i

PENGARUH VARIASI CAMPURAN DAN TEMPERATUR POLYPROPYLENE,

POLYETHYLENE, DAN POLYSTYRENE PADA PROSES PLASTIC MOLDING

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

]

YASSER ARAFAT NIM. 060401021

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2010

ii

iii

iv

v

vi

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala karunia

dan anugerah-Nya yang senantiasa diberikan sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana

Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera

Utara. Adapun Skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah Proses Produksi Non

Logam, yaitu Pengaruh Variasi Campuran Dan Temperatur Polypropylene,

Polyethylene, Dan Polystyrene Pada Proses Plastic Molding.

Dalam penulisan skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala

kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh

dari perkuliahan, menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Dosen

Pembimbing.

Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak. Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. sebagai dosen pembimbing yang telah

banyak meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing saya hingga

tugas ini dapat terselesaikan.

2. Bapak Ir. Awaluddin Thayab, M.Sc dan Bapak Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri

selaku dosen penguji I dan II.

3. Bapak Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT,

selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik

USU.

4. Bapak Ir. Suparmin, MT, Bapak Surya Darma, dan Bapak Trimo dari

Politeknik Negeri Medan yang telah berkenan membantu penulis dalam

pembutan spesimen dan pengujian tarik.

5. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Mesin Fakultas

Teknik USU.

viii

6. Orangtua tercinta dan adik adik yang saya sayangi (Nurul dan Adek) atas

doa yang selalu menyertai saya dalam menyelesaikan pendidikan ini.

7. Kepada teman-teman mahasiswa teknik mesin khususnya stambuk 2006

yang selalu mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Sarjana ini masih jauh dari sempurna.

Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun

demi penyempurnaan di masa mendatang.

Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita

semua.

Medan, Desember 2010

Penulis,

Yasser Arafat

06 0401 021

ix

ABSTRAK

Dewasa ini, pemakaian barang-barang yang terbuat dari bahan baku plastik semakin meningkat. Hal ini dikarenakan plastik mempunyai banyak kelebihan-kelebihan yang mulai diperhitungkan oleh masyarakat. Keunggulan plastik pada umumnya adalah lebih efisien dibandingkan penggunaan logam atau kayu dan juga proses pengerjaannya yang relatif sederhana. Selain efisien, plastik juga lebih ringan, lebih murah dan mudah dibentuk. Salah satu proses yang digunakan untuk membuat produk dari bahan baku plastik adalah proses plastic molding. Salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas suatu produk pada proses plastik molding yaitu komposisi bahan baku plastik. Hal inilah yang mendasari sehingga penulis melakukan penelitian pengaruh variasi komposisi dan temperatur bahan baku plastik pada proses injection molding dan compression molding dengan bahan baku. Campuran polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS) dengan komposisi masing masing 55%, 35%, 10% dicetak dengan proses injeksi molding. Suhu injeksi yang digunakan adalah 150oC, 175oC, dan 200oC. Dari pengujian tarik yang dilakukan diperoleh kekuatan tarik (tensile strength) masing masing temperatur berturut turut sebesar 14,39 MPa, 12,44 MPa, dan 6,09 MPa. Terjadi penyusutan yang sangat besar terutama pada temperatur 200oC. Campuran antara polyethylene (PE) dan polystyrene (PS) dengan komposisi 75%PE : 25%PS, 50%PE : 50%PS, dan 25%PE : 75%PS dicetak dengan proses compression molding. Suhu injeksi yang digunakan adalah 135oC. Dari pengujian tarik yang dilakukan diperoleh kekuatan tarik (tensile strength) untuk masing masing campuran berturut turut sebesar 26,77 MPa, 20,52 MPa, dan 29,15 MPa. Ketiga spesimen memiliki sifat yang sama, yaitu keras dan getas/rapuh. Secara keseluruhan pada spesimen terbentuk buble yang menurunkan sifat mekaniknya. Penyusutan (shrinkage) yang terjadi sangat kecil.

Kata kunci : polypropylene, polyethylene, polystyrene, injection molding, compression molding, tensile strength, shrinkage

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN HASIL SIDANG .................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN HASIL SEMINAR ................................................ iii

LEMBARAN PENGESAHAN DARI PEMBIMBING .................................... iv

SPESIFIKASI TUGAS ...................................................................................... v

LEMBARAN ASISTENSI ................................................................................ vi

KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii

ABSTRAK ......................................................................................................... ix

DAFTAR ISI ...................................................................................................... x

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang............................................................................ 1

1.2. Batasan Masalah ......................................................................... 2

1.3. Tujuan dan Manfaat .................................................................... 3

1.3.1Tujuan ....................................................................... 3

1.3.2Manfaat ..................................................................... 3

1.4. Sistematika Penulisan ................................................................. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Teknologi Pemrosesan Plastik .................................................... 5

2.2. Defenisi Polymer ........................................................................ 6

2.3. Sifat Mekanik Polimer ................................................................ 10

2.4. Pemanfaatan Polimer .................................................................. 12

2.5. Bahan Baku ................................................................................ 14

2.6. Pengujian Sifat Mekanis ............................................................. 19

2.7. Pencampuran .............................................................................. 22

xi

2.8. Jenis Jenis Mesin Plastik Molding .......................................... 24

2.9. Parameter Proses Injection Molding .......................................... 36

BAB III METODOLOGI

3.1. Tahapan Penelitian ..................................................................... 39

3.2. Alat dan Bahan ........................................................................... 40

3.2.1Alat ............................................................................ 41

