Studi Experimental Pengaruh Variasi Temperatur Dan Putaran Terhadap Sifat Mekanik Campuran Polypropylen, Polyetylen Dan Fiber Glass Menggunakan Mesin Mixer Buatan Sendiri

DAFTAR PUSTAKA

[1] A. Hamsi, Pengaruh campuran 3% dan 4%PP pada aspal penetrasi 60/70 terhadap kekuatan tekan dan rendam air, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, USU (2014).

[2] A. Hamsi, The application of palm oil as a binder for injection molding process, Proceeding, Malaysian Engineer (2005) pp.80-83.

[3] Allcock, R.Harry. and Lampe, W.Frederick,1981, Contemporary Polymer Chemistry, Prentice-Hall. New Jersey.

[4] Clark,J.G,1991, Kimia Polimer,diterjemahkan oleh : drs. Harry Firman, M.Pd, ITB. Bandung.

[5] Charis. 2014. Pengetahuan Bahan Teknik dan Bahan Plastik. (online), (http:// charis7512.blogspot.co.id, diakses tanggal 2 November 2015)

[6] F. Gapsari dan P.H. Setyarini, Pengaruh fraksi volume terhadap kekuatan tarik dan lentur komposit resin berpenguat serbuk resin, Jurnal rekayasa mesin, Vol.1, No.2 (2010) pp 59-64.

[7] Hibbeler, R.C,2005, Mechanics of Materials, Sixth Edition, Pearson Education. Singapore.

[8] Bhatnagar, M.S,2004, A Textbook of Polymers,Volume-II, Indian Institute of Technology. New Delhi.

[9] Purba, Febrian. 2012. Mesin Pencampur Mixing Equipment. (online),

[10] I.Bauman, D. Curic dan M. Boban, Mixing of solid in different mixing devices,

S¯ adhan¯ a Vol. 33, Part 6 (2008) 721–731.

[11] I.Bauman, Solid-solid mixing with static mixer, Chem. Biochem. Eng. Q.15

(4) (2001) 159–165.

[12] O. Djuragic, J. Levic, S. Sredanovic dan L. Levic, Evaluation of homogeneity in feed by method of microtracers, Archiva Zoolechnica, 12:4 (2009) 85-91.

[13] Stevens, Malcolm.P,2007, Kimia Polimer,diterjemahkan oleh : Dr.Ir.Iis Sopyan, M.Eng, PT.Pradnya Paramita. Jakarta.

[14] Wikipedia, 2010. Elemen Pemanas. (online),

pada tanggal 17 Oktober 2015)

[15] Wikipedia, 2013. Sifat dan Karakteristik Material Plastik Polyethylene.

(online)

[16] Budinski G.Kenneth, and Budinski K.Michael,2010, Enginnering Materials, Ninth Edition, Pearson Education. New Jersey

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 1500C,1750C,2000C,2250C dan 2500C

Variasi putaran

N1= 52 Rpm, N2= 100

Rpm dan N3= 144 Rpm

Mulai

Kesimpulan Hasil Pencampuran

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.

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-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.

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 :

 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.

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 ()

NOUT = Nnetral = 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

11/36 x 233,57 x 11/15 . = 52 Rpm

• Perhitungan putaran di roda gigi II

Z3/Z4 x NOUT x Z7/Z8 ………(3.4) .18/31 x 233,57 x 11/15

. = 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 = 3000C

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 = p/v ………(3.6)

I = 2500 watt/220 volt = 11,3 ampere

Dan kita juga dapat menghitung hambatan yang terjadi pada elemen pemanas mixer dengan menggunakan rumus berikut ini :

R = v/I………(3.7)

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 m2

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

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)

= 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 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.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

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

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 0

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

2. Polyetylen

PE memiliki monomer etena (CH2 = CH2), 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, transparan/tidak 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

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 1500C,1700C,2000C,2250C dan 2500C

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

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 0C )

Formula 2 (T 0C )

Formula 3 (T 0C )

Formula 4 (T 0C )

Formula 5 (T 0C )

1

PP = 70 % PE = 20 % FG = 10 %

150 175 200 225 250

3. Setelah ditimbang masukan semua komposisi campuran kedalam wadah mixer

Untuk formula 1 menggunakan temperatur 1500C dengan putaran N1 = 52 rpm 5. Kemudian setelah temperature sudah di atur hidupkan mesin mixer dan

kemudian campur semua komposisi dengan putaran N1=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 1750C, formula 3 dengan komposisi sama dan temperaturnya 2000C, formula 4 dengan komposisi yang sama dan temperaturnya 2250C dan formula 5 dengan komposisi yang sama juga dan temperaturnya 2500C dengan putaran pengaduk sama yaitu N1=52 Rpm dan waktu yang sama yaitu 10 menit.

10.Lakukan sampai 5 variasi temperatur selesai di campur.lihat pada gambar 3.20 berikut.

3.5 Prosedur Pencetakan Spesimen Uji Tarik dan Pengujian Tarik Variasi Temperatur 1500C,1700C,2000C,2250C dan 2500C.

Adapun pencetakan specimen uji tarik yaitu sebagai berikut :

1. Hasil pencampuran dari setiap 5 variasi temperatur tersebut kemudian di potong kecil-kecil agar bisa di injeksi dengan mesin hidrolic hot press.dan dari setiap formula diatas akan dibentuk specimen uji tarik sebanyak 3 sampel,jadi untuk 5 formula diatas akan menghasilkan 15 sampel.lihat pada gambar 3.21 berikut.

Gambar 3.21 Hasil pencampuran setelah di potong kecil-kecil Untuk dilakukan proses hot press

2. Setelah sampel sudah selesai selanjutnya dilakukan pengujian tarik pada setiap sampel gunanya untuk mengetahui kekuatan tegangan tarik dan pertambahan panjang dari hasil pencampuran polypropylrn,polyetylen dan fiber glass tersebut.

Untuk lebih ringkasnya prosedur pencampuran dan pengujian yang dilakukan dapat dilihat pada gambar 3.22 berikut.

Gambar 3.22 Diagram alir proses pencampuran untuk variasi temperatur dan pengujian tarik

Pencampuran dengan mesin mixer

Pencetakan sampel (hidrolic hot press)

Pengujian tarik

Analisa data

Hasil Foto mikro

Penimbangan bahan

Polypropylen,polyetylen dan fiber

Mulai

kesimpulan Variasi temperatur

1500C,1750C,2000C,2250C dan 2500C

Hasil pencampuran

3.6 Prosedur Pencampuran Polypropylene,Polyetylen dan Fiber Glass Untuk Variasi Putaran N1=52 rpm, N2=100 rpm dan N3=144 rpm

Alat yang digunakan dalam pencampuran ini adalah :

7. Mesin mixer sebagai alat untuk mencampur polypropylene,polyetylen dan fiber glass

8. Thermometer sebagai alat untuk mengetahui suhu yang digunakan. 9. Cok sambung sebagai alat penghubung arus listrik

10.Tang sebagai penjepit

11.Timbangan digital sebagai alat untuk menentukan jumlah material yang akan dicampur

12.Stop watch untuk menentukan waktu yang akan di pakai.

Adapun tahapan yang dilakukan adalah sebagai berikut :

11.Siapkan mesin mixer untuk pencampuran

12.Timbang bahan dengan timbangan digital yaitu dengan komposisi : Polypropylene = 70 %

Polyetylen = 20 % Fiber glass = 10 %

Tabel 3.4 formula untuk pencampuran komposisi variasi putaran

No Komposisi T (0C ) N1 (rpm ) N2 (rpm ) N3 (rpm )

1

PP = 70 % PE = 20 % FG = 10 %

150 52 100 144

13.Setelah ditimbang masukan semua komposisi campuran kedalam wadah mixer

14.Setelah dimasukan dalam wadah , atur suhu pada pemanas mixer yaitu : Untuk formula 1 menggunakan temperatur 1500C dengan putaran N1 = 52 rpm 15.Kemudian setelah temperature sudah di atur hidupkan mesin mixer dan

kemudian campur semua komposisi dengan putaran N1=52 rpm 16.Waktu pencampuran dilakukan selama 10 menit.

17.Setelah 10 menit matikan mesin dan buka tutup wadah mixer kemudian ambil campuran polypropylene,polyetylen dan fiber glass didalam wadah.

18.Setelah di ambil maka untuk formula 1 telah selesai dicampur.

19.Maka setelah selesai formula 1,maka dilanjut ke formula 2 dengan komposisi yang sama dan temperature yang sama juga tetapi putarannya N2= 100 rpm, formula 3 dengan komposisi sama dan temperaturnya sama juga tetapi putarannya N3=144 rpm, dan waktu yang sama yaitu 10 menit.

3.8 Prosedur Pencetakan Spesimen Uji Tarik dan Pengujian Tarik Untuk Variasi Putaran N1=52 Rpm, N2=100 Rpm , N3=144 Rpm

Adapun pencetakan specimen uji tarik yaitu sebagai berikut :

3. Hasil pencampuran dari setiap 3 variasi putaran tersebut kemudian di potong kecil-kecil agar bisa di injeksi dengan mesin hidrolic hot press.dan dari setiap formula diatas akan dibentuk specimen uji tarik sebanyak 3 sampel,jadi untuk 3 formula diatas akan menghasilkan 9 sampel.

4. Setelah sampel sudah selesai selanjutnya dilakukan pengujian tarik pada setiap sampel gunanya untuk mengetahui kekuatan tegangan tarik dan pertambahan panjang dari hasil pencampuran polypropylrn,polyetylen dan fiber glass tersebut.

Untuk lebih ringkasnya prosedur pencampuran dan pengujian yang dilakukan dapat dilihat pada gambar 3.23 berikut.

