Upload
muhammad-luqman-al-hakim
View
126
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
indoe
Citation preview
Paper “Termoplastik dan Proses Pembuatan Botol”
Oleh:
Himawan Tri P 121910101088
Muhammad Luqman Al H 121910101087
Rian Fauzi 121910101071
Syafiul Anwar 121910101069
M. Yudha Pratama 121910101
Arga D. Atmaja 121910101
Ardian..........
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS JEMBER
2013
Paper Termoplastik, Proses Pembuatan Botol
1. Pendahuluan
Plastik merupakan salah satu bahan yang paling umum kita lihat dan
gunakan. Bahan plastik secara bertahap mulai menggantikan gelas, kayu dan
logam. Hal ini disebabkan bahan plastik mempunyai beberapa keunggulan,
yaitu : ringan, kuat dan mudah dibentuk, anti karat dan tahan terhadap bahan
kimia, mempunyai sifat isolasi listrik yang tinggi, dapat dibuat berwarna
maupun transparan dan biaya proses yang lebih murah. Namun begitu daya
guna plastik juga terbatas karena kekuatannya yang rendah, tidak tahan panas
mudah rusak pada suhu yang rendah. Keanekaragaman jenis plastik
memberikan banyak pilihan dalam penggunaannya dan cara pembuatannya.
Dalam pemanfaatannya, salah satu yang sering kita jumpai di sekitar kita
adalah botol-botol air minum khususnya yang berbahan plastik. Dalam
makalah ini, kami akan menyajikan tahap pembuatan botol plastik mulai dari
bahan baku pembuatannya hingga terbentuk botol yang siap pakai.
2. Tinjauan Pustaka
a. Sejarah
Penemuan dan pembuatan plastik, pertama kali dilaporkan oleh
Dr.Montgomerie pada tahun 1843, yaitu oleh penduduk Malaya dengan cara
memanaskan getah karet kemudian dibentuk dengan tangan dan dijadikan
sebagai gagang pisau. Pada tahun 1845 J.Peluoze berhasil mensintesa sululosa
nitrat. Cetakan bahan plastik yang pertama, dipatenkan oleh J.L.Baldwin pada
tangal 11 Februari 1862 yang disebut dengan molds for making daguerreotype
cases. Cetakan ini kemudian digunakan secara luas untuk membentuk bahan-
bahan plastik yang terdiri dari campuran getah karet dengan berbagai bahan
pengisi, humektan dan pemplastik.
Teknologi pembuatan plastik mulai dikembangkan pada tahun 1800-an.
Kemudian pada tahun 1868 John Wesley Hyatt membuat billiard ball dengan
menginjeksikan seluloid ke dalam mold. John dan Isaiah Hyatt mematenkan
injection machine molding untuk pertama kalinya pada tahun 1872. Seluloid
digunakan juga untuk mainan anak-anak, pakaian, cat dan vernis, serta film
untuk foto.
b. Jenis Polimer
Secara garis besar, plastik digolongkan berdasarkan sifat thermalnya menjadi
dua bagian.
Thermoplastik
Beberapa plastik memiliki sifat-sifat khusus, antara lain lebih mudah larut
pada pelarut yang sesuai, pada suhu tinggi akan lunak, tetapi akan mengeras
kembali jika didinginkan. Proses melunak dan mengeras ini dapat terjadi
berulang kali. Struktur molekulnya linier atau bercabang tanpa ikatan silang
antar rantai, berat molekul kecil, mudah untuk diregangkan, titik leleh rendah,
dapat dibentuk ulang (daur ulang).. Sifat ini dijelaskan sebagai sifat
termoplastik.
Bahan-bahan yang bersifat termoplastik mudah untuk diolah kembali karena
setiap kali dipanaskan, bahan-bahan tersebut dapat dituangkan ke dalam
cetakan yang berbeda untuk membuat produk plastik yang baru. Polietilen
(PE) dan polivinilklorida (PVC) merupakan contoh jenis polimer ini.
