Studi Sifat Mekanik campuran Polypropylene (PP),Polyethylene (PE) dan Alumunium Powder (AL) Menggunakan Mesin Mixer
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Mesin Mixer
Mesin mixer merupakan salah satu dari berbagai jenis mesin yang
digunakan untuk mencampur berbagai jenis material, penggunaannya di bidang
industri maupunpenelitian. Seperti penggunaan mesin mixer internal atau dua
buah rol pada proses pembuatan komposit yang masih bisa menimbulkan resiko
degradasi terhadap komposit itu sendiri, namun hal ini dapat diperbaiki dengan
dengan melakukan metode melt-mixing pada material.
Proses pencampuran dua atau lebih material sangat dipengaruhi oleh
beberapa parameter proses seperti kecepatan pengadukan,komposisi maupun
temperatur. Kualitas pencampuran jika menggunakan metode yang lama diukur
karakteristik fisis campuran seperti densitas, berat rata-rata partikel dan ukuran
masing-masing komponen dapat digunakan untuk mengukur seberapa random
campuran.yang melakukan simulasi perubahan kualitas campuran selama proses
mixing menyatakan bahwa pada sistem butiran terlihat jumlah butiran yang
paling banyak memperlihatkan kualitas campuran yang kurang baik bila
dibandingkan dengan jumlah komponen yang lebih sedikit.
Kecepatan
sebagai
salah
satu
parameter
pengadukan
akan
mempengaruhi sifat mekanik material seperti pada Agar gel yang berasal dari
polysacarida kecepatan pengadukan akan mempengaruhi porositas dan
terbentuknya gelembung udara, pada material ini kecepatan pengadukan tinggi
lebih disukai karena akan menghasilkan modulus yang lebih tinggi. Selain
kecepatan pengadukan pada beberapa material seperti concrete memperlihatkan
bahwa waktu pengadukan akan yang lebih lama mengakibatkan penurunan
terhadap kekuatan kompresi material [15].
Mixer merupakan salah satu alat pencampur dalam sistem emulsi
sehingga menghasilkan suatu dispersi yang seragam atau homogen. Terdapat
dua jenis mixer yang berdasarkan jumlah propeler-nya (turbin), yaitu mixer
6
Universitas Sumatera Utara
dengan satu propeller dan mixer dengan dua proeiller. Mixer dengan satu
propeller adalah mixer yang biasanya digunakan untuk cairan dengan viskositas
7
Universitas Sumatera Utara
rendah. Sedangkan mixer dengan dua propiller umumnya diigunakan
pada cairan dengan viskositas tinggi. Hal ini karena satu propeller tidak mampu
mensirkulasikan keseluruhan massa dari bahan pencampur (emulsi), selain itu
ketinggi emulsi bervariasi dari waktu ke waktu [15].
2.2.
Pengertian pencampuran
Pencampuran (mixing) adalah proses yang menyebabkan tercampurnya b
ahan ke bahan lain dimana bahan tersebut terpisah dalam fasa yang berbeda.Dala
m kimia, suatu pencampuran (mixing) adalah sebuah zat yang dibuat dengan meng
gabungkan dua zat atau lebih yang berbeda tanpa reaksi kimia yang terjadi,sement
ara tidak ada perubahan fisik dalam suatu pencampuran, sifat kimia suatu pencam
puran seperti titik lelehnya dapat menyimpang dari komponennya. Pencampuran d
apat dipisahkan menjadi komponen aslinya secara mekanis. Pencampuran dapat b
ersifat homogen atau heterogen [15].
Tujuan dari proses pencampuran yaitu mengurangi ketidaksamaan atau
ketidakrataan dalam komposisi, temperature atau sifat-sifat lain yang terdapat
dalam suatu bahan atau terjadinya homogenisasi, kebersamaan dalam setiap titik
dalam pencampuran. Dampak dari hasil pencampuran adalah terjadinya
homogenitas, kebersamaan dalam setiap titik dalam pencampuran. Dampak dari
hasil pencampuran adalah terjadinya keadaan serba sama, terjadinya reaksi kimia,
terjadinya perpindahan panas, dan perpindahan massa. Dan dampak tersebut
merupakan tujuan akhir dari suatu proses pencampuran.Dalam praktek, operasi
mixing hampir selalu mempunyai multi fungsi yaitu ketika proses dilakukan di
dalam tangki berpengaduk mekanis, pengaduk menjalankan banyak tugas, sebagai
contoh dalam tangki kristalisasi harus memperhatikan bulk blending, heat
transferdan suspense kristal [12].
2.2.1 Jenis-jenis pencampuran
Adapun jenis-jenis proses pencampuran yang di gunakan dalam proses
mixing adalah sebagai berikut:
1. Pencampuran bahan padat-padat
Pencampuran dua atau lebih dari bahan padat banyak dijumpai yang
akan menghasilkan produk komersial industri kimia. Contohnya
25
Universitas Sumatera Utara
Pencampuran bahan pewarna dengan bahan pewarna lainnya atau dengan
bahan penolong untuk menghasilkan nuansa warna tertentu atau warna
yang cemerlang. Alat yang digunakan untuk pencampuran bahan padat
dengan padat dapat berupa bejana-bejana yang berputar, atau bejanabejana berkedudukan tetap tapi mempunyai perlengkapan pencampur yang
berputar, ataupun pneumatik [11].
2. Pencampuran bahan cair-gas
Untuk proses kimia dan fisika tertentu gas harus dimasukkan ke dalam
cairan, artinya cairan dicampur secara sempurna dengan bahan-bahan
berbentuk gas. Contohnya Proses hidrogenasi, khorinasi dan fosfogensi,
Oksidasi cairan oleh udara (fermentasi, memasukkan udara kedalam
lumpur dalam instalasi penjernih biologis).
3. Pencampuran bahan cair-padat
Pada persiapan atau pelaksaan proses kimia dan fisika serta juga pada
pembuatan produk akhir komersial, seringkali cairan harus dicampur
dengan bahan padat. Pencampuran cairan dengan padatan akan
menghasilkan suspensi. Tetapi bila kelarutan padatan dalam cairan
tersebut cukup besar akan terbentuk larutan. Pelarutan adalah suatu proses
mencampurkan bahan padat kedalam cairan [14].
2.2.2 Jenis-jenis peralatan pencampuran
Adapun jenis-jenis proses pencampuran yang di gunakan dalam proses
mixing [15] adalah sebagai berikut:
1.
Dry blending
terdiri dari palung horisontal berbentuk U dan agitator yang terbuat
dari inner dan outer helical ribbon yang menggerakkan bahan pada arah
yang berlawanan. Desain blender ini sangat efisien dan efektif untuk
pencampuran kering seperti pencampuran cake dan muffin, tepung,
sereal, teh, kopi dan campuran minuman lain termasuk minuman coklat
dan minuman berenergi. Ketika produk makanan pencampuran kering,
sejumlah sedikit cairan ditambahkan ke padatan dengan tujuan untuk
melapisi atau mengabsorbsi warna, pembumbuan, minyak dan cairan
26
Universitas Sumatera Utara
tambahan lainnya. Bahan cair ditambahkan melalui charge port pada
cover atau spray nozzle untuk aplikasi kritis.lihat pada Gambar 2.1
berikut :
Gambar 2.1 Dry blending [15]
2. High shear mixer
Menggunakan pemasangan rotor atau stator yang membangkitkan
kebutuhan shear yang kuat untuk bahan padat murni dalam persiapan
dressing, saus dan pasta. Jenis alat ini juga digunakan dalam industri
makanan untuk produksi larutan sirup, emulsi dan dispersi
minuman.lihat pada gambar 2.2 berikut:
Gambar.2.2 High shear mixer [15]
27
Universitas Sumatera Utara
3. Ultra high shear mixing
Mempunyai kecepatan putar sampai 18000 ft/s, ultra-high shear mixer
ideal untuk emulsi dan dispersi yang membutuhkan homogenizer.