Gambar 3.23 Diagram alir proses pencampuran untuk variasi putaran dan pengujian tarik

Pencampuran dengan mesin mixer

Pencetakan sampel (hidrolic hot press)

Pengujian tarik

Analisa data

Hasil Foto mikro

Mulai

Penimbangan bahan

Polypropylen,polyetylen dan fiber

Variasi putaran

N1= 52 Rpm, N2= 100

Rpm dan N3= 144 Rpm

kesimpulan Hasil pencampuran

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Perhitungan Untuk Pengujian Variasi Temperatur

1. untuk variasi temperatur 1500C,1750C,2000C,2250C, dan 2500C dengan komposisi :

Polypropylene (PP) = 70 %

Polyetylen (PE) = 20 %

Fiber glass (FG) =10 %

Bentuk sampel setelah di injeksi (hidrolic hot press) yang akan di uji tarik dapat dilihat pada gambar 4.1 berikut dan bentuk spesimen setelah dilakukan pengujian tarik,lihat gambar 4.2 berikut.

Gambar 4.1 spesimen sebelum di uji tarik

Untuk melihat hasil pengujian tarik untuk variasi temperatur dapat dilihat pada tabel 4.1 berikut.

Tabel 4.1 hasil pengujian tarik variasi temperatur

dari tabel 4.1 diatas cara menentukan tegangan tarik dan reganganya maka kita dapat menggukan rumus persamaan.

σ

max= ����

�0

………

ε =

∆�_� 0

�

100 %

………

(4.2)

Untuk mencari pertambahan panjang dan luas maka gunakan persamaan

ΔL = LI – L0 ………(4.3) A0 = lebar x tebal ………..(4.4)

Dari persaman diatas maka dapat dihitung tegangan tarik dan regangan untuk temperature 1500C sampel (a).

Maka :

A0= 8,30 X 5,98 = 49,63 mm

ΔL = 51,96 – 50 = 1,96 mm

Maka kekuatan tarik δmaks (stress) spesimen adalah :

σ

max=����_�0 =_49,63 1050 _��� = 21,15 �/��2 \

ε =

∆� �0 =

1,96 ��

50 �� � 100 % = 3,92 %

maka didapat nilai tegangan untuk temperatur 1500C pada sampel (a) adalah sebesar = 21,15 �/��2dan regangannya adalah sebesar = 3,92 %

untuk mendapatkan nilai tegangan tarik dan regangan dari setiap variasi temperatur 1500C,1750C,2000C,2250C, dan 2500C dapat menggunakan metode perhitungan yang sama.

Dari hasil perhitungan tabel diatas untuk variasi temperatur 1500C,1750C,2000C,2250C, dan 2500C maka di dapatlah nilai tegangan tarik dan regangan tarik rata - rata yang paling optimum terdapat pada temperatur 1500C yaitu sebesar = 17,58 N/mm2 dan regangannya sebesar = 4,59 %.

4.2. Hasil Perhitungan Untuk Variasi Putaran

Untuk variasi putaran yaitu N1 = 52 Rpm, N2 =100 Rpm dan N3 = 144 Rpm dengan dengan komposisi bahan polypropylene = 70 %, pelyetylen = 20% dan fiber glass = 10 %.untuk variasi putaran ini temperature yang digunakan adalah konstan yaitu 1500C karena pada temperature itu memiliki nilai yang paling optimum,lihat pada tabel 4.2 berikut

Untuk menghitung nilai tegangan tarik dan regangannya dari tabel 4.2 diatas dapat menggunakan rumus persamaan 4.1 dan persamaan 4.2.dilihat dari tabel pengujian tarik untuk variasi putaran diatas maka didapatkan nilai putaran yang paling optimum adalah terdapat pada putaran N1 = 52 Rpm yaitu mempunyai tegangan tarik rata - rata = 19,70 N/mm2 dan nilai regangan rata – ratanya sebesar = 23,61 %.

Dan berikut ini adalah tabel 4.3 nilai tegangan tarik untuk hasil pengujian polypropylen murni.

Tabel 4.3 data hasil pengujian tarik untuk polypropylen murni.

Dari tabel 4.3 diatas dapat kita lihat nilai tegangan tarik rata-rata untuk polypropylen murni yaitu sebesar 17,87 N/mm2, dan untuk nilai regangan tariknya yaitu sebesar 89,81 %.

4.3. Grafik Hasil Pengujian Tarik untuk Sampel Variasi Temperatur

Pengujian tarik dilakukan untuk mendapatkan kekuatan material yang telah mengalami proses percampuran menggunakan mixer buatan sendiri, hasil pengujian tarik seperti diperlihatkan pada gambar 4.3 berikut,

Gambar 4.3 grafik tegangan tarik variasi temperatur

Gambar 4.3 memperlihatkan rata-rata kekuatan tarik campuran PP, PE dan FG cenderung mengalami penurunan seiring dengan kenaikan temperatur percampuran. Kekuatan tarik maksimum dicapai pada temperature 1500C sebesar, temperatur ini PP umumnya. telah mengalami rekristalisasi dan mulai mengalami pelelehan sedangkan pada temperatur 2500C material sebagian besar mengalami pelelehan, hal ini tentunya akan mempengaruhi distribusi dari tiap elemen pada campuran, disamping juga temperature yang tinggi akan menyebabkan sebagian elemen mulai terbakar sehingga menurunkan kekuatan campuran. Pengujian tarik yang telah dilakukan juga diperoleh elongation campuran, hasilnya seperti diperlihatkan pada

gambar 4.4 berikut ini:

Gambar 4.4 grafik Pengaruh temperatur percampuran terhadap elongation paduan PP,PE dan FG

Gambar 4.4 memperlihatkan kenaikan temperatur percampuran akan menurunkan

elongation campuran. Elongation paling tinggi diperoleh pada temperatur proses

150oC. Temperatur, keseragaman, bahan penambah dan adanya cacat pada material merupakan beberapa faktor yang mempengaruhi elongation.

4.4. Hasil photo makro untuk sampel variasi temperatur

Photo makro dilakukan untuk melihat distribusi PP, PE dan FG pada campuran setelah mengalami proses percampuran menggunakan mixer, photo hasil percampuran seperti diperlihatkan pada gambar 4.5 berikut ini:

Gambar 4.5 Photo makro paduan PP, PE dan fiber glas setelah pengadukan pada temperatur a) 150oC, b) 175oC, c) 200oC, d) 225oC dan e) 250oC

Gambar 4.5 memperlihatkan peningkatan temperatur percampuran akan mengakibatkan perubahan pada material. Gambar 4.5a terlihat PP (nomor 1) berwarna kecoklatan pemanasan hingga temperatur 150oC mengakibatkan perubahan warna PE dari berwarna bening menjadi agak kecoklatan.Bahan PE (nomor 2) setelah mengalami pemanasan hingga temperatur 150oC menghasilkan warna kehitaman dikarenakan temperatatur cair bahan ini lebih rendah dibanding material PP. Bahan FG yang ditambahkan pada campuran terlihat berwarna putih (nomor 3).Kenaikan temperatur percampuran menjadi 225oC menyebabkan perubahan pada warna PE (gambar 4.5d) menjadi lebih hitam (nomor 2) diakibatkan material PE sebagian telah terbakar.Temperatur 250oC (gambar 4.5e) memperlihatkan daerah yang berwarna gelap lebih banyak dijumpai dibanding yang berwarna terang, pada temperatur ini sebagian PP sudah mulai berwarna gelap dari sebelumnya berwarna kecoklatan.

Sampel campuran ketiga material yang dicampur menggunakan mesin mixer juga dilakukan pengujian mikro, hasil pengujian seperti diperlihatkan pada gambar 4.6 berikut:

Gambar 4.6 Photo mikro paduan PP, PE dan FB setelah percampuran pada temperatur a) 150oC, b) 200oC dan c) 225oC

Gambar 4.6a,b dan c memperlihatkan permukaan campuran dengan variasi temperatur percampuran. Fiber glas/FG (3) yang ditambahkan Memiliki bentuk memanjang yang dipotong dengan ukuran tertentu.Penambahan FG ini bertujuan untuk meningkatkan kekuatan material diantara matrik PP dan PE.Photo skala

mikro memperlihatkan juga kenaikan temperatur menyebabkan permukaan campuran lebih gelap yang diakibatkan oleh elemen PE (2) yang memiliki titik leleh paling rendah telah terbakar (gosong).

4.5. Grafik Hasil Pengujian Tarik Untuk Sampel Variasi Putaran

Sampel campuran PP, PE dan FG variasi putaran juga dilakukan pengujian tarik hasilnya seperti diperlihatkan pada gambar 4.7 berikut ini.

Gambar 4.7 grafik pengaruh kecepatan pencampuran Terhadap kekuatan tarik

Gambar 4.7 memperlihatkan hasil pengujian tarik dua jenis material polypropylene murni dan campuran (70%PP, 20%PE dan 10%FG). Bahan PP murni memperlihatkan kekuatan yang lebih rendah sebesar 17,87 N.mm2 bila dibandingkan dengan material yang telah ditambah dengna 10%FG sebesar 19,7 N.mm2pada putaran 52 Rpm. Kenaikan putaran pengaduk pada percampuran ketiga jenis material PP, PE dan FG memperlihatkan kekuatan tarik material pada putaran lebih tinggi pada range yang diambil cenderung mengalami penurunan menjadi 16,46 N.mm2pada putaran 144 Rpm. Hasil pengujian tarik dengan variasi putaran juga menghasilkan nilai pertambahan panjang untuk dua jenis material, seperti diperlihatkan pada gambar 4.8 berikut ini:

Gambar 4.8 grafik pengaruh putaran terhadap Elongation

Gambar 4.8 menunjukan Polypropylene murni tanpa ditambahkan bahan lain memiliki elongation yang paling baik namun kekuatan lebih rendah bila dibandingkan bahan campuran PP, PE dan FG. Variasi putaran dari 52, 100 dan 144 Rmp memperlihatkan tren penurunan dari elongation. Perbedaan elongation yang diperoleh untuk masing-masing material dapat dilihat secara langsung pada patahan sampel hasil uji tarik. Photo makro sampel seperti diperlihatkan pada gambar 4.9 berikut ini:

Gambar 4.9 Bentuk patahan sampel hasil uji tarik variasi putaran a)Polypropylen murni putaran 52 Rpm, b) bahan campuran putaran 52 Rpm, c) bahan campuran 100 Rpm, d) bahan campuran 144 Rpm.

