30 BAB IV HASIL YANG DICAPAI DAN MANFAAT BAGI MITRA 4.1 PENDAHULUAN Hasil rancang bangun mesin akan ditampilkan dalam Bab IV ini. Pada penelitian ini Prodak yang di buat adalah Mesin Ekstrusi Cetak Pellet Plastik, Hasil perancangan akan didiskusikan untuk mengetahui sistem kerja dari mesin ekstrusi cetak pellet plastik yang telah kami buat. 4.2 HASIL PERANCANGAN Gambar 4.1 Mesin Ekstrusi Cetak Pellet Plastik
31 Spesifikasi mesin hasil rekayasa perancangan adalah sebagai berikut : 1. Screw Diameter Poros Screw Ø 20 mm dan Ulir dengan Ø 35 Type ulir square 4 TPI Material yang dipilih adalah St 60. 2. Barrel, Diameter dalam 35 mm dan Diameter luar 91 mm. 3. Motor listrik dengan daya 0,4 hp, 1420 rpm. 4. Reducer 1 : 6 5. Band heater 400 watt, 220 Volt. 3 Pcs. 6. V-belt type A 449 4.3 PERBEEDAAN MESIN EKSTRUDER YANG DI RANCANG DAN MESIN EKSTRUDER SKALA PABRIK Mesin ekstrusi bukanlah barang asing lagi didunia industry, mesin yang ada saat ini memliki spesifikasi untuk industry skala menengah keatas. Sedangkan mesin yang kami rancang diperuntukan untuk industry rumahan dan skala kecil. Perbedaan dengan mesin yang telah kami rancang adalah sebagai berikut;
32 Tabel 4.1 Perbedaan Mesin Hasil Perancangan dan Mesin Skala Industri Besar/Pabrik No. Keterangan Mesin Ekstrusi Hasil Skala Pabrik Perancangan 1 Mesin / Penggerak Diesel, Motor LIstrik Motor Listrik Band Heater, 2 Pemanas Finned heater, Band Heater Cadride Heater 3 Reduser Gearbox Gearbox,Pulley 4 Molding Screw Molding Screw Molding Gilingan/Cacah 5 Material Lembaran 6 System pelumeran Dua kali proses Satu kali proses 7 Hasil 25-30 Kg/Jam 7 Kg/Jam 8 Daya Listrik 6000 7000 Watt 1300 Watt 9 Harga Mesin Rp 70.000.000 Rp 5.546.000 Catatan Kusus untuk jenis plastik PP daun dan lembaran Dari tabel dapat disimpulkan bahwa, mesin yang telah kami rancang mampu bersaing dengan mesin industry skala besar. Kesimpulan yang diperoleh berdasarkan harga mesin dan juga konsumsi listrik yang digunakan. 4.4 ANALISIS BIAYA PERANCANGAN Dalam perancangan mesin ektrusi ini, dirancangan untuk produksi industri rumahan. Biaya yang dibutuhkan untuk perancangan mesin ektrusi ini haruslah sesuai dengan harga dipasaran dan terjangkau untuk pelaku-pelaku industri rumahan. Berikut adalah biaya yang dibutuhkan dalam perancangan;
33 Tabel 4.2 Estimasi Harga Perancangan Mesin No Keterangan Jumlah Material Harga Total Harga 1 Permesinan Bubut 10 Jam 30.000/jam Rp. 300.000 Milling 3 Jam 30.000/jam Rp. 90.000 Las 3 Jam 20.000/jam Rp. 60.000 2 Sewa alat Gerinda tangan (1 unit) 14 Jam 15.000/jam Rp. 210.000 Bor tangan ( 1 unit ) 14 jam 15.000/jam Rp. 210.000 3 Material Screw 1 Pcs St.60 1.500.000/pcs Rp. 1.500.000 Motor 1 Pcs 0,4 HP 350.000/pcs Rp. 350.000 GearBox 1 Pcs 1 : 6 800.000 /pcs Rp. 800.000 Pulley 2 Pcs Baja 35.000/pcs Rp. 75.000 Belt 1 Pcs A-449 45.000/pcs Rp. 45.000 Barrel 1 Pcs SS400 400.000/pcs Rp. 400.000 Hopper 1 Pcs SS400 50.0000/pcs Rp. 50.000 Dies 1 Pcs SS400 250.000/pcs Rp. 250.000 Flanges 2 Pcs SS400 35.000/pcs Rp. 70.000 Bearing ID 20 mm 2 Pcs FBJ 50.000/pcs Rp. 100.000 Housing Bearing 2 Pcs FBJ 150.000/pcs Rp. 300.000 4 Elektrikal Kabel anti panas 6 Meter 3500/meter RP. 21.000 Band Heater 3 Pcs 200.000/pcs Rp. 600.000 MCB 2 Pcs 20.000/pcs Rp. 40.000 Kontaktor 1 Pcs 150.000/pcs Rp. 150.000 Thermokopel 1 Pcs Manual 200.000/pcs Rp. 200.000 Total Harga : RP. 5.546.000,-
