Studi Temperatur Optimal Terhadap Campuran Bahan Polypropylene Dan Polyethylene Pada Proses Mixing Untuk Pemakaian Plastic Injection Molding

STUDI TEMPERATUR OPTIMAL TERHADAP

CAMPURAN BAHAN POLYPROPYLENE DAN POLYETHYLENE PADA PROSES MIXING

UNTUK PEMAKAIAN PLASTIC INJECTION MOLDING

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

]

RICKY HUMISAR SIAHAAN NIM. 060401076

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

KATA PENGANTAR

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

Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun Skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah Metalurgi Serbuk, yaitu “Studi Temperatur Optimal Terhadap Campuran Polypropilene Dan Polyethylene Pada Proses Mixing Untuk Pemakaian Plastic Injection Molding”.

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

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

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

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

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

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

5. Orangtua tercinta (P. Siahaan dan M. Br Manurung), saudara – saudara ku yang saya sayangi (Santy, Andry dan Indah) dan Risdy Absari (Girl friend) atas doa dan dukungan yang selalu menyertai saya dalam menyelesaikan pendidikan ini.

6. Kepada teman seperjuangan teknik mesin khususnya stambuk 2006 (Richard, Yaser, Sugiarto, Wirja, Dll) yang selalu mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas skripsi ini.

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

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

Medan, Maret 2011 Penulis,

Ricky Humisar Siahaan 06 0401 076

ABSTRAK

Era globalisasi, pemakaian barang-barang yang terbuat dari bahan baku plastik semakin meningkat. Hal ini dikarenakan plastik mempunyai banyak kelebihan-kelebihan yang mulai diperhitungkan oleh masyarakat. Plastik pada umumnya adalah lebih unggul dibandingkan penggunaan logam atau kayu dan juga proses pengerjaannya yang relatif sederhana. Selain itu, plastik juga lebih ringan, lebih murah dan mudah dibentuk. Salah satu proses yang digunakan untuk membuat produk dari bahan baku plastik adalah proses plastic injection molding. Salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas suatu produk pada proses plastic injection molding yaitu komposisi dan sifat campuran bahan baku plastik. Namun tidak jarang dijumpai plastik hasil proses plastic injection molding memiliki kekurangan apabila dilakukan pengujian sifat mekanik, seperti kekuatan tarik (tensile strength), hal ini dikarenakan campuran tidak homogen saat dilakukan proses plastic injection molding, dan kurang baiknya penentuan bahan baku plastik yang akan dicampur. Hal inilah yang mendasari sehingga penulis melakukan penelitian Studi temperatur optimal terhadap campuran polypropilne (PP) dan polyethylene (PE) pada proses mixing untuk pemakaian plastic injection molding. Yang artinya sebelum bahan baku plastik di proses pada plastic injection molding, dilakukan proses mixing menggunakan internal mixer dengan tujuan agar campuran bahan baku plastik lebih homogen. Variasi campuran 80% PP : 20% PE, 70% PP : 30% PE, dan 60% PP : 40% PE. Sedangkan variasi temperatur mixer 160°C, 165°C, 170°C 175°C, 180°C. Dilakukan pengujian kekuatan tarik dengan menggunakan mesin uji tarik, dan dari pengujian yang dilakukan pada penelitian ini diperoleh temperatur pada proses mixing adalah 175°C yang paling optimal untuk pemakaian plastic injection molding.

Kata kunci : Polypropilene, Polyehtylen, Plastic Injection Molding, Internal Mixer, Variasi Campuran, Variasi Temperatur.

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN JUDUL

LEMBARAN PENGESAHAN DARI PENGUJI ... i

LEMBARAN PENGESAHAN DARI PEMBIMBING ... ii

SPESIFIKASI TUGAS ... iii

LEMBARAN ASISTENSI ... iv

KATA PENGANTAR ... v

ABSTRAK ... vii

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR SIMBOL ... xiv

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 2

1.3. Tujuan dan Manfaat ... 3

1.3.1. Tujuan ... 3

1.3.2. Manfaat ... 4

1.4. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pencampuran ... 6

2.1.1. Teori Pencampuran ... 6

2.1.2. Metode Pencampuran ... 10

2.2. Defenisi Plastic Injection Molding ... 14

2.1.1. Jenis – jenis Mesin Plastik Moding ... 15

2.3. Pengenalan Bahan Baku ... 24

2.3.1. Polimer ... 24

2.3.3. Karakterisasi... 31

2.4.3.1. Kekuatan Tarik ... 32

2.4.3.2. Regangan ... 32

2.4.3.3. Modulus Elastisitas ... 33

2.4. Bahan Baku ... 33

2.4.1. Polyethylene ... 33

2.5.1.1. LDPE ... 35

2.5.1.2. HDPE ... 35

2.4.2. Polypropilene ... 37

BAB III METODOLOGI 3.1. Tahapan Penelitian ... 39

3.2. Alat dan Bahan ... 40

3.2.1. Alat ... 40

3.2.1.1. Mixer ... 40

3.2.1.2. Neraca Analitik ... 41

3.2.1.3. Hydraulic Hot Press ... 42

3.2.1.4. Cetakan... 43

3.2.1.5 Mesin Uji Tarik ... 44

3.2.2. Bahan Baku ... 45

3.3. Pembuatan Spesimen ... 46

3.3.1. Penimbangan Komposisi Formula ... 46

3.3.2. Pembuatan Campuran Polimer... 47

3.3.3. Pembuatan Film Spesimen ... 47

3.3.4. Karakteristik Campuran PP dan PE ... 51

3.4. Cara Pengambilan Data ... 51

BAB IV DATA DAN ANALISA 4.1. Analisi Visual Spesimen... 52

4.2. Hasil Uji Tarik Spesimen ... 52

4.2.1. Perhitungan ... 54

4.3.1. Hasil Uji Tarik ... 68 BAB V KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan ... 74 5.2. Saran ... 76 DAFTAR PUSTAKA ... 77 LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Karakteristik Polyethylene 36

Tabel 2.2 Karakteristik Polypropilene 38

Tabel 3.1 Bahan Baku dan Karakteristiknya 45

Tabel 3.2 Sampel hasil Variasi 48

Tabel 4.1 Data Hasil Uji Tarik Spesimen ASTM D638 type IV 53

Tabel 4.2 Sifat Mekanik Spesimen 55

Tabel 4.3 Data Hasil Uji Mekanik PP dan PE Murni 68 Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Sifat Mekanik PP dan PE Murni 69

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses Pencampuran Pada Mesin Two Roll Mill 12 Gambar 2.2 Proses Pencampuran Pada Mesin Internal Mixer 13

Gambar 2.3 Keistimewaan Proses PIM 14

Gambar 2.4 Tahapan Proses Plastic Injection Molding (PIM) 15 Gambar 2.5 Proses pengisian Butiran Plastik 16 Gambar 2.6 Proses Pemanasan Butiran Plastik 17

