Studi Temperatur Optimal Terhadap Sifat Mekanik Dengan Campuran Bahan Polypropylene Dan Polyethylene Pada Proses Mixing

STUDI TEMPERATUR OPTIMAL TERHADAP SIFAT MEKANIK DENGAN CAMPURAN BAHAN

POLYPROPYLENE DAN POLYETHYLENE PADA PROSES MIXING

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

]

WAHID TARIGAN NIM. 080421043

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

STUDI TEMPERATUR OPTIMAL TERHADAP SIFAT MEKANIK DENGAN CAMPURAN BAHAN

POLYPROPYLENE DAN POLYETHYLENE PADA PROSES MIXING

WAHID TARIGAN NIM. 080421043

Diketahui / Disyahkan : Disetujui oleh :

DepartemenTeknik Mesin Dosen Pembimbing, Fakultas Teknik USU

Ketua,

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Alfian Hamsi,M.Sc. NIP. 1964 1224 1992 111001 NIP.1956 0910 1987 01001

PENELITIAN PENGARUH TEMPERATUR

TERHADAP KEKUATAN TARIK PADA

CAMPURAN BAHAN POLYPROPYLENE

DAN POLYETHYLENE DENGAN

PROSES MIXING

WAHID TARIGAN

NIM : 080421043

Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Pada Tanggal 6 April 2011

Pembanding I, Pembanding II,

Ir. M. Syahril Gultom, MT. Dr. Himsar Ambarita, ST, MT. NIP. 195512101987101001 NIP. 197206102000121001

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 257 /TS/2010 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA TGL. : / /2010

MEDAN PARAF :

TUGAS SARJANA

N A M A : WAHID TARIGAN

N I M : 080421043

MATA PELAJARAN : METALURGI SERBUK

SPESIFIKASI : KAJIAN TEMPERATUR OPTIMAL PADA PROSES MIXING DENGAN VARIASI TEMPERATUR DAN KOMPOSISI UNTUK PEMAKAIAN PLASTIC INJECTION

MOLDING.

DIBERIKAN TANGGAL : 08 November 2010

SELESAI TANGGAL : 26 Maret 2011

MEDAN, 26 Maret 2011

KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN, DOSEN PEMBIMBING,

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. NIP.1964 1224 1992 111001 NIP.1956 0910 1987 01001

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala karunia dan anugerah-Nya yang senantiasa diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun Skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah Metalurgi Serbuk, yaitu “Studi Temperatur Optimal Terhadap Sifat Mekanik Dengan Campuran Bahan Polypropiline Dan Polyethylene Pada Proses Mixing”.

Dalam penulisan skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing.

Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak. Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. sebagai dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing saya hingga tugas ini dapat terselesaikan.

2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir. Syahril Gultom, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU.

3. Bapak Edy, dan Bapak Aman, dari Laboratorium Kimia Polimer MIPA USU yang telah berkenan membantu penulis dalam pembutan spesimen dan pengujian tarik.

4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

5. Orangtua tercinta (Drs. B. Tarigan, M.Pd dan M. Br Singarimbun, Spd), saudara – saudara ku yang saya sayangi dan Elvina Rosa Sitepu, SST. (My

Fiance) atas doa dan dukungan yang selalu menyertai saya dalam menyelesaikan pendidikan ini.

6. Kepada teman-teman mahasiswa teknik mesin khususnya stambuk 2006 (Ricky dan Richard) yang selalu mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Sarjana ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan di masa mendatang.

Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Maret 2011 Penulis,

Wahid Tarigan 08 0421 043

ABSTRAK

Era globalisasi, pemakaian barang-barang yang terbuat dari bahan baku plastik semakin meningkat. Hal ini dikarenakan plastik mempunyai banyak kelebihan-kelebihan yang mulai diperhitungkan oleh masyarakat. Keunggulan plastik pada umumnya adalah lebih efisien dibandingkan penggunaan logam atau kayu dan juga proses pengerjaannya yang relatif sederhana. Selain efisien, plastik juga lebih ringan, lebih murah dan mudah dibentuk. Salah satu proses yang digunakan untuk membuat produk dari bahan baku plastik adalah plastic injection molding. Salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas suatu produk pada plastic injection molding yaitu komposisi dan sifat campuran bahan baku plastik. Namun tidak jarang dijumpai plastik hasil proses plastic injection molding memiliki kekuatan yang tidak baik apabila dilakukan pengujian sifat mekanik, seperti kekuatan tarik (tensile strength), hal ini dikarenakan campuran tidak homogen saat dilakukan proses plastic injeksi molding, dan kurang baiknya penentuan bahan baku plastik yang akan dicampur. Hal inilah yang mendasari sehingga penulis melakukan penelitian Studi temperatur optimal terhadap campuran polypropilne (PP) dan polyethylene (PE) pada proses mixing untuk pemakaian plastic injection molding.

Yang artinya sebelum bahan baku plastik di proses pada plastic injection molding,

dilakukan proses mixing dengan tujuan agar campuran bahan baku plastik lebih homogen. Variasi campuran 80% PP : 20% PE, 70% PP : 30% PE, dan 60% PP : 40% PE. Sedangkan variasi temperatur mixer 160°C, 165°C, 170°C 175°C, 180°C. Setelah didapat hasil yang paling optimal dengan melakukan pengujian sifat mekanik, akan dilakukan perbandingan dengan polypropylene (PP) murni dan polyethylene (PE) murni, dari pengujian yang dilakukan pada penelitian ini diperoleh campuran 80% PP : 20% PE dan temperatur 175°C yang paling optimal.

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL

LEMBARAN PENGESAHAN DARI D0SEN PEMBIMBING LEMBARAN PENGESAHAN DARI DOSEN PEMBANDING SPESIFIKASI TUGAS

LEMBARAN ASISTENSI KATA PENGANTAR ABSTRAK

DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2. Perumusan Masalah 1.3. Tujuan dan Manfaat

1.3.1 Tujuan 1.3.2 Manfaat

1.4. Sistematika Penulisan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pencampuran 2.2. Defenisi Hot Press

2.3. Defenisi Plastic Injection Molding

2.4. Pengenalan Bahan Baku 2.5. Pemanfaatan Polimer 2.6. Bahan Baku

2.7. Sifat Mekanik Polimer 2.7.1Kekuatan (Strength) 2.7.2Elongation

2.7.4Ketangguhan (Toughness)

2.8. Perilaku Thermoplastik Saat Dideformasi

BAB III METODOLOGI

3.1. Tahapan Penelitian 3.2. Alat dan Bahan

3.2.1Alat

3.2.1.1. Mixer

3.2.1.2. Neraca Analitik 3.2.1.3. Hydraulic Hot Press

3.2.1.4. Cetakan

3.2.1.5. Mesin Uji Tarik 3.2.2Bahan Baku

3.3. Pembuatan Spesimen

3.3.1Penimbangan Komposisi Formula 3.3.2Pembuatan Campuran Polimer 3.3.3Pembuatan Film Spesimen

3.3.4Karakteristik Campuran Polypropylene dan Polyethylene . 3.4. Cara pengambilan Data

BAB IV DATA DAN ANALISA 4.1. Analisis Visual Spesimen 4.2. Hasil Uji Mekanik Spesimen

4.3. Perbandingan Kekuatan Campuran (Polypropylene + Polyethylene) dengan Polypropylene murni dan Polyethylene murni

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

5.2. Saran

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat Fisik, Mekanis dan Thermal dari Polyethylene Tabel 2.2 Sifat Fisik, Mekanis dan Thermal dari Polypropylene Tabel 3.1 Bahan Baku dan Karakteristiknya

Tabel 3.2 Sampel Hasil Variasi Komposisi Volume Bahan dengan Variasi Temperatur

Tabel 4.1 Data Hasil Uji Tarik/Uji Mulur Spesimen ASTM D638 Type IV

Tabel 4.2 Sifat Mekanik Spesimen

Tabel 4.3 Data Hasil Uji Tarik Film Spesimen Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Sifat Mekanik

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses Pencampuran Pada Mesin Two Roll Mill

Gambar 2.2 Proses Pencampuran Pada Internal Mixer

Gambar 2.3 Tahapan Proses Plastic Injection Molding (PIM) Gambar 2.4 Penggunaan Polimer Pada Kehidupan Sehari-hari

Gambar 2.5 Spesimen Uji Tarik Dan Perilaku Polimer Thermoplastik Saat Mengalami Pembebanan di Mesin Uji Tarik

Gambar 2.6 Kurva Tegangan Regangan Suatu Polimer Thermoplastik Gambar 2.7 Perilaku Elastik Polimer Thermoplastik

Gambar 2.8 Perilaku Plastik Polimer Thermoplastik

Gambar 2.9 Penciutan dan Kristalisasi Polimer Thermoplastik Amorphous

Gambar 2.10 Deformasi Pada Polimer Setelah Pengujian Tarik Gambar 2.11 Perbandingan Kekuatan Baja dengan Thermoplastik Gambar 3.1 Diagram Tahapan Penelitian

Gambar 3.2 Internal Mixer

Gambar 3.3 Neraca Analitik Gambar 3.4 Hydraulic Hot Press

Gambar 3.5 Cetakan Standard ASTM D638 tipe IV Gambar 3.6 Mesin Uji Tarik

Gambar 3.7 Bahan Baku Polypropylene (PP) Gambar 3.8 Bahan Baku Polyethylene (PE) Gambar 3.9 Hasil Campuran Polimer

Gambar 3.10 Campuran Polimer Pada Cetakan Sebelum Ditekan Dengan

Hydraulic Hot Press

Gambar 3.11 Diagram Pohon Sampel Hasil Variasi Komposisi Volume Bahan Baku Dengan Variasi Temperatur

Gambar 4.1 Kurva Tegangan-Regangan Kondisi Optimum pada 80% PP : 20%PE 160oC spesimen c

Gambar 4.2 Kurva Tegangan-Regangan Kondisi Optimum pada 80% PP : 20%PE 165oC spesimen a

Gambar 4.3 Kurva Tegangan-Regangan Kondisi Optimum pada 70% PP : 30%PE 170oC spesimen a

Gambar 4.4 Kurva Tegangan-Regangan Kondisi Optimum pada 80% PP : 20%PE 175oC spesimen b

Gambar 4.5 Kurva Tegangan-Regangan Kondisi Optimum pada 80% PP : 20%PE 180oC spesimen c

Gambar 4.6 Sifat Material Dari Kurva Tegangan-Regangan Polimer Termoplastik

Gambar 4.7 Film Spesimen Polypropylene Murni Gambar 4.8 Film Spesimen Polyethylene Murni Gambar 4.9 PP 100% pada spesimen b

Gambar 4.10 PE 100% pada spesimen a

Gambar 4.11 Kurva Tegangan-Regangan kondisi optimum pada PP 100% murni spesimen b

Gambar 4.12 Kurva Tegangan-Regangan kondisi optimum pada PE 100% murni spesimen a

ABSTRAK

Era globalisasi, pemakaian barang-barang yang terbuat dari bahan baku plastik semakin meningkat. Hal ini dikarenakan plastik mempunyai banyak kelebihan-kelebihan yang mulai diperhitungkan oleh masyarakat. Keunggulan plastik pada umumnya adalah lebih efisien dibandingkan penggunaan logam atau kayu dan juga proses pengerjaannya yang relatif sederhana. Selain efisien, plastik juga lebih ringan, lebih murah dan mudah dibentuk. Salah satu proses yang digunakan untuk membuat produk dari bahan baku plastik adalah plastic injection molding. Salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas suatu produk pada plastic injection molding yaitu komposisi dan sifat campuran bahan baku plastik. Namun tidak jarang dijumpai plastik hasil proses plastic injection molding memiliki kekuatan yang tidak baik apabila dilakukan pengujian sifat mekanik, seperti kekuatan tarik (tensile strength), hal ini dikarenakan campuran tidak homogen saat dilakukan proses plastic injeksi molding, dan kurang baiknya penentuan bahan baku plastik yang akan dicampur. Hal inilah yang mendasari sehingga penulis melakukan penelitian Studi temperatur optimal terhadap campuran polypropilne (PP) dan polyethylene (PE) pada proses mixing untuk pemakaian plastic injection molding.