Aplikasinya antara lain pada saus, bumbu, dressing, konsentrat jus dan
emulsi bumbu.lihat pada gambar 2.3 berikut:
Gambar 2.3 Ultra high shear mixing [15]
4. High viscosity batch mixing
Menggunakan dual shaft dan triple shaft mixer dan digunakan pada
industri makanan pada proses batch dari aplikasi dari viskositas
sedang sampai viskositas tinggi seperti sirup permen, minuman,
nutraceutical, saus, pasta, mentega kacang, dan lain-lain.lihat pada
gambar 2.4 berikut :
Gambar 2.4 High viscosity batch mixing [15]
28
Universitas Sumatera Utara
5. Double planetary mixing
Ketika viskositas produk terus naik, sistem mixing multi agitator akan
secepatnya menghasilkan aliran yang dapat dikarakterisasi oleh
anchor atau dengan zona suhu tunggi dekat disperser dan pemasangan
rotor atau stator. Aplikasi makanan lainnya yang diproses melalui
double planetary mixer termasuk sirup, gel, makanan hewan, permen,
dan formula viskos lainnya.lihat pada gambar 2.5 berikut :
Gambar 2.5 Double planetary mixing [15]
2.3.
Elemen Pemanas
Elemen pemanas listrik merupakan mesin yang mengubah energi listrik
menjadi energi panas melalui proses Joule Heating. Prinsip kerja elemen panas
adalah arus listrik yang mengalir pada elemen menjumpai resistansinya, sehingga
menghasilkan panas pada elemen. Pembuatan elemen pemanas harus memenuhi
beberapa persyaratan antara lain :
a. Harus tahan lama pada suhu yang dikehendaki, Sifat mekanisnya harus
kuat pada suhu yang dikehendaki, Koefisien muai harus kecil, sehingga
perubahan bentuknya pada suhu yang dikehendaki tidak terlalu besar,
Tahanan jenisnya harus tinggi, Koefisien suhunya
b. harus kecil, sehingga arus kerjanya sedapat mungkin konstan.
29
Universitas Sumatera Utara
Jenis elemen pemanas yang digunakan pada penelitian ini adalah elemen
pemanas listrik bentuk lanjut yang merupakan elemen pemanas dari bentuk dasar
yang dilapisi oleh pipa atau lembaran plat logam dengan maksud sebagai
penyesuaian terhadap penggunaan dari elemen pemanas tersebut. Trip heater
adalah elemen pemanas yang terbuat dari kumparan kawat/pita bertahanan listrik
tinggi yang kemudian dilapisi oleh isolator tahan panas dan pada bagian luar
dilapisi oleh plat logam berbahan kuningan,aluminium ataupun stainless steel
yang kemudian dibentuk menjadi lempengan heater berbentuk strepe [17] Adapun
salah satu bentuk dari elemen pemanas tersebut diperlihatkan pada gambar 2.6
berikut :
Gambar 2.6 Elemen Pemanas Pada Mesin Mixer
2.4.
Pengertian Plastik
Plastik adalah nama golongan zat-zat polimer tinggi buatan seperti
polstirene, poletilena polvinil, cloroda, fenolformaldehina, urea formaldehina,
seluloid, dan lain-lain.Kata plastik berasal dari bahasa Yunani plastikos yang
berarti dapat dibentuk menjadi ukuran yang berbeda-beda. Sejarah plastik
berlangsung sangat singkat jika dibandingkan dengan sejarah kayu dan logam.
Plastik tidak akan ditemukan dibawah tanah ataupun melalui panggilan tanah.
Plastik terbuat dari bahan kimiawi seperti karbon, silicon, hidrogen, nitrogen,
oksigen, dan klorida. Kombinasi yang sangat berbeda dari bahan kimia ini akan
menghasilkan berbagai jenis plastik yang berbeda pula [20].
Salah satu eksperimen pertama kali dalam membuat plastik sintetis
berlangsung sekitar tahun 1835 dimana seorang ahli kimia perancis, Regnault,
menyebabkan sejenis bahan kimia yang disebut vinyl chloride yang berubah
30
Universitas Sumatera Utara
menjadi bubuk berwarna putih, namun bahan tersebut tidak berkembang secara
komersial hampir selama satu abad. Alasan utama keterlambatan ini adalah
memasuki abad ke-20, sangat mustahil untuk memperoleh bahan-bahan metel
dalam kualitas yang memadai yang diperlukan untuk industri tersebut.
Selanjutnya tahun 1862, Alexander Parkes menunjukkan pembuatan plastik
kepada masyarakat umum. Bahan tersebut dinamakan Parkesine. Alexander
Parekes menyatakan bahan baru ini dapat digunakan seperti halnya penggunaan
karet, namun dapat dibeli dengan harga yang lebih murah.
2.4.1 Karakteristik Plastik
Adapun Karakteristik plastik adalah sebagai berikut [20].
a. Densitas. Plastik yang berbeda memiliki tingkat kepadatan yang
berbeda, namun semuanya lebih ringan daripada sebagian besar jenis
bahan lainnya.
b. Ketahanan. Sebagian besar plastik bersifat tahan lama (awet) dalam
berbagai situasi. Sebagian diantaranya dapat mengalami penurunan
(hancur) setelah terkena terik sinar matahari dalam waktu lama,
sebagian besar jenis plastik tahan terhadap tahan kimia.
c. Penghantar listrik. Plastik merupakan penghantar listrik yang sangat
rendah sehingga dapat digunakan sebagai penyekat listrik.
d. Penghantar panas. Plastik digunakan sebagai penghambat panas
karena memiliki daya penghantar panas sangat rendah.
e. Daya benturan. Plastik mengandung daya benturan seperti kekerasan
yang terkandung dalan bahan logam.
2.4.2 Bahan Dasar Pembuatan Plastik
Adapun Bahan dasar yang di gunakan dalam pembuatan plastik adalah
sebagai berikut:
1. Termoplastik
Thermoplastik merupakan jenis plastik yang dapat didaur ulang, yaitu
dapat dicairkan dan dialirkan bila dipanasi sehingga dapat dibentuk
31
Universitas Sumatera Utara
atau membeku kembali bila pemanasnya dihentikan. Bahan-bahan
yang termasuk thermoplastik antara lain [8].
a.
polysterene (PS)
Jenis : General Purpose (GP-PS), High impact (HI-PS) dan
Expandable Foam.
Bentuk bahan : Butiran (Granular).
Sifat-sifat umum: Murah,Mudah diolah,Tahan terhadap bahan
kimia,Menjadi
lembek
dengan
bahan
hydrocarbon,Bening,
Berdaya guna
Aplikasi :
General purpose: untuk botol, kemasan stoples, lampu Kristal
kotak kaset, tutup botol, wadah produk, lembaran, mainan anakanak, dsb.
High Impact: untuk kabinet TV, radio, lemari es, mesin cuci,
gantungan baju, alat elektronika, rumah pita kaset, dsb.
Expandable Foam : untuk busa pelapis sebagai peredam benturan
untuk produk yang dikemas dalam kotak (misal TV, radio, alat
ukur dsb).
b.
polyethylene (PE)
Jenis : plastik polyethelene memiliki 2 jenis utama, yaitu LDPE
(Low
Density
Polyethylene) dan
HDPE
(hight
density
polyethylene). Bentuk bahan : Butiran.
Sifat-sifat umum : Daya tahan kimianya sangat baik,Faktor tenaga
yang rendah,Ketahanan mekanikal yang rendah,Daya tahan
kelembaban uap yang tangguh dan sangat luwes.
