TUGAS AKHIR

ANALISA PENGARUH VARIASI SUHU SINTERING PADA PENCETAKAN BOLA

PLASTIK BERONGGA PROSES ROTATION MOLDING

Diajukan Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta

Disusun :

ARIES SUPRIYANTO

D.200.08.0071

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2015

ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

Analisa Pengaruh Variasi Suhu Sintering Pada Pencetakan Bola

Plastik Berongga Proses Rotation Molding

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.

iii

iv

v

vi

MOTTO

Dan bahwasannya seorang manusia tiada memperoleh selain

apa yang diusahakannya. Dan bahwasannya usahanya itu

kelak akan diperlihatkan (Kepada-Nya).

(QS An-Najm : 39-40)

Dengan keyakinan berdo’a dan selalu berusaha apapun

kesulitanya insyaallah akan diberi kemudahan dalam

menyelesaikan persoalan.

(Aries Supriyanto)

Sukses dicapai dengan mengembangkan kelebihan kita, bukan

dengan menghilangkan kelemahan kita.

(Aries Supriyanto)

vii

ANALISA PENGARUH VARIASI SUHU SINTERING PADA PENCETAKAN BOLA PLASTIK BERONGGA PROSES

ROTATION MOLDING

Aries Supriyanto, Bambang Waluyo F, Tri Widodo Besar R Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura email: mendring91@gmail.com

ABSTRAKSI

Proses rotation molding adalah proses pembentukan plastik bersuhu tinggi dan bertekanan rendah yang mengunakan panas dan biaxsial rotation (rotasi pada dua sumbu). Bahan-bahan yang digunakan dalam proses pencetakan rotation molding adalah plastik, hal ini dikarenakan kelebihan-kelebihan polimer plastik yang dimiliki seperti mudah dibentuk, dapat dibuat beraneka ragan warna, ringan, kuat, tidak mudah pecah, anti karat dan lain sebagainya.

Proses pembuatan diawali dengan persiapan bahan yaitu biji

plastik LDPE (Low Density Polyethylene dan dicetak mengunakan mesin rotation molding dengan variasi suhu sintering 90˚C, 100˚C, 110˚C. Analisa spesimen bola plastik berongga yang dilakukan adalah analisa penyusutan dengan setandar ASTM D 6289, dan analisa pengujian ketebalan dan mengetahui foto makro.

Dari hasil pengujian pengukuran penyusutan spesimen bola

plastik berongga didapat nilai penyusutan. Suhu sintering 90˚C tidak dapat dilakukan pengambilan data, pada suhu sintering 100˚C mengalami rata-rata penyusutan sebesar 2,28%. Untuk variasi suhu sintering 110˚C mengalami rata-rata penyusutan sebesar 1,97%. Pengujian ketebalan pada suhu sintering 90˚C tidak dapat dilakukan pengambilan data, pada suhu sintering 100˚C mengalami rata-rata ketebalan 5,17mm. Untuk variasi suhu sintering 110˚C mengalami rata-rata ketebalan 4,92mm. Untuk pengujian foto makro dapat ditarik kesimpulan pada suhu sintering 90˚C terjadi tahapan initial point contack, pada suhu sintering 100˚C terjadi tahapan Intermediad Stage (tahap peralihan) atau pertumbuhan leher tahap awal, pada suhu sintering 110˚C terjadi tahapan final stage (tahap akhir) tahapan ini porus akan terisolasi dan grain boundary (batas butir) menyatu. Kata kunci: rotation molding, sintering, LDPE (Low Density

Polyethylene), cetakan (mold)

viii

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 Pengaruh Variasi Suhu

Sintering Pada Pencetakan Bola Plastik Berongga Proses

Rotation Molding” dapat terselasaikan atas dukungan dari beberapa

pihak. Pada kesempatan ini, penulis dengan ketulusan dan

keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-

besarnya kepada:

1. Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. Selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Tri Widodo Besar R, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta dan dosen pembimbing pendamping utama yang

telah memberi arahan, masukan dalam penyusunan laporan

tugas akhir ini..

3. Bambang Waluyo F, S.T, M.T. selaku dosen pembimbing

utama yang telah membimbing, mengarahkan dan memberi

petunjuk dalam penyusunan laporan Tugas akhir ini.

4. Ir. Agus Hariyanto, M. T. selaku dosen penguji yang telah

meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan arahan

dalan Tugas Akhir ini.

5. Ir. H. Masyrukan, M.T. selaku pembimbing akademik selama

kuliah di Universitas Muhammadiyah Surakarta.

