Studi Experimental Pengaruh Variasi Temperatur Dan Putaran Terhadap Sifat Mekanik Campuran Polypropylen, Polyetylen Dan Fiber Glass Menggunakan Mesin Mixer Buatan Sendiri
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Mesin Mixer
Mesin mixer merupakan salah satu dari berbagai jenis mesin yang digunakan
untuk mencampur berbagai jenis material, penggunaannya di bidang industri maupun
penelitian. Seperti penggunaan mesin mixer internal atau dua buah rol pada proses
pembuatan komposit yang masih bisa menimbulkan resiko degradasi terhadap
komposit itu sendiri, namun hal ini dapat diperbaiki dengan dengan melakukan
metode melt-mixing pada material.
Proses pencampuran dua atau lebih material sangat dipengaruhi oleh
beberapa parameter proses seperti kecepatan pengadukan,komposisi maupun
temperatur. Kualitas pencampuran jika menggunakan metode yang lama diukur
karakteristik fisis campuran seperti densitas, berat rata-rata partikel dan ukuran
masing-masing komponen namun beberapa persamaan Poole, Taylor dan Wall dapat
digunakan untuk mengukur seberapa random campuran yang melakukan simulasi
perubahan kualitas campuran selama proses mixing menyatakan bahwa pada sistem
butiran terlihat jumlah butiran yang paling banyak memperlihatkan kualitas campuran
yang kurang baik bila dibandingkan dengan jumlah komponen yang lebih sedikit.
Kecepatan sebagai salah satu parameter pengadukan akan mempengaruhi sifat
mekanik material seperti pada Agar gel yang berasal dari polysacarida kecepatan
pengadukan akan mempengaruhi porositas dan terbentuknya gelembung udara, pada
material ini kecepatan pengadukan tinggi lebih disukai karena akan menghasilkan
modulus yang lebih tinggi. Selain kecepatan pengadukan pada beberapa material
sepert concrete memperlihatkan bahwa waktu pengadukan akan yang lebih lama
mengakibatkan penurunan terhadap kekuatan kompresi material.[9]
Pada skala tertentu dari pengamatan distribusi material-material ini memperlihatkan
adanya fenomena segregasi dari campuran. Campuran yang diaduk
6
Universitas Sumatera Utara
bisa cairan juga padatan yang berbentuk serbuk, Menurut Bauman.I,dkk
(2008) bahwa jenis mixer statis, blender type-V juga jenis Turbula dapat digunakan
untuk percampuran serbuk (powder) dengan karakteristik yang berbeda. Penggunaan
mixer statis juga memiliki keuntungan dibanding mixer jenis lain dikarenakan lebih
murah pada saat operasional dan sangat mudah dipasang dan dibersihkan.[10]
Mixer merupakan salah satu alat pencampur dalam sistem emulsi sehingga
menghasilkan suatu dispersi yang seragam atau homogen. Terdapat dua jenis mixer
yang berdasarkan jumlah propeler-nya (turbin), yaitu mixer dengan satu propeller
dan mixer dengan dua proeiller. Mixer dengan satu propeller adalah mixer yang
biasanya digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah. Sedangkan mixer dengan
dua propiller umumnya diigunakan pada cairan dengan viskositas tinggi. Hal ini
karena satu propeller tidak mampu mensirkulasikan keseluruhan massa dari bahan
pencampur (emulsi), selain itu ketinggi emulsi bervariasi dari waktu ke waktu.[11]
2.2.
Pengertian Pencampuran
Dalam proses rekayasa industri, pencampuran adalah operasi unit yang
melibatkan memanipulasi sistem fisik heterogen, dengan maksud untuk membuatnya
lebih homogen. Pencampuran dapat didefinisikan sebagai unit proses yang bertujuan
memberi perlakuan sedemikian rupa pada dua atau lebih dari dua komponen yang
terpisah atau belum tercampur sehingga tiap partikel dari suatu bahan terletak sedekat
mungkin dan kontak dengan bahan atau komponen lain (Aulton, 2002). Sedangkan
menurut Lachman, pencampuran didefinisikan sebagai proses yang cenderung
mengakibatkan pengocokan partikel yang tidak sama dalam suatu sistem.
Pencampuran diperlukan untuk menghasilkan distribusi dari dua atau lebih bahan
sehomogen mungkin. Peristiwa elementer pencampuran adalah penyisipan antar
partikel jenis yang satu diantara partikel jenis lain (atau beberapa jenis bahan yang
lain) (Voigt,1989)Dalam kimia, suatu pencampuran adalah sebuah zat yang dibuat
dengan menggabungkan dua zat atau lebih yang berbeda tanpa reaksi kimia yang
terjadi (obyek tidak menempel satu sama lain). Sementara tak ada perubahan fisik
dalam suatu pencampuran, properti kimia suatu pencampuran, seperti titik lelehnya,
7
Universitas Sumatera Utara
dapat menyimpang dari komponennya. Pencampuran dapat dipisahkan menjadi
komponen aslinya secara mekanis. Pencampuran dapat bersifat homogen atau
heterogen. [7]
Tujuan pencampuran adalah untuk melapisi partikel dengan pengikat, untuk
memutus aglomerat, dan untuk mencapai distribusi seragam pengikat dan ukuran
partikel seluruh bahan baku. Selanjutnya beberapa komponen dari binder harus tipis
dan tersebar diantara partikel, untuk mendapatkan ini beberapa detail harus menjadi
pertimbangan yang penting. Untuk binder thermoplastic pencampuran dilakukan
pada temperatur yang lebih tinggi/menengah.[10]
2.2.1. Jenis-Jenis Mesin Pencampur
1. Planetary Mixer
Planetary Mixer merupakan alat pencampuran bahan viskous, dibandingkan
dengan pencampuran pada bahan cair, proses pencampuran bahan yan
viscous memerlukan tenaga yang lebih banyak. Planetary mixer terdiri dari
wadah atau bejan yang bersifat stasioner sedangkan pengaduk yang
digunakan mempunyai gerakan melingkar sehingga ketika berputar,
pengaduk secara berulang mendatangi seluruh bagian pada bejana. Pada saat
proses pencampuran berlangsung ruang pencampuran berada dalam keadaan
tertutup. Hal itu dimaksudkan agar bahan yang sedang bercampur tidak
sampai tumpah keluar karena perputaran dari pengaduk[9]. Bentuk dari
mixer tersebut diperlihatkan pada gambar 2.1. dibawah ini :
Gambar 2.1 : Mesin Planetary Mixer [9]
8
Universitas Sumatera Utara
2. Ribbon Blender
Ribbon Blender merupakan salah satu alat pencampur dalam sistem emulsi
sehingga menghasilkan suatu dispersi/adonan yang seragam atau homogen.
Sumber tenaga pada Ribbon Blenderberfungsi sebagai penggerak dalam
proses pengadukan. Tenaga dari motor penggerak untuk pengaduk
ditransmisikan secara langsung dengan menggunakan besi.Pengaduk itu
sendiri memiliki fungsi untuk mengalirkan bahan dalam alat pengaduk yang
bergerak dan wadah yang diam. Pengaduk juga berfungsi untuk mengaduk
selama proses penampungan dan untuk menghindari pengendapan.Proses
pencampuran adonan dengan Ribbon Blender bertujuan untuk memperoleh
adonan yang elastis dan menghasilkan pengembangan gluten yang
diinginkan.[9] Bentuk dari mesin tersebut diperlihatkan pada gambar 2.2.
dibawah ini :
Gambar 2.2 : Mesin Ribbon Blender [9]
3. Double Cone Blender
Double cone mixer merupakan alat pencampur yang cocok untuk bahan
halus dan rapuh. Penggunaan energi dalam pencampurannya kecil. Untuk
spesifikasi alat ini adalah kapasitas alat ini dari 2 sampai 100.000 liter dan
muatannya bekerja secara otomatis. Keuntungan dari double cone mixer ini
9
Universitas Sumatera Utara
adalah mudah digunakan untuk pencampuran berbahan halus, higienis dan
mudah dibersihkan.[9] Bentuk dari mesin tersebut diperlihatkan pada
gambar 2.3. dibawah ini :
Gambar 2.3 : Mesin Double Cone Blender [9]
4. Vertical Double Rotary Mixer
Vertical double rotary mixer digunakan untuk mencampurkan bahan yang
padatpadat. Mixer ini digunakan untuk kontinyu adalah padat-padat dan
padat-cair pencampuran untuk medium untuk produksi besar secara terus
menerus. Mixer ganda memiliki poros pencampuran disesuaikan dengan
dayung dalam mixer vertikal tujuan pencampuran dapat diselesaikan di
bawah gaya gravitasi dengan dampak diasingkan. [9] Bentuk dari mixer
tersebut diperlihatkan pada gambar 2.4. dibawah ini :
Gambar 2.4 : Mesin Vertical Double Rotary Mixer [9]
10
Universitas Sumatera Utara
2.2.2. Kecepatan Pencampur
Salah satu variasi dasar dalam proses pengadukan dan pencampuran adalah
kecepatan putaran pengaduk yang digunakan. Variasi kecepatan putaran pengaduk
bisa memberikan gambaran mengenai pola aliran yang dihasilkan dan daya listrik
yang dibutuhkan dalam proses pengadukan dan pencampuran. Secara umum
klasifikasi kecepatan putaran pengaduk dibagi tiga, yaitu : kecepatan putaran
rendah, sedang dan tinggi. Variasi putaran ini akan mempengaruhi kualitas
pencampuran material yang diperoleh. Kecepatan putaran rendah berkisar 400 rpm,
menengah 1150 rpm dan kecepatan tinggi berkisar 1750 rpm. [9]
Pengaduk berfungsi untuk menggerakkan bahan didalam bejana pengaduk
yang digunakan. Alat pengaduk ini biasanya terdiri atas sumbu pengaduk dan sirip
pengaduk yang dirangkai menjadi satu kesatuan. Alat pengaduk dibuat dan didesain
sesuai dengan keperluan pengadukan. Jenis pengaduk harus disesuaikan dengan
faktor berikut ini yakni : Jenis dan ukuran pengaduk, Jenis bejana pengaduk, Jenis
dan jumlah bahan yang dicampur. Pemilihan alat pengaduk dari sejumlah besar alat
pengaduk yang ada hanya dapat dilakukan melalui percobaan dan pengalaman.Jenisjenis pengaduk yang biasa digunakan yakni pengaduk baling-baling (propeller),
pengaduk turbin (turbine), pengaduk dayung (paddle) dan pengaduk helical ribbon.
