PENGARUH VARIASI WAKTU TERHADAP CACAT DAN KETEBALAN PRODUK PLASTIK PADA PROSES ROTATIONAL MOLDING

TUGAS AKHIR PENGARUH VARIASI WAKTU TERHADAP CACAT DAN KETEBALAN PRODUK PLASTIK PADA PROSES ROTATIONAL MOLDING Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun : TOMI ARDIANTO NIM : D 200 050 167 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA Oktober 2011 i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul: PENGARUH VARIASI WAKTU TERHADAP CACAT DAN KETEBALAN PRODUK PLASTIK PADA PROSES ROTATIONAL MOLDING yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, Sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari tugas akhir yang sudah diduplikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagai mana mestinya. Surakarta,19 Oktober 2011 Yang menyatakan, Tomi Ardianto ii

HALAMAN PERSETUJUAN Tugas Akhir berjudul : PENGARUH VARIASI WAKTU TERHADAP CACAT DAN KETEBALAN PRODUK PLASTIK PADA PROSES ROTATIONAL MOLDING telah disetujui dan diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan oleh : Nama : TOMI ARDIANTO Nim : D200 050 167 Disetujui pada Hari Tanggal :.. :.. Mengetahui, Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Bambang Waluyo F, ST. MT Ir. H. Masyrukan, MT iii

HALAMAN PENGESAHAN Tugas Akhir dengan judul: PENGARUH VARIASI WAKTU TERHADAP CACAT DAN KETEBALAN PRODUK PLASTIK PADA PROSES ROTATIONAL MOLDING telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh gelar sarjana S1 pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Dipersiapkan oleh : Nama : TOMI ARDIANTO Nim : D200 050 167 Disahkan pada Hari :.. Tanggal :.. Tim Penguji Ketua : Bambang WF, ST. MT... Anggota 1 : Ir. H. Masyrukan, MT... Anggota 2 : Ir. Agus Hariyanto, MT... Mengetahui, Dekan, Ketua Jurusan, Ir. Agus Riyanto, MT Ir. Sartono Putro, MT iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR v

MOTTO Tidak ada rahasia untuk mengapai kesuksesan Sukses itu dapat terjadi karena persiapan, kerja keras dan mau belajar dari kegagalan (General Collin Powell) Allah meninggikan orang yang beriman di antara kamu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan, beberapa derajat (Q.S. Al-Mujaadalah: 11) Perumpamaan ilmu Allah melebihi tujuh samudera lautan luas, sedangkan manusia di anuggerahi setetes ilmu dari ilmunya. Setetes ilmu membawa manusia kepada puncak peradaban. Dan apabila ilmu itu dipercikkan oleh Allah melebihi kadarnya kepada manusia, maka niscaya manusia akan gila (Penulis) vi

PENGARUH VARIASI WAKTU TERHADAP CACAT DAN KETEBALAN PRODUK PLASTIK PADA PROSES ROTATIONAL MOLDING Tomi Ardianto, Bambang Waluyo Febriantoko, Masyrukan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A.Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura. Email : Tomy_ardiant@yahoo.com ABSTRAKSI Salah satu proses dalam pembentukan plastik (molding) adalah dengan menggunakan proses rotational molding. Proses ini umumnya digunakan untuk menciptakan produk besar dan berongga. Tingkat efektifitas waktu proses sangat mempengaruhi prosentase cacat dan ketebalan produk hasil pencetakan. Dengan mengoptimalkan waktu proses diharapkan dapat meminimalisir cacat dan menghasilkan ketebalan produk yang baik. Dalam eksperimen proses rotational molding ini melakukan percobaan pembuatan produk berbentuk bola dan terdapat rongga didalamnya dengan bahan baku Polypropylene (pp). Dimensi bola yang direncanakan dengan diameter luar 60 mm, diameter rongga 56 mm dan ketebalan 2 mm. Proses rotational molding menggunakan perbandingan putaran 2:1 dengan kecepatan putaran sumbu utama 20 rpm, sumbu kecil 30 rpm, dan temperature leleh pp 160 ºC. Menggunakan variasi waktu proses yaitu 45 menit, 60 menit, dan 90 menit. Mold yang digunakan terbuat dari bahan baja ST 37, dan pembuatan mold menggunakan proses CNC. Dari hasil analisis waktu proses terhadap prosentase cacat dan ketebalan produk. Bahwa menggunakan variasi waktu proses 60 menit lebih baik dari variasi waktu proses 45 menit dan 90 menit, karena tingkat pemanasan plastik sangatlah berpengaruh terhadap cacat dan ketebalan produk. Jika plastik terlalu cepat dipanaskan akan mengakibatkan butiran plastik tidak mencair dengan sempurna dan tidak melekat pada dinding cetakan, sebaliknya jika plastik terlalu lama dipanaskan akan menyebabkan menurun dan berkurangnya kekuatan impak dari produk tersebut. Kata-kata kunci: Rotational molding, waktu proses, cacat produk. vii

KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr.Wb Syukur Alhamdullilah, Penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini PENGARUH VARIASI WAKTU TERHADAP CACAT DAN KETEBALAN PRODUK PLASTIK PADA PROSES ROTATIONAL MOLDING dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : 1. Ir. Agus Riyanto, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan dan Pembimbing Akademik Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bambang Waluyo Febriantoko, ST, MT, selaku dosen pembimbing utama yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 4. Ir. H. Masyrukan, MT, selaku dosen pembimbing pendamping yang telah meluangkan banyak waktu untuk memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 5. Ir. Agus Hariyanto, MT selaku dosen penguji yang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan arahan dalam Tugas Akhir ini. viii

6. Dosen Jurusan Teknik Mesin beserta Staf Tata Usaha Fakultas Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. 7. Ayah dan Ibu tercinta dan seluruh keluarga besar, yang telah memberikan dukungan baik moril maupun material didalam penyusunan Tugas Akhir ini. 8. Satu tim Abid Nur Fajri, Tunggul Prakoso, Terima kasih atas kerja sama dan bantunya selama kerja dilapangan. 9. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, semoga bantuan yang diberikan menjadi amalan kebaikan di sisi Allah SAW. Amin. 10. Sahabat-sahabatku Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta terima kasih semuanya dan semoga silahturahmi kita selalu terjalin. Amin. Penulis menyadari bahwa dalam laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karna itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima kasih dengan senang hati. Wassalamu alaikum Wr.Wb Surakarta19 Oktober 2011 Tomi Ardianto ix

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR... ii HALAMAN PERSETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR... v LEMBAR MOTTO... vi ABSTRAK... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR TABEL... xvi DAFTAR SIMBOL... xvii DAFTAR LAMPIRAN... xviii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Tujuan Penelitian... 3 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Manfaat Penelitian... 4 1.5. Metode Penulisan... 4 1.6. Sistematika Penulisan... 5 BAB II DASAR TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka... 7 2.2. Landasan Teori 2.2.1. Rotational Molding... 9 2.2.1.1. Proses Pencetakan... 9 2.2.1.2. Keuntungan... 10 2.2.1.3. Keterbatasan... 11 x

