ELECTROSTATIC SPRAY GUN
A. Pendahuluan
Sebagai akibat dari kemajuan teknologi, manusia semakin berfikir
bagaimana cara untuk membuat segala pekerjaannya menjadi lebih mudah.
Berawal dari cara yang masih sederhana ataupun manual selanjutnya berkembang
menjadi peralatan dengan sistem mekanik yang sederhana bersumber tenaga
manual, kemudian menggunakan tenaga mesin.
Proses dalam menciptakan suatu alat atau mesin haruslah hemat, efektif
dan efisien dengan kualitas yang dihasilkan dari alat atau mesin tetap bermutu.
Seperti halnya alat-alat yang sudah ada di masyarakat atau pun di dunia industri
alat untuk memperbaiki kualitas suatu bahan agar bertahan baik dan tampil
menarik terus meningkat. salah satu kendala untuk memperbaiki daya tahan suatu
produk adalah proses pengecatan. pengecatan yang kurang berkualitas, baik bahan
cat, maupun teknik pengecatan sangat mempengaruhi kualitas suatu produk. untuk
memperbaiki masalah ini maka dikenal berbagai teknik pengecatan maupun alat
yang digunanakn untuk mengecat.
Metode
pengecatan
Perkembangan tersebut
telah
telah
mengalami
berbagai
perkembangan.
menambah kasanah pengecatan sehingga
memperbanyak pilihan pihak pengguna yang disesuaikan dengan kondisi yang
ada. Pemilihan metode pengecatan harus dilakukan berdasarkan pertimbanganpertimbangan teknis, ekonomis, dan ketersediaan sarana ataupun prasarana yang
ada.
Pada tahun 1960 penyemportan dengan elektrostatik (elektrostatik spray
gun) mulai diperkenalkan. Penyemportan dengan alat ini penting artinya bagi
proses
pengecatan dengan kualitas
yang tinggi.
proses
pengecatan
ini
menggunakan sifat dari listrk untuk meningkatkan kualitas dan efisiensi proses
pengecatan. metode ini mampu memanfaatkan cat yang menempel pada benda
yang akan dicat semakin banyak dan merata akibat adanya daya tarik partikel cat
dengan benda yang akan dicat. daya tarik ini serupa dengan daya tarik akibat dua
buah muatan yang berbeda jenis yang terdapat pada listrik.
Pada perkembangan awal electrostatic spray gun hanya digunakan oleh
kalangan industri atau kalangan orang yang kaya untuk karena harganya yang
malah. Namun dengan perkembangan zaman alat ini sudah mudah ditemukan
sehingga menyebabkan harga dipasaran sudah terjangkau sehingga semakin
banyak orang yang menggunakan
B. Konsep Fisika pada Electrostatic Spray Gun
Pada dasarnya sistem pengecatan electrostatic terjadi akibat adanya tarik
menarik antara partikel-partikel bermuatan negatif dan partikel-partikel bermuatan
positif. Bilamana elektroda pada ujung jarum electrostatic spray gun kita berikan
muatan tegangan tinggi yang negatif dan mengarahkannya pada benda yang
berhubungan dengan bumi (grounded), maka medan elektrostatis akan terbentuk
antara elektroda dan benda tersebut. Pada saat yang sama, udara disekitar
elektroda akan terionisasi (terjangkiti oleh muatan negatif). Demikian pula
partikel-partikel cat yang disemprotkan melalui electrostatic spray gun akan
terionisasi oleh muatan elektrostatis negative dan tertarik kearah benda yang dicat.
hal ini sesuai dengan hukum Coulomb dimana muatan yang berbeda jenis akan
saling tarik menarik dan muatan yang sama jenisnya akan tolak menolak.
besarnya gaya tolak menolak suatu partikel pada hukum Coulomb yaitu
Gambar 1. Proses ionisasi pada alat electrostatic spray gun
C. Bagian-Bagian Electrostatic Spay Gun
a. Sekrup penyetel fluida
Jumlah keluaran cat dapat disetel dengan mengatur jumlah gerakan jarum.
Mengendorkan sekrup penyetel akan menambah jumlah pengeluaran cat, dan
mengencangkan sekrup mengurangi jumlah pengeluaran cat. Pengencangan
sekrup penyetel sepenuh langkah, akan menghentikan aliran cat.
Gambar 2. Setelan fluida
b. Sekrup penyetel fan spreader
Sekrup
ini
berfungsi
untuk
menyetel
bentuk
pola
semprotan.
