PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TERHADAP CACAT WARPAGE PADA PRODUK INJECTION MOLDING BERBAHAN POLYPROPHILENE (PP)

Transkripsi

1 PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TERHADAP CACAT WARPAGE PADA PRODUK INJECTION MOLDING BERBAHAN POLYPROPHILENE (PP) Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik oleh: MIKO ALFIANTO NIM : D PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017

2

3

4

5 PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TERHADAP CACAT WARPAGE PADA PRODUK INJECTION MOLDING BERBAHAN POLYPROPHILENE (PP) ABSTRAKS Plastik adalah material yang mulai mendominasi dan menggantikan material berbahan dasar logam. Hal ini disebabkan karena plastik dikenal sebagai suatu bahan yang serbaguna, mudah dibentuk (formability), ringan, tidak mudah pecah, tahan karat tahan terhadap korosi, dan murah. Di balik banyak kelebihan tersebut dalam proses pembuatan dengan metode Injection Molding plastik juga memiliki masalah salah satunya cacat warpage. Warpage adalah cacat penyimpangan bentuk produk seperti bengkok atau memuntir. Salah satu faktor penyebabnya adalah temperatur injeksi. Penelitian ini di lakukan untuk mengetahui persentase warpage yang terjadi karena ariasi temperatur saat produk berbahan polyprophilene di injeksi kedalam mould. Dengan ariasi temperature yang digunakan antara lain C, C, C, C, C. Dari hasil analisa pengukuran luas cacat warpage ditemukan bahwa spesimen hasil proses injeksi dengan bahan polyprophilene pada temperatur C, C, C belum ditemukan adanya cacat warpage yang terjadi. Pada temperatur C dan C ditemukan adanya cacat warpage dengan luas warpage terkecil 73,39 mm 2 (6,04%) dan luas terbesar 107,16 mm 2 (8,81%) pada spesimen dengan temperatur C dan luas warpage terkecil 102,77 mm 2 (8,45%) dan luas terbesar 166,82 mm 2 (13,73%) pada temperatur C. Kata Kunci : plastik, polyprophilene, injection molding, warpage ABSTRACT Plastic is a material that dominates and replace another material made of metal. This is because plastic is a material that known as a ersatile, malleable (formability), light in weight, unbreakable, rust resistant, corrosion resistant, and inexpensie. Behind many of these adantages in the manufacturing process by the method of injection molding of plastic, it also has one flaw warpage problems. Warpage is defectie product forms such irregularities bent or twisted. The one of many factors is the injection temperature. The aim of this study was to find out the percentage of warpage that occurs because of the ariations temperature when the product made by polyprophilene has injected into the mold. The ariation of temperature is used among others C, C, C, C, C. 1

6 From the analysis, the measurement of flaw warpage broad was found that the specimen of polyprophilene injection process at a temperature of C, C, C hae not found any defects warpage that occur. At the temperatures of C and C found any defects warpage, which is the smallest warpage area was mm2 (6.04%) and the largest area was mm2 (8.81%). On the specimens with C temperature and the smallest warpage area was 102, 77 mm2 (8.45%) and the largest area was mm 2 (13.73%) at a temperature of C. Key Words : plastic, polyprophilene, injection molding, warpage 1.PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Di era globalisasi sekarang ini, pemakaian barang-barang yang terbuat dari plastik semakin meningkat. Material ini semakin sering dijumpai sebagai bahan pembuatan peralatan rumah tangga, mainan anak, sampai komponen otomotif. Plastik bahkan mulai digunakan untuk menggantikan logam sebagai bahan komponen alat utama pada sistem pertahanan (alusista) TNI. Hal ini disebabkan karena plastik dikenal sebagai suatu bahan serbaguna, tahan korosi, murah dan dapat didaur ulang dan banyak digunakan untuk berbagai macam produk. Dalam memproduksi komponen menggunakan bahan plastik ada beberapa metode yang lazim di gunakan seperti blowing moulding, compression moulding, extrusion moulding, transfer moulding dan injection moulding. Namun pada proses pembentukan menggunakan mesin injection molding tidak lepas dari cacat produk seperti sink mark, short shot, mold flash,siler streak, warpage, bubble, string ataupun earline yang terjadi pada bagian-bagian tertentu suatu produk. Desain cetakan yang kurang optimal dan pengaruh parameter/setting proses injeksi dapat mempengaruhi timbulnya beberapa jenis cacat di atas sehingga mengakibatkan biaya produksi yang tinggi atau kurang effisien karena material banyak yang harus diproses ulang dan kuantitas produk menurun karena produk banyak terjadi cacat.. 2