Aplikasi :
Film dan lembaran untuk kemasan, insulasi kawat dan kabel,
pipa, lapisan, cetakan, mainan anak-anak dan alat-alat rumah
tangga.
32
Universitas Sumatera Utara
c.
Polyprophylene (PP)
Polypropylene merupakan plastik polymer yang mudah dibentuk
ketika panas, rumus molekulnya adalah (-CHCH3-CH2-)n.” PP
sendiri memiliki sifat yang tahan terhadap bahan kimia atau
Chemical Resistance namun ketahuan pukul atau Impact Strengh
rendah, transparan dan memiliki titik leleh 165°C.
Sifat-sifat : Tanpa bau dan warna,Tahan panas,Keras permukaan
yang sangat baik,Sangat tahan kimia,Sifat elektrikal yang baik
Aplikasi :Alat-alat rumah tangga, kesehatan, mainan anak-anak,
komponen elektronika, tabung dan pipa, serat dan filamen.
d. polymethil metacrylate (PMMA atau Acrylik)
Bentuk bahan: Butiran dan cairan.
Sifat-sifat: Bening Kristal,Unggul terhadap pengaruh cuaca,
Cukup tahan terhadap kimia,Tahan benturan,Memiliki daya lentur
yang baik,Tahan ultraviolet
Aplikasi:
Panel-panel dekorasi dan bangunan, kubah, sistem lensa otomatis,
ubin berkilat, jendela, tirai, papan nama/tanda, pembalut dan
perekat elastomer.
Kebanyakan plastik mempunyai karakteristik tertentu ketika terkena
panas. Karakteristik-karakteristik tersebut adalah mudah terbakar,
warna dan sifat api, ada dan tidak adanya asap, perilaku meleleh
(misalnya menetes atau membengkak), dan bau.
2. Termosetting plastik
Plastik Thermosetting adalah Plastik yang melunak bila dipanaskan
dan dapat dibentuk, tapi mengeras secara permanen. Mereka akan
hangus / hancur bila dipanaskan. Kebanyakan material komposit
modern menggunakan plastik thermosetting, yang biasanya disebut
33
Universitas Sumatera Utara
resin dan plastik thermosetting berwujud cair. Kekurangan dan
Kelebihan Plastik Thermosetting Plastik ini memiliki tahanan terhadap
serangan zat kimia yang baik meskipun berada pada lingkungan
ekstrim. Namun plastic thermosetting ini tidak dapat dibentuk
kembali.
Contoh
Plastik
Thermosetting
adalah
polyester,
formaldehyde-based plastics, dan Bakelite [6].
3.
Elastomer
Elastomer , atau bahan karet, mempunyai struktur cross-linked
longgar. Jenis struktur rantai menyebabkan elastomer untuk memiliki
memori atau ruang. Biasanya, sekitar 1 dalam 100 molekul adalah
cross-linked rata-rata. Ketika jumlah rata-rata lintas-link meningkat
menjadi sekitar 1 dari 30 materi menjadi lebih kaku dan rapuh. Alam
dan karet sintetis kedua contoh umum elastomer. Kekurangan dan
kelebihan elastomer Karet dapat mengalami deformasi elastis jumlah
besar bila gaya diterapkan kepada mereka dan dapat kembali ke
bentuk asli mereka (atau hampir ) bila gaya dilepaskan. Contoh
elastomer
dan
aplikasinya
Contoh
daripada
elastomer
ialah
polyisoprena, polybutadiene, polychloroprena. Kebanyakan elastomer
di aplikasikan pada roda kendaraan (tires),Oil seal dan lain-lain [6].
2.4.3 Keuntungan dan kelemahan bahan plastik
1. Keuntungan Plastik
1. Jenis plastik sangat beragam jadi mudah didapat serta memiliki
harga relatif lebih murah
2. Plastik bersifat tahan lama (awet) dalam berbagai situasi sehingga
dapat disimpan dan bertahan dalam waktu yang lama
3. Untuk menghindari demakin banyaknya sampah plastik yang
tidak dapat terurai maka diwujudkan dengan memanfaatkan gelas
plastik yang sudah tidak terpakai agar gelas plastik sampah
menjadi bahan yang lebih berguna.
34
Universitas Sumatera Utara
2. Kelemahan Plastik
Kelemahan bahan plastik yaitu tahan terhadap panas, sehingga untuk
pembuatan busana bahan plastik tidak memerlukan penyetrikaan atau
pengepresan, sesuai sifat plastik yaitu memiliki daya penghantar panas
yang sangat rendah. Jadi sebisa mungkin jauhkan dari segala sesuatu
yang memerlukan panas karena dapat meleleh
2.5
Alumunium
Aluminium pertama kali ditemukan oleh Sir Humphrey Davy ada tahun
1809 sebagai suatu unsur dan pertama kali direduksi sebagai logam oleh H. C.
Oersted pada tahun 1825. Secara Industri tahun 1886, Paul Heroul di Prancis dan
C. M. Hall di Amerika Serikat secara terpisah telah memperoleh logam aluminium
dari alumina dengan cara elektrolisa dari garam yang terfusi. Penggunaan
aluminium sebagai logam setiap tahunnya adalah pada urutan yang kedua setelah
baja dan besi, yang tertinggi diantara logam non ferro.Dalam keadaan murni,
aluminium memang terlalu lunak dan kekuatannya rendah, dan untuk itu
aluminium perlu dipadu dengan logam lain agar sifat dari aluminium menjadi
lebih baik. Sedangkan logam yang biasanya digunakan sebagai unsur paduan dari
aluminium adalah : tembaga (Cu), silicon (Si), magnesium (Mg), mangan (Mn),
seng (Zn), besi (Fe), dan sebagainya. Penambahan unsur tembaga terhadap
aluminium akan membentuk senyawa kimia, sehingga kekuatan mekanisnya akan
meningkat [19].
Aluminium bertindak sebagai konduktor yang sangat baik listrik dan
panas, tetapi non-magnetik. Ketika aluminium terkena udara, lapisan tipis
aluminium oksida terbentuk pada permukaan logam. Hal ini untuk mencegah
korosi dan berkarat.Karakteristik penting lainnya dari aluminium termasuk
kepadatan rendah (yang hanya sekitar tiga kali lipat dari air), daktilitas (yang
memungkinkan untuk ditarik ke dalam kawat), dan kelenturan (yang berarti dapat
dengan mudah dibentuk menjadi lembaran tipis). gambar 2.7 serbuk dari
alumunium dan foto mikro nya sebagai berikut.
35
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 Serbuk alumunium dan foto mikro
2.5.1 Sifat fisik aluminium
Berikut ini merupakan tabel dari sifat fisik alumunium [19] lihat pada tabel
2.1 berikut:
Nama, Simbol, dan Nomor
Aluminium, Al, 13
Sifat Fisik
Wujud
Padat
Massa jenis
2,70 gram/cm3
Massa jenis pada wujud cair
2,375 gram/cm3
Titik lebur
933,47 K, 660,32 oC, 1220,58 oF
Titik didih
2792 K, 2519 oC, 4566 oF
Kalor jenis (25 oC)
24,2 J/mol K
Resistansi listrik (20 oC)
28.2 nΩ m
Konduktivitas termal (300 K)
237 W/m K
Pemuaian termal (25 oC)
23.1 µm/m K
Modulus Young
70 Gpa
Modulus geser
26 Gpa
Poisson ratio
0,35
Kekerasan skala Mohs
2,75
Kekerasan skala Vickers
167 Mpa
36
Universitas Sumatera Utara
Kekerasan skala Brinnel
2.5.2
245 Mpa
Sifat Mekanik Aluminium
Sifat mekanik bahan aluminium murni dan aluminium paduan
dipengaruhi oleh konsentrasi bahan dan perlakuan yang diberikan
terhadap bahan tersebut.Aluminium terkenal sebagai bahan yang tahan
terhadap korosi. Hal ini disebabkan oleh fenomena pasivasi, yaitu proses
pembentukan lapisan aluminium oksida di permukaan logam aluminium
segera setelah logam terpapar oleh udara bebas. Lapisan aluminium
oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Namun, pasivasi
dapat terjadi lebih lambat jika dipadukan dengan logam yang bersifat
lebih katodik, karena dapat mencegah oksidasi aluminium [19].
