mana ukuran dan rasio aspek penting. Serat adalah untaian melingkar kecil yang bisa sangat panjang dan memiliki rasio aspek yang sangat tinggi.<ref>Marianne Gilbert. [https://books.google.com/books?id=ERWKCgAAQBAJ&q=plastic+filler+materials Brydson's Plastics Materials]. William Andrew. 2016-09-27. ISBN 9780323370226.</ref>


==Jenis==
==Jenis==
===Kalsium karbonat (CaCO<sub>3</sub>)===
===Kalsium karbonat (CaCO<sub>3</sub>)===
Disebut sebagai "kapur" dalam industri plastik, [[kalsium karbonat]] berasal dari batu kapur dan marmer. Digunakan dalam banyak aplikasi termasuk PVC dan poliester tak jenuh. Sebanyak 90% CaCO<sub>3</sub> dapat digunakan untuk membuat komposit. Penambahan ini dapat meningkatkan produktivitas pencetakan dengan mengurangi laju pendinginan. Mereka juga dapat meningkatkan suhu operasi bahan dan memberikan isolasi untuk kabel listrik.
Disebut sebagai "kapur" dalam industri plastik, [[kalsium karbonat]] berasal dari batu kapur dan marmer. Digunakan dalam banyak aplikasi termasuk PVC dan poliester tak jenuh. Sebanyak 90% CaCO<sub>3</sub> dapat digunakan untuk membuat komposit. Penambahan ini dapat meningkatkan produktivitas pencetakan dengan mengurangi laju pendinginan. Mereka juga dapat meningkatkan suhu operasi bahan dan memberikan isolasi untuk kabel listrik.<ref>John Murphy. [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781856173704500063 Additives for Plastics Handbook]. Elsevier. 2001. hlm. 19–35. doi:10.1016/b978-185617370-4/50006-3. ISBN 9781856173704.</ref>


CaCO3 digunakan dalam ''masterbatch'' pengisi sebagai basis dengan persentase besar dalam komposisi. Bubuk kalsium karbonat yang berjumlah 97% dari komposisi akan memberikan lebih banyak keputihan pada produk putih/buram. Sehingga produsen dapat mengurangi penggunaan ''masterbatch'' putih. Dengan persentase yang lebih kecil, bubuk kalsium karbonat dapat digunakan untuk produk berwarna.  Selain itu, hal ini memberikan produk plastik akhir permukaan yang lebih cerah dan lebih mengkilap.
CaCO3 digunakan dalam ''masterbatch'' pengisi sebagai basis dengan persentase besar dalam komposisi. Bubuk kalsium karbonat yang berjumlah 97% dari komposisi akan memberikan lebih banyak keputihan pada produk putih/buram. Sehingga produsen dapat mengurangi penggunaan ''masterbatch'' putih. Dengan persentase yang lebih kecil, bubuk kalsium karbonat dapat digunakan untuk produk berwarna.  Selain itu, hal ini memberikan produk plastik akhir permukaan yang lebih cerah dan lebih mengkilap.<ref>Company European Plastic. [https://europlas.com.vn/product-category/filler-masterbatch/ About Calcium Carbonate in filler masterbatch]. June 5, 2019.</ref>


===Kaolin===
===Kaolin===
[[Kaolin]] terutama digunakan dalam plastik karena karakteristik anti-bloknya serta sebagai penyerap inframerah dalam penandaan laser. Kaolin meningkatkan kekuatan benturan dan ketahanan panas. Metakolinit digunakan untuk menstabilkan PVC. Kaolin juga telah terbukti meningkatkan ketahanan abrasi dan dapat menggantikan karbon hitam sebagai bahan pengisi dan meningkatkan sifat aliran zat yang diperkuat kaca.
[[Kaolin]] terutama digunakan dalam plastik karena karakteristik anti-bloknya serta sebagai penyerap inframerah dalam penandaan laser. Kaolin meningkatkan kekuatan benturan dan ketahanan panas. Metakolinit digunakan untuk menstabilkan PVC. Kaolin juga telah terbukti meningkatkan ketahanan abrasi dan dapat menggantikan karbon hitam sebagai bahan pengisi dan meningkatkan sifat aliran zat yang diperkuat kaca.<ref>John Murphy. [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781856173704500063 Additives for Plastics Handbook]. Elsevier. 2001. hlm. 19–35. doi:10.1016/b978-185617370-4/50006-3. ISBN 9781856173704.</ref>


===Magnesium hidroksida (talk)===
===Magnesium hidroksida (talk)===
 
[[Talk]], mineral lunak dan umumnya lebih mahal daripada [[kalsium karbonat]]. Talk diperoleh dari pelapisan lembaran [[magnesium hidroksida]] dengan silika. Dalam industri plastik, talk digunakan untuk kemasan dan penggunaan pada makanan karena stabilitas termalnya yang lama.<ref>John Murphy. [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781856173704500063 Additives for Plastics Handbook]. Elsevier. 2001. hlm. 19–35. doi:10.1016/b978-185617370-4/50006-3. ISBN 9781856173704.</ref><ref>Marianne Gilbert. [https://books.google.com/books?id=ERWKCgAAQBAJ&q=plastic+filler+materials Brydson's Plastics Materials]. William Andrew. 2016-09-27. ISBN 9780323370226.</ref>
[[Talk]], mineral lunak dan umumnya lebih mahal daripada [[kalsium karbonat]]. Talk diperoleh dari pelapisan lembaran [[magnesium hidroksida]] dengan silika. Dalam industri plastik, talk digunakan untuk kemasan dan penggunaan pada makanan karena stabilitas termalnya yang lama.


===Wollastonit (CaSiO<sub>3</sub>)===
===Wollastonit (CaSiO<sub>3</sub>)===
[[Wollastonit]] memiliki struktur jarum dengan [[massa jenis relatif|massa jenis yang relatif]] tinggi dan kekerasan yang tinggi. Pengisi ini dapat meningkatkan kadar air, ketahanan [[aus]], stabilitas termal, dan kekuatan [[dielektrik]] yang tinggi. Wollastonit bersaing dengan zat pengisi berbentuk pelat seperti mika dan talk, dan juga dapat digunakan untuk menggantikan serat kaca saat membuat [[termoplastik]] dan [[termoset]].
[[Wollastonit]] memiliki struktur jarum dengan [[massa jenis relatif|massa jenis yang relatif]] tinggi dan kekerasan yang tinggi. Pengisi ini dapat meningkatkan kadar air, ketahanan [[aus]], stabilitas termal, dan kekuatan [[dielektrik]] yang tinggi. Wollastonit bersaing dengan zat pengisi berbentuk pelat seperti mika dan talk, dan juga dapat digunakan untuk menggantikan serat kaca saat membuat [[termoplastik]] dan [[termoset]].<ref>Marianne Gilbert. [https://books.google.com/books?id=ERWKCgAAQBAJ&q=plastic+filler+materials Brydson's Plastics Materials]. William Andrew. 2016-09-27. ISBN 9780323370226.</ref>


