Studi Sifat Mekanik campuran Polypropylene (PP),Polyethylene (PE) dan Alumunium Powder (AL) Menggunakan Mesin Mixer

xii

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

[4] 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.

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

[6] I.Bauman, D. Curic dan M. Boban, Mixing of solid in different mixing devices, S¯ adhan¯ a Vol. 33, Part 6 (2008) 721–731.

[7] A.Hamsi,Dan Suprianto, “Studi Experimental Pengaruh Variasi Temperatur Dan Putaran Pencampuran Terhadap Sifat Mekanik Campuran Polypropylene,Polyethylene Dan Fiber Glass Menggunakan Mesin Mixer Buatan Sendiri’’.Jurnal Proceeding,Banjarmasin (2015).Pp.1-7.

[8] Purba, Febrian. 2012. Mesin Pencampur Mixing Equipment. (online), 2015).

[9] I.Bauman, Solid-solid mixing with static mixer, Chem. Biochem. Eng. Q.15 (4) (2001) 159–165

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

[11] 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.

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

[13] Wikipedia, 2013. Sifat Dan Karakteristik Material Plastik (Online) [14] Charis. 2014. Pengetahuan Bahan Teknik dan Bahan Plastik. (online),

(http:// charis7512.blogspot.co.id, diakses tanggal 2 November 2015) [15] Wikipedia,2014. Sifat-sifat Teknis Aluminium.(online), (www.sifat-sifat

teknis alumunium.com.diakses

[16] Wikipedia, 2013. Sifat dan Karakteristik Material Plastik Polyethylene. (online)

) pada tanggal 15 oktober 2015).

[17] Autodesk,2015.Education Student and Simulation Modflow Adviser

Ultimate (online) 2015).

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

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

42

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram alir proses penelitian

Gambar 3.1 Diagram alir proses penelitian Studi lapangan dan literatur

Pengadaan mesin mixer dan bahan (PE,PP,AL)

Pencampuran bahan (PP,PE,AL) dengan

mesin mixer

Variasi komposisi PP,PE dan Al Formula

1,2,3,4 dan 5

Variasi putaran 52,100,144 Rpm dan temperatur

160,170,1800C

Hasil pencampuran

Pengujian tarik

Foto makro dan mikro Simulasi moldflow

adviser

Hasil analisa data

Kesimpulan Hidrolic hot press

Selesai Mulai

3.2 Waktu dan Tempat Peneletian

Adapun pengujian ini dilakukan dibeberapa tempat yaitu sebagai berikut 1. Pengujian pencampuran menggunakan mesin mixer dilakukan di

Laboratorium Teknologi Mekanik, Departemen Teknik mesin Universitas Sumatera Utara dari tanggal 24 Agustus 2015 s/d tanggal 27 November 2015.

2. Pencetakan specimen dan pengujian tarik dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan pada tanggal 30 September 2015 s/d tanggal 10 Oktober 2015.

3.3 Alat dan Bahan 3.3.1 Alat

Alat yang dipakai dalam penelitian ini adalah : 1. Mesin mixer

Mesin mixer yang digunakan dalam penelitian ini merupakan mixer serbuk yang dilengkapi dengan sistem roda gigi untuk mendapatkan variasi putaran 52 rpm, 100 rpm, 144 rpm dan mesin mixer ini juga dilengkapi dengan sistem pemanas yaitu 1500C,1750C,2000C,2250C dan 2500C.dapat dilihat pada gambar 3.2 berikut:

Gambar 3.2 Mesin mixer

Spesifikasi mesin:

Putaran : 52 rpm,100 rpm dan 144 rpm Elektrik anschluss : 220 V

40

Suhu maksimum : 3000C 2. Hidrolic 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.berikut ini adalah gambar mesin hidrolic hot press yang digunakan,lihat pada gambar 3.3 berikut:

Gambar 3.3 Mesin Hidrolic Hot Press Spesifikasi mesin:

Type : RN 350

Elektrik anchluss : 220 V 50 Hz 600 W Luftdruck max : 10 bar

Mesin hidrolic hot press ini juga dilengkapi dengan mold atau cetakan untuk pembuatan specimen tensil [18] lihat pada gambar 3.4 berikut:

Gambar 3.4 Cetakan (mold) tensil

Cetakan uji tensil ini menggukan standar ASTM E8M-09,dimensi dari standar ASTM tersebut, lihat pada gambar 3.5 berikut.:

Gambar 3.5 Dimensi cetakan uji tarik polymer

(Sumber : Engineering Materials,2010)

Tabel 3.1 Dimensi ASTM D 638, T = 4mm

(Sumber : Engineering Materials,2010)

Dimensi Panjang ( mm ) Toleransi ( mm )

W ( width ) _{13 ± 0,5}

L ( length ) _{57 ± 0,5}

W0 ( width overall ) _{19 ± 6,4}

L0 ( length overall ) ₁₆₅

G ( gage length ) _{50 ± 0,25}

D(distance between grips ) _{115 ± 5}

42

3. Stop watch

untuk mengukur berapa lama proses pengadukan pada saat pengujian berlangsung. Stop watch yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.6 berikut ini :

Gambar 3.6 Stopwatch

4. Mesin uji tarik

Mesin uji tarik yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan beban maximum 20 Newton, dapat dilihat pada gambar 3.7 berikut ini :

Gambar 3.7 Mesin uji tarik

Spesifikasi:

Merek : Tarnogrocki Type : UPH 100 KN

5. Timbangan digital

Alat ukur yang digunakan untuk penelitian ini adalah timbangan digital yang digunakan untuk menimbang material polypropylene,polyetylene dan serbuk alumunium .lihat gambar 3.8 berikut:

Gambar 3.8 Timbangan digital

6. Thermocouple

Untuk mengukur suhu yang diperlukan pada penelitian ini,lihat pada gambar 3.9 berikut:

Gambar 3.9 Thermocouple

Material : Stainless steel 316 ss Temperatur range : 50 – 5000C

44

3.3.2 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 3.10 berikut.

Gambar 3.10 Polypropylene 2.Polyetylene

Polyetylene 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 3.11 berikut:

4. Serbuk alumunium ( Alumunium Powder )

Dalam penelitian ini serbuk alumunium digunakan sebagai penguat untuk campuran polypropylene dan polyetylene,lihat pada gambar 3.12 berikut.

Gambar 3.12 Serbuk alumunium

3.4 Metode Pengumpulan Data

Pengambilan data dalam pengujian ini meliputi:

1. Data sekunder, merupakan data yang mendukung penelitian dan memberikan gambaran umum tentang hal-hal yang mencakup penelitian. 2. Data Primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari hasil pengujian

yang menggunakan alat uji tarik, hasil dari foto mikro dan makro, adapun data yang diperoleh dari pengujian ini yaitu:

a. Tegangan maksimum dan minimum dari setiap sampel variasi komposisi, variasi putaran dan temperatur.

b. Elongation dari setiap sampel variasi komposisi,variasi putaran dan temperatur.

c. Kehomogenan material pada setiap sampel (foto makro dan foto mikro).

d. Bentuk permukaan yang putus pada setiap sampel yang sudah melalui uji tarik.

e. Hasil simulasi moldflow adviser dengan hasil sampel menggunakan mesin hidrolic hot press.

46

3.5 Prosedur pencampuran untuk variasi komposisi,variasi putaran dan temperatur.

Alat yang digunakan dalam pencampuran ini adalah :

1. Mesin mixer sebagai alat untuk mencampur polypropylene,polyetylene dan Serbuk alumunium.

2. Thermocouple 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  Untuk variasi komposisi

a. Formula 1 ( PP 70 %,PE 20 % dan AL 10 % ) b. Formula 2 ( PP 72 %,PE 20 % dan AL 8 % ) c. Formula 3 ( PP 74 %,PE 20 % dan AL 6 % ) d. Formula 4 ( PP 76 %,PE 20 % dan AL 4 % ) e. Formula 5 ( PP 78 %,PE 20 % dan AL 2 % )  Untuk variasi putaran dan temperatur

a. Polypropylene : 78 % b. Polyetylene : 20 % c. Serbuk alumunium : 2 %

d. Temperatur Formula 1 (1600C), Formula 2 (1700C) dan Formula 3 (1800C)

e. Putaran N1=52 rpm, N2=100 rpm dan N3=144 rpm

3. Setelah ditimbang masukan semua komposisi campuran kedalam wadah mixer.

4. Setelah dimasukan dalam wadah , atur suhu pada pemanas mixer yaitu : Pada temperatur 1500C dengan putaran N1 = 52 rpm untuk Variasi komposisi.

5. untuk variasi putaran menggunakan Temperatur dan putaran sesuai Formula di atas.

6. Kemudian setelah temperatur sudah di atur hidupkan mesin mixer dan kemudian campur semua komposisi.

7. Waktu pencampuran dilakukan selama 10 menit untuk variasi komposisi,dan untuk variasi putaran di lakukan selama 5 menit.

8. Setelah 10 menit matikan mesin dan buka tutup wadah mixer kemudian ambil campuran polypropylene,polyetylene dan serbuk alumunium didalam wadah begitu juga untuk variasi putaran.

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

10.Maka setelah selesai formula 1,maka dilanjut ke formula 2,3,4 dan 5 dengan temperatur yang sama 1500C, dengan putaran pengaduk sama yaitu N1=52 Rpm dan waktu yang sama yaitu 10 menit.

11. Begitu juga untuk variasi putaran T1 1600c dengan putaran N1=52,

N2=100, dan N3=144 rpm. T2 1700c dengan putaran yang sama, dan

sampai T3 1800c juga dengan putaran yang sama.

12.Lakukan sampai variasi komposisi dan variasi putaran sampai selesai di campur.

Berikut hasil pencampuran dari variasi komposisi dan variasi putaran yang diperlihatkan pada gambar 3.13 dibawah ini

48

3.6 Prosedur pencetakan sampel uji tarik dan Proses Pengujian tarik Adapun pencetakan sampel uji tarik yaitu sebagai berikut :

1. Hasil pencampuran dari setiap variasi komposisi dan variasi putaran tersebut kemudian di potong kecil-kecil pada Gambar (a)

2. Selanjutnya hasil potongan di masuk kan ke mesin hidrolic hot press agar bisa di injeksikan pada cetakan pada gambar (b).