1.
Pengaduk Baling-baling
Pengaduk jenis ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750
rpm (revolution per minute) dan digunakan untuk bahan berupa cairan dengan
viskositas rendah. Terdapat 3 jenis pengaduk baling-baling yang sering
digunakan yaitu Marine propeller, hydrofoil propeller, dan high flow
propeller. Bentuk dari pengaduk tersebut dapat dilihat pada gambar 2.5
dibawah ini :
Gambar 2.5 : Pengaduk Baling-Baling [19]
11
Universitas Sumatera Utara
2.
Pengaduk Dayung (Paddle)
Pengaduk jenis ini digunakan pada kecepatan rendah diantaranya 20 hingga
200 rpm. Pengaduk jenis ini sebaiknya tidak digunakan untuk bahan dengan
viskositas tinggi seperti padatan. Terdapat beberapa jenis pengaduk dayung
yaitu Paddle anchor, paddle flat beam-basic, paddle double-motion, paddle
gate, paddle horseshoe, paddle glassed steel, paddle finger, paddle helix, dan
multi helix. Bentuk salah satu dari pengaduk tersebut dapat dilihat pada
gambar 2.6 dibawah ini :
Gambar 2.6 : Pengaduk Dayung [9]
3.
Pengaduk Turbin
Pengaduk turbin memiliki bentuk dasar yang sama dengan pengaduk dayung
hanya saja pengaduk turbin memiliki daun yang lebih banyak dan pendek.
Pengaduk jenis ini dapat digunakan untuk bahan kering maupun basah.
Pengaduk turbin dengan daun berbentuk datar memberikan aliran yang radial.
Pengaduk turbin jenis ini baik digunakan untuk mendispersi gas sebab gas
akan dialirkan dari bagian bawah pengadukan dan akan menuju bagian daun
pengaduk lalu terpotong-potong menjadi gelembung gas. Ada pun beberapa
jenis pengaduk turbin adalah sebagai berikut: turbine disc flat blade, turbine
hub mounted curved blade, turbine pitched blade, turbine bar, danturbine
shrouded. Pengaduk turbin dengan daun berbentuk miring 450 banyak
digunakan untuk bahan dengan viskositas tinggi / padatan, hal ini karena
pengaduk jenis ini menghasilkan pergerakan fluida yang lebih besar. Bentuk
dari jenis pengaduk tersebut dapat dilihat pada gambar 2.7 berikut ini :
12
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 : Pengaduk Turbin [9]
4.
Pengaduk Helical- Ribbon
Pengaduk jenis Helical- Ribbon memiliki bentuks eperti pita (ribbon) yang
dibentuk dalam sebuah bagian yang bentuknya seperti baling- baling
helicopter dan ditempelkan kepusat sumbu pengaduk (helical). Pengaduk jenis
ini memiliki rpm yang rendah dan digunakan untuk bahan-bahan dengan
viskositas tinggi. Ada pun beberapa jenis pengaduk helical-ribbon adalah
sebagai berikut: ribbon impeller, double ribbon impeller, helical screw
impleller, sigma impleller, dan z-blades.[13] Bentuk dari jenis pengaduk
tersebut dapat dilihat pada gambar 2.8 berikut ini :
Gambar 2.8 : Pengaduk Helical Ribbon [13]
2.3.
Elemen Pemanas
Elemen pemanas listrik merupakan mesin yang mengubah energi listrik
menjadi energi panas melalui proses Joule Heating. Prinsip kerja elemen panas
adalah arus listrik yang mengalir pada elemen menjumpai resistansinya, sehingga
menghasilkan panas pada elemen.[14] Pembuatan elemen pemanas harus memenuhi
beberapa persyaratan antara lain :
13
Universitas Sumatera Utara
-
Harus tahan lama pada suhu yang dikehendaki, Sifat mekanisnya harus kuat
pada suhu yang dikehendaki, Koefisien muai harus kecil, sehingga perubahan
bentuknya pada suhu yang dikehendaki tidak terlalu besar, Tahanan jenisnya
harus tinggi, Koefisien suhunya
-
Harus kecil, sehingga arus kerjanya sedapat mungkin konstan.
Trip heater adalah elemen pemanas yang terbuat dari kumparan kawat/pita
bertahanan listrik tinggi yang kemudian dilapisi oleh isolator tahan panas dan pada
bagian luar dilapisi oleh plat logam berbahan kuningan, aluminium ataupun stainless
steal yang kemudian dibentuk menjadi lempengan heater berbentuk strepe.[14]
Adapun salah satu bentuk dari elemen pemanas tersebut diperlihatkan pada gambar
2.9 dibawah ini :
Gambar 2.9 : Elemen Pemanas Pada Mesin Mixer
2.4.
Plastik
Plastik adalah polimer rantai-panjang dari atom yang mengikat satu sama lain.
Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang, atau "monomer"” hal tersebut
merupakan pendapat dari Septera (2013). Sejarahnya, tahun pada 1920 Wallace
Hume Carothers, ahli kimia lulusan Universitas Harvard, mengembangkan nylon
yang pada waktu itu disebut Fiber 66. Pada tahun 1940-an nylon, acrylic,
polyethylene, dan polimer lainnya digunakan untuk menggantikan bahan-bahan alami
yang waktu itu semakin berkurang. inovasi lainnya dalam plastik yaitu penemuan
14
Universitas Sumatera Utara
polyvinyl chloride (PVC). Ketika mencoba untuk melekatkan karet dan metal, Waldo
Semon, seorang ahli kimia di perusahaan ban B.F. Goodrich menemukan PVC.
Sedangkan pada tahun 1933 Ralph Wiley, seorang pekerja lab di perusahaan kimia
Dow secara tidak sengaja menemukan plastik jenis lain yaitu polyvinylidene chloride
atau populer dengan sebutan saran dan pada tahun yang sama, dua orang ahli kimia
organik bernama E.W. Fawcett dan R.O. Gibson yang bekerja di Imperial Chemical
Industries Research Laboratory menemukan polyethylene. pada tahun 1938 seorang
ahli kimia bernama Roy Plunkett menemukan teflon. [15]
Polimer atau kadang-kadang disebut sebagai makromolekul, adalah molekul besar
yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan sederhana. Kesatuankesatuan berulang itu setara dengan monomer, yaitu bahan dasar pembuat polimer.
Akibatnya molekul-molekul polimer umumnya mempunyai massa molekul yang
sangat besar. Sebagai contoh, polimer poli (feniletena) mempunyai harga rata-rata
massa molekul mendekati 300.000. Hal ini yang menyebabkan polimer tinggi
memperlihatkan sifat sangat berbeda dari polimer bermassa molekul rendah,
sekalipun susunan kedua jenis polimer itu sama. [3] Adapun klasifikasi polimer
berdasarkan ketahanan terhadap panas dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai berikut :
1. Polimer Termoplastik
Polimer termoplastik adalah polimer yang mempunyai sifat tidak tahan
terhadap panas. Jika polimer jenis ini dipanaskan, maka akan menjadi lunak dan
didinginkan akan mengeras. Proses tersebut dapat terjadi berulang kali,
sehingga dapat dibentuk ulang dalam berbagai bentuk melalui cetakan yang
berbeda untuk mendapatkan produk polimer yang baru. Polimer yang termasuk
polimer termoplastik adalah jenis polimer plastik. Jenis plastik ini tidak
memiliki ikatan silang antar rantai polimernya, melainkan dengan struktur
molekul linear atau bercabang. [13] Bentuk struktur termoplastik diperlihatkan
pada gambar 2.10 berikut.
Gambar 2.10 : Struktur bercabang thermoplastic [13]
15
Universitas Sumatera Utara
Polimer termoplastik memiliki sifat – sifat khusus sebagai berikut.
o
Berat molekul kecil
o
Tidak tahan terhadap panas.
o
Jika dipanaskan akan melunak.
o
Jika didinginkan akan mengeras.
o
Mudah untuk diregangkan.
o
Fleksibel.
o
Titik leleh rendah.
o
Dapat dibentuk ulang (daur ulang).
o
Mudah larut dalam pelarut yang sesuai.
o
Memiliki struktur molekul linear/bercabang.
Contoh plastik termoplastik sebagai berikut:
o
Polietilena (PE) = Botol plastik, mainan, bahan cetakan, ember, drum,
pipa saluran, isolasi kawat dan kabel, kantong plastik dan jas hujan.
o
Polivinilklorida (PVC) = pipa air, pipa plastik, pipa kabel listrik, kulit
sintetis, ubin plastik, piringan hitam, bungkus makanan, sol sepatu,
sarung tangan dan botol detergen.
o
Polipropena (PP) = karung, tali, botol minuman, serat, bak air,
insulator, kursi plastik, alat-alat rumah sakit, komponen mesin cuci,
pembungkus tekstil, dan permadani.
o
Polistirena = Insulator, sol sepatu, penggaris, gantungan baju.
2. Polimer Termosetting
Polimer termoseting adalah polimer yang mempunyai sifat tahan terhadap panas. Jika
polimer ini dipanaskan, maka tidak dapat meleleh. Sehingga tidak dapat
dibentuk ulang kembali. Susunan polimer ini bersifat permanen pada bentuk
cetak pertama kali (pada saat pembuatan). Bila polimer ini rusak/pecah, maka
tidak dapat disambung atau diperbaiki lagi. Plomer termoseting memiliki ikatan
– ikatan silang yang mudah dibentuk pada waktu dipanaskan. Hal ini membuat
polimer menjadi kaku dan keras. Semakin banyak ikatan silang pada polimer
16
Universitas Sumatera Utara
ini, maka semakin kaku dan mudah patah. Bila polimer ini dipanaskan untuk
kedua kalinya, maka akan menyebabkan rusak atau lepasnya ikatan silang antar
rantai polimer.[13] Bentuk struktur termoplastik diperlihatkan pada gambar
2.11 berikut.