34 4.5 PEMILIHAN SCREW Screw molding yang di pakai pada perancangan ini adalah type molding. Screw type ini biasa di aplikasikan pada proses injection molding. Dengan material yang berbahan ST60 dan tegangan tarik 60 Kg/mm dan daya tahan terhadap panas sampai dengan 500 C. Screw dengan jenis material inilah yang paling efisien dari jenis lain yang ada. 4.6 TEMPERATUR YANG DIHARAPKAN Untuk dapat melumerkan plastik jenis polypropylene yang mempunyai titik mold 175 C (Table 2.1). Temperatur yang diharapkan pada pemanasan barel dengan temperatur awal 25 o C di gunakan Persamaan 2.2 sebagai berikut: Dimana : M : 6 kg ( pengukuran dengan timbangan digital ) c : 460 J kg. K T 1 : 175 o C (titik molding Polypropilene) T 2 : 25 o C Q = 6 x 460 ( k K) (175-25) kg = 414000 J Jumlah kalor pada barrel adalah 414000 J. Maka : 414000 = 4. 460 (T a 25) = 414000 4.460 = 175 C
35 Untuk mendapatkan panas yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur barrel dan mendapatkan titik mold plastik polypropylene maka, Temperatur yang diharapkan + Titik Mold Polypropilene = Panas yang dibutuhkan untuk menaikan temperature Barell (175 C + 175 C = 350 C) Jadi, total temperatur yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur barrel adalah 350 C. Dari hasil perhitungan inilah yang selanjutnya akan digunakan untuk penggunaan heater yang dipakai pada mesin ekstrusi cetak pellet plastik. 4.7 PEMILIHAN PEMANAS ELEKTRIK Dalam pemilihan pemanas elektrik, ada beberapa hal yang harus di perhatikan seperti target panas yang di inginkan, waktu pemanasan awal, dari benda kerja yang di panaskan, dan panas dari matrial yang di panaskan, untuk menentukan ukuran heater, menggunakan rumus 2.1 sebagai berikut : Massa barrel ( m ) : 6 kg ( pengukuran dengan timbangan digital ) Panas jenis matrial besi ( C ) : 0,113 kal g C Target panas yang di capai : 350 o C Temperatur ruang : 25 o C Waktu pemanasan ( t ) : 60 menit ( 1 jam ) Efiensi ( n ) : 0,1 0,5 P = 6 x 0,113 x (350 25) 860 x 1 x 0,25 = 1,0249 k Watt = 1024,9 Watt. Diketahui daya heater yang dibutuhkan adalah 1024,9 Watt. Untuk mempermudah pembelian karena ketidak tersediaan komponen dipasaran, maka diputuskan menggunakan heater dengan kapasitas 1300 Watt. Untuk jenis pemanas elektrik yang di pilih adalah band heater karena dapat disesuaikan dengan barrel yang berbentuk silinder.
36 Untuk memudahkan dalam pembelian maka Heater 1300 Watt di bagi menjadi 3 bagian yang masing-masing heater berdaya 500 Watt pada dies, 400 Watt pada barrel dan 400 Watt pada hopper. 4.8 PEMILIHAN MOTOR LISTRIK Dari hasil perhitungan (D Setiawan. TA 2017), spesifikasi motor yang didapat adalah: Daya motor Putaran Motor Tegangan motor = 186,5 Watt = 1420 rpm = 220 V Menentukan spesifikasi motor, bertujuan untuk mengetahui seberapa besar daya listrik yang digunakan dan kecepatan putar motor listrik. 4.9 PEMILIHAN GEARBOX Gearbox sebagai tranmisi di pilih pada perancangan ini, karena mampu menurunkan putaran langsung dari motor ke poros screw. Tipe gearbox yang dipilih pada perancangan ini adalah Tipe 1 : 6. Dengan putaran motor 1420 rpm pada desain dan di transmisikan oleh gearbox ke poros screw, maka akan menghasilkan putaran yang pelan, tujuannya agar plastik yang meleleh dapat teraduk rata. Karena untuk mendapatkan hasil lelehan yang berkualitas, kecepatan screw harus di buat pelan dan berputar dengan kecepatan rendah. 4.10 PENGUJIAN DAN ANALISIS Tujuan dari pengujian mesin adalah untuk mengetahui sejauh mana mesin beroperasi dan meneliti apa saja kekurangan pada mesin. Agar dapat di perbaharui dan dapat disempurnakan lagi. Pada pengujian, data yang dipersiapkan adalah sebagai berikut: Matrial uji : Polypropilene ( pp ) Berat Material : 4 Kg