Yang artinya sebelum bahan baku plastik di proses pada plastic injection molding,

dilakukan proses mixing dengan tujuan agar campuran bahan baku plastik lebih homogen. Variasi campuran 80% PP : 20% PE, 70% PP : 30% PE, dan 60% PP : 40% PE. Sedangkan variasi temperatur mixer 160°C, 165°C, 170°C 175°C, 180°C. Setelah didapat hasil yang paling optimal dengan melakukan pengujian sifat mekanik, akan dilakukan perbandingan dengan polypropylene (PP) murni dan polyethylene (PE) murni, dari pengujian yang dilakukan pada penelitian ini diperoleh campuran 80% PP : 20% PE dan temperatur 175°C yang paling optimal.

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Dewasa ini, pemakaian barang-barang yang terbuat dari bahan baku plastik semakin meningkat. Hal ini dikarenakan plastik mempunyai banyak kelebihan-kelebihan yang mulai diperhitungkan oleh masyarakat. Keunggulan plastik pada umumnya adalah lebih efisien dibandingkan penggunaan logam atau kayu dan juga proses pengerjaannya yang relatif sederhana. Selain efisien, plastik juga lebih ringan, lebih murah dan mudah dibentuk. Salah satu proses yang digunakan untuk membuat produk dari bahan baku plastik adalah proses injection molding.

Dalam rangka memenuhi kebutuhan manusia pada berbagai bidang kegiatan diperlukan bermacam-macam jenis barang, mulai dari yang sederhana dengan persyaratan mutu sederhana pula sampai dengan barang dengan persyaratan mutu sangat tinggi. Barang tersebut dapat dibuat dari bahan alam, bahan sintetik atau campuran/kombinasi kedua jenis bahan tersebut.

Kebutuhan manusia pada berbagai kegiatan antara lain meliputi bidang rumah tangga, kemasan, pendidikan, pertanian, sandang, kesehatan, perhubungan, industri dan ruang angkasa. Masing-masing barang yang digunakan sangat beraneka ragam bentuk dengan mutu yang tertentu pula. Oleh karena itu, untuk menghasilkan suatu produk yang efisien dan dapat bersaing perlu pertimbangan dan keseksamaan dalam pembuatan produk tersebut, mulai dari pemilihan bahan baku, proses pengerjaan, sampai produk yang dihasilkan.

Namun, tidak jarang dijumpai kasus - kasus pada penggunaan barang – barang yang berbahan baku plastik yang membuat penggunaan tersebut kurang efisien seperti, mudah pecah, rapuh, tidak ulet, dan tidak tahan terhadap beban yang tidak terlalu berat, sehingga dibutuhkan suatu perubahan pada proses pembuatan barang – barang yang berbahan baku plastik tersebut, seperti komposisi campuran bahan baku plastik, proses pencampuran bahan baku, pemilihan temperatur optimal pada saat pencampuran untuk pemakaian injection molding, sehingga didapat hasil yang lebih baik. Hal ini lah yang mendasari sehingga penulis melakukan penelitian studi temperatur optimal terhadap campuran bahan polypropilene dan polyetilene pada proses mixing untuk pemakaian plastic injection molding. Dimana, penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan suatu formula/komposisi campuran bahan baku plastik yang sangat baik untuk selanjutnya dipakai pada proses injection molding dengan memvariasikan komposisi perbandingan volume campuran dan temperature pada saat dilakukan proses pencampuran, kemudian memilih variasi yang paling optimal.

1.2.Perumusan Masalah

Dalam penyusunan skripsi ini perlu ditentukan batasan masalah agar pembahasan lebih fokus. Batasan masalah tersebut dititikberatkan pada bahan baku, komposisi bahan baku, temperatur proses pencampuran dan pengujian tarik. Secara rinci, batasan masalah tersebut, yaitu :

1. Pencampuran bahan baku yaitu biji plastik polypropylene (PP),

polyethylene (PE) dengan komposisi perbandingan volume: a. Formula 1 (Polypropylene 80% + polyethylene 20%)

b. Formula 2 (Polypropylene 70% + polyethylene 30%) c. Formula 3 (Polypropylene 60% + polyethylene 40%)

2. Variasi temperatur mixer yang digunakan pada proses pencampuran bahan baku formula 1, formula 2, formula 3 adalah 160°C, 165°C, 170°C, 175°C, 180°C .

3. Mencetak 3 spesimen tiap masing – masing formmula/campuran dengan menggunakan mesin hydraulic hot press dengan cetakan standart ASTM D 638 Tipe IV

4. Spesimen yang dihasilkan dihitung sifat mekanisnya menggunakan mesin uji tarik.

1.3.Tujuan dan Manfaat 1.3.1. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengidentifikasi temperatur optimal terhadap campuran polypropilene

dan polyetilene pada proses mixing untuk pemakaian injection moldding

2. Mengidentifikasi pengaruh temperatur mixer pada proses pencampuran bahan baku plastik untuk pemakaian injection molding terhadap produk akhir.

3. Mengidentifikasi sifat mekanis kekuatan tarik produk hasil pengujian dengan perbandingan berbagai sample produk yang dihasilkan dari temperatur mixer yang berbeda-beda.

1.3.2. Manfaat

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Dihasilkan suatu produk dari hasil proses Mixing dengan variasi temperatur mixer dengan bentuk mold yang sederhana yaitu berupa spesimen uji tarik yang dicetak dengan menggunakan mesin hot press. 2. Sumbangan bagi kalangan industri, sehingga mampu memproduksi

plastik dengan mengetahui jenis-jenisnya dan proses pengerjaan yang cocok dengan jenis plastik dan produk yang diinginkan.

3. Sumbangan bagi kalangan akademisi dalam bidang manufaktur tentang proses pembuatan berbagai produk dari plastik (thermoplastic) dan kesalahan-kesalahan yang sering terjadi pada realita di lapangan.

1.4.Sistematika Penulisan

Sistematika Laporan Tugas Akhir ini memuat tentang isi bab-bab yang dapat diuraikan sebagai berikut :

-BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.

-BAB II TINJAUAN PUSATAKA

Bab ini berisi tentang hasil penelitian terdahulu yang dapat diambil dari jurnal, disertasi, tesis dan skripsi yang aktual. Selain itu juga berisi landasan teori yang meliputi konsep-konsep yang relevan dengan permasalahan yang akan diteliti.

-BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tentang diagram alur penelitian, alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian, proses pencampuran dengan menggunakan mesin mixer, proses pencetakan dengan mesin hot press dan cara pengambilan data. Dijelaskan juga kendala-kendala yang dihadapi selama penelitian.

-BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang data hasil penelitian, analisa serta pembahasannya.

-BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan hasil penelitian dan saran-saran yang bisa berguna bagi pembaca maupun peneliti selanjutnya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pencampuran

2.1.1. Teori Pencampuran

Dalam proses rekayasa industri, pencampuran adalah operasi unit yang melibatkan memanipulasi sistem fisik heterogen, dengan maksud untuk membuatnya lebih homogen. Contoh Familiar termasuk pemompaan air di kolam renang untuk menghomogenkan suhu air, dan mengaduk adonan pancake untuk menghilangkan benjolan.

Dalam

menggabungkan dua zat atau lebih yang berbeda tanpa reaksi kimia yang terjadi (obyek tidak menempel satu sama lain). Sementara tak ada perubahan fisik dalam suatu pencampuran, properti kimia suatu pencampuran, seperti dapat menyimpang dari komponennya. Pencampuran dapat komponen aslinya secara mekanis. Pencampuran dapat bersifat homogen atau heterogen.

Dalam proses plastic injection molding, Mixing (mencampur) merupakan langkah pertama kesiapan bahan baku untuk molding (German 1990). Kualitas bahan baku sangat penting hingga kesalahan dalam pemilihan bahan baku ini tidak dapat diperbaiki dalam proses selanjutnya. Pencampuran menetapkan karakteristik dan keseragaman yang dibutuhkan PIM dan dengan demikian tingkat

keseragaman diharapkan dalam kondisi yang optimal dalam cetakan berikutnya dan kegiatan sintering.

Tujuan pencampuran adalah untuk melapisi partikel dengan pengikat, untuk memutus aglomerat, dan untuk mencapai distribusi seragam pengikat dan ukuran partikel seluruh bahan baku. Selanjutnya beberapa komponen dari binder harus tipis dan tersebar diantara partikel, untuk mendapatkan ini beberapa detail harus menjadi pertimbangan yang penting. Untuk binder thermoplastic

pencampuran dilakukan pada temperatur yang lebih tinggi/menengah karena disini gaya gunting yang terjadi cukup dominan.

Pencampuran dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, yaitu sebagai berikut:

a. Pencampuran cairan larut

Campuran cairan larut adalah pencampuran sederhana fisik terdiri penggabungan dua atau lebih material hingga partikel, bagian, atau tetes masing-masing komponen disebarluaskan dalam satu sama lain secara memuaskan. Tingkat pencampuran atau keintiman dari partikel adalah masalah penilaian subjektif seperti apa yang diperlukan. Data yang spesifik yang dibutuhkan meliputi:

• Proporsi relatif dari cairan yang akan dicampur.

• Waktu yang tersedia untuk mendapatkan akhir campuran.

Evaluasi dari waktu yang tersedia cukup penting karena memiliki pengaruh yang besar terhadap tenaga kuda mixer. Input tenaga kuda dipilih untuk memberikan sejumlah turnovers batch dalam periode waktu tertentu. Dengan

memperpanjang jangka waktu, tenaga kuda input bisa berkurang, atau sebaliknya meningkatkan tenaga kuda input akan mengurangi campuran waktu.

Jumlah turnovers batch yang diperlukan untuk mencapai memuaskan campuran sangat variabel. Sebagai contoh, 12 turnovers harus memberikan campuran cairan mudah larut viskositas dan densitas yang sama seperti alkohol dan air. Namun, sebanyak 36 turnovers mungkin diperlukan untuk mudah larut dari viskositas cairan yang sangat berbeda seperti glukosa dan air.

b. Suspensi padat

Suspensi padat adalah juga pekerjaan fisik yang melibatkan pencampuran sederhana menangguhkan padatan tidak larut dalam cairan. Data yang spesifik yang dibutuhkan meliputi:

• Persentase padatan, ukuran partikel, dan kecepatan pengaturan di kaki per detik.

