BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Untuk mempercepat dan meningkatkan produksi dalam hal kuantitas maupun kualitas, disamping sumber daya manusia (SDM) yang harus ditingkatkan, mesin-mesin dan peralatan produksi juga harus ditingkatkan. Mesin-mesin merupakan parameter yang sangat penting pada suatu pabrik industri. Salah satu mesin yang banyak digunakan pada suatu pabrik adalah pompa. Dengan adanya pompa maka akan mempercepat proses produksi. Pada pabrik industri benang karet (Rubber Thread), pompa digunakan untuk memompakan lateks dari tangki truk ke tangki penampungan. Disamping itu juga pompa digunakan untuk memompakan bahan-bahan (zat-zat) seperti anti oksidan dan bahan-bahan pulkanisasi seperti zat warna, belerang, seng oksida yang sudah dicampur dengan air (dalam bentuk dispersi) ke tangki pencampur lateks. Lateks yang telah dipompakan ke tangki penampungan dan tangki pencampur akan mengalir secara gravitasi ke tangki-tangki produksi untuk diolah. Industri benang karet (Rubber Thread) adalah salah satu industri yang semakin berkembang saat ini. Hasil industri benang karet banyak diekspor keluar negeri baik negara-negara Eropa, Asia dan Amerika. Benang karet yang dihasilkan adalah jenis Talcum Round Section dengan berbagai jenis ukuran (count) dan warna. Begitu banyak kegunaan benang karet dan begitu diperlukan, maka semakin banyak pabrik industri benang karet berdiri. Persainganpun semakin tinggi dan benang karet dengan kualitas terbaik yang dipilih dan dipakai konsumen. Untuk itu pabrik
Universitas Sumatera Utara
industri benang karet berupaya menghasilkan produk dengan kualitas standard. Adanya pompa pada pabrik benang karet sangat penting dan sangat besar peranannya dalam hal mempercepat produksi.
1.2 Bahan Baku Rubber Thread Dari hasil survey diketahui bahan baku Rubber Thread adalah lateks dengan kadar karet kering (Dry Rubber Content) 60%. Sedangkan bahan tambahannya adalah adalah air (36%) dan zat kimia (4%). Lateks diperoleh dari karet kebun yang diolah secara basah dalam bentuk cair. Lateks berdasarkan cara pengolahannya ada 3 (tiga) macam yaitu: 1. Lateks pusingan (Centrifuged Latex) 2. Lateks dadih (Creamed Latex) 3. Lateks revertex Adapun lateks yang baik dan yang banyak digunakan pada industri karet secara basah (dalam bentuk cair) adalah lateks pusingan dengan kadar karet kering (Total Solid Content) 60%.
1.3 Proses Produksi Proses produksi pembuatan benang karet (RTF) PIK PTP Nusantara III secara garis besar meliput i bagian-bagian sebagai berikut : 1. Chemical Laboratory 2. Compound 3. Extrusion 4. Physical Laboratory
Universitas Sumatera Utara
1.3.1 Chemical Laboratory Section Tugas Chemical Laboratory Section adalah : 1. Memeriksa bahan baku utama (lateks) 2. Memeriksa bahan baku pendukung (bahan kimia) 3. Memeriksa dispersi, emulsi dan solusi yang terdapat didalam tangki penyimpanan 4. Memeriksa compound yang akan digunakan untuk pengolahan benang karet 5. Membuat formulasi compound 6. Memeriksa sampel effluent dari effluent treatment plant 7. Memeriksa kadar acetic acid pada acid bath dan water bath
1.3.2 Compounding Section Compound adalah latex yang telah bercampur dengan bahan kimia, dimana bahan-bahan kimia tersebut diformulasikan dalam tiga bentuk, yakni dispersi (dispersion), solusi (solution) dan emulsi (emulsion). a. Dispersion adalah campuran bahan kimia (dalam bentuk tepung) yang sukar larut dalam air. Bahan kimia powder yang digunakan dihaluskan dengan menggunakan grinding molteni (alat penggiling). Dispersi ini meliputi ZnMBT + KOH 50 %, TiO2 70 %, Sulfur 55 %, Wingstay 55 %, SW colour p-90, WW colour p-90, BW colour p90, Black colour 25 %, Red colour 25 %, ZDBC 50 %, Zink Oxide 60 % dan Kaolin 52 %. b. Solution adalah campuran homogen antara bahan kimia yang larut dalam air, contoh : KOH. Solusi ini meliputi : KOH 20 %, 30 %, dan 33,54 %; Ammonia 23 %. c. Emulsion adalah campuran bahan kimia yang tidak larut dalam air, untuk mencampurkannya digunakan bahan tertentu yang disebut emulgator. Emulsi ini
Universitas Sumatera Utara