3. Hasil dari setiap formula diatas akan dibentuk specimen uji tarik dengan cetakan pada gambar (c).

Gambar 3.14 (a,b dan c) Prosedur pencetakan specimen

4. Untuk variasi komposisi masing-masing formula sebanyak 3 sampel,jadi untuk 5 formula diatas akan menghasilkan 15 sampel.

5. Untuk variasi putaran dan temperatur sebanyak 3 sampel jadi untuk 3 formula diatas akan menghasilkan 9 sampel.seperti pada gambar 3.14 berikut:

6. Setelah sampel sudah selesai selanjutnya dilakukan pengujian tarik pada setiap sampel gunanya untuk mengetahui kekuatan tegangan tarik dan pertambahan panjang dari hasil pencampuran polypropylne,polyetylene dan serbuk alumunium tersebut.

3.6 Prosedur Simulasi

Dalam pengerjaan Simulasi Injection Molding menggunakan Software Autodesk Moldflow Adviser, penulis membuat diagram alir proses simulasi untuk mempermudah pengerjaan secara sistematis,[18] Diagram alir dapat dilihat pada gambar 3.15 berikut:

Gambar 3.15 Diagram Alir simulasi Autodesk Moldflow Adviser

Pembuatan Geometry

Export file dari Autocad ke Autodesk Moldflow

Menentukan titik Injeksi

Menentukan jenis material

Fill Analisis

Hasil simulasi Mulai

50

Penggambaran dilakukan menggunakan Software autocad sedangkan untuk melakukan simulasi menggnakan software autodesk moldflow adviser.Berikut cara pembuatan pemodelan hingga menjalankan simulasi.

a. Pembuatan geometri

Pada tahap ini dilakukan pembuatan geometri mennggunakan software autocad 2007 dengan dimensi cetakan ASTM D 638, T=4 mm pada tabel 3.1.dapat di lihat Pada gambar 3.16 berikut:

Gambar 3.16 Bentuk geometri sampel Pada autocad

Setelah melakukan pembentukan geometri langkah selanjutnya yaitu export file autocad agar dilakukan proses simulasi. Pada Gambar 3.17 file akan di export ke autodesk moldflow adviser dengan format .MPA

b. Proses Simulasi

Setelah membuat geometri selanjutnya proses simulasi dilakukan dengan menggunakan Software Autodesk Moldflow Adviser. Langkah awal dalam simulasi adalah menentukan titik injeksi pada proses simulasi.lihat pada gambar 3.18 berikut:

Gambar 3.18 Menentukan titik injeksi

Selanjutnya menentukan jenis material yang akan di simulasikan sesuai dengan kasus yang akan dianalisis pada simulasi. Material yang digunakan ialah Polypropylene. Pemilihan material dapat di lihat pada gambar 3.19 berikut :

52

Setelah memilih material polypropylene, lankah berikutnya ialah menentukan parameter proses yang dipakai yaitu temperatur cetakan (mold temperature), temperatur leleh (melt temperature), tekanan injeksi (injection pressure) dan waktu penekanan (injection time).pada gambar 3.20 berikut :

Gambar 3.20 Menentukan parameter proses simulasi

Langkah berikutnya adalah memilih jenis analisa yang akan diterapkan pada proses Injection Molding yaitu FILL,lihat pada gambar 3.21 berikut:

Gambar 3.21 Menentukan jenis analisis proses simulasi

Setelah menentukan jenis analisa yang akan di pilih kemudian menunggu hasil dari simulasi yang telah kita pilih yaitu bagian fill

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Setelah di lakukan proses pengujian hidrolic hot press pengujian tarik dan simulasi moldflow adviser maka di lakukan pengujian mesin mixer untuk variasi komposisi pengujian untuk variasi putaran dan temperatur sebagai berikut:

4.1. Hasil Uji Coba Peralatan Mixer

Mixer yang digunakan merupakan mixer buatan sendiri dilengkapi sistem roda gigi untuk mendapatkan putaran yang diinginkan pada proses percampuran, adapun gambar mesin seperti diperlihatkan pada gambar 4.1 berikut ini:

Gambar 4.1 Mesin Mixer Sistem Gear Box

Keterangan :

1. Elektromotor 2. Gear Box

3. Roda Gigi Payung 4. Poros Pengaduk

5. Wadah Tempat Mengaduk 6. Rangka Mesin

Hasil pengujian memperlihatkan temperatur yang digunakan pada pengujian ini sampai 1800C.Temperatur sudah dianggap cukup karena penelitian menggunakan polypropylene, polyethylene dan alumunium powder sebagai bahan yang akan dicampur di dalam wadah. Putaran mesin mixer menggunakan sistem gear box ini Menghasilkan putaran 52, 100, 144 Rpm.

40

4.2 Hasil pengujian variasi komposisi

4.2.1 Tabel hasil pengujian tarik variasi komposisi

Setelah melakukan pengujian tarik pada variasi komposisi didapatkan hasil data lihat pada tabel 4.1 berikut: Temperatur (0C) Sampel

PP,PE dan AL Lebar (W) (mm) Tebal (T) (mm) Luas (A) (mm2)

Panjang Awal (L0) (mm) Panjang Akhir (Li) (mm) Perubahan Panjang (ΔL) (mm) Gaya (N) Tegangan (δu) (N/mm2)

Reganagan (ε) (%)

Vaiasi komposisi

1500C

Sampel a 8,35 5,88 49,01 50 54,67 4,67 900 18,36 9,34 PP 70%.PE 20% AL 10 % Sampel b 8,29 5,91 49,00 50 53,63 3,63 850 17,35 7,26

Sampel c 8,33 5,82 48,48 50 57,84 7,84 1000 20,63 15,68

Rata- rata : 18,78 10,76

Sampel a 8,43 6,06 51,09 50 52,40 2,40 800 15,66 4,80 PP 72%.PE 20% AL 8 % Sampel b 8,42 6,04 50,86 50 51,13 1,13 750 14,75 2,26

Sampel c 8,30 6,01 49,88 50 51,72 1,72 700 14,03 3,44

Rata-rata : 14,81 3,50

Sampel a 8,34 6,03 50,29 50 51,92 1,92 600 11,93 3,84 PP 74%.PE 20% AL 6 % Sampel b 8,37 6,06 50,72 50 51,32 1,32 750 14,78 2,64

Sampel c 8,33 6,04 50,31 50 51,71 1,71 600 11,92 3,42

Rata-rata : 12,88 3,3

Sampel a 8,28 6,07 50,29 50 53,26 3,26 800 15,92 6,52 PP 76%.PE 20% AL 4 % Sampel b 8,28 5,99 49,60 50 54,35 4,35 800 20,16 8,70

Sampel c 8,31 6,04 50,36 50 53,21 3,21 1000 20,85 6,42

Rata-rata : 18,98 7,21

Sampel a 8,30 6,03 50,05 50 53,19 3,19 1050 20,98 6,38 PP 78%.PE 20% AL 2 % Sampel b 8,30 6,03 50,11 50 53,81 3,81 1050 20,95 5,62

Sampel c 8,31 6,06 50,36 50 52,32 3,32 1000 20,85 4,64

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

δmax = ���� �0

………...(4.1)

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 variasi komposisi sebagai berikut :

Maka :

A0= 8,30 X 6,03 = 50,05 mm ΔL = 53,29 – 50 = 3,19 mm

Maka kekuatan tarik δmaks (stress) spesimen adalah :

δmax =���� �0

= 1050 �

53,29 �� =��,���/��

2

ε = ∆�_� 0 =

3,19 ��

50 �� � 100 % =�,�� %

Maka didapat nilai tegangan untuk variasi komposisi adalah sebesar 20,98 �/��2 dan regangannya adalah sebesar �,�� % pada variasi komposisi PP 78 %,PE 20 % dan AL 2 %..

Dari hasil perhitungan tabel diatas untuk variasi komposisi maka di dapatlah nilai tegangan tarik rata - rata yang paling optimum terdapat pada komposisi PP 78 %, PE 20 % dan AL 2 % yaitu sebesar 20,92 N/mm2 dan untuk regangan rata- rata yang paling optimum terdapat pada komposisi PP 70 %, PE 20 % dan AL 10 % nya sebesar 10,76 %

4.2.2 Grafik Hasil Pengujian Tarik Variasi komposisi.

Pengujian tarik dilakukan untuk mendapatkan kekuatan material yang telah mengalami proses percampuran menggunakan mixer buatan sendiri, hasil pengujian tarik seperti diperlihatkan pada gambar 4.2 berikut.

42

Gambar 4.2 Grafik hasil pengujian tarik variasi komposisi

Gambar 4.2 memperlihatkan rata-rata kekuatan tarik campuran PP, PE dan AL cenderung mengalami peningkatan seiring dengan pengurangan campuran komposisi alumunium. Kekuatan tarik yang paling optimum dicapai pada komposisi PP 78 %,PE 20 % dan AL 2 % sebesar 20,92 N/mm2. Pengujian tarik yang telah dilakukan juga diperoleh elongation campuran, hasilnya seperti diperlihatkan pada gambar 4.3 berikut ini:

Gambar 4.3 Grafik Pengaruh percampuran komposisi terhadap elongation.

Gambar 4.3 memperlihatkan pengurangan percampuran komposisi alumunium akan menurunkan elongation pada komposisi Al 2 % sebesar 3,3 %. Elongation paling tinggi diperoleh pada komposisi AL 10 % sebesar 10,76 %.Berbedanya variasi komposisi dan adanya cacat pada material merupakan beberapa faktor yang mempengaruhi elongation.

