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

METALURGI SERBUK
STUDI SIFAT MEKANIK DARI CAMPURAN BAHAN SERAT
TANDAN KELAPA SAWIT DENGAN POLYPROPYLENE DAN
POLYSTYRENE PADA PROSES INJECTION MOULDING
SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

HARYSTON KAROLUS SITEPU
NIM. 110421062

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014

Universitas Sumatera Utara


Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

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

pada waktunya.
Skripsi

yang

berjudul

“STUDI

SIFAT

MEKANIK

DARI

CAMPURAN BAHAN SERAT TANDAN KELAPA SAWIT DENGAN
POLYPROPYLENE DAN POLYSTYRENE PADA PROSES INJECTION
MOULDING“ disusun untuk menyelesaikan pendidikan guna meraih gelar
Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini penulis telah banyak

menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak baik secara langsung
maupun secara tidak langsung, dan pada kesempatan ini penulis ingin
mengucapkan rasa terima kasih kepada:
1.

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

2.

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

3.

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

4.


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

5.

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

6.

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

7.

Seluruh staff Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan;

i
Universitas Sumatera Utara


8.

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

9.



Alm. S. Sitepu



B. Br. Ginting, S.Pd, M.M

Buat abang dan adik penulis yang selalu memberikan semangat;


Aditia Oktavianus Sitepu, ST




Roipati Antonius Sitepu



Teguh Ersada Natail Sitepu, ST

10. Keluarga besar yang telah memberikan semangat;
11. Teman-teman mahasiswa teknik mesin yang tidak dapat disebutkan satu
persatu yang telah memberikan dukungan dan inspirasi selama masa kuliah
dan selama penyusunan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini masih belum sempurna.
Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun
dari para pembaca.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, 28 Mei 2014
Penulis,


Haryston Karolus Sitepu
NIM. 110421062

ii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

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

material akan menggunakan bahan baku serat kelapa sawit, polypropylene (PP),
polystyrene (PS) yang dicampurkan. Selanjutnya campuran bahan baku ini akan
dicetak melalui proses injection moulding. Setelah proses injection moulding,
akan dilakukan proses uji tarik sehingga dapat diketahui tegangan tarik dari
material tersebut.

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

iii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ....................................................................................... i
ABSTRAK ......................................................................................................... iii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv
DAFTAR TABEL ............................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... vii
NOTASI DAN SATUAN ................................................................................... ix


BAB 1. PENDAHULUAN .............................................................................. 1
1.1. Latar Belakang Masalah ............................................................. 1
1.2. Batasan Masalah ......................................................................... 2
1.3. Tujuan ......................................................................................... 2
1.4. Manfaat ....................................................................................... 2
1.5. Teknik Pengumpulan Data ......................................................... 3
1.6. Sistematika Penulisan ................................................................. 3

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 4
2.1. Kelapa Sawit ............................................................................... 4
2.1.1. Proses Pengolahan Kelapa Sawit .................................... 4
2.1.2. Limbah Kelapa Sawit ..................................................... 5
2.1.3. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit ............................... 5
2.1.3.1. Komposisi Serat Tandan Kelapa Sawit ............ 6
2.1.3.2. Manfaat Serat Tandan Kelapa Sawit ................ 7
2.2. Plastik ......................................................................................... 8
2.2.1. Klasifikasi Plastik ........................................................... 9
2.2.2. Polypropylene ................................................................. 12
2.2.2.1. Komposisi Penyusun Polypropylene ................ 12

2.2.2.2. Sifat Kimia Dan Sifat Fisik Polypropylene ...... 13
2.2.3. Polystyrene ..................................................................... 15
2.2.3.1. Komposisi Penyusun Polystyrene .................... 15

iv
Universitas Sumatera Utara

2.2.3.2. Sifat Dan Karakteristik Polystyrene ................. 16
2.3. Proses Manufakturing Plastik ..................................................... 16
2.3.1. Klasifikasi Proses Manufakturing Plastik ....................... 16
2.3.2. Injection Moulding .......................................................... 17
2.3.2.1. Bagian Dan Fungsi Injection Moulding ........... 19
2.3.2.2. Proses Injection Moulding ................................ 21
2.3.2.3. Parameter Proses Injection Moulding ............... 23
2.4. Uji Tarik (Tensile Test) .............................................................. 25

BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... 33
3.1. Prosedur Penelitian ..................................................................... 33
3.2. Alat dan Bahan ........................................................................... 34
3.2.1. Alat ................................................................................. 34

3.2.2. Bahan .............................................................................. 37
3.3. Proses Pencetakan ...................................................................... 40
3.4. Proses Uji Tarik .......................................................................... 44

BAB 4. ANALISA DATA ............................................................................... 47
4.1. Sifat Mekanik ............................................................................. 47
4.2. Sifat Fisik .................................................................................... 54
4.3. Analisa Kekuatan ........................................................................ 54

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 56
5.1. Kesimpulan ................................................................................. 56
5.2. Saran ........................................................................................... 57

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

v
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel

2.1.