meliputi : Ammonium Casseinate 10 %, Sunproof 50 %, Potassium Oleat 20 % dan Hepteen Base 50 %. Adapun sifat-sifat dari bahan yang mempengaruhi cairan compound yaitu : ● Stabilizers ditambahkan agar latex terlindungi dari tegangan terhadap beberapa campuran dan berfungsi sebagai bahan pendispersi. ● Wetting Agents berfungsi sebagai bahan pembasa untuk mengurangi tegangan permukaan dan membantu partikel latex menembus lubang permukaan, biasanya dipakai anion dan detergen sintetis. ● Chelating Agents berfungsi melindungi latex terhadap ion kalsium dan magnesium yang ada di air keras yang akan merusak stabilitas latex. Bahan yang digunakan seperti EDTA (Ethyl Diamine Tetra Acetat). ● Preservatives (bahan pengawet) digunakan untuk mencegah pembusukan yang disebabkan oleh bakteri, misalnya sodium pentaklorometakresol. ● Coagulants berfungsi untuk memodifikasi kestabilan latex dengan cara memecahkan emulsi latex secara lokal, bahan yang biasa digunakan yaitu : Polovinil Metil dan nnitropropana. ● Gelling Agents adalah bahan pembuat gel yang mengakibatkan pembekuan, yang terjadi pada suhu yang rendah, biasa digunakan silika fluorida dan potassium silika fluorida. ● Anti Foams (anti buih) digunakan agar busa mengempis dan mencegah terjadinya jaringan, bahan yang digunakan seperti minyak pinus oktil alcohol dan silikon. ● Dispersing Agents berfungsi untuk mencegah penggumpalan, bahan yang digunakan adalah karaya gum, gum Arabic dan sodium alkyl naftalena sulfonat.
Universitas Sumatera Utara
● Thickeners (pengental) bahan pengental yang berfungsi untuk mencegah terjadinya penyerapan yang berlebihan. Bahan yang biasa digunakan yaitu sodium silikat, metal sellulosa, sodium poliakrilat, karaya gum dan bentonit clay. Proses compound merupakan proses mempersenyawakan lateks dengan bahan kimia, proses ini terdiri dari beberapa tahap yaitu : 1. Pembuatan Bahan Kimia a. Dispersion ● Air dialirkan kedalam mesin grinding mill (molteni) melalui pompa selama satu jam. ● Siklus air pendingin diperiksa dan mesin dihentikan saat aliran air jernih. ● Mesin dihubungkan dengan tangki kimia melalui monopump. ● Monopump dan mesin dihidupkan hingga bagian-bagian kimia menjadi halus. ● Kemudian bahan dikeluarkan dengan laju pengreluaran sesuai berat masing-masing dan ditampung pada trolly. ● Dispersion diuji ukuran partikelnya pada laboratorium kimia. b. Solution dan Emulsion ● Bahan-bahan baku pembuat solution dan emulsion dimasukkan kedalam tangki solution dan emulsion. ● Diadakan pengadukan dengan Stirrer. ● Bahan-bahan tersebut kemudian dimasukkan kedalam tangki penyimpanan bahan kimia. c. Pemindahan Bahan Kimia ● Selang dihubungkan dari trolly ke Storage Tank (ST) untuk masing-masing dispersion, emulsion dan solution.
Universitas Sumatera Utara
● Mainhole dan seluruh valve ditutup. ● Vacum Valve dibuka hingga tekanan 0,5 bar. ● Valve Trolly dan Storage Tank dibuka sehingga dispersion, emulsion dan solution masuk kedalam Storage Tank. ● Valve Storage Tank dan Trolly ditutp, vacum valve dan exhaust valve dibuka hingga tekanan 0 bar. ● Stirrer dihidupkan non stop selama Storage Tank masih berisi untuk dispersion ZnMBT, Sulfur, ZDBC, TiO2, ZnO. 2. Proses In active Compound Prinsip proses pengolahan in active compound adalah pencampuran (stirring). a. Transfer Latex Menuju In active Compound Tank (ICT) ● Timbangan diatur hingga menunjukkan angka nol, Weighing Latex Tank (WLT) dikosongkan. ● Stirrer pada Latex Storage Tank (LST) dihidupkan 15 menit sebelum transfer. ● Kran pada LST dibuka sehingga dengan gaya gravitasi latex menuju WLT. ● Apabila gaya gravitasi tidak mampu menggerakkan latex maka vacum pump pada WLT diatur pada tekanan 0,5 bar. ● Apabila jumlah lateks telah sesuai maka seluruh kran ditutup dan sisa tekanan dibuang. ● Lateks pada WLT dialirkan menuju ICT dengan tenaga gravitasi setelah seluruh kran penghubung dibuka. ● Apabila gaya gravitasi tidak mencukupi maka digunakan tekanan gas 0,5 bar dari compressor. ● Apabila latex telah memasuki ICT seluruh kran ditutup dan sisa gas dibuang.