Bentuk patahan sampel uji tarik variasi putaran (gambar 4.9) memperlihatkan bentuk patahan yang berbeda satu dengan yang lainnya. Bahan polypropylene

murni putaran 52 Rmp (gambar 4.9a) memperlihatkan pengecilan luas penampang yang sangat besar sebelum sampel mengalami putus seluruhnya, hal ini sejalan dengan elongation bahan yang tinggi. Penambahan PE dan FG pada bahan PP menurunkan elongation campuran, hal ini dapat dilihat dari karakteristik bentuk patahan sampel b, c, d (52, 100 dan 144 Rpm) yang memperlihatkan sampel tidak mengalami pertambahan panjang yang signifikan sebelum mengalami putus. Bentuk patahan sampel a,b dan c terlihat tidak rata dan berserabut hal ini menandakan sampel masih memiliki keuletan yang baik. Nilai elongation yang paling rendah diperoleh pada putaran 144 Rpm (sampel d), permukaan patahan sampel ini memperlihatkan banyaknya serabut fiber glass (FG) yang berkumpul dipermukaan tidak menyatu dengan PP hal ini menyebabkan kekuatan antar permukaan material ini rendah.

4.6. Hasil Photo Makro Variasi Putaran

Campuran material PP, PE dan FG yang telah dicampur menggunakn mesin mixer menggunakan variasi putaran temperature konstan 150oC waktu 10 menit selanjutnya dilakukan photo makro, hasilnya seperti diperlihatkan pada gambar 4.10 berikut ini:

Gambar 4.10: Photo makro material campuran PP, PE dan FG a) 52 Rpm, b) 100 Rpm dan c) 144 Rpm

Gambar 4.10 diatas memperlihatkan distribusi ketiga material dalam campuran yang terdiri dari PP (nomor 1), PE (nomor 2) dan FG (nomor 3). Hasil photo makro terlihat kenaikan putaran percampuran 52 ke 100 Rpm menghasilkan distribusi ketiga material lebih merata/homogeny, akan tetapi kenaikan putaran hingga lebih dari 144 Rpm menyebabkan FG terdistribusi ke bagian tengah campuran dan cenderung membentuk cluster diantara matrik PP dan PE. Penomen distribusi FG seperti ini menyebabkan kekuatan campuran cenderung mengalami penurunan.

4.7. Hasil Foto Mikro Sampel Variasi Putaran

Photo mikro dilakukan menggunakan mikroskop optik untuk melihat permukaan sampel variasi temperatur percampuran, hasil pengujian seperti diperlihatkan pada gambar 4.11 berikut ini:

Gambar 4.11 Photo mikro paduan PP, PE dan FB setelah percampuran pada

temperatur 150oC putaran 52 Rpm

Gambar 4.11 diatas memperlihatkan adanya kekosongan (void) diantara FG dan matrik PP, keberadaan void ini tentunya akan menyebabkan penurunan kekuatan dari campuran. Banyak faktor yang dapat menyebabkan terbentuknya void pada komposit, menurut Femiana Gabsari void bisa diakibatkan oleh adanya udara yang terperangkap pada saat proses percampuran dilakukan juga proses percampuran menggunakan mixer yang kurang baik akan mempengaruhi pembentukan void.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1. Mesin mixer buatan sendiri telah selesai dirancang dan dibuat selanjutnya dioperasikan untuk mencampur polypropylen, polyetylen dan fiber glass. Mesin mixer ini dilengkapi dengan variasi putaran yaitu N1 = 52 Rpm, N2 = 100 Rpm dan N3 = 144 Rpm dan mempunyai temperatur maximal 300 0C

2. Pengaruh variasi temperatur pada pencampuran polypropylene ,polyetylen dan fiber glass adalah semakin tinggi temperatur yang dicapai maka semakin rendah nilai tegangan tarik dari pencampuran tersebut.

3. Pengaruh variasi putaran pada pencampuran polypropylene, polyetylen dan fiber glass adalah semakin tinggi putaran mesin mixer maka juga akan menurutkan nilai tegangan tarik dan menurunkan nilai regangannya.

4. Temperature pencampuran yang paling optimum adalah 1500C yang memiliki nilai tegangan tarik sebesar = 17,58 N/mm2. Dan untuk nilai putaran yang optimum adalah pada putaran N1= 52 Rpm yang memiliki tegangan tarik sebesar =

19,70 N/mm2.

5.2. Saran

1. Menambahkan variasi putaran pada mesin mixer agar memiliki 5 variasi putaran.

2. Mengganti jenis material pengikat dengan yang lain sebagai pengganti untuk polypropylen dan polyetylen agar bisa di bandingkan hasil uji tariknya.

3. Mencampur bahan lain sebagai pengganti fiber glass.

4. Perancangan dan fabrikasi sistem gear box agar lebih akurat dan menghasilkan putaran yang lebih halus.

5. Menyempurnakan sistem isolasi pada elemen pemanas.

6. Menyempurnakan tempat untuk mengambil hasil pencampuran dari wadah mixer.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Mesin Mixer

Mesin mixer merupakan salah satu dari berbagai jenis mesin yang digunakan untuk mencampur berbagai jenis material, penggunaannya di bidang industri maupun penelitian. Seperti penggunaan mesin mixer internal atau dua buah rol pada proses pembuatan komposit yang masih bisa menimbulkan resiko degradasi terhadap komposit itu sendiri, namun hal ini dapat diperbaiki dengan dengan melakukan metode melt-mixing pada material.

Proses pencampuran dua atau lebih material sangat dipengaruhi oleh beberapa parameter proses seperti kecepatan pengadukan,komposisi maupun temperatur. Kualitas pencampuran jika menggunakan metode yang lama diukur karakteristik fisis campuran seperti densitas, berat rata-rata partikel dan ukuran masing-masing komponen namun beberapa persamaan Poole, Taylor dan Wall dapat digunakan untuk mengukur seberapa random campuran yang melakukan simulasi perubahan kualitas campuran selama proses mixing menyatakan bahwa pada sistem butiran terlihat jumlah butiran yang paling banyak memperlihatkan kualitas campuran yang kurang baik bila dibandingkan dengan jumlah komponen yang lebih sedikit. Kecepatan sebagai salah satu parameter pengadukan akan mempengaruhi sifat mekanik material seperti pada Agar gel yang berasal dari polysacarida kecepatan pengadukan akan mempengaruhi porositas dan terbentuknya gelembung udara, pada material ini kecepatan pengadukan tinggi lebih disukai karena akan menghasilkan modulus yang lebih tinggi. Selain kecepatan pengadukan pada beberapa material sepert concrete memperlihatkan bahwa waktu pengadukan akan yang lebih lama mengakibatkan penurunan terhadap kekuatan kompresi material.[9]

Pada skala tertentu dari pengamatan distribusi material-material ini memperlihatkan adanya fenomena segregasi dari campuran. Campuran yang diaduk

bisa cairan juga padatan yang berbentuk serbuk, Menurut Bauman.I,dkk (2008) bahwa jenis mixer statis, blender type-V juga jenis Turbula dapat digunakan untuk percampuran serbuk (powder) dengan karakteristik yang berbeda. Penggunaan mixer statis juga memiliki keuntungan dibanding mixer jenis lain dikarenakan lebih murah pada saat operasional dan sangat mudah dipasang dan dibersihkan.[10]

Mixer merupakan salah satu alat pencampur dalam sistem emulsi sehingga menghasilkan suatu dispersi yang seragam atau homogen. Terdapat dua jenis mixer

yang berdasarkan jumlah propeler-nya (turbin), yaitu mixer dengan satu propeller

dan mixer dengan dua proeiller. Mixer dengan satu propeller adalah mixer yang biasanya digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah. Sedangkan mixer dengan dua propiller umumnya diigunakan pada cairan dengan viskositas tinggi. Hal ini karena satu propeller tidak mampu mensirkulasikan keseluruhan massa dari bahan pencampur (emulsi), selain itu ketinggi emulsi bervariasi dari waktu ke waktu.[11]

2.2. Pengertian Pencampuran

Dalam proses rekayasa industri, pencampuran adalah operasi unit yang melibatkan memanipulasi sistem fisik heterogen, dengan maksud untuk membuatnya lebih homogen. Pencampuran dapat didefinisikan sebagai unit proses yang bertujuan memberi perlakuan sedemikian rupa pada dua atau lebih dari dua komponen yang terpisah atau belum tercampur sehingga tiap partikel dari suatu bahan terletak sedekat mungkin dan kontak dengan bahan atau komponen lain (Aulton, 2002). Sedangkan menurut Lachman, pencampuran didefinisikan sebagai proses yang cenderung mengakibatkan pengocokan partikel yang tidak sama dalam suatu sistem. Pencampuran diperlukan untuk menghasilkan distribusi dari dua atau lebih bahan sehomogen mungkin. Peristiwa elementer pencampuran adalah penyisipan antar partikel jenis yang satu diantara partikel jenis lain (atau beberapa jenis bahan yang lain) (Voigt,1989)Dalam kimia, suatu pencampuran adalah sebuah zat yang dibuat dengan 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 titik lelehnya,

dapat menyimpang dari komponennya. Pencampuran dapat dipisahkan menjadi komponen aslinya secara mekanis. Pencampuran dapat bersifat homogen atau heterogen. [7]

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.[10]

