TUGAS AKHIR ANALISA VARIASI WAKTU PENCETAKAN BOLA PLASTIK BERONGGA TERHADAP PENYUSUTAN DAN KETEBALAN PRODUK PADA PROSES ROTATIONAL MOULDING Diajukan Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh: JOKO NURBIYANTORO NIM : D200 080 066 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA JANUARI 2015
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul: ANALISA VARIASI WAKTU PENCETAKAN BOLA PLASTIK BERONGGA TERHADAP PENYUSUTAN DAN KETEBALAN PRODUK PADA PROSES ROTATIONAL MOULDING Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya. ii
HALAMAN PERSETUJUAN Tugas Akhiryang berjudul Analisa Variasi Waktu Pencetakan Bola Plastik Berongga Terhadap Penyusutan Dan Ketebalan Produk Pada Proses Rotational Moulding, telah disetujui oleh Pembimbing dan telah diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan oleh : Nama : JOKO NURBIYANTORO NIM : D200 080 066 Disetujui pada : Hari : Tanggal : Mengetahui : Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Bambang Waluyo F, ST, MT Tri Widodo B R, ST., MSc., Ph. D. iii
iv
v
MOTTO Anda tidak bisa mengubah orang lain, Anda harus menjadi perubahan yang Anda harapkan dari orang lain (Mahatma Gandhi) Jangan pernah malu untuk maju, karena malu menjadikan kita takkan pernah mengetahui dan memahami segala sesuatu hal akan hidup ini (Joko Nurbiyantoro) Orang yang menuntut ilmu bearti menuntut rahmat, orang yang menuntut ilmu bearti menjalankan rukun Islam dan Pahala yang diberikan kepada sama dengan para Nabi. ( HR. Dailani dari Anas R.A ) vi
ANALISA VARIASI WAKTU PENCETAKAN BOLA PLASTIK BERONGGA TERHADAP PENYUSUTAN DAN KETEBALAN PRODUK PADA PROSES ROTATIONAL MOULDING Joko Nurbiyantoro, Bambang Waluyo F, Tri Widodo B R Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Surakarta Email : joko_nur16@yahoo.com ABSTRAKSI Proses moulding merupakan proses utama dalam pembuatan produk plastik dibanding dengan proses lainnya. Plastik dikenal sebagai suatu bahan serbaguna dan ekonomis yang banyak digunakan untuk berbagai macam produk. Hal ini dikarenakan kelebihan-kelebihan yang dimiliki seperti mudah dibentuk, ringan, tidak mudah pecah, dan lain sebagainya. Selain itu proses rotational moulding juga sangat membantu untuk meminimalkan biaya produksi. Pada penelitian ini proses pembuatan bola plastik berongga dilakukan menggunakan bahan plastik jenis LDPE (low density polyethylene) dengan menggunakan suhu 110 0 secara konstan dengan variasi waktu 25 menit, 30 menit dan 35 menit. Dalam penelitian itu spesimen bola plastik berongga dilakukan pengukuran penyusutan spesimen, pengukuran ketebalan spesimen dan mengetahui foto makro. Dari hasil pengujian pengukuran penyusutan spesimen bola plastik berongga didapat penyusutan terkecil pada waktu 35 menit mengalami rata-rata penyusutan sebesar 1,97 %. Sedangkan penyusutan terbesar terjadi pada waktu 25 menit mengalami rata-rata penyusutan sebesar 2,29 %. Untuk pengujian ketebalan bola plastik berongga didapat ketebalan terkecil pada waktu 35 menit mengalami rata-rata ketebalan sebesar 5,19 mm. sedangkan ketebalan terbesar terjadi pada waktu 25 menit mengalami rata-rata ketebalan sebesar 5,11 mm. untuk pengujian foto makro dapat ditarik kesimpulan pada waktu 25 menit terjadi tahapan initial point contack, pada waktu 30 menit terjadi tahapan Early stage neck growth (short time) atau pertumbuhan leher tahap awal, pada waktu 35 menit terjadi tahapan Late stage neck growth (long time) atau pertumbuhan leher tahap akhir. Kata kunci : moulding, rotational moulding, penyusutan, ketebalan. vii