3.2.2Bahan ........................................................................ 49

3.3. Pembuatan Spesimen .................................................................. 49

BAB IV DATA DAN ANALISA

4.1. Spesimen Campuran 55%PP 35%PE 10%PS ............................ 51

4.1.1Sifat Mekanik ................................................................. 52

4.1.1.1Sifat Mekanik Spesimen Temperatur 150 oC ......... 53

4.1.1.2Sifat Mekanik Spesimen Temperatur 175 oC ......... 55

4.1.1.3Sifat Mekanik Spesimen Temperatur 200 oC ......... 57

4.1.2Sifat Fisik ....................................................................... 60

4.1.3Penyusutan (Shrinkage) Pada Spesimen ........................ 61

4.2. Spesimen Campuran PE : PS ...................................................... 64

4.2.1Analisa Visual Spesimen ............................................... 64

4.2.2Hasil Uji Mekanik Spesimen ......................................... 65

4.2.3Hasil Uji Mikrostruktur Spesimen ................................. 73

4.2.4Penyusutan (Shrinkage) Pada Spesimen ........................ 76

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ................................................................................. 79

5.2. Saran ........................................................................................... 83

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat Mekanis Polimer 18

Tabel 3.1 Bahan Baku dan Karakteristiknya 49

Tabel 4.1 Data Hasil Uji Tarik/Uji Mulur Spesimen 52

Tabel 4.2 Sifat Mekanik Spesimen Temperatur 150oC 54

Tabel 4.3 Sifat Mekanik Spesimen Temperatur 175oC 55

Tabel 4.4 Sifat Mekanik Spesimen Temperatur 200oC 57

Tabel 4.5 Sifat Mekanik Spesimen Rata Rata 59

Tabel 4.6 Dimensi Spesimen Setelah Pencetakan 61

Tabel 4.7 Penyusutan (Shrinkage) Pada Spesimen 62

Tabel 4.8 Data Hasil Uji Tarik/Uji Mulur Spesimen 65

Tabel 4.9. Sifat Mekanik Spesimen 67

Tabel 4.10 Sifat Mekanik Spesimen Rata Rata 69

Tabel 4.11 Dimensi Spesimen Setelah Pencetakan 76

Tabel 4.12 Penyusutan (Shrinkage) Pada Spesimen 77

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Klasifikasi Polimer 7

Gambar 2.2 Sifat Material Kurva Tegangan Regangan Thermoplastik 20

Gambar 2.3 Proses pencampuran pada mesin Two Roll Mill 23

Gambar 2.4 Proses Pencampuran pada Internal Mixer 23

Gambar 2.5 Unit Mesin Injection Moulding 25

Gambar 2.6 Proses Injection Molding 26

Gambar 2.7 Waktu Siklus 27

Gambar 2.8 Proses Pengisian Butiran Plastik 29

Gambar 2.9 Proses Pemanasan Butiran Plastik 29

Gambar 2.10 Proses Peniupan Udara 30

Gambar 2.11 Proses Pengeluaran Produk 30

Gambar 2.12 Metode Compression Molding 31

Gambar 2.13 Metode Extrusion Molding 32

Gambar 2.14 Pemanasan Plastik 33

Gambar 2.15 Proses Pencetakan 33

Gambar 2.16 Proses Pengeluaran Produk 34

Gambar 2.17 Produk Yang Dihasilkan dengan Extrution Molding 34

Gambar 2.19 Metode Rotational Molding 35

Gambar 2.20 Metode Calendering 36

Gambar 3.1 Skema Tahapan Penelitian 39

Gambar 3.2 Internal Mixer 40

Gambar 3.3 Mesin Plastic Injection Molding 42

Gambar 3.4 Cetakan Spesimen Uji Tarik DIN 43

Gambar 3.5 Compression Molding 44

Gambar 3.6 Dimensi Specimen Uji Tarik Standard ASTM 44

Gambar 3.7 Mesin Uji Tarik 45

xiv

Gambar 3.8 Mikroskop RaxVision 3 48

Gambar 3.9 Bahan Baku 49

Gambar 4.1 Spesimen 150oC setelah pengujian tarik 51

Gambar 4.2 Spesimen 175oC setelah pengujian tarik 51

Gambar 4.3 Spesimen 200oC setelah pengujian tarik 52

Gambar 4.4 Grafik Stress Strain Spesimen 150oC 54

Gambar 4.5 Grafik Stress Strain Spesimen 175oC 56

Gambar 4.6 Grafik Stress Strain Spesimen 200oC 57

Gambar 4.7 Grafik Temperatur Leleh vs Stress 60

Gambar 4.8 Grafik Temperratur Leleh vs % Shrinkage 63

Gambar 4.9 Spesimen 75% PE : 25% PS 64

Gambar 4.10 Spesimen 50% PE : 50% PS 64

Gambar 4.11 Spesimen 25% PE : 75% PS 65

Gambar 4.12 Spesimen Setelah Pengujian Tarik 70

Gambar 4.13 Kurva Tegangan Regangan Spesimen 71

Gambar 4.14 Grafik Komposisi vs Stress 72

Gambar 4.15 Mikrostruktur Spesimen 75%PE : 25%PS 73

Gambar 4.16 Mikrostruktur Spesimen 50%PE : 50%PS 74

Gambar 4.17 Mikrostruktur Spesimen 25%PE : 75%PS 75

Gambar 4.18 Grafik Komposisi vs % Shrinkage 77