Mengendorkan sekrup membuat pola oval (lonjong), dan mengencangkan sekrup
membuat pola lebih bulat. Pola yang oval lebih cocok untuk menyemprotkan cat
pada area kerja yang besar. Sedangkan pola yang lebih bulat akan cocok untuk
menyempotkan cat pada area yang leih kecil.
Gambar 3. Sekrup penyetel fan spreader
c. Sekrup penyetel udara
Sekrup
Mengendorkan
mengencangkan
ini
berfungsi
sekrup
sekrup
untuk
penyetel
penyetel
menyetel
berarti
akan
besarnya
menambah
tekanan udara.
tekanan udara,
mengurangi
tekanan
dan
udara.
Mengencangkan sepenuh langkah sekrup penyetel, akan menghentikan tekanan
udara. Tekanan udara yang tidak mencukupi, akan mengurangi atomisasi cat, dan
tekanan udara yang berlebihan akan menyebabkan cat terpercik, jadi akan
menambah jumlah cat yang diperlukan.
Gambar 4. Sekrup penyetel udara
d. Fluid Tip
Fluid tip berfungsi untuk mengatur dan mengarahkan jumlah cat dari spray
gun ke dalam air streem. Pada fluid tip terdapat suatu taper (ketirusan). Pada saat
jarum menyentuh taper ini, aliran cat dihentikan. Apabila cat dikeluarkan, maka
jumlah keluaran ini akan tergantung pada ukuran pembukaan fluid tip di saat
jarum menjauhi tip.
Gambar 5. fluid tip
Ujung jarum ini memiliki termuati listrik sehingga ketika bahan cat
melewatinya maka akan termuati listrik. bersarnya muatan pada setiap partikel
tergantung dari tegangan yang digunakan. ketika tegangan terlalau besar maka
partikel partikel akan terlempar jauh dari objek yang akan dicat sehingga partikel
tidak menempel pada objek.
Gambar 6. Proses ionisasi partikel
e. Air Cap
Air
cap
berfungsi
mengeluarkan
udara
untuk
membantu
atomisasi/pengkabutan cat. Air cap memiliki lubang-lubang udara sebagai berikut,
lubang
udara
tengah
untuk
membuat
kevakuman
pada
fuid
tip
dan menyemprotkan cat, lubang udara kontrol fan menggunakan tenaga
udara kompresor untuk menentukan bentuk pola semprotan, dan lubang
udara atomisasi untuk menyebarkan atomisasi cat.
Gambar 7. Lubang penyemprotan
Fungsi lain air cap adalah untuk mengubah arah pola semprotan, yaitu dengan
cara memutar air cap.
Gambar 8. Perubahan lubang penyemprotan
f. Trigger
Menarik trigger akan menyebabkan udara dan cat menyemprot.
Trigger bekerja didalam dua tahap. Menarik trigger pada permulaan akan
membuka katup udara, sehingga hanya udara saja yang menyemprot. Menarik
trigger lebih
lanjut,
akan
menyebabkan
jarum
terbuka,
sehingga
cat
menyemprot bersamaan dengan udara. Tipe konstruksi ini dirancang untuk
membuat atomisasi yang konsisten pada saat trigger ditarik.
Gambar 9. Tombol triger
g. Komponen Elctrostatic
Dalam komponen elektostatik terdapat beberapa komponen yaitu jarum
electroda yang terdapat di ujung lubang tempat keuarnya cat. ketika melalui
lubang ini maka partikel cat akan termuati listik. grounded wire yang merupakan
suatu kawat/kabel yang berfungsi sebagai grounded (penghubung muatan negatif)
agar tercipta partikel negatif pada luban ujung pistol. power suply sebagai sumber
listrik untuk mengionisasi partikel sehingga bisa menempel dengan baik pada
objek
Gambar 10. Komponen pemuatan partikel dalam electrostatic spray gun
Untuk memperoleh hasil yang maksimal maka ada beberapa hal yang perlu
diperhatikan untuk pengecatan sistem elektrostatik spray gun antara lain sebagai
berikut :
1. Viskositas cat (sec/NK2 Cup )
Viskositas perlu diperhatikan mengingat pengaruhnya atomisasi dari
cat. Viskositas cat yang terlalu kental akan mengakibatkan meler, dan
viskositas cat yang terlalu encer akan mengakibatkan tipis.
