THE 5TH URECOL PROCEEDING
18 February 2017
UAD, Yogyakarta
PENGARUH VARIASI KANDUNGAN CaCO3 TERHADAP KUAT TARIK POLYPROPYLENE Muhammad Luqman Saiful fikri 1, Iman Kurnia Sentosa2, Harini Sosiati3 , Cahyo Budiyantoro4 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta E-mail :
[email protected]
Abstrak Penambahan filler CaCO3 pada matriks polypropylene (PP) secara umum dilakukan dengan tujuan utama untuk menekan biaya produksi dan memperbaiki sifat mekanis produk. Penelitian dilakukan pada 3 spesimen yaitu PP murni, komposit CaCO3/PP dengan perbandingan 10:90 dan 20:80 % berat. Multipurpose spesimen difabrikasi dengan metode injection molding yang memiliki kapasitas clamping maksimal 70 ton, dioperasikan pada kondisi temperature barrel 190C, tekanan injeksi 11.5 Mpa dan Holding pressure 9 Mpa dalam waktu siklus 43 detik. Sifat mekanis yang diamati adalah kuat tarik, pengujian specimen dilakukan dengan menggunakan alat uji tarik Zwick roell (Germany) dengan mengacu pada standar ISO 527-1 (determination of tensile properties), Penampang hasil patahan diamati menggunakan mikroskop optik (MO). Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat tarik polypropylene murni, CaCO3/PP (10:90) dan CaCO3/PP (20:80) masing-masing adalah 31,62 MPa, 28,00 MPa dan 29,22 MPa. Bertambahnya kandungan CaCO3 meningkatkan kekuatan tarik komposit, akan tetapi dari hasil pengamatan struktur patahan tidak menunjukkan perubahan yang signifikan. Kata kunci: polypropylene, CaCO3, injection molding, komposit, kuat tarik. dicampur dengan bahan aditif dan pengisi pada setiap produk plastik komposit [2]. Dari berbagai mineral pengisi yang digunakan, kalsium karbonat CaCO3 adalah salah satu yang umum digunakan, karena mudah ditemukan dan harganya terjangkau[3]. kalsium karbonat ditambahkan pada polymer untuk menjadi pengisi (filler) guna meningkatkan kekakuan dan kekuatan polymer. Kalsium karbonat (CaCO3) menjadi filler pada material polypropylene dengan presentase (10: 90)% dan (20:80)% guna mendapatkan perbandingan kuat tarik.
1. PENDAHULUAN Pada masa sekarang plastik banyak diminati, menggantikan peralatan– peralatan rumah tangga dan komponen dibidang otomitif, yang sebelumnya dari bahan logam berpindah ke bahan pastik. Dikarenakan sifat elastisnya yang baik dan ringan. Secara umum polymer biasa dicampur dengan bahan aditif dan pengisi pada setiap produk plastik komposit [1]. Saat ini, banyak penelitian yang sudah beralih ke ranah teknologi nano, termasuk komposit (polypropylene filler CaCO3 ) yang diaplikasikan ke bidang otomotif. Penggunaan komposit untuk bidang otomotif sudah menjadi hal yang umum. Hal tersebut dilakukan untuk mengurangi massa kendaran, dengan begitu dapat berkontribusi dalam menekan konsumsi bahan bakar kendaraan [2]. penelitian ini dilakukan dengan modifikasi penelitian yang telah ada, guna mendapatkan nilai kuat tarik untuk produk komposit dengan biaya proses yang rendah dan waktu yang singkat. Secara umum polymer biasa
2. METODE PENELITIAN 2.1 material Polypropylene Polypropylene termasuk dalam jenis (Thermoplastics), dikarenakan mudah melunak jika dipanaskan dan mengeras apabila didinginkan. Penelitian ini menggunakan material polypropylene homopolymer merek Trilene HI10HO berbentuk pellet. Pemilihan material ini dikarenakan mudah dalam pemrosesan, mudah ditemukan dan harganya terjangkau. 1195
THE 5TH URECOL PROCEEDING
18 February 2017
l2 2.2 Injection molding. Mesin injection molding merupakan mesin manufaktur. Pada peneltian ini, metode yang digunakan untuk pembuatan multi purpose spesimen dengan metode injection molding. Mesin injection molding Meiki kapasitas Clamping mencapai 70 ton terdiri dari beberapa bagian clamp unit, inject unit, hopper, nozzel dan barrel. Sistem kerjanya dengan memasukkan material plastik (resin) kedalam hopper kemudian material dipanaskan dalam barrel dengan temperatur sesuai MDS (material data sheet), barrel memiliki bagian yang berbeda temperatur, bagian pertama temperatur barrel lebih tinggi guna memudahkan material plastik cepat leleh, plastik yang sudah leleh didorong oleh screw menuju nozzle untuk diinjeksikan ke cetakan. Parameter proses meliputi : melting temperature 160 ºC, temperatur barrel 190 ºC, tekanan injeksi 11.5 MPa, holding pressure 9 MPa dalam waktu siklus 43 detik.