• Kemudahan membasahi dari zat padat (Lihat juga Dispersi)

• Jenis suspensi yang dibutuhkan (a) suspensi seragam dari semua partikel, atau (b) suspensi off-bawah semua padatan.

c. Dispersi

Dispersi biasanya didefinisikan sebagai campuran dari dua atau lebih cairan non-larut, atau padatan dan cairan, menjadi massa pseudo-homogen yang lebih atau kurang stabil yang diukur oleh kehidupan sebelum perpisahan terlihat terjadi. Hal ini dapat mencakup berbagai jenis produk dari slurries untuk dispersi berat seperti pasta pigmen, mendempul senyawa, dll Power input per satuan

volume dapat sangat bervariasi. Baling-baling konvensional atau turbin pada baling-baling khas dan kecepatan turbin yang memadai dalam beberapa aplikasi. Di lain, impeler kecepatan tinggi memperkenalkan geser yang lebih tinggi dan intensitas yang lebih besar dari agitasi yang diinginkan untuk memenuhi masalah menyebar dalam jangka waktu yang wajar. Beberapa aplikasi dapat menyebar rutin, yang lain mungkin memerlukan data eksperimen untuk menentukan tipe terbaik dari mixer.

Data tambahan yang diperlukan termasuk :

• Jenis dispersi (cair-cair, padat dalam bentuk cair, gas dalam cair).

• Relatif jumlah setiap tahap.

• Viskositas produk akhir, jika diketahui, bersama dengan rincian kondisi viskositas sementara atau interim yang lebih ekstrim dari kondisi awal atau akhir.

• Tingkat penambahan satu komponen ke lain, dan di mana urutan.

• Jika padatan yang hadir, beberapa ekspresi untuk kemudahan atau kesulitan pembasahan. Beberapa bahan yang bersifat halus cahaya cenderung mengapung di permukaan cairan, sedangkan yang lain mungkin cenderung untuk membentuk aglomerat yang menolak pembasahan lengkap. Kedua kondisi membutuhkan intensitas lebih besar agitasi untuk menyelesaikan dispersi.

• Waktu yang tersedia untuk menciptakan dispersi. Dimana kandungan padatan rendah, padatan mudah dapat dibasahi, dan aglomerat tidak membentuk, persyaratan aplikasi dan tenaga kuda yang mirip dengan

suspensi padatan. Sebuah perubahan waktu yang tersedia memiliki pengaruh yang sangat sedikit pada tingkat daya kuda karena bahan tersebut biasanya tersebar secepat itu ditambahkan. Dalam lebih daya kuda aplikasi tingkat dan sulit waktu yang tersedia biasanya memiliki hubungan yang pasti karena tidak perlu hanya untuk geser tinggi tetapi untuk omset memadai.

• Kehalusan dispersi perlu dihasilkan oleh mixer. Hal ini berlaku untuk dispersi padat dalam cairan dan biasanya ditunjuk sebagai ukuran mikron partikel. Beberapa dispersi dianggap lengkap bila hanya halus dalam penampilan, yang lainnya mungkin memerlukan pengurangan aglomerat dengan ukuran mikron tertentu maksimal. Aglomerat terbentuk setelah entrainment awal padatan dapat dikurangi lebih mudah sampai titik tertentu, setelah pengurangan lebih lanjut menjadi sangat lambat dengan tingkat daya kuda konvensional. Dalam kondisi ini, jika waktu adalah penting, tenaga kuda tinggi khusus, geser tinggi, mixer omset tinggi akan diperlukan. Jika pengolahan berikutnya (atau pengurangan partikel dalam jenis peralatan lainnya, seperti roller, pasir atau pabrik koloid, direncanakan, ini harus dinyatakan karena akan menyederhanakan pekerjaan menyebar dibutuhkan mixer.

d. Dissolving (pembubaran)

Dissolving umumnya mengacu pada melarutkan yang solid dalam cairan. Berikut kebutuhannya adalah untuk memberikan laju aliran yang baik cair masa lalu permukaan padatan. Secara umum, bahan kristal mudah larut jenis agitasi

yang menyediakan pembasahan awal dan suspensi padatan akan memuaskan semua aplikasi. Dalam kasus-kasus di mana makanan padat sulit untuk membubarkan atau mana lebih cepat melarutkan diinginkan, tingkat daya kuda yang lebih tinggi diperlukan.

Jenis melarutkan berbagai masalah yang dihadapi ketika padatan adalah bahan non-kristalin seperti karet alam dan sintetis, resin padat dan polimer komersial lainnya. Bahan-bahan ini pertama melunak dan menjadi sangat lengket. Partikel-partikel ini cenderung menggumpal menjadi massa yang lebih besar atau untuk mengikuti dinding kapal. Peningkatan viskositas solusi dalam hasil pelarutan, dengan viskositas akhir menjadi sangat tinggi dalam solusi yang memiliki kandungan tinggi padat. Pembubaran aplikasi jenis ini harus mempertimbangkan faktor viskositas sebagai bagian inheren dari masalah melarutkan.

e. Ekstrasi

Dalam aplikasi pencampuran, ini didefinisikan sebagai pemisahan satu atau lebih komponen dari suatu campuran dengan menggunakan cairan pelarut. Setidaknya salah satu komponen harus bercampur dengan atau hanya sebagian terlarut dalam cairan ekstraktif sehingga setidaknya dua tahap terbentuk selama dan setelah proses ekstraksi. Ekstraksi operasi umumnya dipecah menjadi berikut:

• Cair-cair ekstraksi, dimana campuran cairan dirawat dan dua fase yang terbentuk adalah kedua cairan.

• Pencucian, di mana satu atau lebih komponen dari campuran padat dikeluarkan oleh pengobatan cair.

• Mencuci, yang mirip dengan pencucian kecuali bahwa padatan dihapus biasanya hadir hanya pada permukaan padat daripada seluruh fasa padat.

• Precipitive ekstraksi, di mana suatu sistem cairan homogen dari dua atau lebih komponen ini disebabkan untuk dipecah menjadi dua tahap dengan penambahan komponen ketiga.

Dalam semua sistem ini, agitasi digunakan untuk meningkatkan rendemen dengan area kontak meningkatkan dan koefisien perpindahan massa. Geser tinggi dan omset tinggi pada umumnya diberikan untuk membubarkan tahapan dalam ekstraksi cair-cair dan pencucian dengan tingkat daya kuda mirip dengan dispersi. Namun, mencuci dan ekstraksi precipitive biasanya hanya memerlukan agitasi ringan mirip dengan pencampuran.

Ekstraksi dapat dilakukan di dalam sebuah bejana tahap tunggal, atau dalam serangkaian bejana. Kolom lawan ekstraksi terus menerus telah menjadi kepentingan dalam beberapa tahun terakhir karena dapat menangani cukup laju aliran tinggi melalui daerah pencampuran yang relatif kecil dengan kecepatan-di tingkat aliran proses.

Ekstraksi persyaratan pemrosesan sangat bervariasi tergantung pada operasi yang akan dilakukan bahwa tidak praktis untuk mencoba untuk tabulasi data tertentu yang diperlukan. Biasanya yang terbaik adalah mencoba untuk mengklasifikasikan di bawah salah satu operasi lain seperti suspensi atau dispersi padatan.

Ada banyak metode pencampuran mengasumsikan bahwa serbuk merupakan cairan, dan pencampuran didominasi oleh difusi yang melintang terhadap bidang gaya gunting. Tetapi model difusi ini kurang sesuai untuk campuaran PIM (plactic injection molding), karena mengabaikan sifat gumpalan serbuk pada saat mixing. satu hal yang penting adalah meramalkan waktu yang diperlukian untuk mendapatkan campuran yang homogen.

Proses pencampuran memungkinkan bahan pengikat untuk berpindah diantara permukaan pertikel bahan campuran untuk mencapai keseragaman. Tingkat keseragaman diperoleh berdasarkan sifat alami (dasar) dari setiap komponen campuran dan tehnik pencampurannya serta pengaruh kondisi.

2.1.2. Metode Pencampuran

Proses pencampuran memungkinkan bahan pengikat untuk berpindah diantara permukaan pertikel bahan campuran untuk mencapai keseragaman. Tingkat keseragaman diperoleh berdasarkan sifat alami (dasar) dari setiap komponen campuran dan tehnik pencampurannya serta pengaruh kondisi.

Beberapa tehnik dalam proses pencampuran dapat diuraikan sebagai berikut :

1. Pencampuran Reaksi

Metode pencampuran reaksi merupakan satu metode yang begitu inovatif. Penggunaan metode ini memudahkan dalam penyamarataan sifat dan karakteristik

bila terdapat material baru yang memiliki ketidaksesuaian yang tinggi. Proses ini seringkali melibatkan penambahan bahan reaktif ketiga, seperti bahan multifungsional co-polimer atau katalis trans-reactive. Peningkatan kemampuan campuran reaktif untuk memperlihatkan efek emulsi rantai plastik atau bahan co-polimer tambahan yang terbentuk selama proses pencampuran. Campuran yang lebih sempurna dengan tingkat produktif yang tinggi dapat diperoleh dengan metode ini, tetapi harus melalui pengendalian proses produksi yang lebih intensif.

2. Polimerisasi

Metode polimerisasi digunakan untuk mempersiapkan campuran bahan plastik, terutama pada polimerisasi emulsi. Bahan-bahan plastik dibutuhkan dalam bentuk latek atau emulsi. Proses pencampuran bahan latek yang ukurannya sangat kecil, akan berkurang dalam skala satu mikron atau lebih, saat pemisahan yang sempurna oleh air. Tidak ada pengaruh panas, tegangan dan bahan pengikat, jika latek diuapkan atau dibekukan. Campuran bahan plastik yang padat biasanya dapat diperoleh dengan proses pemisahan antara kedua komponen.

3. Pencampuran secara Mekanik

Pencampuran antara dua atau lebih bahan plastik pada titik cairnya merupakan praktek proses pemesinan secara langsung. Komposisi campuran sudah ditemukan dan ditentukan dengan jelas. Pencampuran mekanik molekul plastik pada titik cairnya diperkirakan akan berjalan lambat dan tidak utuh. Suhu pencampuran harus diatas suhu cair (Tm) dari unsur plastik yang menjadi komponen dalam campuran. Untuk alasan ekonomi, pencampuran secara mekanik lebih mendominasi. Ukuran partikel pada fase pemisahan sangat perlu

dipertimbangkan untuk mengoptimalkan kinerja campuran. Biasanya pencampuran mekanik hanya memproduksi campuran kasar. Sifat campuran sangat dipengaruhi oleh kecepatan dan suhu pencampuran. Keseragaman campuran hanya dapat dicapai setelah tahap proses pencairan. Contoh mesin yang digunakan pada pencampuran mekanik, antara lain :

 Two Roll Mill

Two-roll mill terdiri dari dua buah roll horizontal yang paralel dan berputar pada arah yang berbeda. Jarak antara kedua roll dibuat dengan jarak tertentu sehingga dapat diatur/distel karena memiliki bantalan blok pada sisi bagian depan secara berlawanan dengan setelan screw. Roll balik berputar lebih cepat ketimbang roll maju sesuai perbandingan yang disebut ”friction ratio”. Friction rasio yang tinggi digunakan untuk menyaring campuran. Putaran roll menarik campuran kearah jepitan, yang merupakan pembersih pada roll. Permukaan sisa bagian roll digunakan untuk mengangkut kembali bahan mentah kearah jepitan untuk proses pencampuran berikutnya. Sebahagian besar kerja dilakukan dengan lambat pada roll bagian depan selama proses penggabungan campuran. Air dingin dialirkan melalui rongga roll untuk mendinginkan material masuk yang mengalami kontak langsung dengan permukaan roll selama proses pencampuran.