===Kaca===
===Kaca===
 
Bahan pengisi [[kaca]] hadir dalam beberapa bentuk yang beragam: manik-manik kaca, serat kaca pendek, dan serat kaca panjang. dalam plastik berdasarkan tonase. [[Serat kaca]] digunakan untuk meningkatkan sifat mekanik [[termoplastik]] atau [[termoset]] seperti modulus lentur dan kekuatan tarik. Biasanya tidak ada keuntungan ekonomi untuk menambahkan kaca sebagai bahan pengisi. Beberapa kekurangan memiliki kaca dalam matriks termasuk kualitas permukaan yang rendah, [[kekentalan]] yang tinggi saat dilelehkan, kemampuan pengelasan yang buruk, dan distorsi.<ref>Marianne Gilbert. [https://books.google.com/books?id=ERWKCgAAQBAJ&q=plastic+filler+materials Brydson's Plastics Materials]. William Andrew. 2016-09-27. ISBN 9780323370226.</ref> Penambahan butiran kaca akan membantu penyerapan minyak dan ketahanan kimia.<ref>John Murphy. [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781856173704500063 Additives for Plastics Handbook]. Elsevier. 2001. hlm. 19–35. doi:10.1016/b978-185617370-4/50006-3. ISBN 9781856173704.</ref>
Bahan pengisi [[kaca]] hadir dalam beberapa bentuk yang beragam: manik-manik kaca, serat kaca pendek, dan serat kaca panjang. dalam plastik berdasarkan tonase. [[Serat kaca]] digunakan untuk meningkatkan sifat mekanik [[termoplastik]] atau [[termoset]] seperti modulus lentur dan kekuatan tarik. Biasanya tidak ada keuntungan ekonomi untuk menambahkan kaca sebagai bahan pengisi. Beberapa kekurangan memiliki kaca dalam matriks termasuk kualitas permukaan yang rendah, [[kekentalan]] yang tinggi saat dilelehkan, kemampuan pengelasan yang buruk, dan distorsi. Penambahan butiran kaca akan membantu penyerapan minyak dan ketahanan kimia.


===Abu terbang===
===Abu terbang===
Abu terbang batubara dan minyak serpih telah digunakan sebagai pengisi untuk termoplastik yang dapat digunakan untuk penggunaan [[injeksi molding]].
Abu terbang batubara dan minyak serpih telah digunakan sebagai pengisi untuk termoplastik yang dapat digunakan untuk penggunaan [[injeksi molding]].<ref>I. Krasnou. ''Physical–mechanical properties and morphology of filled low-density polypropylene: Comparative study on calcium carbonate with oil shale and coal ashes''. ''Journal of Vinyl and Additive Technology''. 2021. Vol. 28. hlm. 94–103. doi:10.1002/vnl.21869.</ref>


===Pengisi nano===
===Pengisi nano===
Pengisi nano memiliki ukuran partikel kurang dari 100 [[nanometer]]. Mereka memiliki rasio aspek yang tinggi dan terutama digunakan sebagai pengisi tahan gores dan tahan api. Pengisi nano dapat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu pelat nano, serat nano, dan [[nanopartikel|partikel nano]]. Partikel nano lebih banyak digunakan daripada pelat nano dan serat nano, tetapi pelat nano mulai banyak digunakan. Pelat nano mirip dengan pengisi plat konvensional seperti talk dan mika, hanya saja ketebalannya jauh lebih kecil. Keuntungan menambahkan pengisi nano termasuk membuat penghalang gas dan sifat tahan apinya.
Pengisi nano memiliki ukuran partikel kurang dari 100 [[nanometer]]. Mereka memiliki rasio aspek yang tinggi dan terutama digunakan sebagai pengisi tahan gores dan tahan api.<ref>Anshuman Shrivastava. [https://books.google.com/books?id=BbXNCgAAQBAJ&q=Introduction+to+plastic+engineering Introduction to Plastics Engineering]. William Andrew. 2018-05-15. ISBN 9780323396196.</ref> Pengisi nano dapat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu pelat nano, serat nano, dan [[nanopartikel|partikel nano]]. Partikel nano lebih banyak digunakan daripada pelat nano dan serat nano, tetapi pelat nano mulai banyak digunakan. Pelat nano mirip dengan pengisi plat konvensional seperti talk dan mika, hanya saja ketebalannya jauh lebih kecil. Keuntungan menambahkan pengisi nano termasuk membuat penghalang gas dan sifat tahan apinya.<ref>Marianne Gilbert. [https://books.google.com/books?id=ERWKCgAAQBAJ&q=plastic+filler+materials Brydson's Plastics Materials]. William Andrew. 2016-09-27. ISBN 9780323370226.</ref>


===Butiran busa polimer===
===Butiran busa polimer===
Baris 41: Baris 39:


===Pengisi dinding bata===
===Pengisi dinding bata===
Pengisi dinding bata sebenarnya adalah [[material komposit]] yang disebut pengisi karena digunakan untuk memperbaiki retakan dan lubang di dinding. Biasanya terbuat dari [[semen]] dan [[Kalsium hidroksida|kapur hidrat]] dengan agregat halus sebagai bahan pengisi.
Pengisi dinding bata sebenarnya adalah [[material komposit]] yang disebut pengisi karena digunakan untuk memperbaiki retakan dan lubang di dinding. Biasanya terbuat dari [[semen]] dan [[Kalsium hidroksida|kapur hidrat]] dengan agregat halus sebagai bahan pengisi.<ref>Buildbase https://www.buildbase.co.uk/link/1/3434147_31669_t.pdf</ref>


===Polimer alami===
===Polimer alami===
Berbagai polimer alami dapat digunakan sebagai pengisi. Contoh yang dikenal adalah serat [[selulosa]], tepung dan serat kayu, [[flaks]], [[kapas]], [[sisal]], dan [[amilum|pati]].
Berbagai polimer alami dapat digunakan sebagai pengisi. Contoh yang dikenal adalah serat [[selulosa]], tepung dan serat kayu, [[flaks]], [[kapas]], [[sisal]], dan [[amilum|pati]].<ref>[https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bahan+pengisi&oldid=29308922 sumber pada Wikipedia bahasa Indonesia]</ref>


===Pengisi lainnya===
===Pengisi lainnya===
Bahan pengisi [[beton]] disebut agregat konstruksi dan meliputi [[kerikil]], batu, [[pasir]], dan [[besi beton]]. Kerikil, batu, dan pasir digunakan untuk mengurangi biaya beton. Besi beton digunakan untuk memperkuat beton.
Bahan pengisi [[beton]] disebut agregat konstruksi dan meliputi [[kerikil]], batu, [[pasir]], dan [[besi beton]]. Kerikil, batu, dan pasir digunakan untuk mengurangi biaya beton. Besi beton digunakan untuk memperkuat beton.<ref>[https://www.engineeringcivil.com/filler-materials-used-in-concrete.html Filler materials Used In Concrete]. ''www.engineeringcivil.com''. 16 March 2008.</ref>
 
