DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

STUDI TENTANG PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN EXTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BEBERAPA JENIS THERMOPLASTIK

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

HENDRA PRAWIRA GINTING NIM. 080421008

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2 0 11

Universitas Sumatera Utara

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN

TUGAS SARJANA

STUDI TENTANG PENGARUH VARIASI TEMPRATUR DAN PUTARAN EXTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BEBERAPA JENIS THERMOPLASTIK

OLEH :

HENDRA PRAWIRA GINTING NIM : 080421008

DISETUJUI OLEH : DOSEN PEMBIMBING

Ir.Alfian Hamsi,M.Sc. NIP. 19560910198701001


TUGAS SARJANA

STUDI TENTANG PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN PUTARAN EXTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BEBERAPA JENIS THERMOPLASTIK

OLEH :


TELAH DISETUJUI DARI HASIL SIDANG SARJANA PERIODE 158, TANGGAL 24 SEPTEMBER 2011

DOSEN PEMBANDING I

DOSEN PEMBANDING II

Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc.

Ir.M.Syahril Gultom,MT.

NIP. 19491012 198103 1 002

NIP. 195512101987101001


STUDI TENTANG PRNGARUH VARIASI TEMPRATUR DAN PUTARAN EXTRUDER BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PEROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BAHAN THERMOPLASTIK


Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 158 ,pada Tanggal 17 September 2011

Pembanding I,

Pembanding II,

Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc. NIP. 194910121981031002

Ir.M.Syahril Gultom, MT. NIP.195512101987101001


DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU MEDAN

AGENDA DITERIMA TGL. PARAF

: 248 / TS / 2011 : 12 / 09 / 2011 :

TUGAS SARJANA NAMA

: HENDRA PRAWIRA GINTING

NIM

: 080421008

MATA PELAJARAN

: METALURGI SERBUK

SPESIFIKASI

: STUDI

TENTANG

TEMPERATUR

DAN

PENGARUH PUTARAN

VARIASI EKSTRUDER

BERKAPASITAS MAKSIMUM 900 KG/JAM PADA PROSES PEMBUATAN PIPA AIR DENGAN KOMPOSISI BEBERAPA JENIS THERMOPLASTIK

DIBERIKAN TANGGAL

: 15

MEI 2011

SELESAI TANGGAL

: 12

SEPTEMBER 2011

MEDAN, SEPTEMBER 2011 KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN,

DOSEN PEMBIMBING,

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP.1964 1224 1992 111001

Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. NIP.1956 0910 1987 01001


KATA PENGANTAR Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, 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 Metalurgi Serbuk, yaitu “Studi Tentang Pengaruh Variasi Temperatur Dan Putaran Ekstruder Berkapasitas Maksimum 900 Kg/Jam Pada Proses Pembuatan Pipa Air Dengan Komposisi Beberapa Jenis Thermoplastik 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 sebesarbesarnya 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 Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU.

3.

Bapak Pimpinan PT. Sinar Utama Nusantara Jl. Batang Kuis Km. 3,8 Pasar V Desa Telaga Sari, Tanjung Morawa yang telah banyak membantu dalam hal survey studi dan pengetahuan tentang pembuatan pipa PVC.

4.

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

5.

Teristimewa buat kedua Orangtua tercinta, atas doa dan dukungan mereka yang selalu menyertai penulis dalam menyelesaikan pendidikan dan pembuatan tugas skripsi ini.

6.

Terimakasih kepada Adik ku,atas doa & support nya selama penulis menyelesaikan pendidikan dan pembuatan tugas skripsi ini


7.

Terimakasih kepada Tunangan ku tercinta Debora Margareth Silitonga, atas doa ,dukungan & perhatian nya,selama penulis menyelesaikan pendidikan dan pembuatan skripsi ini

8.

Terimakasih kepada om Benhur Silitonga S.Th,SE,MM, atas bantuan,saran dan bimbingannya,selama penulis dalam pembuatan tugas skripsi ini.

9.

Kepada teman-teman mahasiswa Extensi teknik mesin USU khususnya stambuk 2008 yang selalu mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas skripsi ini

10.