2.5.3
Kekuatan tensil
Kekuatan tensil adalah besar tegangan yang didapatkan ketika dilakukan
pengujian tensil. Kekuatan tensil ditunjukkan oleh nilai tertinggi dari
tegangan pada kurva tegangan-regangan hasil pengujian, dan biasanya
terjadi ketika terjadinya necking. Kekuatan tensil bukanlah ukuran
kekuatan yang sebenarnya dapat terjadi di lapangan, namun dapat
dijadikan sebagai suatu acuan terhadap kekuatan bahan. Kekuatan tensil
pada aluminium murni pada berbagai perlakuan
umumnya sangat
rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan yang
memerlukan kekuatan tensil yang tinggi, aluminium perlu dipadukan.
Dengan dipadukan dengan logam lain, ditambah dengan berbagai
perlakuan termal, aluminium paduan akan memiliki kekuatan tensil
hingga 580 Mpa [19].
2.5.4
Kekerasan
Kekerasan gabungan dari berbagai sifat yang terdapat dalam suatu bahan
yang mencegah terjadinya suatu deformasi terhadap bahan tersebut
ketika diaplikasikan suatu gaya. Kekerasan suatu bahan dipengaruhi oleh
elastisitas, plastisitas, viskoelastisitas, kekuatan tensil, ductility, dan
sebagainya. Kekerasan dapat diuji dan diukur dengan berbagai metode.
Yang paling umum adalah metode Brinnel, Vickers, Mohs, dan Rokwell.
37
Universitas Sumatera Utara
Kekerasan bahan aluminium murni sangatlah kecil, yaitu sekitar 65 skala
Brinnel, sehingga dengan sedikit gaya saja dapat mengubah bentuk
logam. Untuk kebutuhan aplikasi yang membutuhkan kekerasan,
aluminium perlu dipadukan dengan logam lain dan/atau diberi perlakuan
termal atau fisik. Aluminium dengan 4,4% Cu dan diperlakukan
quenching, lalu disimpan pada temperatur tinggi dapat memiliki tingkat
kekerasan Brinnel sebesar 135 [19].
2.5.5
Ductility
Ductility didefinisikan sebagai sifat mekanis dari suatu bahan untuk
menerangkan seberapa jauh bahan dapat diubah bentuknya secara plastis
tanpa terjadinya retakan. Dalam suatu pengujian tensil, ductility
ditunjukkan dengan bentuk neckingnya; material dengan ductility yang
tinggi akan mengalami necking yang sangat sempit, sedangkan bahan
yang memiliki ductility rendah, hampir tidak mengalami necking.
Sedangkan dalam hasil pengujian tensil, ductility diukur dengan skala
yang disebut elongasi. Elongasi adalah seberapa besar pertambahan
panjang suatu bahan ketika dilakukan uji kekuatan tensil. Elongasi ditulis
dalam persentase pertambahan panjang per panjang awal bahan yang
diujikan.Aluminium murni memiliki ductility yang tinggi. Aluminium
paduan memiliki ductility yang bervariasi, tergantung konsentrasi
paduannya, namun pada umumnya memiliki ductility yang lebih rendah
dari pada aluminium murni, karena ductility berbanding terbalik dengan
kekuatan tensil, serta hampir semua aluminum paduan memiliki kekuatan
tensil yang lebih tinggi dari pada aluminium murni [15].
2.6
Karakteristik
Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui dan menganalisa campuran
polimer. Karakterisasi yang dilakukan berupa uji tarik (Tegangan, Regangan,
Modulus elastisitas) [19].
2.6.1 Tegangan (Stress)
Tegangan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer yang
terpenting dan sering digunakan untuk karakteristik untuk suatu bahan
polimer. Tegangan atau kekuatan tarik suatu bahan merupakan besarnya
38
Universitas Sumatera Utara
beban maksimum (Fmaks) yang digunakan untuk memutuskan spesimen.
Tegangan (stress) didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya yang
bekerja pada benda dengan luas penampang benda. Secara matematis
dituliskan:
σ max =
Ket :
����
�0
……………………………………………………. (1.1)
σ
= Kekutan Tarik (MPa)
F
= Beban Maksimum (N/mm2)
∆0
= Luas penampang awal (mm2)
Bila suatu bahan dikenakan beban tarik yang disebut tegangan (gaya
persatuan luas), maka bahan akan mengalami perpanjangan (regangan).
Kurva tegangan terhadap regangan merupakan gambaran karakteristik
dari sifat mekanik suatu bahan. Berikut adalah grafik hubungan
tegangan-regangan yang diperlihatkan pada gambar 2.8 berikut :
Gambar 2.8 Grafik Hubungan Tegangan-Regangan [19]
Grafik tegangan regangan merupakan gambaran karakteristik suatu bahan
yang mengalami tarikan. Jika suatu spesimen yang akan digunakan untuk
beban yang tidak boleh melebihi batas luluhnya maka tegangan yang
39
Universitas Sumatera Utara
diizinkan tidak boleh melebihi dari batas proposionalnya yakni: pada saat
terjadinya mulur/luluh. Batas proporsional ini disebut juga dengan batas
elastisitas yang artinya apabila spesimen di tarik maka akan mengalami
pertambahan panjang, jika beban dilepaskan pada batas elastisitas ini
maka sepesiemen akan kembali kekeadaan semula.
2.6.2 Regangan (Strain)
Regangan
(strain)
didefinisikan
sebagai
perbandingan
antara
penambahan panjang benda terhadap panjang mula-mula. Pertambahan
panjang yang terjadi akibat perlakuan yang diberikan pada sampel
sehingga pertambahan panjang sampel setiap satuan. Regangan
dirumuskan sebagai berikut:
ε =
Ket :
ε
∆�
�0
...............................................................................................(1.2)
= regangan (elongation)
ΔL = pertambahan panjang (mm)
L0
2.7
= panjang awal (mm)
Autodesk Simulation Moldflow adviser
Autodesk simlation moldflow merupakan software yang digunakan untuk
melakukan simulasi proses injeksi pada proses plastic injection molding. Autodesk
simlation moldflow merupakan salah satu cabang dari perusahaan Autodesk Inc.
Moldflow pertama kali didirikan pada tahun 1978 ole Colin Austin di Melbourne,
Australia.Autodesk Moldflow mempunyai dua software utama yaitu Moldflow
plastic insight dan Moldflow Plastic adviser.
Moldflow plastic adviser mempunyai fitur analisis terhadap proses
injection molding yaitu Moldflow part adviser dan Moldflow mold adviser.
Moldflow part adviser digunakan untuk melakukan analisa pada satu bagian dari
benda yang akan diinjeksi sedangkan moldflow mold adviser digunakan untuk
melakukan analisa terhadap semua sistem yang berhubungan dengan proses
injeksi.
40
Universitas Sumatera Utara
Autodesk simulation moldflow membantu para engineer untuk melakukan
analisa dan simulasi agar mendapatkan hasil injeksi yang paling optimal.
Moldflow dikhususkan untuk dunia industri plastic molding [5].
