Studi Sifat Mekanik Dari Campuran Bahan Serat Tandan Kelapa Sawit Dengan Polypropylene Dan Polystyrene Pada Proses Injection Moulding

DAFTAR PUSTAKA

Amstead. B. H, Ostwald. F. Philip dan Begemen. L. Myron; 1991.

“Teknologi Mekanik”, Jakarta: Penerbit Erlangga

Gere, M. James dan Timoshenko, P. Stephen; 2000. “Mekanika Bahan” Jilid 1, Cetakan keempat, Jakarta: Penerbit Erlangga

Hadi, Syamsul; 1995. “Teknologi Bahan 3”, Jakarta: Pusat Pengembangan Politeknik

Surdia, Tata dan Saito, Shinroku; 1987. “Pengetahuan Bahan Teknik”,

Cetakan keenam, Jakarta: PT. Pradnya Paramitha

Sutardi, T. 1980. “Landasan Ilmu Nutrisi Departemen Ilmu Nutrisi dan Makanan Ternak”. Fakultas Peternakan IPB, Bogor.

Zainuri. Muhib. Ach; 2008. “ Kekuatan Bahan”, Andi Yogyakarta

http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/7285

“Pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit Sebagai Sumber Lignin” http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/26213

“Pengaruh Variasi Temperatur Pada Proses Plastic Injection Moulding RN. 350 Dengan Bahan Baku Polypropylene Murni, Campuran Polypropylene, Polyethylene dan Polystyrene”

http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/28675

“Pengaruh Campuran 50% Polypropylene, 30% Polyethylene, 20% Polystyrene Terhadap Variasi Temperatur Pada ProsesInjection Molding Tipe Teforma RN 350”

http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/25990

“Studi Temperatur Optimal Terhadap Campuran Bahan Polypropylene Dan Polyethylene Pada Proses Mixing Untuk Pemakaian Plastic Injection Molding”

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Prosedur Penelitian

Tahapan proses penelitian adalah

KESIMPULAN ANALISA DATA

UJI TARIK PROSES PENCETAKAN

BAHAN BAKU

SPESIMEN

DATA Plastic Injection Moulding

Type RN.350

Universal Tensile Strength Machine

Gambar 3.1. Diagram Alir Prosedur Penelitian

Keterangan Diagram:

1. Bahan yang digunakan adalah serat tandan kelapa sawit, Polypropylene (PP), dan Polystyrene (PS);

2. Proses pencetakan menggunakan Injection Moulding Machine Type RN.350; 3. Proses pengujian sifat mekanik spsesimen yaitu uji tarik (Tensile Test)

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 Cm2

Heating Output : 600 W

Heating – Up Time : max. 6 min Lequefaction Capacity : 1500 g/h Electrical Temperature Regulation

With Thermo-Sensing Element : +20oC to + 400oC Canstancy Of Temperature : +/- 2 oC

Permissible Air Pressure : max. 15 Bar (normal 10 Bar) Specific Injection Pressure : max. 350 Kp/Cm

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 Suhu/Temperatur 3. Tombol “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.

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 mm/min

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

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.

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 %

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

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

dan 200 oC. 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 160oC.

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;

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 3.14. 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;

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;

5. Selanjutnya, lakukan setiap langkah diatas untuk melakukan pengujian tegangan tarik pada spesimen lain.

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 160oC, 180 oC dan 200 oC.

4.1. Sifat Mekanik

Pada proses uji tarik spesimen yang dilakukan, data-data yang akan diperoleh antara lain:

1. Tegangan Luluh : N/mm2

2. Tegangan Tarik : N/mm2

3. Elongation (Perpanjangan) : mm/mm atau %

4. Modulus Elastis : N/mm2

1. Formula 1 dengan temperatur 160oC

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)

4. Tegangan Tarik (σu)

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)

(mm2) (N/mm2) (N/mm2) (%) (N/mm2)

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

2. Formula 2 dengan temperatur 180 oC

Berikut ini merupakan data yang diperoleh untuk spesimen 180, 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. 180 - A 8.46 6.14 50 51.19 250 400 2. 180 - B 8.38 6.07 50 50.48 250 400 3. 180 - C 8.34 6.06 50 50.57 250 350

Dari data yang diatas maka dapat diperoleh, antara lain: 1. Kode Spesimen 180 – A

a. Perubahan Panjang (ΔL)

b. Luas (A)

d. Tegangan Tarik (σu)

e. Perpanjangan (ε)

f. Modulus Elastisitas (E)

Untuk kode spesimen 180 – B dan 180 – C, perhitungan dilakukan seperti pada perhitungan kode spesimen 180 – A. Sehingga akan diperoleh

No. Kode Spesimen

Luas (A)

Tegangan Luluh

(σy)

Tegangan Tarik

(σu)

Perpanjangan

(ε)

Modulus Elastisitas

(E)

(mm2) (N/mm2) (N/mm2) (%) (N/mm2)

1. 180 - A 51.94 4.81 7.70 2.38 323.53

2. 180 - B 50.87 4.91 7.86 0.96 818.75

3. Formula 3 dengan temperatur 200 oC

Berikut ini merupakan data yang diperoleh untuk spesimen 200, 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. 200 - A 8.28 6.15 45 50.88 250 350 2. 200 - B 8.39 5.97 45 50.91 200 250 3. 200 - C 8.43 6.15 45 51.98 150 200

Dari data yang diatas maka dapat diperoleh, antara lain: 1. Kode Spesimen 200 – A

a. Perubahan Panjang (ΔL)

b. Luas (A)

d. Tegangan Tarik (σu)

e. Perpanjangan (ε)

f. Modulus Elastisitas (E)

Untuk kode spesimen 200 – B dan 200 – C, perhitungan dilakukan seperti pada perhitungan kode spesimen 200 – A. Sehingga akan diperoleh

No. Kode Spesimen

Luas (A)

Tegangan Luluh

(σy)

Tegangan Tarik

(σu)

Perpanjangan

(ε)

Modulus Elastisitas

(E)

(mm2) (N/mm2) (N/mm2) (%) (N/mm2)

1. 200 - A 50.92 4.91 6.87 13.07 52.56

2. 200 - B 50.09 3.99 4.99 13.13 38.005

4.2. Sifat Fisik

Sifat fisik yang diperoleh dari hasil pengujian kekuatan tarik untuk spesimen, yaitu antara lain:

a. Spesimen bersifat elastis – plastis;

b. Sedikit terdapat lubang karena bahan bakunya homogen; c. Ketika ditarik tidak langsung putus, tetapi membentuk serat.

4.3. Analisa Kekuatan

Berikut ini merupakan hasil pengujian kekuatan tarik dari spesimen, yaitu antara lain:

No. Kode Spesimen Luas (A) Tegangan Luluh (σy) Tegangan Tarik (σu) Perpanjangan (ε) Modulus Elastisitas (E)

(mm2) (N/mm2) (N/mm2) (%) (N/mm2)

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

4. 180 - A 51.94 4.81 7.70 2.38 323.53

5. 180 - B 50.87 4.91 7.86 0.96 818.75

6. 180 - C 50.54 4.95 6.93 1.14 607.89

7. 200 - A 50.92 4.91 6.87 13.07 52.56

8. 200 - B 50.09 3.99 4.99 13.13 38.005

9. 200 - C 51.84 2.89 3.86 15.51 24.89

Dari data pengujian tarik diatas dapat diperoleh rata – rata tegangan maksimum (max. Stress) spesimen untuk masing – masing temperatur, yaitu:

2. Temperatur 180oC

3. Temperatur 200oC

Dalam hal ini, tegangan tarik akan menurun apabila temperatur pemanasan dinaikkan. Dari hasil pengujian tarik, spesimen yang dicetak pada temperatur 160oC menghasilkan kekuatan lebih besar bila dibandingkan dengan spesimen yang dicetak pada temperatur 180oC ataupun 200oC. Hal ini dapat dilihat dari rata – rata tegangan maksimum yang lebih besar yaitu 10.15 N/mm2. Dimana tegangan maksimum ini merupakan kemampuan maksimum spesimen dalam menahan beban.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: 1. Spesimen yang menggunakan bahan baku campuran (serat kelapa sawit,

polypropylene (PP) dan polystyrene (PS)), pada temperatur 160oC menghasilkan kekuatan yang lebih besar bila dibandingkan dengan spesimen pada temperatur 180oC dan 200oC.

Hal ini dapat diketahui dari nilai rata-rata tegangan maksimumnya yaitu 10.15 N/mm2, dimana hal ini merupakan kemampuan maksimum dari spesimen tersebut dalam menahan beban;

2. Dari hasil perbandingan dengan temperatur 160oC, 180oC dan 200oC, spesimen yang di-injection moulding dengan bahan baku polypropylene (PP) murni memiliki kekuatan yang lebih besar bila dibandingkan dengan spesimen yang di-injection moulding dengan bahan baku campuran (serat kelapa sawit, polypropylene (PP) dan polystyrene (PS)).

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi nilai kekuatan spesimen dengan bahan baku campuran, antara lain:

a. Ukuran panjang serat kelapa sawit yang digunakan sebagai salah satu campuran bahan baku pada proses injection moulding;

b. Perbandingan komposisi bahan baku (serat kelapa sawit, polypropylene (PP) dan polystyrene (PS)) yang digunakan pada proses injection moulding.

3. Sifat fisik spesimen yang di-injection moulding dengan bahan baku campuran (serat kelapa sawit, polypropylene (PP) dan polystyrene (PS)) antara lain bersifat elastis-plastis, sedikit terdapat lubang karena bahan baku homogen, dan ketika dilakukan proses pengujian spesimen tidak langsung putus tetapi membentuk serat;

4. Penggunaan serat tandan kelapa sawit sebagai penguat dari campuran bahan baku polypropylene (PP) dan polystyrene (PS) tidak dapat digunakan. Hal ini

dikarenakan nilai dari tegangan tarik spesimen tersebut semakin kecil walaupun komposisi berat dari serat tandan kelapa sawit naik pada setiap temperatur yang digunakan;

5. Bahan serat kelapa sawit pada bahan baku yang digunakan tidak dapat mengisi secara merata mall atau cetakan spesimen pada waktu proses injection moulding. Hal ini disebabkan karena serat kelapa sawit terbawa oleh polypropylene (PP) dan polystyrene (PS) yang telah meleleh sehingga serat kebanyakan mengisi salah satu ujung spesimen.