2.2.1.4. Persyaratan Bahan... 11 2.2.1.5. Perbandingan Putaran (speed ratio)... 12 2.2.1.6. Pemanasan (the oven)... 13 2.2.1.7. Pendinginan (cooling)... 14 2.2.2. Plastik... 15 2.2.2.1. Sifat-sifat Plastik... 15 2.2.2.2. Macam-macam Plastik... 16 2.2.3. Ketebalan Produk... 20 2.2.4. Cacat Produk... 21 2.2.4.1. Penyusutan (shrinkage)... 21 2.2.4.2. Gelembung (bubble)... 22 2.2.5. Perhitungan Volume Rongga Cetakan... 24 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian... 25 3.2. Diagram Waktu Siklus (cycle time)... 26 3.3. Data Kondisi Proses... 26 3.4. Tempat Penelitian Lapangan... 27 3.5. Proses Pembuatan Mold... 27 3.6. Dasar Pemilihan Bahan Baku... 30 3.7. Baut, Mold, dan Peralatan Pendukung Utama... 32 3.7.1. Baut... 32 3.7.2. Mold... 32 3.7.3. Peralatan Pendukung Utama... 33 3.8. Mesin Rotational Molding... 37 3.9. Prosedur Pembuatan Produk... 42 3.10. Diagram Alir Proses Pembuatan Produk... 43 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Variasi Waktu Proses 45 Menit... 44 4.1.1. Hasil Percobaan... 44 4.1.2. Pembahasan... 46 4.2. Variasi Waktu Proses 60 Menit... 47 4.2.1. Hasil Percobaan... 47 4.2.2. Pembahasan... 50 4.3. Variasi Waktu Proses 90 menit... 51 4.3.1. Hasil Percobaan... 51 4.3.2. Pembahasan... 53 4.4. Penyusutan (shrinkage)... 56 4.2.1. Analisa Penyusutan (shrinkage) Pada Variasi Waktu Proses 45 menit... 56 xi

4.2.2. Analisa Penyusutan (shrinkage) Pada Variasi Waktu Proses 60 menit... 57 4.2.3. Analisa Penyusutan (shrinkage) Pada Variasi Waktu Proses 90 menit... 58 4.2.4. pembahasan... 59 4.5. Cacat Produk... 60 4.3.1. Gelembung (bubble)... 60 4.3.2. Pembahasan... 61 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan... 62 5.2. Saran... 63 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Proses Pencetakan Rotational Molding...9 Gambar 2.2. Hubungan Antara Waktu dan Temperatur Pada Plastik Thermoplastik... 17 Gambar 2.3. Hubungan Antara Waktu dan Temperatur Pada Plastik Thermosetting... 19 Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian... 25 Gambar 3.2. Diagram Waktu Siklus (Cycle Time)... 26 Gambar 3.3. Produk (Specimen) Yang Direncanakan... 28 Gambar 3.4. Produk (Specimen) Apabila Dipotong Setengah... 28 Gambar 3.5. Desain Mold Proses Rotational Molding... 29 Gambar 3.6. Mold Yang Digunakan Proses Rotational Molding... 30 Gambar 3.7. Bijih Plastik Polypropylene... 31 Gambar 3.8. Baut... 32 Gambar 3.9. Mold... 32 Gambar 3.10. Bagian-Bagian Mold... 33 Gambar 3.11. Kaliper... 33 Gambar 3.12. Themometer Digital Infra Red... 34 Gambar 3.13. Thermo control... 34 Gambar 3.14. Kunci Pas... 35 Gambar 3.15. Stopwatch... 35 Gambar 3.16. Selang... 35 Gambar 3.17. Ember... 36 Gambar 3.18. Tachometer... 36 Gambar 3.19. Heater... 36 Gambar 3.20. Mesin Rotational Molding Desain CAD... 38 Hal xiii