37 Set. Termocople Pemanas Listrik Temperatur ruang Ukuran Mold : 175 0 C : 1300 watt : 25 0 C : Diameter 5 mm Rpm : 1420 Rpm ( Spesifikasi Motor Pada Mesin ) 4.10.1 Langkah - Langkah Pengujian beberapa langkah pada proses pengujian, adlah sebagai berikut: Langkah 1 Memasukan material kedalam hopper dan menyalakan stop watch untuk mengetahui start awal sampai finish. Gambar 4.2 Memasukan Material Plastik
38 Langkah 2 Gambar 4.3 Memastikan Material Masuk Kedalam Barrel Memastikan temperatur barrel tetap pada suhu 160 0 C. Gambar 4.4 Mengukur Temperatur Barrel Langkah 3 Menyalakan Motor penggerak Screw. Gambar 4.5 Mengukur Temperatur Barrel
39 Gambar 4.6 Menyalakan Motor Penggerak Screw Gambar 4.7 Pelastik Mulai Melumer Hasil Ekstrusi Gambar 4.8 Hasil Proses Ekstrusi Gambar 4.9 Produk Hasil Ekstrusi
40 4.10.2 Pengujian Panas Barrel Pengambilan data kenaikan suhu, disusun menjadi tabel, seperti berikut; Tabel 4.3 Data hasil pengukuran panas pada barrel ( ⁰C ) Temperatur No. Waktu (menit) Permukaan Barrel ( C) 1 10 50 2 15 60 3 20 90 4 30 100 5 40 120 6 50 135 7 60 140 8 80 155 9 90 175 Pengujian Panas Barrel bertujuan untuk mengetahui, berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan temperatur panas pada barrel dan mengetahui waktu yang tepat untuk memasukan plastik kedalam mesin untuk proses pelumeran. Pada pengujian panas dilakukan 3 (Tiga) kali pengujian. Hasil pengujian disusun seperti tabel berikut ; Tabel 4.4 Data Hasil Uji Mesin Pengujian Temperatur ( 0 C) Waktu Kenaikan Temperatur (menit ) Hasil Pengujian Pengujian Pertama 135 0 C 50 Pelastik Tidak Melumer dengan sempurna Pengujian Kedua 155 0 C 80 Pelastik melumer sempurna Pengujian Ketiga 175 0 C 90 Pelastik hangus
41 Titik Mold Plastik PP adalah 175 C Temperature ºC 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 10' 15' 20' 30' 40' 50' 60' 80' 90' Waktu dalam menit ( ' ) Gambar 4.10 Grafik Temperatur Dinding Luar Barrel Pengujian Pertama, Plastik tidak melumer sempurna Pengujian Kedua, Plastik melumer sempurna Pengujian Ketiga, Plastik melumer akan tetapi plastik hangus Keterangan Grafik: Dari grafik diatas dapat disimpulkan, bahwa lama waktu untuk mendapatkan panas yang sesuai dengan untuk mendapatkan hasil baik adalah pada temperature 155 0 C dengan lama pemanasan barrel 80 menit. Perbedaan Hasil Pengujian Pertama, Kedua dan Ketiga
42 Tabel 4.5 Perbedaan Hasil Pengujian dengan Beda Temperatur Pengujian Temperatur dan Waktu Hasil Ekstrusi Keterangan Pengujian Pertama 135 0 C 50 menit Pada pengujian pertama hasil lumeran yang didapat pellet plastik berbentuk gelap dan bertekstur getas Pengujian Kedua 155 0 C 80 menit Pada pengujian kedua hasil lumeran yang didapat pellet plastik berbentuk abu-abu bening dan bertekstur elastic Pengujian Kedua 175 0 C 90 menit Pada pengujian kedua hasil lumeran yang didapat pellet plastik berbentuk hitam pekat dan hangus
43 Kesimpulan dari uji coba mesin adalah: Jadi, data yang di pakai pada saat proses pengujian mesin adalah dengan data pengujian ke-2, karena pada saat penggujian pertama, plastik bertekstur getas dikarenakan kekurangan panas dan pengujian ketiga plastik menjadi hangus dikarenakan panas berlebihan. Produk pellet plastik yang dapat dijual di pasaran haruslah elastis dan berwarna bening, tujuannya agar dapat di lumerkan kembali dan dpat di cetak ulang sesuai kebutuhan. Maka dengan pengujian yang kedua dapat disimpulkan, bahwa mesin cetak pellet plastik yang telah di rancang dapat beroperasi dan dapat memproduksi biji plastik.