Thermoset
Beberapa plastik lainnya mempunyai sifat-sifat tidak dapat larut dalam
pelarut apapun, tidak meleleh jika dipanaskan, lebih tahan terhadap asam dan
basa, jika dipanaskan akan rusak dan tidak dapat kembali seperti semula dan
struktur molekulnya mempunyai ikatan silang antar rantai. Polimer seperti ini
disusun secara permanen dalam bentuk pertama kali mereka dicetak, disebut
polimer termosetting.
Plastik-plastik termosetting biasanya bersifat keras karena mereka
mempunyai ikatan-ikatan silang. Plastik termoset menjadi lebih keras ketika
dipanaskan karena panas itu menyebabkan ikatan-ikatan silang lebih mudah
terbentuk. Bakelit, poli(melanin formaldehida) dan poli (urea formaldehida)
adalah contoh polimer ini. Sekalipun polimer-polimer termoseting lebih sulit
untuk dipakai ulang daripada termoplastik, namun polimer tersebut lebih
tahan lama. Polimer ini banyak digunakan untuk membuat alat-alat rumah
tangga yang tahan panas seperti cangkir.
c. Polietilen
Polietilen merupakan suatu bahan yang termasuk dalam golongan polimer
termoplastik. Jika polietilen diradiasi, maka bahan tersebut akan mengalami
perubahan strukturnya, yang pada umumnya akan terjadi perubahan sifat-sifat
fisisnya. Perubahan sifat- sifat fisis yang paling menonjol, adalah terjadinya
pembentukan ikat silang. Sejalan dengan pembentukan ikat silang, beberapa
informasi yang dapat diperoleh, yaitu :
1. Harga Derajat kristalinitas, yang diuji dengan difraksi sinar-x.
2. Kekuatan tarik, diuji dengan peralatan mesin instron-500.
3. Titik leleh, diuji dengan alat DSC-40.
Pengaruh radiasi terhadap pembentukan ikat silang, lebih ditekankan pada
permasalahan yang berkaitan dengan struktur molekul, kekuatan tarik dan
titik leleh.
Jenis dan cara produksi
Polietilen dibuat dengan jalan polimerisasi gas etilen, yang dapat
diperoleh dengan member hydrogen gas petroleum pada pemecahan minyak
(nafta), gas alam atau asetilen. Tahap polimerisasi etilen ditunjukkan pada
reaksi di bawah ini.
a.Inisiasi, untuk tahap pertama ini dimulai dari penguraian inisiator dan adisi
molekul monomer pada salah satu radikal bebas yang terbentuk. Bila kita
nyatakan radikal bebas yang terbentuk dari inisiator sebagai R’, dan molekul
monomer dinyatakan dengan CH2 = CH2, maka tahap inisiasi dapat
digambarkan sebagai berikut:
b. Propagasi, dalam tahap ini terjadi reaksi adisi molekul monomer pada
radikal monomer yang terbentuk dalam tahap inisiasi
Bila proses dilanjutkan, akan terbentuk molekul polimer yang besar, dimana
ikatan rangkap C= C dalam monomer etilena akan berubah menjadi ikatan
tunggal C – C pada polimer polietilena
Yang digolongkan menjadi polietilen tekanan tinggi, tekanan medium dan
tekanan rendah oleh tekanan pada polimerisasinya, atau masing – masing
menjadi polietilen masa jenis rendah (LDPE) dengan massa jenis 0,910 –
0,926, polietilen massa jenis medium (MDPE) dengan massa jenis 0,941 –
0,965, menurut massa jenisnya, karena sifat – sifatnya erat hubungannya
dengan massa jenisnya (kristalinitas). Termasuk polipropilen yang semua
disebut polyolefin. Sebagai tambahan, semuanya adalah polietilen dengan
berat molekul rendah (1.000 – 12.000), polietilen dengan berat molekul
sangat tinggi (1 – 4 juta) demikian juga polietilen yang dikopolimerkan,
polietilen yang diikat silangkan dan polietilen dibusakan.
Sifat-sifat Polietilen.
Secara kimia polietilen merupakan parafin yang mempunyai berat
molekul tinggi. Karena itu sifat-sifatnya serupa dengan sifat-sifat parafin.