Gambar 3.21. Pandangan Isometrik Mesin Rotational Molding... 39 Gambar 3.22. Instalasi Mesin Rotational Molding... 40 Gambar 3.23. Mesin Rotational Molding... 41 Gambar 3.24. Diagran Alir Prosedur Pembuatan Produk... 43 Gambar 4.1. Daerah Pengukuran Ketebalan Bola... 44 Gambar 4.2. Grafik Hasil Pengukuran Ketebalan Bola 1 Pada Variasi Waktu Proses 45 Menit... 44 Gambar 4.3. Grafik Hasil Pengukuran Ketebalan Bola 2 Pada Variasi Waktu Proses 45 Menit... 45 Gambar 4.4. Grafik Hasil Pengukuran Ketebalan Bola 3 Pada Variasi Waktu Proses 45 Menit... 45 Gambar 4.5. Produk Yang Dihasilkan Pada Variasi Waktu Proses 45 Menit... 46 Gambar 4.6. Daerah Pengukuran Ketebalan Bola... 47 Gambar 4.7. Grafik Hasil Pengukuran Ketebalan Bola 1 Pada Variasi Waktu 60 Menit... 48 Gambar 4.8. Grafik Hasil Pengukuran Ketebalan Bola 2 Pada Variasi Waktu 60 Menit... 48 Gambar 4.9. Grafik Hasil Pengukuran Ketebalan Bola 3 Pada Variasi Waktu Proses 60 Menit... 49 Gambar 4.10. Produk Yang Dihasilkan Pada Variasi Waktu Proses 60 Menit... 49 Gambar 4.11. Daerah Pengukuran Ketebalan Bola... 51 Gambar 4.12. Grafik Hasil Pengukuran Ketebalan Bola 1 Pada Variasi Waktu Proses 90 Menit... 51 Gambar 4.13. Grafik Hasil Pengukuran Ketebalan Bola 2 Pada Variasi Waktu Proses 90 Menit... 52 Gambar 4.14. Grafik Hasil Pengukuran Ketebalan Bola 3 Pada Variasi Waktu Proses 90 Menit... 52 Gambar 4.15. Produk Yang Dihasilkan Pada Variasi Waktu Proses 90 Menit... 53 xiv

Gambar 4.16. Histogram Rata-Rata Ketebalan Dari Seluruh Variasi Waktu Proses... 54 Gambar 4.17. Histogram Rata-Rata Penyusutan (Shrinkage) Variasi Waktu Proses 45 menit... 57 Gambar 4.18. Histogram Rata-Rata Penyusutan (Shrinkage) Variasi Waktu Proses 60 menit... 58 Gambar 4.19. Histogram Rata-Rata Penyusutan (Shrinkage) Variasi Waktu Proses 90 menit... 59 Gambar 4.20. Histogram jumlah cacat produk terjadi gelembung (bubble)... 60 Gambar 4.21. Cacat produk terjadi gelembung (bubble)... 61 xv

DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Data Kondisi Proses Rotational Molding...26 Tabel 3.2. Spesifikasi Produk Yang Direncanakan... 29 Tabel 4.1. Data Total Rata-rata Bola 1, 2, dan 3 Pada Variasi Waktu Proses 45 Menit... 46 Tabel 4.2. Data Total Rata-rata Bola 1, 2, dan 3 Pada Variasi Waktu Proses 60 Menit... 49 Tabel 4.3. Data Total Rata-rata Bola 1, 2, dan 3 Pada Variasi Waktu Proses 90 Menit... 53 Hal xvi

DAFTAR SIMBOL Simbol Speed Ratio = Perbandingan Putaran [Rpm] Major Axis = Sumbu Utama [Rpm] Minor Axis = Sumbu Kecil [Rpm] Shrinkage = Penyusutan [ % ] Lo = Dimensi Cetakan [ mm ] L = Dimensi Produk [ mm ] Vmc = Volume mold cavity [ mm³] D, d = Diameter [ mm ] R, r = Jari-jari [ mm ] V = Volume [ mm³] = 22 / 7 Sw = Berat Serbuk [ gr ] Densitas pp = 0.946 [gr/cm³] xvii

DAFTAR LAMPIRAN 1. Tabel Hasil Analisa Pengukuran Ketebalan Bola Plastik Proses Rotational Molding. 2. Tabel Rata-rata Penyusutan (shrinkage) dan Terjadi Gelembung (bubble) 3. Tabel Polypropylene (PP). 4. Standart Specification for Oriented Polypropylene Film, ASTM D 2673 99. 5. Rotational Molding (also called rotomolding) 6. Tabel Perbandingan Putaran (Speed Ratio) Pada Proses Rotational Molding. xviii