32
BAB III METODOLOGI
3.1. Tahapan Penelitian
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
Studi Lapangan dan literatur Peerakitan mesin Mixer
Pencampuran bahan dengan Mixer
Hidrolic Hot Press
Analisa data
Hasil Pengujian Tarik
Foto Mikro Variasi temperature
150 C,175
C,200 C,225
C dan 250
C Variasi putaran
N
1
= 52 Rpm, N
2
= 100 Rpm dan N
3
= 144 Rpm Mulai
Kesimpulan Hasil Pencampuran
Foto Makro
Universitas Sumatera Utara
33
3.2. Waktu dan Tempat Peneletian
Pengujian ini dilakukan dibeberapa tempat yaitu sebagai berikut : 1.
Pengujian pencampuran menggunakan mesin mixer dilakukan di laboratorium teknologi Mekanik Universitas Sumatera Utara dari tanggal 01
juni 2015 – tanggal 1 agustus 2015 2.
Pengujian tensil dilakukan di Laboratorium Politeknik Negeri Medan pada tanggal 12 agustus 2015 – tanggal 21 agustus 2015
3.3 Desain Mesin Mixer.
Pembuatan mesin mixer telah selesai dilaksanakan dengan terlebih dahulu membuat desain mixer menggunakan sistem Auto Cad .desain menggunakan
sistem komputer sangat membantu untuk memperoleh desain yang terbaik, adapun hasil desain gambar teknik mesin mixer seperti dilihatkan pada
gambar 3.2 berikut.
Gambar 3.2 Desain mesin mixer Gambar 3.2 diatas merupakan desain mesin yang telah selesai dibuat, mesin ini
terdiri dari Bagian utama diantaranya 1 elektro motor, 2 roda gigi payung, 3 poros pencampur, 4 rangka utama, dan 5 pemanas.
Universitas Sumatera Utara
34
Pembuatan mesin mixer ini menggunakan berbgai jenis proses pemesinan seperti mesin bubut, las, gergaji potong dan lain sebagainya. Selain komponen-
komponen diatas juga terdapat komponen pendukung lainya seperti : gear box, rumah bearing dan bearing, rockwoll, plat aluminium, striper heater, aluminium
poil, thermometer, thermostat. Kesemua bagian ini dibuat dan dibentuk sesuai dengan kondisi operasional mixer, salah satu yang perlu diperhatikan adalah pisau
pencampur dimana diharapkan desain dapat memberikan pengadukan yang optimal homogen.desain pencampur seperti diperlihatkan pada gambar 3.3
berikut.
Gambar 3.3 Poros pencampur Gambar 3.3 Diatas merupakan poros pencampur dengan bagian bawah dipasang
pisau pencampur dengan bentuk yang aerodinamis. Bentuk seperti ini diharapkan dapat menghasilkan pencampuran yang lebih homogen karena bentuk pisau yang
cenderung melengkung pada kedua sisi dan berlawanan arah pembukaannya.
Universitas Sumatera Utara
35
3.3.1Desain dan Mekanisme Sistem Transmisi Untuk Mesin Mixer Buatan Sendiri
Data data yang diketahui : - Daya putaran motor
= 1 Hp - Putaran input N input
= 2850 rpm Roda gigi yang ada diluar gearbox
- za = 21 - zb = 66
- zc = 17 -zd = 66
z= jumlah gigi Roda gigi yang ada Di Dalam Gearbox
Diketahui : a.
z1 = 11 b. z2 = 36
c. z3 = 18 d. z4 = 31
e. z5 = 21 f. z6 = 25
data roda gigi untuk diteruskan ke poros pengaduk a.
Z7 = 11 b. Z8 = 15
Diasumsikan : -
Sudut tekan θ = 20º
Dalam perencanaan ini menggunakan roda gigi lurus karena beberapa pertimbangan, yaitu :
Universitas Sumatera Utara
36
Dilihat dari poros, karena porosnya sejajar maka roda gigi yang paling
sesuai adalah menggunakan roda gigi lurus.
Karena daya dan putaran relatif rendah maka lebih cocok menggunakan roda gigi lurus.
3.3.2 Gambar Sket Gear Box
gambar sket gear box ini dibuat menggunakan system gambar autocad lihat pada gambar 3.4 berikut.
Gambar 3.4 Sket gear box roda gigi bebas Keterangan Gambar lihat tabel 3.1 berikut ini.
