Studi Sifat Mekanik Campuran Debu Vulkanik Sinabung (Dvs), Polyethylene (Pe), Dan Polypropylene (Pp) Menggunakan Mesin Mixer
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Mesin mixer peralatan yang sangat penting yang digunakan pada proses
percampuran dua atau lebih material dalam suatu industri yang berbahan dasar
thermoplastik dan serbuk (powder). Bahan jenis serbuk dapat dicampur
menggunakan mixer statis yang lebih murah dalam penggunaan serta mudah
dalam pemasangan [1]. Proses percampuran dimaksudkan untuk mendapatkan
suatu campuran homogen dari beberapa material baik liquid atau solid.
Kehomogenan suatu campuran dipengaruhi berbagai faktor, diantarnya ukuran
partikel yang lebih seragam akan menghasilkan kehomogen yang lebih baik
dibandingkan ukuran yang tidak seragam [2]. Proses percampuran merupakan
bagian penting yang dilakukan dalam suatu industri kimia dan percampuran
polimer dengan elemen dilakukan untuk tujuan tertentu seperti memperbaiki sifat
mekanis campuran. Sifat mekanis seperti kekuatan tarik dan impak dipengaruhi
oleh parameter percampuran seperti temperatur dan kecepatan pengaduk..
Parameter temperatur percampuran dipengaruhi oleh komposisi campuran, seperti
komposisi HDPE menyebabkan perubahan temperatur dan waktu pemprosesan.
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 [3]. Sifat
mekanis campuran diperoleh melalui pengujian tarik sampel campuran,
pembuatan sampel dapat dilakukan menggunakan metode injeksi molding.
Parameter yang mempengaruhi kualitas sampel diantaranya temperatur dan
tekanan, Alfian Hamsi [4] telah meneliti mengenai pengaruh jenis binder terhadap
kualitas sampel hasil injeksi molding. Pada penelitian yang sudah dilakukan yaitu
“Studi Experimental Pengaruh Variasi Temperatur dan Putaran Pencampuran
Terhadap Sifat Mekanik Campuran Polypropylene, Polyethylene Dan Fiber Glass
Universitas Sumatera Utara
Menggunakan Mesin Mixer Buatan Sendiri”, untuk penelitian ini menggunakan
bahan debu vulkanik sinabung sebagai penguatnya. Debu ini berasal dari erupsi
letusan gunung sinabung dimana pada debu terdapat kandungan material yang
berasal dari magma yang terdapat di dalam perut bumi yang kaya akan silika
(SiO2) 45%-55% dan oksigen (O2) juga mengandung zat besi (Fe) dan
Magnesium (Mg). Dengan terdapatnya kandungan logam berat pada debu
vulkanik sinabung, sebagian besar debu tersebut dimanfaatkan untuk dijadikan
material pencampuran bahan khususnya di bidang teknik dan pembangunan Oleh
sebab itu peneliti menggunakan debu sinabung sebagai bahan penguatnya.[5]
Beberapa penelitian mengenai percampuran polyprophylene dengan
material lain menggunakan mixer telah dilakukan. Alfian Hamsi [6] telah
melakukan penelitian percampuran 4% PP pada aspal dan pengaruhnya terhadap
kekuatan tekan dan rendam air.
Penelitian ini juga bertujuan melihat pengaruh temperatur percampuran
terhadap kehomogenan dan sifat mekanis campuran polypropylene, Polyethyelene
dan debu vulkanik sinabung menggunakan mesin 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 penelitian yang sudah dilakukan yang memakai
bahan baku polyethylene, polypropylene, dan fiber glass [5] maka pada
penelitian ini yang membedakan hanya pada bahan penguatnya yaitu
mengganti fiber glass dengan Debu Vulkanik Sinabung.
2. Berdasarkan
hasil
dari
penelitian
yang
sudah
dilakukan
yang
menggunakan komposisi Polypropylene 70%, Polyethylene 20%, dan
Fiber Glass 10% [5] didapatkan nilai kekuatan tarik yang tinggi, sehingga
pada penelitian ini pencampuran Polyethylene, Polypropylene, dan Debu
Sinabung dilakukan dengan menambahkan variasi komposisi yaitu :
a. Formula I (PP 38%, PE 60%, DVS 2%)
b. Formula II (PP 10%, PE 20%, DVS 70%)
Universitas Sumatera Utara
3. Pencampuran polypropylene, polyehtylene dan debu vulkanik sinabung
dilakukan dengan variasi temperatur yaitu 1600c, 1700c, dan 1800c, dan
pada variasi kecepatan pencampuran 52 rpm, 100 rpm, 144 rpm.