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb Puji syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat allah SWT atas berkah dan rahmat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan penelitian. Tugas Akhir yang berjudul Analisa Variasi Waktu Pencetakan Bola Plastik Berongga Terhadap Penyusutan Dan Ketebalan Produk Pada Proses Rotational Moulding dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Pada kesempatan ini, penulis dengan ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D,selaku dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Tri Widodo B R, ST., MSc., Ph. D, selaku ketua jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta dan dosen pembimbing pendamping utama yang telah memberi arahan dan selalu meluangkan waktu untuk membimbing dalam penyusunan laporan tugas akhir ini.. 3. Bambang W. Febriantoko, ST, MT, selaku dosen pembimbing utama yang telah membimbing, mengarahkan dan memberi petunjuk dalam penyusunan laporan tugas akhir ini. 4. Muh. Alfatih H, ST, MT, selaku dosen penguji yang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan arahan dalam tugas akhir ini. 5. Ir. H. Masyrukan, MT, selaku pembimbing akademik selama kuliah di Universitas Muhammadiyah Surakarta. 6. Dosen jurusan teknik mesin serta staf tata usaha fakultas teknik mesin universitas muhammadiyah surakarta. 7. Ayah dan ibu tercinta yang selalu berdo a untuk saya, memberi dukungan moril, semangat dan segalanya yang membantu untuk viii
menyelesaikan kuliah selama di Universitas Muhammadiyah Surakarta. 8. Heri Susanto, Mila Wulandari ST, dan keluarga besar yang telah membiayai dan selalu mengarahkan selama saya kuliah ini. 9. Teman-teman pantie yang selalu menemani, membantu baik secara lansung maupun tidak langsung dan selalu memberi motivasi untuk melangkah dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini 10. Bapak Yuli dan bapak Widodo yang telah membantu memperbaiki mesin rotational moulding. 11. Choirunnisa Muslim dan Siti Rahmawati Muslim yang selalu memberi semangat dan motivasi agar cepat menyelesaikan kuliah di Universitas Muhammadiyah Surakarta. 12. Saya ucapkan terima kasih banyak kepada sahabat-sahabatku teknik mesin universitas muhammadiyah surakarta yang tidak bisa saya sebutkan satu per satu.mudah-mudahan kita selalu terjalin silaturahmi. Aamiin. Penulis menyadari bahwa dalam laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis harapkan dengan senang hati. Wassalamu alaikum Wr. Wb. ix
DAFTAR ISI Halaman Judul... Pernyataan Keaslian Skripsi... Halaman Persetujuan... Halaman Pengesahan... Lembar Soal Tugas Akhir... Lembar Motto... Abstrak... Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Gambar... Daftar Tabel... Hal i ii iii iv v vi vii viii x xiii xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan Penelitian... 3 1.3 Batasan masalah... 4 1.4 Manfaat penelitian... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustaka... 7 2.2 Landasan Teori... 9 2.2.1 Mesin rotational moulding... 9 2.2.1.1. Proses pencetakan... 11 2.2.1.2. Proses rotational moulding... 12 2.2.1.3. Keuntunganrotational moulding... 13 2.2.1.4 Kelemahan rotational moulding... 14 2.2.2 Persyaratan bahan... 15 2.2.3 Plastik... 16 2.2.3.1 Bahan thermoplastic... 17 2.2.3.2 Bahan thermosetting... 20 x
2.2.3.3 Bahan elastomer... 22 2.2.3.4 Keuntungan plastik... 22 2.2.3.5 Kerugian plastik... 23 2.2.4 Pemanasan (heating)... 23 2.2.5 Pendinginan(cooling)... 25 2.2.6 Proses monitor... 26 2.2.7 Sensor suhu infrared... 27 2.2.8 Ketebalan produk... 28 2.2.9 Cacat penyusutan (Shrinkage)... 29 2.2.10Sintering... 33 2.2.10.1 Mekanisme sintering... 37 2.2.11 Speed ratio... 38 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Diagram alir penelitian... 40 3.2 Penguraian Diagram Alir... 41 3.3 Tempat penelitian lapangan... 41 3.4 Bahan yang digunakan... 42 3.4.1 Keuntungan LDPE... 42 3.4.2 Sifat-sifat LDPE... 42 3.5 Mesin rotational moulding... 43 3.5.1 Spesifikasi mesin rotational moulding... 43 3.6 Dimensi mould (cetakan)... 45 3.7 Diagram waktu siklus (cycle time)... 47 3.8 Peralatan pendukung... 47 3.9 Diagram alir proses pembuatan spesimen... 54 3.10 Prosedur pembuatan... 55 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa penyusutan(shrinkage)... 57 4.1.1 Penyusutan waktu 25 menit... 57 4.1.2 Penyusutan waktu 30 menit... 59 xi