2.2.1. Jenis-Jenis Mesin Pencampur

1. Planetary Mixer

Planetary Mixer merupakan alat pencampuran bahan viskous, dibandingkan dengan pencampuran pada bahan cair, proses pencampuran bahan yan viscous memerlukan tenaga yang lebih banyak. Planetary mixer terdiri dari wadah atau bejan yang bersifat stasioner sedangkan pengaduk yang digunakan mempunyai gerakan melingkar sehingga ketika berputar, pengaduk secara berulang mendatangi seluruh bagian pada bejana. Pada saat proses pencampuran berlangsung ruang pencampuran berada dalam keadaan tertutup. Hal itu dimaksudkan agar bahan yang sedang bercampur tidak sampai tumpah keluar karena perputaran dari pengaduk[9]. Bentuk dari mixer tersebut diperlihatkan pada gambar 2.1. dibawah ini :

2. Ribbon Blender

Ribbon Blender merupakan salah satu alat pencampur dalam sistem emulsi sehingga menghasilkan suatu dispersi/adonan yang seragam atau homogen. Sumber tenaga pada Ribbon Blenderberfungsi sebagai penggerak dalam proses pengadukan. Tenaga dari motor penggerak untuk pengaduk ditransmisikan secara langsung dengan menggunakan besi.Pengaduk itu sendiri memiliki fungsi untuk mengalirkan bahan dalam alat pengaduk yang bergerak dan wadah yang diam. Pengaduk juga berfungsi untuk mengaduk selama proses penampungan dan untuk menghindari pengendapan.Proses pencampuran adonan dengan Ribbon Blender bertujuan untuk memperoleh adonan yang elastis dan menghasilkan pengembangan gluten yang diinginkan.[9] Bentuk dari mesin tersebut diperlihatkan pada gambar 2.2. dibawah ini :

Gambar 2.2 : Mesin Ribbon Blender [9]

3. Double Cone Blender

Double cone mixer merupakan alat pencampur yang cocok untuk bahan halus dan rapuh. Penggunaan energi dalam pencampurannya kecil. Untuk spesifikasi alat ini adalah kapasitas alat ini dari 2 sampai 100.000 liter dan muatannya bekerja secara otomatis. Keuntungan dari double cone mixer ini

adalah mudah digunakan untuk pencampuran berbahan halus, higienis dan mudah dibersihkan.[9] Bentuk dari mesin tersebut diperlihatkan pada gambar 2.3. dibawah ini :

Gambar 2.3 : Mesin Double Cone Blender [9]

4. Vertical Double Rotary Mixer

Vertical double rotary mixer digunakan untuk mencampurkan bahan yang padatpadat. Mixer ini digunakan untuk kontinyu adalah padat-padat dan padat-cair pencampuran untuk medium untuk produksi besar secara terus menerus. Mixer ganda memiliki poros pencampuran disesuaikan dengan dayung dalam mixer vertikal tujuan pencampuran dapat diselesaikan di bawah gaya gravitasi dengan dampak diasingkan. [9] Bentuk dari mixer tersebut diperlihatkan pada gambar 2.4. dibawah ini :

2.2.2. Kecepatan Pencampur

Salah satu variasi dasar dalam proses pengadukan dan pencampuran adalah kecepatan putaran pengaduk yang digunakan. Variasi kecepatan putaran pengaduk bisa memberikan gambaran mengenai pola aliran yang dihasilkan dan daya listrik yang dibutuhkan dalam proses pengadukan dan pencampuran. Secara umum klasifikasi kecepatan putaran pengaduk dibagi tiga, yaitu : kecepatan putaran rendah, sedang dan tinggi. Variasi putaran ini akan mempengaruhi kualitas pencampuran material yang diperoleh. Kecepatan putaran rendah berkisar 400 rpm, menengah 1150 rpm dan kecepatan tinggi berkisar 1750 rpm. [9]

Pengaduk berfungsi untuk menggerakkan bahan didalam bejana pengaduk yang digunakan. Alat pengaduk ini biasanya terdiri atas sumbu pengaduk dan sirip pengaduk yang dirangkai menjadi satu kesatuan. Alat pengaduk dibuat dan didesain sesuai dengan keperluan pengadukan. Jenis pengaduk harus disesuaikan dengan faktor berikut ini yakni : Jenis dan ukuran pengaduk, Jenis bejana pengaduk, Jenis dan jumlah bahan yang dicampur. Pemilihan alat pengaduk dari sejumlah besar alat pengaduk yang ada hanya dapat dilakukan melalui percobaan dan pengalaman.Jenis-jenis pengaduk yang biasa digunakan yakni pengaduk baling-baling (propeller), pengaduk turbin (turbine), pengaduk dayung (paddle) dan pengaduk helical ribbon.

1. Pengaduk Baling-baling

Pengaduk jenis ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750 rpm (revolution per minute) dan digunakan untuk bahan berupa cairan dengan viskositas rendah. Terdapat 3 jenis pengaduk baling-baling yang sering digunakan yaitu Marine propeller, hydrofoil propeller, dan high flow propeller. Bentuk dari pengaduk tersebut dapat dilihat pada gambar 2.5 dibawah ini :

2. Pengaduk Dayung (Paddle)

Pengaduk jenis ini digunakan pada kecepatan rendah diantaranya 20 hingga 200 rpm. Pengaduk jenis ini sebaiknya tidak digunakan untuk bahan dengan viskositas tinggi seperti padatan. Terdapat beberapa jenis pengaduk dayung yaitu Paddle anchor, paddle flat beam-basic, paddle double-motion, paddle gate, paddle horseshoe, paddle glassed steel, paddle finger, paddle helix, dan

multi helix. Bentuk salah satu dari pengaduk tersebut dapat dilihat pada gambar 2.6 dibawah ini :

Gambar 2.6 : Pengaduk Dayung [9]

3. Pengaduk Turbin

Pengaduk turbin memiliki bentuk dasar yang sama dengan pengaduk dayung hanya saja pengaduk turbin memiliki daun yang lebih banyak dan pendek. Pengaduk jenis ini dapat digunakan untuk bahan kering maupun basah. Pengaduk turbin dengan daun berbentuk datar memberikan aliran yang radial. Pengaduk turbin jenis ini baik digunakan untuk mendispersi gas sebab gas akan dialirkan dari bagian bawah pengadukan dan akan menuju bagian daun pengaduk lalu terpotong-potong menjadi gelembung gas. Ada pun beberapa jenis pengaduk turbin adalah sebagai berikut: turbine disc flat blade, turbine hub mounted curved blade, turbine pitched blade, turbine bar, danturbine shrouded. Pengaduk turbin dengan daun berbentuk miring 450 banyak digunakan untuk bahan dengan viskositas tinggi / padatan, hal ini karena pengaduk jenis ini menghasilkan pergerakan fluida yang lebih besar. Bentuk dari jenis pengaduk tersebut dapat dilihat pada gambar 2.7 berikut ini :

4. Pengaduk Helical- Ribbon

Pengaduk jenis Helical- Ribbon memiliki bentuks eperti pita (ribbon) yang dibentuk dalam sebuah bagian yang bentuknya seperti baling- baling helicopter dan ditempelkan kepusat sumbu pengaduk (helical). Pengaduk jenis ini memiliki rpm yang rendah dan digunakan untuk bahan-bahan dengan viskositas tinggi. Ada pun beberapa jenis pengaduk helical-ribbon adalah sebagai berikut: ribbon impeller, double ribbon impeller, helical screw impleller, sigma impleller, dan z-blades.[13] Bentuk dari jenis pengaduk tersebut dapat dilihat pada gambar 2.8 berikut ini :

Gambar 2.8 : Pengaduk Helical Ribbon [13]

2.3. Elemen Pemanas

Elemen pemanas listrik merupakan mesin yang mengubah energi listrik menjadi energi panas melalui proses Joule Heating. Prinsip kerja elemen panas adalah arus listrik yang mengalir pada elemen menjumpai resistansinya, sehingga menghasilkan panas pada elemen.[14] Pembuatan elemen pemanas harus memenuhi beberapa persyaratan antara lain :

- Harus tahan lama pada suhu yang dikehendaki, Sifat mekanisnya harus kuat pada suhu yang dikehendaki, Koefisien muai harus kecil, sehingga perubahan bentuknya pada suhu yang dikehendaki tidak terlalu besar, Tahanan jenisnya harus tinggi, Koefisien suhunya

- Harus kecil, sehingga arus kerjanya sedapat mungkin konstan.

Trip heater adalah elemen pemanas yang terbuat dari kumparan kawat/pita bertahanan listrik tinggi yang kemudian dilapisi oleh isolator tahan panas dan pada bagian luar dilapisi oleh plat logam berbahan kuningan, aluminium ataupun stainless steal yang kemudian dibentuk menjadi lempengan heater berbentuk strepe.[14] Adapun salah satu bentuk dari elemen pemanas tersebut diperlihatkan pada gambar 2.9 dibawah ini :

Gambar 2.9 : Elemen Pemanas Pada Mesin Mixer

2.4. Plastik

Plastik adalah polimer rantai-panjang dari atom yang mengikat satu sama lain. Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang, atau "monomer"” hal tersebut merupakan pendapat dari Septera (2013). Sejarahnya, tahun pada 1920 Wallace Hume Carothers, ahli kimia lulusan Universitas Harvard, mengembangkan nylon yang pada waktu itu disebut Fiber 66. Pada tahun 1940-an nylon, acrylic, polyethylene, dan polimer lainnya digunakan untuk menggantikan bahan-bahan alami yang waktu itu semakin berkurang. inovasi lainnya dalam plastik yaitu penemuan

polyvinyl chloride (PVC). Ketika mencoba untuk melekatkan karet dan metal, Waldo Semon, seorang ahli kimia di perusahaan ban B.F. Goodrich menemukan PVC. Sedangkan pada tahun 1933 Ralph Wiley, seorang pekerja lab di perusahaan kimia Dow secara tidak sengaja menemukan plastik jenis lain yaitu polyvinylidene chloride atau populer dengan sebutan saran dan pada tahun yang sama, dua orang ahli kimia organik bernama E.W. Fawcett dan R.O. Gibson yang bekerja di Imperial Chemical Industries Research Laboratory menemukan polyethylene. pada tahun 1938 seorang ahli kimia bernama Roy Plunkett menemukan teflon. [15]

Polimer atau kadang-kadang disebut sebagai makromolekul, adalah molekul besar yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan sederhana. Kesatuan-kesatuan berulang itu setara dengan monomer, yaitu bahan dasar pembuat polimer. Akibatnya molekul-molekul polimer umumnya mempunyai massa molekul yang sangat besar. Sebagai contoh, polimer poli (feniletena) mempunyai harga rata-rata massa molekul mendekati 300.000. Hal ini yang menyebabkan polimer tinggi memperlihatkan sifat sangat berbeda dari polimer bermassa molekul rendah, sekalipun susunan kedua jenis polimer itu sama. [3] Adapun klasifikasi polimer berdasarkan ketahanan terhadap panas dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai berikut :

1. Polimer Termoplastik

Polimer termoplastik adalah polimer yang mempunyai sifat tidak tahan terhadap panas. Jika polimer jenis ini dipanaskan, maka akan menjadi lunak dan didinginkan akan mengeras. Proses tersebut dapat terjadi berulang kali, sehingga dapat dibentuk ulang dalam berbagai bentuk melalui cetakan yang berbeda untuk mendapatkan produk polimer yang baru. Polimer yang termasuk polimer termoplastik adalah jenis polimer plastik. Jenis plastik ini tidak memiliki ikatan silang antar rantai polimernya, melainkan dengan struktur molekul linear atau bercabang. [13] Bentuk struktur termoplastik diperlihatkan pada gambar 2.10 berikut.