Terbakar kalau dinyalakan dan menjadi cair, menjadi rata kalau dijatuhkan
diatas air.
a. Hubungan dengan massa jenis.
Dengan cara polimerisasi etilen yang berbeda didapat struktur molekul
yang berbeda pula. Pada polietilen masa jenis rendah, molekul-
molekulnya tidak mengkristal secara baik tetapi mempunyai banyak
cabang. Dipihak lain polietilen tekanan rendah kurang bercabang dan
merupakan rantai lurus, karena itu masa jenisnya lebih besar sebab
mengkristal secara baik sehingga mempunyai kristalinitas tingi, karena
kristal yang terbentuk itu baik mempunyai gaya antar molekul kuat, maka
bahan ini memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, dan titik lunak yang
tinggi pula.
b. Hubungan dengan berat molekul
Sifatnya cukup berubah oleh perubahan masa jenis. Kalu masa jenis
(kristalinitas) sama,sifat-sifat mekanik dan mampu olahnya berbeda
menurut ukuran molekul. Karena berat molekul kecil, kecairannya pada
waktu cair lebih baik, sedangkan ketahanan akan zat pelarut dan
kekuatannya menurun. Umumnya indeks cair (MI) dipergunakan untik
menyatakan berat molekul. Polietilen pada temperatur tetap 190o C di
ekstrusi melalui lubang dengan diameter 2,1 mm dan panjang 8 mm, dan
memberikan 2161 g selama 10 menit. Jmlah yang terekstrusikandalam
garam adlah indeks cair.
c. Sifat-sifat listrik.
Polietilen merupakan polimer non polar yang khas memiliki sifat-sifat
listrik yang baik. Terutama sangat baik dalam sifat khas frekuiensi tinggi,
banyak dipakai sebagai bahan isolasi untuk radar, TV, dan berbagai alat
komunikasi. Akan mempunyai sifat lebih baik lagi kalau masa jenisnya
lebih tinggi.
d. Sifat-sifat kimia
Polietilen adalah bahan polimer yang sifat-sifat kimianya cukup stabil,
tahan berbagai bahan kimia kecuali kalida, dan oksida kuat. Ia larut
dalam hidrokarbon aromatik dan larutan hidrokarbon yang terklorinasi
diatas temperatur 70o C, tetapi tidak ada pelarut yang dapat melarutkan
polietilen secara sempurna pada tempeatur biasa. Karena bersifat non
polar, polietilen tidak mudah diolah dengan merekat dan mencap. Perlu
perlakuan tambahan tertentu seperti oksidasi pada permukaan atau
perubahan sstruktur permukaannya oleh sinar elektron yang kuat. Kalau
dipanaskan tanpa berhubungan dengan oksigen, hanya mencair sampai
300o C, kemudian terurai karena termal. Kalau melampaui temperatur
tersebut. Tetapi kalau dipanaskan dengan didertai adanya oksigen akan
teroksidasi walaupun baru 50o C, karena polietilen lemah terhadap sinar
UV, bahan anti oksida seperti turunan naftilamin, atau bahan pengabsorb
UV seperti serbuk karbon, bensofenon, ester asam salisil, dicampurkan
untuk memperbaiki ketahanan UV, perlu menjadi perhatian dengan
berbagai surfaktan, minyak mineral, alkali, alkohol
e. Permeabilitas gas.
Film polietilen sangat sukar ditembus air, tetapi mempunyai
permeabilitas cukup tingi terhadap CO2, pelarut organik, parfume, dsb.
Polietilen masa jenis tinggi kurang permeabel dari pada polietilen dengan
masa jenis rendah.
Polietilen Perlakuan Khusus.
a. Polietilen Berberat Molekul Rendah (1.000-12.000).
Dapat diperoleh berbagai mutu mulai dari pelumas berbagai temperatur
Sampai bahan dengan titik cair 100o C tergantung pada massa jenis dan
berat molekulnya.Dipergunakan untuk memperbaiki mampu ctak dengan
mencampur atau dipakai untuk membuatkertas tahan air, kain tanpa
tenunan, pelapis, dan seterusnya dengan jalan pelapisan.dipakai juga untuk
membebaskan cetakan, pemolesan, dsb.
b. Polietilen Berberat Molekul Sangat Tinggi (1-4 juta).