7 1.1 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah di uraikan diatas, maka dapat dirumuskan permasalahan dalam penelitian ini, yaitu : 1. Bagaimana pengaruh temperatur injeksi terhadap terjadinya cacat warpage? 2. Bagaimana cara mengetahui presentase cacat warpage yang terjadi akibat dari parameter suhu? 3. Bagaimana menentukan setting temperatur yang tepat agar mendapatkan hasil produk yang maksimal? 1.2 Batasan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, penelitian ini berkonsentrasi pada : a. Jenis bahan yang digunakan adalah polyprophylene (PP). b. Desain mold menggunakan software solidwork. c. Saluran pendingin yang digunakan adalah tipe conformal. d. Mesin yang digunakan adalah mesin ertical injection molding. e. Tekanan injeksi 25 kg/cm 2 f. Waktu tahan yang digunakan 8 detik g. Variasi yang digunakan adalah : i.temperatur = 3 spesimen ii.temperatur = 3 spesimen iii.temperatur = 3 spesimen i.temperatur = 3 spesimen.temperatur = 3 spesimen 3

8 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah: 1. Meneliti pengaruh temperatur injeksi terhadap terjadinya cacat warpage. 2. Untuk mengetahui presentase cacat warpage yang terjadi akibat dari parameter suhu. 3. Untuk menentukan setting temperatur yang tepat agar mendapatkan hasil produk yang maksimal. 1.4 Tinjauan Pustaka Bambang Waluyo Febriantoko (2011) saluran pendingin tipe conformal mempunyai kesilindrisan yang lebih baik dibanding cetakan bersaluran pendingin lurus. Cacat produk yang paling banyak pada jenis cetakan tipe solid bersaluran pendingin lurus dan tipe Laminated steel tooling bersaluran pendingin conformal. Ferriera dan Matheus (2004), menggunakan metode softtooling dengan resin epoxy untuk mencetak cetakan yang didalamnya ada saluran conformal. Saluran pendingin tipe conformal merupakan salah satu jenis yang efisien dalam mendinginkan produk secara merata. Fischer (2003), warpage dapat dikurangi dengan jalan mengurangi ukuran gate, mengurangi tekanan, memposisikan ulang saluran pendingin, mengurangi temperatur cetakan dekat gate dan sprue, mengurangi waktu tahan, serta menaikkan temperatur cetakan. Huang dan Tai (2001), hasil penelitiannya, penyebab dari warpage yang paling besar adalah tekanan injeksi, suhu dari cetakan, titik leleh plastik, dan waktu tahan pada proses injeksi. Zulianto Dwi (2011)Parameter temperatur pada proses injection molding mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap terjadinya cacat warpage. 4

