STUDI TEMPERATUR OPTIMAL TERHADAP CAMPURAN BAHAN POLYPROPYLENE DAN POLYETHYLENE PADA PROSES MIXING UNTUK PEMAKAIAN PLASTIC INJECTION MOLDING SKRIPSI

Transkripsi

1 STUDI TEMPERATUR OPTIMAL TERHADAP CAMPURAN BAHAN POLYPROPYLENE DAN POLYETHYLENE PADA PROSES MIXING UNTUK PEMAKAIAN PLASTIC INJECTION MOLDING SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik ] RICKY HUMISAR SIAHAAN NIM DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala karunia dan anugerah-nya yang senantiasa diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun Skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah Metalurgi Serbuk, yaitu Studi Temperatur Optimal Terhadap Campuran Polypropilene Dan Polyethylene Pada Proses Mixing Untuk Pemakaian Plastic Injection Molding. Dalam penulisan skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing. Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak. Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. sebagai dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing saya hingga tugas ini dapat terselesaikan. 2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir.M.Syahril Gultom, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU. 3. Bapak Edy, dan Bapak Aman, dari Laboratorium Kimia Polimer MIPA USU yang telah berkenan membantu penulis dalam pembutan spesimen dan pengujian tarik. 4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

3 5. Orangtua tercinta (P. Siahaan dan M. Br Manurung), saudara saudara ku yang saya sayangi (Santy, Andry dan Indah) dan Risdy Absari (Girl friend) atas doa dan dukungan yang selalu menyertai saya dalam menyelesaikan pendidikan ini. 6. Kepada teman seperjuangan teknik mesin khususnya stambuk 2006 (Richard, Yaser, Sugiarto, Wirja, Dll) yang selalu mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas skripsi ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Sarjana ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan di masa mendatang. Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Medan, Maret 2011 Penulis, Ricky Humisar Siahaan

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

5 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL LEMBARAN PENGESAHAN DARI PENGUJI... i LEMBARAN PENGESAHAN DARI PEMBIMBING... ii SPESIFIKASI TUGAS... iii LEMBARAN ASISTENSI... iv KATA PENGANTAR... v ABSTRAK... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR SIMBOL... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan dan Manfaat Tujuan Manfaat Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pencampuran Teori Pencampuran Metode Pencampuran Defenisi Plastic Injection Molding Jenis jenis Mesin Plastik Moding Pengenalan Bahan Baku Polimer Pemanfaatan Polimer... 27

6 Karakterisasi Kekuatan Tarik Regangan Modulus Elastisitas Bahan Baku Polyethylene LDPE HDPE Polypropilene BAB III METODOLOGI 3.1. Tahapan Penelitian Alat dan Bahan Alat Mixer Neraca Analitik Hydraulic Hot Press Cetakan Mesin Uji Tarik Bahan Baku Pembuatan Spesimen Penimbangan Komposisi Formula Pembuatan Campuran Polimer Pembuatan Film Spesimen Karakteristik Campuran PP dan PE Cara Pengambilan Data BAB IV DATA DAN ANALISA 4.1. Analisi Visual Spesimen Hasil Uji Tarik Spesimen Perhitungan Perbandingan Kekuatan Campuran dengan PP dan PE Murni... 67

7 Hasil Uji Tarik BAB V KESIMPULAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

8 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Karakteristik Polyethylene 36 Tabel 2.2 Karakteristik Polypropilene 38 Tabel 3.1 Bahan Baku dan Karakteristiknya 45 Tabel 3.2 Sampel hasil Variasi 48 Tabel 4.1 Data Hasil Uji Tarik Spesimen ASTM D638 type IV 53 Tabel 4.2 Sifat Mekanik Spesimen 55 Tabel 4.3 Data Hasil Uji Mekanik PP dan PE Murni 68 Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Sifat Mekanik PP dan PE Murni 69

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Proses Pencampuran Pada Mesin Two Roll Mill 12 Gambar 2.2 Proses Pencampuran Pada Mesin Internal Mixer 13 Gambar 2.3 Keistimewaan Proses PIM 14 Gambar 2.4 Tahapan Proses Plastic Injection Molding (PIM) 15 Gambar 2.5 Proses pengisian Butiran Plastik 16 Gambar 2.6 Proses Pemanasan Butiran Plastik 17 Gambar 2.7 Proses peniupan Udara 17 Gambar 2.8 Proses Pengeluaran Produk 17 Gambar 2.9 Metode Compression Molding 18 Gambar 2.10 Pemanasan Plastik 20 Gambar 2.11 Proses Pencetakan 20 Gambar 2.12 Proses Pengeluaran produk 20 Gambar 2.13 Produk Yang Dihasilkan Dengan Extrusion Molding 21 Gambar 2.14 Proses Transfer Molding 22 Gambar 2.15 Unit Mesin Injection molding 23 Gambar 2.16 Klasifikasi Polimer 27 Gambar 2.17 Penggunaan Polimer Dalam Kehidupan Sehari Hari 29 Gambar 3.1 Diagram Tahapan Penelitian 39 Gambar 3.2 Internal Mixer 40 Gambar 3.3 Neraca Analitik 41 Gambar 3.4 Hydraulic Hot Press 42 Gambar 3.5 Cetakan 43 Gambar 3.6 Mesin Uji Tarik 44 Gambar 3.7 Bahan Baku Polypropilene 46 Gambar 3.8 Bahan Baku Polyethylene 46 Gambar 3.9 Hasil Campuran Polimer 47

10 Gambar 3.10 Campuran Polimerr Pada Cetakan 48 Gambar 3.11 Diagram Pohon Sampel Hasil Variasi 50 Gambar 4.1 Kurva Load-stroke pada 80% PP : 20% PE 160 o C spesimen c 58 Gambar 4.2 Kurva Load-Stroke pada 80% PP: 20% PE 165 o C spesimen a 60 Gambar 4.3 Kurva Load-Stroke pada 70% PP :30%PE 170 o C spesimen a 62 Gambar 4.4 Kurva Load-Stroke pada 80% PP :20% PE 175 o C spesimen b 64 Gambar 4.5 Kurva Load-stroke pada 80% PP : 20% PE 180 o C spesimen c 66 Gambar 4.6 Film Spesimen Polypropilene Murni 67 Gambar 4.7 Film Spesimen Polyethylene Murni 68 Gambar 4.8 PP 100% Pada Spesimen b 69 Gambar 4.9 PE 100% Pada Spesimen a 70 Gambar 4.10 Kurva Tegangan - Regangan Kondisi Optimum PP 100% 71 Gambar 4.11 Kurva Tegangan - Regangan Kondisi Optimum PE 100% 73

11 DAFTAR SIMBOL A 0 Luas Penampang Awal mm 2 F maks Beban Maksimum kg.f E Modulus Elastisitas MPa L 0 Panjang Awal mm L Panjang Akhir mm ε Regangan mm/min σ Tegangan MPa σ maks Kekuatan Tarik MPa