Polimer termoplastik memiliki sifat – sifat khusus sebagai berikut. o Berat molekul kecil

o Tidak tahan terhadap panas. o Jika dipanaskan akan melunak. o Jika didinginkan akan mengeras. o Mudah untuk diregangkan. o Fleksibel.

o Titik leleh rendah.

o Dapat dibentuk ulang (daur ulang). o Mudah larut dalam pelarut yang sesuai. o Memiliki struktur molekul linear/bercabang.

Contoh plastik termoplastik sebagai berikut:

o Polietilena (PE) = Botol plastik, mainan, bahan cetakan, ember, drum, pipa saluran, isolasi kawat dan kabel, kantong plastik dan jas hujan. o Polivinilklorida (PVC) = pipa air, pipa plastik, pipa kabel listrik, kulit

sintetis, ubin plastik, piringan hitam, bungkus makanan, sol sepatu, sarung tangan dan botol detergen.

o Polipropena (PP) = karung, tali, botol minuman, serat, bak air, insulator, kursi plastik, alat-alat rumah sakit, komponen mesin cuci, pembungkus tekstil, dan permadani.

o Polistirena = Insulator, sol sepatu, penggaris, gantungan baju. 2. Polimer Termosetting

Polimer termoseting adalah polimer yang mempunyai sifat tahan terhadap panas. Jika polimer ini dipanaskan, maka tidak dapat meleleh. Sehingga tidak dapat dibentuk ulang kembali. Susunan polimer ini bersifat permanen pada bentuk cetak pertama kali (pada saat pembuatan). Bila polimer ini rusak/pecah, maka tidak dapat disambung atau diperbaiki lagi. Plomer termoseting memiliki ikatan – ikatan silang yang mudah dibentuk pada waktu dipanaskan. Hal ini membuat polimer menjadi kaku dan keras. Semakin banyak ikatan silang pada polimer

ini, maka semakin kaku dan mudah patah. Bila polimer ini dipanaskan untuk kedua kalinya, maka akan menyebabkan rusak atau lepasnya ikatan silang antar rantai polimer.[13] Bentuk struktur termoplastik diperlihatkan pada gambar 2.11 berikut.

Gambar 2.11 : Struktur ikatan silang thermosetting [13]

Sifat polimer termoseting sebagai berikut: o Keras dan kaku (tidak fleksibel) o Jika dipanaskan akan mengeras.

o Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur ulang). o Tidak dapat larut dalam pelarut apapun.

o Jika dipanaskan akan meleleh. o Tahan terhadap asam basa.

o Mempunyai ikatan silang antarrantai molekul. Contoh plastik termoseting :

o Bakelit = asbak, fitting lampu listrik, steker listrik, peralatan fotografi,

radio, perekat plywood.

Dalam teknik otomotif banyak sekali bahan-bahan yang digunakan dalam kendaraan otomotif baik bahan logam ferro ataupun logam non-ferro, bahan non logam seperti plastik, karbon, kaca, bahan pelumas dan lain-lain. Penggunaan bahan logam baik ferro atau non-ferro banyak di aplikasikan pada komponen-komponen yang harus kuat dan tahan terhadap tekanan dan suhu yang tinggi seperti mesin, bodi

dan kerangka (chasis) kendaraan dan lain-lain. Sedangkan penggunaan bahan non logam berguna pada komponen-komponen yang kekuatannya tidak terlalu kuat namun lebih mementingkan faktor keindahan, dan bobot komponen. Penerapan bahan non logam ini banyak ditemukan pada komponen interior ataupun pada komponen kendaraan otomotif modern seperti dashboard, tempat duduk, bumper atau bahkan pada bodi kendaraan yang tergolong modern semua bagian dari bodi kendaraan terbuat dari bahan non logam seperti carbon atau serat karbon yang memiliki bobot ringan namun dengan kekuatan yang cukup kuat apabila dibandingkan dengan bahan plastik. Plastik merupakan sebuah bahan yang paling populer dan paling banyak digunakan sebagai bahan pembuat komponen otomotif selain bahan logam berupa besi. Plastik merupakan sebuah zat kimia buatan yang memiliki kekuatan bervariasi dan ketahanan terdapat suhu yang bervariasi pula. Plastik merupakan bahan recycle atau bahan yang bisa didaur ulang, maka dari itulah banyak cara pengolahan-pengolahan plastik. Selain itu plastik juga merupakan bahan kimia yang sulit terdegradasi atau terurai oleh alam, membutuhkan waktu beratus-ratus atau bahkan ribuan tahun untuk menguraikan plastik oleh alam.[5]

2.4.1. Macam – Macam Polymer

Terdapat dua macam polymer yang terdapat di kehidupan yaitu polymer alami dan polymer buatan atau polymer sintesis.[4]

1. Polimer Alami

Alam juga menyediakan berbagai macam polymer yang bisa langsung digunakan oleh manusia sebagai bahan. Polymer tersebut ialah : Kayu, kulit binatang, kapas, karet alam, rambut dan lain sebagainya.

2. Polimer Sintetis

Semakin meningkatnya dan beragamnya kebutuhan manusia menyebabkan manusia harus mencari jalan untuk mencukupinya dengan cara membuat kebutuhannya tersebut. Termasuk juga polymer, manusia membuat polymer melalui reaksi kimia (sintesis) yang tidak disediakan oleh alam. Ada banyak

sekali macam-macam polymer sintesis hasil rekayasa manusia diantaranya adalah :

- Tidak terdapat secara alami : Nylon, polyester, polypropilen, polystiren - 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).

Berdasarkan jumlah rantai karbonnya : • 1 ~ 4 Gas (LPG, LNG)

• 5 ~ 11 Cair (bensin)

• 9 ~ 16 Cairan dengan viskositas rendah

• 16 ~ 25 Cairan dengan viskositas tinggi (oli, gemuk) • 25 ~ 30 Padat (parafin, lilin)

• 1000 ~ 3000 Plastik (polistiren, polietilen dan lain-lain.

2.4.2. Proses Pengerjaan Produk Berbahan Baku Plastik

Ada banyak cara yang bisa digunakan dalam memperoleh plastik, dengan menggunakan metode berbeda-beda dan alat yang berbeda-beda pula. Adapun cara memperolehnya adalah sebagai berikut : [16]

1. Proses Injection Molding

Termoplastik dalam bentuk butiran atau 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. Plastik yang sudah meleleh diinjeksikan oleh sekrup injeksi (yang juga berfungsi sebagai plunger) melalui nozzle ke dalam cetakan yang didinginkan oleh air. Produk yang sudah dingin dan mengeras dikeluarkan dari cetakan oleh pendorong hidraulik yang tertanam dalam rumah cetkan selanjutnya diambil oleh manusia atau menggunakan robot. Pada saat proses pendinginan produk secara bersamaan di dalam barrel terjadi proses pelelehan plastik sehingga begitu produk dikeluarkan dari cetakan dan cetakan

menutup, plastik leleh bisa langsung diinjeksikan,[16] proses injection moulding diperlihatkan pada gambar 2.12 berikut :

Gambar 2.12 : Proses Injection Molding [16]

2. Proses Ekstrusi

Ekstrusi adalah proses untuk membuat benda dengan penampang tetap. Keuntungan dari proses ekstrusi adalah bisa membuat benda dengan penampang yang rumit, bisa memproses bahan yang rapuh karena pada proses ekstrusi hanya bekerja tegangan tekan, sedangkan tegangan tarik tidak ada sama sekali. Aluminium, tembaga, kuningan, baja dan plastik adalah contoh bahan yang paling banyak diproses dengan ekstrusi. Contoh barang dari baja yang dibuat dengan proses ekstrusi adalah rel kereta api. Khusus untuk ekstrusi plastik proses pemanasan dan pelunakan bahan baku terjadi di dalam barrel akibat adaya pemanas dan gesekan antar material akibat putaran screw.[16] Proses ekstruksi diperlihatkan pada gambar 2.13 berikut :

Variasi dari ekstrusi plastik 1. blown film

2. flat film and sheet 3. ekstrusi pipa 4. ekstrusi profil 5. pemintalan benang 6. pelapisan kabel 3. Proses Blow Molding

Blow molding adalah proses manufaktur plastik untuk membuat produk-produk berongga (botol) dimana parison yang dihasilkan dari proses ekstrusi dikembangkan dalam cetakan oleh tekanan gas. Pada dasarnya blow molding adalah pengembangan dari proses ekstrusi pipa dengan penambahan mekanisme cetakan dan peniupan. [16]Proses blow molding diperlihatkan pada gambar 2.14 berikut :