Gambar 2.11 : Struktur ikatan silang thermosetting [13]
Sifat polimer termoseting sebagai berikut:
o
Keras dan kaku (tidak fleksibel)
o
Jika dipanaskan akan mengeras.
o
Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur ulang).
o
Tidak dapat larut dalam pelarut apapun.
o
Jika dipanaskan akan meleleh.
o
Tahan terhadap asam basa.
o
Mempunyai ikatan silang antarrantai molekul.
Contoh plastik termoseting :
o Bakelit = asbak, fitting lampu listrik, steker listrik, peralatan fotografi,
radio, perekat plywood.
Dalam teknik otomotif banyak sekali bahan-bahan yang digunakan dalam
kendaraan otomotif baik bahan logam ferro ataupun logam non-ferro, bahan non
logam seperti plastik, karbon, kaca, bahan pelumas dan lain-lain. Penggunaan bahan
logam baik ferro atau non-ferro banyak di aplikasikan pada komponen-komponen
yang harus kuat dan tahan terhadap tekanan dan suhu yang tinggi seperti mesin, bodi
17
Universitas Sumatera Utara
dan kerangka (chasis) kendaraan dan lain-lain. Sedangkan penggunaan bahan non
logam berguna pada komponen-komponen yang kekuatannya tidak terlalu kuat
namun lebih mementingkan faktor keindahan, dan bobot komponen. Penerapan bahan
non logam ini banyak ditemukan pada komponen interior ataupun pada komponen
kendaraan otomotif modern seperti dashboard, tempat duduk, bumper atau bahkan
pada bodi kendaraan yang tergolong modern semua bagian dari bodi kendaraan
terbuat dari bahan non logam seperti carbon atau serat karbon yang memiliki bobot
ringan namun dengan kekuatan yang cukup kuat apabila dibandingkan dengan bahan
plastik. Plastik merupakan sebuah bahan yang paling populer dan paling banyak
digunakan sebagai bahan pembuat komponen otomotif selain bahan logam berupa
besi. Plastik merupakan sebuah zat kimia buatan yang memiliki kekuatan bervariasi
dan ketahanan terdapat suhu yang bervariasi pula. Plastik merupakan bahan recycle
atau bahan yang bisa didaur ulang, maka dari itulah banyak cara pengolahanpengolahan plastik. Selain itu plastik juga merupakan bahan kimia yang sulit
terdegradasi atau terurai oleh alam, membutuhkan waktu beratus-ratus atau bahkan
ribuan tahun untuk menguraikan plastik oleh alam.[5]
2.4.1. Macam – Macam Polymer
Terdapat dua macam polymer yang terdapat di kehidupan yaitu polymer
alami dan polymer buatan atau polymer sintesis.[4]
1. Polimer Alami
Alam juga menyediakan berbagai macam polymer yang bisa langsung
digunakan oleh manusia sebagai bahan. Polymer tersebut ialah : Kayu, kulit
binatang, kapas, karet alam, rambut dan lain sebagainya.
2. Polimer Sintetis
Semakin meningkatnya dan beragamnya kebutuhan manusia menyebabkan
manusia harus mencari jalan untuk mencukupinya dengan cara membuat
kebutuhannya tersebut. Termasuk juga polymer, manusia membuat polymer
melalui reaksi kimia (sintesis) yang tidak disediakan oleh alam. Ada banyak
18
Universitas Sumatera Utara
sekali macam-macam polymer sintesis hasil rekayasa manusia diantaranya
adalah :
- Tidak terdapat secara alami : Nylon, polyester, polypropilen, polystiren
- Terdapat di alam tetapi dibuat oleh proses buatan: karet sintetis
- Polimer alami yang dimodifikasi : seluloid, cellophane (bahan dasarnya dari
selulosa tetapi telah mengalami modifikasi secara radikal sehingga
kehilangan sifat-sifat kimia dan fisika asalnya).
Berdasarkan jumlah rantai karbonnya :
•
1 ~ 4 Gas (LPG, LNG)
•
5 ~ 11 Cair (bensin)
•
9 ~ 16 Cairan dengan viskositas rendah
•
16 ~ 25 Cairan dengan viskositas tinggi (oli, gemuk)
•
25 ~ 30 Padat (parafin, lilin)
•
1000 ~ 3000 Plastik (polistiren, polietilen dan lain-lain.
2.4.2. Proses Pengerjaan Produk Berbahan Baku Plastik
Ada banyak cara yang bisa digunakan dalam memperoleh plastik, dengan
menggunakan metode berbeda-beda dan alat yang berbeda-beda pula. Adapun cara
memperolehnya adalah sebagai berikut : [16]
1.
Proses Injection Molding
Termoplastik dalam bentuk butiran atau bubuk ditampung dalam sebuah
hopper kemudian turun ke dalam barrel secara otomatis (karena gaya gravitasi)
dimana ia dilelehkan oleh pemanas yang terdapat di dinding barrel dan oleh
gesekan akibat perputaran sekrup injeksi. Plastik yang sudah meleleh diinjeksikan
oleh sekrup injeksi (yang juga berfungsi sebagai plunger) melalui nozzle ke dalam
cetakan yang didinginkan oleh air. Produk yang sudah dingin dan mengeras
dikeluarkan dari cetakan oleh pendorong hidraulik yang tertanam dalam rumah
cetkan selanjutnya diambil oleh manusia atau menggunakan robot. Pada saat
proses pendinginan produk secara bersamaan di dalam barrel terjadi proses
pelelehan plastik sehingga begitu produk dikeluarkan dari cetakan dan cetakan
19
Universitas Sumatera Utara
menutup, plastik leleh bisa langsung diinjeksikan,[16] proses injection moulding
diperlihatkan pada gambar 2.12 berikut :
Gambar 2.12 : Proses Injection Molding [16]
2.
Proses Ekstrusi
Ekstrusi adalah proses untuk membuat benda dengan penampang tetap.
Keuntungan dari proses ekstrusi adalah bisa membuat benda dengan penampang
yang rumit, bisa memproses bahan yang rapuh karena pada proses ekstrusi hanya
bekerja tegangan tekan, sedangkan tegangan tarik tidak ada sama sekali.
Aluminium, tembaga, kuningan, baja dan plastik adalah contoh bahan yang paling
banyak diproses dengan ekstrusi. Contoh barang dari baja yang dibuat dengan
proses ekstrusi adalah rel kereta api. Khusus untuk ekstrusi plastik proses
pemanasan dan pelunakan bahan baku terjadi di dalam barrel akibat adaya
pemanas dan gesekan antar material akibat putaran screw.[16] Proses ekstruksi
diperlihatkan pada gambar 2.13 berikut :
Gambar 2.13 : Proses Ekstruksi [16]
20
Universitas Sumatera Utara
Variasi dari ekstrusi plastik
1. blown film
2. flat film and sheet
3. ekstrusi pipa
4. ekstrusi profil
5. pemintalan benang
6. pelapisan kabel
3.
Proses Blow Molding
Blow molding adalah proses manufaktur plastik untuk membuat produk-
produk berongga (botol) dimana parison yang dihasilkan dari proses ekstrusi
dikembangkan dalam cetakan oleh tekanan gas. Pada dasarnya blow molding
adalah pengembangan dari proses ekstrusi pipa dengan penambahan mekanisme
cetakan dan peniupan. [16] Proses blow molding diperlihatkan pada gambar 2.14
berikut :
Gambar 2.14 : Proses Blow Molding [16]
4.
Proses Thermoforming
Thermoforming adalah proses pembentukan lembaran plastik termoset dengan
cara pemanasan kemudian diikuti pembentukan dengan cara pengisapan atau
penekanan ke rongga mold. Plastik termoset tidak bisa diproses secara
21
Universitas Sumatera Utara
thermoforming karena pemanasan tidak bisa melunakkan termoset akibat rantai
tulang belakang molekulnya saling bersilangan. Contoh produk yang diproses
secara thermoforming adalah bakelit.[16] Proses thermoforming
diperlihatkan
pada gambar 2.15 berikut :
Gambar 2.15 : Proses Thermoforming [16]
5.
Proses Calendering
Calendaring adalah sebuah proses dimana lembaran – lembaran dari material
thermoplastik dibuat dengan cara melewatkan polimer halus yang dipanaskan
diantara dua buah rol atau lebih. Dalam proses calendering, plastik dibuat menjadi
gulungan antara dua rol yang membuatnya ke sebuah yang kemudian lewat sekitar
satu atau lebih tambahan gulungan sebelum melepas sebagai film berkelanjutan.
Kain atau kertas dapat diberi umpan melalui gulungan yang terakhir, sehingga
mereka menjadi diresapi dengan plastik. [16] Proses calendering diperlihatkan
pada gambar 2.16 berikut :
Gambar 2.16 : Proses Calendering [5]
22
Universitas Sumatera Utara
6.
Proses Casting
Casting pada plastik adalah proses pembentukan produk plastik dengan cara
memasukan plastik panas kedalam cetakan kemudian cetakan diberikan tekanan.
Tetapi berbeda dengan proses injeksi. Material plastik yang biasa digunakan
adalah PE,PVC,ataupun PP.[16] Proses casting diperlihatkan pada gambar 2.17
berikut :
Gambar 2.17 : Proses Casting [16]
7.
Proses Pemintalan
Pembentukan fiber dilakukan dengan temperatur di atas titik leleh polyester,
dengan bantuan gear pump yang menentukan ukuran fiber yang keluar melalui
spinneret. Spinneret disini akan menentukan cross section atau bentuk dari fiber
yang diinginkan, seperti bulat, segitiga, dan lain-lain.Fiber tipe ranting atau single
straind di lewatkan melalui sebuah wadah yang berisi resin, kemudian fiber
tersebut di putar mengelilingi mandrel yang bergerak arah radial dan
tangensial.[16] Proses pemintalan diperlihatkan pada gambar 2.18 berikut :
Gambar 2.18 : Proses Pemintalan [16]
23
Universitas Sumatera Utara
2.4.3. Sifat, Jenis dan Kegunaan Plastik
Dewasa ini banyak ditemukan varian baru dalam dunia teknik mengenai
macam-macam plastik, masing-masing plastik memiliki sifat dan kegunaan yang
berbeda-beda.[4] Adapun macam-macam dari plastik itu sendiri adalah sebagai
berikut :
1.