4.2.3 Hasil injeksi dan pengujian tarik variasi Komposisi

Bentuk sampel variasi komposisi setelah di injeksi menggunakan mesin (hidrolic hot press) yang akan di uji tarik dapat dilihat pada gambar 4.4

Gambar 4.4 Sampel dari hasil hidrolic hot press

Keterangan gambar 4.4 sebagai berikut :

a. Sampel uji tarik formula 1 ( PP 70 %,PE 20 % dan AL 10 %) b. Sampel uji tarik formula 2 ( PP 72 %,PE 20 % dan AL 8 % ) c. Sampel uji tarik formula 3 ( PP 74 %,PE 20 % dan AL 6 % ) d. Sampel uji tarik formula 4 ( PP 76 %,PE 20 % dan AL 4 % ) e. Sampel uji tarik formula 5 ( PP 78 %,PE 20 % dan AL 2 % )

Setelah di lakukan proses injeksi (hidrolic hot press) selanjutnya sampel di lakukan pengujian tarik di dapatkan hasil nya yaitu berbentuk sampel patahan setelah dilakukan pengujian tarik lihat pada gambar 4.5 berikut :

44

Gambar 4.5 Bentuk patahan pengujian tarik variasi komposisi

Keterangan gambar 4.5 sebagai berikut :

a. Bentuk patahan uji tarik formula 1 ( PP 70 %,PE 20 % dan AL 10 %) b. Bentuk patahan uji tarik formula 2 ( PP 72 %,PE 20 % dan AL 8 % ) c. Bentuk patahan uji tarik formula 3 ( PP 74 %,PE 20 % dan AL 6 % ) d. Bentuk patahan uji tarik formula 4 ( PP 76 %,PE 20 % dan AL 4 % ) e. Bentuk patahan uji tarik formula 5 ( PP 78 %,PE 20 % dan AL 2 % ) Dari hasil pengujian tarik di atas dapat di lihat berbagai bentuk patahan yang terjadi pada sampel lihat pada gambar 4.6 Berikut:

Bentuk patahan yang berbeda yang terletak pada bagian leher sampel dan bagian tengah sampel lihat pada gambar 4.7 berikut :

Dari gambar 4.6 dan 4.7 memperlihatkan bentuk patahan yang berbeda dapat di jelaskan bahwa campuran variasi komposisi bahan yang di gunakan dapat mempengaruhi bentuk patahan dari setiap sampel setelah di lakukan pengujian tarik dan juga pada setiap sampel terdapat kekosongan void yang menyebabkan bentuk patahan terjadi pada bagian tengah sampel dan leher sampel.

4.2.4 Hasil foto makro untuk sampel variasi komposisi pencampuran foto makro dilakukan untuk melihat distribusi PP, PE dan AL pada campuran yang paling optimum pada Formula 5 setelah mengalami proses percampuran menggunakan mixer, photo hasil percampuran seperti diperlihatkan pada gambar 4.8 berikut :

Gambar 4.8 Foto makro Variasi komposisi PP 78 %,PE 20 % dan AL 2 %.

Gambar 4.8 memperlihatkan perbedaan komposisi akan mengakibatkan perubahan pada material Bahan PP (no.1) berwarna kecoklatan pemanasan hingga temperatur 150oC mengakibatkan perubahan warna PP dari berwarna bening menjadi agak kecoklatan. Bahan PE (no.2) setelah mengalami pemanasan hingga temperatur 150oC menghasilkan warna kehitaman dikarenakan temperatatur cair bahan ini lebih rendah dibanding material PP. Bahan AL (no.3) yang ditambahkan pada campuran terlihat berwarna putih bersinar pada temperatur 150oC.

4.2.5 Hasil foto mikro untuk sampel variasi komposisi pencampuran foto mikro dilakukan menggunakan mikroskop optik untuk melihat permukaan sampel variasi komposisi pencampuran yang paling optimum pada Formula 5, hasil pengujian seperti diperlihatkan pada gambar 4.9 berikut ini:

46

Gambar 4.9 Foto mikro Variasi komposisi PP 78 %,PE 20 % dan AL 2 %

Gambar 4.9 memperlihatkan permukaan campuran dengan variasi percampuran.serbuk alumunium (3) yang ditambahkan Memiliki bentuk memanjang yang dipotong dengan ukuran tertentu. Penambahan serbuk alumunium ini bertujuan untuk meningkatkan kekuatan material diantara matrik PP dan PE. Photo skala mikro memperlihatkan juga kenaikan temperature menyebabkan permukaan campuran lebih gelap yang diakibatkan oleh elemen PE (2) yang memiliki titik leleh paling rendah telah terbakar (gosong) dan bahan PP yang terlihat lebih bening (1) dan pengaruh variasi komposisi juga sangat berpengaruh terhadap kekuatan tarik nya dan di dapatkan nilai yang paling optimum sebesar 20,92 N/mm2 dengan komposisi PP 78%,PE 20 % dan serbuk alumunium 2%. fenomena lain ditemui dari hasil photo makro memperlihatkan adanya kekosongan yang terbentuk diantara matrik PP dengan serbuk alumunium,lihat pada gambar 4.10 berikut

Gambar 4.10 Foto makro variasi komposisi pencampuran PP, PE dan AL yang terdapat

Void.

Gambar 4.10 diatas memperlihatkan adanya kekosongan (void) diantara AL dan matrik PP, keberadaan void ini tentunya akan menyebabkan penurunan kekuatan dari campuran. Banyak faktor yang dapat menyebabkan terbentuknya void pada komposit,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.

4.3 Hasil pengujian variasi putaran dan temperatur 4.3.1 Tabel hasil pengujian tarik variasi putaran

Setelah melakukan pengujian tarik pada variasi putaran dan temperatur Pada tabel 4.2 di atas menggunakan variasi putaran yaitu N1 = 52 rpm, N2 =100

rpm dan N3 = 144 rpm dengan komposisi bahan Polypropylene = 70 %,

Polyetylene = 20% dan Alumunium powder = 2 %.untuk variasi putaran ini pada Formula 1 T1=1600C Formula 2 T2=1700C dan Formula 3 T3=1800C didapatkan

48

Formula Temperatur (0C)

Putaran n(Rpm) Lebar (W) (mm) Tebal (T) (mm) Luas (A) (mm2)

Panjang Awal (L0)

(mm) Panjang Akhir (Li) (mm) Perubahan Panjang (ΔL) (mm) Gaya (N) Tegangan

(δu)

(N/mm2)

Reganagan

(ε)

(%)

Komposisi (%)

Fomula 1 1600c

n1=52 8,41 6,02 50,63 50 52,89 2,89 850 16,79 5,78 PP 78%.PE 20

AL 2%

n2=100 8,32 6,04 50,25 50 53,34 3,34 900 17,91 6,68

n3=144 8,34 6,07 50,62 50 52,22 2,22 900 17,78 4,44

Fomula 2 1700c

n1=52 8,39 6,22 52,18 50 51,48 1,48 750 14,37 2,96 PP 78%.PE 20

AL 2%

n2=100 8,30 6,09 50,55 50 53,04 3,04 850 16,81 6,08

n3=144 8,36 6,04 50,91 50 52,85 2,85 550 10,80 5,70

Fomula 3 1800c

n1=52 8,38 6,14 51,45 50 51,34 1,34 550 10,69 2,68 PP 78%.PE 20

AL 2 %

n2=100 8,42 6,13 51,61 50 51,94 1,94 400 7,75 2,88

n3=144 8,33 6,16 51,31 50 51,00 1,00 300 5,85 2,00

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 N2 = 100 rpm yaitu mempunyai tegangan tarik rata - rata = 17,91 N/mm2 dan nilai regangan rata – ratanya sebesar = 6,68 % pada

49

4.3.2 Grafik hasil pengujian tarik sampel variasi putaran dan temperatur

Variasi putaran dan temperatur yang paling optimum terdapat pada Formula 1 temperatur 1600C dengan komposisi PP 78 %,PE 20 % dan AL 2%. hasilnya seperti diperlihatkan pada gambar 4.11 berikut ini.

Gambar 4.11 Grafik Hasil pengujian tarik sampel variasi putaran 52 Rpm,100 Rpm dan 144 Rpm pada Temperatur 1600c dengan komposisi PP 78 %,PE 20 % dan AL 2%.

Gambar 4.11 memperlihatkan hasil pengujian tarik dengan komposisi PP 78% PE 20% dan AL 2 % pada Temperatur 1600c di peroleh nilai paling optimum 17,91 N/mm2 pada putaran 100 Rpm.berbedanya variasi putaran sangat berpengaruh terhadap kekuatan tarik dari setiap sampel, Pengujian tarik yang telah dilakukan juga diperoleh elongation , hasilnya seperti diperlihatkan pada gambar 4.12 berikut ini:

50

Gambar 4.12 memperlihatkan Peningkatan Temperatur akan menurunkan elongation pada Temperatur 1600C dan Pada putaran n2= 100 rpm sebesar 6,68 % dan elongation terendah sebesar 4,44 %. Berbedanya variasi putaran menyebabkan adanya cacat pada material merupakan beberapa faktor yang mempengaruhi elongation.

4.3.3 Hasil injeksi dan pengujian tarik variasi Putaran dan temperatur Untuk hasil variasi putaran dan temperatur menggunakan variasi komposisi yang paling optimum yaitu: PP 78%,PE 20 % dan AL 2% dengan menggunakan variasi putaran N1=52 rpm, N2=100 rpm, N3=144 rpm pada temperatur T1=1600C,T2=1700C,T3=1800C.

Bentuk sampel variasi putaran dan temperatur yang paling optimum formula 1 pada setelah di injeksi menggunakan mesin (hidrolic hot press) yang akan di uji tarik dapat dilihat pada gambar 4.13 berikut:

Gambar.4.13 (a,b,c) Sampel setelah di injeksi variasi putaran dan temperatur yang paling optimum pada formula 1

Keterangan gambar 4.14 sebagai berikut :

a. Sampel uji tarik formula 1, Temperatur= 1600C, Putaran N1=52 Rpm b. Sampel uji tarik formula 1, Temperatur= 1600C, Putaran N2= 100 Rpm c. Sampel uji tarik formula 1, Temperatur= 1600C, Putaran N3= 144 Rpm

Setelah di lakukan proses injeksi (hidrolic hot press) selanjutnya sampel di lakukan pengujian tarik pada formula 1 di dapatkan hasilnya yaitu berbentuk sampel patahan setelah dilakukan pengujian tarik lihat pada gambar 4.14 berikut:

Gambar 4.14 (a,b,c) Sampel bentuk patahan setelah di uji tarik variasi putaran dan temperatur yang paling optimum formula 1

Keterangan gambar 4.14 sebagai berikut :

a. Bentuk patahan formula 1, Temperatur= 1600C, Putaran N1=52 Rpm b. Bentuk patahan formula 1, Temperatur= 1600C, Putaran N2= 100 Rpm c. Bentuk patahan formula 1, Temperatur= 1600C, Putaran N3= 144 Rpm

Dari hasil pengujian tarik di atas dapat di lihat berbagai bentuk patahan yang terjadi pada sampel lihat pada gambar 4.15 Berikut:

52

Gambar 4.15 Bentuk patahan yang berbeda sampel variasi putaran dan temperatur formula 1

Bentuk patahan yang berbeda yang terletak pada bagian leher sampel dan bagian tengah sampel lihat pada gambar 4.16 berikut :

Dari gambar 4.15 dan 4.16 memperlihatkan bentuk patahan yang berbeda dapat di jelaskan bahwa variasi putaran dan temperatur yang di gunakan dapat mempengaruhi bentuk patahan dari setiap sampel setelah di lakukan pengujian tarik dan juga pada setiap sampel terdapat kekosongan void yang menyebabkan bentuk patahan yang berbeda terjadi pada bagian tengah sampel dan leher sampel.