Bahan air sukar untuk diolah karena kecairannya yang buruk, walaupun
agak lunak dengan meningkatnya temperatur. Tetapi ia mempunai
ketahanan inpak yang baik, ketahanan abrasi sangat tinggi,mempunyai
sifat mekanik yang baik dan pemelaran yang kkecil pada temperatur
sekitar 100oC.
c. Polietilen Berikatan Silang.
Kalau secara antar molekul diikat silangkan oleh penyinaran sinar radio
aktif energi tinggi seperti dengan sinar elektron,sinar betta, sinar gamma
dan seterusnya,kekuatan tarik,etahanan retak regangan menjadi lebih baik
dan titik lunaknya meningkat 250oC
d. Polietilen Busa.
Kalau polietilen diikat silangkan dan dibusakan, masa jenisnya berwariasi
dari daerah yang cukup lebar.maka bahnan ini dapat dipergunakan untuk
diisolasi dan bahan akustik. Bahan busa rendah dipakai sebagai pengganti
bahan kayu.
Mampu Olah.
Polietilen mudah diolah, maka dari itu sering dicetak dengan penekanan,
injeksi,ektrusi peniupan dan hampa udara.Perlu diperhatikan bahwa
penyusutannya tinggi.
Penggunaan.
Padatemperatur rendah bersifat fleksible tana impak dan tahan bahan kimia.
Karena itu dipakai untuk banayak keperluan termasuk untuk semua pembutan
berbagai wadah, alat dapur berbagai alat kecil,botol-botol, tempat minyak
tanah,film, pipa, isolator kabel listrik, kantong tempat sampah dan
sebagainya.
Proses Pembuatan Botol
Secara umum, ada 4 macam proses pembentukan termoplastik yaitu injection
moulding, compression molding, blow moulding, dan ekstruksi. Untuk
pembuatan botol dilakukan dengan proses blow moulding.
Polimer yang digunakan dalam pembuatan botol adalah termoplastik
polietilena karena memiliki fleksibilitas pada suhu ruang dan suhu rendah, kedap
air, tahan terhadap zat kimia, dapat disambung dengan dipanaskan (dipatri)
dapat diwarna.
Botol umumnya di buat dari material seperti plastik dan kaca. Proses
pembuatan botol dari kedua material tersebut hampir sama. Material di lebur
kemudian di tiup kedalam cetakan sesuai dengan bentuk yang di inginkan.
1. Pembuatan cetakan Mengunakkan CNC
2. Proses injeksi plastik cair kedalam cetakan (Injection molding)
Injection molding adalah metode pembentukan material termoplastik
dimana material yang meleleh karena pemanasan diinjeksikan oleh
plunger ke dalam cetakan yang didinginkan oleh air sehingga mengeras
3. Proses injeksi ½ jadi (Injection molding)
4. Meniupkan udara kedalam cetakan (blow molding)
5. Pendinginan produk
6. Finishing
Blow moulding
Blow molding atau blow forming adalah suatu proses pembuatan plastik
(termoplastik) yang bentuknya memiliki rongga – rongga pada bagian tengah
dari produk. Plastik cair pada proses ini berbentuk pipa kemudian dimasukan
kedalam cetakan lalu ditiup hingga menempel pada dinding cetakan. Pada
hasil cetakanya, proses ini cenderung memiliki ketebalan dinding yang tidak
merata dan umumnya produk berupa silinder.
Proses ini terdiri dari pembentukan sebuah tabung (disebut parison) dan
memasukkan udara atau gas lain yang menyebabkan tabung tersebut
mengembang menjadi berongga, tertiup bebas sesuai cetakan untuk
membentuk menjadi produk dengan ukuran dan bentuk tertentu. Parison
secara tradisional dibuat oleh proses ekstrusi.