PET (PolyEtylene Terephthalate)
Menurut Septera (2013) “PET bersifat jernih, kuat, tahan bahan kimia dan
panas, serta mempunyai sifat elektrikal baik yang Jika. Pemakaiannya
dilakukan secara berulang, terutama menampung air panas, lapisan polimer
botol meleleh mengeluarkan zat karsinogenik dan dapat menyebabkan
Kanker.” PET digunakan sebagi pembungkus minuman berkarbonasi (soda),
botol juice buah, peralatan tidur dan fiber tekstil. PET memiliki sifat tidak
tahan panas, keras, tembus cahaya (transparan), memiliki titik leleh 85ºC. [5]
bentuk struktur dapat dilihat pada gambar 2.19 berikut :
Gambar 2.19 : Struktur ikatan Polymer PET [5]
2.
PP (Polypropylene)
Krisnadwi (2013) mengungkapkan “Polypropylene merupakan plastik
polymer yang mudah dibentuk ketika panas, rumus molekulnya adalah (CHCH3-CH2-)n.” PP sendiri memiliki sifat yang tahan terhadap bahan kimia
atau Chemical Resistance namun ketahuan pukul atau Impact Strengh rendah,
transparan dan memiliki titik leleh 165°C. PP banyak digunakan pada kantong
plastik, film, mainan, ember dan komponen-komponen otomotif [5], bentuk
struktur dapat dilihat pada gambar 2.20 berikut :
Gambar 2.20 : Struktur
24 ikatan Polymer PP [5]
Universitas Sumatera Utara
3.
PE (Polyethylene)
PE memiliki monomer etena (CH2 = CH2), PE bila ditinjau dari jenis rantai
karbonnya ada dua macam yaitu Polyetylene linier dan Polyetylene
bercabang. PE memiliki sifat-sifat diantaranya adalah permukaannya licin,
tidak tahan panas, fleksibel, transparan/tidak dan memiliki titik leleh sebesar
115°C. Maka dari itulah PE banyak digunakan sebagai kantong plastik, botol
plastik, cetakan, film dan pada dunia modern digunakan untuk pembungkus
kabel.[5] Bentuk struktur dapat dilihat pada gambar 2.21 berikut :
Gambar 2.21 : Struktur ikatan Polymer PE [5]
4.
PVC (PolyVinyl Cloride)
Menurut Krisnadwi (2013) “PVC adalah Polyvinyl Chloride – Rumus
molekulnya adalah (-CH2 – CHCl -)n. Ini merupakan resin yang liat dan keras
yang tidak terpengaruh oleh zat kimia lain.” Sifat dari PVC ini sendiri adalah
keras, kaku, dapat bersatu dengan pelarut, memiliki titik leleh 70°-140° C.
Kegunaan dalam kehidupan adalah sebagai pipa plastik (paralon), peralatan
kelistrikan, dashboard mobil, atap bangunan dan lain-lain,[5] bentuk struktur
dapat dilihat pada gambar 2.22 berikut :
Gambar 2.22 : Struktur ikatan Polymer PVC [5]
25
Universitas Sumatera Utara
5.
PS (Poly Styrene)
Menurut Septera (2013) “Mengandung bahan bahan Styrine yang berbahaya
untuk kesehatan otak, mengganggu hormon estrogen pada wanita yang
berakibat pada masalah reproduksi dan sistem saraf.” Sifat-sifat yang dimiliki
oleh PS adalah kaku, mudah patah, tidak buram dan memiliki titik leleh 95°C.
PS banyak digunakan sebagai penggaris plastik, cardridge printer, ramburambu lalu lintas dan gantungan baju.[5] Bentuk struktur dapat dilihat pada
gambar 2.23 berikut :
Gambar 2.23 : Struktur ikatan Polymer PS [5]
2.5. Fiber Glass
Produk fiberglass banyak digunakan di dunia industri saat ini. Fiberglass
merupakan bahan yang ringan, mudah dibentuk dan dapat diaplikasikan pada
berbagai sisi bodi kendaraan, hp atau benda-benda lain. Fiberglass banyak
digunakan pada interior maupun eksterior kendaraan. Sebagai contoh pada mobil,
Fiberglass dapat diaplikasikan pada eksteriormobil seperti bumper, side skirt,
spoiler, penutup atas kaca dan lain sebagainya. Sedangkan pada interior mobil,
pada berbagai tujuan khusus, fiberglass digunakan pada pembuatan dudukan
atau rumah audio visual hal ini lebih banyak dilakukan pada modifikasi mobil.
Adapun pengertian fiberglass sendiri adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat
26
Universitas Sumatera Utara
tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm – 0,01 mm. Serat ini dapat dipintal
menjadi benang atau ditenun menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resin
sehingga menjadi bahan yang kuat dan tahan korosi. Fiberglass sendiri dinilai
lebih menguntungkan dibandingkan logam diantaranya produk fiberglass lebih
mudah dibuat, lebih murah dan lebih ringan.
Fiberglass merupakan bahan paduan atau campuran beberapa bahan kimia
(bahan komposit) yang bereaksi dan mengeras dalam waktu tertentu. Bahan ini
mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan bahan logam, diantaranya : lebih
ringan, lebih mudah dibentuk, dan lebih murah. Fiberglass atau serat kaca telah
dikenal orang sejak lama, dan bahkan peralatan-peralatan yang terbuat dari kaca
mulai dibuat sejak awal abad ke 18. Mulai akhir tahun 1930-an, fiberglass
dikembangkan melalui proses filament berkelanjutan (continuous filament proces)
sehingga mempunyai sifat-sifat yang memenuhi syarat untuk bahan industri,
seperti kekuatannya tinggi, elastis, dan tahan terhadap temperatur tinggi [5]. .lihat
pada gambar 2.24 berikut.
Gambar 2.24 Serat Fiber Glass [5]
27
Universitas Sumatera Utara
fiber merupakan material penguat yang berubah serat berdasarkan pembentukan
serat dibedakan menjadi 2 yaitu :
a. serat alam natural fiber yaitu serat yang terbuat dari tanaman,hewan maupun
sumber-sumber mineral lainnya.
b. Serat buatan yaitu serat yang terbuat dari campuran bahan kimia.
2.5.1. Sifat Material Komposit
Sifat material komposit di pengaruhi oleh jenis serat dan arah sera yang
digunakan antara lain :
a. serat glass
b. serat aramid
c. serat carbon
d. serat boron
adapun arah serat yang digunakan :
1. serat satu arah
2. serat dua arah
serat satu arah mempunyai kekuatan dan kekakuan dalam arah – x yang lebih
tinggi dari serat dua arah, tetapi kekuatan dan kekakuannya pada –y lebih
rendah. Serat dua arah mempunyai kemampuan bentuk yang lebih baik
dari serat satu arah
28
Universitas Sumatera Utara
2.6.
Karakteristik
Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui dan menganalisa campuran polimer.
Karakterisasi yang dilakukan berupa uji tarik (Kekuatan tarik,dan Regangan).
2.6.1.
Tegangan (Stress)
Apabila sebuah batang atau plat dibebani sebuah gaya maka akan terjadi
gaya reaksi yang sama dengan yang arah berlawanan. Gaya tersebut akan diterima
sama rata oleh setiap molekul pada bidang penampang batang tersebut. Jadi tegangan
adalah suatu ukuran intensitas pembebanan yang dinyatakan oleh gaya dan dibagi
oleh luas di tempat gaya tersebut bekerja. Tegangan ada bermacam-macam sesuai
dengan pembebanan yang diberikan.
Komponen tegangan pada sudut yang tegak lurus pada bidang ditempat
bekerjanya gaya disebut tegangan langsung. Pada pembebanan tarik akan terjadi
tegangan tarik maka pada beban tekan akan terjadi tegangan tekan. Biasanya
dinyatakan dalam bentuk persentasi atau tidak dengan persentasi. Besarnya tegangan
menunjukkan apakah bahan tersebut mampu menahan perubahan bentuk sebelum
patah. Makin besar tegangan suatu bahan maka bahan itu mudah dibentuk.[7]
Tegangan (stress) juga didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya yang bekerja
pada benda dengan luas penampang benda. Secara matematis dituliskan:
�
Ket :
σ max = �
……………………………………………….. (2.1)
0
σ = Kekutan Tarik (N/mm2)
F = Beban Maksimum (Newton)
∆0 = Luas penampang awal (mm2)
2.6.2.
Regangan (Strain)
29
Universitas Sumatera Utara
Regangan adalah suatau bentuk tanpa dimensi untuk menyatakan perubahan
bentuk persentasi atau tidak dengan persentasi. Besarnya regangan menunjukkan
apakah bahan tersebut mampu menahan perubahan bentuk sebelum patah. Makin
besar regangan suatu bahan maka bahan itu mudah dibentuk.[7] Regangan juga
didefinisikan sebagai perbandingan antara penambahan panjang benda terhadap
panjang mula-mula. Pertambahan panjang yang terjadi akibat perlakuan yang
diberikan pada sampel sehingga pertambahan panjang sampel setiap satuan.
Regangan dirumuskan sebagai berikut :
ε =
Ket :
ε
∆�
�0
.......................................................................................................(2.2)
= regangan (elongation)
ΔL = pertambahan panjang (mm)
L0 = panjang awal (mm)
Bila suatu bahan dikenakan beban tarik yang disebut tegangan (gaya
persatuan luas), maka bahan akan mengalami perpanjangan (regangan). Kurva
tegangan terhadap regangan merupakan gambaran karakteristik dari sifat mekanik
suatu bahan. Berikut adalah grafik hubungan tegangan-regangan yang diperlihatkan
pada gambar 2.28 :
Gambar 2.25 : Grafik Hubungan Tegangan-Regangan [5]
30
Universitas Sumatera Utara
Grafik tegangan regangan merupakan gambaran karakteristik suatu bahan
yang mengalami tarikan. Jika suatu spesimen yang akan digunakan untuk beban yang
tidak boleh melebihi batas luluhnya maka tegangan yang diizinkan tidak boleh
melebihi dari batas proposionalnya yakni: pada saat terjadinya mulur/luluh. Batas
proporsional ini disebut juga dengan batas elastisitas yang artinya apabila spesimen di
tarik maka akan mengalami pertambahan panjang, jika beban dilepaskan pada batas
elastisitas ini maka sepesiemen akan kembali kekeadaan semula.[7]
31
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Mesin Mixer
Mesin mixer merupakan salah satu dari berbagai jenis mesin yang digunakan
untuk mencampur berbagai jenis material, penggunaannya di bidang industri maupun
penelitian. Seperti penggunaan mesin mixer internal atau dua buah rol pada proses
pembuatan komposit yang masih bisa menimbulkan resiko degradasi terhadap
komposit itu sendiri, namun hal ini dapat diperbaiki dengan dengan melakukan
metode melt-mixing pada material.