Gambar 11. Pengaruh visikositas pada proses penyemprotan
2. Resistivity dari cat (M Camp)
Resistivity atau hambatan listrik yang dimiliki oleh cat sangat
berpengaruh pada sistem pengecatan, karena akan mempengaruhi besarnya
potensial dan arus yang digunakan pada saat pengecatan.
3. Arus
Besarnya arus berpengaruh terhadap mobilitas/daya gerak atomisasi
cat kearah permukaan benda kerja. Setting amper yang terlalu besar akan
membahayakan sistem pengecatan karena dapat menimbulkan bahaya
kebakaran
4. Masa (Grounding System)
Sistem grouding yang tidak baik akan mengakibatkan berkurangnya
beda potensial benda kerja dengan disk (elektroda negatif dan positif)
sehingga jumlah cat yang menempel akan berkurang, dengan kata lain cat
menjadi tipis dan tidak merata.
5. Batas pengecatan atas dan bawah
Adalah setting gerak vertikal dari disk, kapan disk harus bergerak
dengan cepat dan kapan disk bergerak melambat. Apabila setting ini tidak
benar maka bagian yang memiliki luas permukaan yang lebar akan lebih tipis
dibanding dengan bagian yang luas permukaan lebih sempit.
6. Sistem hanger
Perancangan dari bentuk objek yang menggatung pada hanger sangat
mempengaruhi tebal tipisnya pengecatan atau kerataan cat di permukaan
benda kerja. Untuk benda kerja yang mempunyai luas pemukaan yang sama
(homogen) tidak akan mengalami kesulitan dalam perancangan hanger,
tetapi untuk bentuk-bentuk part yang kompleks membutuhkan teknik
perancangan hanger yang baik.
Dalam mendukung pengecatan dengan menggunakan electrostatis spray
gun ada beberapa alat tambahan untuk mendukung pengecatan
seperti pada
gambar berikut ini:
Gambar 12. Komponen penyemprotan dengan menggunakan electrostatic pray gun
D. Varian Alat
Pada proses pengecatan ada beberapa jenis spray gun yang dikenal di
masyarakat. jenis spray gun yang digunakan sesuai dengan keperluan dalam
pengecatan. untuk industri besar biasanya akan menggunakan alat yang memiliki
tingkat efisien dan kualitas pengecatan yang baik untuk menarik konsumen tapi
untuk pengecatan komponen dalan rumah tangga tidak terlalu menekankan efisien
dan kualitas. di pasaran terdapat beberapa jenis spray gun misalnya:
1. Air Spray Gun
Spray gun jenis ini sangat umum di masyarakat. Digunakan untuk
pengecatan berbagai benda, karena disamping murah juga menghasilkan
kualitas lapisan cat yang cukup bagus. Pengecatan dengan metode ini
dilakukan dengan cara mengabutkan bahan cat dan bahan pelarut dengan
tekanan udara. Pengecatan dengan metode air spray mempunyai beberapa
keuntungan yaitu beaya murah, kualitas cukup bagus, dan peralatan yang
digunakan cukup sederhana. Namun demikian masih ada beberapa kelemahan
yaitu untuk pengecatan pada posisi sudut tidak dapat dilakukan secara
sempurna karena adanya turbulensi yang berlebihan karena adanya tekanan
udara. Kelemahan yang kedua adalah adanya partikel-partikel cat padat (debu)
sebagai akibat prosespengkabutan dengan udara, ini mengakibatkan tektur cat
kurang halus. Kelemahan berikutnya adalah masih tercampurnya cat dengan
air sebagai akibat udara yang bertekanan, sehingga dapat menimbulkan
bublling yang bisa mengakibatkan pecahnya cat pada bagian yang terdapat
udara yang terjebak di bawah lapisan cat.
Gambar 13. Air spray gun
2. Air Less Gun
Pengecatan dengan Air less gun dilakukan dengan cara mengkabutkan
cat dengan memberikan tekanan dan cat yang bertekanan dialirkan melalui
lubang nosel yang cukup kecil. Keuntungan pengecatan yang dilakukan
dengan metode tersebut adalah cat dapat melindungi barang secara sempurna
dan proses pengecatan berjalan sangat efisien. Hal ini dikarenakan tidak
adanya turbulensi udara dan viskositas cat dapat diatur sekental mungkin.