4. Pengujian sifat mekanik yang dilakukan yaitu pengujian Tensile Strength,
uji foto Mikro dan Makro.
5. Simulasi Autodesk Moldflow Adviser dilakukan untuk menganalisa proses
pembentukan sampel uji tarik.
1.3.
Tujuan Penelitian
Ada pun tujuan dari penelitian ini dilakukan adalah :
a. Tujuan Umum
Mengetahui perbandingan kekuatan tarik antara polyethylene murni
dengan pencampuran formula I dan II (PE, PP, dan DVS) menggunakan
mesin mixer.
b. Tujuan Khusus
1.
Mengetahui pengaruh variasi putaran dan temperatur terhadap
tegangan tarik dengan campuran PE, PP, dan DVS menggunakan
mixer.
2.
Mengetahui pengaruh variasi putaran dan temperatur terhadap
regangan (elongation) dengan campuran PE, PP, dan DVS
menggunakan mixer.
3.
Mengetahui kehomogenan dari proses pencampuran bahan PE, PP dan
DVS terhadap sifat mekanik dari hasil foto mikro dan makro.
4.
Membandingkan hasil pembentukan sampel pada proses injection hot
press dengan hasil simulasi Autodesk Moldflow Adviser.
1.4.
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Untuk membantu mahasiswa S1, S2 dan S3 dalam melakukan suatu
penelitian dengan menggunakan mixer.
Universitas Sumatera Utara
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.
Metodologi Penulisan
1.5.
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 USU, dan 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
Skripsi ini di bagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah
sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini berisikan tentang latar belakang,tujuan,manfaat serta ruang
lingkup pengujian.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan untuk menyusun
skripsi yaitu tentang Mesin Mixer, Plastik, Debu Vulkanik sinabung dan
persamaan yang digunakan untuk menghitung tegangan dan regangan.
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini memberikan informasi mengenai
tempat pelaksanaan
pengujian, bahan dan peralatan yang digunakan serta tahapan dan
prosedur dalam pengujian.
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari setiap
pengujian melalui pembahasan dengan perhitungan dan analisa serta
memaparkan dalam bentuk table dan grafik.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bagian penutup yang berisikan kesimpulan dan
saran yang diperoleh dari pengujian yang dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan.
LAMPIRAN
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian.
Universitas Sumatera Utara
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]. Proses percampuran dimaksudkan untuk mendapatkan
suatu campuran homogen dari beberapa material baik liquid atau solid.
Kehomogenan suatu campuran dipengaruhi berbagai faktor, diantarnya ukuran
partikel yang lebih seragam akan menghasilkan kehomogen yang lebih baik
dibandingkan ukuran yang tidak seragam [2]. Proses percampuran merupakan
bagian penting yang dilakukan dalam suatu industri kimia dan percampuran
polimer dengan elemen dilakukan untuk tujuan tertentu seperti memperbaiki sifat
mekanis campuran. Sifat mekanis seperti kekuatan tarik dan impak dipengaruhi
oleh parameter percampuran seperti temperatur dan kecepatan pengaduk..
Parameter temperatur percampuran dipengaruhi oleh komposisi campuran, seperti
komposisi HDPE menyebabkan perubahan temperatur dan waktu pemprosesan.
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 [3]. Sifat
mekanis campuran diperoleh melalui pengujian tarik sampel campuran,
pembuatan sampel dapat dilakukan menggunakan metode injeksi molding.
Parameter yang mempengaruhi kualitas sampel diantaranya temperatur dan
tekanan, Alfian Hamsi [4] telah meneliti mengenai pengaruh jenis binder terhadap
kualitas sampel hasil injeksi molding. Pada penelitian yang sudah dilakukan yaitu
“Studi Experimental Pengaruh Variasi Temperatur dan Putaran Pencampuran
Terhadap Sifat Mekanik Campuran Polypropylene, Polyethylene Dan Fiber Glass
Universitas Sumatera Utara
Menggunakan Mesin Mixer Buatan Sendiri”, untuk penelitian ini menggunakan
bahan debu vulkanik sinabung sebagai penguatnya. Debu ini berasal dari erupsi
letusan gunung sinabung dimana pada debu terdapat kandungan material yang
berasal dari magma yang terdapat di dalam perut bumi yang kaya akan silika
(SiO2) 45%-55% dan oksigen (O2) juga mengandung zat besi (Fe) dan
Magnesium (Mg). Dengan terdapatnya kandungan logam berat pada debu
vulkanik sinabung, sebagian besar debu tersebut dimanfaatkan untuk dijadikan
material pencampuran bahan khususnya di bidang teknik dan pembangunan Oleh
sebab itu peneliti menggunakan debu sinabung sebagai bahan penguatnya.[5]
Beberapa penelitian mengenai percampuran polyprophylene dengan
material lain menggunakan mixer telah dilakukan. Alfian Hamsi [6] telah
melakukan penelitian percampuran 4% PP pada aspal dan pengaruhnya terhadap
kekuatan tekan dan rendam air.
