PERBANDINGAN ANGKA PENYUSUTAN PRODUK PENUTUP SPION DARI BAHAN EBONIT DAN PLASTIK
NASKAH PUBLIKASI
Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun :
JOKO SUTANTO NIM : D200 080 074
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2014
PERBANDINGAN ANGKA PENYUSUTAN PENUTUP SPION DARI BAHAN EBONIT DAN PLASTIK
Joko Sutanto, Bambang Waluyo F, ST.MT, Ir.Bibit Sugito.MT Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura Email :
[email protected] ABSTRAKSI Penyusutan produk adalah berkurangnya ukuran sesungguhnya secara alam dengan adanya tekanan maupun tidak ada tekanan. Untuk itu perencanaan cetakan benar-benar diperhatikan. Dalam percobaan ini akan menghitung penyusutan dari bahan ebonit dan plastik dalam produk penutup spion Produk penutup spion dari bahan ebonit dibuat dari campuran karet alam, karet buatan, sulfur dan bahan yang lain. Campuran tersebut di proses menggunakan mesin two roll miling, setelah selesai campuran tersebut disebut kompon yang akan diproses lebih lanjut. Kompon akan di vulkanisasi dengan resin dan fiber dengan gaya 2 ton selama 2 jam. Pembuatan penutup spion dari bahan plastik jenis polypropylene, plastik dipanasi sampai meleleh kemudian diberi gaya menggunakan press molding dengan gaya 4 ton dalam waktu 2 menit. Kemudian kedua produk penutup spion dari bahan ebonit dan plastik diukur menggunakan mistar, micrometer skrup dan Heightgage tipe HS-12. Hasil yang didapat bahwa penyusutan dari bahan ebonit, panjang memiliki angka penyusutan 0,73% dan lebar 0,84%. Sedangkan angka penyusutan dari bahan plastik jenis polypropylene, panjang memiliki angka penyusutan 1,56% dan lebar 2,39%. Dari hasil perolehan data maka angka penyusutan dari bahan ebonit lebih baik dari bahan plastik jenis polypropylene
Kata kunci : Penyusutan, Ebonit, Plastik
PENDAHULUAN
PERUMUSAN MASALAH
Salah satu part sepeda motor yang mempunyai peranan penting yaitu untuk melihat kondisi dan laju kendaraan yang berada di belakang adalah spion. Berbagai macam jenis diantaranya spion standart, spion variasi racing style, modifikasion style dan tauring style. Pada dasarnya spion yang memenuhi kriteria aman adalah spion standart yang telah diperhitungkan panjang lebar dari spion tersebut, mesti model kurang menarik masih banyak yang menggunkannya demi keamanan berkendara. Bahan yang digunakan pada penutup spion adalah plastik. Ada banyak cara dalam pembentukan plastik, salah satunya dengan injection molding yang sering digunakan dalam perusahan. Akan tetapi perencanaan mold dengan hasil produk akan berbeda, dikarenakan ada penyusutan bahan produk. Dengan begitu akan mengurangi keakurasian dimensi produk yang telah direncanakan. Penelitian ini akan meneliti prosentase penyusutan penutup spion dengan volume dies. bahan yang digunakan adalah plastik yang akan dibandingkan dengan bahan ebonit. Ebonit merupakan karet yang dikeraskan dengan bahan utama karet dan sulfur ditambah berbagai macam bahan lain seperti black carbon, BHT (Butylated Hidroxy Toluene), MBTS, stearic acid, zinc oxide, resin, katalis dan fiber. Bahan akan di campur semua untuk menghasilkan sifat bahan yang keras. Pencampuran dua bahan atau lebih dengan sifat yang berbeda untuk menghasilkan bahan baru dengan sifat yang baru disebut komposit.