2.7.1
Analisis Autodesk Simulation Moldflow adviser
Autodesk Moldflow adviser memiliki kemampuan untuk analisa proses
plastic injection molding. Pada penelitian ini jenis material yang di gunakan yaitu
jenis material polypropylene pada temperatur 1600C, Kemampuan analisis yang
dapat dilakukan Autodesk Moldflow Adviser antara lain ialah:
1. Fill Time Analysis
2. Air traps
41
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 maupunpenelitian. Seperti penggunaan mesin mixer internal atau dua
buah rol pada proses pembuatan komposit yang masih bisa menimbulkan resiko
degradasi terhadap komposit itu sendiri, namun hal ini dapat diperbaiki dengan
dengan melakukan metode melt-mixing pada material.
Proses pencampuran dua atau lebih material sangat dipengaruhi oleh
beberapa parameter proses seperti kecepatan pengadukan,komposisi maupun
temperatur. Kualitas pencampuran jika menggunakan metode yang lama diukur
karakteristik fisis campuran seperti densitas, berat rata-rata partikel dan ukuran
masing-masing komponen dapat digunakan untuk mengukur seberapa random
campuran.yang melakukan simulasi perubahan kualitas campuran selama proses
mixing menyatakan bahwa pada sistem butiran terlihat jumlah butiran yang
paling banyak memperlihatkan kualitas campuran yang kurang baik bila
dibandingkan dengan jumlah komponen yang lebih sedikit.
Kecepatan
sebagai
salah
satu
parameter
pengadukan
akan
mempengaruhi sifat mekanik material seperti pada Agar gel yang berasal dari
polysacarida kecepatan pengadukan akan mempengaruhi porositas dan
terbentuknya gelembung udara, pada material ini kecepatan pengadukan tinggi
lebih disukai karena akan menghasilkan modulus yang lebih tinggi. Selain
kecepatan pengadukan pada beberapa material seperti concrete memperlihatkan
bahwa waktu pengadukan akan yang lebih lama mengakibatkan penurunan
terhadap kekuatan kompresi material [15].
Mixer merupakan salah satu alat pencampur dalam sistem emulsi
sehingga menghasilkan suatu dispersi yang seragam atau homogen. Terdapat
dua jenis mixer yang berdasarkan jumlah propeler-nya (turbin), yaitu mixer
6
Universitas Sumatera Utara
dengan satu propeller dan mixer dengan dua proeiller. Mixer dengan satu
propeller adalah mixer yang biasanya digunakan untuk cairan dengan viskositas
7
Universitas Sumatera Utara
rendah. Sedangkan mixer dengan dua propiller umumnya diigunakan
pada cairan dengan viskositas tinggi. Hal ini karena satu propeller tidak mampu
mensirkulasikan keseluruhan massa dari bahan pencampur (emulsi), selain itu
ketinggi emulsi bervariasi dari waktu ke waktu [15].
2.2.
Pengertian pencampuran
Pencampuran (mixing) adalah proses yang menyebabkan tercampurnya b
ahan ke bahan lain dimana bahan tersebut terpisah dalam fasa yang berbeda.Dala
m kimia, suatu pencampuran (mixing) adalah sebuah zat yang dibuat dengan meng
gabungkan dua zat atau lebih yang berbeda tanpa reaksi kimia yang terjadi,sement
ara tidak ada perubahan fisik dalam suatu pencampuran, sifat kimia suatu pencam
puran seperti titik lelehnya dapat menyimpang dari komponennya. Pencampuran d
apat dipisahkan menjadi komponen aslinya secara mekanis. Pencampuran dapat b
ersifat homogen atau heterogen [15].
Tujuan dari proses pencampuran yaitu mengurangi ketidaksamaan atau
ketidakrataan dalam komposisi, temperature atau sifat-sifat lain yang terdapat
dalam suatu bahan atau terjadinya homogenisasi, kebersamaan dalam setiap titik
dalam pencampuran. Dampak dari hasil pencampuran adalah terjadinya
homogenitas, kebersamaan dalam setiap titik dalam pencampuran. Dampak dari
hasil pencampuran adalah terjadinya keadaan serba sama, terjadinya reaksi kimia,
terjadinya perpindahan panas, dan perpindahan massa. Dan dampak tersebut
merupakan tujuan akhir dari suatu proses pencampuran.Dalam praktek, operasi
mixing hampir selalu mempunyai multi fungsi yaitu ketika proses dilakukan di
dalam tangki berpengaduk mekanis, pengaduk menjalankan banyak tugas, sebagai
contoh dalam tangki kristalisasi harus memperhatikan bulk blending, heat
transferdan suspense kristal [12].
2.2.1 Jenis-jenis pencampuran
Adapun jenis-jenis proses pencampuran yang di gunakan dalam proses
mixing adalah sebagai berikut:
1. Pencampuran bahan padat-padat
Pencampuran dua atau lebih dari bahan padat banyak dijumpai yang
akan menghasilkan produk komersial industri kimia. Contohnya
25
Universitas Sumatera Utara
Pencampuran bahan pewarna dengan bahan pewarna lainnya atau dengan
bahan penolong untuk menghasilkan nuansa warna tertentu atau warna
yang cemerlang. Alat yang digunakan untuk pencampuran bahan padat
dengan padat dapat berupa bejana-bejana yang berputar, atau bejanabejana berkedudukan tetap tapi mempunyai perlengkapan pencampur yang
berputar, ataupun pneumatik [11].
2. Pencampuran bahan cair-gas
Untuk proses kimia dan fisika tertentu gas harus dimasukkan ke dalam
cairan, artinya cairan dicampur secara sempurna dengan bahan-bahan
berbentuk gas. Contohnya Proses hidrogenasi, khorinasi dan fosfogensi,
Oksidasi cairan oleh udara (fermentasi, memasukkan udara kedalam
lumpur dalam instalasi penjernih biologis).
3. Pencampuran bahan cair-padat
Pada persiapan atau pelaksaan proses kimia dan fisika serta juga pada
pembuatan produk akhir komersial, seringkali cairan harus dicampur
dengan bahan padat. Pencampuran cairan dengan padatan akan
menghasilkan suspensi. Tetapi bila kelarutan padatan dalam cairan
tersebut cukup besar akan terbentuk larutan. Pelarutan adalah suatu proses
mencampurkan bahan padat kedalam cairan [14].
2.2.2 Jenis-jenis peralatan pencampuran
Adapun jenis-jenis proses pencampuran yang di gunakan dalam proses
mixing [15] adalah sebagai berikut:
1.
Dry blending
terdiri dari palung horisontal berbentuk U dan agitator yang terbuat
dari inner dan outer helical ribbon yang menggerakkan bahan pada arah
yang berlawanan. Desain blender ini sangat efisien dan efektif untuk
pencampuran kering seperti pencampuran cake dan muffin, tepung,
sereal, teh, kopi dan campuran minuman lain termasuk minuman coklat
dan minuman berenergi. Ketika produk makanan pencampuran kering,
sejumlah sedikit cairan ditambahkan ke padatan dengan tujuan untuk
melapisi atau mengabsorbsi warna, pembumbuan, minyak dan cairan
26
Universitas Sumatera Utara
tambahan lainnya. Bahan cair ditambahkan melalui charge port pada
cover atau spray nozzle untuk aplikasi kritis.lihat pada Gambar 2.1
berikut :
Gambar 2.1 Dry blending [15]
2. High shear mixer
Menggunakan pemasangan rotor atau stator yang membangkitkan
kebutuhan shear yang kuat untuk bahan padat murni dalam persiapan
dressing, saus dan pasta. Jenis alat ini juga digunakan dalam industri
makanan untuk produksi larutan sirup, emulsi dan dispersi
minuman.lihat pada gambar 2.2 berikut:
Gambar.2.2 High shear mixer [15]
27
Universitas Sumatera Utara
3. Ultra high shear mixing
Mempunyai kecepatan putar sampai 18000 ft/s, ultra-high shear mixer
ideal untuk emulsi dan dispersi yang membutuhkan homogenizer.