5.2. Saran

1. Bahan baku serat kelapa sawit sebaiknya dijadikan serbuk yang halus sehingga dalam proses injection moulding serat tersebut dapat mengisi mall atau cetakan spesimen secara lebih merata;

2. Bahan baku serat tandan kelapa sawit sebaiknya dicampurkan pada 1 jenis bahan baku saja (polypropylene (PP) atau polystyrene (PS).

Hal ini dilakukan agar dapat mengetahui kelayakan dari pemakaian serat tandan kelapa sawit tersebut.

3. Agar dapat lebih memudahkan proses pengujian, sebaiknya dilakukan pemberian kode pada spesimen dengan jelas.

DAFTAR PUSTAKA

Amstead. B. H, Ostwald. F. Philip dan Begemen. L. Myron; 1991.

“Teknologi Mekanik”, Jakarta: Penerbit Erlangga

Gere, M. James dan Timoshenko, P. Stephen; 2000. “Mekanika Bahan” Jilid 1, Cetakan keempat, Jakarta: Penerbit Erlangga

Hadi, Syamsul; 1995. “Teknologi Bahan 3”, Jakarta: Pusat Pengembangan Politeknik

Surdia, Tata dan Saito, Shinroku; 1987. “Pengetahuan Bahan Teknik”,

Cetakan keenam, Jakarta: PT. Pradnya Paramitha

Sutardi, T. 1980. “Landasan Ilmu Nutrisi Departemen Ilmu Nutrisi dan Makanan Ternak”. Fakultas Peternakan IPB, Bogor.

Zainuri. Muhib. Ach; 2008. “ Kekuatan Bahan”, Andi Yogyakarta

http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/7285

“Pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit Sebagai Sumber Lignin” http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/26213

“Pengaruh Variasi Temperatur Pada Proses Plastic Injection Moulding RN. 350 Dengan Bahan Baku Polypropylene Murni, Campuran Polypropylene, Polyethylene dan Polystyrene”

http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/28675

“Pengaruh Campuran 50% Polypropylene, 30% Polyethylene, 20% Polystyrene Terhadap Variasi Temperatur Pada ProsesInjection Molding Tipe Teforma RN 350”

http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/25990

“Studi Temperatur Optimal Terhadap Campuran Bahan Polypropylene Dan Polyethylene Pada Proses Mixing Untuk Pemakaian Plastic Injection Molding”

Lampiran (2) : Data spesimen dengan bahan baku Polypropylene (PP) murni

Berikut merupakan data spesimen yang dicetak dengan bahan baku Polypropylene (PP) murni yang dicetak pada temperatur 160oC, 180oC dan 200oC. Data penelitian yang digunakan sebagai data pembanding diperoleh dari: Situs : http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/26213

Judul : Pengaruh Variasi Temperatur Pada Proses Plastic Injection Moulding RN. 350 Dengan Bahan Baku Polypropylene Murni, Campuran Polypropylene, Polyethylene dan Polystyrene

1. Sifat Mekanik spesimen

No. Kode Spesimen Luas (A) Tegangan Luluh (σy) Tegangan Tarik (σy) Perpanjangan (ε) Modulus Elastisitas (E) (mm2) (N/mm2) (N/mm2) (%) _(N/mm2

)

1. 160 - A 42 15.51 22.15 6.70 73163.09

2. 160 - B 42 15.98 24.67 11.27 70953.39

3. 160 - C 42 12.94 17.25 6.52 95574.89

4. 180 - A 42 18.24 24.32 8.63 71035.27

5. 180 - B 42 22.18 33.58 12.45 71267.08

6. 180 - C 42 16.57 25.09 14.63 72227.28

7. 200 - A 42 19.07 30.88 12.00 71294.11

8. 200 - B 42 17.53 25.91 6.90 78722.54

9. 200 - C 42 18.09 28.95 6.70 87989.48

2. Sifat Fisik

Sifat fisik yang diperoleh dari hasil pengujian kekuatan tarik untuk spesimen, yaitu antara lain:

a. Spesimen bersifat elastis – plastis;

b. Sedikit terdapat lubang karena bahan bakunya homogen;

3. Analisa Kekuatan

1. Formula 1 dengan temperatur 160 oC

2. Formula 2 dengan temperatur 180 oC

3. Formula 3 dengan temperatur 200 oC

Dalam hal ini, tegangan akan meningkat apabila temperatur pemanasan dinaikkan, namun kenaikan tidak terlalu tinggi. Dari hasil pengujian tarik terhadap spesimen Polypropylene (PP) murni, ternyata pada pengujian spesimen yang dicetak pada temperatur 200oC menghasilkan nilai yang lebih besar bila dibandingkan dengan spesimen yang dicetak pada temperatur 160oC ataupun 180oC. Hal ini dapat dilihat dari rata – rata tegangan maksimum yang lebih besar yaitu 28.58 N/mm2.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Kelapa Sawit

2.1.1. Proses Pengolahan Kelapa Sawit

Pengolahan kelapa sawit merupakan suatu proses pengolahan yang menghasilkan minyak kelapa sawit. Hasil utama yang dapat diperoleh ialah minyak sawit, inti sawit, sabut, cangkang dan tandan kosong.

Berikut ini merupakan proses pengolahan kelapa sawit.

TRANSPORTASI

JEMBATAN (WEIGHT BRIDGE)

LOADING RAMP STATION

STERILIZER STATION

THRESSHER STATION

PRESSING STATION

MINYAK

KERNEL STATION

TANDAN BUAH SEGAR (TBS)

FIBER

CANGKANG (SHELL) INTI (KERNEL)

SECURITY ADMINISTRASI BISNIS

TANDAN BUAH SEGAR (TBS)

BERONDOLAN

NUT

BAHAN BAKAR _{CLARIFICATION STATION}

C P O (CRUDE PALM OIL)

2.1.2. Limbah Kelapa Sawit

Limbah kelapa sawit dapat digolongkan menjadi limbah perkebunan kelapa sawit. Limbah perkebunan kelapa sawit adalah limbah yang dihasilkan dari sisa tanaman yang tertinggal pada saat pembukaan, peremajaan dan panen kelapa sawit. Jenis limbah ini antara lain adalah kayu, pelepah dan gulma. Sedangkan limbah hasil pengolahan kelapa sawit berupa tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dan tempurung kelapa sawit.

Limbah batang sawit ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku furniture dan kayu pertukangan. Limbah batang sawit ini sebagai bahan baku alternatif di tengah kondisi kelangkaan bahan baku kayu.

Berikut merupakan tabel pemanfaatan Limbah Pabrik Kelapa Sawit. Tabel 2.1. Jenis, Potensi dan Pemanfaatan Limbah Pabrik Kelapa Sawit

No. Jenis Potensi

Per Ton (%) Manfaat

1. Tandan Kosong 23,0 Pupuk kompos, pulp kertas, papan partikel

2. Wet Decanter Solid 4,0 Pupuk kompos, makanan ternak

3. Cangkang 6,5 Arang, karbon aktif, papan

partikel

4. Serabut (Fiber) 13,0 Energi, Pulp kertas, papan partikel

5. Limbah Cair 50,0 Pupuk, air irigasi, Air kondensat, Air umpan boiler

2.1.3. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit

Serat tandan kosong kelapa sawit adalah hasil ikutan pengolahan sawit yang dipisahkan dari buah setelah pengambilan minyak dan biji dalam proses pemerasan. Serat tandan kelapa sawit ini merupakan salah satu limbah yang dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Pemanfaatan limbah serat tandan ini selain sebagai bahan bakar untuk proses boiler dapat juga digunakan sebagai pupuk kompos, dll.

(a) (b)

Gambar 2.2.(a). Buah Kelapa Sawit ; (b). Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit

2.1.3.1. Komposisi Serat Tandan Kelapa Sawit

Sekitar 12-13% dari sawit segar merupakan serat kelapa sawit. Serat kelapa sawit mengandung serat kasar, lemak, dan magnesium yang tinggi sehingga dapat digunakan sebagai bahan sumber serat kasar dalam pakan ternak ruminansia.

Berikut ini merupakan Komposisi Nutrien serat kelapa sawit. Tabel 2.2. Kandungan Nutrisi Serat Kelapa Sawit

No. Kandungan Nutrisi Serat Kelapa Sawit (%)

1. Bahan Kering 93,21

2. Abu 6,46

3. Protein Kasar 5,93

4. Lemak 5,19

5. Serat Kasar 40,80

6. TDN 56,00

7. Selulosa 54,89

8. Lignin 21,18

9. ADF 78,11

10. NDF 84,67

Sumber : Sutardi, 1982.

Serat kelapa sawit merupakan sisa pengolahan kelapa sawit yang termasuk dalam kelompok media tumbuh jamur tiram karena komponen nutrisi dan serat yang masih terdapat dalam serat kelapa sawit. Kandungan nutrien serat kelapa sawit

terdapat NDF, ADF (selulosa, lignin dan silika) merupakan komponen terbesar dari serat kelapa sawit. Selulosa, hemiselulosa dan lignin adalah sumber karbon dan energi utama bagi pertumbuhan jamur tiram, sementara protein digunakan sebagai sumber nitrogen bagi tubuh buah.

Selulosa yang terkandung dalam limbah kelapa sawit memungkinkan kelapa sawit dapat digunakan sebagai bahan baku produk-produk serat.