6. Keluarga tercinta yang selalu mendo’akan saya, memberi

dukungan moril, semangat untuk menyelesaikan kuliah selama

di Universitas Muhammadiyah Surakarta.

ix

7. Rna wijayanti yang selalu menemani, memberi semangat dan

dukungan dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini

8. Teman-teman famora dan panti yang selalu menemani,

membantu baik secara lansung maupun tidak langsung dan

dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

9. Teman satu tim Joko Nurbiantoro yang selalu menemani

selama dilapangan serta dalam menyelesaikan laporan tugas

akhir ini.

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.

x

DAFTAR ISI

Hal Halaman Judul ................................................................................. i

Pernyataan Keaslian Skripsi ............................................................ ii

Halaman Persetujuan ...................................................................... iii

Halaman Pengesahan ..................................................................... iv

Lembar Soal Tugas Akhir ................................................................ v

Lembar Motto ................................................................................... vi

Abstraksi .......................................................................................... vii

Kata Pengantar ................................................................................ viii

Daftar Isi .......................................................................................... x

Daftar Gambar ................................................................................. xii

Daftar Tabel ..................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Tujuan Penelitian .................................................................. 4

1.3 Manfaat Penelitian ................................................................ 4

1.4 Batasan masalah .................................................................. 4

1.5 Metode penulisan ................................................................. 5

1.6 Sistematika penulisan .......................................................... 5

BAB II DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka .................................................................. 7

2.2 Landasan Teori .................................................................... 9

2.2.1 Mesin rotation molding ................................................. 9

2.2.1.1 Proses pencetakan pada rotation molding ........ 10

2.2.1.2 Proses rotation molding secara umum terdiri

dari 4 langkah dasar ......................................... 11

2.2.1.3 Keuntungan dari proses rotation molding........... 12

2.2.1.4 Keterbatasan mesin rotation molding................. 13

2.2.1.5 Mesin-mesin rotation molding dalam industri..... 13

xi

2.2.2 Teori Dasar Plastik ....................................................... 16

2.2.2.1 Macam-macam plastik ...................................... 17

2.2.2.2 Dasar pemilihan plastik LDPE (Low Density

Polyethylene) ................................................... 24

2.2.3 Persyaratan bahan ....................................................... 25

2.2.4 Pemanasan .................................................................. 26

2.2.5 Sensor suhu Infrared ................................................... 27

2.2.6 Pendinginan ................................................................ 27

2.2.7 Ketebalan produk ......................................................... 28

2.2.8 Sintering ...................................................................... 29

2.2.9 Teori sintering serbuk ................................................. 34

2.2.9.1 Model Dua Partikel (Tahap Awal)..................... 35

2.2.9.2 Model Tahap Menengah................................... 36

2.2.9.3 Model Tahap Akhir............................................ 37

2.2.10 Perbandingan Putaran (speed ratio)........................... 39

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ......................................................... 40

3.2 Penguraian Diagram Alir Penelitian ...................................... 41

3.3 Diagram Waktu Siklus (cycle Time) ...................................... 42

3.4 Tempat Penelitian Lapangan ................................................ 42

3.5 Produk yang Direncanakan................................................... 42

3.6 Dimensi mold (cetakan)......................................................... 43

3.7 Mesin rotation molding ......................................................... 44

3.8 Dasar pemilihan plastik LDPE.......................................... .... 46

3.9 Peralatan pendukung............................................................ 48

3.10 Prosedur pembuatan produk............................................... 56

3.11 Diagram alir proses pembuatan spesimen.......................... 57

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa data pengukuran ketebalan bola plastik ................... 58

4.1.1 Variasi suhu sintering proses 90˚C .............................. 58

xii

4.1.2 Variasi suhu sintering proses 100˚C ............................ 59

4.1.3 Variasi suhu sintering proses 110˚C ............................ 62

4.2 Analisa penyusutan (shrinkage) produk bola plastik ............ 67

4.2.1 Variasi suhu sintering proses 90˚C .............................. 67

4.2.2 Variasi suhu sintering proses 100˚C ............................ 67

4.2.3 Variasi suhu sintering proses 110˚C ............................ 69

4.3 Analisa hasil perhitungan speed ratio ................................... 72

4.4 Hasil struktur foto makro ....................................................... 72

4.3.1 Suhu sintering 90˚C ........................................................ 72

4.3.2 Suhu sintering 100˚C ...................................................... 73

4.3.3 Suhu sintering 110˚C ...................................................... 74

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ........................................................................... 74

5.2 Saran .................................................................................... 75

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses rotation molding ............................................... 10

Gambar 2.2 Mesin rotation molding ................................................. 11

Gambar 2.3 Mesin carausel.............................................................. 13

Gambar 2.4 Mesin rock and roll........................................................ 14