Proses pencampuran dua atau lebih material sangat dipengaruhi oleh
beberapa parameter proses seperti kecepatan pengadukan,komposisi maupun
temperatur. Kualitas pencampuran jika menggunakan metode yang lama diukur
karakteristik fisis campuran seperti densitas, berat rata-rata partikel dan ukuran
masing-masing komponen namun beberapa persamaan Poole, Taylor dan Wall dapat
digunakan untuk mengukur seberapa random campuran yang melakukan simulasi
perubahan kualitas campuran selama proses mixing menyatakan bahwa pada sistem
butiran terlihat jumlah butiran yang paling banyak memperlihatkan kualitas campuran
yang kurang baik bila dibandingkan dengan jumlah komponen yang lebih sedikit.
Kecepatan sebagai salah satu parameter pengadukan akan mempengaruhi sifat
mekanik material seperti pada Agar gel yang berasal dari polysacarida kecepatan
pengadukan akan mempengaruhi porositas dan terbentuknya gelembung udara, pada
material ini kecepatan pengadukan tinggi lebih disukai karena akan menghasilkan
modulus yang lebih tinggi. Selain kecepatan pengadukan pada beberapa material
sepert concrete memperlihatkan bahwa waktu pengadukan akan yang lebih lama
mengakibatkan penurunan terhadap kekuatan kompresi material.[9]
Pada skala tertentu dari pengamatan distribusi material-material ini memperlihatkan
adanya fenomena segregasi dari campuran. Campuran yang diaduk
6
Universitas Sumatera Utara
bisa cairan juga padatan yang berbentuk serbuk, Menurut Bauman.I,dkk
(2008) bahwa jenis mixer statis, blender type-V juga jenis Turbula dapat digunakan
untuk percampuran serbuk (powder) dengan karakteristik yang berbeda. Penggunaan
mixer statis juga memiliki keuntungan dibanding mixer jenis lain dikarenakan lebih
murah pada saat operasional dan sangat mudah dipasang dan dibersihkan.[10]
Mixer merupakan salah satu alat pencampur dalam sistem emulsi sehingga
menghasilkan suatu dispersi yang seragam atau homogen. Terdapat dua jenis mixer
yang berdasarkan jumlah propeler-nya (turbin), yaitu mixer dengan satu propeller
dan mixer dengan dua proeiller. Mixer dengan satu propeller adalah mixer yang
biasanya digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah. Sedangkan mixer dengan
dua propiller umumnya diigunakan pada cairan dengan viskositas tinggi. Hal ini
karena satu propeller tidak mampu mensirkulasikan keseluruhan massa dari bahan
pencampur (emulsi), selain itu ketinggi emulsi bervariasi dari waktu ke waktu.[11]
2.2.
Pengertian Pencampuran
Dalam proses rekayasa industri, pencampuran adalah operasi unit yang
melibatkan memanipulasi sistem fisik heterogen, dengan maksud untuk membuatnya
lebih homogen. Pencampuran dapat didefinisikan sebagai unit proses yang bertujuan
memberi perlakuan sedemikian rupa pada dua atau lebih dari dua komponen yang
terpisah atau belum tercampur sehingga tiap partikel dari suatu bahan terletak sedekat
mungkin dan kontak dengan bahan atau komponen lain (Aulton, 2002). Sedangkan
menurut Lachman, pencampuran didefinisikan sebagai proses yang cenderung
mengakibatkan pengocokan partikel yang tidak sama dalam suatu sistem.
Pencampuran diperlukan untuk menghasilkan distribusi dari dua atau lebih bahan
sehomogen mungkin. Peristiwa elementer pencampuran adalah penyisipan antar
partikel jenis yang satu diantara partikel jenis lain (atau beberapa jenis bahan yang
lain) (Voigt,1989)Dalam kimia, suatu pencampuran adalah sebuah zat yang dibuat
dengan menggabungkan dua zat atau lebih yang berbeda tanpa reaksi kimia yang
terjadi (obyek tidak menempel satu sama lain). Sementara tak ada perubahan fisik
dalam suatu pencampuran, properti kimia suatu pencampuran, seperti titik lelehnya,
7
Universitas Sumatera Utara
dapat menyimpang dari komponennya. Pencampuran dapat dipisahkan menjadi
komponen aslinya secara mekanis. Pencampuran dapat bersifat homogen atau
heterogen. [7]
Tujuan pencampuran adalah untuk melapisi partikel dengan pengikat, untuk
memutus aglomerat, dan untuk mencapai distribusi seragam pengikat dan ukuran
partikel seluruh bahan baku. Selanjutnya beberapa komponen dari binder harus tipis
dan tersebar diantara partikel, untuk mendapatkan ini beberapa detail harus menjadi
pertimbangan yang penting. Untuk binder thermoplastic pencampuran dilakukan
pada temperatur yang lebih tinggi/menengah.[10]
2.2.1. Jenis-Jenis Mesin Pencampur
1. Planetary Mixer
Planetary Mixer merupakan alat pencampuran bahan viskous, dibandingkan
dengan pencampuran pada bahan cair, proses pencampuran bahan yan
viscous memerlukan tenaga yang lebih banyak. Planetary mixer terdiri dari
wadah atau bejan yang bersifat stasioner sedangkan pengaduk yang
digunakan mempunyai gerakan melingkar sehingga ketika berputar,
pengaduk secara berulang mendatangi seluruh bagian pada bejana. Pada saat
proses pencampuran berlangsung ruang pencampuran berada dalam keadaan
tertutup. Hal itu dimaksudkan agar bahan yang sedang bercampur tidak
sampai tumpah keluar karena perputaran dari pengaduk[9]. Bentuk dari
mixer tersebut diperlihatkan pada gambar 2.1. dibawah ini :
Gambar 2.1 : Mesin Planetary Mixer [9]
8
Universitas Sumatera Utara
2. Ribbon Blender
Ribbon Blender merupakan salah satu alat pencampur dalam sistem emulsi
sehingga menghasilkan suatu dispersi/adonan yang seragam atau homogen.
Sumber tenaga pada Ribbon Blenderberfungsi sebagai penggerak dalam
proses pengadukan. Tenaga dari motor penggerak untuk pengaduk
ditransmisikan secara langsung dengan menggunakan besi.Pengaduk itu
sendiri memiliki fungsi untuk mengalirkan bahan dalam alat pengaduk yang
bergerak dan wadah yang diam. Pengaduk juga berfungsi untuk mengaduk
selama proses penampungan dan untuk menghindari pengendapan.Proses
pencampuran adonan dengan Ribbon Blender bertujuan untuk memperoleh
adonan yang elastis dan menghasilkan pengembangan gluten yang
diinginkan.[9] Bentuk dari mesin tersebut diperlihatkan pada gambar 2.2.
dibawah ini :
Gambar 2.2 : Mesin Ribbon Blender [9]
3. Double Cone Blender
Double cone mixer merupakan alat pencampur yang cocok untuk bahan
halus dan rapuh. Penggunaan energi dalam pencampurannya kecil. Untuk
spesifikasi alat ini adalah kapasitas alat ini dari 2 sampai 100.000 liter dan
muatannya bekerja secara otomatis. Keuntungan dari double cone mixer ini
9
Universitas Sumatera Utara
adalah mudah digunakan untuk pencampuran berbahan halus, higienis dan
mudah dibersihkan.[9] Bentuk dari mesin tersebut diperlihatkan pada
gambar 2.3. dibawah ini :
Gambar 2.3 : Mesin Double Cone Blender [9]
4. Vertical Double Rotary Mixer
Vertical double rotary mixer digunakan untuk mencampurkan bahan yang
padatpadat. Mixer ini digunakan untuk kontinyu adalah padat-padat dan
padat-cair pencampuran untuk medium untuk produksi besar secara terus
menerus. Mixer ganda memiliki poros pencampuran disesuaikan dengan
dayung dalam mixer vertikal tujuan pencampuran dapat diselesaikan di
bawah gaya gravitasi dengan dampak diasingkan. [9] Bentuk dari mixer
tersebut diperlihatkan pada gambar 2.4. dibawah ini :
Gambar 2.4 : Mesin Vertical Double Rotary Mixer [9]
10
Universitas Sumatera Utara
2.2.2. Kecepatan Pencampur
Salah satu variasi dasar dalam proses pengadukan dan pencampuran adalah
kecepatan putaran pengaduk yang digunakan. Variasi kecepatan putaran pengaduk
bisa memberikan gambaran mengenai pola aliran yang dihasilkan dan daya listrik
yang dibutuhkan dalam proses pengadukan dan pencampuran. Secara umum
klasifikasi kecepatan putaran pengaduk dibagi tiga, yaitu : kecepatan putaran
rendah, sedang dan tinggi. Variasi putaran ini akan mempengaruhi kualitas
pencampuran material yang diperoleh. Kecepatan putaran rendah berkisar 400 rpm,
menengah 1150 rpm dan kecepatan tinggi berkisar 1750 rpm. [9]
Pengaduk berfungsi untuk menggerakkan bahan didalam bejana pengaduk
yang digunakan. Alat pengaduk ini biasanya terdiri atas sumbu pengaduk dan sirip
pengaduk yang dirangkai menjadi satu kesatuan. Alat pengaduk dibuat dan didesain
sesuai dengan keperluan pengadukan. Jenis pengaduk harus disesuaikan dengan
faktor berikut ini yakni : Jenis dan ukuran pengaduk, Jenis bejana pengaduk, Jenis
dan jumlah bahan yang dicampur. Pemilihan alat pengaduk dari sejumlah besar alat
pengaduk yang ada hanya dapat dilakukan melalui percobaan dan pengalaman.Jenisjenis pengaduk yang biasa digunakan yakni pengaduk baling-baling (propeller),
pengaduk turbin (turbine), pengaduk dayung (paddle) dan pengaduk helical ribbon.