Tabel 3.1 penjelasan gambar sket gear box
Simbol Arti
Keterangan
1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,9 Roda gigi lurus
Roda gigi yang lebih besar dari roda gigi pinion roda gigi pembanding
berfungsi meneruskan daya putaran ke poros output.
Universitas Sumatera Utara
37
7,8 Roda gigi kerucut
Roda gigi yang berfungsi menghubungkan dan merubah arah
putaran. Dinamo motor
Pembangkit daya Dinamo sebagai sumber daya dan
untuk memberikan putaran ke gearbox.
9 Mengurangi rasio
putaran Bagian dari mesin yang meneruskan
daya putar dan memperkecil rasio putaran.
Mixer Wadah sebagai tempat
pencampuran Sebagai tempat untuk mencampur
bahan plastik.
Posisi Netral N
Saat posisi netral tenaga dari mesin tidak diteruskan ke poros out put, karena sincromesh dalam keadaan bebas atau tidak terhubung dengan roda gigi tingkat.
Perhitungan putaran roda gigi dapat dihitung sebgai berikut. Putaran Output
N
OUT
= N
netral
= 233,57 Setelah didapat putaran netralnya selanjutnya dapat dihitung putaran yang ada
didalam gear box dan diteruskan ke poros pencampur •
Perhitungan putaran di roda gigi I Z
1
Z
2
x N
OUT
x Z
7
Z8 …………………3.3
Universitas Sumatera Utara
38
1136 x 233,57 x 1115 . = 52 Rpm
• Perhitungan putaran di roda gigi II
Z
3
Z
4
x N
OUT
x Z
7
Z
8
…………………3.4 .1831 x 233,57 x 1115
. = 100 Rpm •
Perhitungan putaran di roda gigi III
nout
x …………………3.5 .
. = 144 Rpm Maka didapatlah untuk mesin mixer buatan sendiri dapat beroperasi dengan
memiliki 3 variasi temperature yaitu : 52 rpm, 100 rpm dan 144 rpm.
3.3.3 Elemen Pemanas Mixer
Elemen pemanas yang dirancang adalah jenis stripe heater. Jenis
= stripe heater Daya
= 2500 wat Tegangan
= 220 volt Material
= plat baja Suhu maksimum
= 300 C
Universitas Sumatera Utara
39
Lihat pada gambar 3.5 Berikut.
Gambar 3.5 Elemen pemanas type striper heater Jenis elemen pemanas ini terbuat dari kumparan gulungan kawat bertahan listrik
tinggi, dan pada bagian luar dilapisi lagi oleh plat logam yang kemudian dibentuk menjadi lempengan heater berbentuk stripe.
Kita juga dapat menghitug kuat arus yang ada pada elemen pemanas dengan menggunkan rumus :
I = pv ……………………3.6 I = 2500 watt220 volt = 11,3 ampere
Dan kita juga dapat menghitung hambatan yang terjadi pada elemen pemanas mixer dengan menggunakan rumus berikut ini :
R = vI…………………………3.7 R = 22011,3 = 19,37 Ohm
Universitas Sumatera Utara
40
Kita juga dapat menghitung panjang dari elemen pemanas dengan menghitung keliling sebuah lingkaran karena bentuk bejana wadah pencampur tempat
melekatnya elemen pemanas berbentuk lingkaran . diketahui jari-jari wadah adalah 100 mm. lihat rumus berikut.
L = 2.π.r…………………………….3.8
L = 2 x 3,14 x 100 mm L = 628 mm
Untuk menentukan luas elemen pemanas untuk tempat melekatnya wadah dapat kita hitung dengan rumus sebagai berikut.
Diketahui tinggi elemen pemanas 100 mm. A = 2.π.r r + t ………………………….3.9
A = 2 x 3,14 x 100 100 + 100 A = 125600 mm = 0,1256 m
2
3.3.4 Bejana Pencampur
Bejana pencampur berfungsi sebagai media atau tempat untuk mencampur bahan-bahan yang akan dicampur dalam bejana tersebut.jadi kita harus
memilih jenis bejana yang cocok digunakan dalam mesin mixer ini. dalam pemilihan bejana harus diperhatikan pengaruhnya dengan bahan yang akan
Universitas Sumatera Utara
41
dicampur dan tebal.karena bisa menghambat kinerja dari elemen. Adapun spesifikasi bejana :
Type = stainless steel
Tebal = 1 mm
Diameter = 200 mm
Tinggi = 100 mm
Pemilihan bahan jenis stainless steal dikarenakan tahan terhadap korosi, tidak bereaksi terhadap bahan yang akan dicampur, serta daya hantar panas yang cukup
baik.lihat pada gambar 3.6 Berikut.