Gambar 2.7 Proses peniupan Udara 17

Gambar 2.8 Proses Pengeluaran Produk 17

Gambar 2.9 Metode Compression Molding 18

Gambar 2.10 Pemanasan Plastik 20

Gambar 2.11 Proses Pencetakan 20

Gambar 2.12 Proses Pengeluaran produk 20

Gambar 2.13 Produk Yang Dihasilkan Dengan Extrusion Molding 21

Gambar 2.14 Proses Transfer Molding 22

Gambar 2.15 Unit Mesin Injection molding 23

Gambar 2.16 Klasifikasi Polimer 27

Gambar 2.17 Penggunaan Polimer Dalam Kehidupan Sehari – Hari 29

Gambar 3.1 Diagram Tahapan Penelitian 39

Gambar 3.2 Internal Mixer 40

Gambar 3.3 Neraca Analitik 41

Gambar 3.4 Hydraulic Hot Press 42

Gambar 3.5 Cetakan 43

Gambar 3.6 Mesin Uji Tarik 44

Gambar 3.7 Bahan Baku Polypropilene 46

Gambar 3.8 Bahan Baku Polyethylene 46

Gambar 3.10 Campuran Polimerr Pada Cetakan 48 Gambar 3.11 Diagram Pohon Sampel Hasil Variasi 50 Gambar 4.1 Kurva Load-stroke pada 80% PP : 20% PE 160oC spesimen c 58 Gambar 4.2 Kurva Load-Stroke pada 80% PP: 20% PE 165oC spesimen a 60 Gambar 4.3 Kurva Load-Stroke pada 70% PP :30%PE 170oC spesimen a 62 Gambar 4.4 Kurva Load-Stroke pada 80% PP :20% PE 175oC spesimen b 64 Gambar 4.5 Kurva Load-stroke pada 80% PP : 20% PE 180oC spesimen c 66 Gambar 4.6 Film Spesimen Polypropilene Murni 67 Gambar 4.7 Film Spesimen Polyethylene Murni 68

Gambar 4.8 PP 100% Pada Spesimen b 69

Gambar 4.9 PE 100% Pada Spesimen a 70

Gambar 4.10 Kurva Tegangan - Regangan Kondisi Optimum PP 100% 71 Gambar 4.11 Kurva Tegangan - Regangan Kondisi Optimum PE 100% 73

DAFTAR SIMBOL

A0 Luas Penampang Awal mm2

Fmaks Beban Maksimum kg.f

E Modulus Elastisitas MPa

L0 Panjang Awal mm

L Panjang Akhir mm

ε Regangan mm/min

σ Tegangan MPa

ABSTRAK

Era globalisasi, pemakaian barang-barang yang terbuat dari bahan baku plastik semakin meningkat. Hal ini dikarenakan plastik mempunyai banyak kelebihan-kelebihan yang mulai diperhitungkan oleh masyarakat. Plastik pada umumnya adalah lebih unggul dibandingkan penggunaan logam atau kayu dan juga proses pengerjaannya yang relatif sederhana. Selain itu, plastik juga lebih ringan, lebih murah dan mudah dibentuk. Salah satu proses yang digunakan untuk membuat produk dari bahan baku plastik adalah proses plastic injection molding. Salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas suatu produk pada proses plastic injection molding yaitu komposisi dan sifat campuran bahan baku plastik. Namun tidak jarang dijumpai plastik hasil proses plastic injection molding memiliki kekurangan apabila dilakukan pengujian sifat mekanik, seperti kekuatan tarik (tensile strength), hal ini dikarenakan campuran tidak homogen saat dilakukan proses plastic injection molding, dan kurang baiknya penentuan bahan baku plastik yang akan dicampur. Hal inilah yang mendasari sehingga penulis melakukan penelitian Studi temperatur optimal terhadap campuran polypropilne (PP) dan polyethylene (PE) pada proses mixing untuk pemakaian plastic injection molding. Yang artinya sebelum bahan baku plastik di proses pada plastic injection molding, dilakukan proses mixing menggunakan internal mixer dengan tujuan agar campuran bahan baku plastik lebih homogen. Variasi campuran 80% PP : 20% PE, 70% PP : 30% PE, dan 60% PP : 40% PE. Sedangkan variasi temperatur mixer 160°C, 165°C, 170°C 175°C, 180°C. Dilakukan pengujian kekuatan tarik dengan menggunakan mesin uji tarik, dan dari pengujian yang dilakukan pada penelitian ini diperoleh temperatur pada proses mixing adalah 175°C yang paling optimal untuk pemakaian plastic injection molding.

Kata kunci : Polypropilene, Polyehtylen, Plastic Injection Molding, Internal Mixer, Variasi Campuran, Variasi Temperatur.

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

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

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

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

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

1.2. Perumusan Masalah

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

1. Pencampuran bahan baku yaitu biji plastik polypropylene (PP), polyethylene (PE) dengan komposisi perbandingan volume:

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

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

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

4. Spesimen yang dihasilkan diuji kekuatan tariknya menggunakan mesin uji tarik.

1.3. Tujuan dan Manfaat 1.3.1. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengidentifikasi temperatur optimal pada proses mixing terhadap campuran polypropilene dan polyethylene untuk selanjutnya dipergunakan pada pemakaian plastic injection moldding.

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

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

1.3.2. Manfaat

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Dihasilkan suatu produk dari hasil proses Mixing dengan bentuk mold yang sederhana yaitu berupa spesimen uji tarik yang dicetak dengan menggunakan mesin hot press.

2. Sumbangan bagi kalangan industri, sehingga mampu memproduksi plastik dengan mengetahui jenis-jenisnya dan proses pengerjaan yang cocok dengan jenis plastik dan produk yang diinginkan.

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

1.4. Sistematika Penulisan

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

-BAB I PENDAHULUAN

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

-BAB II TINJAUAN PUSATAKA

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

-BAB III METODOLOGI PENELITIAN

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

-BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang data hasil penelitian, analisa serta pembahasannya. -BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

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

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pencampuran

2.1.1. Teori Pencampuran

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

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

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

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

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

Pencampuran dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, yaitu sebagai berikut:

a. Pencampuran cairan larut

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

• Proporsi relatif dari cairan yang akan dicampur.

• Waktu yang tersedia untuk mendapatkan akhir campuran.

Evaluasi dari waktu yang tersedia cukup penting karena memiliki pengaruh yang besar terhadap tenaga mixer.

b. Suspensi padat

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

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

• Kemudahan membasahi dari zat padat.

• Jenis suspensi yang dibutuhkan..

c. Dispersi

Dispersi biasanya didefinisikan sebagai campuran dari dua atau lebih cairan non-larut, atau padatan dan cairan, yang lebih atau kurang stabil yang diukur oleh kehidupan sebelum perpisahan terlihat terjadi.

Data tambahan yang diperlukan termasuk :

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

• Relatif jumlah setiap tahap.

• Viskositas produk akhir.

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

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

• Kehalusan dispersi perlu dihasilkan oleh mixer. Hal ini berlaku untuk dispersi padat dalam cairan dan biasanya ditunjuk sebagai ukuran mikron partikel. Dissolving (pembubaran)

d. Dissolving

Umumnya mengacu pada melarutkan yang solid dalam cairan. Kebutuhannya adalah untuk memberikan laju aliran yang baik cair masa lalu permukaan padatan.

Jenis melarutkan berbagai masalah yang dihadapi ketika padatan adalah bahan non-kristalin seperti karet alam dan sintetis, resin padat dan polimer komersial lainnya. Bahan-bahan ini pertama melunak dan menjadi sangat lengket. Partikel-partikel ini cenderung menggumpal menjadi massa yang lebih besar. Peningkatan viskositas solusi dalam hasil pelarutan, dengan viskositas akhir menjadi sangat tinggi dalam solusi yang memiliki kandungan tinggi padat.

e. Ekstrasi

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

Ekstraksi dapat dilakukan di dalam sebuah bejana tahap tunggal, atau dalam serangkaian bejana. Kolom lawan ekstraksi terus menerus telah menjadi kepentingan dalam beberapa tahun terakhir karena dapat menangani cukup laju

aliran tinggi melalui daerah pencampuran yang relatif kecil dengan kecepatan-di tingkat aliran proses.