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan maka dapat dirumuskan permaslahan yang dihadapi yaitu : Menganalisa penyusutan produk penutup spion dari bahan ebonit dan plastik jenis PP TUJUAN PENELITIAN Dalam penelitian ini yaitu mengelola karet menjadi ebonit dan kemudian divulkanisasi menjadi produk penutup spion. Dan plastik dipanasi kemudian diberi gaya hingga menjadi produk penutup spion, kemudian kedua produk dari bahan yang berbeda di ukur dengan tujuan : 1. Menganalisa prosentase penyusutan dari bahan ebonit dan plastik pada produk penutup spion 2. Membandingkan prosentase penyusutan produk penutup spion dari bahan ebonit dan plastik BATASAN MASALAH Untuk memudahkan pelaksanaan penelitian sehingga tujuan penelitian dapat dicapai, perlu adanya pembatasan masalah, yaitu: 1. Jenis bahan mold terbuat dari besi 2. Bentuk produk sudah ditentukan yaitu berupa penutup spion 3. Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah plastik jenis Polypropylene (PP) dan ebonit ( karet yang dikeraskan ) 4. Benda uji dibuat dengan menggunakan press molding dengan pembebanan ( gaya ) 2 ton. 5. Press molding dioperasikan secara manual
6. Sistem pendinginan pada mold menggunakan pembebasan mold sampai suhu kamar MANFAAT PENELITIAN Penelitian ini maksud untuk :
dilakukan
dengan
1. Mengetahi perencanaan mold /cetakan jika diketahui penyusutan produk. 2. Mengetahui penambahan sulfur pada karet 3. Mengetahui penyusutan dimensi dari bahan ebonit dan plastik
Tujuan dari penelitiannya adalah mempelajari tentang penyusutan . Dalam penelitiannya menggunkan variasi black carbon dengan ukuran 0,023mm untuk jenis N220, 0,044mm untuk jenis N550 dan 0,085mm untuk jenis N762. Penelitiannya dilakukan pada suhu 100 0C untuk semua jenis black carbon dan waktu yang ditentukan adalah 5 detik, didapatkan bahwa pada suhu 20 0C karet mengalami penyusutan, hal ini dikarenakan sifat dari senyawa karet. Pada suhu 20 0C digunakan sebagai fungsi waktu METODE PENELITIAN
LANDASAN TEORI Chang Kook, H, dkk, (2007), dalam jurnalnya yang berjudul A test method for measuring the dimensional stability of elastomeric materials upon heating. menyatakan bahwa Stabilitas dimensi produk karet pada suhu tinggi adalah kualitas yang sangat penting untuk meningkatkan kemampuan. Dalam penelitiannya memperkenalkan suatu metode pengujian baru untuk memperkirakan stabilitas dimensi. Penyusutan dan perluasan bahan yang mempengaruhi perubahan dimensi setelah pemanasan diukur dalam berbagai tes, seperti prestrain atau pra-stres. Perubahan dimensi karet alam ( NR ) merupakan berbanding terbalik dengan tegangan termal pada pemanasan. Dengan menggunakan metode baru kesetabilan dimensi produk karet berhasil dievaluasi dengan mengukur tegangan termal sebagai fungsi dari waktu, bukan mengukur perubahan panjang. KYUNG CHUL ,S,dkk, (1990), dalam jurnalnya yang berjudul extrudate character and post-extrusion shrinkage of rheologiacally characterized rubber-carbon black compound and their interpretation.
Proses awal dalam penelitian ini dengan mengumpulkan data pada lapangan untuk studi literatur. Studi literatur bertujuan untuk mengenal masalah yang dihadapi serta untuk menyusun rencana kerja yang akan dilakukan. Pada studi awal dilakukan langkah-langkah seperti survey dilapangan terhadap hal-hal yang berhubungan dengan penelitian yang akan dilakukan serta mengambil datadata penelitian yang sudah ada untuk dijadikan sebagai pembanding terhadap hasil pengujian yang akan dianalisa. Langkah berikutnya adalah mempersiapkan alat – alat dan bahan yang dibutuhkan pada penelitian yang akan dilakukan, proses selanjutnya adalah membuat ebonite dengan menggunakan alat two roll milling. Setelah pembuatan ebonite selesai selanjutnya di vukanisasi dengan menggunakan cetakan yang di press dengan gaya 2 ton. Pencetakan plastik menggunakan cetakan yang di press dengan gaya 4 ton dalam waktu 3 menit. Setelah semua selesai dibuat kemudian menyiapkan spesiment untuk diukur dan di ambil data pengukurannya.
1. Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : a. RSS (Rubber Smoke Sheet) b. SBR (Styrena butadiena Rubber) c. Karbon Black d. Sulfur ( Belerang ) e. Sa (Stearic acid) f. MBTS g. Resin h. Zno 2. Alat Penelitian Alat yang digunakan dalam pembuatan kompon adalah a. Two Roll milling (Alat untuk meratakan compound) b. Unit Press Molding (Alat untuk mengepres compound) c. Timbangan Digital d. Cetakan (mold)
Gambar 2 Mold Upper
Gambar 3 Mold Lower e. Unit pemanas (Heater) Untuk unit pemanas, digunakan 2 buah heater dengan daya @650 watt (”RIMA” heater). f. Unit pengontrol suhu (thermocontrol) g. Non-contact Infrared Thermometer h. Vernier caliper i. Mikrometer skrup j. Oven
k. Silikon l. Heightgage Tipe : HS-12 PROSES PEMBUATAN - Proses Pembuatan Kompon Bahan-bahan yang perlukan dalam membuat kompon di timbang terlebih dahulu sebelum di campur. Setelah semua bahan selesai di timbang dengan formula yang telah di buat sebelumnya, kemudian bahanbahan di campur atau di mastikasi dengan urutan yang benar dengan menggunakan mesin two roll milling. Tahap-tahap atau urutan dalam mastikasi untuk menjadi kompon secara garis besar adalah : 1. Pencampuran karet mentah jika karet lebih dari satu jenis. 2. Pencampuran bahan pengisi 3. Pencampuran bahan pencepat / aktivator 4. Pencampuran sulfur. Dalam pengolahan karet alam akan dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor diantaranya adalah temperatur mesin two roll milling, waktu pengerolan. Dengan berbagai macam jenis bahan kimia dan komposisi dilakukan pencampuran beberapa kali untuk mendapatkan komposisi yang sesuai untuk membuat ebonit atau karet yang dikeraskan. Kompon yang sudah jadi didiamkan terlebih dahulu selama 24 jam sebelum di proses selanjutnya. Kompon tidak boleh juga di simpan terlalu lama karena kompon akan rusak jika tidak segera di pakai -
Proses Prees Molding Tahap-tahap dalam proses press molding yang diperlukan diantaranya adalah heater ( pemanas ) dan mesin press molding hidrolik yang di operasikan secara manual, adapun beberapa tahapan dalam melakukan press molding adalah :
1. Penimbangan kompon. Sebelum dilakukan proses pengepressan, kompon di timbang terlebih dahulu dengan berat 13 gram, berat ini sesuai dengan volume cetakan yang telah di buat sebelumnya. Kompon di timbang dengan menggunakan timbangan digital. 2. Pembuatan mate. Resin dan katalis di campur dalam satu wadah dengan perbandingan 10 tetes resin di campur dengan 1 tetes katalis. Resin yang digunakan adalah resin jenis butek. Setelah resin dan katalis di campur maka menyiapkan fiber glass yang di potong memanjang sesuai dengan panjang dan lebar produk. Kemudian fiber glass diolesi campuran resin dan katalis yang telah disiapkan sebelumnya. Tunggu sampai setengah kering atau bisa dengan cara lain yaitu dengan di oven selama 10 menit dengan suhu oven 800C. Maka jadilah mate, gabungan antara resin, katalis dan fiber glass. 3. Pengepressan Alat dan bahan sudah siap. Posisi kompon dalam cetakan adalah lembaran kompon-mat-lembaran kompon. Pengepresan dilakukan dengan pembebanan atau gaya konstan yaitu 2 ton dengan suhu 1200C selama 2 jam. Setelah pengepresan selesai didiamkan sampai suhu kamar agar bisa di buka. PROSES PENGAMBILAN DATA Penelitian ini ditujukan untuk mencari nilai yang terbaik dari beberapa percobaan. Bahan yang digunakan adalah ebonit dan plastik jenis PP ( Polypropylene ). Pembuatan produk dibuat sebanyak 6 buah produk dari ebonit dan 6 buah produk dari bahan plastik jenis PP. Dalam penelitian ini plastik