Gambar 3.6 Bejana pencampur Menghitung kapasitas dari pencampur :
V = π.
2
. T……………………….. 3.10 =3.14 x 100
2
x 100 = 3140000 mm
3
Universitas Sumatera Utara
42
= 3,14 liter
3.4. Alat dan Bahan
3.4.1. Alat
Alat yang dipakai dalam penelitian ini adalah : 1.
Mesin mixer buatan sendiri Mesin mixer yang digunakan dalam penelitian ini merupakan mixer buatan sendiri
yang dilengkapi dengan sistem roda gigi untuk mendapatkan variasi putaran dan pemanas untuk mendapatkan variasi temperatur.dapat dilihat pada gambar 3.7
berikut.
Gambar 3.7 Mesin mixer buatan sendiri 1.
Hidrolic hot presss Mesin hydraulic hot press adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk
membentuk suatu perlengkapan dari bahan plastik dengan menyampaikan konsepsistem tekanan dengan aplikasi panas untuk melelehkan bahan, seperti
termoplastik yang juga disebut termo pembentuk, prosedur ini menciptakan produk dengan tekstur, atau bentuk dapat dipakai sebagai hasil langsung.
Operasi ini dicapai melalui penggunaan hidrolik disesuaikan untuk mentransfer
Universitas Sumatera Utara
43
energi, dalam bentuk tekanan, untuk materi.berikut ini adalah gambar mesin hidrolic hot press yang digunakan,lihat pada gambar 3.8 berikut.
Gambar 3.8 Mesin hidrolic hot press Spesifikasi mesin :
Type : RN 350
Elektrik anschluss : 220 V 50 Hz 600 W
Luftdruck max : 10 bar
Mesin hodrolic hot press ini juga dilengkapi dengan mold atau cetakan untuk pembuatan specimen tensil, lihat pada gambar 3.9 berikut.
Gambar 3.9 Cetakan mold untuk uji tarik
Cetakan uji tensil ini menggukan standar ASTM E8M-09,dimensi dari standar ASTM tersebut, lihat pada gambar 3.10 berikut
Universitas Sumatera Utara
44
Gambar 3.10 : Spesifikasi Cetakan Uji Tarik Plastic Sumber : Engineering Materials,2010
Tabel 3.2 : Dimensi ASTM D 638, T = 4mm
Sumber : Engineering Materials,2010 2.
Mesin uji tarik Mesin uji tarik yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan beban
maximum 20 Newton,dapat dilihat pada gambar 3.11 berikut.
Gambar 3.11 Mesin uji tarik Spesifikasi mesin uji tarik
Universitas Sumatera Utara
45
Merek : tarnogrocki Gmbh
Type : UPH 100 KN
3. Timbangan digital
Alat ukur yang digunakan untuk penelitian ini adalah timbangan digital yang digunakan untuk menimbang material polypropylene,polyetylen dan fiber
glass.lihat gambar 3.12 berikut.
Gambar 3.12 Timbangan digital
4. Thermometer
untuk mengukur suhu yang diperlukan pada penelitian ini,lihat pada gambar 3.13 berikut.
Gambar 3.13 Thermometer Material
: stainlesss steel 316 ss Temperatur range
: 50- 500
Universitas Sumatera Utara
46
3.1.2. Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1.
Polypropylene Polypropylene merupakan plastik polymer yang mudah dibentuk ketika panas,
rumus molekulnya adalah -CHCH3-CH2-n.” PP sendiri memiliki sifat yang tahan terhadap bahan kimia atau Chemical Resistance namun ketahuan pukul
atau Impact Strengh rendah, transparan dan memiliki titik leleh 165°C. PP banyak digunakan pada kantong plastik, film, mainan, ember dan komponen-
komponen otomotif.lihat gambar 3.14 berikut.