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

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

2.1.2. Metode Pencampuran

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

1. Pencampuran Reaksi

Metode pencampuran reaksi merupakan satu metode yang begitu inovatif. Penggunaan metode ini memudahkan dalam penyamarataan sifat dan karakteristik bila terdapat material baru yang memiliki ketidaksesuaian yang tinggi. Proses ini seringkali melibatkan penambahan bahan reaktif ketiga, seperti bahan multifungsional katalis. Peningkatan kemampuan campuran reaktif untuk memperlihatkan efek emulsi rantai plastik atau bahan tambahan yang terbentuk selama proses pencampuran. Campuran yang lebih sempurna dengan tingkat produktif yang tinggi dapat diperoleh dengan metode ini, tetapi harus melalui pengendalian proses produksi yang lebih intensif.

2. Polimerisasi

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

3. Pencampuran secara Mekanik

Pencampuran antara dua atau lebih bahan plastik pada titik cairnya merupakan praktek proses pemesinan secara langsung. Komposisi campuran sudah ditemukan dan ditentukan dengan jelas. Pencampuran mekanik molekul plastik pada titik cairnya diperkirakan akan berjalan lambat dan tidak utuh. Suhu

pencampuran harus diatas suhu cair dari unsur plastik yang menjadi komponen dalam campuran. Untuk alasan ekonomi, pencampuran secara mekanik lebih mendominasi. Ukuran partikel pada fase pemisahan sangat perlu dipertimbangkan untuk mengoptimalkan kinerja campuran. Biasanya pencampuran mekanik hanya memproduksi campuran kasar. Sifat campuran sangat dipengaruhi oleh kecepatan dan suhu pencampuran. Keseragaman campuran hanya dapat dicapai setelah tahap proses pencairan. Contoh mesin yang digunakan pada pencampuran mekanik, antara lain :

 Two Roll Mill

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

Gambar 2.1. Proses pencampuran pada mesin two roll mill  Internal Mixer

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

Gambar 2.2. Proses Pencampuran pada Internal Mixer

4. Solute Mixer

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

2.2. Pengertian Plastic Injection Molding

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

Salah satu keistimewaan proses PIM ialah kemampuannya dalam menggabungkan dan menggunakan kelebihan-kelebihan teknologi seperti kemampuan pembentukan bahan plastik, ketepatan dalam proses pencetakan dan kebebasan memilih bahan. Hal ini digambarkan pada gambar 2.3. Komponen yang dihasilkan dengan teknologi PIM kini banyak digunakan dalam industri otomotif, kimia, penerbangan, listrik, komputer, kedokteran dan peralatan militer.

Gambar 2.3 Keistimewaan Proses Plastic Injection Molding ( PIM ) (Moller 1994)

Serbuk

Binder

Campuran Butiran

Pencetakan

Debinding Sintering Selesai Keluaran

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

Gambar 2.4. Tahapan Proses Plastic Injection Molding ( PIM ) (German 1990 )

2.2.1. Jenis – Jenis Mesin Plastik Molding

Berdasarkan Material Plastik yang digunakannya Plastic Molding dapat dibedakan atas beberapa jenis yaitu:

1. Blowing molding. 2. Compression molding. 3. Extrusion molding 4. Transfer molding. 5. Injection molding.

• Metode Blow molding

Blow molding merupakan suatu metode mencetak benda kerja berongga dengan cara meniupkan atau menghembuskan udara kedalam material/bahan yang menggunakan cetakan yang terdiri dari dua belahan mold yang tidak menggunakan inti sebagai pembentuk rongga tersebut.

Material plastik akan keluar secara perlahan, secara perlahan akan turun dari sebuah Extruder Head kemudian setelah cukup panjang kedua belahan mold akan di jepit dan menyatu sedangkan bagian bawahnya akan dimasuki sebuah alat peniup (blow Pin) yang menghembuskan udara ke dalam pipa plastik yang masih lunak, sehingga plastik tersebut akan mengembang dan membentuk seperti bentuk rongga mould-nya. Material yang sudah terbentuk akan mengeras dan bisa dikeluarkan dari mold hal ini karena Mold dilengkapi dengan saluran pendingin didalam kedua belahan mold. Untuk memperlancar proses peniupan proses ini dilengkapi dengan pisau pemotong pipa plastik yang baru keluar dari extruder head.

Contoh hasil produksi yang dapat dikerjakan dengan metode ini adalah bentuk Gelas dan botol. Proses tersebut seperti gambar dibawah ini:

1. Proses Pengisian butiran Plastik dari Hopper kedalam Heater. Oleh motor Screw berputar sambil menarik butiran plastik mengisi ruang Heater.

2. Proses pemanasan butiran plastik kedalam heater. Setelah butiran plastic meleleh dan membentuk seperti pasta maka plastik diinjeksikan kedalam mold.

Gambar 2.6 Proses Pemanasan Butiran Plastik

3. Proses peniupan udara. Saat plastik menempel pada dinding mold seperti pada tahap kedua maka udara dengan tekanan tertentu ditiupkan kedalam mold.

Gambar 2.7 Proses Peniupan Udara

4. Proses pengeluaran produk. Produk dikeluarkan setelah produk dingin dengan cara salah satu cavity plate membuka.

• Metode Compression Molding (Thermoforming)

Compression molding (Thermoforming) merupakan metode mold plastic dimana material plastik (compound plastic) diletakan kedalam mold yang dipanaskan kemudian setelah material tersebut menjadi lunak dan bersifat plastis, maka bagian atas dari die atau mould akan bergerak turun menekan material menjadi bentuk yang diinginkan. Apabila panas dan tekanan yang ada diteruskan, maka akan menghasilkan reaksi kimia yang bisa mengeraskan material thermoseting tersebut.

Gambar 2.9 Metode Compression Molding

Material Thermosetting diletakkan kedalam mold yang bersuhu antara 300 oF hingga 359 oF dan tekanan mold berkisar antara 155 bar hingga 600 bar.

Proses compression molding dapat dibedakan atas empat macam yaitu :

1. Flash type Mold - jenis ini bentuknya sederhana, murah, saat mold menutup maka material sisa yang kemudian meluap akan membentuk lapisan parting line dan karena tipisnya akan segera mengeras/beku sehingga menghindari meluapnya material lebih banyak. Jadi biasanya mold akan di isi material sepenuhnya sampai luapan yang terjadi sebanyak yang diijinkan.

2. Positive mould - jenis ini terdiri dari dari suatu rongga (cavity) yang dalam dengan sebuah plunger yang mengkompresikan/memadatkan material pada bagian bawah mold pemberian material disesuaikan dengan kapasitasnya baik dengan cara menimbang sehingga menghasilkan produk yang baik dan seragam. 3. Landed Positive Mold - mirip dengan tipe diatas ,akan tetapi tinggi bidang batas dibatasi.bagian “land” bekerja menahan tekanan (bukan bagian produknya). Karena ketebalan material terkontrol dengan baik, maka kepadatan benda kerja tergantung dari posisi pengisian yang diberikan.

4. Semi positive mold - merupakan kombinasi antara flash type dan landed positive mold.

• Metode Extrusion Molding

Extrusion molding mempunyai kemiripan dengan injection molding, hanya pada extrusion molding ini material yang akan dibentuk akan berupa bentukan profil tertentu yang panjang. Pada prinsipnya juga ada bagian mesin yang berfungsi mengubah material plastik menjadi bentuk lunak (semifluida) seperti pasta dengan cara memanaskannya dalam sebuah silinder, dan memaksanya keluar dengan tekanan melalui sebuah forming die (extruder head or hole), yaitu suatu lubang dengan bentuk profill tertentu itu akan keluar dan diterima oleh sebuah conveyor dan dijalankan/ditarik sambil didinginkan, sehingga profil yang terbentuk akan mengeras, dan setelah mencapai panjang tertentu akan dipotong dengan pemotong yang melengkapi mesin extrusi tersebut.