Gambar 2.14 : Proses Blow Molding [16]

4. Proses Thermoforming

Thermoforming adalah proses pembentukan lembaran plastik termoset dengan cara pemanasan kemudian diikuti pembentukan dengan cara pengisapan atau penekanan ke rongga mold. Plastik termoset tidak bisa diproses secara

thermoforming karena pemanasan tidak bisa melunakkan termoset akibat rantai tulang belakang molekulnya saling bersilangan. Contoh produk yang diproses secara thermoforming adalah bakelit.[16] Proses thermoforming diperlihatkan pada gambar 2.15 berikut :

Gambar 2.15 : Proses Thermoforming [16]

5. Proses Calendering

Calendaring adalah sebuah proses dimana lembaran – lembaran dari material thermoplastik dibuat dengan cara melewatkan polimer halus yang dipanaskan diantara dua buah rol atau lebih. Dalam proses calendering, plastik dibuat menjadi gulungan antara dua rol yang membuatnya ke sebuah yang kemudian lewat sekitar satu atau lebih tambahan gulungan sebelum melepas sebagai film berkelanjutan. Kain atau kertas dapat diberi umpan melalui gulungan yang terakhir, sehingga mereka menjadi diresapi dengan plastik. [16] Proses calendering diperlihatkan pada gambar 2.16 berikut :

6. Proses Casting

Casting pada plastik adalah proses pembentukan produk plastik dengan cara memasukan plastik panas kedalam cetakan kemudian cetakan diberikan tekanan. Tetapi berbeda dengan proses injeksi. Material plastik yang biasa digunakan adalah PE,PVC,ataupun PP.[16] Proses casting diperlihatkan pada gambar 2.17 berikut :

Gambar 2.17 : Proses Casting [16]

7. Proses Pemintalan

Pembentukan fiber dilakukan dengan temperatur di atas titik leleh polyester, dengan bantuan gear pump yang menentukan ukuran fiber yang keluar melalui spinneret. Spinneret disini akan menentukan cross section atau bentuk dari fiber yang diinginkan, seperti bulat, segitiga, dan lain-lain.Fiber tipe ranting atau single straind di lewatkan melalui sebuah wadah yang berisi resin, kemudian fiber tersebut di putar mengelilingi mandrel yang bergerak arah radial dan tangensial.[16] Proses pemintalan diperlihatkan pada gambar 2.18 berikut :

2.4.3. Sifat, Jenis dan Kegunaan Plastik

Dewasa ini banyak ditemukan varian baru dalam dunia teknik mengenai macam-macam plastik, masing-masing plastik memiliki sifat dan kegunaan yang berbeda-beda.[4] Adapun macam-macam dari plastik itu sendiri adalah sebagai berikut :

1. PET (PolyEtylene Terephthalate)

Menurut Septera (2013) “PET bersifat jernih, kuat, tahan bahan kimia dan panas, serta mempunyai sifat elektrikal baik yang Jika. Pemakaiannya dilakukan secara berulang, terutama menampung air panas, lapisan polimer botol meleleh mengeluarkan zat karsinogenik dan dapat menyebabkan Kanker.” PET digunakan sebagi pembungkus minuman berkarbonasi (soda), botol juice buah, peralatan tidur dan fiber tekstil. PET memiliki sifat tidak tahan panas, keras, tembus cahaya (transparan), memiliki titik leleh 85ºC. [5] bentuk struktur dapat dilihat pada gambar 2.19 berikut :

Gambar 2.19 : Struktur ikatan Polymer PET [5] 2. PP (Polypropylene)

Krisnadwi (2013) mengungkapkan “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 [5], bentuk struktur dapat dilihat pada gambar 2.20 berikut :

3. PE (Polyethylene)

PE memiliki monomer etena (CH2 = CH2), 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, transparan/tidak 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.[5] Bentuk struktur dapat dilihat pada gambar 2.21 berikut :

Gambar 2.21 : Struktur ikatan Polymer PE [5] 4. PVC (PolyVinyl Cloride)

Menurut Krisnadwi (2013) “PVC adalah Polyvinyl Chloride – Rumus molekulnya adalah (-CH2 – CHCl -)n. Ini merupakan resin yang liat dan keras yang tidak terpengaruh oleh zat kimia lain.” Sifat dari PVC ini sendiri adalah keras, kaku, dapat bersatu dengan pelarut, memiliki titik leleh 70°-140° C. Kegunaan dalam kehidupan adalah sebagai pipa plastik (paralon), peralatan kelistrikan, dashboard mobil, atap bangunan dan lain-lain,[5] bentuk struktur dapat dilihat pada gambar 2.22 berikut :

5. PS (Poly Styrene)

Menurut Septera (2013) “Mengandung bahan bahan Styrine yang berbahaya untuk kesehatan otak, mengganggu hormon estrogen pada wanita yang berakibat pada masalah reproduksi dan sistem saraf.” Sifat-sifat yang dimiliki oleh PS adalah kaku, mudah patah, tidak buram dan memiliki titik leleh 95°C. PS banyak digunakan sebagai penggaris plastik, cardridge printer, rambu-rambu lalu lintas dan gantungan baju.[5] Bentuk struktur dapat dilihat pada gambar 2.23 berikut :

Gambar 2.23 : Struktur ikatan Polymer PS [5]

2.5. Fiber Glass

Produk fiberglass banyak digunakan di dunia industri saat ini. Fiberglass merupakan bahan yang ringan, mudah dibentuk dan dapat diaplikasikan pada berbagai sisi bodi kendaraan, hp atau benda-benda lain. Fiberglass banyak digunakan pada interior maupun eksterior kendaraan. Sebagai contoh pada mobil, Fiberglass dapat diaplikasikan pada eksteriormobil seperti bumper, side skirt, spoiler, penutup atas kaca dan lain sebagainya. Sedangkan pada interior mobil, pada berbagai tujuan khusus, fiberglass digunakan pada pembuatan dudukan atau rumah audio visual hal ini lebih banyak dilakukan pada modifikasi mobil. Adapun pengertian fiberglass sendiri adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat

tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm – 0,01 mm. Serat ini dapat dipintal menjadi benang atau ditenun menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resin sehingga menjadi bahan yang kuat dan tahan korosi. Fiberglass sendiri dinilai lebih menguntungkan dibandingkan logam diantaranya produk fiberglass lebih mudah dibuat, lebih murah dan lebih ringan.

Fiberglass merupakan bahan paduan atau campuran beberapa bahan kimia (bahan komposit) yang bereaksi dan mengeras dalam waktu tertentu. Bahan ini mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan bahan logam, diantaranya : lebih ringan, lebih mudah dibentuk, dan lebih murah. Fiberglass atau serat kaca telah dikenal orang sejak lama, dan bahkan peralatan-peralatan yang terbuat dari kaca mulai dibuat sejak awal abad ke 18. Mulai akhir tahun 1930-an, fiberglass dikembangkan melalui proses filament berkelanjutan (continuous filament proces) sehingga mempunyai sifat-sifat yang memenuhi syarat untuk bahan industri, seperti kekuatannya tinggi, elastis, dan tahan terhadap temperatur tinggi [5]. .lihat pada gambar 2.24 berikut.

fiber merupakan material penguat yang berubah serat berdasarkan pembentukan serat dibedakan menjadi 2 yaitu :

a. serat alam natural fiber yaitu serat yang terbuat dari tanaman,hewan maupun sumber-sumber mineral lainnya.

b. Serat buatan yaitu serat yang terbuat dari campuran bahan kimia.

2.5.1. Sifat Material Komposit

Sifat material komposit di pengaruhi oleh jenis serat dan arah sera yang digunakan antara lain :

a. serat glass b. serat aramid c. serat carbon d. serat boron

adapun arah serat yang digunakan : 1. serat satu arah

2. serat dua arah

serat satu arah mempunyai kekuatan dan kekakuan dalam arah – x yang lebih tinggi dari serat dua arah, tetapi kekuatan dan kekakuannya pada –y lebih rendah. Serat dua arah mempunyai kemampuan bentuk yang lebih baik dari serat satu arah

2.6. Karakteristik

Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui dan menganalisa campuran polimer. Karakterisasi yang dilakukan berupa uji tarik (Kekuatan tarik,dan Regangan).

2.6.1. Tegangan (Stress)

Apabila sebuah batang atau plat dibebani sebuah gaya maka akan terjadi gaya reaksi yang sama dengan yang arah berlawanan. Gaya tersebut akan diterima sama rata oleh setiap molekul pada bidang penampang batang tersebut. Jadi tegangan adalah suatu ukuran intensitas pembebanan yang dinyatakan oleh gaya dan dibagi oleh luas di tempat gaya tersebut bekerja. Tegangan ada bermacam-macam sesuai dengan pembebanan yang diberikan.