1.
Pengaduk Baling-baling
Pengaduk jenis ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750
rpm (revolution per minute) dan digunakan untuk bahan berupa cairan dengan
viskositas rendah. Terdapat 3 jenis pengaduk baling-baling yang sering
digunakan yaitu Marine propeller, hydrofoil propeller, dan high flow
propeller. Bentuk dari pengaduk tersebut dapat dilihat pada gambar 2.5
dibawah ini :
Gambar 2.5 : Pengaduk Baling-Baling [19]
11
Universitas Sumatera Utara
2.
Pengaduk Dayung (Paddle)
Pengaduk jenis ini digunakan pada kecepatan rendah diantaranya 20 hingga
200 rpm. Pengaduk jenis ini sebaiknya tidak digunakan untuk bahan dengan
viskositas tinggi seperti padatan. Terdapat beberapa jenis pengaduk dayung
yaitu Paddle anchor, paddle flat beam-basic, paddle double-motion, paddle
gate, paddle horseshoe, paddle glassed steel, paddle finger, paddle helix, dan
multi helix. Bentuk salah satu dari pengaduk tersebut dapat dilihat pada
gambar 2.6 dibawah ini :
Gambar 2.6 : Pengaduk Dayung [9]
3.
Pengaduk Turbin
Pengaduk turbin memiliki bentuk dasar yang sama dengan pengaduk dayung
hanya saja pengaduk turbin memiliki daun yang lebih banyak dan pendek.
Pengaduk jenis ini dapat digunakan untuk bahan kering maupun basah.
Pengaduk turbin dengan daun berbentuk datar memberikan aliran yang radial.
Pengaduk turbin jenis ini baik digunakan untuk mendispersi gas sebab gas
akan dialirkan dari bagian bawah pengadukan dan akan menuju bagian daun
pengaduk lalu terpotong-potong menjadi gelembung gas. Ada pun beberapa
jenis pengaduk turbin adalah sebagai berikut: turbine disc flat blade, turbine
hub mounted curved blade, turbine pitched blade, turbine bar, danturbine
shrouded. Pengaduk turbin dengan daun berbentuk miring 450 banyak
digunakan untuk bahan dengan viskositas tinggi / padatan, hal ini karena
pengaduk jenis ini menghasilkan pergerakan fluida yang lebih besar. Bentuk
dari jenis pengaduk tersebut dapat dilihat pada gambar 2.7 berikut ini :
12
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 : Pengaduk Turbin [9]
4.
Pengaduk Helical- Ribbon
Pengaduk jenis Helical- Ribbon memiliki bentuks eperti pita (ribbon) yang
dibentuk dalam sebuah bagian yang bentuknya seperti baling- baling
helicopter dan ditempelkan kepusat sumbu pengaduk (helical). Pengaduk jenis
ini memiliki rpm yang rendah dan digunakan untuk bahan-bahan dengan
viskositas tinggi. Ada pun beberapa jenis pengaduk helical-ribbon adalah
sebagai berikut: ribbon impeller, double ribbon impeller, helical screw
impleller, sigma impleller, dan z-blades.[13] Bentuk dari jenis pengaduk
tersebut dapat dilihat pada gambar 2.8 berikut ini :
Gambar 2.8 : Pengaduk Helical Ribbon [13]
2.3.
Elemen Pemanas
Elemen pemanas listrik merupakan mesin yang mengubah energi listrik
menjadi energi panas melalui proses Joule Heating. Prinsip kerja elemen panas
adalah arus listrik yang mengalir pada elemen menjumpai resistansinya, sehingga
menghasilkan panas pada elemen.[14] Pembuatan elemen pemanas harus memenuhi
beberapa persyaratan antara lain :
13
Universitas Sumatera Utara
-
Harus tahan lama pada suhu yang dikehendaki, Sifat mekanisnya harus kuat
pada suhu yang dikehendaki, Koefisien muai harus kecil, sehingga perubahan
bentuknya pada suhu yang dikehendaki tidak terlalu besar, Tahanan jenisnya
harus tinggi, Koefisien suhunya
-
Harus kecil, sehingga arus kerjanya sedapat mungkin konstan.
Trip heater adalah elemen pemanas yang terbuat dari kumparan kawat/pita
bertahanan listrik tinggi yang kemudian dilapisi oleh isolator tahan panas dan pada
bagian luar dilapisi oleh plat logam berbahan kuningan, aluminium ataupun stainless
steal yang kemudian dibentuk menjadi lempengan heater berbentuk strepe.[14]
Adapun salah satu bentuk dari elemen pemanas tersebut diperlihatkan pada gambar
2.9 dibawah ini :
Gambar 2.9 : Elemen Pemanas Pada Mesin Mixer
2.4.
Plastik
Plastik adalah polimer rantai-panjang dari atom yang mengikat satu sama lain.
Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang, atau "monomer"” hal tersebut
merupakan pendapat dari Septera (2013). Sejarahnya, tahun pada 1920 Wallace
Hume Carothers, ahli kimia lulusan Universitas Harvard, mengembangkan nylon
yang pada waktu itu disebut Fiber 66. Pada tahun 1940-an nylon, acrylic,
polyethylene, dan polimer lainnya digunakan untuk menggantikan bahan-bahan alami
yang waktu itu semakin berkurang. inovasi lainnya dalam plastik yaitu penemuan
14
Universitas Sumatera Utara
polyvinyl chloride (PVC). Ketika mencoba untuk melekatkan karet dan metal, Waldo
Semon, seorang ahli kimia di perusahaan ban B.F. Goodrich menemukan PVC.
Sedangkan pada tahun 1933 Ralph Wiley, seorang pekerja lab di perusahaan kimia
Dow secara tidak sengaja menemukan plastik jenis lain yaitu polyvinylidene chloride
atau populer dengan sebutan saran dan pada tahun yang sama, dua orang ahli kimia
organik bernama E.W. Fawcett dan R.O. Gibson yang bekerja di Imperial Chemical
Industries Research Laboratory menemukan polyethylene. pada tahun 1938 seorang
ahli kimia bernama Roy Plunkett menemukan teflon. [15]
Polimer atau kadang-kadang disebut sebagai makromolekul, adalah molekul besar
yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan sederhana. Kesatuankesatuan berulang itu setara dengan monomer, yaitu bahan dasar pembuat polimer.
Akibatnya molekul-molekul polimer umumnya mempunyai massa molekul yang
sangat besar. Sebagai contoh, polimer poli (feniletena) mempunyai harga rata-rata
massa molekul mendekati 300.000. Hal ini yang menyebabkan polimer tinggi
memperlihatkan sifat sangat berbeda dari polimer bermassa molekul rendah,
sekalipun susunan kedua jenis polimer itu sama. [3] Adapun klasifikasi polimer
berdasarkan ketahanan terhadap panas dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai berikut :
1. Polimer Termoplastik
Polimer termoplastik adalah polimer yang mempunyai sifat tidak tahan
terhadap panas. Jika polimer jenis ini dipanaskan, maka akan menjadi lunak dan
didinginkan akan mengeras. Proses tersebut dapat terjadi berulang kali,
sehingga dapat dibentuk ulang dalam berbagai bentuk melalui cetakan yang
berbeda untuk mendapatkan produk polimer yang baru. Polimer yang termasuk
polimer termoplastik adalah jenis polimer plastik. Jenis plastik ini tidak
memiliki ikatan silang antar rantai polimernya, melainkan dengan struktur
molekul linear atau bercabang. [13] Bentuk struktur termoplastik diperlihatkan
pada gambar 2.10 berikut.
Gambar 2.10 : Struktur bercabang thermoplastic [13]
15
Universitas Sumatera Utara
Polimer termoplastik memiliki sifat – sifat khusus sebagai berikut.
o
Berat molekul kecil
o
Tidak tahan terhadap panas.
o
Jika dipanaskan akan melunak.
o
Jika didinginkan akan mengeras.
o
Mudah untuk diregangkan.
o
Fleksibel.
o
Titik leleh rendah.
o
Dapat dibentuk ulang (daur ulang).
o
Mudah larut dalam pelarut yang sesuai.
o
Memiliki struktur molekul linear/bercabang.
Contoh plastik termoplastik sebagai berikut:
o
Polietilena (PE) = Botol plastik, mainan, bahan cetakan, ember, drum,
pipa saluran, isolasi kawat dan kabel, kantong plastik dan jas hujan.
o
Polivinilklorida (PVC) = pipa air, pipa plastik, pipa kabel listrik, kulit
sintetis, ubin plastik, piringan hitam, bungkus makanan, sol sepatu,
sarung tangan dan botol detergen.
o
Polipropena (PP) = karung, tali, botol minuman, serat, bak air,
insulator, kursi plastik, alat-alat rumah sakit, komponen mesin cuci,
pembungkus tekstil, dan permadani.
o
Polistirena = Insulator, sol sepatu, penggaris, gantungan baju.
2. Polimer Termosetting
Polimer termoseting adalah polimer yang mempunyai sifat tahan terhadap panas. Jika
polimer ini dipanaskan, maka tidak dapat meleleh. Sehingga tidak dapat
dibentuk ulang kembali. Susunan polimer ini bersifat permanen pada bentuk
cetak pertama kali (pada saat pembuatan). Bila polimer ini rusak/pecah, maka
tidak dapat disambung atau diperbaiki lagi. Plomer termoseting memiliki ikatan
– ikatan silang yang mudah dibentuk pada waktu dipanaskan. Hal ini membuat
polimer menjadi kaku dan keras. Semakin banyak ikatan silang pada polimer
16
Universitas Sumatera Utara
ini, maka semakin kaku dan mudah patah. Bila polimer ini dipanaskan untuk
kedua kalinya, maka akan menyebabkan rusak atau lepasnya ikatan silang antar
rantai polimer.[13] Bentuk struktur termoplastik diperlihatkan pada gambar
2.11 berikut.
Gambar 2.11 : Struktur ikatan silang thermosetting [13]
Sifat polimer termoseting sebagai berikut:
o
Keras dan kaku (tidak fleksibel)
o
Jika dipanaskan akan mengeras.
o
Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur ulang).
o
Tidak dapat larut dalam pelarut apapun.
o
Jika dipanaskan akan meleleh.
o
Tahan terhadap asam basa.
o
Mempunyai ikatan silang antarrantai molekul.