Berikut ini contoh proses Extrusion molding :

1. Butiran kecil material plastik oleh gerakan srew dimasukkan kedalam silinder heater dipanaskan untuk diubah menjadi material kental seperti pasta.

Gambar 2.10 Pemanasan Plastik

2. Didalam silinder Heater atau pemanas, butiran plastik berubah menjadi cair, lalu dengan tekanan tertentu dimasukkan melalui sebuah forming die (extruder head atau hole), yaitu suatu lubang dengan bentuk profill.

Gambar 2.11 Proses Pencetakan

3. Produk ditarik atau dikeluarkan dan diterima oleh sebuah conveyor dan dijalankan/ditarik sambil didingikan, sehingga profil yang terbentuk akan mengeras.

Berikut ini contoh produk-produk yang dihasilkan dengan extrution molding.

Gambar 2.13 Produk Yang Dihasilkan dengan Extrution Molding

Bentuk extruder head (forming) ini bisa bermacam-macam, sesuai dengan keinginan kita dan bisa dipasang dan diganti-ganti karena dilengkapi dengan holder. Tentu saja bagian ini harus dibuat dari bahan baja pilihan yang dikeraskan, yang mampu menahan panas dan gesekan dari material yang diproses pendinginan benda kerja dilakukan dengan menyemprotkan udara pada profil yang berjalan, sehingga bisa merata keseluruh bagian/panjang profil yang dihasilkan.

• Metode Transfer Molding

Transfer molding merupakan proses pembentukan suatu benda kedalam sebuah mold (yang tertutup) dari material thermosetting, yang disiapkan kedalam reservoir dan memaksanya masuk melalui runner/kanal kedalam cavity dengan menggunakan panas dan tekanan.

Pada proses transfer molding dibutuhkan toleransi yang kecil pada semua bagian mold, sehingga sangat perlu dalam pembuatan mold, dikonsultasikan secara baik dengan product designer, mold designer dan molder/operator untuk menentukan toleransi.

Proses transfer moulding terdiri atas dua type yaitu: sprue Type dan plunger tipe. Jenis plunger memerlukan tekanan yang lebih kecil dibandingkan dengan tipe sprue.

Gambar 2.14 Proses Transfer Molding

• Metode Injection Molding

Proses injection molding merupakan proses pembentukan benda kerja dari material compound berbentuk butiran yang ditempatkan kedalam suatu hopper/torong dan masuk kedalam silinder injeksi yang kemudian didorong melalui nozel dan sprue bushing kedalam rongga (cavity) dari mold yang sudah tertutup. Setelah beberapa saat didinginkan, mold akan dibuka dan benda jadi akan dikeluarkan dengan ejector. Material yang sangat sesuai adalah material thermoplastik dan karena pemanasan material ini akan melunak dan sebaliknya akan mengeras lagi bila didinginkan. Perubahan – perubahan ini hanya bersifat fisik, jadi bukan perubahan kimiawi sehingga memungkinkan untuk mendaur ulang material sesuai dengan kebutuhan.

Material plastik yang dipindahkan dari silinder pemanas biasanya suhunya berkisar antara 177 derajat Celcius hingga 274 derajat Celcius. Semakin panas

suhunya, plastik/material itu akan semakin encer (rendah viskositasnya) sehingga semakin mudah diinjeksi, disemprotkan kedalam mold. Setiap material memiliki karakter suhu molding. Semakin lunak formulasinya, yang berarti kandungan plastis tinggi, membutuhkan temperatur rendah, sebaliknya yang memiliki formulasi lebih keras butuh temperatur tinggi. Bentuk-bentuk partikel yang sulit, besar dan jumlah cavity yang banyak serta runner yang panjang menyebabkan tuntutan temperatur yang tinggi atau naik.

Gambar 2.15 Unit Mesin Injcetion Moulding (Gutowski : 2002)

Terdapat tiga bagian utama dalam mesin injection molding,yaitu(Anif Jamaludin:2007):

1. Clamping Unit

Merupakan tempat untuk menyatukan molding. Clamping system sangat kompleks, dan di dalamnya terdapat mesin molding(cetakan), dwelling untuk memastikan molding terisi penuh oleh resin, injection untuk memasukan resin melalui sprue pendingin, ejection untuk mengeluarkan hasil cetakan plastik dari molding.

2. Plasticizing Unit

Merupakan bagian untuk memasukan pellet plastik (resin) danpemanasan. Bagian dari Plasticizing unit: Hopper untuk memasukkan resin; Screw untuk mencampurkan material supaya merata, Barrel, Heater, dan Nozzle.

3. Drive Unit

Unit untuk melakukan kontrol kerja dari Injection Molding,terdiri dari Motor untuk menggerakan screw, piston injeksi menggunakan Hydraulic system (sistem pompa) untuk mengalirkan fluida dan menginjeksi resin cair ke molding.

2.3. Pengenalan Bahan Baku 2.3.1. Polimer

Polimer sebenarnya sudah ada dan digunakan manusia sejak berabad-abad yang lalu. Polimer - polimer yang sudah digunakan itu adalah jenis polimer alam seperti selulosa, pati, protein, wol, dan karet. Istilah polimer pertama kali digunakan oleh kimiawan dari Swedia, Berzelius (1833).

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

Aditif adalah material yang ditambahkan untuk meningkatkan kemampuan (properties) dari polimer. (Crompton, 1979)

Secara umum polimer memiliki sifat-sifat umum yang khas, diantaranya adalah :

• Mampu cetak yang baik. Pada temperatur relatif rendah bahan dapat dicetak dengan penyuntikan, penekanan, ekstrusi dan seterusnya akibatnya biaya pembuatan relatif lebih rendah dibanding pada logam atau keramik.

• Produk yang kuat dan ringan dapat dibuat. Berat jenis polimer adalah rendah dianding logam dan keramik, yaitu 1,0 – 1,7 yang memungkinkan dapat diproduksi barang yang kuat dan ringan.

• Banyak diantara polimer bersifat isolator yang baik. Polimer mungkin saja dibuat konduktor dengan jalan mencampurnya dengan serbuk logam, butiran karbon, serbuk alam dan lain-lain.

• Baik sekali dalam ketahanan air dan ketahanan zat kimia. Pemilihan bahan yang baik akan menghasilkan produk yang mempunyai sifat-sifat baik sekali.

• Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada cara pembuatannya. Dengan mencampur zat plastis, pengisi dan sebagainya. Sifat-sifat dapat berubah dalam daerah yang luas.

• Kekerasan permukaan sangat kurang. Bahan polimer yang keras ada tetapi masih jauh dibaah kekerasan logam dan keramik.

• Kurang tahan terhadap pelarut. Umumnya larut dalam zat pelarut tertentu kecuali pada bahan tertentu seperti politetrafluoretilen. Kalau tidak larut, mudah retak karena kontak terus-menerus dengan zat pelarut dan disertai adanya tegangan. Oleh karena itu perlu perhatian khusus.

• Beberapa bahan tahan abrasi atau mempunyai koefisien gesek yang kecil (Surdya, T dan Saito, S, 1986)

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

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

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

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

Gambar 2.16. Klasifikasi polimer (Saptono, Rahmat, 2007)

2.3.2. Pemanfaatan Polimer

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

1. Polyurethanes

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

2. Polyester

Poliester dibentuk dari monomer-monomer ester.Salah satu contoh polimer ini adalah dakron.Dakron digunakan sebagai serat tekstil. Selain

dakron dikenal pula Mylar, yang digunakan sebagai pita perekam magnetik

3. Polypropylene (PP)

Biasanya digunakan untuk membuat tali, botol, spakbor sepeda motor dan sebagainya.