Tabel 2.3. Parameter Tipikal Serat Kelapa Sawit per Kg

No. Material Kandungan Komposisi (%)

1. Uap Air 5,40

2. Protein 3,00

3. Serat 35,00

4. Minyak 3,00

5. Kelarutan Air 16,20

6. Kelarutan Unsur Alkali 1% 29,30

7. Debu 5,00

8. K 1,71

9. Ca 0,14

10. Mg 0,12

11. P 0,06

12. Mn, Zn, Cu, Fe 1,07

T O T A L 100,00

Sumber : http://www.w3.org/TR/REC-html40, 2008

Masalah dalam pemanfaatan serat kelapa sawit adalah tingginya kandungan zat ekstraktif dan lemak sehingga dapat menurunkan kekuatan mekanik material yang dibentuk (Subiyanto). Maka untuk mengantisipasi, serat kelapa sawit direndam dalam larutan NaOH 0.4% selama 1 hari dan kemudian dicuci air sebelum dikeringkan pada suhu kamar selama 3 hari (Gunawan, 2009).

2.1.3.2. Manfaat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit

Secara tradisional serat kelapa hanya dimanfaatkan untuk bahan pembuat sapu, keset, tali dan alat-alat rumah tangga lain. Seiring dengan perkembangan

zaman, serat tandan kosong kelapa sawit ini dimanfaatkan untuk menjadi bahan baku industry karpet, jok dan dashboard kendaraan, kasur,bantal, dan hardboard.

Serat tandan kosong kelapa sawit juga dimanfaatkan untuk pengendalian erosi. Serat tandan kosong kelapa sawit juga dapat diproses untuk dijadikan Coir Fiber Sheet yang digunakan untuk lapisan kursi mobil, Spring Bed dan lain-lain.

Berikut ini merupakan beberapa manfaat serat Tandan Kosong Kelapa Sawit yang diperoleh dari kemajuan teknologi, antara lain:

a. Tandan Kosong Sawit (TKS) sebagai Kompos dan Pupuk Organik

Kompos merupakan limbah padat yang mengandung bahan organik yang telah mengalami pelapukan, dan jika pelapukannya berlangsung dengan baik disebut sebagai pupuk organik. Proses ini dilakukan dengan cara fermentasi sehingga akan mengalami pelapukan.

b. Pembuatan Papan Partikel dari Sabut Kelapa Sawit

Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit ini dapat dijadikan sebagai bahan pembuatan papan partikel sehingga dapat mengatasi masalah limbah dan juga dapat memberikan nilai tambah secara ekonomi.

Minyak yang terdapat pada kelapa sawit dapat mengganggu proses perekatan dalam pembuatan papan partikel sehingga kadar minyak terebut harus dikurangi semaksimal mungkin. Proses pengurangan kadar minyak dapat dilakukan dengan mencampurkan larutan NaOH 10% dan selanjutnya dilakukan dengan proses pencucian dengan air bersih dan kemudian dilakukan pengeringan.

c. Pembuatan Pulp dari Sabut Kelapa Sawit

Kertas merupakan salah satu kebutuhan pokok dalam kehidupan sehari hari terutama di bidang pendidikan. Pemanfaatan sabut kelapa sawit merupakan salah satu alternatif bahan baku bagi pabrik-pabrik kertas untuk dapat menghasilkan kertas HVS, manila, karton, dan lain lain.

2.2. Plastik

Istilah plastik mencakup produk polimerisasi sintetik atau semi-sintetik. Mereka terbentuk dari kondensasi organik atau penambahan polimer dan bisa juga

terdiri dari zat lain untuk meningkatkan performa atau ekonomi. Ada beberapa polimer alami yang termasuk plastik. Plastik dapat dibentuk menjadi film atau fiber sintetik. Nama ini berasal dari fakta bahwa banyak dari mereka "malleable", memiliki properti keplastikan. Plastik didesain dengan variasi yang sangat banyak dalam properti yang dapat menoleransi panas, keras, "reliency" dan lain-lain. Digabungkan dengan kemampuan adaptasinya, komposisi dan beratnya yang ringan memastikan plastik digunakan hampir di seluruh bidang industri.

Plastik dikategorisasikan dengan banyak cara tapi paling umum dengan melihat tulang-belakang polimernya (vinyl, polyethylene, acrylic, silicone, urethane, dll.). Plastik adalah polimer; rantai panjang atom mengikat satu sama lain. Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang, atau "monomer". Pengembangan plastik berasal dari penggunaan material alami (seperti: permen karet, "shellac") sampai ke material alami yang dimodifikasi secara kimia (seperti: karet alami, "nitrocellulose") dan akhirnya ke molekul buatan-manusia (seperti: epoxy, polyvinyl chloride, polyethylene).

2.2.1. Klasifikasi Plastik

Plastik dapat digolongkan berdasarkan: 1. Sifat Fisikanya

a. Termoplastik

Merupakan jenis plastik daur-ulang dengan proses pemanasan ulang. Contoh: polietilen (PE), polistiren (PS), ABS, polikarbonat (PC)

b. Termoset

Merupakan jenis plastik yang tidak bisa didaur-ulang/dicetak lagi. Pemanasan ulang akan menyebabkan kerusakan molekul-molekulnya. Contoh: resin epoksi, bakelit, resin melamin, urea-formaldehida

2. Kinerja Dan Penggunaanya a. Plastik komoditas

 sifat mekanik tidak terlalu bagus

 tidak tahan panas

 Aplikasi: barang-barang elektronik, pembungkus makanan, botol minuman

b. Plastik teknik

 Tahan panas, temperatur operasi di atas 100 °C

 Sifat mekanik bagus

 Contohnya: PA, POM, PC, PBT

 Aplikasi: komponen otomotif dan elektronik c. Plastik teknik khusus

 Temperatur operasi di atas 150 °C

 Sifat mekanik sangat bagus (kekuatan tarik di atas 500 Kgf/cm²)

 Contohnya: PSF, PES, PAI, PAR

 Aplikasi: komponen pesawat 3. Jumlah Rantai Karbon

a. 1 ~ 4 : Gas (LPG, LNG) b. 5 ~ 11 : Cair (bensin)

c. 9 ~ 16 : Cairan dengan viskositas rendah

d. 16 ~ 25 : Cairan dengan viskositas tinggi (oli, gemuk) e. 25 ~ 30 : Padat (parafin, lilin)

f. 1000 ~ 3000 : Plastik (polistiren, polietilen, dll) 4. Sumber

a. Polimer alami : kayu, kulit binatang, kapas, karet alam, rambut b. Polimer sintetis:

 Tidak terdapat secara alami: nylon, poliester, polipropilen, polistiren

 Terdapat di alam tetapi dibuat oleh proses buatan: karet sintetis

 Polimer alami yang dimodifikasi: seluloid, cellophane (bahan dasarnya dari selulosa tetapi telah mengalami modifikasi secara radikal sehingga kehilangan sifat-sifat kimia dan fisika asalnya)

Beberapa keuntungan dari bahan plastik, antara lain: 1. Massa jenis rendah (0,9-2,2 [kg/dm3]);

2. Tahan terhadap arus listrik dan panas, memiliki sedikit elektron bebas untuk mengalirkan panas dan arus listrik;

3. Tahan terhadap korosi;

4. Mempunyai permukaan yang baik dan dapat diberi warna sesuai keinginan.

Beberapa kerugian dari bahan plastik, antara lain: 1. Modulus elastis rendah;

2. Mudah mulur (creep) pada suhu kamar; 3. Maksimum temperatur nominal rendah; 4. Mudah patah.

Karakteristik Sifat Plastik

Berikut beberapa karakteristik sifat plastik. 1. PET atau PolyEthylene Terephthalate

Adalah jenis plastik yang hanya bisa sekali pakai, seperti biasa botol air mineral dan hampir semua botol minuman lainnya. PET bersifat jernih, kuat, tahan bahan kimia dan panas, serta mempunyai sifat elektrikal baik. Pemakaiannya dilakukan secara berulang, terutama menampung air panas, lapisan polimer botol meleleh mengeluarkan zat karsinogenik dan dapat menyebabkan kanker. Pengunaan PET sangat luas antara lain : Botol-botol untuk air mineral, soft drink, kemasan sirup, saus, selai, minyak makan. 2. HDPE atau High Density PolyEthylene

Merupakan jenis plastik yang aman jika dibandingkan dengan jenis plastik PET karena memiliki sifat tahan terhadap suhu tinggi. Sering dipakai untuk botol susu yang berwarna putih susu, Tupperware, botol galon air minum. Meski demikian, jenis plastik disarankan untuk tidak dipakai berulang.

3. PVC atau PolyVinyl Chloride

Merupakan jenis plastik yang sulit didaur ulang, seperti botol-botol plastik dan plastik pembungkus. Jangan gunakan plastik jenis ini untuk membungkus makanan karena jenis plastik ini memiliki kandungan PVC atau DEHA yang berbahaya untuk ginjal dan hati.

4. LDPE atau Low Density PolyEthylene

Merupakan jenis plastik yang bisa didaur ulang, baik dipakai untuk tempat minuman maupun makanan.

5. PP atau PolyPropylene

Memiliki sifat tahan terhadap bahan kimia (chemical Resistance) yang baik tetapi ketahan terhadap pukul (Impact Strength) rendah. Juga baik digunakan untuk tempat minuman maupun makanan. Jenis plastik semacam ini lebih kuat dan ringan dengan daya tembus uap yang rendah dan biasanya digunakan untuk botol minum bayi.

6. PS atau PolyStyrene

Digunakan untuk tempat minum atau makanan sekali pakai. Mengandung bahan Styrine yang berbahaya untuk kesehatan otak, mengganggu hormon estrogen pada wanita yang berakibat pada reproduksi dan sistem saraf.

2.2.2. Polypropylene

Polipropilena pertama kali dipolimerisasikan oleh Dr. Karl Rehn di Hoechst AG, Jerman, pada 1951, yang tidak menyadari pentingnya penemuan itu. Ditemukan kembali pada 11 Maret 1954 oleh Giulio Natta.