UAD, Yogyakarta
104 to 113
106 to 120
b2
20,0 ± 0,2
b1
10,0 ± 0,2
h
4,0 ± 0,2
Multi purpose specimen pada penelitian ini, type B dengan panjang total 150 mm, ketebalan 4,0 ± 0,2 dan radius ≥60. 2.5 Pengujian kuat Tarik Tahap selanjutnya pengujian kuat tarik spesimen dengan menggunakan alat Pengujian kuat tarik mengacu pada standar ISO 527-1 (2012). Prinsip kerja alat uji tarik : Persiapan spesimen, dengan mengukur grip, panjang total dan ketebalan spesimen. Membuka program Zwick roell kemudian memasukkan data spesimen. Mencekam kedua sisi spesimen atas dan bawah dengan cekam zwick disesuaikan dengan panjang grip. Bilamana sudah tercekam maka, spesimen siap diuji, menekan tombol (Test) pada layar komputer pada program.
2.4 Pembuatan spesimen. Pembuatan spesimen mengacu pada standar ISO 294 dan dilakukan pada Laboratorium injection molding Prodi teknik mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Gambar 1. Multi purpose specimen [5] Tabel 1. Dimensi Multi purpose specimen Demension (mm) A l3
Gambar 2. Alat uji kuat tarik Zwick roell (germany).
B ≥150
l1
80 ± 2
60,0 ± 0,5
r
20 to 25
≥60
2.6 Pengujian optik Pengujian optik bertujuan untuk melihat dan mengamati hasil patahan spesimen dalam skala mikro. Pengujian optik
1196
THE 5TH URECOL PROCEEDING
18 February 2017
menggunakan mikroskop optik (MO) merek olympus. Prinsip kerja mikroskop optik : awal mula mengatur penempatan spesimen pada penampang uji mikroskop optik kemudian membuka program (MO) pada layar monitor, mengatur ukuran (µm) penglihatan pada spesimen, mengambil foto spesimen sesuai jarak yang telah disesuaikan.
3.3 Grafik pengujian kuat tarik PP Neat.
3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 3.1 Hasil pengujian kuat tarik PP+CaCO3 (10:90)%. Dari percobaan yang telah dilakukan, didapatkan hasil sebagai berikut : Tabel 2. Hasil Pengukuran PP+CaCO3 (10:90)%
Gambar 3. Grafik Pengujian kuat tarik PP Neat Tabel 10. Statistik nilai standar deviasi, rata-rata dan kalibrasi (PP) Neat
Pengukuran spesimen dilakukan untuk memastikan kesesuaian dimensi spesimen dengan standar ISO 294.
Dari hasil grafik kuat tarik, bahwa PP neat bersifat ulet (tough) ditunjukkan dengan besarnya nilai perpanjangan mencapai 21 (mm), rata-rata perpanjangan mencapai 17.35 (mm).