4. Polyethylene (PE)

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

5. Akrilat (flexiglass)

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

6. Bakelit

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

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

8. Teflon

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

9. Karet alam dan karet sintetis

Karet diperoleh dari getah pohon karet (lateks). Karet alam merupakan polimer isoprena. Karet sintetis terdiri dari beberapa macam, misalnya polibutadiena, polikloroprena dan polistirena. Karet sintetis yang telah banyak dikenal yaitu SBR. SBR terdiri dari monomer stirena dan 1,3-butadiena, banyak digunakan untuk pembuatan ban mobil.

Berikut contoh penggunaan polimer dalam kehidupan sehari – hari:

Gambar 2.17. Penggunaan polimer dalam kehidupan sehari- hari

Faktor utama yang perlu diperhatikan dalam memilih bahan plastik meliputi :

1. Aplikasi

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

• Lingkungan penggunaan

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

• Jenis gaya eksternal yang dikenakan padanya

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

mempertimbangkan faktor-faktor ini baru memilih bahan-bahan plastik yang memiliki ketahanan terhadap gaya eksternal.

• Situasi khusus

Setiap negara mempunyai standar kualitas tidak sama, sehingga bahan yang dipilih harus memenuhi persyaratan standar di negara masing-masing.

• Pengguna dan tujuan pemakaian

Faktor tersebut pantas memperoleh perhatian siapa pengguna produk tersebut misalnya anak-anak, atau orang dewasa baru dipertimbangkan pemilihan bahan yang sesuai atau tidak

membahayakan. Selanjutnya mempertimbangkan di mana produk tersebut akan digunakan, apakah untuk tujuan produksi atau untuk

konsumen umum, baru kemudian memilih jenis bahan plastik yang di kehendaki.

2. Sifat-sifat Bahan Plastik

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

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

4. Keamanan dan Kesehatan

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

5. Limbah

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

2.3.3. Karakterisasi

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

2.3.3.1 Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer yang terpenting dan sering digunakan untuk karakteristik untuk suatu bahan polimer. Kekuatan tarik sesuatu bahan didefenisikan sebagai besarnya beban maksimum (Fmaks) yang digunakan untuk memutuskan spesimennya bahan dibagi dengan luas penampang awal (A0).

Keterangan

= Kekutan Tarik (MPa) F = Beban Maksimum (kgf) A0 = Luas penampang awal (mm2)

Bila suatu bahan dikenakan bebanterik yang disebut tegangan (gaya persatuan luas), maka bahan akan mengalami perpanjangan (regangan). Kurva tegangan terhadap regangan merupakan gambaran karakteristik dari sifat mekanik suatu bahan.

2.3.3.2 Regangan

Pertambahan panjang yang terjadi akibat perlakuan yang diberikan pada sampel sehingga pertambahan panjang sampel setiap satuan atau perbandingan antara pertambahan panjang mula – mula disebut regangan atau :

Dalam bentuk persamaan :

2.3.3.3 Modulus elastisitas

Modulus elastisitas adalah perbandingan antara tegangan tarik dan regangan.

Dalam bentuk persamaan

Keterangan :

E = Modulus elastisitas (MPa) σ = Kekuatan Tarik (MPa) ε = Regangan

2.4. Bahan baku

2.4.1. Polyethylene (PE)

Polyethylene merupakan polimer termoplastik yang mudah diolah maka dari itu sering di cetak dengan penekanan, injeksi, ekstruksi, peniupan dan hampa udara.

Polyethylene juga sering digunakan pada pembuatan barang seperti pipa

plastik

Dan juga helm untuk keselamatan kegiatan arung jeram (http://indonetwork/my_qasoline/2182192/helmets-lokal-red.html)

Polyethylene memiliki titik leleh rata-rata sebesar 105-115°C. Disisi lain polyethylene tekanan rendah kurang bercabang dan merupakan rantai lurus karena itu massa jenisnya lebih besar sebab mengkristal secara baik sehingga memiliki kristalinitas tinggi. Karena kristal yang berbentuk baik itu mempunyai gaya antar molekul yang kuat, maka bahan ini memiliki kekuatan mekanis yang tinggi dan titik lunak yang tinggi pula.

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

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

2.4.1.1. Low Density Polyethylene (LDPE)

Sifat mekanis jenis plastik LDPE adalah kuat, agak tembus cahaya, fleksibel dan permukaan agak berlemak. Pada suhu di bawah 60oC sangat resisten terhadap senyawa kimia, daya proteksi terhadap uap air tergolong baik, akan tetapi kurang baik bagi gas-gas yang lain seperti oksigen, sedangkan jenis plastik HDPE mempunyai sifat lebih kaku, lebih keras, kurang tembus cahaya dan kurang terasa berlemak (Koswara, 2006)

2.4.1.2 High Density Polyethylene (HDPE)

Pada polyethylene jenis low density terdapat sedikit cabang pada rantai antara molekulnya yang menyebabkan plastik ini memiliki densitas yang rendah, sedangkan high density mempunyai jumlah rantai cabang yang lebih sedikit dibanding jenis low density. Dengan demikian, high density memiliki sifat bahan yang lebih kuat, keras, buram dan lebih tahan terhadap suhu tinggi.

2.4.2. Polyprophylene (PP)

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

Sering juga digunakan untuk membuat peralatan/aksesoris sepeda motor sperti spakbor depan (http//asiamtr.indonetwork.co.id/375302/spakbor-mds.html), koper, perabotan, kemasan makanan,dan isolasi listrik.

Polypropylene memiliki sifat – sifat yang serupa dengan polyethylene Sifat mekaniknya dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan jalan mencampurkan serat gelas dan pemuaian termal juga dapat diperbaiki sampai setingkat dengan bahan thermoseting. Sifat- sifat listriknya hampir sama dengan sifat-sifat pada polyethylene. Tahan kimianya kira-kira sama bahkan lebih baik dari pada polyethylene massa jenis tinggi.

Polypropylene paling umum digunakan untuk cetakan plastik, dimana hal ini disuntikkan ke dalam cetakan sementara cair, membentuk bentuk kompleks dengan biaya yang relatif rendah dan volume tinggi; contoh termasuk tutup botol, botol, dan alat kelengkapan. Polypropylene memiliki rumus molekul (C3H6)n. Massa jenisnya rendah termasuk kelompok yang paling ringan diantara bahan polimer, dapat terbakar bila dinyalakan dibandingkan polyethylene massa jenis tinggi. Titik lelehnyanya tinggi sekali (164°C), kekuatan tarik, kekuatan lentur dan kekuatannya lebih tinggi tetapi tahan impaknya lebih rendah terutama pada temperatur rendah.

BAB III METODOLOGI

3.1. Tahapan Penelitian

Berikut ini adalah diagram alir tahapan penelitian :

Gambar 3.1 diagram tahapan penelitian

Polypropilen & Polyetilen

Mixer

Hydraulic Hot Press

Film Spesimen PP : PE

Spesimen diuji tarik dengan mesin uji tarik Tarno test

Analisa Data

Hasil Neraca Analitik

3.2. Alat dan Bahan 3.2.1 Alat

3.2.1.1. Mixer

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

Gambar 3.2 Internal Mixer Keterangan gambar 3.2 :

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

5. Motor 6. Hopper

7. Ruang pemanas danpencampuran 2

3

5 4

6

7 1

3.2.1.2. Neraca Analitik

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

Gambar 3.3 Neraca Analitik

Keterangan gambar 3.3 :

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

4. Tombol power 1

2

3 4

3.2.1.3. Hydraulic hot press

Mesin hydraulic hot press adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk membentuk suatu perlengkapan dari bahan plastik dengan menyampaikan konsep/sistem tekanan dengan aplikasi panas untuk melelehkan bahan, (seperti termoplastik) yang juga disebut termo pembentuk, prosedur ini menciptakan produk dengan tekstur, atau bentuk dapat dipakai sebagai hasil langsung. Operasi ini dicapai melalui penggunaan hidrolik disesuaikan untuk mentransfer energi, (dalam bentuk tekanan), untuk materi.