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

Tabel

2.2.

Kandungan Nutrisi Serat Kelapa Sawit ............................... 6

Tabel

2.3.

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

Tabel

2.4.

Sifat – sifat Polypropylene .................................................. 14

Tabel

3.1.

Perbandingan Komposisi Bahan Baku ................................ 38

Tabel

3.2.

Berat Bahan Baku ................................................................ 39

Tabel

3.3.

Total Berat Bahan Baku ...................................................... 40

vi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.

Diagram Proses Pengolahan TBS ........................................ 4

Gambar 2.2.a.

Buah Kelapa Sawit .............................................................. 6

Gambar 2.2.b.

Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit .................................... 6

Gambar 2.3.

Struktur Molekul Polypropylene ......................................... 12

Gambar 2.4.

Reaksi Polystyrene .............................................................. 15

Gambar 2.5.

Kelebihan Injection Moulding ............................................. 18

Gambar 2.6.

Keistimewaan Injection Moulding ...................................... 18

Gambar 2.7.

Injection Moulding Machine ............................................... 19

Gambar 2.8.a.

Toggle Clamp ...................................................................... 19

Gambar 2.8.b.

Hidroulic Clamp .................................................................. 19

Gambar 2.9

Bagian Plastic Injection Moulding ...................................... 20

Gambar 2.10.

Proses Plastic Injection Moulding ....................................... 21

Gambar 2.11.

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

Gambar 2.12.

Masa Penenangan Sekaligus Pendinginan ......................... 22

Gambar 2.13.

Pengisian Bahan Plastik Sekaligus Pendinginan ................. 23

Gambar 2.14.

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

Gambar 2.15.

Kurva Tegangan-Regangan ................................................. 25

Gambar 2.16.

Profil Data Hasil Uji Tarik .................................................. 27

Gambar 2.17.

Kelakuan Tarikan Bahan Polimer .......................................... 31

Gambar 2.18.

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

Gambar 3.1.

Diagram Alir Prosedur Penelitian ....................................... 33

Gambar 3.2.

Cetakan Dua Pelat (Two Plate) ........................................... 34

Gambar 3.3.

Injection Mouding Machine RN.350 ................................... 35

Gambar 3.4.

Universal Tensile Strength Machine ................................... 36

Gambar 3.5.

Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit .................................... 37

Gambar 3.6.

Polypropylene (PP) .............................................................. 38

Gambar 3.7.

Polystyrene (PS) ................................................................. 38

Gambar 3.8.

Proses Penuangan Bahan Baku di Hopper .......................... 41
vii
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.9.

Setting Temperatur Injection Moulding Machine ............... 41

Gambar 3.10.

Setting Nozzel di Cetakan .................................................... 42

Gambar 3.11.

Tombol Kontrol Injection Moulding Machine .................... 42

Gambar 3.12.

Spesimen hasil cetakan ........................................................ 43

Gambar 3.13.

Produk spesimen .................................................................. 43

Gambar 3.14.

Spesimen ............................................................................. 44

Gambar 3.15.

Spesimen uji tarik ................................................................ 44

Gambar 3.16.

Spesimen uji tarik yang putus ............................................. 45

Gambar 3.17.

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

Gambar 3.18.

Spesimen hasil pengujian kekuatan tarik ............................ 46

Gambar 4.1.

Spesimen Uji Tarik .............................................................. 47

viii
Universitas Sumatera Utara

NOTASI DAN SATUAN

SIMBOL

ARTI

σ

= Tegangan Tarik

F

= Gaya

A

= Luas Penampang

ε

= Regangan akibat gaya tarik

SATUAN
MPa
N
mm2
%

Lo

= Panjang Awal

mm

L

= Panjang Akhir

mm

E

= Modulus Elastisitas atau Young Modulus

MPa

= Perubahan Panjang

mm

ΔL

ix
Universitas Sumatera Utara