Kepada teman-teman satu team skripsi ku ( 3Idiot; Fajar Hidayat,Chairun Nawawi ),yang selalu saling berkerjasama,& saling mendukung dalam pembuatan sekripsi 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,

September 2011

Penulis, HENDRA PRAWIRA GINTING NIM. 080421008


DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ......................................................................................... i DAFTAR ISI ....................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vi DAFTAR TABEL ............................................................................................... vii i BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian................................................................... 1 1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian ........................................................... 2 1.2.1 Tujuan Penelitian ........................................................................ 2 1.2.2 Manfaat Penelitian ...................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah ................................................................................. 3 1.4 Sistematika Penulisan ......................................................................... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Dasar Bahan Polimer ........................................................ 5 2.1.1 Definisi Bahan Polimer .............................................................. 5 2.1.2 Jenis-jenis Bahan Polimer .......................................................... 8 2.2 Sifat-sifat Mekanik Bahan Polimer .................................................... 9 2.2.1 Sifat Lenturan ............................................................................. 9 2.2.2 Teori Uji Tekan Statik ................................................................ 12 2.2.3 Respon Material Akibat Beban Tekan Statik ............................. 13 2.2.4 Perpatahan (Fracture) ................................................................ 16 2.2.4.1 Dasar-dasar Perpatahan ..................................................... 16 2.3 Pemanfaatan Polimer .......................................................................... 16 2.4 Bahan Baku ........................................................................................ 18 2.5 Bahan Tambahan ................................................................................ 23 2.5.1 Bahan Penyetabil ....................................................................... 23 2.5.2 Bahan Pengisi ............................................................................ 23 2.5.3 Lain-lain..................................................................................... 24 2.6 Proses Esktrusi.................................................................................... 24 2.6.1 Mesin Ekstruder ......................................................................... 27 2.7 Proses Pembuatan Pipa PVC .............................................................. 37 BAB III METODOLOGI 3.1 Tahapan Penelitian ............................................................................. 46 3.2 Peralatan ............................................................................................. 47 3.2.1 Mesin Mixer ............................................................................... 47 3.2.2 Mesin Ekstruder.......................................................................... 47 3.2.3 Neraca Analitik ........................................................................... 48 3.2.4 Cetakan Spesimen ...................................................................... 48 3.2.5 Mesin Uji Tekan dan Kelenturan ............................................... 49 3.2.6 Hydrolic Hot Press ..................................................................... 50 3.3 Bahan Baku ........................................................................................ 51 3.4 Proses Pembuatan Spesimen ASTM D 695 dan D 790 ...................... 51 3.4.1 Penimbangan Komposisi Formula ............................................. 51


3.4.2 Pembuatan Spesimen .................................................................. 53 3.4.3 Cara Pengambilan Data .............................................................. 55 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil .................................................................................................... 57 4.1.1 Kondisi Spesimen Setelah Pengujian ......................................... 57 4.2 Hasil Uji Mekanik Spesimen .............................................................. 63 4.2.1 Perhitungan Uji Lentur........................................................... 65 4.2.1 Perhitungan Uji Tekan ........................................................... 68 4.3 Diskusi ................................................................................................ 71 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 72 5.2 Saran ................................................................................................... 74 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 72 LAMPIRAN A (Data dan Grafik Spesimen Uji Lentur dan Uji Tarik) ............... 77 LAMPIRAN B (Perhitungan)............................................................................... 80


DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Klasifikasi Polimer ....................................................................... 8 Gambar 2.2 Spesimen Uji Lentur (ASTM D790 – 02) .................................... 10 Gambar 2.3 Penampang Uji Bending (standart ASTM D 790-02) .................. 10 Gambar 2.4 Perubahan benda yang disebabkan oleh tegangan tekan Aksial ............................................................................................ 12 Gambar 2.5 Pengujian beban tekan pada batang spesimen (a) ......................................................................................... sebelum uji tekan (b) setelah uji tekan ........................................................ 14 Gambar 2.6 (a) Pipa PVC (b) Kabel Optik ....................................................... 17 Gambar 2.7 Diagram alir dari proses pembuatan resin PVC Secara keseluruhan ....................................................................... 22 Gambar 2.8 Bagian – bagian proses pengolahan pada ekstruder Secara umum ................................................................................ 28 Gambar 2.9 Pada ekstruder ulir tunggal ........................................................... 29 Gambar 2.10 Contoh kerapatan Ulir Intermeshing, Counter Rotating............. 32 Gambar 2.11 Tipe-tipe Ulir .............................................................................. 32 Gambar 2.12 Dua Ulir Paralel Pada Ekstruder Ulir Ganda .............................. 33 Gambar 2.13 Bagan Alir Proses Pembuatan Pipa PVC.................................... 38 Gambar 2.14 Cetakan Mesin Ekstrusi Untuk Pipa ........................................... 38 Gambar 2.15 (a) Tangki Air (b), (c) dan (d) Keadaan didalam Tangki Air .................................................................................. 39 Gambar 2.16 Penarik Pipa (Puller) ................................................................... 40 Gambar 2.17 (a) Proses Pemotongan Secara Manual (b) Mesin Potong ........................................................................ 40 Gambar 2.18 Proses Finishing (a) Proses Pemotnogan (b) Proses Pembersihan .............................................................. 41 Gambar 3.1 Diagram alir proses ....................................................................... 46 Gambar 3.2 Mesin Mixer.................................................................................. 47 Gambar 3.3 Mesin Ekstruder ............................................................................ 48 Gambar 3.4 Neraca Analitik ............................................................................. 48 Gambar 3.5 Spesimen uji tekan (ASTM D 695 – 02a) .................................... 49 Gmabar 3.6 Spesimen Uji Lentur (ASTM D790 -02 ) ...................................... 49 Gambar 3.7 Mesin Uji tekan dan uji kelenturan ............................................... 50 Gambar 3.8 Hydraulic Hot Press ...................................................................... 50 Gambar 3.9 Pencampuran Bahan dengan pewarna titanium Dioksid .............. 52 Gambar 3.10 Pencampuran Bahan dengan pewarna Carbon Black ................. 52 Gambar 3.11 Spesimen Uji Tekan ASTM D-695 ............................................ 53 Gambar 3.12 Spesimen Uji Lentur ASTM D-790 ............................................ 53 Gambar 3.13 Diagram pohon sampel hasil variasi temperatur dengan variasi Putaran ................................................................ 54 Gambar 3.14 Spesimen Uji Lentur ASTM D-790 berada di mesin Pengujian .................................................................................... 55 Gambar 3.15 Kondisi Spesimen Uji Lentur ASTM D-790 saat Pengujian .................................................................................... 56


Gambar 3.16 Spesimen Uji Tekan ASTM D-695 berada di mesin Pengujian .................................................................................... 56 Gambar 3.17 Kondisi Spesimen Uji Tekan ASTM D-695 saat pengujian ............................................................................. 56 Gambar 4.1 Kondisi spesimen sebelum dilakukan pengujian .......................... 57 Gambar 4.2 Kondisi spesimen pada suhu 170oC .............................................. 58 Gambar 4.3 Kondisi spesimen pada suhu 175oC .............................................. 58 Gambar 4.4 Kondisi spesimen pada suhu 180oC .............................................. 58 Gambar 4.5 Kondisi spesimen pada suhu 170oC .............................................. 59 Gambar 4.6 Kondisi spesimen pada suhu 175oC .............................................. 59 Gambar 4.7 Kondisi spesimen pada suhu 180oC .............................................. 59 Gambar 4.8 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 170oC ............................... 60 Gambar 4.9 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 175oC ............................... 60 Gambar 4.10 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 180oC ............................. 60 Gambar 4.11 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 170oC ............................. 61 Gambar 4.12 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 175oC ............................. 61 Gambar 4.13 Kondisi spesimen uji tekan pada suhu 180oC ............................. 61


DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Suhu Operasi Termoplastik ................................................................. 26 Tabel 2.2 Perbedaan Utama Antara Ekstruder Ulir Tunggal dan Ulir Ganda ............................................................................................ 31 Tabel 4.1 Data hasil uji Lentur ASTM D 790 dengan n = 25 rpm ...................... 63 Tabel 4.2 Data hasil uji Lentur ASTM D 790 dengan n =30 rpm ....................... 63 Tabel 4.3 Data hasil uji Tekan ASTM D 695-02a dengan n = 25 rpm ................ 64 Tabel 4.4 Data hasil uji Tekan ASTM D 695-02a dengan n =30 rpm ................. 64 Tabel 4.5 Hasil perhitungan sifat mekanik dari specimen uji lentur n=25 rpm .............................................................................................. 66 Tabel 4.6 Hasil perhitungan sifat mekanik dari specimen uji lentur n=30 rpm .............................................................................................. 66 Tabel 4.7 Hasil perhitungan sifat mekanik dari specimen uji tekan n=25 rpm .............................................................................................. 69 Tabel 4.8 Hasil perhitungan sifat mekanik dari specimen uji tekan n=30 rpm .............................................................................................. 69


DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Recommend Documents