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

Gambar 3.4 Hydraulic hot press Keterangan gambar 3.4 :

1. Pengatur temperatur pencampuran 2. Panel power

1

2 3

4

5

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

3.2.1.4. Cetakan

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

Gambar 3.5 Cetakan Standard ASTM D638 tipe IV Keterangan gambar 3.5 :

• Lo = Length overall (115 mm)

• L = Length of narrow section (33 mm)

• D = Distance between grips (65 mm)

• G = Gage length (25 mm)

• Wo = Width overall (19 mm)

• W = Width of narrow section (6 mm)

• Ro = Out radius (25 mm) • R = Radius of fillet (14 mm)

• T = Thickness (2 mm) Lo

D L

Wo

G R Ro

3.2.1.5 Mesin Uji Tarik

Merupakan alat yang digunakan untuk menguji : - Kekuatan tarik (tensile strength)

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

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

Gambar 3.6 Mesin Uji Tarik Keterangan gambar 3.6 :

1. Pencekam spesimen 2. Indikator load (Tegangan) 1

6 5 4 3 2

3. Indikator stroke (Regangan) 4. Skala uji tarik

5. Tombol power

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

Spesifikasi mesin uji tarik Tarno type SC – 2DE :

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

- Gaya max : 2000 kgf - Stroke : 250 mm

- Kec. Piston : 0 – 250 mm/min

3.2.2 Bahan Baku

Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah : Tabel 3.1 Bahan Baku dan Karakteristiknya Bahan Baku Temperatur Leleh Berat/butir Polipropilen (PP) 164 oC 0,025 gr Polietilen (PE) 125 oC 0,025 gr

Gambar 3.7 Bahan Baku polypropylene (PP)

Gambar 3.8 Bahan Baku polyethylene (PE)

3.3 Pembuatan Spesimen

3.3.1 Penimbangan Komposisi Formula

Sebelum menuju kearah pembuatan spesimen, bahan baku ditimbang terlebih dahulu untuk mendapatkan komposisi yang diinginkan. Dalam hal ini, penulis ingin menggunakan 50 gram polimer, yaitu campuran polypropylene dan polyethylene. Alat yang digunakan adalah neraca analitik. Alat ini diperoleh penulis di Laboratorium Kimia Dasar MIPA USU.

Komposisi formula tersebut adalah :

- Formula 1 (Polypropylene 80% + polyethylene 20%) - Formula 2 (Polypropylene 70% + polyethylene 30%)

- Formula 3 (Polypropylene 60% + polyethylene 40%) 3.3.2 Pembuatan Campuran Polimer

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

Campuran polimer yang dihasilkan dari proses pencampuran dengan internal mixer seperti ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar 3.9 Hasil Campuran Polimer

3.3.3 Pembuatan Film Spesimen

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

penekanan dengan hydraulic hot press yaitu 30 menit. Berikut ini adalah gambar campuran polimer untuk pembuatan film spesimen sebelum ditekan dengan hydraulic hot press.

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

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

Tabel 3.2 Sampel hasil variasi komposisi volume bahan dengan variasi temperatur

Formula

Temperatur

Formula 1

(PP 80% + PE 20%)

Formula 2

(PP 70% + PE 30%)

Formula 3

(PP 60% + PE 40%)

(160°C)

Sampel 1

(Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 2

(Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 3

(Uji I, Uji II, Uji III)

(165°C)

Sampel 4

(Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 5

(Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 6

(Uji I, Uji II, Uji III)

(170°C)

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

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

Sampel 9

(Uji I, Uji II, Uji III)

(175°C)

Sampel 10

(Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 11

(Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 12

(Uji I, Uji II, Uji III)

(180°C)

Sampel 13

(Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 14

(Uji I, Uji II, Uji III)

Sampel 15

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

Suhu mixer 160°C

Komposisi Campuran PP 80% PE 20%

Spesimen 1

Komposisi Campuran PP 70% PE 30%

Komposisi Campuran PP 60% PE 40%

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

PP 70% PE 30% Komposisi Campuran

PP 80% PE 20%

Suhu mixer 165°C

Komposisi Campuran PP 80% PE 20%

Komposisi Campuran PP 70% PE 30%

Komposisi Campuran PP 60% PE 40% Suhu mixer

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

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

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

Suhu mixer 175°C

Komposisi Campuran PP 80% PE 20%

Komposisi Campuran PP 70% PE 30%

Komposisi Campuran PP 60% PE 40%

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

PP 70% PE 30% Komposisi Campuran

PP 80% PE 20%

Suhu mixer 180°C

3.3.4 Karakteristik Campuran Polypropylene dan Polyethylene

Untuk mengetahui karakteristik campuran polimer polypropylene dan polyethylene, perlu dilakukan kekuatan uji tarik. Dari sini akan diperoleh tegangan dan regangan dari tiap film spesimen dengan komposisi formula yang berbeda. Hasil tersebut akan dibandingkan dengan polypropylene dan polyethylene murni. Apakah pencampuran polimer ini lebih baik bila dibanding dengan polimer murni.

3.4 Cara Pengambilan Data

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

BAB IV

DATA DAN ANALISA

4.1. Analisis Visual Spesimen

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

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

4.2. Hasil Uji Tarik Spesimen

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

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

Temperatur (oC)

Sampel PP : PE

Tebal (mm)

Lebar (mm)

Luas (Ao)

(mm2)

Tegangan (kg.f)

Regangan (mm/min)

160

o

C

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

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

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

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

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

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

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

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

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

165

o

C

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

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

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

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

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

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

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

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

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

170

o

C

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

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

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

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

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

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

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

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

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

175

o

C

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

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

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

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

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

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

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

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

180

o

C

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

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

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

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

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

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

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

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

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

4.2.1. Perhitungan

• 80% PP : 20% PE (Spesimen a)

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

1 kgf=9,807N.

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

Ao = 2,05 mm x 6,15 mm = 12,60 mm2

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

Maka kekuatan tarik σmaks (stress) spesimen adalah :

Kemuluran ϵ merupakan perbandingan antara pertambahan panjang ΔL dengan panjang mula – mula Lo dimana panjang mula – mula spesimen 25 mm dan pertambahan panjang spesimen 6,95 mm maka diperoleh :

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

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

Tabel 4.2. Sifat Mekanik Spesimen

Temperatur (oC)

Sampel PP : PE

Kekuatan tarik (MPa)

Kemuluran (%)

Modulus Elastis (MPa)

160

o

C

F1 31,53 27,84 113,41

c 34,48 35,72 96,52

F2 33,24 31,92 104,13

b 25,51 37,36 68,28

c 22,97 72,76 31,53

F3 29,00 39,96 72,57

b 25,90 39,48 65,60

c 23,85 37,72 63,22

165

o

C

F1 36,44 42,44 85,86

b 33,27 51 65,23

c 30,77 35,76 86,04

F2 34,32 41,08 83,54

b 31,51 32,08 98,22

c 31,87 32,88 96,92

F3 33,10 37,72 87,75

b 31,83 40,16 79,26

c 35,84 47,68 75,17

170

o

C

F1 35,25 33,36 105,67

b 35,06 42,48 82,53

c 35,73 52,48 68,08

F2 36,95 37,16 99,43

b 32,34 28,36 114,03

c 31,27 48,56 64,39

F3 27,95 54,32 51,45

b 31,31 46,08 67,95

c 29,55 41,24 71,65

175

o

C

F1 35,83 38,72 92,54

b 42,30 71,64 59,05

c 36,73 41,12 89,32

F2 29,28 33,12 88,41

b 36,56 33,80 108,17

c 35,83 40,00 89,58

F3 32,83 30,00 109,83

c 32,33 37,84 85,44

180

o

C

F1 40,22 43,80 91,83

b 39,21 33,96 115,46

c 40,25 56,32 71,47

F2 30,33 35,40 85,68

b 36,05 33,40 107,93

c 34,06 34,24 99,47

F3 35,61 31,00 114,87

b 37,14 37,32 99,52

c 32,15 37,68 85,32

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

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

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

Kurva loud - stroke spesimen pada kondisi optimum setiap variasi temperatur setelah pengujian tarik ditunjukkan seperti pada gambar berikut :