Komponen tegangan pada sudut yang tegak lurus pada bidang ditempat bekerjanya gaya disebut tegangan langsung. Pada pembebanan tarik akan terjadi tegangan tarik maka pada beban tekan akan terjadi tegangan tekan. Biasanya dinyatakan dalam bentuk persentasi atau tidak dengan persentasi. Besarnya tegangan menunjukkan apakah bahan tersebut mampu menahan perubahan bentuk sebelum patah. Makin besar tegangan suatu bahan maka bahan itu mudah dibentuk.[7]

Tegangan (stress) juga didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya yang bekerja pada benda dengan luas penampang benda. Secara matematis dituliskan:

σ

max = �

�0

……….. (2.1) Ket :

σ = Kekutan Tarik (N/mm2) F = Beban Maksimum (Newton)

∆0 = Luas penampang awal (mm2)

Regangan adalah suatau bentuk tanpa dimensi untuk menyatakan perubahan bentuk persentasi atau tidak dengan persentasi. Besarnya regangan menunjukkan apakah bahan tersebut mampu menahan perubahan bentuk sebelum patah. Makin besar regangan suatu bahan maka bahan itu mudah dibentuk.[7] Regangan juga didefinisikan sebagai perbandingan antara penambahan panjang benda terhadap panjang mula-mula. Pertambahan panjang yang terjadi akibat perlakuan yang diberikan pada sampel sehingga pertambahan panjang sampel setiap satuan. Regangan dirumuskan sebagai berikut :

ε =

∆�_�

0

...(2.2) Ket :

ε = regangan (elongation)

ΔL = pertambahan panjang (mm) L0 = panjang awal (mm)

Bila suatu bahan dikenakan beban tarik yang disebut tegangan (gaya persatuan luas), maka bahan akan mengalami perpanjangan (regangan). Kurva tegangan terhadap regangan merupakan gambaran karakteristik dari sifat mekanik suatu bahan. Berikut adalah grafik hubungan tegangan-regangan yang diperlihatkan pada gambar 2.28 :

Grafik tegangan regangan merupakan gambaran karakteristik suatu bahan yang mengalami tarikan. Jika suatu spesimen yang akan digunakan untuk beban yang tidak boleh melebihi batas luluhnya maka tegangan yang diizinkan tidak boleh melebihi dari batas proposionalnya yakni: pada saat terjadinya mulur/luluh. Batas proporsional ini disebut juga dengan batas elastisitas yang artinya apabila spesimen di tarik maka akan mengalami pertambahan panjang, jika beban dilepaskan pada batas elastisitas ini maka sepesiemen akan kembali kekeadaan semula.[7]

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Mesin mixer peralatan yang sangat penting yang digunakan pada proses percampuran dua atau lebih material dalam suatu industri yang berbahan dasar thermoplastik dan serbuk (powder). Bahan jenis serbuk dapat dicampur menggunakan mixer statis yang lebih murah dalam penggunaan serta mudah dalam pemasangan [1,2]. Proses percampuran dimaksudkan untuk mendapatkan suatu campuran homogen dari beberapa material baik liquid, solid dan pasta. Kehomogenan suatu campuran dipengaruhi berbagai faktor, diantarnya ukuran partikel yang lebih seragam akan menghasilkan kehomogen yang lebih baik dibandingkan ukuran yang tidak seragam [3]. Proses percampuran merupakan bagian penting yang dilakukan dalam suatu industri kimia dan [4]. Percampuran polymer dengan elemen dilakukan untuk tujuan tertentu seperti memperbaiki sifat mekanis campuran [5]. Sifat mekanis seperti kekuatan tarik dan impak dipengaruhi oleh parameter percampuran seperti temperatur dan kecepatan pengaduk. Parameter temperatur percampuran dipengaruhi oleh komposisi campuran, seperti komposisi HDPE menyebabkan perubahan temperatur dan waktu pemrosesan [4]. Temperatur merupakan parameter yang penting pada proses percampuran dua atau lebih material, tingginya temperatur proses dapat mengakibatkan proses percampuran terjadi pada kondisi material mencair atau meleleh. Metode percampuran pada kondisi mencair lebih menguntungkan dibanding

metode lain pada pembuatan nano komposit polyurethane dan montmorillonite [6]. Sifat mekanis campuran diperoleh melalui pengujian tarik sampel campuran, pembuatan sampel dapat dilakukan menggunakan metode injeksi molding. Parameter yang mempengaruhi kualitas sampel diantaranya temperatur dan tekanan, Alfian Hamsi [7] telah meneliti mengenai pengaruh jenis binder terhadap kualitas sampel hasil injeksi molding. Beberapa penelitian mengenai percampuran polypropylene dengan material lain menggunakan mixer telah dilakukan. Alfian Hamsi [8] telah melakukan penelitian percampuran 4%PP pada aspal dan pengaruhnya terhadap kekuatan tekan dan rendam air. Dari uraian diatas maka peneliti menggunakan serat fiber glass untuk melihat pengaruh temperatur percampuran terhadap kehomogenan dan sifat mekanis campuran polypropylene, Polyethyelen dan fiber glasmenggunakan mixer buatan sendiri.

1.2. Batasan Masalah

Pengujian ini dilakukan dengan batasan masalah sebagai berikut : 1. Perancangan dan pembuatan mesin mixer.

2. Pencampucaran bahan baku yang digunakan pada skripsi ini yaitu polypropylene, polyetylen dan fiber glass.

3. Pencampuran polypropylene, polyetylen dan fiber glass dilakukan dengan variasi temperatur yaitu 1500C, 1750C, 2000C, 2250C dan 2500C

4. Pencampuran polypropylene, polyetylen dan fiber glass dilakukan dengan variasi putaran yaitu 52 Rpm, 100 Rpm dan 144 Rpm

5. Pengujian sifat mekanik yang dilakukan yaitu pengujian Tensil dan uji foto Makro dan Mikro.

1.3. Tujuan Penelitian

Ada pun tujuan dari penelitian ini dilakukan adalah : 1. Merancang dan membuat mesin mixer untuk serbuk.

2. Mengetahui pengaruh variasi temperatur terhadap campuran polypropylene, polyetylen dan fiber glass menggunakan mixer buatan sendiri.

3. Mengetahui pengaruh variasi putaran terhadap campuran polypropylene, polyetylen dan fiber glass menggunakan mixer buatan sendiri.

4. Mengetahui nilai optimum tegangan tarik pada variasi temperatur dan variasi putaran.

1.4. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Untuk membantu mahasiswa S1, S2 dan S3 dalam melakukan suatu penelitian Dengan menggunakan mixer buatan sendiri.

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. _{Bagi peneliti, dapat menambah pengetahuan,terutama tentang pencampuran}

1.5. Metodelogi Penulisan

Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut:

1. Studi literatur, berupa studi ke perpustakaan,kajian dari buku dan tulisan yang terkait.

2. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.

3. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari hasil pengujian yang dilakukan di Laboratorium teknologi Mekanik fakultas teknik Universitas Sumatera Utara dan Politeknik Negeri Medan.

4. Diskusi berupa Tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk oleh Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

1.6. Sistematika Penulisan

Skripsi ini di bagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah sebagai berikut :

• Bab I Pendahuluan

Bab ini berisikan tentang latar belakang, tujuan, manfaat serta ruang lingkup pengujian.

• Bab II Tinjauan Pustaka

Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan untuk menyusun skripsi yaitu tentang mesin Mixer, plastik, dan persamaan yang digunakan.

• Bab III Metodologi Penelitian

Bab ini memberikan informasi mengenai desain pembuatan mixer dan tempat pelaksanaan pengujian bahan dan peralatan yang digunakan serta tahapan dan prosedur dalam pengujian.

• Bab IV Hasil Dan Analisa Pengujian

Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari setiap pengujian melalui pembahasan dengan perhitungan dan analisa serta memaparkan dalam bentuk table dan grafik.

• Bab V Kesimpulan Dan Saran

Bab ini merupakan bagian penutup yang berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh dari pengujian yang dilakukan.

• Daftar Pustaka

Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun laporan.

• Lampiran

ABSTRAK

Mesin mixer merupakan peralatan yang sangat penting yang digunakan pada proses percampuran dua atau lebih material dalam suatu industri yang berbahan dasar Thermoplastik dan serbuk (powder). Proses percampuran dilakukan untuk mendapatkan suatu campuraan yang homogen dari beberapa jenis bahan. Sampai saat ini mesin mixer untuk mencampur bahan-bahan thermoplastik dan serbuk belum tersedia di laboratorium Teknik Mesin Fakultas Teknik USU sedangkan kegunaannya mutlak diperlukan untuk penelitian-penelitian mahasiswa S1, S2 dan dan S3. Penelitian ini bertujuan untuk mendesain, pembutan mesin mixer serta pengujian pengaruh temperatur dan putaran percampuran terhadap kehomogenan dan sifat mekanis campuran polypropylene, Polyethylen dan fiber glas . Pengujian dilakukan menggunakan mikroskop optik dan photo makro untuk melihat kehomogenan campuran dan pengujian tarik untuk melihat kekuatan campuran. Hasil pengujian mesin diperoleh bahwa mesin mixer buatan sendiri dapat dioperasikan dengan variasi putaran 52, 100 , 144 Rpm dan variasi temperature 1500C, 1750C, 2000C, 2250C dan 2500C. Hasil pengujian tarik diperoleh untuk temperatur yang paling optimum yaitu 1500C memiliki tegangan tarik sebesar 17,58 N/mm2. Untuk putaran yang paling optimum pada putaran N1 52 rpm yang memiliki tegangan tarik sebesar 19,70 N/mm2.

ABSTRACT

Mixer is a very important equipment used on process of mixing two or more materials for industrial -based thermoplastics and powder ( powder ) . Mixing process is carried out to obtain a homogeneous mixing of several types of materials . Until now the machine mixer for mixing thermoplastic materials and powders has not yet available in the laboratory of Mechanical Engineering , Faculty of Engineering USU while its usefulness is absolutely necessary for research students of S1 , S2, and S3. This research aims to design , factur mixer machine as well as examination the effect of temperature and mixing speed against homogeneity and mechanical properties of a mixture of polypropylene , polyethylen and fiber glas. Tests carried out using an optical microscope and a macro, photo to see the homogeneity of the mixture and the tensile test to for the strength of the mixture. The test results showed that the machine homemade mixer machine can be operated with a variety of speed 52 , 100 , 144 rpm and temperature variations 150 0C , 175 0C , 200 0C , 225 0C and 250 0C . Tensile test results obtained for the most optimum temperature is 1500C has a tensile stress of 17.58 N / mm2. for optimum lap there on lap 52 rpm N1 which has a tensile stress of 19.70 N / mm2 .