Contoh plastik termoseting :
o Bakelit = asbak, fitting lampu listrik, steker listrik, peralatan fotografi,
radio, perekat plywood.
Dalam teknik otomotif banyak sekali bahan-bahan yang digunakan dalam
kendaraan otomotif baik bahan logam ferro ataupun logam non-ferro, bahan non
logam seperti plastik, karbon, kaca, bahan pelumas dan lain-lain. Penggunaan bahan
logam baik ferro atau non-ferro banyak di aplikasikan pada komponen-komponen
yang harus kuat dan tahan terhadap tekanan dan suhu yang tinggi seperti mesin, bodi
17
Universitas Sumatera Utara
dan kerangka (chasis) kendaraan dan lain-lain. Sedangkan penggunaan bahan non
logam berguna pada komponen-komponen yang kekuatannya tidak terlalu kuat
namun lebih mementingkan faktor keindahan, dan bobot komponen. Penerapan bahan
non logam ini banyak ditemukan pada komponen interior ataupun pada komponen
kendaraan otomotif modern seperti dashboard, tempat duduk, bumper atau bahkan
pada bodi kendaraan yang tergolong modern semua bagian dari bodi kendaraan
terbuat dari bahan non logam seperti carbon atau serat karbon yang memiliki bobot
ringan namun dengan kekuatan yang cukup kuat apabila dibandingkan dengan bahan
plastik. Plastik merupakan sebuah bahan yang paling populer dan paling banyak
digunakan sebagai bahan pembuat komponen otomotif selain bahan logam berupa
besi. Plastik merupakan sebuah zat kimia buatan yang memiliki kekuatan bervariasi
dan ketahanan terdapat suhu yang bervariasi pula. Plastik merupakan bahan recycle
atau bahan yang bisa didaur ulang, maka dari itulah banyak cara pengolahanpengolahan plastik. Selain itu plastik juga merupakan bahan kimia yang sulit
terdegradasi atau terurai oleh alam, membutuhkan waktu beratus-ratus atau bahkan
ribuan tahun untuk menguraikan plastik oleh alam.[5]
2.4.1. Macam – Macam Polymer
Terdapat dua macam polymer yang terdapat di kehidupan yaitu polymer
alami dan polymer buatan atau polymer sintesis.[4]
1. Polimer Alami
Alam juga menyediakan berbagai macam polymer yang bisa langsung
digunakan oleh manusia sebagai bahan. Polymer tersebut ialah : Kayu, kulit
binatang, kapas, karet alam, rambut dan lain sebagainya.
2. Polimer Sintetis
Semakin meningkatnya dan beragamnya kebutuhan manusia menyebabkan
manusia harus mencari jalan untuk mencukupinya dengan cara membuat
kebutuhannya tersebut. Termasuk juga polymer, manusia membuat polymer
melalui reaksi kimia (sintesis) yang tidak disediakan oleh alam. Ada banyak
18
Universitas Sumatera Utara
sekali macam-macam polymer sintesis hasil rekayasa manusia diantaranya
adalah :
- Tidak terdapat secara alami : Nylon, polyester, polypropilen, polystiren
- Terdapat di alam tetapi dibuat oleh proses buatan: karet sintetis
- Polimer alami yang dimodifikasi : seluloid, cellophane (bahan dasarnya dari
selulosa tetapi telah mengalami modifikasi secara radikal sehingga
kehilangan sifat-sifat kimia dan fisika asalnya).
Berdasarkan jumlah rantai karbonnya :
•
1 ~ 4 Gas (LPG, LNG)
•
5 ~ 11 Cair (bensin)
•
9 ~ 16 Cairan dengan viskositas rendah
•
16 ~ 25 Cairan dengan viskositas tinggi (oli, gemuk)
•
25 ~ 30 Padat (parafin, lilin)
•
1000 ~ 3000 Plastik (polistiren, polietilen dan lain-lain.
2.4.2. Proses Pengerjaan Produk Berbahan Baku Plastik
Ada banyak cara yang bisa digunakan dalam memperoleh plastik, dengan
menggunakan metode berbeda-beda dan alat yang berbeda-beda pula. Adapun cara
memperolehnya adalah sebagai berikut : [16]
1.
Proses Injection Molding
Termoplastik dalam bentuk butiran atau bubuk ditampung dalam sebuah
hopper kemudian turun ke dalam barrel secara otomatis (karena gaya gravitasi)
dimana ia dilelehkan oleh pemanas yang terdapat di dinding barrel dan oleh
gesekan akibat perputaran sekrup injeksi. Plastik yang sudah meleleh diinjeksikan
oleh sekrup injeksi (yang juga berfungsi sebagai plunger) melalui nozzle ke dalam
cetakan yang didinginkan oleh air. Produk yang sudah dingin dan mengeras
dikeluarkan dari cetakan oleh pendorong hidraulik yang tertanam dalam rumah
cetkan selanjutnya diambil oleh manusia atau menggunakan robot. Pada saat
proses pendinginan produk secara bersamaan di dalam barrel terjadi proses
pelelehan plastik sehingga begitu produk dikeluarkan dari cetakan dan cetakan
19
Universitas Sumatera Utara
menutup, plastik leleh bisa langsung diinjeksikan,[16] proses injection moulding
diperlihatkan pada gambar 2.12 berikut :
Gambar 2.12 : Proses Injection Molding [16]
2.
Proses Ekstrusi
Ekstrusi adalah proses untuk membuat benda dengan penampang tetap.
Keuntungan dari proses ekstrusi adalah bisa membuat benda dengan penampang
yang rumit, bisa memproses bahan yang rapuh karena pada proses ekstrusi hanya
bekerja tegangan tekan, sedangkan tegangan tarik tidak ada sama sekali.
Aluminium, tembaga, kuningan, baja dan plastik adalah contoh bahan yang paling
banyak diproses dengan ekstrusi. Contoh barang dari baja yang dibuat dengan
proses ekstrusi adalah rel kereta api. Khusus untuk ekstrusi plastik proses
pemanasan dan pelunakan bahan baku terjadi di dalam barrel akibat adaya
pemanas dan gesekan antar material akibat putaran screw.[16] Proses ekstruksi
diperlihatkan pada gambar 2.13 berikut :
Gambar 2.13 : Proses Ekstruksi [16]
20
Universitas Sumatera Utara
Variasi dari ekstrusi plastik
1. blown film
2. flat film and sheet
3. ekstrusi pipa
4. ekstrusi profil
5. pemintalan benang
6. pelapisan kabel
3.
Proses Blow Molding
Blow molding adalah proses manufaktur plastik untuk membuat produk-
produk berongga (botol) dimana parison yang dihasilkan dari proses ekstrusi
dikembangkan dalam cetakan oleh tekanan gas. Pada dasarnya blow molding
adalah pengembangan dari proses ekstrusi pipa dengan penambahan mekanisme
cetakan dan peniupan. [16] Proses blow molding diperlihatkan pada gambar 2.14
berikut :
Gambar 2.14 : Proses Blow Molding [16]
4.
Proses Thermoforming
Thermoforming adalah proses pembentukan lembaran plastik termoset dengan
cara pemanasan kemudian diikuti pembentukan dengan cara pengisapan atau
penekanan ke rongga mold. Plastik termoset tidak bisa diproses secara
21
Universitas Sumatera Utara
thermoforming karena pemanasan tidak bisa melunakkan termoset akibat rantai
tulang belakang molekulnya saling bersilangan. Contoh produk yang diproses
secara thermoforming adalah bakelit.[16] Proses thermoforming
diperlihatkan
pada gambar 2.15 berikut :
Gambar 2.15 : Proses Thermoforming [16]
5.
Proses Calendering
Calendaring adalah sebuah proses dimana lembaran – lembaran dari material
thermoplastik dibuat dengan cara melewatkan polimer halus yang dipanaskan
diantara dua buah rol atau lebih. Dalam proses calendering, plastik dibuat menjadi
gulungan antara dua rol yang membuatnya ke sebuah yang kemudian lewat sekitar
satu atau lebih tambahan gulungan sebelum melepas sebagai film berkelanjutan.
Kain atau kertas dapat diberi umpan melalui gulungan yang terakhir, sehingga
mereka menjadi diresapi dengan plastik. [16] Proses calendering diperlihatkan
pada gambar 2.16 berikut :
Gambar 2.16 : Proses Calendering [5]
22
Universitas Sumatera Utara
6.
Proses Casting
Casting pada plastik adalah proses pembentukan produk plastik dengan cara
memasukan plastik panas kedalam cetakan kemudian cetakan diberikan tekanan.
Tetapi berbeda dengan proses injeksi. Material plastik yang biasa digunakan
adalah PE,PVC,ataupun PP.[16] Proses casting diperlihatkan pada gambar 2.17
berikut :
Gambar 2.17 : Proses Casting [16]
7.
Proses Pemintalan
Pembentukan fiber dilakukan dengan temperatur di atas titik leleh polyester,
dengan bantuan gear pump yang menentukan ukuran fiber yang keluar melalui
spinneret. Spinneret disini akan menentukan cross section atau bentuk dari fiber
yang diinginkan, seperti bulat, segitiga, dan lain-lain.Fiber tipe ranting atau single
straind di lewatkan melalui sebuah wadah yang berisi resin, kemudian fiber
tersebut di putar mengelilingi mandrel yang bergerak arah radial dan
tangensial.[16] Proses pemintalan diperlihatkan pada gambar 2.18 berikut :
Gambar 2.18 : Proses Pemintalan [16]
23
Universitas Sumatera Utara
2.4.3. Sifat, Jenis dan Kegunaan Plastik
Dewasa ini banyak ditemukan varian baru dalam dunia teknik mengenai
macam-macam plastik, masing-masing plastik memiliki sifat dan kegunaan yang
berbeda-beda.[4] Adapun macam-macam dari plastik itu sendiri adalah sebagai
berikut :
1.