Universitas Sumatera Utara
b. In active Compound Tank (ICT) ● Stirrer dengan plug diameter 3 mm dihidupkan. ● KOH 30 % diumpan dengan pompa variabel. ● Plug diganti menjadi diameter 4 mm dan pengadukan dilanjutkan. ● Dilakukan uji alkalinity pada compound setelah can use (dapat digunakan). ● Ditambahkan ZnMBT + KOH 50 % kedalam ICT. ● Plug diganti menjadi 6 mm, lalu pengadukan dilanjutkan. ● Ditambahkan TiO2, Sunproof 50 %, Sulfur, Potassium Oleate, Hepteen Base, Wingstay. ● Diadakan pengujian pada laboratorium kimia jika digunakan. Kondisi operasi : - Waktu
: 6 – 7 jam
- Tekanan
: 0,6 bar
- Temperatur
: 25 – 30 oC
3. Proses Active Compound Prinsip proses pengolahan active compound adalah : ● Pencampuran (stirring). ● Pengaktifan dengan cara menambahkan zat-zat pengaktif ● Pengembangan (swelling) dan pematangan (maturation). a. Transfer Compount dari ICT menuju Active Compound Tank (ACT) ● ICT dan ACT dihubungkan dengan selang berdiameter 4 inchi. ● Stirrer pada ICT dimatikan. ● Main Hole dan seluruh kran pada ACT ditutup. ●Vacum Valve pada ACT serta valve penghubung dibuka. ● Setelah lateks berpindah seluruhnya, valve ditutup dan sisa gas dibuang.
Universitas Sumatera Utara
● Stirrer pada ACT dihidupkan dan suhu diatur ± 30 – 35 oC. b. Active Compound Tank ● Stirrer dihidupkan dengan dilengkapi plug diameter 5 mm sebanyak 4 buah. ● KOH 20 %, ZDBC, ZnO dimasukkan pada suhu ± 30 – 35 oC. ● Pengadukan dilakukan selama 3 jam untuk proses maturasi ● Uji swelling index pada laboratorium kimia. Kondisi operasi : - Waktu
: 6 – 7 jam
- Tekanan
: 0,6 bar
- Temperatur
: 29 – 31 oC
4. Proses Cooling Compound Prinsip proses pengolahan adalah : ● Pencampuran (stirring) ● Pendinginan ● Penghilangan / pemecahan buih dengan menggunakan vakum sistem Kondisi operasi : - Waktu
: 12 – 18 jam
- Tekanan
: 0,6 bar
- Temperatur
: 10 – 19 oC
Prosesnya meliputi : ● ACT dan homogenizer dihubungkan dengan selang diameter 3 inchi. ● Suhu pada ACT diatur 25 oC. ● Stirrer dimatikan dan seluruh valve pada ACT dibuka sehingga compound akan keluar karena pengaruh gravitasi. ● Homogenizer dihidupkan pada tekanan 150 bar, dan diatur saringannya.
Universitas Sumatera Utara
● Untuk kapasitas lebih dari 5 ton, stirrer pada Cooling Compound Storage Tank (CCST) dihidupkan setelah 15 menit dan 10 menit untuk kapasitas 2,5 ton. ● Apabila compound berhenti mengalir maka homogenizer dimatikan dan CCST di vakum 0,6 bar hingga compound habis. ● Sisa gas dibuang dan diadakan pengujian di laboratorium kimia. ● Vacum Pump dihidupkan untuk memberi tekanan 0,6 bar pada CCST bertujuan untuk menghilangkan buih pada compound. ● Diatur suhu CCST pada 13 – 18 oC.
1.3.3 Ekstrusion Section Tugas utama di ekstrusion section adalah mengolah compound yang ada di CCST menjadi benang karet sesuai pesanan. Bagian – bagian proses pada ekstrusion section adalah : 1. Wet area (acid bath dan water bath) 2. Dry area (drying dan curing) 3. Talcum area (talcum box, kipas talcum dan ribbonning) 4. Packing area (pengepakan, penimbangan dan labelling) Prosesnya meliputi: ● Dengan gaya gravitasi, compound dialirkan melalui selang dari CCST menuju bottom service tank (BST). ● Kemudian dipompakan oleh jet filter pump yang juga berfungsi sebagai saringan pertama menuju top container filter (TCF) yaitu saringan II dengan menggunakan feeding pump yang dilengkapi dengan jet filter. ● Dari TCF dialirkan ke top service tank (TST).