Penelitian ini juga bertujuan melihat pengaruh temperatur percampuran
terhadap kehomogenan dan sifat mekanis campuran polypropylene, Polyethyelene
dan debu vulkanik sinabung menggunakan mesin 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 penelitian yang sudah dilakukan yang memakai
bahan baku polyethylene, polypropylene, dan fiber glass [5] maka pada
penelitian ini yang membedakan hanya pada bahan penguatnya yaitu
mengganti fiber glass dengan Debu Vulkanik Sinabung.
2. Berdasarkan
hasil
dari
penelitian
yang
sudah
dilakukan
yang
menggunakan komposisi Polypropylene 70%, Polyethylene 20%, dan
Fiber Glass 10% [5] didapatkan nilai kekuatan tarik yang tinggi, sehingga
pada penelitian ini pencampuran Polyethylene, Polypropylene, dan Debu
Sinabung dilakukan dengan menambahkan variasi komposisi yaitu :
a. Formula I (PP 38%, PE 60%, DVS 2%)
b. Formula II (PP 10%, PE 20%, DVS 70%)
Universitas Sumatera Utara
3. Pencampuran polypropylene, polyehtylene dan debu vulkanik sinabung
dilakukan dengan variasi temperatur yaitu 1600c, 1700c, dan 1800c, dan
pada variasi kecepatan pencampuran 52 rpm, 100 rpm, 144 rpm.
4. Pengujian sifat mekanik yang dilakukan yaitu pengujian Tensile Strength,
uji foto Mikro dan Makro.
5. Simulasi Autodesk Moldflow Adviser dilakukan untuk menganalisa proses
pembentukan sampel uji tarik.
1.3.
Tujuan Penelitian
Ada pun tujuan dari penelitian ini dilakukan adalah :
a. Tujuan Umum
Mengetahui perbandingan kekuatan tarik antara polyethylene murni
dengan pencampuran formula I dan II (PE, PP, dan DVS) menggunakan
mesin mixer.
b. Tujuan Khusus
1.
Mengetahui pengaruh variasi putaran dan temperatur terhadap
tegangan tarik dengan campuran PE, PP, dan DVS menggunakan
mixer.
2.
Mengetahui pengaruh variasi putaran dan temperatur terhadap
regangan (elongation) dengan campuran PE, PP, dan DVS
menggunakan mixer.
3.
Mengetahui kehomogenan dari proses pencampuran bahan PE, PP dan
DVS terhadap sifat mekanik dari hasil foto mikro dan makro.
4.
Membandingkan hasil pembentukan sampel pada proses injection hot
press dengan hasil simulasi Autodesk Moldflow Adviser.
1.4.
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Untuk membantu mahasiswa S1, S2 dan S3 dalam melakukan suatu
penelitian dengan menggunakan mixer.
Universitas Sumatera Utara
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.
Metodologi Penulisan
1.5.
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 USU, dan 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
Skripsi ini di bagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah
sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini berisikan tentang latar belakang,tujuan,manfaat serta ruang
lingkup pengujian.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan untuk menyusun
skripsi yaitu tentang Mesin Mixer, Plastik, Debu Vulkanik sinabung dan
persamaan yang digunakan untuk menghitung tegangan dan regangan.
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini memberikan informasi mengenai
tempat pelaksanaan
pengujian, bahan dan peralatan yang digunakan serta tahapan dan
prosedur dalam pengujian.
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari setiap
pengujian melalui pembahasan dengan perhitungan dan analisa serta
memaparkan dalam bentuk table dan grafik.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bagian penutup yang berisikan kesimpulan dan
saran yang diperoleh dari pengujian yang dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan.
LAMPIRAN
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian.
Universitas Sumatera Utara