Gambar 2.1 Proses pencampuran pada mesin two roll mill

 Internal Mixer

Alat penekan bertekanan tinggi seperti internal mixer digunakan untuk memanaskan dan mestabilkan perubahan campuran. Alat ini terdiri dari dua buah rotor horizontal yang terbungkus. Kerja yang dilakukan mesin ini terjadi antar rotor dan antara rotor dengan jaket. Bentuk rotor ini menyerupai bentuk mesin pencampur axial sepanjang arah maju. Campuran masuk ke ruang pencampur melalui saluran masuk vertikal yang ditempatkan pada pengarah penekan yang bergerak secara hidrolik. Permukaan penekan sebelah bawah merupakan bagian dari ruang pencampuran. Campuran yang sudah merata disalurkan melalui bagian bawah dinding ruang pencampuran. Terdapat rongga yang kecil antara kedua rotor yang biasanya dijalankan pada kecepatan yang berbeda antara rotor dan dinding ruang pencampuran. Dari bentuk rotor dan gerakan penekan selama proses dapat dipastikan semua partikel campuran mengalami shear stress yang intensif pada celah (rongga) antara kedua rotor.

Gambar 2.2 Proses Pencampuran padaInternal Mixer

4. Solusi Pencampuran (Solution Mixer)

Pada metode ini, bahan plastik yang dicampur akan menyatu bersama dengan pelarut. Hal ini akan menghilangkan atau paling tidak meminimalisir permasalahan kinetik yang terjadi selama proses pencampuran yang tidak sempurna dan perubahan struktur kimia yang disebabkan oleh panas dan shear stress. Solusi pencampuran sangat bermanfaat untuk pembelajaran mekanisme dasar kristalisasi dan parameter interaksi.

2.1.3. Mekanisme Pencampuran

Dalam bentuk bubuk pencampuran dua dimensi yang berbeda dalam proses pencampuran dapat ditentukan konvektif pencampuran dan intensif pencampuran. Dalam kasus bahan campuran konvektif di mixer diangkut dari satu

lokasi ke lokasi lain. Jenis proses pencampuran akan menyebabkan keadaan kurang memerintahkan di dalam mixer, komponen yang harus dicampur akan didistribusikan ke komponen lainnya. Dengan maju waktu campuran akan menjadi lebih dan lebih secara acak dipesan. Setelah waktu pencampuran tertentu negara acak utama tercapai. Biasanya jenis ini diterapkan untuk pencampuran bahan-bahan gratis-mengalir dan kasar. Kemungkinan ancaman selama pencampuran makro adalah-de pencampuran komponen, karena perbedaan dalam ukuran, bentuk atau densitas dari partikel yang berbeda dapat menyebabkan segregasi. Dalam rentang pencampuran konvektif, Hosokawa memiliki beberapa proses yang tersedia dari mixer silo ke mixer horizontal dan pencampur kerucut. Jenis yang paling terkenal adalah Vrieco-Nauta ® mixer, karena kemampuannya itu untuk campuran bahan tanpa segregasi.

Ketika bahan kohesif, yang merupakan kasus dengan misalnya partikel halus dan juga dengan material yang basah, konveksi pencampuran tidak lagi cukup untuk mendapatkan campuran secara acak dipesan. Yang kuat relatif antar-partikel kekuatan akan membentuk benjolan, yang tidak rusak oleh kekuatan transportasi ringan di mixer konvektif. Dalam rangka memperkecil ukuran benjolan pasukan tambahan yang diperlukan; energi lebih intensif yaitu pencampuran diperlukan. Pasukan tambahan ini dapat menjadi dampak kekuatan atau gaya geser.

2.2. Defenisi Hot Press

Hot press merupakan suatu perlakuan dengan menggunakan mesin press panas yang digunakan untuk menyampaikan konsep 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 atau dengan operasi dari sebuah proses sekrup disesuaikan untuk mentransfer energi, (dalam bentuk tekanan), untuk materi.

Suhu berkisar diperlukan tergantung pada respon panas dari bahan yang digunakan. Contoh dari produk jadi akan menjadi dash board plastik dari sebuah mobil ekonomi atau sejumlah berbentuk potongan yang membentuk mobil, mesin, furnitur, dll. Menekan telah digunakan selama ratusan tahun, jauh sebelum penerapan listrik dan hidrolika. Pengolahan cair dari buah-buahan dan sayuran, seperti zaitun dan anggur telah bekerja hand-made, menekan sekrup kayu dan perangkat serupa lainnya yang akan memberikan tekanan yang cukup untuk membuat jus atau minyak.

Salah satu jenis tertua mesin press adalah mesin cetak. Asli terdiri dari basis perancah yang kertas ditempatkan. Pada sebuah pelat atas, (platen), bentuk cetak ketik ditempatkan, tangan tinta, dan menurunkan untuk menghubungi kertas di bawah ini.

Dengan mengencangkan pelat terhadap kertas menggunakan sebuah gelendong, tekanan diberikan dan mencetak didirikan. Selama berabad-abad, platen yang modern. Kemudian silinder menekan dan menekan rotary dikembangkan yang sangat meningkatkan tingkat produksi.

2.3. Definisi Plastic Injection Molding

Plastic Injection Molding ( PIM ) merupakan salah satu proses injection molding yang sering digunakan untuk menghasilkan atau memproses komponen-komponen yang kecil dan berbentuk rumit (Boses 1995), Proses Injection Molding mampu menghasilkan bentuk rumit dalam jumlah besar maupun kecil pada hampir semua jenis bahan termasuk logam, keramik, campuran logam dan plastik.

Secara umum proses PIM dibagi menjadi beberapa tahap seperti pada gambar 2.1 (German 1990). Proses ini dimulai dengan mencampur bahan baku plastik. Kemudian campuran ini dibutirkan lalu disuntik ke dalam cetakan (mould)

Serbuk

Binder

Campuran Butiran

Pencetakan

Debinding Sintering Selesai Keluaran

Gambar 2.3 Tahapan Proses Plastic Injection Molding ( PIM ) (German 1990 )

2.4. Pengenalan Bahan Baku

Istilah plastik dan polimer sering kali dipakai secara bergantian. Faktanya, plastik adalah suatu material hasil rekayasa yang tidak sederhana dalam struktur molekulnya melainkan memiliki komposisi yang rumit, yang dengan sengaja diatur untuk memenuhi aplikasi – aplikasi spesifik yang diinginkan. Plastik merupakan polimer yang ditambah kan dengan aditif, dimana aditif merupakan material yang dapat meningkatkan kemampuan (properties) polimer.

1. Crystallinity (kristalinitas)

Struktur polimer yang tidak tersusun secara teratur umumnya memiliki warna transparan. Karakteristik ini membuat polimer dapat digunakan untuk berbagai aplikasi seperti pembungkus makanan, kontak lensa dan sebagainya. Semakin tinggi derajat kristalisasinya, semakin sedikit cahaya yang dapat melewati polimer tersebut.

2. Thermosetting dan Thermoplastic (Daya tahan terhadap panas)

Berdasarkan ketahanannya terhadap panas, polimer dibedakan menjadi polimer

thermoplastic dan thermosetting. Polimer thermoplastic dapat melunak bila dipanaskan, sehingga jenis polimer ini dapat dibentuk ulang. Sedangkan polimer

thermosetting setelah dipanaskan tidak dapat dibentuk ulang. Ketahanan polimer terhadap panas ini membuatnya dapat digunakan pada berbagai aplikasi antara lain untuk insulasi listrik, insulasi panas, penyimpanan bahan kimia dan sebagainya.

3. Branching (percabangan)

Semakin banyak cabang pada rantai polimer maka densitasnya akan semakin kecil. Hal ini akan membuat titik leleh polimer berkurang dan elastisitasnya bertambah karena gaya ikatan intermolekularnya semakin lemah.

Taktisitas menggambarkan susunan isomerik gugus fungsional dari rantai karbon. Ada tiga jenis taktisitas yaitu isotaktik dimana gugus-gugus subtituennya terletak pada satu sisi yang sama, sindiotaktik dimana gugus-gugus subtituennya lebih teratur, dan ataktik dimana gugus-gugus subtituennya terletak pada sisi yang acak.

Pada dasarnya plastik secara umum digolongkan ke dalam 3 (tiga) macam dilihat dari temperaturnya, yakni :

1. Bahan Thermoplastik (Thermoplastic) yaitu akan melunak bila dipanaskan dan setelah didinginkan akan dapat mengeras. Contoh bahan thermoplastik adalah : Polistiren, Polietilen, Polipropilen, Nilon, Plastik fleksiglass dan Teflon.

2. Bahan Thermoseting (Thermosetting) yaitu plastik dalam bentuk cair dan dapat dicetak sesuai yang diinginkan serta akan mengeras jika dipanaskan dan tetap tidak dapat dibuat menjadi plastik lagi. Contoh bahan thermosetting adalah : Bakelit, Silikon dan Epoksi.

3. Bahan Elastis (Elastomer) yaitu bahan yang sangat elastis. Contoh bahan elastis adalah : karet sintetis.

Beberapa keuntungan plastik adalah :

1. Massa jenis rendah (0,9-2,2 [g/cm3])

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

3. Tahan terhadap korosi kimia karena tidak terionisasi untuk membentuk elektron kimia. Pada umumnya tahan terhadap larutan kimia, dan logam juga sangat sukar untuk larut.

4. Mempunyai permukaan dan penampakan yang sangat baik dan mudah diwarnai.

Kerugian plastik adalah :

1. Modulus elastisnya rendah.

2. Mudah mulur (Creep) pada suhu kamar. 3. Maksimum temperatur nominalnya rendah. 4. Mudah patah pada sudut bagian yang tajam.

2.5. Pemanfaatan Polimer

Penggunaan polimer dalam kehidupan sehari – hari yang telah dikenal dan digunakan secara umum yaitu:

1. Polyurethanes

Polyurethanes banyak digunakan untuk produk-produk yang terbuat dari

foam, serat, dan yang digunakan untuk elastomer dan pelapis (coating).Aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari misalnya untuk pembuatan wadah dari foam, untuk industri garmen, untuk aplikasi bahan bangunan dan sebagainya.

2. Polyester

Poliester dibentuk dari monomer-monomer ester.Salah satu contoh polimer ini adalah dakron.Dakron digunakan sebagai serat tekstil. Selain dakron dikenal pula Mylar, yang digunakan sebagai pita perekam magnetik

3. Polypropylene (PP)

Biasanya digunakan untuk membuat karung, tali, botol dan sebagainya. 4. Polyethylene (PE)

Biasanya digunakan untuk pembungkus makanan, kantung plastik, ember dan sebagainya.

5. Akrilat (flexiglass)

Beberapa polimer dibuat dari asam akrilat sebagai monomernya.Polimetilmetakrilat atau flexiglass merupakan plastik bening, keras tetapi ringan.Polimer jenis ini banyak digunakan untuk kaca jendela pesawat terbang dan mobil.