4.3.4 Hasil foto makro untuk sampel variasi putaran dan temperatur. Foto makro dilakukan untuk melihat distribusi PP, PE dan AL pada campuran setelah mengalami proses percampuran menggunakan mixer,foto hasil percampuran seperti diperlihatkan pada gambar 4.17 berikut:

54

Gambar 4.17 memperlihatkan perbedaan variasi putaran dan Temperatur akan mengakibatkan perubahan pada material. Gambar 4. (a,b dan c) Bahan PP (no.1) berwarna kecoklatan pemanasan temperatur 1600C mengakibatkan perubahan warna PP dari berwarna bening menjadi agak kecoklatan. Bahan PE (no.2) setelah mengalami pemanasan hingga menghasilkan warna kehitaman dikarenakan temperatatur cair bahan ini lebih rendah dibanding material PP. Bahan AL (no.3) yang ditambahkan pada campuran terlihat berwarna putih bersinar.

4.3.5 Hasil foto mikro untuk sampel variasi putaran dan temperatur. foto mikro dilakukan menggunakan mikroskop optik untuk melihat permukaan sampel variasi putaran dan temperatur 1600C yang paling optimum pada Formula 1 , hasil pengujian seperti diperlihatkan pada gambar 4.18 berikut :

Gambar 4.18 (A,B,C) Foto mikro Variasi putaran dan temperatur yang paling optimum pada formula 1

Gambar 4.18 (A,B dan C) memperlihatkan permukaan campuran dengan variasi putaran dan temperatur pada Formula 1 pada putaran 52 Rpm 100 Rpm dan 144 Rpm menunjukan bahan PP (1) foto skala mikro memperlihatkan juga pengaruh variasi putaran menyebabkan permukaan campuran lebih gelap yang diakibatkan oleh elemen PE (2) yang memiliki titik leleh paling rendah telah terbakar (gosong) dan bahan Al yang di gunakan sebagai bahan penguat terlihat sangat jelas (3) dapat di simpulkan bahwa variasi putaran dan temperatur sangat mempengaruhi hasil kekuatan tarik di dapatkan nilai yang paling optimum sebesar 17,91 N/mm2 pada putaran 100 Rpm.

4.4 Grafik Hasil kekuatan tarik sampel variasi putaran dan temperatur dengan Polypropylene murni.

Hasil pengujian Polypropylene murni telah dilakukan sebelumnya oleh mahasiswa .dan di dapatkan juga nilai kekuatan tarik seperti di perlihatkan pada gambar 4.19 berikut :

Gambar 4.19 Grafik hasil kekuatan uji tarik variasi putaran dan temperatur dengan Polypropylene murni.

56

Gambar 4.19 memperlihatkan hasil pencampuran PP,PE dan serbuk AL dengan menggunakan variasi putaran dan temperatur di dapat nilai tegangan tarik paling optimum sebesar 17,91 N/mm2 pada putaran 52 rpm.nilai hasil pencampuran di atas lebih tinggi bila dibandingkan dengan hasil pengujian tarik PP murni sebesar 17,87 N/mm2 [3].

4.5 Hasil Simulasi Autodesk Moldflow Adviser

Dalam proses pembuatan simulasi autodesk moldfow adviser, pemodelan geometri yang digunakan untuk simulasi uji tarik polypropylene dibuat dalam bentk 3D (tiga dimensi) dengan menggunakan software autocad.Dimensi yang digunakan pada geometri tersebut sesuai dengan ukuran hasil eksperimen dilapangan. Setelah geometri spsimen dibuat lankah selanjutnya ialah Simulasi menggunakan Autodesk moldflow adviser. Software ini memiliki beberapa jenis analisa yang dapat dilakukan, jenis analisa yang dilakukan dapat ditentukan sesuai dengan kebutuhan. Ada 2 jenis analisis autodesk moldflow adviser :

3. Fill Time Analysis 4. Air traps

4.5.1 Fill Time

Fill time analysis merupakan waktu yang diperlukan untuk mengisi material plastik ke seluruh bagian cavity. Analisa ini juga bertujuan unutk mengetahui aliran material plastik akan mengisi cavity secara bersamaan. Dengan cara membandingkan nya pada proses Hidrolic hot press Berikut ini merupakan hasil simulasi Fill Time dengan temperatur 160oC diambil dari nilai yang paling optimum dari pengujian tarik untu variasi putaran,waktu penekanan 6 detik dapat dilihat pada gambar 4.20 berikut:

Gambar 4.20 Proses Fill Time Analysis Temperatur 160oC dan Waktu Penekanan 6 detik

Pada gambar 4.20 menunjukkan variasi warna menandakan bahwa setiap warna mewakili variasi temperatur. Pada warna merah menunjukkan waktu terlama aliran menuju dasar cetakan yaitu 6 detik sedangkan pada warna biru merupakan waktu tercepat aliran material menuju cetakan.perbedaannyaa Pada proses pengisian aliran material kedalam cetakan waktu yang di capai selama 10 detik aliran akan menuju ke bawah cetakan terlebih dahulu hingga memenuhi cetakan menggunakan mesin hidrolic hot press jadi waktu yang di perlukan menggunakan simulasi moldflow adviser lebih cepat di bandingkan dengan menggunakan mesin hidolic hot press.

4.5.2 Proses Air traps

Air Traps merupakan udara yang terjebak dimana terdapat gelembung udara pada spesimen hasil cetakan. Gelembung udara terjadi karena rongga cetak tidak memiliki saluran pembuangan udara. Walaupun terdapat gelembung udara tetap dilihat dari quality prediction pada hasil simulasi Dengan cara membandingkan nya pada proses Hidrolic hot press. Berikut merupakan hasil simulasi dengan temperatur 160oC dengan waktu penekanan 5 detik. Pada gambar 4.21 menunjukkan udara yang terjebak pada geometri spesimen.

58

Gambar 4.21 Air traps

Dari gambar 4.21 Hasil analisis kemungkinan terjadinya Air traps dalam simulasi ini semua kemungkinan terjadinya udara terperangkap ada pada lokasi dengan geometri komplek pada gambar dia atas (lingkaran merah) pada ujung sampel.sedangkan pada saat proses hirolic hot press udara yang terjebak terletak pada titik awal,tengah dan ujung cetakan sehingga kemungkinan terdapatnya udara dan dapat menyebabkan pada ke 3 titik tersebut.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

Hasil penelitian yang telah dilakukan mengenai pengaruh variasi campuran terhadap sifat mekanik paduan PE, PP dan AL dapat dibuatkan kesimpulan:

1. Variasi komposisi campuran yang berbeda sangat mempengaruhi kekuatan tarik,variasi komposisi yang paling optimum yaitu pada formula 5 dengan komposisi campuran PP 78 %, PE 20 % dan AL 2 % dan di dapatkan kekuatan tarik sebesar 20.92 N/mm2.Variasi putaran sangat mempengaruhi kekuatan tarik, nilai yang paling optimum pada formula 1 dengan putaran n2= 100 rpm pada Temperatur 1600C dan di dapatkan kekuatan tarik sebesar 17.91 N/mm2.

2. Pada variasi komposisi nilai regangan tarik (elongation) yang paling optimum terdapat pada formula 1 PP 70 %, PE 20 % dan AL 10 % yaitu sebesar 10,76 %. Pada variasi putaran nilai regangan tarik (elongation) yang paling optimum terdapat pada formula 1 pada putaran n2= 100 rpm dan Temperatur 1600C yaitu sebesar 6,68 %.

3. Hasil simulasi autodesk mudflow adviser pada proses Fill time menunjukkan hasil yang berbeda dengan proses manual hidrolic hot press yaitu pada hasil simulasi fill time waktu yang di capai selama 6 detik.sedang pada manual hirolic hot press selama 10 detik untuk memenuhi cetakan.dan pada hasil simulasi air traps terjadi pada ujung bagian bawah sampel,sedangkan pada manual hirolic hot press terjadi pada bagian leher,tengah dan ujung sampel,hal ini sangat mempengaruhi hasil dari kekuatan tarik tersebut.

4. Dari hasil foto makro dan mikro campuran bahan polypropylene, polyetylene dan Alumunium powder memperlihatkan bahwa bentuk permukaan sampel menunjukkan hasil yang merata (homogen) pada seluruh bagian sampel.hal ini juga mempengaruhi hasil kekuatan tarik pada setiap sampel.

60

5.2. Saran

Adapun saran dari penelitian yang telah dilakukan mengenai pengaruh variasi campuran terhadap sifat mekanik paduan PE, PP dan AL yaitu :

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

2. Mengganti jenis material penguat dengan yang lain sebagai pengganti untuk polypropylene dan polyethylene agar bisa di bandingkan hasil uji tariknya.

3. Agar peralatan pengontrol suhu di buat lebih akurat dari sebelumnya.

4. Sistem gear box yang menghubungkan roda gigi payung agar lebih di sempurnakan hingga menghasilkan putaran yang lebih halus.

5. Sistem isolasi pada wadah pencampuran dapat di buat lebih sempurna hingga panas pada wadah tidak terbuang keluar.

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 maupunpenelitian. 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 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 seperti concrete memperlihatkan bahwa waktu pengadukan akan yang lebih lama mengakibatkan penurunan terhadap kekuatan kompresi material [15].

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

7

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 [15].

2.2. Pengertian pencampuran

Pencampuran (mixing) adalah proses yang menyebabkan tercampurnya b ahan ke bahan lain dimana bahan tersebut terpisah dalam fasa yang berbeda.Dala m kimia, suatu pencampuran (mixing) adalah sebuah zat yang dibuat dengan meng gabungkan dua zat atau lebih yang berbeda tanpa reaksi kimia yang terjadi,sement ara tidak ada perubahan fisik dalam suatu pencampuran, sifat kimia suatu pencam puran seperti titik lelehnya dapat menyimpang dari komponennya. Pencampuran d apat dipisahkan menjadi komponen aslinya secara mekanis. Pencampuran dapat b ersifat homogen atau heterogen [15].