Gambar 4.1 Kurva Load - stroke pada 80% PP : 20% PE 160oC spesimen c

Load (kgf)

Stroke (mm)

44,46

8,93 0

a

Keterangan gambar 4.1 :

a. Titik puncak (ultimate strenght) b. Titik stroke maksimum

Penjelasan gambar 4.1 :

Gambar 4.1 merupakan gambar dari kurva hasil pengujian tarik Kondisi optimum pada 80% PP : 20% PE 160oC spesimen c yang sudah dilakukan pengujian. Dimulai dari titik nol yang merupakan awal dari penarikan spesimen, pergerakan garis menuju keatas (σ) menunjukkan kenaikan tegangan, sedangkan pergerakan garis menuju kekanan (ε) menunjukkan kenaikan regangan. Dengan kecepatan tarik 20 mm/min dan beban 100 kgf garis bergerak perlahan dari titik nol menuju titik puncak tegangan. Sampai dititik ultimate strength yang merupakan titik puncak dan diketahui teganagan 44,46 kgf yang kemudian garis pada kurva turun secara vertikal kebawah sehingga membentuk garis tegak lurus yang artinya spesimen yang diuji putus dengan pertambahan panjang 8,93 mm.

Gambar 4.2 Kurva Load - Stroke pada 80% PP : 20% PE 165oC spesimen a b

a

46,08

10,61

0

Load (kgf)

Stroke (mm)

Keterangan gambar 4.2 :

a. Titik puncak (ultimate strenght) b. Titik stroke maksimum

Penjelasan gambar 4.2 :

Dengan kecepatan tarik 20 mm/min dan beban 100 kgf garis bergerak perlahan dari titik nol menuju titik puncak tegangan. Sampai dititik ultimate strength yang merupakan titik puncak dan diketahui teganagan 46,08 kgf yang kemudian garis pada kurva turun secara vertikal kebawah sehingga membentuk garis tegak lurus yang artinya spesimen yang diuji putus dengan pertambahan panjang 10,61 mm

Gambar 4.3 Kurva Load - Stroke pada 70% PP : 30% PE 170oC spesimen a a

b

0

9,29 44,81

Stroke (mm) Load

Keterangan gambar 4.3 :

a. Titik puncak (ultimate strenght) b. Titik stroke maksimum

Penjelasan gambar 4.3 :

Sama hal nya dengan kurva loud - stroke yang sebelum nya dibahas, dimulai dari titik nol, garis bergerak dengan kecepatan 20 mm/min dan beban 100 kgf menuju puncak dengan kenaikan tegangan yang konstan hingga sampai dititik ultimate strength yang merupakan titik puncak dengan tegangan 44,81 kgf yang kemudian garis pada kurva turun secara vertikal kebawah sehingga membentuk garis tegak lurus yang artinya spesimen yang diuji putus dengan pertambahan panjang 9,29 mm

Gambar 4.4 Kurva Load - Stroke pada 80% PP : 20% PE 175oC spesimen b 0

17,91 53,45

b a

Load (kgf)

Stroke (mm)

Keterangan gambar 4.4 :

a. Titik puncak (ultimate strenght) b. Titik stroke maksimum

Penjelasan gambar 4.4 :

Pada kurva loud - stroke gambar 4.3, Sama seperti kurva loud - stroke pada pengujian tarik spesimen sebelumnya, garis bergerak dari titik nol yang merupakan awal proses pengujian bergerak menuju titik ultimate strenght dengan tegangan 53,45 kgf dengan kecepatan 20 mmm/min dan beban 100 kgf dan kemudian turun secara vertikal yang artinya putus dengan pertambahan panjang 17,91 mm. Pengujian ini adalah yang paling optimal.

Gambar 4.5 Kurva Load - stroke pada 80% PP : 20% PE 180oC spesimen c 0

14,08 48,43

b a

Load (kgf)

Stroke (mm)

Keterangan gambar 4.5 :

a. Titik puncak (ultimate strenght) b. Titik stroke maksimum

Penjelasan gambar 4.5 :

Hampir tidak ada perbedaan yang begitu berarti dengan kurva loud - stroke telah dibahas sebelumnya, proses awal hingga akhir dengan tegangan 48,43 kgf dan pertambahan panjang 14,08 mm.

4.3 Perbandingan Kekuatan Campuran (Polypropylene + Polyethylene) dengan Polypropylene Murni dan Polyethylene Murni

Dalam penelitian ini juga dilakukan pengujian kekuatan tarik terhadap spesimen polypropylene murni (100%) dan polyethylene murni (100%). Spesimen dicetak sesuai dengan titik leleh masing-masing. Dimana polypropylene pada suhu 165 oC dan polyethylene pada suhu 135 oC. Berikut ini adalah gambar polypropylene murni dan polyethylene murni.

Gambar 4.7 Film Spesimen polyethylene murni 4.3.1 Hasil Uji Tarik

Berikut ini adalah tabel dan gambar hasil pengujian tarik film spesimen dari polypropylene murni (100%) dan polyethylene murni (100%).

Tabel 4.3 Data Hasil Uji Tarik Film Spesimen

Sampel Jumlah Tebal (mm)

Lebar (mm)

Luas (Ao) (mm2)

Beban saat putus (kg.f) Regangan (mm/min) Polypropylene 100 % (165oC)

a 2,15 6,10 13,115 55,90 24,06

b 2,10 5,90 12,39 56,75 23,72

c 2,10 6,05 12,705 55,35 24,12

Polyethylene 100% (135oC)

a 2,05 5,95 12,197 38,67 199,82

b 2,10 6,15 12,915 37,95 200,03

c 2,05 6,00 12,30 38,58 199,93

Perhitungan untuk pengujian tarik film spesimen dari polypropylene murni (100%) dan polyethylene murni (100%) dapat kita lihat pada lampiran 3 dan

hasilnya terdapat tabel 4.4:

Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Sifat Mekanik

Sampel Jumlah

Kekuatan Tarik (MPa)

Kemuluran (%)

Modulus Elastisitas

(MPa)

Polypropylene 100 % (165oC)

a 41,8 96,24 43,43

b 44,92 94,88 47,34

c 42,724 96,48 44,28

Polyethylene 100% (135oC)

a 31,09 799,28 3,89

b 28,81 800,12 3,60

c 30,76 799,72 3,85

Gambar spesimen setelah dilakukan pengujian tarik pada kondisi optimum seperti terlihat pada gambar

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

1. Sampel PP 100% spesimen b 2. Sampel PE 100% spesimen a

Kurva loud - stroke spesimen pada kondisi optimum setelah pengujian tarik ditunjukkan seperti pada gambar berikut :

Gambar 4.10 Kurva Load – Stroke pada PP 100% murni spesimen b

56,75

23,72 0

Load (kgf)

Stroke (mm)

a

Keterangan gambar 4.10 :

a. Titik puncak (ultimate strenght) b. Titik stroke maksimum

Penjelasan gambar 4.10 :

Gambar 4.10 merupakan gambar dari kurva hasil pengujian tarik 100% PP murni temperatur 165oC spesimen b yang sudah dilakukan pengujian. Diketahui nilai tegangannya tinggi yaitu 56,75 kgf dan nilai pertambahan panjangnya rendah yaitu 23,72 mm. Kurva ini hanyalah sebagai perbandingan terhadap kurva yang mengalami pencampuran.

