BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Pendekatan Penelitian Pendekatan penelitian adalah metode yang digunakan untuk mendekatkan permasalahan yang diteliti sehingga dapat menjelaskan dan membahas permasalahan secara tepat. Tugas akhir ini menggunakan metode penelitian jenis pengujian alat dan eksperimen. Pengujian adalah penelitian dengan melakukan uji coba terhadap suatu alat untuk mendapatkan data. Pengujian yang dilakukan dengan meleburkan limbah plastik. Pola pendekatan yang diambil adalah dengan one shot model dimana pendekatan menggunakan beberapa kali pengumpulan data. Data tersebut diambil dari proses penelitian terhadap alat yang telah dirancang. Waktu dan Tempat Penelitian : 1. Perancangan dilakukan pada bulan Agustus 2015 - September 2015. 2. Tempat pelaksanaan dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin UMB (Universitas Mercu Buana) 13
14 3.2 Diagram Alir Proses Penelitian Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Penelitian
15 3.3 Proses Perancangan Alat 3.3.1 Persiapan Alat dan Bahan Plastik Dalam pembuatan alat peleburan limbah plastik daur ulang biji plastik sederhana memerlukan beberapa peralatan yang harus disiapkan agar proses peleburan dapat berjalan dengan lancar dan hasil yang sempurna, peralatan tersebut yaitu sebagai berikut: Alat kerja: 1. Gerinda (mesin potong) 2. Alat Ukur (meteran, jangka sorong) 3. Las Argon 4. Spidol 5. Penggaris 6. Mesin Bor 7. Mesin Roll Bahan: 1. Plat Stainless steel ketebalan 2 mm 2. Pipa diameter 16 mm 3. Selang Air diameter 18 mm 4. Kabel Listrik panjang 200 cm 5. Limbah botol plastik 6. Gunting
16 7. Tungku 8. Air 3.3.2 Proses Perancangan Pada tahap ini semua bahan yang telah di kerjakan dan di bentuk sesuai dengan ukuran alat, maka akan di buat menjadi satu rangkaian utuh sehingga dapat menjadi alat pelebur plastik sederhana. Yang terdiri dari penggabungan semua komponen yang telah di rancang: 1. Tabung pelebur 2. Band Heater 3. Nozzle Heater 4. Ego Thermostat 5. Thermometer 6. Lampu panel 7. Penyangga tabung 8. Kipas
17 Proses perakitan alat pelebur plastik: Gambar 3.2 Proses perakitan alat pelebur plastik
18 Langkah kerja atau tahapan pembuatan alat peleburan plastik dapat diilustrasikan dalam flow chart sebagai berikut : Gambar 3.3 Flow chart proses perancangan alat pelebur plastik
19 Keterangan Flow chart : 1. Persiapan alat dan bahan stainless steel dengan tebal 2 mm. 2. Potong plat berbentuk segi empat dengan ukuran panjang 600 mm dan lebar 250 mm. 3. Masukan plat ke mesin rol dengan cara memutar poros engkol hingga berbentuk lingkaran tabung untuk meletakan Heater Band, suhu Heater Band mencapai 300C. 4. Las bagian plat yang menyambungkan garis lurus hingga menjadi tabung dengan menggunakan las argon. 5. Potong plat hingga berbentuk kerucut dengan sudut kemiringan 20⁰. 6. Las bagian bawah penyambung tabung ke kerucut hingga tidak ada kebocoran. 7. Potong plat ujung kerucut dan las pipa dengan ukuran diameter 31 mm dan tinggi 50mm untuk pemasangan Nozzle Heater, suhu Nozzle Heater mencapai 200C. 8. Potong pipa dengan ukuran diameter 18 mm dengan tinggi 30 mm, las kembali untuk penyambung dari pipa Nozzle Heater. 9. Bor bagian samping atas tabung dan siapkan pipa dengan ukuran diameter 16 mm dan panjang 350 mm, untuk pemasangan pipa pembuangan asap. 10. Las pipa tersebut ke bagian atas tabung dan tekuk dengan jarak ukuran 50 mm lalu panjang 300 mm. 11. Siapkan selang, pasang selang sebagai penyambung pipa penyalur asap dan pasang kipas 9 volt ke tabung untuk pembuangan asap dari mesin pelebur.