4.1.3 Penyusutan waktu 35 menit... 60 4.1.4 Penyusutan waktu 25 menit, 30 menit dan 35 menit... 61 4.2 Analisa data pengukuran ketebalan bola... 63 4.2.1 Variasi waktu proses 25 menit... 63 4.2.2 Variasi waktu proses 30 menit... 65 4.2.3 Variasi waktu proses 35 menit... 67 4.2.4 Histogram ketebalan waktu proses 25, 30 dan 35 menit 69 4.3 Foto struktur makro... 70 4.3.1 Waktu 25 menit... 70 4.3.2 Waktu 30 menit... 71 4.3.3 Waktu 35 menit... 72 4.4 Speed ratio... 73 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 74 5.2 Saran... 74 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Proses pencetakan mesin rotational moulding... 11 Gambar 2.2Mesin rotational moulding... 11 Gambar 2.3 Plastik thermoplastic... 17 Gambar 2.4 Plastik thermosetting... 21 Gambar 2.5 Skema garis lengkung tahapan sintering... 29 Gambar 2.6Model 2 partikel... 31 Gambar 2.7Model tahapan menengah... 32 Gambar 2.8Model tahapan akhir... 32 Gambar 2.9 Proses pemadatan sintering... 34 Gambar 2.10Tahap pertama proses sintering... 35 Gambar 2.11Tahap kedua proses sintering... 36 Gambar 2.12Tahap ketiga proses sintering... 36 Gambar 2.13Pertumbuhan ikatan antar partikel... 37 Gambar 2.14Pemodelan partikel... 38 Gambar 3.1 Diagram alir penelitianrotational moulding... 40 Gambar 3.2 Biji plastik LDPE... 43 Gambar 3.3 Instalasi mesin rotational moulding... 44 Gambar 3.4 Desain cetakan prosesrotational moulding... 46 Gambar 3.5 Mould yang digunakan rotational moulding... 46 Gambar 3.6 Waktu siklus... 47 Gambar 3.7 Baut M10... 47 Gambar 3.8Mould... 48 Gambar 3.9 Kaliper... 48 Gambar 3.10 Thermocontrol... 49 Gambar 3.11 Infrared thermometer... 49 Gambar 3.12 Stop watch... 50 Gambar 3.13 Timbangan digital... 50 Gambar 3.14 Kunci pas... 51 Gambar 3.15 Heater... 51 Gambar 3.16 Motor listrik... 52 xiii
Gambar 3.17 Reduser... 52 Gambar 3.18 Digital tachometer... 53 Gambar 3.19 Ember... 53 Gambar 3.20 Diagram alir proses pembuatan spesimen... 54 Gambar 3.21 Pandangan isometrik mesin rotational moulding... 56 Gambar 4.1 Cara pengukuran penyusutan... 57 Gambar 4.2 Histogram rata-rata penyusutan pada variasi 25 menit 58 Gambar 4.3 Histogramrata-rata penyusutan pada variasi 30 menit. 59 Gambar 4.4 Histogram rata-rata penyusutan pada variasi 35 menit 61 Gambar 4.5 Histogram rata-rata penyusutan pada variasi 25 menit, 30 menit dan 35 menit... 61 Gambar 4.6 Pengukuran ketebalan... 63 Gambar 4.7 Grafik pengukuran ketebalan bola 1... 63 Gambar 4.8 Produk yang dihasilkan waktu proses 25 menit dengan diameter spesimen 60 mm... 64 Gambar 4.9 Histogram rata-rata ketebalan waktu proses 25 menit. 64 Gambar 4.10 Grafik pengukuran ketebalan bola 1... 65 Gambar 4.11Produk yang dihasilkan waktu proses 30 menit dengan diameter spesimen 60 mm... 66 Gambar 4.12 Histogram rata-rata ketebalan waktu proses 30 menit 66 Gambar 4.13 Grafik pengukuran ketebalan bola 1... 67 Gambar 4,14 Spesimen variasi waktu proses 35 menit... 67 Gambar 4.15 Produk yang dihasilkan waktu proses 35 menit dengan diameter spesimen 60 mm... 68 Gambar 4.16 Histogram rata-rata ketebalan bola dengan variasi waktu proses 25 menit, 30 menit dan 35 menit... 69 Gambar 4.17Foto makro waktu proses 25 menit... 70 Gambar 4.18 Foto makro waktu proses 30 menit... 71 Gambar 4.19 Foto makro waktu proses 35 menit... 72 xiv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1Melting point thermoplastic... 17 Tabel 2.2Melting point Thermosetting... 21 Tabel 2.3Nilai penyusutan spesimen... 33 Tabel 3.1 Spesifikasi polymer LDPE.... 43 Tabel 4.1 Data rata-rata penyusutan pada variasi waktu 25 menit.. 58 Tabel 4.2 Data rata-rata penyusutan pada variasi waktu 30 menit.. 59 Tabel 4.3 Data rata-rata penyusutan pada variasi waktu 35 menit.. 60 Tabel 4.4 Data rata-rata ketebalan pada variasi 25 menit... 64 Tabel 4.5 Data rata-rata ketebalan pada variasi 30 menit... 65 Tabel 4.6 Data rata-rata ketebalan pada variasi 35 menit... 67 xv