2.2.2.1. Komposisi Penyusun Polypropylene

Polipropilena atau polipropena (PP) adalah sebuah polimer termo-plastik yang dibuat oleh industri kimia dan digunakan dalam berbagai aplikasi, diantaranya pengemasan, tekstil (contohnya tali, pakaian dalam termal, dan karpet), alat tulis, perlengkapan labolatorium, pengeras suara, komponen otomotif.

Struktur molekul penyusun polipronena, adalah (CH2 = CH - CH3).

H C H CH C H 3 n H C H C H n propilena polipropilena n = unit perulangan

CH3

Polimer adisi yang terbuat dari propilena monomer, permukaannya tidak rata serta memiliki sifat resistan yang tidak biasa terhadap kebanyakan pelarut kimia, basa dan asam.

Pengolahan lelehnya polipropilena bisa dicapai melalui ekstrusi dan pencetakan. Metode ekstrusi (peleleran) yang umum menyertakan produksi serat pintal ikat (spun bond) dan tiup (hembus) leleh untuk membentuk gulungan yang panjang untuk nantinya diubah menjadi berbagai macam produk yang berguna seperti masker muka, penyaring, popok dan lap.

Teknik pembentukan paling umum adalah pencetakan suntik, seperti cangkir, alat pemotong, botol kecil, topi, wadah, perabotan, dan suku cadang otomotif seperti baterai. Teknik pencetakan tiup dan injection-stretch blow molding juga digunakan, yang melibatkan ekstrusi dan pencetakan.

Ada banyak penerapan penggunaan akhir untuk PP karena dalam proses pembuatannya bisa di-tailor grade dengan aditif serta sifat molekul yang spesifik. Sebagai misal, berbagai aditif antistatik bisa ditambahkan untuk memperkuat resistensi permukaan PP terhadap debu dan pasir. Kebanyakan teknik penyelesaikan fisik, seperti pemesinan, bisa pula digunakan pada PP. Perawatan permukaan bisa diterapkan ke berbagai bagian PP untuk meningkatkan adhesi (rekatan) cat dan tinta cetak.

Polipropilena dapat mengalami degradasi rantai saat terkena radiasi ultraungu dari sinar matahari. Jadi untuk penggunaan propilena di luar ruangan, bahan aditif yang menyerap ultraungu harus digunakan. Jelaga (celak) juga menyediakan perlindungan dari serangan UV. Polimer bisa dioksidasi pada suhu yang tinggi, merupakan permasalahan yang umum dalam operasi pencetakan. Antioksidan normalnya ditambahkan untuk mencegah degradasi atau oksidasi polimer.

2.2.2.2. Sifat Kimia dan Sifat Fisik Polypropylene

Kebanyakan polipropilena komersial merupakan isotaktik dan memiliki kristalinitas tingkat menengah di antara polietilena berdensitas rendah dengan polietilena berdensitas tinggi; modulus Youngnya juga menengah. Melalui

penggabungan partikel karet, PP bisa menjadi liat serta fleksibel, bahkan di suhu rendah. Hal ini membolehkan polipropilena digunakan sebagai pengganti berbagai plastik teknik, seperti ABS. Polipropilena memiliki permukaan yang tak rata, seringkali lebih kaku daripada beberapa plastik lain, lumayan ekonomis, dan bisa dibuat translusen (bening) tapi tidak setransparan polistirena, akrilik maupun plastik lainnya. Bisa dibuat buram dan/atau berwarna-warni melalui penggunaan pigmen, Polipropilena memiliki resistensi yang bagus terhadap kelelahan (bahan). Polipropilena memiliki titik lebur ~160 °C (320 °F), sebagaimana yang ditentukan Differential Scanning Calorimetry (DSC). MFR (Melt Flow Rate) maupun MFI (Melt Flow Index) merupakan indikasi berat molekulnya PP serta menentukan seberapa mudahnya bahan mentah yang meleleh akan mengalir saat pengolahan. MFR PP yang lebih tinggi akan mengisi cetakan plastik dengan lebih mudah selama berlangsungnya proses pencetakan. Tapi ketika arus leleh (melt flow) meningkat, maka beberapa sifat fisik, seperti kuat dampak, akan menurun.

Berikut ini merupakan tabel sifat-sifat polypropylene. Tabel 2.4. Sifat-sifat Polypropylene

Sifat-sifat Polypropylene

Kristalinitas

Massa Jenis [103Kg.m-3] Tg [oC]

Tm [oC]

Tegangan Tarik [N.mm-2] Modulus Tarik [N.mm-2] Perpanjangan [%]

60% 0.90 10 176 30 – 40 1.1 – 1.6

50 – 600

Sumber : Hadi Syamsul, Ir. 1995. “Teknologi Bahan 3”, Hal. 36

Keterangan

1. Tg = Temperatur tansisi kaca yaitu temperatur dimana polimer berubah dari keadaan beku (rigid) ke suatu bahan yang liat (fleksibel);

2. Tm = Temperatur luluh yaitu pada saat kritanilitas tidak tampak (kritanilitas adalah derajat kemungkinan terbentuknya susunan kristal dalam bentuk rantai).

2.2.3. Polystyrene

Polistirena adalah sebuah polimer dengan monomer stirena, sebuah hidrokarbon cair yang dibuat secara komersial dari minyak bumi. Pada suhu ruangan, polistirena biasanya bersifat termoplastik padat, dapat mencair pada suhu yang lebih tinggi. Stirena tergolong senyawa aromatik.

Polistirena foam dikenal luas dengan istilah styrofoam yang seringkali digunakan secara tidak tepat oleh publik karena sebenarnya styrofoam merupakan nama dagang yang telah dipatenkan oleh perusahaan Dow Chemical. Oleh pembuatnya Styrofoam dimaksudkan untuk digunakan sebagai insulator pada bahan konstruksi bangunan, bukan untuk kemasan pangan.

2.2.3.1. Komposisi Penyusun Polystyrene

Stirena merupakan cairan yang tidak berwarna menyerupai minyak dengan bau seperti benzena dan memiliki rumus kimia C6H5CH=CH2 atau ditulis

sebagai C8H8.

Gambar 2.4. Reaksi Polystyrene

Polistirena merupakan salah satu polimer yang ditemukan pada sekitar tahun 1930, dibuat melalui proses polimerisasi adisi dengan cara suspensi. Stirena dapat diperoleh dari sumber alam yaitu petroleum. Secara laboratorium dapat dibuat melalui dehidrogenasi etil benzene, yaitu dengan melewatkan etilena melalui cairan benzena dengantekanan yang cukup dan aluminiumklorida sebagai katalisnya. Etil benzena didehidrogenasi menjadi stirena dengan melewatkannya melalui katalis oksida aktif. Pada suhu sekitar 6000C stirena disuling dengan cara destilasi maka didapatkan polistirena.

Polistirena banyak dipakai dalam produk-produk elektronik sebagai casing, kabinet dan komponen-komponen lainya. Peralatan rumah tangga yang terbuat dari polistirena, antar lain: sapu, sisir, baskom, gantungan baju, ember. Polistirena dapat dibentuk menjadi berbagai macam variasi produk dengan beberapa cara, antara lain:

 Injection molding  Ekstrusi

2.2.3.2. Sifat dan Karakteristik Polystyrene

Polistirena padat murni adalah sebuah plastik tak berwarna, keras dengan fleksibilitas yang terbatas yang dapat dibentuk menjadi berbagai macam produk dengan detail yang bagus. Penambahan karet pada saat polimerisasi dapat meningkatkan fleksibilitas dan ketahanan kejut. Polistirena jenis ini dikenal dengan nama High Impact Polystyrene (HIPS). Polistirena murni yang transparan bisa dibuat menjadi beraneka warna melalui proses compounding.

Beberapa karakteristik dari polystyrene, antara lain:  Stabilitas dimensi yang tinggi dan shrinkage yang rendah  Temperatur operasi maksimal < 90 °C

 Tahan air, bahan kimia non-organik, alkohol  Rapuh ( perpanjangan 1-3%)

 Tidak cocok untuk aplikasi luar ruangan  Mudah terbakar

2.3. Proses Manufakturing Plastik

2.3.1. Klasifikasi Proses Manufakturing Plastik

Proses manufakturing plastik dapat dilakukan dengan beberapa proses pencetakan, antar lain:

a. Injection Molding

Bijih plastik (pellet) yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanas diinjeksikan ke dalam cetakan.

b. Ekstrusi

Bijih plastik (pellet) yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanas secara kontinyu ditekan melalui sebuah orifice sehingga menghasilkan penampang yang kontinyu.

c. Thermoforming

Lembaran plastik yang dipanaskan ditekan ke dalam suatu cetakan. d. Blow Molding

Biji plastik yang dilelehkan oleh sekrup dalam tabung yang berpemanas secara kontinyu diekstrusi membentuk pipa kemudian ditiup dalam cetakan.

2.3.2. Injection Moulding

Proses injection moulding adalah metode pembentukan material termoplastik dimana material yang meleleh karena pemanasan diinjeksikan oleh plunger ke dalam cetakan yang didinginkan oleh air sehingga mengeras. Termoplastik dalam bentuk butiran bubuk ditampung dalam sebuah hopper kemudian turun ke dalam barrel secara otomatis (karena gaya gravitasi) dimana ia dilelehkan oleh pemanas yang terdapat di dinding barrel dan oleh gesekan akibat perputaran sekrup injeksi.

Semakin panas suhunya, plastik/material itu akan semakin encer (rendah viskositasnya) sehingga semakin mudah diinjeksi,disemprotkan kedalam mold. Setiap material memiliki karakter suhu molding. Semakin lunak formulasinya, yang berarti kandungan plastis tinggi, membutuhkan temperatur rendah, sebaliknya yang memiliki formulasi lebih keras butuh temperatur tinggi. Bentuk-bentuk partikel yang sulit, besar dan jumlah cavity yang banyak serta runner yang panjang menyebabkan tuntutan temperatur yang tinggi atau naik.