{| class="wikitable"
|+Tabel bahan pengisi dan fifat fisika<ref>[https://phantomplastics.com/functional-fillers/ Functional Fillers and Specialty Minerals for Plastics]. ''Phantom Plastics''.</ref>
!Jenis pengisi
!Massa jenis
(g/cm<sup>3</sup>)
!Kekerasan Mohs
!Ukuran rata-rata
(dalam mikron)
!rasio aspek/bentuk
|-
|Kalsium karbonat
|2,7
|3-4
|0,02-30
|1-3 Blok
|-
|Talk
|2,7-2,8
|1
|0,5-20
|5-40 Pelat
|-
|[[Wollastonit]]
|2,9
|4,5
|1-500
|5-30 Serat
|-
|Mika
|2,8-2,9
|2,5-4
|5-1000
|20-100 Pelat
|-
|Kaolin
|2,6
|2
|0,2-8
|10-30 Pelat
|-
|Silika (endapan)
|1,9-2,1
|5,5
|0,005-0,1
|~1 Putaran
|-
|Karbon hitam
|1,7-1,9
|2-3
|0,014-0,25
|~1 Putaran
|-
|[[Dolomit]]
|2,85
|3,5-4
|1-30
|~1 Putaran
|-
|Barium sulfat
|4-4,5
|3-3,5
|0,1-30
|~1 Putaran
|-
|ATH Al(OH)<sub>3</sub>
|2,42
|2,5-3
|5-80
|1-10 Pelat
|-
|MDH Mg(OH)<sub>2</sub>
|2.4
|2.5-3
|0.5-8
|1-10 Pelat
|-
|Kieselgur
|2-2,5
|5,5-6
|4-30
|2-10 Disk
|-
|[[Magnetit]]/[[hematit]]
|5,2
|5,5-6
|1-50
|~1 Blok
|-
|Halloysit
|2,54
|2,5
|1-20
|5-20 Tube
|-
|Seng oksida
|5,6
|4,5
|0,05-10
|1 Putaran
|-
|Titanium dioksida
|4,23
|6
|0,1-10
|1 Putaran
|}


==Properti mekanik==
==Properti mekanik==
Baris 54: Baris 157:
[[Kekuatan tarik]] adalah metode yang paling sering digunakan untuk mengevaluasi bahan pengisi. Kekuatan tarik komposit dapat dihitung menggunakan persamaan
[[Kekuatan tarik]] adalah metode yang paling sering digunakan untuk mengevaluasi bahan pengisi. Kekuatan tarik komposit dapat dihitung menggunakan persamaan


:<big>σ<sub>c</sub>= σ<sub>p</sub>(1-aΦ<sup>b</sup><sub>f</sub> +cΦ<sub>f</sub><sup>d</sup>)</big>
:<big>σ<sub>c</sub>= σ<sub>p</sub>(1-aΦ<sup>b</sup><sub>f</sub> +cΦ<sub>f</sub><sup>d</sup>)</big><ref>Wypych, George. (2016). ''Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials.'' ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical</ref>


Di mana
Di mana
Baris 60: Baris 163:
:σ<sub>p</sub> = kekuatan tarik matriks polimer
:σ<sub>p</sub> = kekuatan tarik matriks polimer
:Φ<sub>f</sub> = fraksi volume pengisi
:Φ<sub>f</sub> = fraksi volume pengisi
:a, b, c, d adalah konstanta yang bergantung pada jenis pengisi. "a" berkaitan dengan konsentrasi tegangan dan didasarkan pada karakteristik adhesi material pengisi. "b" biasanya 0,67. c dan d adalah konstanta yang berbanding terbalik dengan ukuran partikel.
:a, b, c, d adalah konstanta yang bergantung pada jenis pengisi. "a" berkaitan dengan konsentrasi tegangan dan didasarkan pada karakteristik adhesi material pengisi. "b" biasanya 0,67. c dan d adalah konstanta yang berbanding terbalik dengan ukuran partikel.<ref>Wypych, George. (2016). ''Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials.'' ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical</ref>


===Modulus elastisitas===
===Modulus elastisitas===
[[Modulus elastisitas]] ([[modulus Young]]) dari polimer yang diisi dapat ditemukan menggunakan persamaan di bawah ini:
[[Modulus elastisitas]] ([[modulus Young]]) dari polimer yang diisi dapat ditemukan menggunakan persamaan di bawah ini:


:E = E<sub>0</sub> (1 + 2.5Φ + 14.1Φ<sup>2</sup>)
:E = E<sub>0</sub> (1 + 2.5Φ + 14.1Φ<sup>2</sup>)<ref>Wypych, George. (2016). ''Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials.'' ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical</ref>
Dimana:
Dimana:
:E<sub>0</sub> = Modulus resin atau pengikat tanpa pengisi
:E<sub>0</sub> = Modulus resin atau pengikat tanpa pengisi
:Φ = Konsentrasi pengisi
:Φ = Konsentrasi pengisi


Polimer dengan penambahan pengisi yang lebih kecil mengikuti persamaan ini dengan cermat. Secara umum, penambahan bahan pengisi akan meningkatkan modulus. Penambahan [[kalsium karbonat]] dan [[talk]] akan meningkatkan [[modulus elastisitas]], sedangkan penambahan bahan pengisi elastis dapat sedikit mengurangi nilainya. Bahan pengisi meningkatkan modulus karena kekakuan atau kekencangannya dan adhesi yang baik dengan matriks polimer.
Polimer dengan penambahan pengisi yang lebih kecil mengikuti persamaan ini dengan cermat. Secara umum, penambahan bahan pengisi akan meningkatkan modulus. Penambahan [[kalsium karbonat]] dan [[talk]] akan meningkatkan [[modulus elastisitas]], sedangkan penambahan bahan pengisi elastis dapat sedikit mengurangi nilainya. Bahan pengisi meningkatkan modulus karena kekakuan atau kekencangannya dan adhesi yang baik dengan matriks polimer.<ref>Wypych, George. (2016). ''Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials.'' ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical</ref>