Universitas Sumatera Utara
● Selanjutnya dilakukan penyaringan III pada top feeding dengan kecepatan pompa diatur pada skala Satu. ● Apabila terjadi overflow pada TCF dan TST maka compound dikembalikan ke CCST dengan menggunakan selang atau pipa. ● Dengan gaya gravitasi compound yang ada di TST dialirkan ke header yang terdiri dari 320 nozzle yang berisi pencetak benang capiler glass hingga dihasilkan benang karet. ● Benang karet ditarik roller berkecepatan 9,5 – 12 rpm melalui acid batch separator yang mengandung acetic acid 28 – 32 % dengan suhu 32 °C yang berfungsi untuk mengkoagulasikan compound. ● Selanjutnya diadakan pencucian pada water batch bersuhu 70 °C sebanyak 4 tahap yang ditarik oleh roller, roller I berkecepatan 10 – 12,5 rpm, roller II berkecepatan 10,5 – 13 rpm, roller III berkecepatan 11 – 13,5 rpm, roller IV berkecepatan 11,5 – 14 rpm. Pada tahap IV pH benang 6 – 7,5. Pencucian ini bertujuan untuk mengurangi kadar asam yang tinggi sewaktu di acid batch. ● Selanjutnya benang dikeringkan pada drying belt bersuhu 90 – 105 °C (tergantung count), putaran 22 – 25 rpm. ● Untuk mencegah benang karet lengket pada saat pembentukan pita (ribbonning), maka benang karet diberi talcum [ Mg3H2(SiO3)4] pada talcum roll putaran 35 – 40 rpm. ● Talcum yang lengket dibenang karet dibersihkan dengan pengipas talcum. ● Benang karet dibentuk pita pada ribboning roll putaran 75 – 85 rpm.
Universitas Sumatera Utara
● Benang karet dikeringkan pada pada vulcanizing belt pada suhu 140 °C putaran 40 – 50 rpm bertujuan untuk mengurangi kelembaban benang karet setelah diberi talcum, juga agar proses maturasi (pematangan) benang karet lebih sempurna. ● Benang karet didinginkan sampai suhu 30 °C pada cooling drum bertujuan untuk mencegah kelembaban benang karet pada kemasan / pengepakan. ● Benang karet di packing pada receiving roll dengan kapasitas maksimum 8 ton /hari untuk selanjutnya memasuki tahap pemasaran.
1.3.4 Physical Laboratory Section Tugas utama di Physical laboratory adalah memeriksa dan menganalisa hasil produksi benang karet dengan parameter – parameter sebagai berikut: a. Filament weight tolerance b. Physycal quality : ● Resistance at break (RB) yaitu tegangan putus atau persen tarik pada benang karet ● Elongation at break (EB) yaitu regangan perpanjangan putus atau persen putus pada benang karet ● Green modulus CA 300% yaitu tegangan tarik dalam 300% pada benang karet ● Green modulus CA 500% yaitu tegangan tarik dalam 500% pada benang karet ● Schwatz value (VRS) yaitu nilai kelenturan benang karet ● Schwatz hysterysts ratio (RIS) yaitu hasil tegangan dari awal dan akhir
Universitas Sumatera Utara
● Temperatur 50 °C vulcanization test ( T 50) yaitu temperatur sampai dimana benang karet masih memiliki kadar elastis ● Retention at 149 °C / 2 Hr ● Permanent set at 80 % E.B c. Separability yaitu daya lengket benang karet dalam ribbon d. Exact count yaitu jenis count yang sebenarnya e.Talcum content yaitu talcum yang lengket dibenang karet f. Moisture content yaitu kandungan air dalam benang karet g. Water extract yaitu pencucian benang karet
Flow Chart Rubber Thread dapat dilihat pada gambar 1.1.
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
1.4 Pembatasan Masalah Pompa yang direncanakan adalah pompa untuk memompakan lateks dari tangki truk ke tangki penampungan. Adapun alasan penggunaan pompa ini menurut [lit.1 hal. 25] adalah: •
tekanan pada tangki truk jauh lebih kecil dari tangki penampungan lateks.
•
dibutuhkan waktu yang singkat agar tidak terjadi penggumpalan (coagulant) lateks pada tangki truk.
•
tangki penampungan lateks yang cukup tinggi. Ruang lingkup perencanaan berdasarkan spesifikasi yang diberikan meliputi:
•
penentuan jenis/type pompa yang digunakan
•
penentuan kapasitas dan head pompa
•
ukuran-ukuran utama pompa
•
gambar kerja pompa
Universitas Sumatera Utara