Gambar 4.12 Kurva Load – Stroke pada PE 100% murni spesimen a Keterangan gambar 4.12 :

a. Titik puncak (ultimate strenght) b. Titik stroke maksimum

Penjelasan gambar 4.12 :

Gambar 4.12 merupakan gambar dari kurva hasil pengujian tarik 100% PE murni temperatur 135oC spesimen a yang sudah dilakukan pengujian. Diketahui nilai tegangannya rendah yaitu 38,67 kgf dan nilai pertambahan panjangnya sangat tinggi yaitu 199,82 mm. Kurva ini hanyalah sebagai perbandingan terhadap kurva yang mengalami pencampuran.

38,67

199,82

0 Stroke

(mm) Load

(kgf)

b a

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Setelah dilakukan penelitian, pengujian dan analisis terhadap bahan spesimen campuran polypropilene dan polyethylene, maka dapat disimpulkan untuk keadaan optimum bahwa :

1. Dihasilkan spesimen baru antara campuran polypropilene dan polyethylene 2. Dari hasil perhitungan uji tarik pencampuran polypropilene dan

polyethylene, diperoleh 5 sampel yang memiliki kondisi optimum : • Campuran pada suhu 160oC

Komposisi = PP 80% : PE 20% spesimen c. σmaks = 34,48 MPa

ε = 35,72 %

E = 96,52 MPa

• Campuran pada suhu 165 oC

Komposisi = PP 80% : PE 20% spesimen a σmaks = 36,44 MPa

ε = 42,44 %

E = 85,86 MPa

• Campuran pada suhu 170 oC

Komposisi = PP 70% : PE 30% spesimen a σmaks = 36,95 MPa

E = 99,43 MPa

• Campuran pada suhu 175 oC

Komposisi = PP 80% : PE 20% spesimen b σmaks = 42,30 MPa

ε = 71,64 %

E = 59,05 MPa

• Campuran pada suhu 180 oC

Komposisi = PP 80% : PE 20% spesimen c σmaks = 40,25 MPa

ε = 56,32 %

E = 71,47 Mpa

3. Dari hasil perhitungan uji tarik pencampuran polypropilene murni dan polyethylene murni, diperoleh 2 sampel yang memiliki kondisi optimum :

• polypropilene Murni (spesimen b) σmaks = 44,92 MPa

ε = 94,88 %

E = 47,34 MPa

• polyethylene Murni (spesimen a) σmaks = 31,09MPa

ε = 799,28 %

E = 3,89 MPa

4. Pada penelitian ini, suhu mixer paling optimal pada proses mixing adalah 175 oC.

5. Nilai komposisi polypropilene mempengaruhi tegangan, sedangkan nilai komposisi polyethylene mempengaruhi regangan.

5.2. Saran

1. Untuk meningkatkan interaksi antara polypropilene dan polyethylene, perlu penambahan senyawa pengikat agar karakteristik bahan campuran yang dihasilkan dapat lebih meningkat.

2. Untuk mendapatkan campuran yang lebih homogen, ada baiknya menambahkan variasi putaran pada internal mixer.

3. Sebaiknya sebelum dilakukan experimental, dilakukan terlebih dahulu simulasi.

DAFTAR PUSTAKA

1. Anonim. Mixing process classifications. division of EMI Inc. Technology Group

2. Anonim. 2001. Mixing (Process Enggineering).

tenggal 23 februari 2011).

3. Azizah, Utiya dan Sukarmin. 2004. Polimer. Jakarta : Direktorat Jenderal Pendidikan Dasar dan Menengah.

4. Boedeker Plastic, Inc. 2011. Polyethylene Spesification.

5. Callister, D. William. 2001. Fundamentals of Materials Science and Engineering. New York : John Wiley & Sons, Inc.

6. Colton, Prof. J.S. 2009. Manufacturing Processes and Engineering. Georgia Institute of Technology

7.

Kopeliovich, Dmitri. 2008. Thermoplastic Polypropylene (PP). Di Download

tanggal 20 Oktober 2010 dari

8. Maryono. 2008. Tesis: Komposit Polietilena Dengan Serbuk Sekam Padi Sebagai Alternatif Bahan Jerigen Plastik. Medan: Sekolah Pasca Sarjana Ilmu Fisika USU.

9. Mc.Cabe, W.L dan Smith, J,C. 1993. Unit Operations of Chemical Engineering. fifth edition. New York : Mc Graw Hill Coy

10. Mujiarto, Imam. 2005. Jurnal :Sifat Karakteristik Material Plastik dan Bahan Aditif. Semarang : AMNI.

11. Rosato, D.V. 2000. Injection Molding Handbook (3rd Edition). New York :Kluwer Academic Publishers.

12. Saptono, Rahmat. 2008. Pengetahuan Bahan. Jakarta : Departemen Metalurgi dan Material Universitas Indonesia.

13. Satianto, Edy. 2008. Pencampuran Serbuk Penggergajian Batang Kelapa Dengan Termoplastik Polipropilena Untuk Bahan Kemasan Jerigen Plastik. Medan: Sekolah Pasca Sarjana Ilmu Fisika USU.

14. Sujana, Arief. 2010. Uji Tarik dan Sifat-sifat Mekanik Logam.

(diakses tanggal 27 Maret 2011)

15. Trilene. Pengetahuan Dasar Plastik. PT. Tri Polyta Indonesia, Tbk.

16. Wirjosentono, B. 1995. Analisis dan Karakteristik Polimer. Medan: FMIPA USU Press.

17. White, James L.2001. POLYMER MIXING Technology and Engineering. Munich : Hanser 2001.

18. Yuwono, A. Herman. 2008. Teknologi Polimer. Departemen Metalurgi dan Material - FTUI

(a) (b)

(c)

Gambar 1.1 Film Spesimen. (a) F1 160oC, (b) F2 160oC, (c) F3 160oC

(a) (b)

(c)

(a) (b)

(c)

Gambar 1.3 Film Spesimen (a) F1 170oC, (b) F2 170oC, (c) F3 170oC

(a) (b)

(c)

(a) (b)

(c)

(a) (b)

(c)

Gambar 4.12Kurva Tegangan – Regangan

a) F3 175oC spesimen a, (b) F3 175oCspesimen b, (c) F3 175oC spesimen c 0

0

0 Stroke

(mm)

Stroke (mm) Load

(kgf)

Stroke (mm)

(a) (b)

(c)

Gambar 4.13Kurva Tegangan – Regangan

a) F1 180oC spesimen a, (b) F1 180oCspesimen b, (c) F1 180oC spesimen c 0

0

0

Stroke (mm)

Stroke (mm)

Stroke (mm) Load

(kgf) Load

(kgf)

Load (kgf)

(a) (b)

(c)

Gambar 4.14 Kurva Tegangan – Regangan

a) F2 180oC spesimen a, (b) F2 180oCspesimen b, (c) F2 180oC spesimen c 0

0

0 Stroke

(mm)

Stroke (mm)

Stroke (mm) Load

(a) (b)

(c)

Gambar 4.15 Kurva Tegangan – Regangan

a) F3 180oC spesimen a, (b) F3 180oCspesimen b, (c) F3 180oC spesimen c 0

0

0

Stroke (mm)

Stroke (mm)

Stroke (mm) Load

(kgf) Load

(kgf)

Load (kgf)

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

0 Stroke

(mm) Load

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

0 Stroke

(mm) Load