Salah satu keistimewaan dari proses Injection Moulding adalah kemampuan menggabungkan dan menggunakan kelebihan teknologi seperti kemampuan pembentukan bahan plastik, ketepatan dalam pencetakan dan kebebasan memilih bahan. Komponen yang dihasilkan banyak digunakan dalam bidang industri otomotif, kimia, penerbangan, listrik, komputer, kedokteran dan bidang militer.

106

105

104

103

Rendah Sedang Tinggi

Permesinan

Penekanan dan Sinter

Penuangan

Teknik Injeksi Serbuk Teknik

(PIM) Plastik Injeksi

Gambar. 2.5. Kelebihan Injeksi Moulding (Cremer, 1994)

Gambar. 2.6. Keistimewaan Injeksi Moulding (Moller, 1994)

Keuntungan plastic injection molding 1. Kecepatan produksi yang tinggi

2. Toleransi tinggi

3. bermacam,-macam material yang dapat digunakan 4. Biaya tenaga kerja yang rendah

5. Plsatik sisa yang terbuang minimal 6. Sedikit kebutuhan dan finishing

Kerugian plastic injection molding 1. Investasi perawatan yang sangat tinggi 2. Biaya menjalankan perlatan tinggi

2.3.2.1. Bagian Dan Fungsi Injection Moulding

Pada dasarnya Injection Moulding dibagi dalam 3 bagian, yaitu Clamping, Mold dan Injection.

Gambar 2.7. Injection Moulding Machine 1. Clamping Unit

Clamping unit berfungsi untuk memegang dan mengatur gerakan dari mould unit, serta gerakan ejector saat melepas benda dari moulding unit. Pada clamping unit, kita dapat mengatur berapa panjang gerakan moulding saat dibuka dan berapa panjang ejector harus bergerak.

Ada dua clamping unit yang dipakai, yaitu toggle clamp dan hidroulic clamp.

Gambar 2.8.(a). Toggle Clamp; (b). Hidroulic Clamp (http://plastics.turkavkaz.ru)

2. Moulding Unit

Pada molding unit sebenarnya adalah bagian lain dari mesin plastic injection, molding unit adalah bagian yang membentuk benda yang di buat, secara garis besar molding unit memiliki 2 bagian utama yaitu bagian cavity dan core.

Bagian cavity adalah bagian cetakan yang berhubungan dengan nozle mesin, sedangkan bagian core adalah bagian yang berhubungan dengan ejector.

3. Injection Unit

Injection unit terdiri dari beberapa bagian, yaitu :

Gambar 2.9. Bagian Plastic Injection Machine

(www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=injection_molding_of_polymers)

Bagian dari Injection Unit

1. Motor dan Transmisi Gear Unit

Berfungsi untuk menghasilkan daya yang digunakan untuk memutar screw pada barrel, sedangkan transmisi unit berfungsi untuk memindahkan daya dari putaran motor ke dalam screw dan berfungsi untuk mengatur tenaga yang disalurkan sehingga tidak terjadi pembebanan yang terlalu besar.

2. Cylinder Screw Ram

Berfungsi untuk mempermudah gerakan screw dengan menggunakan momen inersia sekaligus menjaga perputaran screw tetap konstan, sehingga dihasilkan kecepatan dan tekanan yang konstan saat proses injeksi dilakukan. 3. Hopper

Sebagai tempat untuk menempatkan material sebelum masuk barrel. Biasanya berfungsi untuk menjaga kelembaban material plastik digunakan tempat penyimpanan khusus yang dapat mengatur kelembaban sebab apabila kandungan air terlalu besar pada udara, dapat menyebabkan hasil injeksi yang tidak bagus.

4. Barrel

Sebagai tempat screw dan selubung yang menjaga aliran plastik ketika dipanasi oleh heater. Pada bagian ini juga terdapat heater untuk memanaskan plastik sebelum masuk ke nozzle.

5. Screw

Reciprocating screw berfungsi untuk mengalirkan plastik dari hopper ke nozzle. Ketika screw berputar, material dari hopper akan tertarik mengisi screw yang selanjutnya dipanasi lalu didorong ke arah nozzle.

6. Nonreturn Valve

Berfungsi untuk menjaga aliran plastik yang telah meleleh agar tidak kembali saat screw berhenti berputar.

2.3.2.2. Proses Injection Moulding

Secara garis besar, proses injection moulding terdiri dari enam tahapan penting. Berikut ini merupakan tahapan proses pencetakan pada Injection Moulding, adalah

SERBUK

BINDER

CAMPURAN BUTIRAN

PENCETAKAN

DEBINDING SINTERING SELESAI KELUARAN

Gambar 2.10. Proses Plastic Injection Moulding (German, 1990)

1. Pengapitan

Suatu mesin injeksi memiliki tiga bagian utama, yaitu cetakan, pengapit dan unit penyuntik. Unit pengapit adalah pemegang cetakan yang mengalami tekanan selama proses penyuntikan dan pendinginan.

2. Suntikan

Pada saat penyuntikan, material plastik umumnya dalam bentuk butiran/pellet, diisi kedalam suatu wadah saluran tuang (hopper) yang terdapat bagian atas unit mesin. Butir/pellet ini disuap ke dalam silinder untuk dipanaskan hingga mencair. Di dalam silinder (barrel) terdapat mesin screw (berputar) yang mencampur bahan butiran/pellet cair dan mendorong campuran ke bagian ujung silinder.

Ketika material yang dikumpulkan di ujung screw telah cukup, proses penyuntikan dimulai. Plastik yang dicairkan dimasukkan kedalam cetakan melalui suatu nozzle injector, ketika tekanan dan kecepatan diatur oleh screw tersebut. Sebagian mesin injeksi menggunakan suatu pendorong sebagai pengganti screw.

Gambar 2.11. Pengisian bahan plastic kedalam cetakan (mold)

3. Penenangan

Tahap ini adalah waktu penenangan sesaat setelah proses penyuntikan. Plastik cair telah disuntik kedalam cetakan dan tekanan dipertahankan untuk meyakinkan segala sisi rongga cetakan telah terisi secara sempurna.

Gambar 2.12. Masa penenangan mulai pendinginan

4. Pendinginan

Plastik didinginkan didalam cetakan untuk mendapatkan bentuk padatnya didalam cetakan. Pada proses ini sekaligus pengisian ulang bahan plastik dari hopper ke dalam barrel dengan screw yang berputar.

Gambar 2.13. Pengisian bahan plastik sekaligus pendinginan

5. Cetakan Dibuka

Unit pengapit dibuka, yang memisahkan kedua belah cetakan

Gambar 2.14. Pembukaan kedua mold sekaligus pengeluaran hasil cetakan

6. Pengeluaran

Pena dan plat ejector mendorong dan mengeluarkan hasil cetakan dari dalam cetakan,. Geram dan sisa pada sisi-sisi hasil cetakan yang tidak dipakai dapat didaur ulang untuk digunakan pada pencetakan berikutnya.

2.3.2.3. Parameter Proses Injection Moulding

Untuk memperoleh benda cetak dengan kualitas hasil yang optimal, perlu mengaturbeberapa paramateryang mempengaruhi jalannya proses produksi tersebut. Parameter- parameter suatu proses tentu saja ada yang berperan sedikit dan adapula yang mempunyai peran yang signifikan dalam mempengaruhi hasil produksi yang diinginkan. Biasanya orang perlu melakukan beberapa kali percobaan hingga ditemukan parameter-parameter apa saja yang cukup berpengaruh terhadap produk akhir benda cetak.

Adapun parameter produksi plastik melalui metoda injection molding adalah: a. Temperatur Cair (Melting Temperature)

Adalah batas temperatur dimana bahan plastik mulai meleleh kalau diberikan enegi panas.

b. Batas Tekanan (Pressure Limit)

Adalah batas tekanan udara yang perlu diberikan untuk menggerakkan piston guna menekan bahan plastik yang telah dileleh- kan. Terlalu rendah tekanan, maka bahan plastik kemungkinan tidak akan keluar atau terinjeksi ke dalam cetakan. Jika tekanan udara terlalu tinggi dapat mengakibatkan tersemburnya bahan plastik dari dalam cetakan dan hal ini akan berakibat proses produksi menjadi tidak efisien.

c. Waktu Tahan (Holding Time)

Adalah waktu yang diukur dari saat temperatur leleh yang di-set telah tercapai hingga keseluruhan bahan plastik yang ada dalam tabung pemanas benar-benar telah meleleh semuanya. Hal ini dikarenakan sifat rambatan panas yang memerlukan waktu untuk merambat ke seluruh bagian yang ingin dipanaskan. Dikhawatirkan jika waktu tahan ini terlalu cepat maka sebagian bahan plastik dalam tabung pemanas belum meleleh semuanya, sehingga akan memper- sulit jalannya aliran bahan plastik dari dalam nozzle.

d. Waktu Penekanan (Compression Time)

Adalah waktu untuk memberikan tekanan pada piston yang mendorong plastik yang telah leleh. Pengaturan waktu bertujuan agar bahan plastik benar-benar mengisi ke seluruh rongga cetak. Oleh karena itu waktu penekanan ini sangat tergantung dengan besar kecilnya dimensi cetakan (mold). Makin besar ukuran cetakan makin lama waktu penekan yang diperlukan.

e. Temperatur Cetakan (Moulding Temperature)

Yaitu temperatur pemanasan awal cetakan sebelum dituangi bahan plastik yang meleleh.

f. Kecepatan Injeksi (Injection Rate)

Yaitu kecepatan lajunya bahan plastik yang telah meleleh keluar dari nozzle untuk mengisi rongga cetak. Untuk mesin-mesin injeksi tertentu kecepatan ini dapat terukur, tetapi untuk mesin-mesin injeksi sederhana kadang-kadang tidak dilengkapi dengan pengukur kecepatan ini.

g. Ketebalan Dinding Cetakan (Wall Thickness)

Menyangkut desain secara keseluruhan dari cetakan (moulding). Semakin tebal dinding cetakan, semakin besar kemungkinan untuk terjadinya cacat shrinkage.