STUDI EXPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN TERHADAP SIFAT MEKANIK CAMPURAN POLYPROPYLEN, POLYETYLEN DAN FIBER GLASS

MENGGUNAKAN MESIN MIXER BUATAN SENDIRI SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

INDRA HERMAWAN NIM: 110401008

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

STUDI EXPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN TERHADAP SIFAT MEKANIK CAMPURAN POLYPROPYLEN, POLYETYLEN DAN

FIBER GLASS MENGGUNAKAN MESIN MIXER BUATAN SENDIRI

INDRA HERMAWAN

NIM : 110401008

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 2228 /TS/2015 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA TGL. : 12 MEI 2015

MEDAN PARAF :

TUGAS SARJANA

NAMA : INDRA HERMAWAN

NIM : 1100401008

MATA KULIAH : PROSES PRODUKSI

SPESIFIKASI :

DIBERIKAN TANGGAL : 12 MEI 2015

SELESAI TANGGAL : 05 NOVEMBER 2015

STUDI EXPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN TERHADAP SIFAT MEKANIK CAMPURAN POLYPROPYLEN,

POLYETYLEN DAN FIBER GLASS MENGGUNAKAN MESIN MIXER BUATAN

STUDI EXPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN TERHADAP SIFAT MEKANIK CAMPURAN POLYPROPYLEN, POLYETYLEN DAN FIBER GLASS MENGGUNAKAN MESIN MIXER BUATAN SENDIRI

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU

MEDAN

KARTU BIMBINGAN NO : 2228/TS/2015

TUGAS SARJANA MAHASISWA

Sub. Program studi : Proses Produksi Bidang Tugas : Proses Produksi

Judul Tugas :

Diberikan Tanggal : 12 Mei 2015 Selesai Tgl : 05 November 2015 Dosen Pembimbing : Ir. Alfian Hamsi, M.Sc Nama Mhs : Indra Hermawan

N.I.M : 110401008

Catatan :

1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Pembimbing setiap asistensi.

2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi.

3. Kartu ini harus dikembalikan ke departemen, Bila kegiatan asistensi telah selesai.

STUDI EXPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN TERHADAP SIFAT MEKANIK CAMPURAN POLYPROPYLEN, POLYETYLEN DAN

FIBER GLASS MENGGUNAKAN MESIN MIXER BUATAN SENDIRI

INDRA HERMAWAN

NIM : 110401008

Telah Diperiksa dan Disetujui Dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 826 pada Tanggal 18 November 2015

STUDI EXPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN TERHADAP SIFAT MEKANIK CAMPURAN POLYPROPYLEN, POLYETYLEN DAN

FIBER GLASS MENGGUNAKAN MESIN MIXER BUATAN SENDIRI

INDRA HERMAWAN

NIM : 110401008

Telah Diperiksa dan Disetujui Dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 826 pada Tanggal 18 November 2015

ABSTRAK

Mesin mixer merupakan peralatan yang sangat penting yang digunakan pada proses percampuran dua atau lebih material dalam suatu industri yang berbahan dasar Thermoplastik dan serbuk (powder). Proses percampuran dilakukan untuk mendapatkan suatu campuraan yang homogen dari beberapa jenis bahan. Sampai saat ini mesin mixer untuk mencampur bahan-bahan thermoplastik dan serbuk belum tersedia di laboratorium Teknik Mesin Fakultas Teknik USU sedangkan kegunaannya mutlak diperlukan untuk penelitian-penelitian mahasiswa S1, S2 dan dan S3. Penelitian ini bertujuan untuk mendesain, pembutan mesin mixer serta pengujian pengaruh temperatur dan putaran percampuran terhadap kehomogenan dan sifat mekanis campuran polypropylene, Polyethylen dan fiber glas . Pengujian dilakukan menggunakan mikroskop optik dan photo makro untuk melihat kehomogenan campuran dan pengujian tarik untuk melihat kekuatan campuran. Hasil pengujian mesin diperoleh bahwa mesin mixer buatan sendiri dapat dioperasikan dengan variasi putaran 52, 100 , 144 Rpm dan variasi temperature 1500C, 1750C, 2000C, 2250C dan 2500C. Hasil pengujian tarik diperoleh untuk temperatur yang paling optimum yaitu 1500C memiliki tegangan tarik sebesar 17,58 N/mm2. Untuk putaran yang paling optimum pada putaran N1 52 rpm yang memiliki tegangan tarik sebesar 19,70 N/mm2.

ABSTRACT

Mixer is a very important equipment used on process of mixing two or more materials for industrial -based thermoplastics and powder ( powder ) . Mixing process is carried out to obtain a homogeneous mixing of several types of materials . Until now the machine mixer for mixing thermoplastic materials and powders has not yet available in the laboratory of Mechanical Engineering , Faculty of Engineering USU while its usefulness is absolutely necessary for research students of S1 , S2, and S3. This research aims to design , factur mixer machine as well as examination the effect of temperature and mixing speed against homogeneity and mechanical properties of a mixture of polypropylene , polyethylen and fiber glas. Tests carried out using an optical microscope and a macro, photo to see the homogeneity of the mixture and the tensile test to for the strength of the mixture. The test results showed that the machine homemade mixer machine can be operated with a variety of speed 52 , 100 , 144 rpm and temperature variations 150 0C , 175 0C , 200 0C , 225 0C and 250 0C . Tensile test results obtained for the most optimum temperature is 1500C has a tensile stress of 17.58 N / mm2. for optimum lap there on lap 52 rpm N1 which has a tensile stress of 19.70 N / mm2 .

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Planetary mixer ...8

Gambar 2.2 Ribbon blender ...9

Gambar 2.3 Double cone blender...10

Gambar 2.4 Vertical double rotary mixer ...10

Gambar 2.5 Pengaduk baling-baling ...11

Gambar 2.6 Pengaduk dayung ...12

Gambar 2.7 Pengaduk turbin...13

Gambar 2.8 Helical ribbon ...13

Gambar 2.9 Elemen pemanas ...14

Gambar 2.10 Struktur bercabang thermoplastic...15

Gambar 2.11 Struktur ikatan silang thermosetting ...17

Gambar 2.12 proses injection molding ...20

Gambar 2.13 Proses ekstruksi ...20

Gambar 2.14 Proses blow moulding ...21

Gambar 2.15 Proses thermoforming ...22

Gambar 2.16 Proses calendaring ...22

Gambar 2.17 Proses casting ...23

Gambar 2.18 Proses pemintalan ...23

Gambar 2.20 Polymer Polypropylen ( PP ) ...24

Gambar 2.21 Polymer Polyetylen ( PE ) ...25

Gambar 2.22 Polymer Polyviny Cloride ( PVC ) ...25

Gambar 2.23 Polymer Polystyrene ( PS ) ...26

Gambar 2.24 Fiber glass (FG) ...27

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ...32

Gambar 3.2 Desain Mesin Mixer ...33

Gambar 3.3 Poros Pencampur ...34

Gambar 3.4 Sket Gear Box roda gigi bebas ...36

Gambar 3.5 Elemen Pemanas Type Striper Heater ...39

Gambar 3.6 Bejana Pencampur ...42

Gambar 3.7 Mesin mixer buatan sendiri ...43

Gambar 3.8 Mesin hidrolic hot press ...43

Gambar 3.9 Cetakan (mold) untuk uji tarik ...44

Gambar 3.10 Spesifikasi cetakan uji tarik plastik ...44

Gambar 3.11 Mesin uji tarik ...45

Gambar 3.12 Timbangan digital ...45

Gambar 3.13 Thermometer ...46

Gambar 3.14 Polypropylen ...47

Gambar 3.16 Polyetylen ...48

Gambar 3.17 Dimensi polyetylen ...48

Gambar 3.22 Serat fiber glass ...48

Gambar 3.23 Hasil pencampuran ...51

Gambar 3.24 Hasil pencampuran setelah dipotong kecil-kecil untuk dilakukan proses hot press ...52

Gambar 3.25 Diagram alir proses pencampuran untuk variasi temperature dan pengujian tarik ...53

Gambar 3.26 Diagram alir proses pencampuran untuk variasi putaran dan pengujian tarik ...57

Gambar 4.1 Spesimen sebelum diuji tarik ...58

Gambar 4.2 Spesimen setelah dilakukan uji tarik ...58

Gambar 4.3 Grafik tegangan tarik variasi temperatur ...63

Gambar 4.4 Grafik pengaruh temperature pencampuran terhadap elongation paduan PP,PE dan FG ...63

Gambar 4.5 Photo makro paduan PP, PE dan fiber glas setelah pengadukan pada temperatur a) 150oC, b) 175oC, c) 200oC, d) 225oC dan e) 250oC ... 65

gambar 4.6 Photo mikro paduan PP, PE dan FB setelah percampuran pada temperatur a) 150oC, b) 200oC dan c) 225oC ... 66

Gambar 4.7 Grafik pengaruh kecepatan pencampuran terhadap kekuatan tarik ...67

Gambar 4.9 Bentuk patahan sampel hasil uji tarik variasi putaran

a)Polypropylen putaran 61Rpm, b) bahan campuran putaran 61Rpm, c) bahan campuran 76 Rpm, d) bahan campuran

81 Rpm. ...69 Gambar 4.10 Photo makro material campuran PP, PE dan FG a) 61 Rpm,

b) 76 Rpm dan c) 88 Rpm ... 70

gambar 4.11 Photo mikro paduan PP, PE dan FB setelah percampuran

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Penjelasan gambar sket gear box ...36

Tabel 3.2 Dimensi ASTM D 638, T = 4mm ...44

Tabel 3.3 Formula untuk pencampuran komposisi variasi temperatur ...50

Tabel 3.4 Formula untuk pencampuran komposisi variasi putaran ...55

Tabel 4.1 Data hasil pengujian tarik variasi temperatur ...59

Tabel 4.2 Data hasil pengujian tarik variasi putaran ...61

DAFTAR NOTASI

Lambang Keterangan

σ

max Tegangan tarik N/mm2

Satuan

Fmax Gaya N

A0 Luas penampang m2

Ε Elongation %

ΔL Pertambahan panjang mm

L0 Panjang awal mm

L1 Panjang akhir mm

N Putaran rpm

Z Jumlah gigi

V Volume mm3

r Jari-jari mm

T Tinggi mm

v Tegangan volt

p Daya watt

I Kuat arus ampere