6. Bakelit

Bakelit banyak digunakan untuk alat-alat listrik. 7. PVC

PVC (polivinilklorida) biasanya digunakan untuk membuat pipa, selang, pelapis lantai dan sebagainya

8. Teflon

Teflon atau politetrafluoroetilena memiliki sifat yang tahan terhadap bahan kimia dan panas, sehingga seringkali digunakan untuk pelapis tangki atau panci anti lengket

9. Karet alam dan karet sintetis

Karet diperoleh dari getah pohon karet (lateks).Karet alam merupakan polimer isoprena.Karet sintetis terdiri dari beberapa macam, misalnya polibutadiena, polikloroprena dan polistirena.Karet sintetis yang telah

banyak dikenal yaitu SBR. SBR terdiri dari monomer stirena dan 1,3-butadiena, banyak digunakan untuk pembuatan ban mobil.

Berikut contoh penggunaan polimer dalam kehidupan sehari – hari:

Gambar 2.4 Penggunaan polimer dalam kehidupan sehari- hari

Faktor utama yang perlu diperhatikan dalam memilih bahan plastik meliputi :

1. Aplikasi

Sebelum memilih bahan plastik, perlu dipertimbangkan apakah bahan tersebut memenuhi kebutuhan aplikasi. Empat hal dapat dipertimbangkan sebagai parameter/kondisi untuk penggunaan

• Lingkungan penggunaan

Perlu meneliti pengaruh lingkungan terhadap produk yang dibuat dari bahan plastik yang digunakan. Pengaruh lingkungan tersebut meliputi suhu, kelembaban dan daerah kerja, kemungkinan kontak dengan gas, unsur kimia, atau larutan kimia, maupun keterbukaan alam (matahari, hujan atau radiasi)

• Jenis gaya eksternal yang dikenakan padanya

Perlu dianalisa jenis gaya eksternal seperti gaya tarik, lentur, kompresi, geser atau friksi yang dikenakan di bawah lingkungan tersebut di atas dan bagaimana kombinasi dari gaya-gaya di atas. Perlu diteliti apakah gaya-gaya ini dikenakan sebagai beban tumbukan, tegangan berulang atau gaya dinamis. Setelah mempertimbangkan faktor-faktor ini baru memilih bahan-bahan plastik yang memiliki ketahanan terhadap gaya eksternal.

• Situasi khusus

Setiap negeri mempunyai standar kualitas tidak sama, sehingga bahan yang dipilih harus memenuhi persyaratan standar di negara masing-masing, misalnya bahan plastik yang digunakan dalam bidang kelistrikan untuk di ekspor ke Amerika Serikat harus

memenuhi persyaratan “Standar UL” untuk keamanan termal dan listrik.

• Pengguna dan tujuan pemakaian

Faktor tersebut pantas memperoleh perhatian siapa pengguna produk tersebut misalnya anak-anak, atau orang dewasa baru dipertimbangkan pemilihan bahan yang sesuai atau tidak membahayakan. Selanjutnya mempertimbangkan di mana produk tersebut akan digunakan, apakah untuk tujuan produksi atau untuk konsumen umum, baru kemudian memilih jenis bahan plastik yang di kehendaki.

2. Sifat-sifat Bahan Plastik

Dengan mempertimbangkan faktor yang memenuhi aplikasi pemilihan bahan plastik, barulah memilih bahan plastik yang memiliki sifat-sifat bahan tersebut seperti berat spesifik, warna, transparansi, sifat, mekanik, elektronik, termal, kimiawi, durabilitas dan prosesabilitas. 3. Pertimbangan Ekonomis

Harga merupakan salah satu faktor penentu dalam pemilihan jenis bahan plastik baik dengan membandingkan harga produk saingan maupun dengan bahan plastik lain setelah mempertimbangkan biaya proses fabrikasi.

4. Keamanan dan Kesehatan

Merupakan salah satu faktor penting mempertimbangkan kesehatan dan keamanan orang yang bekerja pada proses fabrikasi dan atau pengguna prosuk akhir.

5. Limbah

Hal ini penting di carikan jalan keluar penanganannya, disertai kegiatan promosi daur ulang dalam proses proses produksi.

2.6. Bahan baku a. Polyethylene (PE)

Polyethylene merupakan polimer termoplastik yang mudah diolah maka dari itu sering di cetak dengan penekanan, injeksi, ekstruksi, peniupan dan hampa udara. Polyethylene massa jenis terendah terutama digunakan dalam bentuk tipis atau lembaran, misalnya : tas, botol-botol yang dapat dijepit tabung tinta pada pena, tali senar/dawai, isolator kabel, wadah alat dapur, botol minyak tanah, dan kantong tempat sampah. Sedangkan polyethylene massa jenis tinggi digunakan untuk perpipaan, mainan, filament tenunan dan peralatan rumah tangga.

Pada polyethylene massa jenis rendah, molekul-molekulnya tidak mengkristal secra baik tetapi memiliki banyak cabang. Polyethylene mengandung Disisi lain polyethylene tekanan rendah kurang bercabang dan merupakan rantai lurus karena itu massa jenisnya lebih besar sebab mengkristal secara baik sehingga memiliki kristalinitas tinggi. Karena kristal yang berbentuk baik itu

mempunyai gaya antar molekul yang kuat, maka bahan ini memiliki kekuatan mekanis yang tinggi dan titik lunak yang tinggi pula.

Polyethylene ini dibuat dengan jalan polimerisasi gas etilen yang dapat diperoleh dengan memberi hydrogen gas petroleum pada pemecahan minyak (nafia), gas alam atau asetelin.Melihat dan sangat bervariasi bergantung pada tipe polietilena. Pada tingkat komersil, polietilena berdensitas tinggi, titik lelehnya 135oC. Titik leleh polietilen HDPE mempunyai tingkat resistansi kimia yang sangat baik dan tidak larut pada temperatur ruang karena sifat kristalinitas mereka. Polietilena umumnya bisa dilarutkan pada temperatur yang tinggi dalam

Produknya mempunyai fleksibilitas pada suhu ruang maupun rendah, kedap air, tidak ber- reaksi dengan zat kimia, dapat disambung dengan cara dipanaskan dan dapat diberi warna. Produknya mencakup: cetakan es, baki, pencuci film, kain, kemasan, botol susu bayi, selang air, kabel koaksial dan bahan isolasi atau peredam getaran untuk frekwensi tinggi. Semua produk-produk diatas, dibuat dengan cara: cetak-injeksi, cetak-tiup atau ekstrusi.

Table 2.1 Sifat fisik, mekanis dan thermal dari Polyethylene

TYPICAL PROPERTIES of POLYETHYLENE

ASTM or UL test Property LDPE HDPE UHMW

PHYSICAL

D792 Density (lb/in³) (g/cm³) 0.033 0.92 0.035 0.95 0.034 0.93 D570 Water Absorption, 24 hrs (%) <0.01 0 0

MECHANICAL

D638 Tensile Strength (psi)

1,800-2,200 4,600 3,100 D638 Tensile Modulus (psi) - - 125,000 D638 Tensile Elongation at Yield (%) 600 900 - D790 Flexural Strength (psi) - - - D790 Flexural Modulus (psi) - 200,000 125,000 D695 Compressive Strength (psi) - - 2,000 D695 Compressive Modulus (psi) - - -

D785 Hardness, Shore D

D41-D50 D69

D62-D66 D256 IZOD Notched Impact (ft-lb/in) No

Break 3

No Break THERMAL

D696

Coefficient of Linear Thermal Expansion

(x 10-5 in./in./°F)

3 6 11

D648 Heat Deflection Temp (°F / °C)

at 66 psi 120 / 48

170 /

at 264 psi 105 / 36

150 / 40

180 / 82

D3418 Approx. Melting Temperature (°F / °C) 230 / 110 260 / 125 280 / 138 - Max Operating Temp (°F / °C) 160 /

71

180 /

82 180 / 82

C177

Thermal Conductivity (BTU-in/ft²-hr-°F) (x 10-4 cal/cm-sec-°C)

- - - - 2.92 10.06 UL94 Flammability Rating n.r. n.r. H-B

ELECTRICAL

D149 Dielectric Strength (V/mil) short time, 1/8" thick

460-700

450-500 900 D150 Dielectric Constant at 1 kHz

2.25-2.30

2.30-2.35

2.30-2.35 D150 Dissipation Factor at 1 kHz 0.0002 0.0002 0.0002 D257 Volume Resistivity (ohm-cm) at

50% RH 10

15

1015 1018

D495 Arc Resistance (sec) 135-160

200-250 250-350

b. Polyprophylene (PP)

Polipropilen dibentuk dengan berbagai tekni termoplastik, memiliki sifat-sifat listrik yang baik, tahan terhadap impak, kekuatan nya tinggi dan tahan terhadap suhu tinggi serta zat-zat kimia.

Serat polipropilen dapat dijalin untuk dijadikan tali/tambang, jala dan tekstil. Sering juga digunakan untuk membuat peralatan rumah sakit, laboratorium, mainan anak-anak, koper, perabotan, kemasan makanan, kotak TV dan isolasi listrik.

Polypropylene memiliki sifat – sifat yang serupa dengan polyethylene Sifat mekaniknya dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan jalan mencampurkan serat gelas dan pemuaian termal juga dapat diperbaiki sampai setingkat dengan bahan thermoseting. Sifat- sifat listriknya hampir sama dengan sifat-sifat pada

polyethylene. Tahan kimianya kira-kira sama bahkan lebih baik dari pada

polyethylene massa jenis tinggi.

Polypropylene paling umum digunakan untuk cetakan plastik, dimana hal ini disuntikkan ke dalam cetakan sementara cair, membentuk bentuk kompleks dengan biaya yang relatif rendah dan volume tinggi; contoh termasuk tutup botol, botol, dan alat kelengkapan. Polypropylene memiliki rumus molekul (C3H6)n. Massa jenisnya rendah (0,90 - 0,92) termasuk kelompok yang paling ringan diantara bahan polimer, dapat terbakar bila dinyalakan dibandingkan polyethylene

massa jenis tinggi. Titik lelehnyanya tinggi sekali (176°C), kekuatan tarik, kekuatan lentur dan kekuatannya lebih tinggi tetapi tahan impaknya lebih rendah terutama pada temperatur rendah.