2.4. Uji Tarik (Tensile Test)

Kekuatan tarik adalah kemampuan bahan untuk menerima beban tarik tanpa mengalami kerusakan dan dinyatakan sebagai tegangan maksimum sebelum putus. Proses ini dilakukan dengan cara memberikan gaya tarik berlawanan arah pada salah satu ujung benda yang akan diuji. Proses ini akan mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk (deformasi) dari benda uji.

Hukum Hooke (Hooke's Law)

Hampir semua logam, pada tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone. Di daerah ini, kurva pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan Hooke yaitu rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstan. Berikut ini merupakan kurva hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang.

Perubahan panjangan dalam kurva disebut sebagai regangan teknik (εeng),

yang didefinisikan sebagai perubahan panjang yang terjadi akibat perubahan statik (ΔL) terhadap panjang batang mula mula (Lo). Tegangan yang dihasilkan pada proses ini disebut dengan tegangan teknik (σeng), dimana didefinisikan sebagai

nilai pembebanan yang terjadi (F) pada suatu luas penampang awal (Ao).

Tegangan normal akibat gaya tarik dapat ditentukan berdasarkan persamaan (2.1).

A

F





(2.1)

Dimana :

σ = Tegangan Tarik (MPa) F = Gaya Tarik (N)

A = Luas Penampang (mm2)

Regangan akibat beban tekan statik dapat ditentukan berdasarkan persamaan (2.2).

L L

 

 (2.2)

Dimana : ΔL = L - Lo Dimana:

ε = Regangan akibat gaya tarik

L = Panjang spesimen akibat beban tarik (mm) Lo = Panjang spesimen mula mula (mm)

Regangan akibat gaya tarik yang terjadi, panjang akan bertambah dan diameter pada spesimen akan menjadi kecil, maka ini akan terjadi deformasi plastis (Nash, 1998). Hubungan antara stress dan strain dirumuskan pada persamaan:

 



E adalah “Modulus Elastisitas” atau “Young Modulus” merupakan gradien kurva daerah dalam linier, dimana perbandingan tegangan (σ) dan regangan (ε) selalu tetap. Kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan stress disingkat kurva SS (SS Curve).

Gambar 2.16. Profil Data Hasil Uji Tarik

Keterangan Gambar:

1. Atas elastic σE (elastic limit), Pada Gambar 3 dinyatakan dengan titik A. Bila

sebuah bahan diberi beban sampai pada titik A, kemudian bebannya dihilangkan, maka bahan tersebut akan kembali ke kondisi semula (tepatnya hampir kembali ke kondisi semula) yaitu regangan “nol” pada titik O. Tetapi bila beban ditarik sampai melewati titik A, hukum Hooke tidak lagi berlaku. 2. Batas proporsional σp (proportional limit). Titik di mana penerapan hukum

Hooke masih bisa ditolerir. Tidak ada standarisasi tentang nilai ini. Dalam praktek, biasanya batas proporsional sama dengan batas elastis.

3. Deformasi plastis (plastic deformation). Perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada Gambar 3 yaitu bila bahan ditarik sampai melewati batas proporsional dan mencapai daerah landing.

4. Tegangan luluh atas σuy (upper yield stress). Tegangan maksimum sebelum

5. Tegangan luluh bawah σly (lower yield stress). Tegangan rata-rata daerah

landing sebelum benar-benar memasuki fase deformasi plastis. Bila hanya disebutkan tegangan luluh (yield stress), maka yang dimaksud adalah tegangan mekanis pada titik ini.

6. Regangan luluh εy (yield strain). Regangan permanen saat bahan akan

memasuki fase deformasi plastis.

7. Regangan elastis εe (elastic strain). Regangan yang diakibatkan perubahan

elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan regangan ini akan kembali ke posisi semula.

8. Regangan plastis εp (plastic strain). Regangan yang diakibatkan perubahan

plastis. Pada saat beban dilepaskan regangan ini tetap tinggal sebagai perubahan permanen bahan.

9. Regangan total (total strain). Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan elastic (εT= εe+εp).Perhatikan beban dengan arah OABE. Pada titik

B, regangan yang ada adalah regangan total. Ketika beban dilepaskan, posisi regangan ada pada titik E dan besar regangan yang tinggal (OE) adalah regangan plastis.

10. Tegangan tarik maksimum (UTS, Ultimate Tensile Strength). Pada Gambar 3 ditunjukkan dengan titik C (σβ), merupakan besar tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.

11. Kekuatan patah (breaking strength). Pada Gambar 3 ditunjukkan dengan titik D, merupakan besar tegangan di mana bahan yang diuji putus atau patah.

Umumnya, limit elastis bukan merupakan definisi tegangan yang jelas, tetapi pada besi tidak murni dan baja karbon rendah, titik awal terjadinya deformasi plastis ditandai dengan penurunan bebas secara tiba-tiba yang menunjukkan adanya titik luluh atas dan titik luluh bawah. Perilaku luluh ini merupakan karakteristik berbagai jenis logam khususnya yang memiliki struktur BCC dan mengandung sejumlah kecil elemen terlarut. Untuk material yang tidak memiliki titik luluh yang jelas, berlaku definisi konvensional mengenai titik awal

deformasi plastis yaitu tegangan uji 0,1 atau 0,2%. Disini ditarik garis sejajar dengan bagian elastis kurva tegangan-regangan dari titik dengan regangan 0,2%. Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Kekuatan Tarik :

1. Kadar Karbon

Penambahan kadar karbon akan meningkatkan kekerasan bahan. Sehingga kekuatan bahan juga meningkat namun pertambahan %C hanya sampai ± 1 % 2. Heat Treatment

Heat Treatment berpengaruh pada bentuk buturan.Bila bentuk butiran kecil maka daya tarik antar atom semakin besar sehingga kekuatan tarik menjadi besar, sedangkan butiran besar maka daya tarik antar atom semakin kecil sehingga kekuatan tarik menjadi kecil.

3. Bidang Slip

Logam dan paduannya berdeformasi dengan geseran plastis/slip dimana atom bergeser terhadap bidang atom didekatnya. Deformasi geser terjadi apabila ada gaya tekan, karena gaya – gaya tersebut dapat diuraikan menjadi tegangan geser. Slip dapat terjadi dengan lebih mudah dalam arah kristal atau bidang tertentu.

Dalam uji tarik biasa, gerakan kepala silang mesin penguji memaksa benda uji berada di penjepit. Sebab penjepit harus tetap sebaris. Karena benda uji tidak dapat berubah bentuk secara bebas dengan luncuran merata di tiap –tiap bidang slip sepanjang ukuran benda uji.

4. Homogenitas ( kesamaan partikel logam)

Homogenitas suatu bahan akan terpengaruh terhadap gaya ikatan antar atomnya. Untuk material dengan tingkat homogenitas yang tinggi maka gaya ikat antar atom juga tinggi sehinggaa kekuatan tariknya juga tinggi.

5. Kecepatan Pendinginan

Semakin cepat pendinginan yang dilakukan maka kekerasan akan meningkat begitu pula dengan kekuatan tarikannya juga kecil.

6. Konduktifitas Fermal Bahan

Konduktifitas Fermal yang kecil akan memperlambat laju pendinginan sehingga kekerasan baja kecil dan kekuatan tariknya juga kecil.

7. Unsur Paduan

Adanya unsur paduan yang pada umumnya dapat bersenyawa dengan baja atau bahan seperti, nikel, chronium dan mangan dapat meningkatkan kekuatan tarik karena unsur paduan tersebut memiliki sifat keras.

8. Ukuran Butir

Ukuran butiran yang besar bersifat ductive dibandingkan dengan butir yang halus. Ukuran butir yang halus memiliki sifat yang keras sehingga kekuatan tarik besar.

9. Dimensi Bahan

Pada dimensi bahan yang kecil kecepatan pendinginan lebih besar jadi kekerasan besar dan kekuatan tarik besar, begitu juga sebaliknya.

Hubungan tegangan-regangan pada kekuatan tarik memberikan nilai yang cukup berubah tergantung pada laju tegangan, temperatur, lebaman dst, sebab dalam bahan polimer sifat-sifat viskoelastik mempunyai kekhasan seperti dinyatakan diatas, Pada bahan thermoplastik kelakuan demikian sangat berubah dengan penyearahan molekul rantai dalam bahan. Umunya kekuatan tarik dari bahan polimer lebih rendah daripada umpamanya baja 70 kgf/mm2, duralumin 44 kgf/mm2 dan sebagainya. Kekuatan tarik nilon 66 adalah 6,5 - 8,4 kgf/mm2 dan PVC 3,5-6,3 kgf/mm2. Pada resin biasa seperti Polystyrene, Polyethylene dan Polypropylene kekuatan tariknya antara 0,7-8,4 kgf/mm2.

Gambar 2.10 menunjukan kekuatan tarik dari bahan polimer dalam bentuk kurva tegangan-regangan menurut kehasannya lunak atau besar, lemah atau kuat, getas atau liat. Dilihat dari kelakuan mulurnya ada tiga jenis kurva tegangan –regangan seperti ditunjukkan pada gambar 2.11.

Seperti ditunjukkan oleh garis OA1 pada (a) laju perpanjangan agak rendah dan meningkat sampai 0,5-2 % pada saat patah menunjukkan hubungan lurus. Bahan yang termasuk kelompok ini adalah fenol, urea, melamin, polister tak jenuh, epoksi dan resin stiren yang bersifat patah getas.

