34
3.2. Alat Dan Bahan
3.2.1. Alat
Alat-alat yang digunakan dalam proses penelitian, antara lain:
1. Cetakan
Cetakan yang digunakan dalam proses penelitian adalah cetakan dua pelat Two Plate, dimana cetakan ini memiliki satu bukaan.
Gambar 3.2. Cetakan Dua Pelat Two Plate Sumber: Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan
2. Injection Moulding Machine RN.350
Pada proses penelitian ini, Injection Moulding Machine yang digunakan adalah type RN.350.
Spesifikasi Injection Mouding Machine RN.350 adalah Injection Weight
: 30 Gram Injection Volume
: 32 Cm
2
Heating Output : 600 W
Heating – Up Time
: max. 6 min Lequefaction Capacity
: 1500 gh Electrical Temperature Regulation
With Thermo-Sensing Element : +20
o
C to + 400
o
C Canstancy Of Temperature
: +- 2
o
C Permissible Air Pressure
: max. 15 Bar normal 10 Bar Specific Injection Pressure
: max. 350 KpCm Air Requirement
: 1.4 dm
3
x p per stroke
Universitas Sumatera Utara
35 Weight
: approx. 28 Kg Connected Load
: 220 V, 50 Hz, 3 A
6 5
4 3
1 2
7
Gambar 3.3. Injection Mouding Machine RN.350 Sumber: Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan
Keterangan: 1.
Lampu Operasi 2.
Pengatur SuhuTemperatur 3.
To mbol “ON” dan “OFF”
4. Tombol Control
5. Tuas Tangan
6. Hopper
7. Piston
3. Universal Tensile Testing Machine
Proses pengujian kekuatan tarik dan kekuatan tekan untuk spesimen yang digunakan dalam penelitian ini adalah Universal Tensile Strength Machine.
Spesifikasi Universal Tensile Strength Machine adalah:
Universitas Sumatera Utara
36 Nama Mesin
: Universal Tensile Strength Machine Model
: Tarno Grocki Tahun Pembuatan
: 1989 Manufactued
: Wilhelm Herm. Holm Export Association of German
Gaya Max. : 100 KN
Stroke : 250 mm
Kecepatan Piston : 0
– 250 mmmin
1 2
3 4
5 6
8
7
Gambar 3.4. Universal Tensile Strength Machine Sumber: Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan
Keterangan: 1.
Tombol Power Utama 2.
Tombol Power “On” 3.
Tombol Power “Off” 4.
Hand Lever 5.
Tombol Pengatur Gaya 6.
Skala 7.
Ragum Pencekam 8.
Piston
Universitas Sumatera Utara
37
3.2.2. Bahan
Berikut ini merupakan bahan baku yang digunakan dalam proses injection moulding, antara lain adalah
1. Serat tandan kelapa sawit
Gambar 3.5. Serat tandan kelapa sawit
Serat tandan kelapa sawit yang digunakan sebelum dijadikan sebagai salah satu bahan baku dalam proses pencetakan spesimen, harus terlebih
dahulu diolah sehingga dapat digunakan. Berikut ini merupakan langkah-langkah pengolahan serat tandan kelapa sawit
antara lain: a.
Serat tandan kelapa sawit dipotong menjadi ukuran 5 – 7 mm;
b. Selanjutnya serat tandan kelapa sawit direndam dalam larutan NaOH
0,4 selama 12 jam. Tujuan adalah untuk mengurangi tingginya kandungan zat ekstraktif dan
lemak pada serat karena dapat menurunkan kekuatan mekanik material yang dibentuk;
c. Selanjutnya serat dicuci dengan menggunakan air bersih dan kemudian
dilakukan pengeringan selama 72 jam pada suhu kamar. Tujuan adalah untuk mengurangi kandungan kadar air yang terkandung
pada serat.
Universitas Sumatera Utara
38 2.
Polypropylene PP
Gambar 3.6. Polypropylene PP
3. Polystyrene PS
Gambar 3.7. Polystyrene PS
Bahan baku yang digunakan dicampurkan dengan perbandingan komposisi berat bahan baku sesuai dengan tabel 3.1.
Tabel 3.1. Perbandingan Komposisi Bahan Baku No.
Bahan Baku Komposisi
Formula 1 Formula 2
Formula 3 1.