Table 2.2 Sifat fisik, mekanis dan thermal dari Polpropylene

TYPICAL PROPERTIES of POLYPROPYLENE ASTM or

UL test Property Homopolymer

Co-Polymer

Flame Retardant PHYSICAL

D792 Density (lb/in³) (g/cm³) 0.033 0.905 0.033 0.897 0.035 0.988 D570 Water Absorption, 24 hrs (%) <0.01 0.01 0.02

MECHANICAL

D638 Tensile Strength (psi) 4,800 4,800 4,300 D638 Tensile Modulus (psi) 195,000 - - D638 Tensile Elongation at Yield (%) 12 23 28 D790 Flexural Strength (psi) 7,000 5,400 - D790 Flexural Modulus (psi) 180,000 160,000 145,000 D695 Compressive Strength (psi) 7,000 6,000 - D695 Compressive Modulus (psi) - - -

D785 Hardness, Rockwell R 92 80 -

D256 IZOD Notched Impact (ft-lb/in) 1.9 7.5 0.65 THERMAL

D696

Coefficient of Linear Thermal Expansion

(x 10-5 in./in./°F)

6.2 6.6 -

D648

Heat Deflection Temp (°F / °C) at 66 psi

at 264 psi

210 / 99 125 / 52

173 / 78 110 / 43

106 / 41 57 / 14 D3418 Melting Temperature (°F / °C) 327 / 164 _{327 /} 327 / 164

164

- Max Operating Temp (°F / °C) 180 / 82 170 / 77 180 / 82

C177

Thermal Conductivity (BTU-in/ft²-hr-°F) (x 10-4 cal/cm-sec-°C)

0.76-0.81 2.6-2.8 - - - - UL94 Flammability Rating HB n.r. V-O

ELECTRICAL

D149 Dielectric Strength (V/mil) short

time, 1/8" thick 500-660 475 500-650 D150 Dielectric Constant at 1 kHz 2.25 2.2-2.36 2.3 D150 Dissipation Factor at 1 kHz 0.0005-0.0018 0.0017 - D257 Volume Resistivity (ohm-cm) at

50% RH 8.5 x 10

14

2 x 1016 1015 D495 Arc Resistance (sec) 160 100 -

Sumber : Boedeker.com

2.7. Sifat Mekanik Polimer 2.7.1. Kekuatan (Strength)

Kekuatan merupakan salah satu sifat mekanik dari polimer. Ada beberapa macam kekuatan dalam polimer, diantaranya yaitu:

A. Kekuatan Tarik (Tensile Strength)

Kekuatan tarik adalah tegangan yang dibutuhkan untuk mematahkan suatu sampel. Kekuatan tarik penting untuk polymer yang akan ditarik, contohnya fiber, harus mempunyai kekuatan tarik yang baik.

B. Compressive strength

Adalah ketahanan terhadap tekanan.Beton merupakan contoh material yang memiliki kekuatan tekan yang bagus.Segala sesuatu yang harus menahan berat dari bawah harus mempunyai kekuatan tekan yang bagus. C. Flexural strength

Adalah ketahanan pada bending (flexing).Polimer mempunyai flexural strength jika dia kuat saat dibengkokkan.

D. Impact strength

Adalah ketahanan terhadap tegangan yang datang secara tiba-tiba.Polimer mempunyai kekuatan impak jika dia kuat saat dipukul dengan keras secara tiba-tiba seperti dengan palu.

2.7.2. Elongation

Semua jenis kekuatan memberitahu kita berapa tegangan yang dibutuhkan untuk mematahkan sesuatu, tetapi tidak memberitahu kita tentang apa yang terjadi pada sampel kita saat kita mencoba untuk mematahkannya, itulah kenapa kita mempelajari elongation dari polimer. Elongasi merupakan salah satu jenis deformasi. Deformasi merupakan perubahan ukuran yang terjadi saat material di beri gaya.% Elongasi adalah panjang polimer setelah di beri gaya (L) dibagi dengan panjang sampel sebelum diberi gaya (Lo) kemudian dikalikan 100%.

Elongation-to-break (ultimate elongation) adalah regangan pada sampel pada saat sampel patah.Elastomer memiliki ultimate elongation yang tinggi.

2.7.3. Modulus

Modulus diukur dengan menghitung tegangan dibagi dengan elongasi. Satuan modulus sama dengan satuan kekuatan (N/cm2).

2.7.4. Ketangguhan (Toughness)

Ketangguhan adalah pengukuran sebenarnya dari energi yang dapat diserap oleh suatu material sebelum material tersebut patah. Pengukuran dibawah kurva stress-strain menunjukkan toughness (ketangguhan).

2.8. Perilaku Thermoplastik Saat Dideformasi

Perilaku mekanika polimer thermoplastik sebagai respon terhadap pembebanan secara umum dapat dijelaskan dengan mempelajari hubungan antara struktur rantai molekulnya dan fenomena yang teramati.

Gambar 2.5 Spesimen Uji Tarik Dan Perilaku Polimer Thermoplastik Saat Mengalami Pembebanan Di Mesin Uji Tarik (Rahmat Saptono, 2007 )

Perilaku mekanik dari polimer thermoplastik secara umum dapat dikelompokkan menjadi 3 bagian, yaitu: (1) Perilaku Elastik, (2) Perilaku Plastik, dan (3) Perilaku Visko-Elastik. Berikut Kurva Tegangan Regangan Suatu Polimer Thermoplastik:

Gambar 2.6 Kurva Tegangan Regangan Suatu Polimer Thermoplastik (Rahmat Saptono, 2007 )

Perilaku thermoplastik secara umum adalah elastik non-linear yang tergantung pada waktu (time-dependent). Hal ini dapat dijelaskan dari 2 mekanisme yang terjadi pada daerah elastis, yaitu: (1) distorsi keseluruhan bagian yang mengalami deformasi, dan (2) regangan dan distorsi ikatan-ikatan kovalennya. Perilaku elastik non-inear atau non-proporsional pada daerah elastis terutama berhubungan dengan mekanisme distorsi dari keseluruhan rantai molekulnya yang linear atau linear dengan cabang.

Gambar 2.7 Perilaku Elastik Polimer Thermoplastik (Rahmat Saptono, 2007 )

Perilaku plastis pada polimer thermoplastik pada umumnya dapat dijelaskan dengan mekanisme gelinciran rantai (chain sliding). Ikatan sekunder sangat berperan dalam mekanisme ini sebagaimana diilustrasikan dalam gambar. Mula-mula akan terjadi pelurusan rantai liner molekul polimer yang keadaannya dapat diilustrasikan seperti ‘mie’ dengan ikatan sekunder dan saling kunci mekanik. Selanjutnya akan terjadi gelinciran antar rantai molekul yang telah lurus pada arah garis gaya.

Ikatan sekunder dalam hal ini akan berperan sebagai semacam ‘tahanan’ dalam proses gelincir atau deformasi geser (shear) antar rantai molekul yang sejajar searah dengan arah garis gaya. Dengan demikian dapat dijelaskan bahwa ikatan sekunder sangat menentukan ketahanan polimer thermoplastik terhadap

deformasi plastik atau yang selama ini kita kenal dengan kekuatan (strength) dari polimer.

Gelinciran rantai molekul polimer thermoplastik dapat pula dilihat sebagai aliran viskos dari suatu fluida. Kemudahan molekul polimer untuk dideformasi secara permanen dalam hal ini berbanding lurus dengan viskositas dari polimer. Dari persamaan umum dapat dilihat bahwa tegangan geser akan menyebabkan gradien kecepatan antar rantai molekul yang dapat menyebabkan deformasi permanen tergantung pada viskositasnya.

Gambar 2.8 Perilaku Plastik Polimer Thermoplastik (Rahmat Saptono, 2007 ) Perilaku penciutan (necking) dari polimer thermoplastik amorphous agak sedikit berbeda dengan perilaku penciutan logam pada umumnya. Hal ini disebabkan karena pada saat terjadi penciutan akan terjadi kristalisasi yang menyebabkan penguatan lokal pada daerah tersebut dan penurunan laju deformasi.

Gambar 2.9 Penciutan dan Kristalisasi Polimer Thermoplastik Amorphous

pada Pengujian Tarik (Rahmat Saptono, 2007 )

Visko-elastisitas berhubungan perilaku polimer thermoplastik saat dideformasi yang terjadi dengan deformasi elastis dan aliran viskos ketika beban diaplikasikan pada bahan. Hal ini berhubungan dengan ketergantungan perilaku bahan terhadap waktu pada saat deformasi elastis dan plastis. Secara sederhana perilaku viskoelastis dapat disimulasikan dengan mengkombinasikan persamaan Pegas Hooke dan Dashspot. Regangan, misalnya, dapat diasumsikan seri atau paralel, menggunakan Elemen Maxwell dan Elemen Voight-Kelvin.

Gambar 2.10 Deformasi pada polimer setelah pengujian tarik (Callister)

Keterangan Gambar 2.11: A. Elastis – Getas B. Elastis – Plastik C. Elastisitas tinggi

Gambar 2.11 Perbandingan kekuatan baja dengan termoplastik

BAB III METODOLOGI

3.1. Tahapan Penelitian

Berikut ini adalah diagram alir tahapan penelitian :

Polypropilen & Polyetilen

Mixer

Hydraulic Hot Press

Film Spesimen

PP : PE PP : PE PP : PE Neraca Analitik

Gambar 3.1 Diagram tahapan penelitian

3.2. Alat dan Bahan 3.2.1 Alat

3.2.1.1Mixer

Mixer yang digunakan berupa internal mixer. Kecepatan motor 1410 rpm dan kecepatan saat pencampuran 10 rpm.

Spesimen diuji tarik dengan mesin uji tarik Tarno test

Analisa Data

Gambar 3.2 Internal Mixer

Keterangan gambar 3.2 :

1. Indikator kuat arus dan tegangan 2. Pengatur temperature pencampuran 3. Tombol power pemanas pada mixer 4. Tombol penggerak motor

5. Motor 6. Hopper

7. Ruang pemanas danpencampuran

Internal mixer atau yang di sebut dengan mesin pencampur yang terdapat di laboratorium kimia polimer fakultas MIPA USU, adalah mesin yang bukan merupakan hasil dari pabrik yang memproduksi mesin internal mixer. Merupakan hasil rakitan, namun prinsip kerjanya sama dengan prinsip kerja pada mesin

internal mixer hasil pabrikan. 2

3

5 4

6

7 1

• Variasi temperatur pada mesin internal mixer ini adalah 0-400oC.

• Kecepatan mixer pada mesin internal mixer ini hanya satu variasi dan tidak terdapat/terlihat pada indikator, sehingga hanya dapat dihitung dengan menggunakan timer.

• Kapasitas mixer adalah 100gr

Pada mesin internal mixer ini terdapat beberapa bagian, yaitu:

1.Indikator

Gambar: Indikator

Indikator merupakan bagian yang menunjukkan besarnya kuat arus dan tegangan yang masuk pada alat pemanas dan motor penggerak yang terdapat pada

mesin, menunjukknan besarnya suhu pemanas pada mesin, dan juga untuk menghidupkan/mematikan pemanas dan motor penggerak.

2.mixer

Gambar: mixer

Merupakan alat untuk melakukan proses pencampuran, dimana pada alat ini terdapat pemanas untuk memanaskan bahan yang akan dicampur.

Kecepatan mixer pada alat ini tidak dapat dirubah, dengan kata lain, hanya memiliki satu variasi kecepatan yang hanya dapat dihitung dengan cara manual seperti penggunaan timer dan lain sebagainya.

3.Motor Penggerak

Gambar: Motor Penggerak

Motor penggerak ini digunakan untuk menggerakan mixer pada mesin

3.2.1.2 Neraca Analitik

Alat ini memiliki ketelitian yang tinggi, mampu menimbang zat atau benda sampai batas 0,001 gr. Neraca ini sangat peka, karena itu bekerja dengan neraca ini harus secara halus dan hati-hati. Alat ini digunakan penulis di Laboratorium Kimia Dasar MIPA USU.