9 1.5 Landasan Teori Plastik adalah polimer rantai panjang atom mengikat satu sama lain. Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang, atau "monomer". Pakar ilmu material, Van lack (1889) berpendapat polimer dihasilkan melalui penggabungan banyak unit tunggal (monom er) menjadi satu rantai molekuler (Djaprie, 2004: 32) Pada dasarnya plastik secara umum digolongkan ke dalam 3 (tiga) macam dilihat dari temperaturnya (Ilham, 2007), yaitu : 1. Bahan thermoplastik (Thermoplastic) yaitu akan melunak bila dipanaskan dan setelah didinginkan akan dapat mengeras. Contoh bahan thermoplastik adalah : Polistiren, Polietilen, Polipropilen, Nilon, Plastik fleksiglass dan Telfon. 2. Bahan Thermoseting (Thermosetting) yaitu plastik dalam bentuk cair dan dapat dicetak sesuai yang diinginkan serta akan mengeras jika dipanaskan dan tetap tidak dapat dibuat menjadi plastik lagi. Contoh Bakelit, Silikon dan Epoksi. 3. Bahan Elastis ( Elastomer) yaitu bahan yang sangat elastis. Contoh bahan elastis adalah : karet sintetis. 1.Polypropylene (PP) Polypropylene adalah sebuah polimer termoplastik yang dibuat oleh industri kimia dan digunakan dalam berbagai aplikasi, diantaranya pengemasan, tekstil, alat tulis, berbagai tipe wadah terpakaikan ulang serta bagian plastik, perlengkapan labolatorium dan komponen otomotif Sifat-sifat polyprophylene serupa dengan sifat-sifat polyethylene. Massa jenisnya rendah (0,90-0,92) g.cm -3 termasuk kelompok yang paling ringan diantara bahan polimer, dapat terbakar bila dinyalakan dibandingkan polyethylene massa jenis tinggi. Sifat tembus cahayanya pada pencetakan lebih baik dari pada polyethylene dengan permukaan mengkilap, penyusutannya pada pencetakan kecil, penampilan dan ketelitian dimensinya lebih baik. 5

10 2. Proses Pembentukan Polimer Ada beberapa teknik pembentukan polimer antara lain injection molding, Blow molding, Extrusion molding,sheet forming dan acuum forming. Banyak kesamaan antara proses pembentukan logam dengan proses pembentukan polimer. 3. Injection Molding Injection molding pada polimer identik pengecoran bertekanan pada logam dan merupakan salah satu teknik pembentukan polimer yang banyak digunakan. Untuk thermoplastik waktu satu siklus proses injection molding singkat (sekitar detik) karena produk langsung membeku setelah diinjeksikan ke dalam cetakan. 4. Cacat produk injection molding Cacat produk yang terjadi pada proses injection molding menurut BASF Corp. (2001) diantaranya: a. Short shot: Kondisi dimana kapasitas lelehan plastik tidak mampu memenuhi kapasitas cetakan atau lelehan plastik pada saat diijeksikan mengeras sebelum memenuhi cetakan. b.warpage: Kondisi dimana produk melengkung atau bengkok. c.sink mark: Kondisi dimana terjadi perbedaan ketebalan permukaan pada permukaan produk. d.flash: Kondisi dimana terdapat material plastik yang lebih ikut membeku di pinggir-pingir produk. 6

11 2. METODE PENELITIAN 2.1 Diagram Alir Penelitian Gambar 1 Skema Diagram Alir Penelitian 7

12 2.2 Bahan dan Alat Penelitian 1. Bahan Biji plastik polypropylene (PP), pipa tembaga, resin, epoxy dan serbuk alumunium. 2. Alat Mesin ertical injection molding, thermometer, thermocontrol, thermocouple, gelas ukur, jangka sorong digital, stopwatch, pompa air, selang air, kunci pas dan kamera HP 3. Alat pengujian CNC Router. 2.3 Langkah Pembuatan Spesimen 1. Mempersiapkan alat dan bahan 2. Selanjutnya pembuatan cetakan (mold) yang akan digunakan untuk membuat spesimen. Langkah awal dalam pembuatan cetakan dengan membuat sebuah rancangan desain berupa sebuah gambar desain yang dibuat dengan bantuan software solidwork. Kemudian dari gambar desain tersebut dijadikan sebagai alat komunikasi dengan operator pengerjaan cetakan di tempat produksi. Bahan yang digunakan untuk pembuatan cetakan menggunakan besi khusus mold dan diproses mengunakan mesin CNC milling untuk mendapatkan akurasi dimensi seperti yang diharapkan. 3. Pembuatan pendingin cetakan dengan metode softtooling dengan saluran pendingin conformal. Pembuatan pendingin dibuat dengan mencampurkan serbuk aluminium dengan epoxy perbandingan campuran 2:1. Dilakukan pengadukan antara serbuk aluminium dan epoxy agar campuran benarbenar merata. Selanjutnya pencetakan pendingin diwadah plat yang sudah disediakan dan saluran pipa tembaga conformal dicetak didalam serbuk aluminium. Pengeringan dibiarkan di udara ruang selama 24 jam agar cetakan pendingin benar-benar kering dan keras. 4. Menyatukan cetakan dan pendingin menjadi satu bagian cetakan dengan menggunakan baut. Selanjutnya cetakan dipasang pada mesin injeksi 8