Aplikasinya antara lain pada saus, bumbu, dressing, konsentrat jus dan
emulsi bumbu.lihat pada gambar 2.3 berikut:
Gambar 2.3 Ultra high shear mixing [15]
4. High viscosity batch mixing
Menggunakan dual shaft dan triple shaft mixer dan digunakan pada
industri makanan pada proses batch dari aplikasi dari viskositas
sedang sampai viskositas tinggi seperti sirup permen, minuman,
nutraceutical, saus, pasta, mentega kacang, dan lain-lain.lihat pada
gambar 2.4 berikut :
Gambar 2.4 High viscosity batch mixing [15]
28
Universitas Sumatera Utara
5. Double planetary mixing
Ketika viskositas produk terus naik, sistem mixing multi agitator akan
secepatnya menghasilkan aliran yang dapat dikarakterisasi oleh
anchor atau dengan zona suhu tunggi dekat disperser dan pemasangan
rotor atau stator. Aplikasi makanan lainnya yang diproses melalui
double planetary mixer termasuk sirup, gel, makanan hewan, permen,
dan formula viskos lainnya.lihat pada gambar 2.5 berikut :
Gambar 2.5 Double planetary mixing [15]
2.3.
Elemen Pemanas
Elemen pemanas listrik merupakan mesin yang mengubah energi listrik
menjadi energi panas melalui proses Joule Heating. Prinsip kerja elemen panas
adalah arus listrik yang mengalir pada elemen menjumpai resistansinya, sehingga
menghasilkan panas pada elemen. Pembuatan elemen pemanas harus memenuhi
beberapa persyaratan antara lain :
a. Harus tahan lama pada suhu yang dikehendaki, Sifat mekanisnya harus
kuat pada suhu yang dikehendaki, Koefisien muai harus kecil, sehingga
perubahan bentuknya pada suhu yang dikehendaki tidak terlalu besar,
Tahanan jenisnya harus tinggi, Koefisien suhunya
b. harus kecil, sehingga arus kerjanya sedapat mungkin konstan.
29
Universitas Sumatera Utara
Jenis elemen pemanas yang digunakan pada penelitian ini adalah elemen
pemanas listrik bentuk lanjut yang merupakan elemen pemanas dari bentuk dasar
yang dilapisi oleh pipa atau lembaran plat logam dengan maksud sebagai
penyesuaian terhadap penggunaan dari elemen pemanas tersebut. Trip heater
adalah elemen pemanas yang terbuat dari kumparan kawat/pita bertahanan listrik
tinggi yang kemudian dilapisi oleh isolator tahan panas dan pada bagian luar
dilapisi oleh plat logam berbahan kuningan,aluminium ataupun stainless steel
yang kemudian dibentuk menjadi lempengan heater berbentuk strepe [17] Adapun
salah satu bentuk dari elemen pemanas tersebut diperlihatkan pada gambar 2.6
berikut :
Gambar 2.6 Elemen Pemanas Pada Mesin Mixer
2.4.
Pengertian Plastik
Plastik adalah nama golongan zat-zat polimer tinggi buatan seperti
polstirene, poletilena polvinil, cloroda, fenolformaldehina, urea formaldehina,
seluloid, dan lain-lain.Kata plastik berasal dari bahasa Yunani plastikos yang
berarti dapat dibentuk menjadi ukuran yang berbeda-beda. Sejarah plastik
berlangsung sangat singkat jika dibandingkan dengan sejarah kayu dan logam.
Plastik tidak akan ditemukan dibawah tanah ataupun melalui panggilan tanah.
Plastik terbuat dari bahan kimiawi seperti karbon, silicon, hidrogen, nitrogen,
oksigen, dan klorida. Kombinasi yang sangat berbeda dari bahan kimia ini akan
menghasilkan berbagai jenis plastik yang berbeda pula [20].
Salah satu eksperimen pertama kali dalam membuat plastik sintetis
berlangsung sekitar tahun 1835 dimana seorang ahli kimia perancis, Regnault,
menyebabkan sejenis bahan kimia yang disebut vinyl chloride yang berubah
30
Universitas Sumatera Utara
menjadi bubuk berwarna putih, namun bahan tersebut tidak berkembang secara
komersial hampir selama satu abad. Alasan utama keterlambatan ini adalah
memasuki abad ke-20, sangat mustahil untuk memperoleh bahan-bahan metel
dalam kualitas yang memadai yang diperlukan untuk industri tersebut.
Selanjutnya tahun 1862, Alexander Parkes menunjukkan pembuatan plastik
kepada masyarakat umum. Bahan tersebut dinamakan Parkesine. Alexander
Parekes menyatakan bahan baru ini dapat digunakan seperti halnya penggunaan
karet, namun dapat dibeli dengan harga yang lebih murah.
2.4.1 Karakteristik Plastik
Adapun Karakteristik plastik adalah sebagai berikut [20].
a. Densitas. Plastik yang berbeda memiliki tingkat kepadatan yang
berbeda, namun semuanya lebih ringan daripada sebagian besar jenis
bahan lainnya.
b. Ketahanan. Sebagian besar plastik bersifat tahan lama (awet) dalam
berbagai situasi. Sebagian diantaranya dapat mengalami penurunan
(hancur) setelah terkena terik sinar matahari dalam waktu lama,
sebagian besar jenis plastik tahan terhadap tahan kimia.
c. Penghantar listrik. Plastik merupakan penghantar listrik yang sangat
rendah sehingga dapat digunakan sebagai penyekat listrik.
d. Penghantar panas. Plastik digunakan sebagai penghambat panas
karena memiliki daya penghantar panas sangat rendah.
e. Daya benturan. Plastik mengandung daya benturan seperti kekerasan
yang terkandung dalan bahan logam.
2.4.2 Bahan Dasar Pembuatan Plastik
Adapun Bahan dasar yang di gunakan dalam pembuatan plastik adalah
sebagai berikut:
1. Termoplastik
Thermoplastik merupakan jenis plastik yang dapat didaur ulang, yaitu
dapat dicairkan dan dialirkan bila dipanasi sehingga dapat dibentuk
31
Universitas Sumatera Utara
atau membeku kembali bila pemanasnya dihentikan. Bahan-bahan
yang termasuk thermoplastik antara lain [8].
a.
polysterene (PS)
Jenis : General Purpose (GP-PS), High impact (HI-PS) dan
Expandable Foam.
Bentuk bahan : Butiran (Granular).
Sifat-sifat umum: Murah,Mudah diolah,Tahan terhadap bahan
kimia,Menjadi
lembek
dengan
bahan
hydrocarbon,Bening,
Berdaya guna
Aplikasi :
General purpose: untuk botol, kemasan stoples, lampu Kristal
kotak kaset, tutup botol, wadah produk, lembaran, mainan anakanak, dsb.
High Impact: untuk kabinet TV, radio, lemari es, mesin cuci,
gantungan baju, alat elektronika, rumah pita kaset, dsb.
Expandable Foam : untuk busa pelapis sebagai peredam benturan
untuk produk yang dikemas dalam kotak (misal TV, radio, alat
ukur dsb).
b.
polyethylene (PE)
Jenis : plastik polyethelene memiliki 2 jenis utama, yaitu LDPE
(Low
Density
Polyethylene) dan
HDPE
(hight
density
polyethylene). Bentuk bahan : Butiran.
Sifat-sifat umum : Daya tahan kimianya sangat baik,Faktor tenaga
yang rendah,Ketahanan mekanikal yang rendah,Daya tahan
kelembaban uap yang tangguh dan sangat luwes.
Aplikasi :
Film dan lembaran untuk kemasan, insulasi kawat dan kabel,
pipa, lapisan, cetakan, mainan anak-anak dan alat-alat rumah
tangga.
32
Universitas Sumatera Utara
c.