Tabel 3. Gaya (Kg) dan Hasil uji (Kg/cm2) PP+CaCO3 (10:90)%
3.4 Grafik pengujian PP+CaCO3 (10:90)%.
3.2 Hasil pengujian PP+CaCO3 (10:90)%.
kuat
UAD, Yogyakarta
kuat
tarik
tarik
Tabel 4. Hasil Pengukuran PP+CaCO3 (20:80)
Gambar 4. Grafik pengujian kuat tarik PP+CaCO3 (10:90)%.
Tabel 5. Gaya (Kg) dan Hasil uji (Kg/cm2) PP+CaCO3 (20:80)%.
1197
THE 5TH URECOL PROCEEDING
18 February 2017
Tabel 11.Statistik nilai standar deviasi, ratarata dan kalibrasi PP+CaCO3 (10:90)%.
UAD, Yogyakarta
32 Mpa
31 30 29 28 27 26
Grafik diatas menunjukkan bahwa, PP+CaCO3 (10:90)% masih memiliki sifat elastis, dibuktikan dengan perpanjangan spesimen ketika diuji taik maksimum mencapai 10,5 (mm) dan rata-rata perpanjangan mencapai 9.39 (mm). 3.4 Grafik pengujian PP+CaCO3 (20:80)%.
kuat
PP Neat
PP+CO3 20%
gambar 6. Diagram Perbandingan hasil kuat tarik.
tarik
Gambar 7. Mikroskop optik PP+CaCO3 (10:90)% dengan ukuran 100µm.
Gambar 5. Grafik pengujian kuat tarik PP+CaCO3 (20:80) Tabel 12. Statistik nilai standar deviasi, rata-rata dan kalibrasi PP+CaCO3 (20:80)
Gambar 8. Mikroskop optik PP+CaCO3 (20:80)% dengan ukuran 200µm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat tarik polypropylene murni, CaCO3/PP (10:90) dan CaCO3/PP (20:80) masing-
1198
THE 5TH URECOL PROCEEDING
18 February 2017
masing adalah 31,62 MPa, 28,00 MPa dan 29,22 MPa. Dari hasil pengamatan bahwasanya kuat tarik PP+CaCO3 menunjukkan peningkatan 19,22 MPa.
[5] ISO 294. 2006. International standart injection moldin of test specimen of thermoplastic materials. 2002-0601. Iso.Switzerland.
4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengamatan terhadap spesimen dan mengacu pada teori yang digunakan maka dapat diambil kesimpulan sebagai beriku : Nilai kuat tarik PP neat sebesar 31,62 MPa Nilai kuat tarik PP+CaCO3 10% sebesar 28,00 MPa Nilai Kuat tarik PP+CaCO3 20% sebesar 29,22 MPa. Adanya pertambahan kuat tarik (PP) bila ditambahkan dengan CaCO3 sebesar 1,22 MPa. Dari hasil pengamatan mikroskop optik dapat diambil kesimpulan bahwasanya hasil patahan uji kuat tarik tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan.
5. DAFTAR PUSTAKA [1] M.A. osman, (2002) U.W. Suter, Chem.Mater. 14 4408. [2] M.Perdana, R. P. Yulsardi. 2016. Pengaruh fraksi volume penguat terhadap kekuatan lentur green composite untuk aplikasi pada bodi kendaraan. Jurnal ipteks terapan Research of Applied Science and Education. 9.(i4) (276-284). [3]
UAD, Yogyakarta
Firdaus, S.Tjitro, 2002, Studi Eksperimental Pengaruh Paramater Proses Pencetakan Bahan Plastik Terhadap Cacat Penyusutan (Shrinkage) Pada Benda Cetak Pneumatics Holder.
http://puslit.petra.ac.id/journals/mechanic al/. Diakses pada 8 februari 2017. [4] Y.S. Thio, A.S. Argon, R.E. Cohen, M. Weinberg, (2002) Polyer 43 3661.
1199