Tujuan dari proses pencampuran yaitu mengurangi ketidaksamaan atau ketidakrataan dalam komposisi, temperature atau sifat-sifat lain yang terdapat dalam suatu bahan atau terjadinya homogenisasi, kebersamaan dalam setiap titik dalam pencampuran. Dampak dari hasil pencampuran adalah terjadinya homogenitas, kebersamaan dalam setiap titik dalam pencampuran. Dampak dari hasil pencampuran adalah terjadinya keadaan serba sama, terjadinya reaksi kimia, terjadinya perpindahan panas, dan perpindahan massa. Dan dampak tersebut merupakan tujuan akhir dari suatu proses pencampuran.Dalam praktek, operasi mixing hampir selalu mempunyai multi fungsi yaitu ketika proses dilakukan di dalam tangki berpengaduk mekanis, pengaduk menjalankan banyak tugas, sebagai contoh dalam tangki kristalisasi harus memperhatikan bulk blending, heat transferdan suspense kristal [12].

2.2.1 Jenis-jenis pencampuran

Adapun jenis-jenis proses pencampuran yang di gunakan dalam proses mixing adalah sebagai berikut:

1. Pencampuran bahan padat-padat

Pencampuran dua atau lebih dari bahan padat banyak dijumpai yang akan menghasilkan produk komersial industri kimia. Contohnya

26

Pencampuran bahan pewarna dengan bahan pewarna lainnya atau dengan bahan penolong untuk menghasilkan nuansa warna tertentu atau warna yang cemerlang. Alat yang digunakan untuk pencampuran bahan padat dengan padat dapat berupa bejana yang berputar, atau bejana-bejana berkedudukan tetap tapi mempunyai perlengkapan pencampur yang berputar, ataupun pneumatik [11].

2. Pencampuran bahan cair-gas

Untuk proses kimia dan fisika tertentu gas harus dimasukkan ke dalam cairan, artinya cairan dicampur secara sempurna dengan bahan-bahan berbentuk gas. Contohnya Proses hidrogenasi, khorinasi dan fosfogensi, Oksidasi cairan oleh udara (fermentasi, memasukkan udara kedalam lumpur dalam instalasi penjernih biologis).

3. Pencampuran bahan cair-padat

Pada persiapan atau pelaksaan proses kimia dan fisika serta juga pada pembuatan produk akhir komersial, seringkali cairan harus dicampur dengan bahan padat. Pencampuran cairan dengan padatan akan menghasilkan suspensi. Tetapi bila kelarutan padatan dalam cairan tersebut cukup besar akan terbentuk larutan. Pelarutan adalah suatu proses mencampurkan bahan padat kedalam cairan [14].

2.2.2 Jenis-jenis peralatan pencampuran

Adapun jenis-jenis proses pencampuran yang di gunakan dalam proses mixing [15] adalah sebagai berikut:

1. Dry blending

terdiri dari palung horisontal berbentuk U dan agitator yang terbuat dari inner dan outer helical ribbon yang menggerakkan bahan pada arah yang berlawanan. Desain blender ini sangat efisien dan efektif untuk pencampuran kering seperti pencampuran cake dan muffin, tepung, sereal, teh, kopi dan campuran minuman lain termasuk minuman coklat dan minuman berenergi. Ketika produk makanan pencampuran kering, sejumlah sedikit cairan ditambahkan ke padatan dengan tujuan untuk melapisi atau mengabsorbsi warna, pembumbuan, minyak dan cairan

tambahan lainnya. Bahan cair ditambahkan melalui charge port pada cover atau spray nozzle untuk aplikasi kritis.lihat pada Gambar 2.1 berikut :

Gambar 2.1 Dry blending [15]

2. High shear mixer

Menggunakan pemasangan rotor atau stator yang membangkitkan kebutuhan shear yang kuat untuk bahan padat murni dalam persiapan dressing, saus dan pasta. Jenis alat ini juga digunakan dalam industri makanan untuk produksi larutan sirup, emulsi dan dispersi minuman.lihat pada gambar 2.2 berikut:

28 3. Ultra high shear mixing

Mempunyai kecepatan putar sampai 18000 ft/s, ultra-high shear mixer ideal untuk emulsi dan dispersi yang membutuhkan homogenizer. Aplikasinya antara lain pada saus, bumbu, dressing, konsentrat jus dan emulsi bumbu.lihat pada gambar 2.3 berikut:

Gambar 2.3 Ultra high shear mixing [15]

4. High viscosity batch mixing

Menggunakan dual shaft dan triple shaft mixer dan digunakan pada industri makanan pada proses batch dari aplikasi dari viskositas sedang sampai viskositas tinggi seperti sirup permen, minuman, nutraceutical, saus, pasta, mentega kacang, dan lain-lain.lihat pada gambar 2.4 berikut :

5. Double planetary mixing

Ketika viskositas produk terus naik, sistem mixing multi agitator akan secepatnya menghasilkan aliran yang dapat dikarakterisasi oleh anchor atau dengan zona suhu tunggi dekat disperser dan pemasangan rotor atau stator. Aplikasi makanan lainnya yang diproses melalui double planetary mixer termasuk sirup, gel, makanan hewan, permen, dan formula viskos lainnya.lihat pada gambar 2.5 berikut :

Gambar 2.5 Double planetary mixing [15]

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. Pembuatan elemen pemanas harus memenuhi beberapa persyaratan antara lain :

a. 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

30

Jenis elemen pemanas yang digunakan pada penelitian ini adalah elemen pemanas listrik bentuk lanjut yang merupakan elemen pemanas dari bentuk dasar yang dilapisi oleh pipa atau lembaran plat logam dengan maksud sebagai penyesuaian terhadap penggunaan dari elemen pemanas tersebut. 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 steel yang kemudian dibentuk menjadi lempengan heater berbentuk strepe [17] Adapun salah satu bentuk dari elemen pemanas tersebut diperlihatkan pada gambar 2.6 berikut :

Gambar 2.6 Elemen Pemanas Pada Mesin Mixer

2.4. Pengertian Plastik

Plastik adalah nama golongan zat-zat polimer tinggi buatan seperti polstirene, poletilena polvinil, cloroda, fenolformaldehina, urea formaldehina, seluloid, dan lain-lain.Kata plastik berasal dari bahasa Yunani plastikos yang berarti dapat dibentuk menjadi ukuran yang berbeda-beda. Sejarah plastik berlangsung sangat singkat jika dibandingkan dengan sejarah kayu dan logam. Plastik tidak akan ditemukan dibawah tanah ataupun melalui panggilan tanah. Plastik terbuat dari bahan kimiawi seperti karbon, silicon, hidrogen, nitrogen, oksigen, dan klorida. Kombinasi yang sangat berbeda dari bahan kimia ini akan menghasilkan berbagai jenis plastik yang berbeda pula [20].

Salah satu eksperimen pertama kali dalam membuat plastik sintetis berlangsung sekitar tahun 1835 dimana seorang ahli kimia perancis, Regnault, menyebabkan sejenis bahan kimia yang disebut vinyl chloride yang berubah

menjadi bubuk berwarna putih, namun bahan tersebut tidak berkembang secara komersial hampir selama satu abad. Alasan utama keterlambatan ini adalah memasuki abad ke-20, sangat mustahil untuk memperoleh bahan-bahan metel dalam kualitas yang memadai yang diperlukan untuk industri tersebut. Selanjutnya tahun 1862, Alexander Parkes menunjukkan pembuatan plastik kepada masyarakat umum. Bahan tersebut dinamakan Parkesine. Alexander Parekes menyatakan bahan baru ini dapat digunakan seperti halnya penggunaan karet, namun dapat dibeli dengan harga yang lebih murah.

2.4.1 Karakteristik Plastik

Adapun Karakteristik plastik adalah sebagai berikut [20].

a. Densitas. Plastik yang berbeda memiliki tingkat kepadatan yang berbeda, namun semuanya lebih ringan daripada sebagian besar jenis bahan lainnya.

b. Ketahanan. Sebagian besar plastik bersifat tahan lama (awet) dalam berbagai situasi. Sebagian diantaranya dapat mengalami penurunan (hancur) setelah terkena terik sinar matahari dalam waktu lama, sebagian besar jenis plastik tahan terhadap tahan kimia.

c. Penghantar listrik. Plastik merupakan penghantar listrik yang sangat rendah sehingga dapat digunakan sebagai penyekat listrik.

d. Penghantar panas. Plastik digunakan sebagai penghambat panas karena memiliki daya penghantar panas sangat rendah.

e. Daya benturan. Plastik mengandung daya benturan seperti kekerasan yang terkandung dalan bahan logam.

2.4.2 Bahan Dasar Pembuatan Plastik

Adapun Bahan dasar yang di gunakan dalam pembuatan plastik adalah sebagai berikut:

1. Termoplastik

Thermoplastik merupakan jenis plastik yang dapat didaur ulang, yaitu dapat dicairkan dan dialirkan bila dipanasi sehingga dapat dibentuk

32

atau membeku kembali bila pemanasnya dihentikan. Bahan-bahan yang termasuk thermoplastik antara lain [8].

a. polysterene (PS)

Jenis : General Purpose (GP-PS), High impact (HI-PS) dan Expandable Foam.

Bentuk bahan : Butiran (Granular).

Sifat-sifat umum: Murah,Mudah diolah,Tahan terhadap bahan kimia,Menjadi lembek dengan bahan hydrocarbon,Bening, Berdaya guna

Aplikasi :

General purpose: untuk botol, kemasan stoples, lampu Kristal kotak kaset, tutup botol, wadah produk, lembaran, mainan anak-anak, dsb.

High Impact: untuk kabinet TV, radio, lemari es, mesin cuci, gantungan baju, alat elektronika, rumah pita kaset, dsb.

Expandable Foam : untuk busa pelapis sebagai peredam benturan untuk produk yang dikemas dalam kotak (misal TV, radio, alat ukur dsb).

b. polyethylene (PE)

Jenis : plastik polyethelene memiliki 2 jenis utama, yaitu LDPE (Low Density Polyethylene) dan HDPE (hight density polyethylene). Bentuk bahan : Butiran.

Sifat-sifat umum : Daya tahan kimianya sangat baik,Faktor tenaga yang rendah,Ketahanan mekanikal yang rendah,Daya tahan kelembaban uap yang tangguh dan sangat luwes.