Polyprophylene (PP)
Polypropylene merupakan plastik polymer yang mudah dibentuk
ketika panas, rumus molekulnya adalah (-CHCH3-CH2-)n.” PP
sendiri memiliki sifat yang tahan terhadap bahan kimia atau
Chemical Resistance namun ketahuan pukul atau Impact Strengh
rendah, transparan dan memiliki titik leleh 165°C.
Sifat-sifat : Tanpa bau dan warna,Tahan panas,Keras permukaan
yang sangat baik,Sangat tahan kimia,Sifat elektrikal yang baik
Aplikasi :Alat-alat rumah tangga, kesehatan, mainan anak-anak,
komponen elektronika, tabung dan pipa, serat dan filamen.
d. polymethil metacrylate (PMMA atau Acrylik)
Bentuk bahan: Butiran dan cairan.
Sifat-sifat: Bening Kristal,Unggul terhadap pengaruh cuaca,
Cukup tahan terhadap kimia,Tahan benturan,Memiliki daya lentur
yang baik,Tahan ultraviolet
Aplikasi:
Panel-panel dekorasi dan bangunan, kubah, sistem lensa otomatis,
ubin berkilat, jendela, tirai, papan nama/tanda, pembalut dan
perekat elastomer.
Kebanyakan plastik mempunyai karakteristik tertentu ketika terkena
panas. Karakteristik-karakteristik tersebut adalah mudah terbakar,
warna dan sifat api, ada dan tidak adanya asap, perilaku meleleh
(misalnya menetes atau membengkak), dan bau.
2. Termosetting plastik
Plastik Thermosetting adalah Plastik yang melunak bila dipanaskan
dan dapat dibentuk, tapi mengeras secara permanen. Mereka akan
hangus / hancur bila dipanaskan. Kebanyakan material komposit
modern menggunakan plastik thermosetting, yang biasanya disebut
33
Universitas Sumatera Utara
resin dan plastik thermosetting berwujud cair. Kekurangan dan
Kelebihan Plastik Thermosetting Plastik ini memiliki tahanan terhadap
serangan zat kimia yang baik meskipun berada pada lingkungan
ekstrim. Namun plastic thermosetting ini tidak dapat dibentuk
kembali.
Contoh
Plastik
Thermosetting
adalah
polyester,
formaldehyde-based plastics, dan Bakelite [6].
3.
Elastomer
Elastomer , atau bahan karet, mempunyai struktur cross-linked
longgar. Jenis struktur rantai menyebabkan elastomer untuk memiliki
memori atau ruang. Biasanya, sekitar 1 dalam 100 molekul adalah
cross-linked rata-rata. Ketika jumlah rata-rata lintas-link meningkat
menjadi sekitar 1 dari 30 materi menjadi lebih kaku dan rapuh. Alam
dan karet sintetis kedua contoh umum elastomer. Kekurangan dan
kelebihan elastomer Karet dapat mengalami deformasi elastis jumlah
besar bila gaya diterapkan kepada mereka dan dapat kembali ke
bentuk asli mereka (atau hampir ) bila gaya dilepaskan. Contoh
elastomer
dan
aplikasinya
Contoh
daripada
elastomer
ialah
polyisoprena, polybutadiene, polychloroprena. Kebanyakan elastomer
di aplikasikan pada roda kendaraan (tires),Oil seal dan lain-lain [6].
2.4.3 Keuntungan dan kelemahan bahan plastik
1. Keuntungan Plastik
1. Jenis plastik sangat beragam jadi mudah didapat serta memiliki
harga relatif lebih murah
2. Plastik bersifat tahan lama (awet) dalam berbagai situasi sehingga
dapat disimpan dan bertahan dalam waktu yang lama
3. Untuk menghindari demakin banyaknya sampah plastik yang
tidak dapat terurai maka diwujudkan dengan memanfaatkan gelas
plastik yang sudah tidak terpakai agar gelas plastik sampah
menjadi bahan yang lebih berguna.
34
Universitas Sumatera Utara
2. Kelemahan Plastik
Kelemahan bahan plastik yaitu tahan terhadap panas, sehingga untuk
pembuatan busana bahan plastik tidak memerlukan penyetrikaan atau
pengepresan, sesuai sifat plastik yaitu memiliki daya penghantar panas
yang sangat rendah. Jadi sebisa mungkin jauhkan dari segala sesuatu
yang memerlukan panas karena dapat meleleh
2.5
Alumunium
Aluminium pertama kali ditemukan oleh Sir Humphrey Davy ada tahun
1809 sebagai suatu unsur dan pertama kali direduksi sebagai logam oleh H. C.
Oersted pada tahun 1825. Secara Industri tahun 1886, Paul Heroul di Prancis dan
C. M. Hall di Amerika Serikat secara terpisah telah memperoleh logam aluminium
dari alumina dengan cara elektrolisa dari garam yang terfusi. Penggunaan
aluminium sebagai logam setiap tahunnya adalah pada urutan yang kedua setelah
baja dan besi, yang tertinggi diantara logam non ferro.Dalam keadaan murni,
aluminium memang terlalu lunak dan kekuatannya rendah, dan untuk itu
aluminium perlu dipadu dengan logam lain agar sifat dari aluminium menjadi
lebih baik. Sedangkan logam yang biasanya digunakan sebagai unsur paduan dari
aluminium adalah : tembaga (Cu), silicon (Si), magnesium (Mg), mangan (Mn),
seng (Zn), besi (Fe), dan sebagainya. Penambahan unsur tembaga terhadap
aluminium akan membentuk senyawa kimia, sehingga kekuatan mekanisnya akan
meningkat [19].
Aluminium bertindak sebagai konduktor yang sangat baik listrik dan
panas, tetapi non-magnetik. Ketika aluminium terkena udara, lapisan tipis
aluminium oksida terbentuk pada permukaan logam. Hal ini untuk mencegah
korosi dan berkarat.Karakteristik penting lainnya dari aluminium termasuk
kepadatan rendah (yang hanya sekitar tiga kali lipat dari air), daktilitas (yang
memungkinkan untuk ditarik ke dalam kawat), dan kelenturan (yang berarti dapat
dengan mudah dibentuk menjadi lembaran tipis). gambar 2.7 serbuk dari
alumunium dan foto mikro nya sebagai berikut.
35
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 Serbuk alumunium dan foto mikro
2.5.1 Sifat fisik aluminium
Berikut ini merupakan tabel dari sifat fisik alumunium [19] lihat pada tabel
2.1 berikut:
Nama, Simbol, dan Nomor
Aluminium, Al, 13
Sifat Fisik
Wujud
Padat
Massa jenis
2,70 gram/cm3
Massa jenis pada wujud cair
2,375 gram/cm3
Titik lebur
933,47 K, 660,32 oC, 1220,58 oF
Titik didih
2792 K, 2519 oC, 4566 oF
Kalor jenis (25 oC)
24,2 J/mol K
Resistansi listrik (20 oC)
28.2 nΩ m
Konduktivitas termal (300 K)
237 W/m K
Pemuaian termal (25 oC)
23.1 µm/m K
Modulus Young
70 Gpa
Modulus geser
26 Gpa
Poisson ratio
0,35
Kekerasan skala Mohs
2,75
Kekerasan skala Vickers
167 Mpa
36
Universitas Sumatera Utara
Kekerasan skala Brinnel
2.5.2
245 Mpa
Sifat Mekanik Aluminium
Sifat mekanik bahan aluminium murni dan aluminium paduan
dipengaruhi oleh konsentrasi bahan dan perlakuan yang diberikan
terhadap bahan tersebut.Aluminium terkenal sebagai bahan yang tahan
terhadap korosi. Hal ini disebabkan oleh fenomena pasivasi, yaitu proses
pembentukan lapisan aluminium oksida di permukaan logam aluminium
segera setelah logam terpapar oleh udara bebas. Lapisan aluminium
oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Namun, pasivasi
dapat terjadi lebih lambat jika dipadukan dengan logam yang bersifat
lebih katodik, karena dapat mencegah oksidasi aluminium [19].