Gambar 2.5 Grafik hubungan antara waktu dan temperatur pada

plastik thermoplastik ..................................................... 18

Gambar 2.6 Grafik hubungan antara waktu dan temperatur pada

plastik thermosetting ..................................................... 22

Gambar 2.7 Mekanisme perpindahan massa serbuk ....................... 30

Gambar 2.8 Diagram sekematik struktur pori selama sintering ....... 33

Gambar 2.9 Skema garis lengkung densifikasi dari serbuk padat dan

ketiga tahapan sintering ................................................ 34

Gambar 2.10 Model dua partikel pada tahapan awal sintering (a)

tanpa penyusutan dan (b) dengan penyusutan........... 36

Gambar 2.11 Model geometrikal Coble’s (a) tahap menengah........ 37

Gambar 2.12 Model geometrikal Coble’s (b) tahap akhir sintering.. 38

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ................................................. 40

Gambar 3.2 Diagram waktu siklus ................................................. 42

Gambar 3.3 Produk yang direncanakan (spesimen)......................... 42

Gambar 3.4 Produk apabila dipotong setengah ............................... 43

Gambar 3.5 Desain mold metode rotation molding .................. 43

Gambar 3.6 Cetakan/mold yang digunakan.................................... 44

Gambar 3.7 Instalasi mesin rotation molding ................................... 45

Gambar 3.8 Biji plastik polyethylene (LDPE) ................................... 47

Gambar 3.9 Baut ø 10mm ............................................................... 48

Gambar 3.10 Mold bola plastik metode rotation molding ................. 48

Gambar 3.11 Thermocontrol digital otomatis ................................... 49

Gambar 3.12 Heater (pemanas) ...................................................... 49

Gambar 3.13 Stopwatch .................................................................. 50

Gambar 3.14 Timbangan digital ....................................................... 50

xiv

Gambar 3.15 Kaliber digital ............................................................. 51

Gambar 3.16 Thermometer infrared ................................................ 51

Gambar 3.17 Kunci peralatan .......................................................... 52

Gambar 3.18 Ember ........................................................................ 52

Gambar 3.19 Gergaji ....................................................................... 53

Gambar 3.20 Motor listrik 1420 rpm ................................................. 53

Gambar 3.21 Reduser ..................................................................... 54

Gambar 3.22 Digital tachometer ...................................................... 54

Gambar 3.23 Alat foto makro. .......................................................... 55

Gambar 3.24 Mesin rotation molding ................................................ 55

Gambar 3.25 Diagram alir proses pembuatan spesimen ................. 57

Gambar 4.1 Titik pengukuran bola plastik ..................................... 58

Gambar 4.2 Produk bola variasi suhu sintering 90˚C ....................... 59

Gambar 4.3 Daerah pengukuran ketebalan spesimen bola ............. 59

Gambar 4.4 Grafik ketebalan bola 1 dengan suhu sintering 100˚C . 60

Gambar 4.5 Produk bola variasi suhu sintering 100˚C .................... 60

Gambar 4.6 Histogram rata-rata ketebalan suhu sintering 100˚C.... 61

Gambar 4.7 Daerah pengukuran ketebalan spesimen bola ............. 62

Gambar 4.8 Grafik ketebalan bola 1 dengan suhu sintering 110˚C . 63

Gambar 4.9 Produk bola variasi suhu 110˚C ................................... 63

Gambar 4.10 Histogram rata-rata ketebalan suhu sintering 110˚C .. 64

Gambar 4.11 Rata-rata ketebalan bola dari 5 kali percobaan

menggunakan suhu sintering 90˚C, 100˚C, 110˚C....... 65

Gambar 4.12 Produk hasil percobaan setelah dibelah..................... 66

Gambar 4.13 Histogram rata-rata penyusutan suhu sintering 100˚C. 68

Gambar 4.14 Histogram rata-rata penyusutan suhu sintering 110˚C. 70

Gambar 4.15 Histogram rata-rata penyusutan variasi suhu sintering

90˚C,100˚C,110˚C......................................................... 70

Gambar 4.16 Foto makro proses suhu sintering 90˚C ..................... 72

Gambar 4.17 Foto makro proses suhu sintering 100˚C ................... 73

Gambar 4.18 Foto makro proses suhu sintering 110˚C ................... 74

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Melting point thermoplastik .............................................. 18

Tabel 2.2 Melting point Thermosetting ............................................. 22

Tabel 2.3 Nilai penyusutan rotation molding .................................... 38

Tabel 3.1 Spesifikasi polimer LDPE ................................................ . 47

Tabel 4.1 Data rata-rata ketebalan variasi suhu sintering 100˚C. .... 61

Tabel 4.2 Data rata-rata ketebalan variasi suhu sintering 110˚C .... 64

Tabel 4.3 Data rata-rata penyusutan variasi suhu sintering 100˚C .. 68

Tabel 4.4 Data rata-rata penyusutan variasi suhu sintering 110˚C .. 69