20 3.4 Bahan Plastik dan Alat Pelebur 3.4.1 Bahan Plastik Botol plastik adalah termasuk golongan Polyethylene Terephthalate (PET), merupakan resin polyester yang tahan lama, kuat, ringan dan mudah dibentuk ketika panas. Kepekatannya adalah sekitar 1,35 1,38 gram/cc, ini membuatnya kokoh, rumus molekulnya adalah (-CO-C6H5-CO-O-CH2-CH2-O-)n. Polyethylene terephthalate (PET) bersifat jernih dan transparan, kuat, tahan pelarut, kedap gas dan air, melunak pada suhu 180C dan mencair dengan sempurna pada suhu 200C. Tidak untuk air hangat apalagi panas, Untuk jenis ini, disarankan hanya untuk satu kali penggunaan dan tidak untuk mewadahi pangan dengan suhu kurang dari 60C. Gambar 3.4 Bahan botol plastik
21 3.4.2 Alat Pelebur Untuk melakukan proses peleburan, sebelumnya dilakukan perancangan komponen. Adapun komponen yang digunakan antara lain: Tabung Pelebur Gambar 3.5 Tabung pelebur Tabung ini terbuat dari stainless steel, menggunakan plat stainless steel agar mendapatkan hasil panas yang maksimal dalam proses peleburan. Keterangan Tabung peleburan: 1. Diameter : 200 mm 2. Tinggi : 250 mm 3. Kapasitas tabung : ± 1 kg 4. Kontruksi Tabung Pelebur : 1. Bahan Tabung : Plat Stainless steel 2. Diameter : 200 mm 3. Tinggi : 250 mm 4. Ketebalan Plat Tabung : 2 mm 5. Kapasitas Tabung : 1Kg (Kantong Karung)
22 6. Hasil Peleburan : ± 500 gr 5. Luas Lingkaran : π r² : 3,14 x 200² : 125600 mm² : 0,125600 mm² 6. Volume tabung : πr 2 xt : 3,14 x 200² x 250 mm : 31400000 mm ³ Jadi volume tabung peleburan adalah 31400000 mm³ atau 0,031400 m³ Luas Permukaan Tabung : 2πr(r + t) : 2 x 3,14 x 100 ( 100 + 250 ) : 628 ( 350 ) : 219800 mm² : 0,2198 m² Jadi bahan plat yang di gunakan untuk membuat tabung 219800 mm². Band Heater (Pemanas Plastik) Gambar 3.6 Band Heater
23 Band Heater berbentuk seperti tabung berfungsi memanaskan silinder dengan dimensi tertentu. Ukuran bisa menyesuaikan dengan silinder yang akan dipanaskan. Band Heater pada umumnya ada dua jenis yaitu Band Heater standart material full plat sedangkan yang kedua Band Heater ceramic yang materialnya terbuat dari ceramic. Band Heater ini merupakan salah satu komponen pada alat pelebur dan cukup mudah untuk pemasanganya. Nozzle Heater Gambar 3.7 Nozzle Heater Seperti Band Heater, Nozzle Heater juga dipergunakan untuk memanaskan tabung, perbedaannya diameter Nozzle Heater lebih kecil. Nozzle Heater dan Band Heater paling banyak dipergunakan untuk barrel mesin extruder dan injection plastik. Pada pipa tabung terpasang Band Heater dan pada ujung pipa pengeluaran cairan plastik terpasang Nozzle Heater.
24 Ego Thermostat Gambar 3.8 Ego Thermostat Ego Thermostat dipergunakan untuk sensor panas dan bisa untuk menyambung dan memutuskan arus listrik apabila temperatur yang diinginkan telah tercapai dan mempertahankan temperature mesin sehingga dicapai temperatur yang ideal. Thermometer Gambar 3.9 Thermometer Thermometer adalah untuk mengukur suhu di dalam ruang tabung peleburan. Bukan hanya untuk mengukur suhu, termometer bimetal di gunakan sebagai acuan
25 peneliti dalam mengatur besar kecilnya suhu didalam ruang peleburan plastik. Jika termometer menunjukan suhu yang melebihi batas maksimal maka pengaturan dari ego thermostat dikecilkan, hal ini bertujuan agar tidak terjadi over heat di dalam ruang peleburan. Pipa (Penyalur cairan plastik) Gambar 3.10 Pipa (penyalur cairan plastik) Pipa ini merupakan salah satu komponen pada alat peleburan. Pipa ini digunakan pada peralatan peleburan yang akan dibuat, Pipa ini terdapat dibawah tabung pelebur untuk pengeluaran plastik yang telah di lebur. Keterangan : Panjang pipa : 15 mm Diameter pipa : 10 mm Bahan Tube : Stainless Steel
26 Pipa (pembuangan asap peleburan plastik) Gambar 3.11 Pipa (pembuangan asap pelebur plastik) Pipa ini bagian dari tabung pelebur plastik dimana pipa ini berada disamping bagian tabung, pipa ini berguna untuk membuang asap pada peleburan plastik yang berada di dalam tabung dan asap yang di keluarkan akan di buang kedalam tabung yang berisi air. Keterangan : Panjang pipa Diameter Bahan Tube : 300 mm : 16 mm : Stainless Steel Selang (penyambung pembuang asap) Gambar 3.12 Selang (penyambung pembuang asap)
27 Selang ini adalah bagian tambahan dari pipa, selang disambungkan ke pipa lalu eratkan klem antara selang dan pipa untuk pembuangan asap limbah peleburan plastik. Keterangan : Diameter selang Panjang selang : 18 mm : 300 mm Pipa (Nozzle Heater) Gambar 3.13 Pipa (Nozzle Heater) Pipa ini untuk menyambungkan ke cerobong kerucut tabung peleburan dan pipa ini untuk pemasangan nozzle heater agar pemanasan plastik terjaga dan pipa terletak dibagian bawah tabung. Keterangan : Panjang pipa : 50 mm Diameter pipa : 30 mm
28 Persiapan Bahan Plastik Gambar 3.14 Persiapan bahan plastik Jenis plastik yang dilebur adalah Polyethylene Terephthalate (PET) sebelum memulai proses peleburan, hal yang perlu dilakukan adalah mempersiapkan bahanbahan yang akan di lebur, menimbang berat bahan plastik agar dapat mengetahui berapa berat bahan yang akan di lebur dan memotong bahan plastik menjadi ukuran kecil tujuannya adalah agar bahan plastik lebih cepat meleleh dan tabung dapat lebih banyak menampung bahan plastik.