2.5.3
Kekuatan tensil
Kekuatan tensil adalah besar tegangan yang didapatkan ketika dilakukan
pengujian tensil. Kekuatan tensil ditunjukkan oleh nilai tertinggi dari
tegangan pada kurva tegangan-regangan hasil pengujian, dan biasanya
terjadi ketika terjadinya necking. Kekuatan tensil bukanlah ukuran
kekuatan yang sebenarnya dapat terjadi di lapangan, namun dapat
dijadikan sebagai suatu acuan terhadap kekuatan bahan. Kekuatan tensil
pada aluminium murni pada berbagai perlakuan
umumnya sangat
rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan yang
memerlukan kekuatan tensil yang tinggi, aluminium perlu dipadukan.
Dengan dipadukan dengan logam lain, ditambah dengan berbagai
perlakuan termal, aluminium paduan akan memiliki kekuatan tensil
hingga 580 Mpa [19].
2.5.4
Kekerasan
Kekerasan gabungan dari berbagai sifat yang terdapat dalam suatu bahan
yang mencegah terjadinya suatu deformasi terhadap bahan tersebut
ketika diaplikasikan suatu gaya. Kekerasan suatu bahan dipengaruhi oleh
elastisitas, plastisitas, viskoelastisitas, kekuatan tensil, ductility, dan
sebagainya. Kekerasan dapat diuji dan diukur dengan berbagai metode.
Yang paling umum adalah metode Brinnel, Vickers, Mohs, dan Rokwell.
37
Universitas Sumatera Utara
Kekerasan bahan aluminium murni sangatlah kecil, yaitu sekitar 65 skala
Brinnel, sehingga dengan sedikit gaya saja dapat mengubah bentuk
logam. Untuk kebutuhan aplikasi yang membutuhkan kekerasan,
aluminium perlu dipadukan dengan logam lain dan/atau diberi perlakuan
termal atau fisik. Aluminium dengan 4,4% Cu dan diperlakukan
quenching, lalu disimpan pada temperatur tinggi dapat memiliki tingkat
kekerasan Brinnel sebesar 135 [19].
2.5.5
Ductility
Ductility didefinisikan sebagai sifat mekanis dari suatu bahan untuk
menerangkan seberapa jauh bahan dapat diubah bentuknya secara plastis
tanpa terjadinya retakan. Dalam suatu pengujian tensil, ductility
ditunjukkan dengan bentuk neckingnya; material dengan ductility yang
tinggi akan mengalami necking yang sangat sempit, sedangkan bahan
yang memiliki ductility rendah, hampir tidak mengalami necking.
Sedangkan dalam hasil pengujian tensil, ductility diukur dengan skala
yang disebut elongasi. Elongasi adalah seberapa besar pertambahan
panjang suatu bahan ketika dilakukan uji kekuatan tensil. Elongasi ditulis
dalam persentase pertambahan panjang per panjang awal bahan yang
diujikan.Aluminium murni memiliki ductility yang tinggi. Aluminium
paduan memiliki ductility yang bervariasi, tergantung konsentrasi
paduannya, namun pada umumnya memiliki ductility yang lebih rendah
dari pada aluminium murni, karena ductility berbanding terbalik dengan
kekuatan tensil, serta hampir semua aluminum paduan memiliki kekuatan
tensil yang lebih tinggi dari pada aluminium murni [15].
2.6
Karakteristik
Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui dan menganalisa campuran
polimer. Karakterisasi yang dilakukan berupa uji tarik (Tegangan, Regangan,
Modulus elastisitas) [19].
2.6.1 Tegangan (Stress)
Tegangan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer yang
terpenting dan sering digunakan untuk karakteristik untuk suatu bahan
polimer. Tegangan atau kekuatan tarik suatu bahan merupakan besarnya
38
Universitas Sumatera Utara
beban maksimum (Fmaks) yang digunakan untuk memutuskan spesimen.
Tegangan (stress) didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya yang
bekerja pada benda dengan luas penampang benda. Secara matematis
dituliskan:
σ max =
Ket :
����
�0
……………………………………………………. (1.1)
σ
= Kekutan Tarik (MPa)
F
= Beban Maksimum (N/mm2)
∆0
= Luas penampang awal (mm2)
Bila suatu bahan dikenakan beban tarik yang disebut tegangan (gaya
persatuan luas), maka bahan akan mengalami perpanjangan (regangan).
Kurva tegangan terhadap regangan merupakan gambaran karakteristik
dari sifat mekanik suatu bahan. Berikut adalah grafik hubungan
tegangan-regangan yang diperlihatkan pada gambar 2.8 berikut :
Gambar 2.8 Grafik Hubungan Tegangan-Regangan [19]
Grafik tegangan regangan merupakan gambaran karakteristik suatu bahan
yang mengalami tarikan. Jika suatu spesimen yang akan digunakan untuk
beban yang tidak boleh melebihi batas luluhnya maka tegangan yang
39
Universitas Sumatera Utara
diizinkan tidak boleh melebihi dari batas proposionalnya yakni: pada saat
terjadinya mulur/luluh. Batas proporsional ini disebut juga dengan batas
elastisitas yang artinya apabila spesimen di tarik maka akan mengalami
pertambahan panjang, jika beban dilepaskan pada batas elastisitas ini
maka sepesiemen akan kembali kekeadaan semula.
2.6.2 Regangan (Strain)
Regangan
(strain)
didefinisikan
sebagai
perbandingan
antara
penambahan panjang benda terhadap panjang mula-mula. Pertambahan
panjang yang terjadi akibat perlakuan yang diberikan pada sampel
sehingga pertambahan panjang sampel setiap satuan. Regangan
dirumuskan sebagai berikut:
ε =
Ket :
ε
∆�
�0
...............................................................................................(1.2)
= regangan (elongation)
ΔL = pertambahan panjang (mm)
L0
2.7
= panjang awal (mm)
Autodesk Simulation Moldflow adviser
Autodesk simlation moldflow merupakan software yang digunakan untuk
melakukan simulasi proses injeksi pada proses plastic injection molding. Autodesk
simlation moldflow merupakan salah satu cabang dari perusahaan Autodesk Inc.
Moldflow pertama kali didirikan pada tahun 1978 ole Colin Austin di Melbourne,
Australia.Autodesk Moldflow mempunyai dua software utama yaitu Moldflow
plastic insight dan Moldflow Plastic adviser.
Moldflow plastic adviser mempunyai fitur analisis terhadap proses
injection molding yaitu Moldflow part adviser dan Moldflow mold adviser.
Moldflow part adviser digunakan untuk melakukan analisa pada satu bagian dari
benda yang akan diinjeksi sedangkan moldflow mold adviser digunakan untuk
melakukan analisa terhadap semua sistem yang berhubungan dengan proses
injeksi.
40
Universitas Sumatera Utara
Autodesk simulation moldflow membantu para engineer untuk melakukan
analisa dan simulasi agar mendapatkan hasil injeksi yang paling optimal.
Moldflow dikhususkan untuk dunia industri plastic molding [5].
2.7.1
Analisis Autodesk Simulation Moldflow adviser
Autodesk Moldflow adviser memiliki kemampuan untuk analisa proses
plastic injection molding. Pada penelitian ini jenis material yang di gunakan yaitu
jenis material polypropylene pada temperatur 1600C, Kemampuan analisis yang
dapat dilakukan Autodesk Moldflow Adviser antara lain ialah:
1. Fill Time Analysis
2. Air traps
41
Universitas Sumatera Utara