===Ketahanan benturan (ketangguhan)===
===Ketahanan benturan (ketangguhan)===
Secara umum, pengisi akan meningkatkan ketahanan benturan. Faktor-faktor yang berkontribusi untuk meningkatkan ketahanan benturan adalah ukuran partikel, bentuk partikel, dan kekakuan partikel.  Serat paling meningkatkan ketahanan benturan karena rasio aspeknya yang besar. Pengisi dengan kekerasan rendah akan menurunkan kekuatan benturan. Dalam rentang tertentu, ukuran partikel dapat meningkatkan kekuatan benturan berdasarkan bahan pengisi.
Secara umum, pengisi akan meningkatkan ketahanan benturan. Faktor-faktor yang berkontribusi untuk meningkatkan ketahanan benturan adalah ukuran partikel, bentuk partikel, dan kekakuan partikel.  Serat paling meningkatkan ketahanan benturan karena rasio aspeknya yang besar. Pengisi dengan kekerasan rendah akan menurunkan kekuatan benturan. Dalam rentang tertentu, ukuran partikel dapat meningkatkan kekuatan benturan berdasarkan bahan pengisi.<ref>Wypych, George. (2016). ''Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials.'' ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical</ref>


===Ketahanan aus===
===Ketahanan aus===
Volume aus (W<sub>s</sub>) untuk bahan plastik dapat dihitung:
Volume aus (W<sub>s</sub>) untuk bahan plastik dapat dihitung:


:W<sub>s</sub> = KμPDW/(EI<sub>s</sub>)
:W<sub>s</sub> = KμPDW/(EI<sub>s</sub>)<ref>Wypych, George. (2016). ''Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials.'' ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical</ref>
Dimana:
Dimana:


Baris 88: Baris 191:
:I<sub>s</sub>= Kekuatan geser antar lapisan
:I<sub>s</sub>= Kekuatan geser antar lapisan


Matriks dan pengisi sama-sama berkontribusi pada ketahanan aus. Secara umum, pengisi dipilih untuk menurunkan koefisien [[gaya gesek|gesekan]] material. Ukuran dan bentuk partikel merupakan faktor yang berkontribusi. Ukuran partikel yang lebih kecil meningkatkan ketahanan aus karena menyebabkan lebih sedikit serpihan. [[Silikon dioksida|Silika]], [[aluminium oksida]], molibdenum disulfida, dan bubuk [[grafit]] adalah pengisi umum yang meningkatkan ketahanan aus.
Matriks dan pengisi sama-sama berkontribusi pada ketahanan aus. Secara umum, pengisi dipilih untuk menurunkan koefisien [[gaya gesek|gesekan]] material. Ukuran dan bentuk partikel merupakan faktor yang berkontribusi. Ukuran partikel yang lebih kecil meningkatkan ketahanan aus karena menyebabkan lebih sedikit serpihan. [[Silikon dioksida|Silika]], [[aluminium oksida]], molibdenum disulfida, dan bubuk [[grafit]] adalah pengisi umum yang meningkatkan ketahanan aus.<ref>Wypych, George. (2016). ''Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials.'' ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical</ref>


===Ketahanan terhadap kelelahan===
===Ketahanan terhadap kelelahan===
Pengisi dapat memiliki efek negatif atau positif pada ketahanan terhadap [[kelelahan (material)|kelelahan]] tergantung pada jenis dan bentuk pengisi. Secara umum, pengisi menciptakan diskontinuitas kecil dalam matriks. Hal ini dapat berkontribusi pada titik inisiasi retak. Jika pengisi bersifat [[kegetasan|getas]], ketahanan terhadap kelelahan akan rendah, sedangkan jika pengisi sangat [[keuletan (fisika)|ulet]], [[material komposit|komposit]] akan tahan terhadap kelelahan. [[Adhesi]] juga merupakan faktor penting yang mempengaruhi ketahanan terhadap kelelahan. Jika tegangan lebih tinggi daripada adhesi partikel, retakan akan terbentuk/menyebar. Ujung serat adalah area di mana retakan paling sering berinisiasi karena tegangan tinggi pada ujung serat dengan adhesi yang lebih rendah. Talk adalah pengisi yang dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan terhadap kelelahan.
Pengisi dapat memiliki efek negatif atau positif pada ketahanan terhadap [[kelelahan (material)|kelelahan]] tergantung pada jenis dan bentuk pengisi. Secara umum, pengisi menciptakan diskontinuitas kecil dalam matriks. Hal ini dapat berkontribusi pada titik inisiasi retak. Jika pengisi bersifat [[kegetasan|getas]], ketahanan terhadap kelelahan akan rendah, sedangkan jika pengisi sangat [[keuletan (fisika)|ulet]], [[material komposit|komposit]] akan tahan terhadap kelelahan. [[Adhesi]] juga merupakan faktor penting yang mempengaruhi ketahanan terhadap kelelahan. Jika tegangan lebih tinggi daripada adhesi partikel, retakan akan terbentuk/menyebar. Ujung serat adalah area di mana retakan paling sering berinisiasi karena tegangan tinggi pada ujung serat dengan adhesi yang lebih rendah. Talk adalah pengisi yang dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan terhadap kelelahan.<ref>Wypych, George. (2016). ''Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials.'' ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical</ref>


===Deformasi termal===
===Deformasi termal===
Bahan pengisi memiliki pengaruh besar pada deformasi termal pada polimer kristalin. Polimer [[padatan nirwujud|amorf]] hampir tidak terpengaruh oleh bahan pengisi. Penambahan serat kaca paling banyak digunakan untuk membelokkan panas.  Serat karbon telah terbukti lebih baik daripada kaca dalam beberapa material dasar. Secara umum, material berserat lebih baik dalam membelokkan panas daripada pengisi partikel.
Bahan pengisi memiliki pengaruh besar pada deformasi termal pada polimer kristalin. Polimer [[padatan nirwujud|amorf]] hampir tidak terpengaruh oleh bahan pengisi. Penambahan serat kaca paling banyak digunakan untuk membelokkan panas.  Serat karbon telah terbukti lebih baik daripada kaca dalam beberapa material dasar. Secara umum, material berserat lebih baik dalam membelokkan panas daripada pengisi partikel.<ref>Wypych, George. (2016). ''Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials.'' ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical</ref>


===Pergeseran===
===Pergeseran===
Ketahanan terhadap pergeseran sangat dipengaruhi oleh bahan pengisi. Persamaan di bawah ini menunjukkan regangan pergeseran (''creep strain'') dari material yang diisi:
Ketahanan terhadap pergeseran sangat dipengaruhi oleh bahan pengisi. Persamaan di bawah ini menunjukkan regangan pergeseran (''creep strain'') dari material yang diisi:<ref>Wypych, George. (2016). ''Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials.'' ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical</ref>


:ε<sub>c</sub>(t)/ε<sub>m</sub>(t) = E<sub>m</sub>/E<sub>c</sub>
:ε<sub>c</sub>(t)/ε<sub>m</sub>(t) = E<sub>m</sub>/E<sub>c</sub>
Baris 106: Baris 209:
:E<sub>c</sub> = Modulus Young polimer yang diisi
:E<sub>c</sub> = Modulus Young polimer yang diisi