Gambar 3.14 Polypropylene Ukuran untuk dimesin bahan polypropylene yang akan dicampur
menggunakan mixer buatan sendiri dapat dilihat pada gambar 3.15 berikut
Gambar 3.15 Dimensi polypropylene
Universitas Sumatera Utara
47
2. Polyetylen
PE memiliki monomer etena CH
2
= CH
2
, PE bila ditinjau dari jenis rantai karbonnya ada dua macam yaitu Polyetylene linier dan Polyetylene
bercabang. PE memiliki sifat-sifat diantaranya adalah permukaannya licin, tidak tahan panas, fleksibel, transparantidak dan memiliki titik leleh sebesar
115°C. Maka dari itulah PE banyak digunakan sebagai kantong plastik, botol plastik, cetakan, film dan pada dunia modern digunakan untuk pembungkus
kabel.lihat gambar 3.16 berikut.
Gambar 3.16 Polyetylen Ukuran untuk dimesin bahan polyetylen yang akan dicampur menggunakan
mixer buatan sendiri dapat dilihat pada gambar 3.17 berikut
Gambar 3.17 Dimensi polyetylen
Universitas Sumatera Utara
48
3. Fiber glass
Dalam peneliotian ini fiber glass digunakan sebagai penguat untuk campuran polypropylene dan polyetylen,lihat pada gambar 3.18 berikut.
Gambar 3.18 Serat fiber glass Ukuran untuk dimesin bahan fiber glass yang akan dicampur menggunakan
mixer buatan sendiri dapat dilihat pada gambar 3.19 berikut
Gambar 3.19 Dimensi serat fiber glass
1.5. Prosedur Pencampuran Polypropylene,Polyetylen dan Fiber Glass Untuk Variasi Temperature 150
C,170 C,200
C,225 C dan 250
C
Alat yang digunakan dalam pencampuran ini adalah : 1.
Mesin mixer sebagai alat untuk mencampur polypropylene,polyetylen dan fiber glass
2. Thermometer sebagai alat untuk mengetahui suhu yang digunakan.
3. Cok sambung sebagai alat penghubung arus listrik
Universitas Sumatera Utara
49
4. Tang sebagai penjepit
5. Timbangan digital sebagai alat untuk menentukan jumlah material yang akan
dicampur 6.
Stop watch untuk menentukan waktu yang akan di pakai. Adapun tahapan yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Siapkan mesin mixer untuk pencampuran
2. Timbang bahan dengan timbangan digital yaitu dengan komposisi :
Polypropylene = 70 Polyetylen = 20
Fiber glass = 10 Lihat pada tabe 3.3 berikut ini.
Tabel 3.3 formula untuk pencampuran komposisi variasi temperatur
no Komposisi
Formula 1 T
C Formula 2
T C
Formula 3 T
C Formula 4
T C
Formula 5 T
C
1 PP = 70
PE = 20 FG = 10
150 175
200 225
250
3. Setelah ditimbang masukan semua komposisi campuran kedalam wadah
mixer 4.
Setelah dimasukan dalam wadah , atur suhu pada pemanas mixer yaitu :
Universitas Sumatera Utara
50
Untuk formula 1 menggunakan temperatur 150 C dengan putaran N
1 =
52 rpm 5.
Kemudian setelah temperature sudah di atur hidupkan mesin mixer dan kemudian campur semua komposisi dengan putaran N
1
=52 rpm 6.
Waktu pencampuran dilakukan selama 10 menit. 7.
Setelah 10 menit matikan mesin dan buka tutup wadah mixer kemudian ambil campuran polypropylene,polyetylen dan fiber glass didalam wadah.
8. Setelah di ambil maka untuk formula 1 telah selesai dicampur.
9. Maka setelah selesai formula 1,maka dilanjut ke formula 2 dengan komposisi
yang sama dan temperature 175 C, formula 3 dengan komposisi sama dan
temperaturnya 200 C, formula 4 dengan komposisi yang sama dan
temperaturnya 225 C dan formula 5 dengan komposisi yang sama juga dan
temperaturnya 250 C dengan putaran pengaduk sama yaitu N
1
=52 Rpm dan waktu yang sama yaitu 10 menit.
10. Lakukan sampai 5 variasi temperatur selesai di campur.lihat pada gambar
3.20 berikut.
Gambar 3.20 Hasil pencampuran
Universitas Sumatera Utara
51
3.5 Prosedur Pencetakan Spesimen Uji Tarik dan Pengujian Tarik Variasi Temperatur 150
Kategori