Serat Kelapa Sawit 16
21 26
2. Polypropylene PP
48 53
58 3.
Polystyrene PS 36
26 16
TOTAL 100
100 100
Universitas Sumatera Utara
39 Untuk menghasilkan 1 satu buah spesimen pada proses pencetakan
diperlukan bahan baku sebanyak 9,5 gram. Maka perhitungan perbandingan komposisi berat dari masing-masing bahan baku
yang akan digunakan adalah 1.
Formula 1 a.
16 Serat Kelapa Sawit
b. 48 Polypropylene PP
c. 36 Polystyrene PS
Untuk formula 2 dan formula 3 perbandingan komposisi berat dari bahan baku yang akan dicetak dilakukan seperti pada perhitungan formula 1 diatas,
sehingga akan diperoleh berat bahan baku pada tabel 3.2.
Tabel 3.2. Berat Bahan Baku No.
Bahan Baku Formula 1
Formula 2 Formula 3
1. Serat Kelapa Sawit
1.5 gr 2 gr
2.5 gr 2.
Polypropylene PP 4.5 gr
5 gr 5.5 gr
3. Polystyrene PS
3.5 gr 2.5 gr
1.5 gr TOTAL
9.5 gr 9.5 gr
9.5 gr
Universitas Sumatera Utara
40 Maka total berat bahan yang dibutuhkan adalah
1. Formula 1
a. Serat Kelapa Sawit
b. Polypropylene PP
c. Polystyrene PS
Untuk formula 2 dan formula 3 perhitungan total berat dari bahan baku yang akan dicetak dilakukan seperti pada perhitungan formula 1 diatas. Maka total
berat bahan baku sesuai dengan tabel 3.3.
Tabel 3.3. Total Berat Bahan Baku No.
Bahan Baku Formula 1 Formula 2
Formula 3 TOTAL
1. Serat Kelapa Sawit
4.5 gr 6 gr
7.5 gr 18 gram
2. Polypropylene PP
13.5 gr 15 gr
16.5 gr 45 gram
3. Polystyrene PS
10.5 gr 7.5
gr 4.5 gr
22.5gram
3.3. Proses Pencetakan
Setelah diperoleh perbandingan komposisi dari bahan baku yang akan digunakan, selanjutnya dilakukan proses pencetakan spesimen. Proses pencetakan
spesimen akan menggunakan Injection Moulding Machine Type RN.350. Setiap formula akan dicetak masing masing sebanyak 3 spesimen dengan 3 variasi
temperatur yang berbeda untuk setiap formula, yaitu temperatur 160
o
C, 180
o
C
Universitas Sumatera Utara
41 dan 200
o
C. Sehingga dalam proses pencetakan ini total spesimen yang akan di- injection moulding adalah sebanyak 9 spesimen.
Langkah-langkah dalam proses pencetakan, adalah sebagai berikut: 1.
Hidupkan Injection Moulding Machine dengan menekan tombol “ON”;
2. Bahan baku campuran dari Serat Kelapa Sawit, Polypropylene PP dan
Polystyrene PS selanjutnya dimasukkan ke dalam hopper.
Gambar 3.8. Proses Penuangan Bahan Baku di Hopper 3.
Setting Injection Moulding Machine pada temperatur 160
o
C.
Gambar 3.9. Setting Temperatur Injection Moulding Machine
Universitas Sumatera Utara
42 4.
Setting ujung nozzel dengan cara menurunkan tuas agar tepat berada di atas cetakan dan tahan agar posisi ujung nozzel tidak bergeser;
Gambar 3.10. Setting Nozzel di Cetakan
5. Tekan tombol kontrol pada panel dan udara bertekanan akan dilepaskan
melalui silinder menuju cetakan. Setelah itu tuas kemudian dinaikkan sehingga silinder akan kembali ke posisi semula;
Gambar 3.11. Tombol Kontrol Injection Moulding Machine
Universitas Sumatera Utara
43 6.
Diamkan selama 5 menit agar spesimen dalam cetakan mengeras, kemudian keluarkan spesimen dari cetakan.
Gambar 3.12. Spesimen hasil cetakan
7. Selanjutnya, lakukan setiap langkah diatas untuk mencetak spesimen lain
dengan merubah temperatur pada Injection Moulding Machine.