Aplikasi :

Film dan lembaran untuk kemasan, insulasi kawat dan kabel, pipa, lapisan, cetakan, mainan anak-anak dan alat-alat rumah tangga.

c. Polyprophylene (PP)

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.

Sifat-sifat : Tanpa bau dan warna,Tahan panas,Keras permukaan yang sangat baik,Sangat tahan kimia,Sifat elektrikal yang baik Aplikasi :Alat-alat rumah tangga, kesehatan, mainan anak-anak, komponen elektronika, tabung dan pipa, serat dan filamen.

d. polymethil metacrylate (PMMA atau Acrylik) Bentuk bahan: Butiran dan cairan.

Sifat-sifat: Bening Kristal,Unggul terhadap pengaruh cuaca, Cukup tahan terhadap kimia,Tahan benturan,Memiliki daya lentur yang baik,Tahan ultraviolet

Aplikasi:

Panel-panel dekorasi dan bangunan, kubah, sistem lensa otomatis, ubin berkilat, jendela, tirai, papan nama/tanda, pembalut dan perekat elastomer.

Kebanyakan plastik mempunyai karakteristik tertentu ketika terkena panas. Karakteristik-karakteristik tersebut adalah mudah terbakar, warna dan sifat api, ada dan tidak adanya asap, perilaku meleleh (misalnya menetes atau membengkak), dan bau.

2. Termosetting plastik

Plastik Thermosetting adalah Plastik yang melunak bila dipanaskan dan dapat dibentuk, tapi mengeras secara permanen. Mereka akan hangus / hancur bila dipanaskan. Kebanyakan material komposit modern menggunakan plastik thermosetting, yang biasanya disebut

34

resin dan plastik thermosetting berwujud cair. Kekurangan dan Kelebihan Plastik Thermosetting Plastik ini memiliki tahanan terhadap serangan zat kimia yang baik meskipun berada pada lingkungan ekstrim. Namun plastic thermosetting ini tidak dapat dibentuk kembali. Contoh Plastik Thermosetting adalah polyester, formaldehyde-based plastics, dan Bakelite [6].

3. Elastomer

Elastomer , atau bahan karet, mempunyai struktur cross-linked longgar. Jenis struktur rantai menyebabkan elastomer untuk memiliki memori atau ruang. Biasanya, sekitar 1 dalam 100 molekul adalah cross-linked rata-rata. Ketika jumlah rata-rata lintas-link meningkat menjadi sekitar 1 dari 30 materi menjadi lebih kaku dan rapuh. Alam dan karet sintetis kedua contoh umum elastomer. Kekurangan dan kelebihan elastomer Karet dapat mengalami deformasi elastis jumlah besar bila gaya diterapkan kepada mereka dan dapat kembali ke bentuk asli mereka (atau hampir ) bila gaya dilepaskan. Contoh elastomer dan aplikasinya Contoh daripada elastomer ialah polyisoprena, polybutadiene, polychloroprena. Kebanyakan elastomer di aplikasikan pada roda kendaraan (tires),Oil seal dan lain-lain [6].

2.4.3 Keuntungan dan kelemahan bahan plastik 1. Keuntungan Plastik

1. Jenis plastik sangat beragam jadi mudah didapat serta memiliki harga relatif lebih murah

2. Plastik bersifat tahan lama (awet) dalam berbagai situasi sehingga dapat disimpan dan bertahan dalam waktu yang lama

3. Untuk menghindari demakin banyaknya sampah plastik yang tidak dapat terurai maka diwujudkan dengan memanfaatkan gelas plastik yang sudah tidak terpakai agar gelas plastik sampah menjadi bahan yang lebih berguna.

2. Kelemahan Plastik

Kelemahan bahan plastik yaitu tahan terhadap panas, sehingga untuk pembuatan busana bahan plastik tidak memerlukan penyetrikaan atau pengepresan, sesuai sifat plastik yaitu memiliki daya penghantar panas yang sangat rendah. Jadi sebisa mungkin jauhkan dari segala sesuatu yang memerlukan panas karena dapat meleleh

2.5 Alumunium

Aluminium pertama kali ditemukan oleh Sir Humphrey Davy ada tahun 1809 sebagai suatu unsur dan pertama kali direduksi sebagai logam oleh H. C. Oersted pada tahun 1825. Secara Industri tahun 1886, Paul Heroul di Prancis dan C. M. Hall di Amerika Serikat secara terpisah telah memperoleh logam aluminium dari alumina dengan cara elektrolisa dari garam yang terfusi. Penggunaan aluminium sebagai logam setiap tahunnya adalah pada urutan yang kedua setelah baja dan besi, yang tertinggi diantara logam non ferro.Dalam keadaan murni, aluminium memang terlalu lunak dan kekuatannya rendah, dan untuk itu aluminium perlu dipadu dengan logam lain agar sifat dari aluminium menjadi lebih baik. Sedangkan logam yang biasanya digunakan sebagai unsur paduan dari aluminium adalah : tembaga (Cu), silicon (Si), magnesium (Mg), mangan (Mn), seng (Zn), besi (Fe), dan sebagainya. Penambahan unsur tembaga terhadap aluminium akan membentuk senyawa kimia, sehingga kekuatan mekanisnya akan meningkat [19].

Aluminium bertindak sebagai konduktor yang sangat baik listrik dan panas, tetapi non-magnetik. Ketika aluminium terkena udara, lapisan tipis aluminium oksida terbentuk pada permukaan logam. Hal ini untuk mencegah korosi dan berkarat.Karakteristik penting lainnya dari aluminium termasuk kepadatan rendah (yang hanya sekitar tiga kali lipat dari air), daktilitas (yang memungkinkan untuk ditarik ke dalam kawat), dan kelenturan (yang berarti dapat dengan mudah dibentuk menjadi lembaran tipis). gambar 2.7 serbuk dari alumunium dan foto mikro nya sebagai berikut.

36

Gambar 2.7 Serbuk alumunium dan foto mikro

2.5.1 Sifat fisik aluminium

Berikut ini merupakan tabel dari sifat fisik alumunium [19] lihat pada tabel 2.1 berikut:

Nama, Simbol, dan Nomor Aluminium, Al, 13 Sifat Fisik

Wujud Padat

Massa jenis 2,70 gram/cm3

Massa jenis pada wujud cair 2,375 gram/cm3

Titik lebur 933,47 K, 660,32 oC, 1220,58 oF Titik didih 2792 K, 2519 oC, 4566 oF Kalor jenis (25 oC) 24,2 J/mol K

Resistansi listrik (20 oC) 28.2 nΩ m Konduktivitas termal (300 K) 237 W/m K Pemuaian termal (25 oC) 23.1 µm/m K

Modulus Young 70 Gpa

Modulus geser 26 Gpa

Poisson ratio 0,35

Kekerasan skala Mohs 2,75 Kekerasan skala Vickers 167 Mpa

Kekerasan skala Brinnel 245 Mpa

2.5.2 Sifat Mekanik Aluminium

Sifat mekanik bahan aluminium murni dan aluminium paduan dipengaruhi oleh konsentrasi bahan dan perlakuan yang diberikan terhadap bahan tersebut.Aluminium terkenal sebagai bahan yang tahan terhadap korosi. Hal ini disebabkan oleh fenomena pasivasi, yaitu proses pembentukan lapisan aluminium oksida di permukaan logam aluminium segera setelah logam terpapar oleh udara bebas. Lapisan aluminium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Namun, pasivasi dapat terjadi lebih lambat jika dipadukan dengan logam yang bersifat lebih katodik, karena dapat mencegah oksidasi aluminium [19].

2.5.3 Kekuatan tensil

Kekuatan tensil adalah besar tegangan yang didapatkan ketika dilakukan pengujian tensil. Kekuatan tensil ditunjukkan oleh nilai tertinggi dari tegangan pada kurva tegangan-regangan hasil pengujian, dan biasanya terjadi ketika terjadinya necking. Kekuatan tensil bukanlah ukuran kekuatan yang sebenarnya dapat terjadi di lapangan, namun dapat dijadikan sebagai suatu acuan terhadap kekuatan bahan. Kekuatan tensil pada aluminium murni pada berbagai perlakuan umumnya sangat rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan yang memerlukan kekuatan tensil yang tinggi, aluminium perlu dipadukan. Dengan dipadukan dengan logam lain, ditambah dengan berbagai perlakuan termal, aluminium paduan akan memiliki kekuatan tensil hingga 580 Mpa [19].

2.5.4 Kekerasan

Kekerasan gabungan dari berbagai sifat yang terdapat dalam suatu bahan yang mencegah terjadinya suatu deformasi terhadap bahan tersebut ketika diaplikasikan suatu gaya. Kekerasan suatu bahan dipengaruhi oleh elastisitas, plastisitas, viskoelastisitas, kekuatan tensil, ductility, dan sebagainya. Kekerasan dapat diuji dan diukur dengan berbagai metode. Yang paling umum adalah metode Brinnel, Vickers, Mohs, dan Rokwell.

38

Kekerasan bahan aluminium murni sangatlah kecil, yaitu sekitar 65 skala Brinnel, sehingga dengan sedikit gaya saja dapat mengubah bentuk logam. Untuk kebutuhan aplikasi yang membutuhkan kekerasan, aluminium perlu dipadukan dengan logam lain dan/atau diberi perlakuan termal atau fisik. Aluminium dengan 4,4% Cu dan diperlakukan quenching, lalu disimpan pada temperatur tinggi dapat memiliki tingkat kekerasan Brinnel sebesar 135 [19].

2.5.5 Ductility

Ductility didefinisikan sebagai sifat mekanis dari suatu bahan untuk menerangkan seberapa jauh bahan dapat diubah bentuknya secara plastis tanpa terjadinya retakan. Dalam suatu pengujian tensil, ductility ditunjukkan dengan bentuk neckingnya; material dengan ductility yang tinggi akan mengalami necking yang sangat sempit, sedangkan bahan yang memiliki ductility rendah, hampir tidak mengalami necking. Sedangkan dalam hasil pengujian tensil, ductility diukur dengan skala yang disebut elongasi. Elongasi adalah seberapa besar pertambahan panjang suatu bahan ketika dilakukan uji kekuatan tensil. Elongasi ditulis dalam persentase pertambahan panjang per panjang awal bahan yang diujikan.Aluminium murni memiliki ductility yang tinggi. Aluminium paduan memiliki ductility yang bervariasi, tergantung konsentrasi paduannya, namun pada umumnya memiliki ductility yang lebih rendah dari pada aluminium murni, karena ductility berbanding terbalik dengan kekuatan tensil, serta hampir semua aluminum paduan memiliki kekuatan tensil yang lebih tinggi dari pada aluminium murni [15].