PET (PolyEtylene Terephthalate)
Menurut Septera (2013) “PET bersifat jernih, kuat, tahan bahan kimia dan
panas, serta mempunyai sifat elektrikal baik yang Jika. Pemakaiannya
dilakukan secara berulang, terutama menampung air panas, lapisan polimer
botol meleleh mengeluarkan zat karsinogenik dan dapat menyebabkan
Kanker.” PET digunakan sebagi pembungkus minuman berkarbonasi (soda),
botol juice buah, peralatan tidur dan fiber tekstil. PET memiliki sifat tidak
tahan panas, keras, tembus cahaya (transparan), memiliki titik leleh 85ºC. [5]
bentuk struktur dapat dilihat pada gambar 2.19 berikut :
Gambar 2.19 : Struktur ikatan Polymer PET [5]
2.
PP (Polypropylene)
Krisnadwi (2013) mengungkapkan “Polypropylene merupakan plastik
polymer yang mudah dibentuk ketika panas, rumus molekulnya adalah (CHCH3-CH2-)n.” PP sendiri memiliki sifat yang tahan terhadap bahan kimia
atau Chemical Resistance namun ketahuan pukul atau Impact Strengh rendah,
transparan dan memiliki titik leleh 165°C. PP banyak digunakan pada kantong
plastik, film, mainan, ember dan komponen-komponen otomotif [5], bentuk
struktur dapat dilihat pada gambar 2.20 berikut :
Gambar 2.20 : Struktur
24 ikatan Polymer PP [5]
Universitas Sumatera Utara
3.
PE (Polyethylene)
PE memiliki monomer etena (CH2 = CH2), PE bila ditinjau dari jenis rantai
karbonnya ada dua macam yaitu Polyetylene linier dan Polyetylene
bercabang. PE memiliki sifat-sifat diantaranya adalah permukaannya licin,
tidak tahan panas, fleksibel, transparan/tidak dan memiliki titik leleh sebesar
115°C. Maka dari itulah PE banyak digunakan sebagai kantong plastik, botol
plastik, cetakan, film dan pada dunia modern digunakan untuk pembungkus
kabel.[5] Bentuk struktur dapat dilihat pada gambar 2.21 berikut :
Gambar 2.21 : Struktur ikatan Polymer PE [5]
4.
PVC (PolyVinyl Cloride)
Menurut Krisnadwi (2013) “PVC adalah Polyvinyl Chloride – Rumus
molekulnya adalah (-CH2 – CHCl -)n. Ini merupakan resin yang liat dan keras
yang tidak terpengaruh oleh zat kimia lain.” Sifat dari PVC ini sendiri adalah
keras, kaku, dapat bersatu dengan pelarut, memiliki titik leleh 70°-140° C.
Kegunaan dalam kehidupan adalah sebagai pipa plastik (paralon), peralatan
kelistrikan, dashboard mobil, atap bangunan dan lain-lain,[5] bentuk struktur
dapat dilihat pada gambar 2.22 berikut :
Gambar 2.22 : Struktur ikatan Polymer PVC [5]
25
Universitas Sumatera Utara
5.
PS (Poly Styrene)
Menurut Septera (2013) “Mengandung bahan bahan Styrine yang berbahaya
untuk kesehatan otak, mengganggu hormon estrogen pada wanita yang
berakibat pada masalah reproduksi dan sistem saraf.” Sifat-sifat yang dimiliki
oleh PS adalah kaku, mudah patah, tidak buram dan memiliki titik leleh 95°C.
PS banyak digunakan sebagai penggaris plastik, cardridge printer, ramburambu lalu lintas dan gantungan baju.[5] Bentuk struktur dapat dilihat pada
gambar 2.23 berikut :
Gambar 2.23 : Struktur ikatan Polymer PS [5]
2.5. Fiber Glass
Produk fiberglass banyak digunakan di dunia industri saat ini. Fiberglass
merupakan bahan yang ringan, mudah dibentuk dan dapat diaplikasikan pada
berbagai sisi bodi kendaraan, hp atau benda-benda lain. Fiberglass banyak
digunakan pada interior maupun eksterior kendaraan. Sebagai contoh pada mobil,
Fiberglass dapat diaplikasikan pada eksteriormobil seperti bumper, side skirt,
spoiler, penutup atas kaca dan lain sebagainya. Sedangkan pada interior mobil,
pada berbagai tujuan khusus, fiberglass digunakan pada pembuatan dudukan
atau rumah audio visual hal ini lebih banyak dilakukan pada modifikasi mobil.
Adapun pengertian fiberglass sendiri adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat
26
Universitas Sumatera Utara
tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm – 0,01 mm. Serat ini dapat dipintal
menjadi benang atau ditenun menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resin
sehingga menjadi bahan yang kuat dan tahan korosi. Fiberglass sendiri dinilai
lebih menguntungkan dibandingkan logam diantaranya produk fiberglass lebih
mudah dibuat, lebih murah dan lebih ringan.
Fiberglass merupakan bahan paduan atau campuran beberapa bahan kimia
(bahan komposit) yang bereaksi dan mengeras dalam waktu tertentu. Bahan ini
mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan bahan logam, diantaranya : lebih
ringan, lebih mudah dibentuk, dan lebih murah. Fiberglass atau serat kaca telah
dikenal orang sejak lama, dan bahkan peralatan-peralatan yang terbuat dari kaca
mulai dibuat sejak awal abad ke 18. Mulai akhir tahun 1930-an, fiberglass
dikembangkan melalui proses filament berkelanjutan (continuous filament proces)
sehingga mempunyai sifat-sifat yang memenuhi syarat untuk bahan industri,
seperti kekuatannya tinggi, elastis, dan tahan terhadap temperatur tinggi [5]. .lihat
pada gambar 2.24 berikut.
Gambar 2.24 Serat Fiber Glass [5]
27
Universitas Sumatera Utara
fiber merupakan material penguat yang berubah serat berdasarkan pembentukan
serat dibedakan menjadi 2 yaitu :
a. serat alam natural fiber yaitu serat yang terbuat dari tanaman,hewan maupun
sumber-sumber mineral lainnya.
b. Serat buatan yaitu serat yang terbuat dari campuran bahan kimia.
2.5.1. Sifat Material Komposit
Sifat material komposit di pengaruhi oleh jenis serat dan arah sera yang
digunakan antara lain :
a. serat glass
b. serat aramid
c. serat carbon
d. serat boron
adapun arah serat yang digunakan :
1. serat satu arah
2. serat dua arah
serat satu arah mempunyai kekuatan dan kekakuan dalam arah – x yang lebih
tinggi dari serat dua arah, tetapi kekuatan dan kekakuannya pada –y lebih
rendah. Serat dua arah mempunyai kemampuan bentuk yang lebih baik
dari serat satu arah
28
Universitas Sumatera Utara
2.6.
Karakteristik
Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui dan menganalisa campuran polimer.
Karakterisasi yang dilakukan berupa uji tarik (Kekuatan tarik,dan Regangan).
2.6.1.
Tegangan (Stress)
Apabila sebuah batang atau plat dibebani sebuah gaya maka akan terjadi
gaya reaksi yang sama dengan yang arah berlawanan. Gaya tersebut akan diterima
sama rata oleh setiap molekul pada bidang penampang batang tersebut. Jadi tegangan
adalah suatu ukuran intensitas pembebanan yang dinyatakan oleh gaya dan dibagi
oleh luas di tempat gaya tersebut bekerja. Tegangan ada bermacam-macam sesuai
dengan pembebanan yang diberikan.
Komponen tegangan pada sudut yang tegak lurus pada bidang ditempat
bekerjanya gaya disebut tegangan langsung. Pada pembebanan tarik akan terjadi
tegangan tarik maka pada beban tekan akan terjadi tegangan tekan. Biasanya
dinyatakan dalam bentuk persentasi atau tidak dengan persentasi. Besarnya tegangan
menunjukkan apakah bahan tersebut mampu menahan perubahan bentuk sebelum
patah. Makin besar tegangan suatu bahan maka bahan itu mudah dibentuk.[7]
Tegangan (stress) juga didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya yang bekerja
pada benda dengan luas penampang benda. Secara matematis dituliskan:
�
Ket :
σ max = �
……………………………………………….. (2.1)
0
σ = Kekutan Tarik (N/mm2)
F = Beban Maksimum (Newton)
∆0 = Luas penampang awal (mm2)
2.6.2.
Regangan (Strain)
29
Universitas Sumatera Utara
Regangan adalah suatau bentuk tanpa dimensi untuk menyatakan perubahan
bentuk persentasi atau tidak dengan persentasi. Besarnya regangan menunjukkan
apakah bahan tersebut mampu menahan perubahan bentuk sebelum patah. Makin
besar regangan suatu bahan maka bahan itu mudah dibentuk.[7] Regangan juga
didefinisikan sebagai perbandingan antara penambahan panjang benda terhadap
panjang mula-mula. Pertambahan panjang yang terjadi akibat perlakuan yang
diberikan pada sampel sehingga pertambahan panjang sampel setiap satuan.
Regangan dirumuskan sebagai berikut :
ε =
Ket :
ε
∆�
�0
.......................................................................................................(2.2)
= regangan (elongation)
ΔL = pertambahan panjang (mm)
L0 = panjang awal (mm)
Bila suatu bahan dikenakan beban tarik yang disebut tegangan (gaya
persatuan luas), maka bahan akan mengalami perpanjangan (regangan). Kurva
tegangan terhadap regangan merupakan gambaran karakteristik dari sifat mekanik
suatu bahan. Berikut adalah grafik hubungan tegangan-regangan yang diperlihatkan
pada gambar 2.28 :
Gambar 2.25 : Grafik Hubungan Tegangan-Regangan [5]
30
Universitas Sumatera Utara
Grafik tegangan regangan merupakan gambaran karakteristik suatu bahan
yang mengalami tarikan. Jika suatu spesimen yang akan digunakan untuk beban yang
tidak boleh melebihi batas luluhnya maka tegangan yang diizinkan tidak boleh
melebihi dari batas proposionalnya yakni: pada saat terjadinya mulur/luluh. Batas
proporsional ini disebut juga dengan batas elastisitas yang artinya apabila spesimen di
tarik maka akan mengalami pertambahan panjang, jika beban dilepaskan pada batas
elastisitas ini maka sepesiemen akan kembali kekeadaan semula.[7]
31
Universitas Sumatera Utara