13 kemudian dilakukan penyetingan dan penyesuaian dengan mesin injeksi yang digunakan. 5. Pembuatan spesimen dengan parameter temperatur setiap temperatur ada tiga spesimen yang dibuat. 6. Pengambilan gambar menggunakan kamera smartphone Microsoft lumia Pengukuran area warpage melalui pemprosesan gambar dengan bantuan software solidwork. 8. Pengolahan data dan menganalisis data untuk membuat sebuah kesimpulan dari penelitian yang dilakukan. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Data Pembuatan Spesimen Dari hasil pembuatan spesimen yang telah dilakukan dengan ariasi suhu C,160 0 C,165 0 C,170 0 C dan C diperoleh data sebagai berikut: Tabel 2. Data pembuatan spesimen Parameter Nilai Temperatur air Temperatur cetakan C 33 0 C Temperatur leleh C Temperatur specimen 57 0 C Tekanan injeksi 25 kgf/cm 2 Waktu tahan 8 detik Dari data yang didapat dalam pembuatan spesimen menunjukan bahwa pada temperatur rendah belum ditemukannya cacat warpage,dan ketika suhu 9

14 dinaikan pada temperatur C C timbul cacat warpage berupa cekungan pada spesimen yang dapat terlihat jelas secara kasat mata. Tabel 3. Data hasil spesimen Temperatur NO ( 0 C) spesimen 1 spesimen 2 spesimen spesimen 1 spesimen 2 spesimen spesimen 1 spesimen 2 spesimen spesimen 1 spesimen 2 spesimen spesimen 1 spesimen 2 spesimen 3 Warpage Tidak Ada 10

15 Pengukuran besaran warpage yang terjadi pada spesimen mendapatkan data sebagai berikut Tabel 4. Data luasan warpage No Temperatur Luas Warpage C spesimen 1 105,70 mm 2 spesimen 2 73,39 mm 2 spesimen 3 107,16 mm 2 rata-rata 95,416 mm C spesimen 1 115,843 mm 2 spesimen 2 102,774 mm 2 spesimen 3 166,82 mm 2 rata-rata 128,479 mm 2 Luas warpage (mm 2 ) Pengaruh temperatur terhadap luas warpage Temperatur ( 0 C) Gambar 7. Histogram hasil pengukuran luasan warpage 11

16 Pengukuran besaran warpage dari data-data yang diperoleh dari percobaan Injection Molding pada temperatur belum ditemukan adanya warpage.pada temperatur pada ketiga spesimen ditemukan adanya warpage dengan besaran terkecil sebesar 73,39 mm 2 dan berturut-turut sebesar 105,70 mm 2 dan 107,16 mm 2 dengan rata-rata 95,416 mm 2 dan cacat warpage membesar menjadi 102,774 mm 2, 115,843 mm 2, dan 166,82 mm 2 pada temperatur dengan nilai rata-rata 128,479 mm 2. Table 5. Hasil pengukuran persentase luasan warpage No Temperatur Warpage Luas(mm 2 ) % C spesimen 1 105,70 8,69 % spesimen 2 73,39 6,04% spesimen 3 107,16 8,81% rata-rata 95,416 7,84% C spesimen 1 115,84 9,53% spesimen 2 102,77 8,45% spesimen 3 166,82 13,73% rata-rata 128,479 10,57% 12