Semakin baik ikatan pengisi dengan matriks, semakin baik pula ketahanan terhadap pergeseran (''creep resistance''). Banyak interaksi akan memiliki pengaruh positif. Manik-manik kaca dan serat telah terbukti meningkatkan ketahanan terhadap pergeseran pada beberapa material. Aluminium oksida juga memiliki efek positif pada ketahanan terhadap pergeseran. Penyerapan air akan mengurangi ketahanan terhadap pergeseran dari material yang diisi.
Semakin baik ikatan pengisi dengan matriks, semakin baik pula ketahanan terhadap pergeseran (''creep resistance''). Banyak interaksi akan memiliki pengaruh positif. Manik-manik kaca dan serat telah terbukti meningkatkan ketahanan terhadap pergeseran pada beberapa material. Aluminium oksida juga memiliki efek positif pada ketahanan terhadap pergeseran. Penyerapan air akan mengurangi ketahanan terhadap pergeseran dari material yang diisi.<ref>Wypych, George. (2016). ''Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials.'' ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical</ref>


==Kemampuan pengelasan pengisi plastik==
==Kemampuan pengelasan pengisi plastik==
Penambahan bahan pengisi dapat secara drastis memengaruhi kemampuan pengelasan plastik. Hal ini juga bergantung pada jenis proses pengelasan yang digunakan. Untuk pengelasan ultrasonik, pengisi seperti [[kalsium karbonat]] dan [[kaolin]] dapat meningkatkan kemampuan resin untuk mentransmisikan gelombang ultrasonik. Untuk pengelasan elektromagnetik dan pengelasan pelat panas, penambahan [[talk]] dan [[serat kaca|kaca]] akan mengurangi kekuatan las hingga 32%. Kekuatan plastik setelah pengelasan akan menurun dengan meningkatnya jumlah pengisi dalam matriks dibandingkan dengan bahan curah. Penggunaan pengisi abrasif dapat memengaruhi alat yang digunakan untuk pengelasan. Pengisi abrasif akan mempercepat degradasi alat pengelasan, misalnya permukaan klakson ultrasonik yang bersentuhan dengan plastik. Cara terbaik untuk menguji kemampuan pengelasan bahan pengisi adalah dengan membandingkan kekuatan las dengan kekuatan resin. Hal ini bisa sulit dilakukan karena banyak bahan pengisi mengandung berbagai tingkat aditif yang mengubah perilaku mekanik.
Penambahan bahan pengisi dapat secara drastis memengaruhi kemampuan pengelasan plastik. Hal ini juga bergantung pada jenis proses pengelasan yang digunakan. Untuk pengelasan ultrasonik, pengisi seperti [[kalsium karbonat]] dan [[kaolin]] dapat meningkatkan kemampuan resin untuk mentransmisikan gelombang ultrasonik.<ref>Robert A. Malloy. ''Plastic Part Design for Injection Molding: An Introduction''. ''Plastic Part Design for Injection Molding''. 2010-10-07. hlm. I–XIV. doi:10.3139/9783446433748.fm. ISBN 978-3-446-40468-7.</ref> Untuk pengelasan elektromagnetik dan pengelasan pelat panas, penambahan [[talk]] dan [[serat kaca|kaca]] akan mengurangi kekuatan las hingga 32%.<ref>Richard Stewart. ''ANTEC™ 2007 & Plastics Encounter @ ANTEC''. ''Plastics Engineering''. March 2007. Vol. 63 (3). hlm. 24–38. doi:10.1002/j.1941-9635.2007.tb00070.x.</ref> Kekuatan plastik setelah pengelasan akan menurun dengan meningkatnya jumlah pengisi dalam matriks dibandingkan dengan bahan curah.<ref>''ANTEC® 2011''. ''Plastics Engineering''. April 2011. Vol. 67 (4). hlm. 25. doi:10.1002/j.1941-9635.2011.tb01931.x.</ref> Penggunaan pengisi abrasif dapat memengaruhi alat yang digunakan untuk pengelasan. Pengisi abrasif akan mempercepat degradasi alat pengelasan, misalnya permukaan klakson ultrasonik yang bersentuhan dengan plastik. Cara terbaik untuk menguji kemampuan pengelasan bahan pengisi adalah dengan membandingkan kekuatan las dengan kekuatan resin. Hal ini bisa sulit dilakukan karena banyak bahan pengisi mengandung berbagai tingkat aditif yang mengubah perilaku mekanik.<ref>PDL Staff. [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781884207174500051 Handbook of Plastics Joining]. Elsevier. 1997. hlm. 15–27. doi:10.1016/b978-188420717-4.50005-1. ISBN 9781884207174.</ref>


==Penggunaan pengisi dalam industri plastik==
==Penggunaan pengisi dalam industri plastik==
Baris 126: Baris 229:
*[[Cemaran]]
*[[Cemaran]]


==Referensi==
== Referensi ==
 
<references />


== Sumber dan atribusi ==


== Sumber dan atribusi ==
Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bahan+pengisi&oldid=29308922 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29308922 (2026-06-03T06:59:39Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Gambar pada artikel ini bersumber dari Wikimedia Commons dan mengikuti ketentuan lisensi masing-masing berkas. Mohon gunakan konten dan media secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.


Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bahan+pengisi&oldid=29308922 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29308922 (2026-06-03T06:59:39Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.
<!-- WIKI_UNISSULA_PRESENTATION_V4 -->

Revisi terkini sejak 26 Agustus 2026 23.02

Penggunaan konsumsi plastik berdasarkan bidang

Bahan pengisi adalah partikel yang ditambahkan ke bahan pengikat (resin, termoplastik, semen) untuk membuat bahan komposit. Bahan pengisi meningkatkan sifat-sifat tertentu atau membuat produk lebih murah.[1]

Bahan pengisi kasar seperti agregat konstruksi dan besi beton digunakan dalam industri bangunan untuk membuat turap, lepa, dan beton.

Pengisi bubuk dicampur dengan elastomer dan plastik.[2] Di seluruh dunia, lebih dari 53 juta ton pengisi (dengan nilai bersih sekitar US$18 miliar) digunakan setiap tahun dalam produksi kertas, plastik, karet, cat, pelapis, perekat, dan bahan penyegel. Bahan pengisi diproduksi oleh lebih dari 700 perusahaan, termasuk di antara bahan baku utama dunia dan terkandung dalam berbagai barang untuk kebutuhan konsumen sehari-hari. Bahan pengisi utama yang digunakan adalah kalsium karbonat giling (GCC), kalsium karbonat presipitasi (PCC), kaolin, talk, dan karbon hitam.[3]

Bahan pengisi dapat memengaruhi kekuatan tarik, ketangguhan, ketahanan panas, warna, kejernihan, dll. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk memodifikasi atau meningkatkan sifat bahan, atau sebagai cara untuk meningkatkan dan mengontrol karakteristik pemrosesan.[4] Alasan lain untuk menggunakan bahan pengisi adalah untuk mengurangi biaya dengan mengganti sebagian bahan inti yang mahal dengan bahan pengisi yang lebih murah.