2.6 Karakteristik

Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui dan menganalisa campuran polimer. Karakterisasi yang dilakukan berupa uji tarik (Tegangan, Regangan, Modulus elastisitas) [19].

2.6.1 Tegangan (Stress)

Tegangan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer yang terpenting dan sering digunakan untuk karakteristik untuk suatu bahan polimer. Tegangan atau kekuatan tarik suatu bahan merupakan besarnya

beban maksimum (Fmaks) yang digunakan untuk memutuskan spesimen.

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

σ

max

=

����_�

0

………. (1.1) Ket :

σ = Kekutan Tarik (MPa) F = Beban Maksimum (N/mm2) ∆0 = Luas penampang awal (mm2)

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 2.8 berikut :

Gambar 2.8 Grafik Hubungan Tegangan-Regangan [19]

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

40

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.

2.6.2 Regangan (Strain)

Regangan (strain) 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

...(1.2) Ket :

ε = regangan (elongation)

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

2.7 Autodesk Simulation Moldflow adviser

Autodesk simlation moldflow merupakan software yang digunakan untuk melakukan simulasi proses injeksi pada proses plastic injection molding. Autodesk simlation moldflow merupakan salah satu cabang dari perusahaan Autodesk Inc. Moldflow pertama kali didirikan pada tahun 1978 ole Colin Austin di Melbourne, Australia.Autodesk Moldflow mempunyai dua software utama yaitu Moldflow plastic insight dan Moldflow Plastic adviser.

Moldflow plastic adviser mempunyai fitur analisis terhadap proses injection molding yaitu Moldflow part adviser dan Moldflow mold adviser. Moldflow part adviser digunakan untuk melakukan analisa pada satu bagian dari benda yang akan diinjeksi sedangkan moldflow mold adviser digunakan untuk melakukan analisa terhadap semua sistem yang berhubungan dengan proses injeksi.

Autodesk simulation moldflow membantu para engineer untuk melakukan analisa dan simulasi agar mendapatkan hasil injeksi yang paling optimal. Moldflow dikhususkan untuk dunia industri plastic molding [5].

2.7.1 Analisis Autodesk Simulation Moldflow adviser

Autodesk Moldflow adviser memiliki kemampuan untuk analisa proses plastic injection molding. Pada penelitian ini jenis material yang di gunakan yaitu jenis material polypropylene pada temperatur 1600C, Kemampuan analisis yang dapat dilakukan Autodesk Moldflow Adviser antara lain ialah:

1. Fill Time Analysis 2. Air traps

1 BAB I

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(pasta) atau solid/solid.Kehomogenan suatu campuran dipengaruhi berbagai faktor, diantarnya ukuran partikel yang lebih seragam akan menghasilkan kehomogen yang lebih baik dibandingkan ukuran yang tidak seragam.

Proses percampuran merupakan bagian penting yang dilakukan dalam suatu industri kimia dan Percampuran polymer dengan elemen dilakukan untuk tujuan tertentu seperti memperbaiki sifat mekanis campuran [16].Sifat mekanis seperti kekuatan tarik dan impak dipengaruhi oleh parameter percampuran seperti temperatur dan kecepatan pengaduk [10].Parameter temperatur percampuran dipengaruhi oleh komposisi campuran, seperti komposisi HDPE menyebabkan perubahan temperatur dan waktu pemrosesan [9].

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 [13].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, [2] telah meneliti mengenai pengaruh jenis binder terhadap kualitas sampel hasil injeksi molding. Beberapa penelitian mengenai percampuran polypropylene dengan material lain menggunakan mixer telah dilakukan[1] Penelitian ini bertujuan melihat pengaruh temperatur percampuran

terhadap kehomogenan dan sifat mekanis campuran polypropylene, Polyethyelene dan Alumunium powder menggunakan mixer.

1.2 Batasan Masalah

Untuk memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai masalah yang dikaji dalam penulisan skripsi, maka perlu kiranya diberikan batasan masalah sebagai berikut :

1. Berdasarkan hasil dari jurnal sebelumnya yang memakai bahan baku polypropylene,polyethylene dan fiber glass [3] maka pada penelitian ini yang membedakan hanya pada bahan penguat yaitu mengganti fiber glass dengan Alumunium powder.

2. Berdasarkan hasil dari jurnal sebelum nya menggunakan komposisi PP 70 %, PE 20 % dan FG 10 % [3] di dapatkan nilai kekuatan tarik yang tinggi sehingga pada penelitian ini Pencampuran polypropylene, polyetylene dan Alumunium powder dilakukan dengan menambah kan variasi komposisinya yaitu:

a. Formula 1(PP 70%,PE 20%,AL 10 %) b. Formula 2(PP 72%,PE 20 %,AL 8 %) c. Formula 3(PP 74%,PE 20 %,AL 6 %) d. Formula 4(PP 76%,PE 20 %,AL 4 %) e. Formula 5(PP 78 %,PE 20 %,AL 2 %)

3. Pencampuran polypropylene, polyetylene dan Alumunium powder dilakukan dengan variasi putaran yaitu 52 Rpm, 100 Rpm dan 144 Rpm Pada temperatur 1600c, 1700c dan 1800c dengan variasi komposisi yang paling optimum yaitu pada Formula 5 (PP 78 %,PE 20 %,AL 2 %).

4. Simulasi moldflow adviser hanya untuk menganalisa proses pembentukan sampel uji tarik pada material polypropylene.

5. Pengujian sifat mekanik yang dilakukan yaitu pengujian tensile dan uji foto makro dan mikro.

3 1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut:

1. _{Mengetahui pengaruh variasi komposisi,variasi putaran dan temperatur}

yang paling optimum terhadap kekuatan tarik dengan campuran polypropylene, polyetylene dan Alumunium powder menggunakan mixer.

2. _{Mengetahui nilai optimum regangan tarik (elongation) pada variasi}

komposisi,variasi putaran dan temperatur.

3. _{Membandingan hasil pembentukan sampel pada proses injection hot}

press dengan hasil simulasi moldflow adviser.

4. _{Mengetahui kehomogenan dari proses pencampuran bahan}

polypropylene, polyetylene dan Alumunium powder terhadap sifat mekanik dari hasil foto makro dan mikro.

1.4 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari skripsi 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 bahan-bahan polimer untuk meningkatkan kekuatan tariknya.

1.5 Metodologi 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 Laboratorium Politeknik Negeri Medan.

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

1.6 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan pada tugas akhir ini adalah : BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan pendahuluan tentang studi kasus dan pemecahan masalah yang berisi antara lain : latar belakang, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi dasar teori dari topik yang dikaji dan digunakan sebagai landasan dalam memecahkan masalah dan menganalisis permasalahan tersebut yang didapat dari literatur.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi kerangka pemikiran dan langkah yang dilakukan untuk mengidentifikasi permasalahan, beserta variabel-variabel yang akan diukur dan perlengkapan pengujian tersebut meliputi waktu dan tempat penelitian, peralatan pengujian, bahan pengujian dan prosedur pengujian.

BAB IV DATA DAN ANALISIS DATA

Bab ini berisi analisis dari data hasil pengujian Variasi campuran komposisi yang di gunakan dan data hasil variasi putaran dan temperatur dengan campuran polypropylene, polyetylen dan Alumunium powder.

5

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari analisa yang dilakukan terhadap permasalahan dan saran mengenai penyempurnaan hasil penelitian untuk generasi berikutnya.

DAFTAR PUSTAKA

Daftar pustaka berisikan litelatur yang di gunakan 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 dimaksudkan untuk mendapatkan suatu campuraan yang homogen dari beberapa jenis material. 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 variasi komposisi dan putaran terhadap kehomogenan dan sifat mekanis campuran Polypropylene(PP), Polyethylene(PE) dan Alumunium powder (AL). Pengujian dilakukan menggunakan mikroskop optik dan foto makro untuk melihat homogenan campuran dan pengujian tarik untuk melihat kekuatan campuran.pengujian juga di lakukan dengan simulasi autodesk moldflow adviser untuk membandingkan proses fill time dan air traps dengan proses manual hidrolic hot press. Hasil pengujian mesin diperoleh bahwa mesin mixer dapat dioperasikan dengan variasi putaran 52, 100 , 144 Rpm dan temperatur 1600C, 1700C, 1800C. Hasil pengujian tarik variasi komposisi yang paling optimum adalah polypropylene 78% , Polyethylen 20% dan Alumunium 2% pada putaran 52 rpm,temperatur 1500C di peroleh nilai tegangan tarik 20,92 N/mm2.untuk variasi putaran dan temperatur paling optimum terdapat pada putaran 100 rpm,temperatur 1600C di peroleh tegangan tarik optimum sebesar 17,91 N/mm2.Hasil simulasi autodesk modflow adviser pada proses Fill time selama 6 detik sedangkan pada proses manual hidrolic hot press waktu yang di capai selama 10 detik. dan pada hasil simulasi air traps terjadi pada ujung bagian bawah sampel,sedangkan pada manual hirolic hot press terjadi pada bagian leher,tengah dan ujung sampel.

Kata kunci : mixer,Temperatur, putaran, polypropylene, Polyethylene Alumunium powder dan Autodesk mudflow adviser.

ii

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 intended to obtain a homogeneous mixing of several types of material. 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 needed is absolutely necessary for research students of graduate and part graduate. This research aims to design, manufacture and testing mixer engine variations influence the composition and speed of the homogeneity and mechanical properties of a mixture of Polypropylene(PP), Polyethylene(PE) and Aluminum(AL). Tests carried out using an optical microscope and a macro photo to see the homogeneity of the mixture and the tensile test for the strength of the mixture. testing is also done with Autodesk Moldflow simulation adviser to compare the fill time and air traps with manual processes hidrolic hot press The test results showed that the mixer machine may operate with a variety of speed 52, 100, 144 rpm and a temperature of 1600C, 1700C, 1800C. The results of tensile testing optimum composition variation is 78% polypropylene, polyethylen 20% and 2% aluminum on 52 rpm, temperature of 1500C obtained tensile stress value of 20.92 N/ mm2.finally the conclusion for optimum speed variation found on 100 rpm , the temperature of 1600C in obtaining optimum tension of 17.91 N / mm2. Autodesk Moldflow simulation results Fill time adviser on the process for 6 seconds while the manual process hidrolic hot press time achieved for 10 seconds. and in the simulation of air traps occur at the lower end of the sample, while in the hot press manual hirolic occur on the neck, middle and end of the sample.