Secara rinci Blow moulding terbagi dalam dua jenis yaitu :
1. Extrusion blow moulding
Metode ini merupakan perkembangan dari metode extrusion. Pada metode
ini material plastik dilelehkan dalam silinder kemudian didorong keluar
melalui extruder head yang berbentuk lingkaran. Plastik akan keluar dalam
keaadaan lembut dan berbentuk pipa, ini disebut parison. Kemudian setelah
cukup panjang, kedua belahan mould akan menjepit parison, setelah itu
plastik dipotong oleh pisau pemotong pada mesin. Kemudian pada bagian
atas dimasukkan alat peniup sehingga parison tersebut akan mengembang dan
menempel pada dinding mould sehingga terbentuklah sebuah produk yang
sesuai dengan rongga tersebut.
Gambar 12. Proses Blow moulding
Sumber : www.mould-technology.blogspot.com
Langkah-langkah proses blow moulding dapat dilihat dibawah ini :
- Material plastik yang telah dipanaskan dalam silinder didorong keluar oleh
screw yang berputar melalui extruder head berbentuk pipa plastik yang
lembut atau disebut parison.
Gambar 13. Parison keluar melalui extruder head
- Parison dipotong oleh pisau pemotong yang ada pada mesin blow
moulding
Gambar 14. Pemotongan parison
- Setelah terpotong maka nozzle dihubungkan, dan udara ditiupkan ke dalam
mould.
Gambar 15. Peniupan udara kedalam parison
- Karena tekanan udara yang dihembuskan, material platik menempel pada
dinding mould. Material plastik membentuk produk sesuai dengan bentuk
rongga mould.
Gambar 16. Parison menempel pada rongga mould
- Proses pengeluaran produk setelah dingin dengan cara membuka kedua
belahan mould.
Gambar 17. Pengeluaran produk
2. Injection blow moulding
Metode ini adalah metode blow moulding yang menggunakan sistem
injection moulding dalam proses pencetakannya. Metode ini dibagi dalam dua
langkah yaitu:
a. Injection moulding
Gambar 18. Preform
Sumber: www.mould-technology.blogspot.com
Material plastik dicairkan dalam silinder mesin injection moulding
kemudian diijeksikan ke dalam mould yang telah dilengkapi dengan preform.
Material plastik akan menempel pada preform, apabila proses ini telah selesai
maka preform siap dipindahkan ke mould produk untuk proses berikutnya.
b. Blow moulding
Gambar 19. Injection blow moulding
Sumber: www.mould-technology.blogspot.com
Preform telah dipindahkan kedalam mould produk, kemudian
preform dihubungkan dengan nozzle udara. Udara dialirkan sehingga material
plastik yang telah menempel pada preform mengembang kemudian
menempel pada dinding mould. Setalah itu produk didinginkan, apabila telah
dingin produk dikeluarkan dengan cara membuka mould tersebut.
Gambar proses pembuatan botol:
Kesimpulan
Dari perencanaan yang telah dibahas dalam bab sebelumnya, maka dapat
disimpulkan bahwa :
Berdasarkan pengaruh termalnya, plastik dibagi dalam tiga jenis yaitu
termoplastik,termoset. Termoplastik paling sering dipakai dalam kehidupan
sehari-hari karena sifatnya yang mudah untuk dicetak.
Monomer yang digunakan untuk bahan pembuatan botol plastik adalah
polietilen karena memiliki fleksibilitas pada suhu ruang dan suhu rendah, kedap
air, tahan terhadap zat kimia, dapat disambung dengan dipanaskan (dipatri),
dapat diwarna
Proses yang digunakan dalam pembuatan botol plastik adalah blow molding.
Secara rinci ada 2 macam proses blow molding yaitu ekstruksi blow
molding dan injection blow molding.
Referensi
Surdia, Tata. Pengetahuan Bahan Teknik. 1999. Jakarta: Padya Paramita
Dores, Frenky. Makalah Teknik produksi Proses pembuatan botol galon.
Politeknik Negeri Jakarta
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-polimer/bentuk-polimer-dalam-
kehidupan/bentuk-polimer-plastik/
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-polimer/klasifikasi-polimer/polimer-
berdasarkan-reaksi-pembentukannya/
http://riky-ramadhan.blogspot.com/2011/07/proses-pembuatan-botol-plastik-dengan.html