Sebagian besar bahan pengisi yang digunakan dalam plastik adalah bahan pengisi berbasis bahan atau kaca.[5] Partikulat dan serat adalah subkelompok utama bahan pengisi. Partikulat adalah partikel kecil bahan pengisi yang dicampur dalam matriks di mana ukuran dan rasio aspek penting. Serat adalah untaian melingkar kecil yang bisa sangat panjang dan memiliki rasio aspek yang sangat tinggi.[6]

Jenis

Kalsium karbonat (CaCO3)

Disebut sebagai "kapur" dalam industri plastik, kalsium karbonat berasal dari batu kapur dan marmer. Digunakan dalam banyak aplikasi termasuk PVC dan poliester tak jenuh. Sebanyak 90% CaCO3 dapat digunakan untuk membuat komposit. Penambahan ini dapat meningkatkan produktivitas pencetakan dengan mengurangi laju pendinginan. Mereka juga dapat meningkatkan suhu operasi bahan dan memberikan isolasi untuk kabel listrik.[7]

CaCO3 digunakan dalam masterbatch pengisi sebagai basis dengan persentase besar dalam komposisi. Bubuk kalsium karbonat yang berjumlah 97% dari komposisi akan memberikan lebih banyak keputihan pada produk putih/buram. Sehingga produsen dapat mengurangi penggunaan masterbatch putih. Dengan persentase yang lebih kecil, bubuk kalsium karbonat dapat digunakan untuk produk berwarna. Selain itu, hal ini memberikan produk plastik akhir permukaan yang lebih cerah dan lebih mengkilap.[8]

Kaolin

Kaolin terutama digunakan dalam plastik karena karakteristik anti-bloknya serta sebagai penyerap inframerah dalam penandaan laser. Kaolin meningkatkan kekuatan benturan dan ketahanan panas. Metakolinit digunakan untuk menstabilkan PVC. Kaolin juga telah terbukti meningkatkan ketahanan abrasi dan dapat menggantikan karbon hitam sebagai bahan pengisi dan meningkatkan sifat aliran zat yang diperkuat kaca.[9]

Magnesium hidroksida (talk)

Talk, mineral lunak dan umumnya lebih mahal daripada kalsium karbonat. Talk diperoleh dari pelapisan lembaran magnesium hidroksida dengan silika. Dalam industri plastik, talk digunakan untuk kemasan dan penggunaan pada makanan karena stabilitas termalnya yang lama.[10][11]

Wollastonit (CaSiO3)

Wollastonit memiliki struktur jarum dengan massa jenis yang relatif tinggi dan kekerasan yang tinggi. Pengisi ini dapat meningkatkan kadar air, ketahanan aus, stabilitas termal, dan kekuatan dielektrik yang tinggi. Wollastonit bersaing dengan zat pengisi berbentuk pelat seperti mika dan talk, dan juga dapat digunakan untuk menggantikan serat kaca saat membuat termoplastik dan termoset.[12]

Kaca

Bahan pengisi kaca hadir dalam beberapa bentuk yang beragam: manik-manik kaca, serat kaca pendek, dan serat kaca panjang. dalam plastik berdasarkan tonase. Serat kaca digunakan untuk meningkatkan sifat mekanik termoplastik atau termoset seperti modulus lentur dan kekuatan tarik. Biasanya tidak ada keuntungan ekonomi untuk menambahkan kaca sebagai bahan pengisi. Beberapa kekurangan memiliki kaca dalam matriks termasuk kualitas permukaan yang rendah, kekentalan yang tinggi saat dilelehkan, kemampuan pengelasan yang buruk, dan distorsi.[13] Penambahan butiran kaca akan membantu penyerapan minyak dan ketahanan kimia.[14]

Abu terbang

Abu terbang batubara dan minyak serpih telah digunakan sebagai pengisi untuk termoplastik yang dapat digunakan untuk penggunaan injeksi molding.[15]

Pengisi nano

Pengisi nano memiliki ukuran partikel kurang dari 100 nanometer. Mereka memiliki rasio aspek yang tinggi dan terutama digunakan sebagai pengisi tahan gores dan tahan api.[16] Pengisi nano dapat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu pelat nano, serat nano, dan partikel nano. Partikel nano lebih banyak digunakan daripada pelat nano dan serat nano, tetapi pelat nano mulai banyak digunakan. Pelat nano mirip dengan pengisi plat konvensional seperti talk dan mika, hanya saja ketebalannya jauh lebih kecil. Keuntungan menambahkan pengisi nano termasuk membuat penghalang gas dan sifat tahan apinya.[17]

Butiran busa polimer

Butiran Busa Polimer dapat memiliki kepadatan curah serendah 0,011 g/cc dan berkisar dalam ukuran dari 45 mikron hingga lebih dari 8 mm. Kekurangan umum dalam penggunaan butiran busa polimer dalam sistem formulasi meliputi keterbatasan ketahanan statis, suhu, dan kimia, serta kesulitan mencapai campuran homogen dalam sistem formulasi karena kepadatan curahnya yang sangat rendah. Namun, keterbatasan ini sebagian besar atau seluruhnya dapat diatasi melalui penggunaan modifikasi formulasi, aditif, dan perawatan permukaan lainnya. Terlepas dari tantangan potensial ini, Butiran Busa Polimer dapat ditambahkan ke sistem formulasi ketika penghematan berat atau biaya pada barang jadi diperlukan.

Pengisi dinding bata

Pengisi dinding bata sebenarnya adalah material komposit yang disebut pengisi karena digunakan untuk memperbaiki retakan dan lubang di dinding. Biasanya terbuat dari semen dan kapur hidrat dengan agregat halus sebagai bahan pengisi.[18]

Polimer alami

Berbagai polimer alami dapat digunakan sebagai pengisi. Contoh yang dikenal adalah serat selulosa, tepung dan serat kayu, flaks, kapas, sisal, dan pati.[19]

Pengisi lainnya

Bahan pengisi beton disebut agregat konstruksi dan meliputi kerikil, batu, pasir, dan besi beton. Kerikil, batu, dan pasir digunakan untuk mengurangi biaya beton. Besi beton digunakan untuk memperkuat beton.[20]

Tabel bahan pengisi dan fifat fisika[21]
Jenis pengisi Massa jenis

(g/cm3)