Gambar 3.13. Produk Spesimen
Universitas Sumatera Utara
44 Gambar 3.14. Spesimen
3.4. Proses Uji Tarik
Setelah spesimen selesai dicetak, maka selanjutnya akan dilakukan proses uji tarik. Proses pengujian ini menggunakan Universal Tensile Strength
Machine dan jumlah spesimen yang digunakan untuk proses uji tarik sebanyak 9 spesimen.
Sebelum dilakukan proses pengujian, spesimen terlebih dahulu dilakukan proses pengukuran dimensi, yaitu pengukuran lebar dan tebal. Tabel 3.4 berikut
ini merupakan tabel ukuran dimensi spesimen. Langkah-langkah dalam proses pengujian, adalah sebagai berikut:
1. Hidupkan Universal Tensile Strength Machine dengan menekan tombol
“ON”; 2.
Selanjutkan, letakkan spesimen yang akan diuji pada mesin dan kemudian dilakukan proses pengujian;
Gambar 3.15. Spesimen uji tarik
Universitas Sumatera Utara
45 3.
Lakukan proses pengujian pada spesimen sampai spesimen tersebut putus;
Keterangan: Lingkaran merah menunjukkan bagian dari spesimen yang putus. Gambar 3.16. Spesimen uji tarik yang putus
4. Hentikan mesin dan melepaskan spesimen serta mengukur perubahan yang
terjadi pada spesimen tersebut;
Gambar 3.17. Pengukuran perubahan pada spesimen uji tarik
Universitas Sumatera Utara
46 5.
Selanjutnya, lakukan setiap langkah diatas untuk melakukan pengujian tegangan tarik pada spesimen lain.
Gambar 3.18. Spesimen hasil pengujian kekuatan tarik
Universitas Sumatera Utara
47
BAB 4 ANALISA DATA
Pada bab ini akan dibahas tentang analisa grafik hasil pengujian sifat mekanik yaitu uji tarik pada spesimen dengan bahan baku campuran serat kelapa
sawit, polypropylene PP dan polystyrene PS yang dicetak dengan 3 variasi temperatur yang berbeda yaitu temperatur 160
o
C, 180
o
C dan 200
o
C.
4.1. Sifat Mekanik
Pada proses uji tarik spesimen yang dilakukan, data-data yang akan diperoleh antara lain:
1. Tegangan Luluh
: Nmm
2
2. Tegangan Tarik
: Nmm
2
3. Elongation Perpanjangan
: mmmm atau 4.
Modulus Elastis : Nmm
2
Gambar 4.1. Spesimen Uji Tarik
Universitas Sumatera Utara
48
1. Formula 1 dengan temperatur 160
o
C
Berikut ini merupakan data yang diperoleh untuk spesimen 160, yaitu antara lain:
No. Kode
Spesimen Dimensi Spesimen
Gaya Luluh
Fy Gaya
Tarik Fu
Lebar b
Tebal t
Panjang Awal
Lo Panjang
Akhir Li
mm mm
mm mm
N N
1. 160 - A
8.33 6.08
50 52.70
350 500
2. 160 - B
8.34 6.11
50 50.55
360 500
3. 160 - C
8.30 6.16
50 50.63
350 550
Dari data yang diatas maka dapat diperoleh, antara lain: 1.
Kode Spesimen 160 – A
1. Perubahan Panjang ΔL
2. Luas A
3. Tegangan Luluh
σ
y
Universitas Sumatera Utara
49 4.
Tegangan Tarik σ
u
5. Perpanjangan ε
6. Modulus Elastisitas E
Untuk kode spesimen 160 – B dan 160 – C, perhitungan dilakukan
seperti pada perhitungan kode spesimen 160 – A sehingga diperoleh
No. Kode
Spesimen Luas
A Tegangan
Luluh σy
Tegangan Tarik
σu Perpanjangan
ε Modulus
Elastisitas E
mm
2
Nmm
2
Nmm
2
Nmm
2
1. 160 - A
50.65 6.91
9.87 5.40
182.78 2.
160 - B 50.96
6.87 9.81
1.10 891.82
3. 160 - C
51.13 6.85
10.76 1.69
636.67
Universitas Sumatera Utara
50
2. Formula 2 dengan temperatur 180
Kategori