Resin poliester:Dasar-dasar

Catatan editor:Konten ini awalnya diterbitkan di NetComposites.com. NetComposites diakuisisi oleh perusahaan induk CompositesWorld, Gardner Business Media, pada Februari 2020.

Resin poliester adalah sistem resin yang paling banyak digunakan, terutama di industri kelautan. Sejauh ini, sebagian besar sampan, yacht, dan perahu kerja yang dibuat dari komposit menggunakan sistem resin ini.

Resin poliester seperti ini adalah jenis "tak jenuh". Resin poliester tak jenuh adalah termoset, mampu disembuhkan dari keadaan cair atau padat bila tunduk pada kondisi yang tepat. Biasanya menyebut resin poliester tak jenuh sebagai "resin poliester," atau hanya sebagai "poliester." Ada berbagai macam poliester yang terbuat dari asam, glikol, dan monomer yang berbeda, semuanya memiliki sifat yang berbeda-beda.

Ada dua jenis prinsip resin poliester yang digunakan sebagai sistem laminating standar dalam industri komposit. Resin poliester orthophthalic adalah resin ekonomi standar yang digunakan oleh banyak orang. Resin poliester isoftalik sekarang menjadi bahan pilihan dalam industri seperti kelautan, di mana ketahanan air yang unggul diinginkan.

Gambar di bawah menunjukkan struktur kimia ideal dari poliester tipikal. Perhatikan posisi gugus ester (CO – O – C) dan situs reaktif (C* =C*) dalam rantai molekul:

Kebanyakan resin poliester adalah cairan kental berwarna pucat yang terdiri dari larutan poliester dalam monomer yang biasanya stirena. Penambahan stirena dalam jumlah hingga 50% membantu resin lebih mudah ditangani dengan mengurangi viskositasnya. Styrene juga melakukan fungsi vital yang memungkinkan resin untuk menyembuhkan dari cair menjadi padat dengan "menghubungkan silang" rantai molekul poliester, tanpa evolusi produk sampingan apa pun. Oleh karena itu resin ini dapat dicetak tanpa menggunakan tekanan dan disebut resin "kontak" atau "tekanan rendah". Resin poliester memiliki masa simpan yang terbatas karena akan mengeras atau “gel” sendiri dalam jangka waktu yang lama. Seringkali sejumlah kecil inhibitor ditambahkan selama pembuatan resin untuk memperlambat aksi pembentukan gel ini.

Untuk digunakan dalam pencetakan, resin poliester memerlukan penambahan beberapa produk tambahan. Produk-produk ini umumnya:

• katalisator,
• akselerator, atau
• aditif untuk sifat tiksotropik, pigmen, pengisi, atau tahan bahan kimia/api.

Pabrikan dapat memasok resin dalam bentuk dasarnya atau dengan salah satu aditif di atas yang sudah disertakan. Resin dapat diformulasikan sesuai dengan kebutuhan pembuat cetakan, siap hanya untuk penambahan katalis sebelum dicetak. Seperti yang telah disebutkan, dengan waktu yang cukup lama resin poliester tak jenuh akan mengeras dengan sendirinya. Laju polimerisasi ini terlalu lambat untuk tujuan praktis dan oleh karena itu katalis dan akselerator digunakan untuk mencapai polimerisasi resin dalam jangka waktu praktis. Katalis ditambahkan ke sistem resin sesaat sebelum digunakan untuk memulai reaksi polimerisasi. Katalis tidak mengambil bagian dalam reaksi kimia tetapi hanya mengaktifkan proses. Akselerator ditambahkan ke resin yang dikatalisis untuk memungkinkan reaksi berlangsung pada suhu bengkel dan/atau pada kecepatan yang lebih tinggi. Karena akselerator memiliki pengaruh kecil pada resin tanpa adanya katalis, akselerator terkadang ditambahkan ke resin oleh produsen poliester untuk membuat resin “pra-percepatan”.

Rantai molekul poliester dapat direpresentasikan sebagai berikut, di mana "B" menunjukkan situs reaktif dalam molekul:

Dengan penambahan styrene “S”, dan dengan adanya katalis, styrene mengikat silang rantai polimer di setiap situs reaktif untuk membentuk jaringan tiga dimensi yang sangat kompleks sebagai berikut:

Resin poliester kemudian dikatakan "disembuhkan." Sekarang menjadi padatan keras yang tahan kimia (dan biasanya). Proses pengikatan silang atau pengawetan disebut "polimerisasi." Ini adalah reaksi kimia yang tidak dapat dibalik. Sifat "berdampingan" dari ikatan silang rantai molekul ini cenderung berarti bahwa laminasi poliester mengalami kerapuhan saat beban kejut diterapkan.

Perhatian besar diperlukan dalam persiapan campuran resin sebelum pencetakan. Resin dan aditif apa pun harus diaduk dengan hati-hati untuk membubarkan semua komponen secara merata sebelum katalis ditambahkan. Pengadukan ini harus teliti dan hati-hati karena udara yang masuk ke dalam campuran resin mempengaruhi kualitas cetakan akhir. Hal ini terutama terjadi ketika melaminasi dengan lapisan bahan penguat karena gelembung udara dapat terbentuk di dalam laminasi yang dihasilkan yang dapat melemahkan struktur. Juga penting untuk menambahkan akselerator dan katalis dalam jumlah yang diukur dengan hati-hati untuk mengontrol reaksi polimerisasi untuk memberikan sifat material terbaik. Terlalu banyak katalis akan menyebabkan waktu gelasi yang terlalu cepat, sedangkan katalis yang terlalu sedikit akan menyebabkan pengeringan yang kurang.

Pewarnaan campuran resin dapat dilakukan dengan pigmen. Pemilihan bahan pigmen yang sesuai, meskipun hanya ditambahkan sekitar 3% berat resin, harus dipertimbangkan dengan hati-hati karena mudah mempengaruhi reaksi pengawetan dan menurunkan laminasi akhir dengan menggunakan pigmen yang tidak sesuai.

Bahan pengisi digunakan secara ekstensif dengan resin poliester karena berbagai alasan termasuk:

• untuk mengurangi biaya pencetakan,
• untuk memudahkan proses pencetakan, atau
• untuk memberikan sifat khusus pada cetakan.

Bahan pengisi sering ditambahkan dalam jumlah hingga 50% dari berat resin, meskipun tingkat penambahan tersebut akan mempengaruhi kekuatan lentur dan tarik dari laminasi. Penggunaan bahan pengisi dapat bermanfaat dalam pelapisan atau pengecoran komponen tebal di mana jika tidak, pemanasan eksotermik yang cukup besar dapat terjadi. Penambahan pengisi tertentu juga dapat berkontribusi untuk meningkatkan ketahanan api dari laminasi.

Untuk resin poli/vinil ester terbaru, kunjungi compositesworld.com/zones/poly-vinyl-esters.