Keywords : mixer, temperature, speed, polypropylene, polyethylene aluminum powder and autodesk moldflow adviser.

STUDI SIFAT MEKANIK CAMPURAN POLYPROPYLENE (PP)

POLYETHYLENE (PE) DAN ALUMUNIUM

POWDER(AL)MENGGUNAKAN MESIN MIXER

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

SYUGITO

NIM. 110401037

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

STUDI SIFAT MEKANIK CAMPURAN POLYPROPYLENE (PP),

POLYETHYLENE (PE), DAN ALUMUNIUM POWDER (AL) MENGGUNAKAN

MESIN MIXER

SYUGITO

NIM : 110401037

Disetujui Oleh: Dosen Pembimbing

Ir. Alfian Hamsi, MSc NIP. 19560910198701001

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 2284 /TS/2015 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA TGL : 24 Agustus 2015

MEDAN PARAF:

TUGAS SARJANA

NAMA : SYUGITO

NIM : 1100401037

MATA KULIAH : PROSES PRODUKSI

SPESIFIKASI :

DIBERIKAN TANGGAL : 24 AGUSTUS 2015

SELESAI TANGGAL : 27 NOVEMBER 2015

MEDAN, 01 Desember 2015

DOSEN PEMBIMBING,

Ir. Alfian Hamsi, MSc NIP. 19560910198701001

KAJIAN STUDI SIFAT MEKANIK CAMPURAN POLYPROPYLENE (PP), POLYETHYLENE (PE), DAN ALUMINIUM POWDER (AL) MENGGUNAKAN MESIN MIXER .

STUDI SIFAT MEKANIK POLYPROPYLENE (PP), POLYETHYLENE (PE), DAN ALUMINIUM POWDER (AL) MENGGUNAKAN MESIN MIXER.

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU

MEDAN

KARTU BIMBINGAN

NO : 2284/TS/2015

TUGAS SARJANA MAHASISWA

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

Judul Tugas :

Diberikan Tanggal : 24 Agustus 2015 Selesai Tgl : 27 November 2015 Dosen Pembimbing : Ir. Alfian Hamsi, M.Sc Nama Mhs : Syugito

` N.I.M : 110401037

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 SIFAT MEKANIK CAMPURAN POLYPROPYLENE (PP),

POLYETHYLENE (PE), DAN ALUMINIUM POWDER (AL) MENGGUNAKAN

MESIN MIXER

SYUGITO

NIM : 110401037

Telah Diperiksa dan Disetujui Dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 828 pada Tanggal 8 Desember 2015

Disetujui Oleh:

Dosen Pembanding II,

NIP. 197909082008121001 Suprianto,ST.MT

vi

2.6.1 Tegangan (Stress)……… 21

2.6.2 Regangan (Strain) ……….. 22

2.7 Autodesk Simulation Moldflow……… 23

2.7.1 Analisis Autodesk Simulation Moldflow Adviser………. 23

BAB III METODE PENELITIAN………. 24

3.1 Diagram Alir Proses Penelitian……… 24

3.2 Waktu Dan Tempat Penelitian ...25

3.3 Alat Dan Bahan ...24

3.2.1 Alat ...24

3.2.2 Bahan ...30

3.4 Metode Pengumpulan Data ………... 31

3.5 Prosedur Pencampuran Untuk Variasi Komposisi,Variasi Putaran Dan Temperatur... 32

3.6 Prosedur Pencetakan Sampel Uji Tarik Dan Pengujian Tarik.. …. 34

3.7 Prosedur Simulasi………35

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...39

4.1 Hasil Uji coba Peralatan Mixer ……….……… 39

4.2 Hasil Pengujian Variasi Komposisi……… ……….. 40

4.2.1 Tabel Hasil Pengujian Tarik Variasi Komposisi………….… 40

4.2.2 Grafik Hasil Pengujian Tarik Variasi Komposisi …….…… 42

4.2.3 Hasil Injeksi dan Pengujian tarik Variasi Komposisi……..…43

4.2.4 Hasil Foto Makro Untuk Sampel Variasi Komposisi Pencampuran……… 45

4.2.5 Hasil foto Mikro Untuk Sampel Variasi Komposisi Pencampuran……… 46

4.3 Hasil Pengujian Variasi Putaran Dan Temperatur………... 47

4.3.1 Tabel Hasil Pengujian Tarik Variasi Komposis………... 47

4.3.2 Grafik Hasil Pengujian Tarik Variasi Putaran Dan Temperatur………..………. 49

4.3.3 Hasil Injeksi Dan Pengujian Tarik Variasi Putaran Dan Temperatur………..………. 50 4.3.4 Hasil Foto Makro Untuk Sampel Variasi Putaran

vii

Dan Temperatur………..……. 53

4.3.4 Hasil Foto Mikro Untuk Sampel Variasi Putaran Dan Temperatur………..………54

4.4 Grafik Hasil Kekuatan Tarik Untuk Sampel Variasi Putaran Dan Temperatur Dengan Polypropylene Murni………... 55

4.5 Hasil Simulasi Autodesk Moldflow Adviser……… 56

4.5.1 Fill Time……….. 56

4.5.1 Air Traps………... 57

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN……… 59

5.1 Kesimpulan ...59

5.2 Saran ...60

DAFTAR PUSTAKA……… xii LAMPIRAN

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Dry Blending ...9

Gambar 2.2 High Shear Mixer ...9

Gambar 2.3 _{Ultra High Shear Mixing ………. 10}

Gambar 2.4 _{High Viscosity Batch Mixing……… 10}

Gambar 2.5 Double Planetary Mixing ……… 11

Gambar 2.6 Elemen Pemanas Pada Mesin Mixer ……..……… 12

Gambar 2.7 Serbuk Alumunium dan foto mikro………. 18

Gambar 2.8 Grafik Hubungan Tegangan-Regangan ……….. 22

Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Penelitian ... 24

Gambar 3.2 Mesin mixer ... 25

Gambar 3.3 Mesin Hidrolic Hot Press ... 26

Gambar 3.4 Cetakan (mold) ... 27

Gambar 3.5 Dimensi Cetakan Uji Tarik Polymer……….. 27

Gambar 3.6 Stopwatch ………...28

Gambar 3.7 Mesin Uji Tarik ... 28

Gambar 3.8 Timbangan Digital ... 29

Gambar 3.9 Thermocouple ... 29

Gambar 3.10 Polypropylene ... 30

Gambar 3.11 Polyetylene ... 30

Gambar 3.12 Serbuk Alumunium ... 31

Gambar 3.13 Hasil pencampuran dari variasi komposisi dan variasi putaran.. 33

Gambar 3.14 Prosedur Pencetakan Specimen ……….. 34

Gambar 3.15 Diagram Alir simulasi Autodesk Moldflow Adviser……… 35

Gambar 3.16 Bentuk Geometri Sampel Pada Autocad……… 36

Gambar 3.17 Proses export file dari Autocad ke Autodesk Moldflow Adviser. 36 Gambar 3.18 Menentukan Titik Injeksi……….. 37

Gambar 3.19 Menentukan Material………...37

Gambar 3.20 Menentukan Parameter Proses Simulasi………... 38

Gambar 3.21 Menentukan Jenis Analisis Proses Simulasi………38

ix

Gambar 4.2 Grafik Hasil Pengujian Tarik Variasi Komposisi ... 42

Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Percampuran Komposisi Terhadap Elongation ... 42

Gambar 4.4 Sampel Dari Hasil Hidrolic Hot Press ... 43

Gambar 4.5 Bentuk Patahan Pengujian Tarik Variasi Komposisi ... 44

Gambar 4.6 Bentuk Patahan Yang Berbedavariasi komosisi ... 44

Gambar 4.7 Bentuk Patahan Yang Berbeda Foto Makro ... 45

Gambar 4.8 Foto MakroVariasi Komposisi PP 78 %,PE 20 % Dan AL 2 %. 45 Gambar 4.9 Foto Mikro Variasi Komposisi PP 78 %,PE 20 % Dan AL 2 % 46 Gambar 4.10 Foto Makro Variasi Komposisi Pencampuran PP, PE Dan AL Yang Terdapat Void ... 47

Gambar 4.11 Grafik Hasil Pengujian Tarik Sampel Variasi Putaran 52 Rpm, 100 Rpm Dan 144 Rpm Pada Temperatur 1600c Dengan Komposisi PP 78 %,PE 20 % Dan AL 2%. ... 49

Gambar 4.12 Grafik Elongation Variasi Putaran Dan Temperatur 1600C ...49

Gambar 4.13 Sampel Setelah Di Injeksi Variasi Putaran Dan Temperatur Yang Paling Optimum Pada Formula 1 ... 50

Gambar 4.14 Sampel Bentuk Patahan Setelah Di Uji Tarik Variasi Putaran Dan Temperatur Yang Paling Optimum Formula 1 ... 51

Gambar 4.15 Bentuk Patahan Yang Berbeda Sampel Variasi Putaran dan Temperatur Formula 1. ... 52

Gambar 4.16 Bentuk patahan yang berbeda foto makro ...52

Gambar 4.17 Foto Makro Variasi Putaran Yang Paling Optimum Pada Formula 1 ... 53

Gambar 4.18 Foto Mikro Variasi Putaran Dan Temperatur Yang Paling Optimum Pada Formula 1 ... 54

Gambar 4.19 Grafik Hasil Kekuatan Uji Tarik Variasi Putaran Dan Temperatur Dengan Polypropylene Murni. ... 55

Gambar 4.20 Proses Fill Time Analysis Temperatur 160oc Dan Waktu Penekanan 6 Detik………..57

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel Sifat Fisik Aluminium…... 18 Tabel 3.1 Dimensi ASTM D 638, T=4mm ... 27 Tabel 4.1 Hasil Data Dari Pengujian Tarik Variasi Komposisi………. 40 Tabel4.2 Hasil Data Dari Pengujian Tarik Variasi Putaran dan

xi

DAFTAR NOTASI

Lambang Keterangan

δmax tegangan tarik N/mm2

Satuan

Fmax gaya N

A0 luas penampang mm

Ε elongation %

ΔL pertambahan panjang mm

L0 panjang awal mm