Sehingga sudut-sudut benda kerja dapat dicat secara sempurna dan pengecatan
dapat dilakukan sekali jalan. Kelebihan lainnya adalah sebaran cat lebar,
lapisan cat tebal, viskositas cat tinggi, dan kecepatan semprotan tinggi.
Metode air less masih mempunyai kelemahan yaitu tekstur cat cukup kasar
sebagai akibat kurang halusnya pengkabutan. Kelemahan ini dapat diatasi
dengan pemilihan nosel yang berukuran kecil. Kelemahan lain yang dapat
terjadi adalah adanya daerah kosong pada jalur cat sebagai akibat kentalnya
cairan cat yang dapat mengakibatkan proses runing ( bergerak ) cairan cat
karena pengulangan cat pada daerah tersebut.
Gambar 14. Air less gun
3. Air Coat Gun
Pengecatan air coat gun hampir sama dengan air less gun, namun cat
bertekanan yang mengalir melalui nosel dikabutkan dengan sedikit udara
sehingga butiran kehalusanm butiran cat sangat sempurna. Pengecatan dengan
metode ini menghasilkan kualitas paling prima diantara metode-metode
pengecatan yang ada. Kelemahan-kelemahan pada setiap metode pengecatan
dapat diatasi dengan metode air coat, sehingga kualitas cat sangat prima dan
beaya pengoperasian cukup murah. Sebaran cat lebih baik jika dibandingkan
dengan sebaran cat dengan metode Air less.
Gambr 15. Air coat gun
4. Electrostatis Spray Gun
Pada dasarnya pengecatan dengan menggunakan elektrostatic spray gun
menggunakan cat kering atau padat yang berupa serbuk namun ada juga yang
menggunan cat cair yang dikabutkan. Serbuk atau kabut tersebut diberi
muatan listrik statik bermuatan positif sehingga dapat menempel pada benda
kerja yang bermuatan negatif. Proses penempelan berjalan sangat sempurna
karena begitu disemprotkan melalui nosel langsung menempel pada seluruh
permukaan benda kerja.
Gambar 16. Electrostatic spray gun
E. Kelebihan Dan Kelemahan Elektrostatic Spray Gun
Keuntungan menggunakan electrostatic spray gun adalah :
1. Hemat cat (bahan baku) karena daya tarik menarik antara cat dan benda
sehingga cat yang teroverspray sedikit.
2. Penggunaan bahan kimia (paint killer) sedikit karena over spray sedikit
(cat yang teroverspray akan ditangkap air layar dan dinetralisir oleh paint
killer).
3. Over spray yang sedikit akan menurunkan tingkat polusi (limbah yang
dihasilkan ).
4. Tidak membutuhkan ketrampilan tinggi untuk mengopersikan gun karena
pengecatan yang mudah menjangkau bagian pinggir, lengkunganlengkungan atau tonjolan-tonjolan pada part (benda kerja).
Kekurangan dari system elektrostaitc adalah;
1. Investasi lebih mahal dibanding dengan system pengecatan manual
2. Hanya berlaku untuk part ( benda kerja) yang terbuat dari logam atau
kayu/rotan dengan kandungan air 5 % dan telah diberi primer untuk
menciptakan sifat logam (konduktor) pada benda kerja yang bersifat
isolator.
Perbandingan efisiensi pengecatan pada tipe spray gun
Type
Efisiensi (%)
Air spray gun
20-30
Air less gun
40-50
Air coat gun
40-70
Electostatic spray gun
50-90
DAFTAR PUSTAKA
Djatmiko, Dwi, Riswan., Diktat Teknik Pelapisan. 2001
Syahbi, Anggakara., Perancangan Pembangkit Tegangan Tinggi DC untuk Proses Powder
Coating secara Elektrostatik, Undip, Semarang.
http://danialmandala.blogspot.com/2013/12/teori-pengecatan-kendaraan-bab-iv.html
http://haqisaputra.blogspot.com/2012/05/alat-alat-yang-di-pergunakan-dalam.html
http://www.tokootomotif.com/news/26/Spray-Gun
http://www.kompresorangin.com/anest-iwata-indonesia/
http://www.wagnercolora.com/portal/aircoat_guns_en_colora,305761,302927.html
http://eccofinishing.se/products/7-electrostatic-spray-guns_c
http://otson.com/spray-gun-kit.html
http://universal-coatings.net/how-powder-coating-works/
http://www.wikiwand.com/en/Caesium