29 Tungku (cetakan plastik) Gambar 3.15 Tungku (cetakan plastik) Tungku ini berfungsi untuk penampungan aliran plastik yang telah dilebur, tungku (cetakan plastik) berbagai macam bentuk sesuai dengan keinginan tungku seperti apapun bentuknya. Setelah di cetak biji plastik diberi air untuk pendinginan, penempatan tungku ini ada di bawah pipa penyaluran plastik. Lampu Panel Gambar 3.16 Lampu panel
30 Lampu panel ini adalah bagian dari alat peleburan plastik, lampu ini berfungsi untuk menandakan terjadinya kontak listrik dengan heater jika lampu mati telah terjadi tidak berjalanya listrik karena heater yang diatas berjalan secara otomatis jika lampu mati maka hidupkan kembali dengan memutar pengaturan ego thermostat dengan suhu yang lebih tinggi. Penyangga Alat Pelebur Gambar 3.17 Penyangga Alat Pelebur Penyangga ini befungsi sebagai wadah untuk meletakan tabung pelebur dan komponen lainnya dalam proses peleburan. Kipas Gambar 3.18 Kipas berlangsung. Kipas ini berfungsi untuk mengurangi asap selama peleburan plastik
31 3.5 Memasukan Bahan Material Setelah bahan plastik yang akan dilebur di potong kecil-kecil, bahan plastik dimasukan kedalam tabung pelebur dengan menekan bahan plastik sampai padat agar bahan plastik lebih cepat mencair. 3.6 Pengecekan Tabung Pelebur, Heater Band, Heater Nozzle, EgoThermostat Langkah ini bertujuan untuk menjalankan alat pelebur dengan lancar, Heater Band harus di rapatkan dengan kuat agar panas yang di hantarkam ke tabung lebih cepat panas dan proses peleburan plastik lebih cepat mencair, proses pemasangan Heater Nozzle sama seperti Heater Band, jika semua sudah siap maka letakan tabung dan komponen pada penyangga 3.7 Proses Peleburan Plastik Setelah Pengaturan posisi dan pengisian bahan plastik kedalam tabung pelebur selesai maka heater dapat di aktifkan untuk memanaskan tabung pelebur. Pada proses pendidihan plastik dalam tabung pelebur, tekanan awal yang digunakan pada proses ini adalah 120C, bahan plastik yang berada di dalam tabung pelebur akan melunak pada suhu 180⁰C dan mencair secara sempurna pada suhu 200C.
32 3.8 Proses Pengambilan Data Untuk mengetahui proses kerja alat pelebur limbah plastik menjadi biji plastik, maka dilakukan pengujian untuk mengambil data operasi yang akan memberikan gambaran kinerja alat tersebut. Parameter yang di ambil dalam langkah pengujian yaitu: 1. Berat Bahan Material Gambar 3.19 Menimbang Potongan Plastik. Sebelum melakukan proses peleburan, langkah yang diambil terlebih dahulu yaitu dengan melakukan penimbangan bahan plastik untuk dapat mengetahui jumlah dan berat bahan yang akan dimasukkan kedalam tabung pelebur.
33 2. Memasukan Bahan Plastik Kedalam Tabung Gambar 3.20 Memasukan Bahan Kedalam Tabung Pelebur Masukan potongan bahan plastik kedalam tabung pelebur dengan ditekan agar potongan plastik lebih cepat meleleh bahan plastik tersebut. 3. Temperatur Peleburan Plastik cair peleburan. Gambar 3.21 Temperatur Peleburan Plastik Pengambilan suhu pada saat melakukan proses peleburan, dimulainya pada titik
34 4. Waktu Proses Peleburan Pengambilan waktu pada saat melakukan proses peleburan yaitu dengan mencatat waktu, pada saat dimulainya proses peleburan dan pada saat proses peleburan selesai. 5. Proses Penampungan Cairan Biji Plastik Gambar 3.22 Proses Penampungan Cairan Biji Plastik Setelah terjadi proses peleburan kemudian cairan biji plastik mengalir melalui pipa spiral, keluar menuju tungku dan tempat penampungan diberi air untuk pendinginan biji plastik. Proses ini terus - menerus sampai bahan plastik mencair.