Selanjutnya, yang ditunjukkan pada (c), OY adalah lurus sampai titik mulur pada Y, tetapi setelah itu memberikan perpanjangan yang besar sampai 100

-1000%, dan sebelum patah tegangan tarik meningkat cepat. Kadang-kadang peningkatan terakhir ini tidak dapat teramati. Bahan yang termasuk kelompok ini adalah polyethylene, polypropylene, polyacetal dan lainnya yang terdiri dari molekul rantai.

Jenis (b) ada di antara (a) dan (c) yang tidak menunjukkan penurunan bebas setelah titik mulur seperti halnya ditunjukkan pada (c) tetapi hanya satu titik infleksi, jadi beban meningkat dan akhirnya mengakibatkan patah. Bahan yang termasuk jenis ini adalah resin ABS, Asetat, resin fluoro,dst. Kelakuan bahan tersebut diatas berlaku pada temperatur kamar (20oC). Kelakuan tersebut akan berubah banyak apabila temperatur berubah.

Gambar 2.17. Kelakuan tarikan bahan polimer

Resin termoset seperti resin fenol menunjukkan kelakuan semacam pada (a), walaupun temperatur berubah sampai batas tertentu, sedangkan resin thermoplastik sering berubah dari kelakuan (a) ke (c) apabila temperatur meningkat.

Dari setiap gambar tersebut, konstanta perbandingan antara tegangan dan regangan pada bagian lurus OY adalah modulus elastic yaitu modulus elastic Young. Modulus elastic Young pada bahan polimer terletak di daerah 0,1-21 x 102 kgf/mm2 .

Harga tersebut lebih rendah daripada baja yaitu 200x102 kgf/mm2. Akan tetapi kalau molekul rantai cukup terarah seperti serat, maka harga tersebut

diatas menjadi lebih besar hampir menyamai logam. Deformasi oleh penarikan sampai patah berbeda banyak tergantung pada jenis dan temperatur. Pada 20ºC perpanjangannya ada pada daerah luas yaitu 0,5 – 700%. Kebanyakan thermoset, kurang dari 5%. Pada resin thermoplastic berkristal kebanyakan menunjukkan tipe (c) dengan perpanjangan yang jelas.

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Sumatera Utara merupakan salah satu derah penghasil sawit terbesar di Indonesia. Hal ini dapat dilihat dari banyaknya perusahaan pengelola perkebunan kelapa sawit yang tersebar di beberapa daerah. Hasil dari pengolahan kelapa sawit ini adalah CPO, kernel, cangkang dan serat. Serat yang dihasilkan ini digunakan sebagai salah satu alternatif bahan bakar pada pembangkit boiler. Selain itu serat yang dihasilkan juga dapat dimanfaatkan sebagai salah satu campuran bahan baku dalam proses pengolahan bijih plastik.

Pada akhir-akhir ini, penggunaan dan pemakaian barang-barang yang terbuat dari bahan plastik cukup tinggi. Hal ini dapat terlihat dari banyaknya produk-produk yang dipasarkan yang terbuat dari bahan plastik dan harga yang ditawarkan untuk setiap produk yang terbuat dari bahan plastik juga tidak terlalu mahal. Produk dengan bahan plastik hampir kita temukan di semua tempat, mulai dari bungkus makanan, peralatan elektronik, mobil, motor, peralatan rumah tangga dan sebagainya.

Bahan plastik ini dapat diolah menjadi berbagai bentuk yang dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa keunggulan dari produk dengan bahan plastik antara lain lebih ringan, lebih praktis, dapat diberi warna sesuai dengan keinginan, biaya proses produksi lebih murah untuk jumlah yang banyak dan proses pembentukan juga lebih mudah.

Selain itu produk dengan bahan baku bijih plastik tertentu dapat didaur ulang karena dapat dileburkan kembali pada temperatur tertentu dan dapat dicetak ulang dengan bentuk akhir yang berbeda dengan sebelumnya. Salah satu proses pencetakan dan pembentukan produk dengan bahan plastik adalah dengan menggunakan proses Injection Moulding. Proses ini merupakan proses pencetakan dengan meleburkan bahan bijih plastik yang digunakan dan kemudian akan dicetak sesuai dengan cetakan dan bentuk yang digunakan. Proses Injection Moulding tidak membutuhkan waktu yang terlalu lama untuk menghasilkan

sebuah produk dan biaya yang digunakan juga tidak besar. Proses Injection Moulding ini merupakan salah satu proses produksi yang dapat menekan biaya produksi mulai dari biaya bahan baku, waktu, sumber daya manusia, dll.

Bahan baku yang sering digunakan dalam proses Injection Moulding ini adalah bijih plastik polypropylene dan campuran antara polypropylene dan polystyrene. Untuk menghasilkan produk, proses pengolahan harus memperhatikan beberapa hal antara lain cetakan dan temperatur yang digunakan. Cetakan harus memiliki ketelitian yang tinggi sehingga dapat mengurangi terjadi cacat produk. Selain cetakan, temperatur untuk proses injection moulding juga cukup berperan penting. Temperatur akhir yang tidak sesuai dapat mengakibatkan bijih plastik yang digunakan tidak dapat melebur dengan sempurna sehingga pada waktu dicetak produk akhir yang dihasilkan tidak memenuhi standar.

1.2 Batasan Masalah

Dalam skripsi ini, penulis membatasi ruang lingkup pembahasan, yaitu : 1. Bahan baku yang digunakan adalah serat tandan kelapa sawit,

polypropylene, dan polystyrene;

2. Proses pencetakan menggunakan Injection Moulding Machine RN. 350; 3. Proses pengujian sifat mekanik dilakukan dengan proses Uji Tarik; 4. Proses uji tarik akan menggunakan Universal Tensile Testing Machine.

1.3 Tujuan

Tujuan dari penelititian ini adalah mengetahui sifat mekanik dari pemakaian bahan serat tandan kelapa sawit yang dicampur dengan polypropylene (PP) dan polystyrene (PS) melalui proses uji tarik.

1.4 Manfaat

Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi kepada pembaca tentang pemilihan dan perbandingan komposisi dari bahan baku yang digunakan sehingga dapat menghasilkan produk akhir yang sesuai dan juga ramah lingkungan.

1.5 Teknik Pengumpulan Data

Penulis melakukan teknik pengumpulan data yang dibutuhkan dalam penyusunan skripsi ini antara lain dengan cara:

1. Study literature, yaitu membaca buku referensi yang berhubungan dengan skripsi yang penulis susun;

2. Melakukan pengujian langsung di Laboratorium; 3. Mengumpulkan data-data dari Internet;

4. Mengadakan konsultasi kepada dosen.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan ini berisi tentang rangkuman dari setiap bab yang ada, antara lain:

1. BAB I. PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang, batasan masalah, tujuan, teknik pengumpulan data, dan sistematika penulisan;

2. BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Berisi tentang dasar – dasar teori yang dapat digunakan untuk proses penelitian;

3. BAB III. METODE PENELITIAN

Berisi tentang alur kegiatan, alat dan bahan yang digunakan selama proses penelitian;

4. BAB IV. ANALISA DATA

Berisi tentang analisa hasil data yang diperoleh dalam proses pengujian; 5. BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi tentang kesimpulan dan saran yang diperoleh selama melakukan proses pengujian.

ABSTRAK

Pada masa sekarang ini, penggunaan produk dalam kehidupan sehari-hari dengan bahan baku plastik cukup tinggi. Hal ini dapat dilihat dari banyaknya produk yang dijual di pasaran dengan berbagai model atau bentuk dan juga harga yang dapat dijangkau seluruh lapisan masyarakat. Bahan baku plastik tersebut dapat menjadi berbagai macam bentuk dengan cara mencairkan dan kemudian dicetak dengan proses injection moulding. Untuk dapat mengurangi biaya yang cukup tinggi dalam pengadaan bahan baku dalam proses pencetakan dan pembuatan produk dengan bahan plastik, maka dilakukan penelitian terhadap berbagai macam alternatif bahan baku. Salah satu komponen yang terdapat pada serat kelapa sawit adalah selulosa, dimana selulosa memungkinkan untuk digunakan sebagai salah satu bahan baku pembuatan produk dengan bahan plastik. Proses pencetakan material akan menggunakan bahan baku serat kelapa sawit, polypropylene (PP), polystyrene (PS) yang dicampurkan. Selanjutnya campuran bahan baku ini akan dicetak melalui proses injection moulding. Setelah proses injection moulding, akan dilakukan proses uji tarik sehingga dapat diketahui tegangan tarik dari material tersebut.

Kata kunci : Serat tandan kelapa sawit, polypropylene (PP), polystyrene (PS), injection moulding machine, uji tarik

METALURGI SERBUK

STUDI SIFAT MEKANIK DARI CAMPURAN BAHAN SERAT

TANDAN KELAPA SAWIT DENGAN POLYPROPYLENE DAN

POLYSTYRENE PADA PROSES INJECTION MOULDING

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

HARYSTON KAROLUS SITEPU NIM. 110421062

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasih karunia-Nya yang telah memberi kekuatan, kesehatan dan segala sesuatu yang penulis terima dari-Nya yang begitu besar dan berharga bagi kehidupan penulis, sehingga dapat menyelesaikan skripsi dengan baik dan tepat pada waktunya.

Skripsi yang berjudul “STUDI SIFAT MEKANIK DARI CAMPURAN BAHAN SERAT TANDAN KELAPA SAWIT DENGAN POLYPROPYLENE DAN POLYSTYRENE PADA PROSES INJECTION MOULDING“ disusun untuk menyelesaikan pendidikan guna meraih gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara.

Dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini penulis telah banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun secara tidak langsung, dan pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih kepada:

1. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;

2. Bapak Ir. Syahrul Abda, M.Sc, selaku koordinator Program Pendidikan Sarjana Ekstensi Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;

3. Bapak Ir. Alfian Hamsi, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu dalam penyusunan skripsi ini;

4. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;

5. Bapak Nisfan Bahri, S.T., M.T. selaku Kepala Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan;

6. Bapak Surya Dharma, S.T., M.T. selaku pembimbing selama melakukan penelitian di Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan;

8. Orang tua penulis yang selama ini telah banyak memberikan dorongan dan dukungan;

 Alm. S. Sitepu

 B. Br. Ginting, S.Pd, M.M

9. Buat abang dan adik penulis yang selalu memberikan semangat;  Aditia Oktavianus Sitepu, ST

 Roipati Antonius Sitepu

 Teguh Ersada Natail Sitepu, ST

10. Keluarga besar yang telah memberikan semangat;

11. Teman-teman mahasiswa teknik mesin yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah memberikan dukungan dan inspirasi selama masa kuliah dan selama penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini masih belum sempurna. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, 28 Mei 2014 Penulis,

Haryston Karolus Sitepu NIM. 110421062

ABSTRAK

Pada masa sekarang ini, penggunaan produk dalam kehidupan sehari-hari dengan bahan baku plastik cukup tinggi. Hal ini dapat dilihat dari banyaknya produk yang dijual di pasaran dengan berbagai model atau bentuk dan juga harga yang dapat dijangkau seluruh lapisan masyarakat. Bahan baku plastik tersebut dapat menjadi berbagai macam bentuk dengan cara mencairkan dan kemudian dicetak dengan proses injection moulding. Untuk dapat mengurangi biaya yang cukup tinggi dalam pengadaan bahan baku dalam proses pencetakan dan pembuatan produk dengan bahan plastik, maka dilakukan penelitian terhadap berbagai macam alternatif bahan baku. Salah satu komponen yang terdapat pada serat kelapa sawit adalah selulosa, dimana selulosa memungkinkan untuk digunakan sebagai salah satu bahan baku pembuatan produk dengan bahan plastik. Proses pencetakan material akan menggunakan bahan baku serat kelapa sawit, polypropylene (PP), polystyrene (PS) yang dicampurkan. Selanjutnya campuran bahan baku ini akan dicetak melalui proses injection moulding. Setelah proses injection moulding, akan dilakukan proses uji tarik sehingga dapat diketahui tegangan tarik dari material tersebut.

Kata kunci : Serat tandan kelapa sawit, polypropylene (PP), polystyrene (PS), injection moulding machine, uji tarik

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR GAMBAR ... vii

NOTASI DAN SATUAN ... ix

BAB 1. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Batasan Masalah ... 2

1.3. Tujuan ... 2

1.4. Manfaat ... 2

1.5. Teknik Pengumpulan Data ... 3

1.6. Sistematika Penulisan ... 3

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1. Kelapa Sawit ... 4

2.1.1. Proses Pengolahan Kelapa Sawit ... 4

2.1.2. Limbah Kelapa Sawit ... 5

2.1.3. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit ... 5

2.1.3.1. Komposisi Serat Tandan Kelapa Sawit ... 6

2.1.3.2. Manfaat Serat Tandan Kelapa Sawit ... 7

2.2. Plastik ... 8

2.2.1. Klasifikasi Plastik ... 9

2.2.2. Polypropylene ... 12

2.2.2.1. Komposisi Penyusun Polypropylene ... 12

2.2.2.2. Sifat Kimia Dan Sifat Fisik Polypropylene ... 13

2.2.3. Polystyrene ... 15

2.2.3.2. Sifat Dan Karakteristik Polystyrene ... 16

2.3. Proses Manufakturing Plastik ... 16

2.3.1. Klasifikasi Proses Manufakturing Plastik ... 16

2.3.2. Injection Moulding ... 17

2.3.2.1. Bagian Dan Fungsi Injection Moulding ... 19

2.3.2.2. Proses Injection Moulding ... 21

2.3.2.3. Parameter Proses Injection Moulding ... 23

2.4. Uji Tarik (Tensile Test) ... 25

BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN ... 33

3.1. Prosedur Penelitian ... 33

3.2. Alat dan Bahan ... 34

3.2.1. Alat ... 34

3.2.2. Bahan ... 37

3.3. Proses Pencetakan ... 40

3.4. Proses Uji Tarik ... 44

BAB 4. ANALISA DATA ... 47

4.1. Sifat Mekanik ... 47

4.2. Sifat Fisik ... 54

4.3. Analisa Kekuatan ... 54

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ... 56

5.1. Kesimpulan ... 56

5.2. Saran ... 57

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Jenis, Potensi Dan Pemanfaatan Limbah Kelapa Sawit ... 5

Tabel 2.2. Kandungan Nutrisi Serat Kelapa Sawit ... 6

Tabel 2.3. Parameter Tipikal Serat Kelapa Sawit per Kg ... 7

Tabel 2.4. Sifat – sifat Polypropylene ... 14

Tabel 3.1. Perbandingan Komposisi Bahan Baku ... 38

Tabel 3.2. Berat Bahan Baku ... 39

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR GAMBAR ... vii

NOTASI DAN SATUAN ... ix

BAB 1. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Batasan Masalah ... 2

1.3. Tujuan ... 2

1.4. Manfaat ... 2

1.5. Teknik Pengumpulan Data ... 3

1.6. Sistematika Penulisan ... 3

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1. Kelapa Sawit ... 4

2.1.1. Proses Pengolahan Kelapa Sawit ... 4

2.1.2. Limbah Kelapa Sawit ... 5

2.1.3. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit ... 5

2.1.3.1. Komposisi Serat Tandan Kelapa Sawit ... 6

2.1.3.2. Manfaat Serat Tandan Kelapa Sawit ... 7

2.2. Plastik ... 8

2.2.1. Klasifikasi Plastik ... 9

2.2.2. Polypropylene ... 12

2.2.2.1. Komposisi Penyusun Polypropylene ... 12

2.2.2.2. Sifat Kimia Dan Sifat Fisik Polypropylene ... 13

2.2.3. Polystyrene ... 15

2.2.3.2. Sifat Dan Karakteristik Polystyrene ... 16

2.3. Proses Manufakturing Plastik ... 16

2.3.1. Klasifikasi Proses Manufakturing Plastik ... 16

2.3.2. Injection Moulding ... 17

2.3.2.1. Bagian Dan Fungsi Injection Moulding ... 19

2.3.2.2. Proses Injection Moulding ... 21

2.3.2.3. Parameter Proses Injection Moulding ... 23

2.4. Uji Tarik (Tensile Test) ... 25

BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN ... 33

3.1. Prosedur Penelitian ... 33

3.2. Alat dan Bahan ... 34

3.2.1. Alat ... 34

3.2.2. Bahan ... 37

3.3. Proses Pencetakan ... 40

3.4. Proses Uji Tarik ... 44

BAB 4. ANALISA DATA ... 47

4.1. Sifat Mekanik ... 47

4.2. Sifat Fisik ... 54

4.3. Analisa Kekuatan ... 54

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ... 56

5.1. Kesimpulan ... 56

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Jenis, Potensi Dan Pemanfaatan Limbah Kelapa Sawit ... 5

Tabel 2.2. Kandungan Nutrisi Serat Kelapa Sawit ... 6

Tabel 2.3. Parameter Tipikal Serat Kelapa Sawit per Kg ... 7

Tabel 2.4. Sifat – sifat Polypropylene ... 14

Tabel 3.1. Perbandingan Komposisi Bahan Baku ... 38

Tabel 3.2. Berat Bahan Baku ... 39

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram Proses Pengolahan TBS ... 4

Gambar 2.2.a. Buah Kelapa Sawit ... 6

Gambar 2.2.b. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit ... 6

Gambar 2.3. Struktur Molekul Polypropylene ... 12

Gambar 2.4. Reaksi Polystyrene ... 15

Gambar 2.5. Kelebihan Injection Moulding ... 18

Gambar 2.6. Keistimewaan Injection Moulding ... 18

Gambar 2.7. Injection Moulding Machine ... 19

Gambar 2.8.a. Toggle Clamp ... 19

Gambar 2.8.b. Hidroulic Clamp ... 19

Gambar 2.9 Bagian Plastic Injection Moulding ... 20

Gambar 2.10. Proses Plastic Injection Moulding ... 21

Gambar 2.11. Pengisian Bahan Plastik Kedalam Cetakan (Mold) ... 22

Gambar 2.12. Masa Penenangan Sekaligus Pendinginan ... 22

Gambar 2.13. Pengisian Bahan Plastik Sekaligus Pendinginan ... 23

Gambar 2.14. Pembukaan Kedua Mold Sekaligus Pengeluaran Hasil Cetakan ... 23

Gambar 2.15. Kurva Tegangan-Regangan ... 25

Gambar 2.16. Profil Data Hasil Uji Tarik ... 27

Gambar 2.17. Kelakuan Tarikan Bahan Polimer ... 31

Gambar 2.18. Kelakuan mulur dalam kurva tegangan-regangan bahan polimer ... 31

Gambar 3.1. Diagram Alir Prosedur Penelitian ... 33

Gambar 3.9. Setting Temperatur Injection Moulding Machine ... 41

Gambar 3.10. Setting Nozzel di Cetakan ... 42

Gambar 3.11. Tombol Kontrol Injection Moulding Machine ... 42

Gambar 3.12. Spesimen hasil cetakan ... 43

Gambar 3.13. Produk spesimen ... 43

Gambar 3.14. Spesimen ... 44

Gambar 3.15. Spesimen uji tarik ... 44

Gambar 3.16. Spesimen uji tarik yang putus ... 45

Gambar 3.17. Pengukuran perubahan pada spesimen uji tarik ... 45

Gambar 3.18. Spesimen hasil pengujian kekuatan tarik ... 46

NOTASI DAN SATUAN

SIMBOL ARTI SATUAN

σ = Tegangan Tarik _MPa

F = Gaya N

A = Luas Penampang mm2

ε = Regangan akibat gaya tarik %

Lo = Panjang Awal mm

L = Panjang Akhir mm

E = Modulus Elastisitas atau Young Modulus MPa