Kekerasan Mohs Ukuran rata-rata

(dalam mikron)

rasio aspek/bentuk
Kalsium karbonat 2,7 3-4 0,02-30 1-3 Blok
Talk 2,7-2,8 1 0,5-20 5-40 Pelat
Wollastonit 2,9 4,5 1-500 5-30 Serat
Mika 2,8-2,9 2,5-4 5-1000 20-100 Pelat
Kaolin 2,6 2 0,2-8 10-30 Pelat
Silika (endapan) 1,9-2,1 5,5 0,005-0,1 ~1 Putaran
Karbon hitam 1,7-1,9 2-3 0,014-0,25 ~1 Putaran
Dolomit 2,85 3,5-4 1-30 ~1 Putaran
Barium sulfat 4-4,5 3-3,5 0,1-30 ~1 Putaran
ATH Al(OH)3 2,42 2,5-3 5-80 1-10 Pelat
MDH Mg(OH)2 2.4 2.5-3 0.5-8 1-10 Pelat
Kieselgur 2-2,5 5,5-6 4-30 2-10 Disk
Magnetit/hematit 5,2 5,5-6 1-50 ~1 Blok
Halloysit 2,54 2,5 1-20 5-20 Tube
Seng oksida 5,6 4,5 0,05-10 1 Putaran
Titanium dioksida 4,23 6 0,1-10 1 Putaran

Properti mekanik

Kekuatan tarik

Kekuatan tarik adalah metode yang paling sering digunakan untuk mengevaluasi bahan pengisi. Kekuatan tarik komposit dapat dihitung menggunakan persamaan

σc= σp(1-aΦbf +cΦfd)[22]

Di mana

σc = kekuatan tarik komposit
σp = kekuatan tarik matriks polimer
Φf = fraksi volume pengisi
a, b, c, d adalah konstanta yang bergantung pada jenis pengisi. "a" berkaitan dengan konsentrasi tegangan dan didasarkan pada karakteristik adhesi material pengisi. "b" biasanya 0,67. c dan d adalah konstanta yang berbanding terbalik dengan ukuran partikel.[23]

Modulus elastisitas

Modulus elastisitas (modulus Young) dari polimer yang diisi dapat ditemukan menggunakan persamaan di bawah ini:

E = E0 (1 + 2.5Φ + 14.1Φ2)[24]

Dimana:

E0 = Modulus resin atau pengikat tanpa pengisi
Φ = Konsentrasi pengisi

Polimer dengan penambahan pengisi yang lebih kecil mengikuti persamaan ini dengan cermat. Secara umum, penambahan bahan pengisi akan meningkatkan modulus. Penambahan kalsium karbonat dan talk akan meningkatkan modulus elastisitas, sedangkan penambahan bahan pengisi elastis dapat sedikit mengurangi nilainya. Bahan pengisi meningkatkan modulus karena kekakuan atau kekencangannya dan adhesi yang baik dengan matriks polimer.[25]

Ketahanan benturan (ketangguhan)

Secara umum, pengisi akan meningkatkan ketahanan benturan. Faktor-faktor yang berkontribusi untuk meningkatkan ketahanan benturan adalah ukuran partikel, bentuk partikel, dan kekakuan partikel. Serat paling meningkatkan ketahanan benturan karena rasio aspeknya yang besar. Pengisi dengan kekerasan rendah akan menurunkan kekuatan benturan. Dalam rentang tertentu, ukuran partikel dapat meningkatkan kekuatan benturan berdasarkan bahan pengisi.[26]

Ketahanan aus

Volume aus (Ws) untuk bahan plastik dapat dihitung:

Ws = KμPDW/(EIs)[27]

Dimana:

K = Konstanta proporsionalitas
P = gaya
E = Modulus
D = Jarak geser
W = Beban
Is= Kekuatan geser antar lapisan

Matriks dan pengisi sama-sama berkontribusi pada ketahanan aus. Secara umum, pengisi dipilih untuk menurunkan koefisien gesekan material. Ukuran dan bentuk partikel merupakan faktor yang berkontribusi. Ukuran partikel yang lebih kecil meningkatkan ketahanan aus karena menyebabkan lebih sedikit serpihan. Silika, aluminium oksida, molibdenum disulfida, dan bubuk grafit adalah pengisi umum yang meningkatkan ketahanan aus.[28]

Ketahanan terhadap kelelahan

Pengisi dapat memiliki efek negatif atau positif pada ketahanan terhadap kelelahan tergantung pada jenis dan bentuk pengisi. Secara umum, pengisi menciptakan diskontinuitas kecil dalam matriks. Hal ini dapat berkontribusi pada titik inisiasi retak. Jika pengisi bersifat getas, ketahanan terhadap kelelahan akan rendah, sedangkan jika pengisi sangat ulet, komposit akan tahan terhadap kelelahan. Adhesi juga merupakan faktor penting yang mempengaruhi ketahanan terhadap kelelahan. Jika tegangan lebih tinggi daripada adhesi partikel, retakan akan terbentuk/menyebar. Ujung serat adalah area di mana retakan paling sering berinisiasi karena tegangan tinggi pada ujung serat dengan adhesi yang lebih rendah. Talk adalah pengisi yang dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan terhadap kelelahan.[29]

Deformasi termal

Bahan pengisi memiliki pengaruh besar pada deformasi termal pada polimer kristalin. Polimer amorf hampir tidak terpengaruh oleh bahan pengisi. Penambahan serat kaca paling banyak digunakan untuk membelokkan panas. Serat karbon telah terbukti lebih baik daripada kaca dalam beberapa material dasar. Secara umum, material berserat lebih baik dalam membelokkan panas daripada pengisi partikel.[30]

Pergeseran

Ketahanan terhadap pergeseran sangat dipengaruhi oleh bahan pengisi. Persamaan di bawah ini menunjukkan regangan pergeseran (creep strain) dari material yang diisi:[31]

εc(t)/εm(t) = Em/Ec

Dimana:

εc(t) = regangan polimer yang diisi
εm(t) = regangan matriks atau polimer yang tidak diisi
Em = Modulus Young matriks
Ec = Modulus Young polimer yang diisi

Semakin baik ikatan pengisi dengan matriks, semakin baik pula ketahanan terhadap pergeseran (creep resistance). Banyak interaksi akan memiliki pengaruh positif. Manik-manik kaca dan serat telah terbukti meningkatkan ketahanan terhadap pergeseran pada beberapa material. Aluminium oksida juga memiliki efek positif pada ketahanan terhadap pergeseran. Penyerapan air akan mengurangi ketahanan terhadap pergeseran dari material yang diisi.[32]