Gambar 3.3 Neraca Analitik 1

2

3

Keterangan gambar 3.3 :

1. Bahan yang akan ditimbang 2. Landasan timbangang 3. Indikator

4. Tombol power

3.2.1.3 Hydraulic hot press

Mesin hydraulic hot press adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk membentuk suatu perlengkapan dari bahan plastik dengan menyampaikan konsep/sistem 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 energi, (dalam bentuk tekanan), untuk materi.

Pada penelitian ini digunakanlah mesin hydraulic hot press yang merupakan jenis rakitan, namun prinsip kerjanya sama dengan prinsip kerja mesin – mesin hasil pabrikan.

Gambar 3.4 Hydraulic hot press

Keterangan gambar 3.4 :

1. Pengatur temperature pencampuran 2. Panel power

3. Pemanas 4. Hydraulic 5. Rumah mesin 6. Ruang penekanan 1

2

3

4

5

3.2.1.4 Cetakan

Untuk pengambilan data sifat mekanik, ukuran spesimen dibuat sesuai standard ASTM D638 tipe IV dengan dimensi seperti gambar berikut:

Gambar 3.5 Cetakan Standard ASTM D638 tipe IV

Keterangan gambar 3.5 :

• Lo = Length overall (115 mm)

• L = Length of narrow section (33 mm)

• D = Distance between grips (65 mm)

• G = Gage length (25 mm)

• Wo = Width overall (19 mm)

• W = Width of narrow section (6 mm)

• Ro = Out radius (25 mm)

• R = Radius of fillet (14 mm)

• T = Thickness (2 mm) Lo

D L

Wo G

R Ro

3.2.1.5MesinUjiTarik

Merupakan alat yang digunakan untuk menghitung sifat mekanik spesimen. Sifat mekanik yang dapat diuji oleh mesin ini adalah :

- Kekuatan tarik (tensile strength) - Kekuatan tekan (compressive strength) - kekuatan bending (flexural strength)

Menggunakan piston yang digerakkan oleh pompa hidraulik Memiliki skala 100 kgf, 200kgf, 400kgf, 1000 kgf dan 2000 kgf.. Grafik pengujian yang dilakukan dicetak di kertasgrafik.

Gambar 3.6 MesinUjiTarik 1

6 5 4 3 2

Keterangan gambar 3.6 : 1. Pencekam spesimen 2. Indikator load 3. Indikator stroke 4. Skala uji tarik 5. Tombol power

6. Alat untuk menggambarkan grafik pengujian pada Kertas grafik 7. Mesin penggerak

Spesifikasi mesin uji tarik Tarno type SC – 2DE :

- Nama : Electronic System Universal Testing Machine - Pabrikan : Tokyo Japan

- Gaya max : 2000 kg f - Stroke : 250 mm

- Kec. Piston : 0 – 250 mm/min 3.2.2 Bahan Baku

Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah : Tabel 3.1 Bahan Baku dan Karakteristiknya

Bahan Baku TemperaturLeleh Berat/butir

Polipropilen (PP) 164 oC 0,025 gr

Polietilen (PE) 125 oC 0,025 gr

Gambar 3.7 Bahan Baku Polypropylene (PP)

Gambar 3.8 Bahan Baku polyethylene (PE)

3.3 Pembuatan Spesimen

3.3.1 Penimbangan Komposisi Formula

Sebelum menuju kearah pembuatan spesimen, bahan baku ditimbang terlebih dahulu untuk mendapatkan komposisi yang diinginkan. Dalam hal ini, penulis ingin menggunakan 50 gram polimer, yaitu campuran polypropylene dan

polyethylene. Alat yang digunakan adalah neraca analitik. Alat ini diperoleh penulis di Laboratorium Kimia Dasar MIPA USU.

Komposisi formula tersebut adalah :

- Formula 1 (Polypropylene 80% + polyethylene 20%) - Formula 2 (Polypropylene 70% + polyethylene 30%) - Formula 3 (Polypropylene 60% + polyethylene 40%) 3.3.2 Pembuatan Campuran Polimer

Pencampuran polypropylene dan polyethylene dilakukan dengan menggunakan alat yang bernama Internal Mixer. Temperatur yang digunakan bervariasi, yaitu 160oC, 165oC, 170oC, 175oC dan 180oC Komposisi formula PP : PE yang digunakan adalah (80% : 20%), (70% : 30%), (60% : 40%).

Campuran polimer yang dihasilkan dari proses pencampuran dengan

internal mixer seperti ditunjukkan pada gambar berikut :

3.3.3 Pembuatan Film Spesimen

Setelah mengalami pencampuran didalam internal mixer, campuran polimer tersebut akan dibuat film spesimen yaitu dengan memasukkannya ke dalam cetakan sesuai ketentuan untuk uji karakteristiknya yaitu standard ASTM D638 tipe IV dan ditekan dengan menggunakan hydraulic hot press. Lamanya penekanan dengan hydraulic hot press yaitu 30 menit. Berikut ini adalah gambar campuran polimer untuk pembuatan film spesimen sebelum ditekan dengan

hydraulic hot press.

Gambar 3.10 Campuran Polimer pada cetakan sebelum ditekan dengan hydraulic hot press.

Untuk tiap-tiap komposisi dan temperatur tersebut dicetak 3 buah spesimenuji tarik, dapat kita lihat pada table 3.2.

Tabel 3.2 Sampel hasil variasi komposisi volume bahan dengan variasi temperatur

Formula

Temperatur

Formula 1 (PP 80% + PE 20%)

Formula 2 (PP 70% + PE 30%)

Formula 3 (PP 60% + PE 40%)

(160°C)

Sampel 1 (Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 2 (Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 3 (Uji I, Uji II, Uji III)

(165°C)

Sampel 4 (Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 5 (Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 6 (Uji I, Uji II, Uji III)

(170°C)

Sampel 7 (Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 8 (Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 9 (Uji I, Uji II, Uji III)

(175°C)

Sampel 10 (Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 11 (Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 12 (Uji I, Uji II, Uji III)

(180°C)

Sampel 13 (Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 14 (Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 15 (Uji I, Uji II, Uji III)

Dalam bentuk diagram pohon Sampel hasil variasi komposisi volume bahan dengan variasi temperatur dapat kita lihat pada gambar 3.11 :

Suhu mixer 160°C

Komposisi Campuran PP 80% + PE 20%

Spesimen 1

Komposisi Campuran PP 70% + PE 30%

Komposisi Campuran PP 60% + PE 40%

Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 1 Spesimen 3 Spesimen 2 Spesimen 1 Spesimen 3 Spesimen 2 Spesimen 1 Spesimen 3 Spesimen 2 Komposisi Campuran PP 60% + PE 40% Komposisi Campuran

PP 70% + PE 30% Komposisi Campuran

PP 80% + PE 20%

Suhu mixer 165°C

Komposisi Campuran PP 80% + PE 20%

Komposisi Campuran PP 70% + PE 30%

Komposisi Campuran PP 60% + PE 40% Suhu mixer

Gambar 3.11 Diagram pohon sampel hasil variasi komposisi volume bahan baku dengan variasi temperatur

Dari tabel 3.2 dan gambar 3.11 diketahui bahwa terdapat lima variasi temperatur mixer dan tiga variasi komposisi bahan baku polypropylene dan

polyethylene dimana setiap kombinasi dicetak tiga spesimen, sehingga diproleh 45 buah spesimen yang kemudian akan diuji tarik.

Suhu mixer 175°C

Komposisi Campuran PP 80% + PE 20%

Komposisi Campuran PP 70% + PE 30% Komposisi Campuran

PP 60% + PE 40%

Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Komposisi Campuran PP 60% + PE 40% Komposisi Campuran

PP 70% + PE 30% Komposisi Campuran

PP 80% + PE 20%

Suhu mixer 180°C

3.3.4 Karakteristik Campuran Polypropylene dan Polyethylene

Untuk mengetahui karakteristik campuran polimer polypropylene dan

polyethylene, perlu dilakukan kekuatan uji tarik. Dari sini akan diperoleh tegangan dan regangan dari tiap film spesimen dengan komposisi formula yang berbeda. Hasil tersebut akan dibandingkan dengan polypropylene dan polyethylene murni. Apakah pencampuran polimer ini lebih baik dari pada dengan polimer murni 3.4 Cara Pengambilan Data

Cara pengambilan data pada penelitian ini yaitu dengan melakukan pengukuran dimensi dari tiap spesimen yang ada dan kemudian melakukan pengujian tarik dengan menggunakan mesin uji tarik Tarno type SC – 2DE dengan beban 100 kgf dan kecepatan tarik 20 mm/min sehingga didapat data yang selanjutnya dianalisis. Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis bahan. Deformasi bahan disebabkan oleh adanya beban tarik adalah dasar dari pengujian dan studi mengenai kekuatan, hal ini disebabkan beberapa alasan :

1. Mudah dilakukan

2. Menghasilkan tegangan yang seragam pada penampang

3. Kebanyakan bahan mempunyai kelemahan untuk menerima beban tegangan tarik yang seragam pada penampang. Maka dalam pengujian bahan industri, kekuatan adalah paling sering ditentukan.

BAB IV

DATA DAN ANALISA

4.1. Analisis Visual Spesimen

Pada penelitian ini, spesimen yang dihasilkan berbentuk film tipis dengan ketebalan 2 mm dan dibentuk sesuai dengan ASTM D638 Type IV. Tampilan film bahan Polipropilen (PP) : Polietilena(PE) : dengan komposisi 80% : 20% (F1), 70%: 30% (F2), dan 60% :40% (F3) dengan variasi temperatur pada internal mixer 160oC, 165oC, 170oC, 175oC, 180oC dapat dilihat seperti pada lampiran 1.

Dari gambar yang terdapat pada lampiran 1, dapat dilihat bahwa spesimen antara masing – masing komposisi tidak terdapat perbedaan warna yang berarti walaupun komposisi campuran dan juga temperatur pada proses pencampuran yang diberikan pada saat pencetakan berbeda. Selanjutnya film spesimen ini dilakukan uji mekanik yaitu Uji Tarik/Uji Kemuluran. Dari pengujian tarik ini nantinya akan diketahui berapa kekuatan spesimen, pertambahan panjang (elongasi), dan modulus elastisitas (E) spesimen.

4.2. Hasil Uji Mekanik Spesimen

Terdapat 45 spesimen yang telah diuji kekuatan tariknya yang terdiri dari variasi temperatur yaitu 160oC, 165oC, 170oC, 175oC, dan 180oC. Begitu juga dengan variasi komposisi PP : PE, yaitu (80% : 20%), (70% : 30%), dan (60% :40%). Data lengkap hasil Uji Tarik/Uji Mulur spesimen ditunjukkan pada tabel 4.1.