17 presentase warpage (%) Pengaruh temperatur terhadap presentase warpage temperatur ( 0 C) Gambar 8. Histogram hasil pengukuran luasan persentase warpage Dari grafik presentase besaran warpage dapat diketahui pada percobaan C ditemukan cacat pada ketiga spesimen dengan luas terkecil 73,39 mm 2 (1,90%) dan luas terbesar 107,16 mm 2 (2,78%) dan pada temperatur C besarnya warpage yang ada menjadi lebih besar yaitu dengan luasan terkecil 102,774 mm 2 (2,67%) dan luas terbesarnya adalah 166,82 mm 2 (4,33%).Jika di lihat dari data tersebut memperlihatkan bahwa menggunakan temperatur proses C C tidak optimal dalam produksi produk Injection Molding dengan bahan polyprophylene karena tingkat cacat warpage semakin membesar dan sangat beresiko. 4. PENUTUP 4.1 Kesimpulan Dari hasil penelitian yang telah dilakukan pada parameter temperatur terhadap cacat warpage dari produk injection molding, maka dapat diambil kesimpulan hasil sebagai berikut: 1. Dalam penelitian ini secara umum pada suhu C C tidak ditemukan cacat warpage pada spesimen, cacat warpage terjadi ketika suhu mencapai C dengan luas rata-rata warpage sebesar 95,416 mm 2 dan pada suhu C dengan luas rata rata 128,479 mm 2 13

18 2. Temperatur optimal pada peneltian ini yaitu pada temperatur C karena pada temperatur ini proses melting time tercepat terjadi tanpa ditemukannya cacat warpage dan penggunaan energi yang efisien. PERSANTUNAN Puji syukur alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah, rahamat dan hidayah-nya sehingga penyusunan laporan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala hormat ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. sebagai Dekan Fakultas Teknik Uniersitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Ir. Subroto, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Uniersitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Ir.Bibit Sugito, MT, selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan arahan kepada penulis. 4. Bapak Bambang Waluyo Febriantoko, ST, MT selaku pembimbing yang senantiasa memberi koreksi dan bimbingannya. 5. Alm.ayahanda dan Ibunda tercinta yang telah mendukung penuh dan juga kerelaan memberikan dukungan baik moril maupun materil didalam penyusunan Tugas Akhir ini. 6. Kakak-kakakku Ryan Ardianto, Amd, Yudit Noianto, ST dan Handi Aprilianto yang selalu memberi dukungan baik dari moril maupun materil. 7. Semua pihak yang telah membantu, semoga Allah SWT membalas kebaikanmu. DAFTAR PUSTAKA Dwi Anggono Agus(2007) Prediksi Shrinkage Untuk Menghindari Cacat Produk Pada Plastic Injection. Febriantoko B, Apriyanto F.(2011) Pengaruh Ukuruan saluran Pendingin Cetakan Soft Tooling Pada Proses Injeksi Plastik. Simposium Nasional RAPI X FT UMS ISSN :

19 Ferreira, J.C., mateus, A.,(2003) "studies of rafidsoft Tooling with Conformal Channels for Plasticn Injection Moulding", Journal Of Materials Processing Technology. Jerry M. Fischer(2003) "Handbook Of Molded Part Shinkage and Warpage", Plastic Design Library/Wiliam Andrew publishing, Norwlch, NY Joko Prasetya Dwi (2011) Analisa pengaruh waktu tahan terhadap cacat warpage pada proses injeksi plastik bahan polyprophylene M. C. Huang and C. C. Tai., 2001, The effectie factors in the warpage problem of an injection molded part with a thin shell feature, J Mater Process Technol. Susanto(2010) pengaruh metode saluran pendingin pada mould conformal laminasi, mould lurus dan mould conformal soft tooling terhadap cacat produk warpage, sink mark dan pengukuran keselindrisan produk pada mesin manual injection moulding plastic. Zulianto Dwi (2011) Analisa pengaruh temperatur terhadap cacat warpage pada produk Injection Molding berbahan polyprophylene (pp) 15