Kemampuan pengelasan pengisi plastik

Penambahan bahan pengisi dapat secara drastis memengaruhi kemampuan pengelasan plastik. Hal ini juga bergantung pada jenis proses pengelasan yang digunakan. Untuk pengelasan ultrasonik, pengisi seperti kalsium karbonat dan kaolin dapat meningkatkan kemampuan resin untuk mentransmisikan gelombang ultrasonik.[33] Untuk pengelasan elektromagnetik dan pengelasan pelat panas, penambahan talk dan kaca akan mengurangi kekuatan las hingga 32%.[34] Kekuatan plastik setelah pengelasan akan menurun dengan meningkatnya jumlah pengisi dalam matriks dibandingkan dengan bahan curah.[35] Penggunaan pengisi abrasif dapat memengaruhi alat yang digunakan untuk pengelasan. Pengisi abrasif akan mempercepat degradasi alat pengelasan, misalnya permukaan klakson ultrasonik yang bersentuhan dengan plastik. Cara terbaik untuk menguji kemampuan pengelasan bahan pengisi adalah dengan membandingkan kekuatan las dengan kekuatan resin. Hal ini bisa sulit dilakukan karena banyak bahan pengisi mengandung berbagai tingkat aditif yang mengubah perilaku mekanik.[36]

Penggunaan pengisi dalam industri plastik

Pengisi banyak digunakan dalam proses produksi produk plastik. Pengisi digunakan untuk mengubah sifat plastik asli. Dengan menggunakan pengisi plastik, produsen dapat menghemat biaya produksi serta bahan baku.

Tidak dapat disangkal pentingnya masterbatch pengisi dalam meningkatkan sifat fisik plastik, terutama meminimalkan biaya dan efisiensi produksi. Dengan keunggulan harga dan stabilitas, pengisi plastik mendukung produksi:

  • Pencetakan tiup
  • Film tiup & laminasi
  • Ekstrusi (pipa, lembaran)
  • Pencetakan injeksi
  • Kain nonwoven
  • Raffia
  • Termoforming

Lihat juga

Referensi

  1. ↑ sumber pada Wikipedia bahasa Indonesia
  2. ↑ Fillers Market Report: Global Industry Analysis, 2024. www.ceresana.com.
  3. ↑ Market Study: Fillers (3rd edition). Ceresana. January 2014.
  4. ↑ Marino Xanthos. Functional fillers for plastics. Second, updated and enlarged edition. WILEY-VCH. 2010. ISBN 978-3-527-32361-6.
  5. ↑ Anshuman Shrivastava. Introduction to Plastics Engineering. William Andrew. 2018-05-15. ISBN 9780323396196.
  6. ↑ Marianne Gilbert. Brydson's Plastics Materials. William Andrew. 2016-09-27. ISBN 9780323370226.
  7. ↑ John Murphy. Additives for Plastics Handbook. Elsevier. 2001. hlm. 19–35. doi:10.1016/b978-185617370-4/50006-3. ISBN 9781856173704.
  8. ↑ Company European Plastic. About Calcium Carbonate in filler masterbatch. June 5, 2019.
  9. ↑ John Murphy. Additives for Plastics Handbook. Elsevier. 2001. hlm. 19–35. doi:10.1016/b978-185617370-4/50006-3. ISBN 9781856173704.
  10. ↑ John Murphy. Additives for Plastics Handbook. Elsevier. 2001. hlm. 19–35. doi:10.1016/b978-185617370-4/50006-3. ISBN 9781856173704.
  11. ↑ Marianne Gilbert. Brydson's Plastics Materials. William Andrew. 2016-09-27. ISBN 9780323370226.
  12. ↑ Marianne Gilbert. Brydson's Plastics Materials. William Andrew. 2016-09-27. ISBN 9780323370226.
  13. ↑ Marianne Gilbert. Brydson's Plastics Materials. William Andrew. 2016-09-27. ISBN 9780323370226.
  14. ↑ John Murphy. Additives for Plastics Handbook. Elsevier. 2001. hlm. 19–35. doi:10.1016/b978-185617370-4/50006-3. ISBN 9781856173704.
  15. ↑ I. Krasnou. Physical–mechanical properties and morphology of filled low-density polypropylene: Comparative study on calcium carbonate with oil shale and coal ashes. Journal of Vinyl and Additive Technology. 2021. Vol. 28. hlm. 94–103. doi:10.1002/vnl.21869.
  16. ↑ Anshuman Shrivastava. Introduction to Plastics Engineering. William Andrew. 2018-05-15. ISBN 9780323396196.
  17. ↑ Marianne Gilbert. Brydson's Plastics Materials. William Andrew. 2016-09-27. ISBN 9780323370226.
  18. ↑ Buildbase https://www.buildbase.co.uk/link/1/3434147_31669_t.pdf
  19. ↑ sumber pada Wikipedia bahasa Indonesia
  20. ↑ Filler materials Used In Concrete. www.engineeringcivil.com. 16 March 2008.
  21. ↑ Functional Fillers and Specialty Minerals for Plastics. Phantom Plastics.
  22. ↑ Wypych, George. (2016). Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials. ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical
  23. ↑ Wypych, George. (2016). Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials. ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical
  24. ↑ Wypych, George. (2016). Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials. ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical
  25. ↑ Wypych, George. (2016). Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials. ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical
  26. ↑ Wypych, George. (2016). Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials. ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical
  27. ↑ Wypych, George. (2016). Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials. ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical
  28. ↑ Wypych, George. (2016). Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials. ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical
  29. ↑ Wypych, George. (2016). Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials. ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical
  30. ↑ Wypych, George. (2016). Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials. ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical
  31. ↑ Wypych, George. (2016). Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials. ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical
  32. ↑ Wypych, George. (2016). Handbook of Fillers (4th Edition) - 8. The Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Filled Materials. ChemTec Publishing. Retrieved from https://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00CQMQQ7/handbook-fillers-4th/effect-fillers-mechanical
  33. ↑ Robert A. Malloy. Plastic Part Design for Injection Molding: An Introduction. Plastic Part Design for Injection Molding. 2010-10-07. hlm. I–XIV. doi:10.3139/9783446433748.fm. ISBN 978-3-446-40468-7.
  34. ↑ Richard Stewart. ANTEC™ 2007 & Plastics Encounter @ ANTEC. Plastics Engineering. March 2007. Vol. 63 (3). hlm. 24–38. doi:10.1002/j.1941-9635.2007.tb00070.x.
  35. ↑ ANTEC® 2011. Plastics Engineering. April 2011. Vol. 67 (4). hlm. 25. doi:10.1002/j.1941-9635.2011.tb01931.x.
  36. ↑ PDL Staff. Handbook of Plastics Joining. Elsevier. 1997. hlm. 15–27. doi:10.1016/b978-188420717-4.50005-1. ISBN 9781884207174.

Sumber dan atribusi

Konten artikel ini diadaptasi dari Wikipedia bahasa Indonesia, revisi 29308922 (2026-06-03T06:59:39Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Gambar pada artikel ini bersumber dari Wikimedia Commons dan mengikuti ketentuan lisensi masing-masing berkas. Mohon gunakan konten dan media secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.


Diperoleh dari "https://wiki.unissula.ac.id/index.php?title=Bahan_pengisi&oldid=16235"