Tabel 4.1 Data hasil uji tarik/uji mulur spesimen ASTM D638 type IV

Temperatur

(oC)

Sampel

PP : PE

Tebal

(mm)

Lebar

(mm)

Luas

(Ao)

(mm2)

Tegangan

(kg.f)

Regangan

(mm/min)

160oC

F1 2,05 6,15 12,60 40,51 6,95

b 2,15 6,05 12,40 39,93 8,13

c 2,10 6,05 12,70 44,66 8,93

F2 2,05 5,90 12,09 40,99 7,98

b 2,05 6,05 12,40 32,26 9,34

c 2,00 6,15 12,30 28,81 18,19

F3 2,05 6,10 12,50 36,97 9,99

b 2,10 5,85 12,28 32,44 9,87

c 2,25 6,15 13,83 33,64 9,43

165oC

F1 2,05 6,05 12,40 46,08 10,61

b 2,10 6,10 12,81 43,47 12,75

c 2,05 6,10 12,50 39,22 8,94

F2 2,10 6,10 12,81 44,83 10,27

b 2,20 6,10 13,42 42,67 8,02

c 2,05 6,15 12,60 40,95 8,22

F3 2,10 6,15 12,91 43,58 9,43

b 2,05 6,10 12,50 40,58 10,04

c 2,10 6,15 12,70 46,42 11,92

170oC

F1 2,00 6,05 12,10 43,50 8,34

b 2,05 6,10 12,50 44,69 10,62

c 2,00 6,10 12,20 44,46 13,12

F2 2,05 5,80 11,89 44,81 9,29

b 2,10 5,90 12,39 40,87 7,09

c 2,05 5,90 12,09 38,56 12,14

F3 2,05 5,90 12,09 36,77 13,58

b 2,00 5,95 11,90 38,00 11,52

c 2,00 5,95 11,90 35,86 10,31

175oC b 2,10 5,90 12,39 53,45 17,91

c 2,20 5,90 12,98 48,62 10,28

F2 2,05 6,00 12,30 36,73 8,28

b 2,00 6,10 12,20 45,49 8,45

c 2,20 6,10 12,50 45,68 10,00

F3 2,00 6,10 12,20 40,85 7,50

b 2,00 5,85 11,70 40,35 10,97

c 2,00 5,95 11,90 39,24 9,46

180oC

F1 2,00 5,95 11,90 48,81 10,95

b 2,00 5,90 11,80 47,19 8,49

c 2,00 5,95 11,80 48,43 14,08

F2 2,00 6,20 12,40 38,35 8,85

b 2,00 5,85 11,70 43,02 8,35

c 2,00 5,95 11,90 41,34 8,56

F3 2,00 5,95 11,90 43,22 7,75

b 2,00 5,80 11,60 43,94 9,33

c 2,05 6,10 12,50 40,98 9,42

4.2.1. Suhu 160oC

• 80% PP : 20% PE (Spesimen a)

Berdasarkan tabel 4.1, maka kekuatan tarik, kemuluran, dan modulus elastis spesimen dapat dicari berdasarkan perhitungan sebagai berikut:

1 kgf=9,807N.

Luas penampang awal (Ao) 80% PP : 20% PE (Spesimen a) adalah :

Ao = 2,05 mm x 6,15 mm

Fmaks = 40,51 x 9,807 N = 397,281 N

Maka kekuatan tarik σmaks (stress) spesimen adalah :

Kemuluran ϵ merupakan perbandingan antara pertambahan panjang ΔL dengan panjang mula – mula Lo dimana panjang mula – mula spesimen 65 mm dan pertambahan panjang spesimen 6,95 mm maka diperoleh :

Modulus elastis (E) merupakan konstanta dari perbandingan lurus antara tegangan dan regangan. Besarnya modulus ini sama dengan angka kemiringan dari kurva tegangan – regangan yang berupa garis lurus pada bagian yang dekat ke titik 0.

Untuk perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada lampiran 3, dan hasilnya terdapat pada tabel 4.2

Tabel 4.2. Sifat Mekanik Spesimen

Temperatur

(oC)

Sampel

PP : PE

Kekuatan tarik (MPa) Kemuluran (%) Modulus Elastis (MPa)

160oC

F1 31,53 10,69 294,94

b 31,58 12,50 252,64

c 34,48 13,75 250,76

F2 33,24 12,27 270,98

b 25,51 14,36 177,67

c 22,97 27,98 82,09

F3 29,00 15,36 188,80

b 25,90 15,18 170,06

c 23,85 14,50 164,48

165oC

F1 36,44 16,32 223,28

b 33,27 19,61 169,65

c 30,77 13,75 223,78

F2 34,32 15,80 217,21

b 31,51 12,33 255,56

c 31,87 12,64 252,15

F3 33,10 14,50 228,31

b 31,83 15,44 206,20

c 35,84 18,33 195,55

170oC

F1 35,25 12,83 274,79

b 35,06 16,33 214,70

c 35,73 20,18 177,10

F2 36,95 14,29 258,64

b 32,34 10,90 296,78

c 31,27 18,67 167,33

F3 27,95 20,89 133,81

b 31,31 17,72 176,72

c 29,55 15,86 186,33

175oC

b 42,30 27,55 153,56

c 36,73 15,81 232,35

F2 29,28 12,73 230,05

b 36,56 13,00 281,28

c 35,83 15,38 232,96

F3 32,83 11,53 284,79

b 33,82 16,87 200,48

c 32,33 14,55 222,25

180oC F1 40,22 16,84 238,86

b 39,21 13,06 300,30

c 40,25 21,66 185,82

F2 30,33 13,61 222,85

b 36,05 12,84

c 34,06 13,16 258,88

F3 35,61 11,92 298,81

b 37,14 14,35 258,87

c 32,15 14,49 221,88

Gambar spesimen setelah dilakukan pengujian tarik dapat kita lihat pada lampiran 2.

Dari hasil perhitungan uji tarik yang telah dilakukan, maka diperoleh 5 sampel yang memiliki kondisi optimum, yaitu :

1. Temperatur 160oC, dengan komposisi PP80% : PE20% spesimen c. 2. Temperatur 165oC, dengan komposisi PP 80% : PE 20% spesimen a 3. Temperatur 170oC, dengan komposisi PP 70% : PE 30% spesimen a 4. Temperatur 175oC, dengan komposisi PP 80% : PE 20% spesimen b 5. Temperatur 180oC, dengan komposisi PP 80% : PE 20% spesimen c

Kurva tegangan – regangan spesimen pada kondisi optimum setelah pengujian tarik ditunjukkan seperti pada gambar berikut :

Gambar 4.1 Kurva Tegangan – Regangan Kondisi Optimum pada 80% PP : 20% PE 160oC spesimen c

Keterangan gambar 4.1 :

a. Titik puncak (ultimate strenght)

b. Titik batas Elastis – Plastis (yield point) c. Titik regangan

Penjelasan gambar 4.1 :

Gambar 4.1 merupakan gambar dari kurva hasil pengujian tarik Kondisi optimum pada 80% PP : 20% PE 160oC spesimen c yang sudah dilakukan pengujian. Dimulai dari titik nol yang merupakan awal dari penarikan spesimen, pergerakan garis menuju keatas (σ) menunjukkan kenaikan tegangan, sedangkan pergerakan garis menuju kekanan (ε) menunjukkan kenaikan regangan. Dengan kecepatan tarik 20 mm/min dan beban 100 kgf garis bergerak perlahan dari titik

Tegangan(σ)

Regangan(ε)

34,40

13,75 0

a

c b

nol menuju titik puncak tegangan setelah melewati titik yield point yang merupakan titik batas plastis – elastis. Sampai dititik ultimate strength yang merupakan titik puncak dan diketahui teganagan 34,40 Mpa yang kemudian garis pada kurva turun secara vertikal kebawah sehingga membentuk garis tegak lurus yang artinya spesimen yang diuji putus dengan regangan 13,70 %,

Jika dibandingkan dengan kurva tegangan – regangan polimer termoplastik tentang sifat material dari kurva tegangan regangan polimer thermoplastik (Wirjosentono B, 1995), diketahui bahwa spesimen yang dihasilkan adalah jenis spesimen yang keras dan rapuh.

Gambar 4.2 Kurva Tegangan – Regangan Kondisi Optimum pada 80% PP : 20% PE 165oC spesimen a

Tegangan(σ)

Regangan(ε)

b

c a

36,44

16,32

Keterangan gambar 4.2 :

a. Titik puncak (ultimate strenght)

b. Titik batas Elastis – Plastis (yield point) c. Titik regangan

Penjelasan gambar 4.2 :

Dengan kecepatan tarik 20 mm/min dan beban 100 kgf garis bergerak perlahan dari titik nol menuju titik puncak tegangan setelah melewati titik yield point yang merupakan titik batas plastis – elastis. Sampai dititik ultimate strength

yang merupakan titik puncak dan diketahui teganagan 36,44 Mpa yang kemudian garis pada kurva turun secara vertikal kebawah sehingga membentuk garis tegak lurus yang artinya spesimen yang diuji putus dengan regangan 16,32 %,

Jika dibandingkan dengan kurva tegangan – regangan polimer termoplastik tentang sifat material dari kurva tegangan regangan polimer thermoplastik (Wirjosentono B, 1995), diketahui bahwa spesimen yang dihasilkan adalah jenis spesimen yang keras dan rapuh.

Gambar 4.3 Kurva Tegangan – Regangan Kondisi Optimum pada 70% PP : 30% PE 170oC spesimen a

Keterangan gambar 4.3 :

a. Titik puncak (ultimate strenght)

b. Titik batas Elastis – Plastis (yield point) c. Titik regangan

Penjelasan gambar 4.3 :

Sama hal nya dengan kurva tegangan – regangan yang sebelum nya dibahas, dimulai dari titik nol, garis bergerak melewati titik yield point yang merupakan titik batas plastis – elastis dengan kecepatan 20 mm/min dan beban

Tegangan(σ)

Regangan(ε)

a

c b

0

14,29 36,95

100 kgf menuju puncak dengan kenaikan tegangan yang konstan hingga sampai dititik ultimate strength yang merupakan titik puncak dengan teganagan 36,95 Mpa yang kemudian garis pada kurva turun secara vertikal kebawah sehingga membentuk garis tegak lurus yang artinya spesimen yang diuji putus dengan regangan 14,29 %,

Gambar 4.4 Kurva Tegangan – Regangan Kondisi Optimum pada 80% PP : 20% PE 175oC spesimen b

Keterangan gambar 4.4 :

a. Titik puncak (ultimate strenght)

b. Titik batas Elastis – Plastis (yield point) c. Titik regangan

Penjelasan gambar 4.4 :

Regangan(ε) Tegangan(σ)

0

27,55 42,30

c a

(c)

Gambar 4.12 Kurva Tegangan – Regangan

a) F3 175oC spesimen a, (b) F3 175oCspesimen b, (c) F3 175oC spesimen c

(a) (b) Regangan(ε) Tegangan(σ)

Regangan(ε) Regangan(ε)

(c)

Gambar 4.13 Kurva Tegangan – Regangan

a) F1 180oC spesimen a, (b) F1 180oCspesimen b, (c) F1 180oC spesimen c Regangan(ε)

Tegangan(σ)

Regangan(ε) Regangan(ε)

(a) (b)

(c)

Gambar 4.14 Kurva Tegangan – Regangan

a) F2 180oC spesimen a, (b) F2 180oCspesimen b, (c) F2 180oC spesimen c Regangan(ε)

Tegangan(σ)

Regangan(ε) Regangan(ε)

Tegangan(σ)

(c)

Gambar 4.15 Kurva Tegangan – Regangan

a) F3 180oC spesimen a, (b) F3 180oCspesimen b, (c) F3 180oC spesimen c Regangan(ε)

Gambar 4.16 Kurva Tegangan – Regangan Kondisi Optimum pada PP 100% spesimen c

Regangan(ε) Tegangan(σ)

Gambar 4.17 Kurva Tegangan – Regangan Kondisi Optimum pada PE 100% spesimen b

Regangan(ε) Tegangan(σ)