sebagai pembanding untuk bahan ebonit. Ke-12 produk tersebut di ukur menggunakan jangka sorong, mikrometer sekrup dan heightgage tipe HS-12 dengan ketelitian 0,02 mm. Pengukuran ini meliputi panjang, lebar, tinggi dan tebal. Untuk menghitung nilai prosentase penyusutan pada produk penutup spion menggunakan rumus :
Gambar 4 Rumus perhitungan penyusutan
Dimana : S = shrinkage / penyusutan Lm = panjang cetakan Lp = panjang produk HASIL DAN PEMBAHASAN A. Formulasi kompon Dalam pembuatan kompon diperlukan takaran berat karet dan bahan adiktif lainya agar sesuai dengan yang diinginkan. Berikut ini adalah jumlah berat bahan pembuat kompon. Tabel 2. Formulasi kompon No 1 2 3 4 5 6 7 8
Nama bahan RSS SBR Sa Zo Black Carbon BHT MBTS Sulfur/belerang
Phr 60 40 2 2 15 2 5 40
B. Hasil pengujian 1. Pengukuran panjang
Gambar 8 Histogram perbandingan panjang rata-rata perolehan data plastik 2,00% 1,57%
1,57%
1,54%
P1
p2
p3
1,50% 1,00%
Gambar 5 Panjang Penutup Spion Pandangan Atas
0,50% 0,00%
Prosentase penyusutan yang diperoleh terlihat pada grafik 120
109,2
109,08
109,29
100
Gambar 9 Histogram perbandingan penyusutan panjang ratarata perolehan data plastik
80
120
60
100
109,2108,28 109,08 108,27 109,29108,3
40
80
20
60
0 P1
P2
P3
. Gambar 6 Histogram perbandingan panjang rata-rata perolehan data ebonit 0,90% 0,80% 0,70% 0,60% 0,50% 0,40% 0,30% 0,20% 0,10% 0,00%
20 0 P1
0,83% 0,64%
P3
Gambar 7 Histogram perbandingan penyusutan panjang ratarata perolehan data ebonit 108,27
108,27
108,3
100
1,57%
60
Plastik
1,57%
1,54%
1,50% 1,00%
0,73%
0,83%
P1
P2
0,64%
0,50% 0,00% Ebonit
80
P3
Gambar 10 Histogram perbandingan panjang rata-rata perolehan data ebonit dan plastik 2,00%
P2
P2 Ebonit
0,73%
P1
120
40
P3
Plastik
Gambar 11 Histogram perbandingan penyusutan panjang ratarata perolehan data ebonit dan plastik
40 20 0 P1
P2
P3
2. Pengukuran Lebar
Gambar 15 Histogram Perbandingan lebar rata-rata perolehan data plastik 3,50%
3,11%
3,00% 2,50%
Gambar 12 Lebar penutup spion pandangan atas 50
2,00%
2,17%
1,88%
1,50% 1,00%
41,68
41,51
41,75
40
0,50% 0,00%
30
L1
20 10 0 L1
L2
L3
Gambar 13 Histogram perbandingan lebar rata-rata perolehan data ebonit 1,40%
L3
Gambar 16 Histogram perbandingan penyusutan lebar ratarata perolehan data plastik 50
41,6841,21
41,5140,69
41,7541,09
L1
L2
L3
40 30
1,17%
1,20%
L2
20
1,00% 0,80%
0,77%
10 0,59%
0,60%
0
0,40% 0,20%
Ebonit
Plastik
0,00% L1
L2
L3
Gambar 14 Histogram perbandingan penyusutan lebar rata-rata perolehan data ebonit
Gambar 17 Histogram perbandingan Lebar rata-rata dari bahan ebonit dan plastik 3,50% 3,00% 2,50% 2,00%
50
41,21
40,69
41,09
40
3,11%
1,17%
1,50% 1,00%
2,17%
1,88% 0,77%
0,59%
0,50%
30
0,00%
20
L1
10
L2 Ebonit
0 L1
L2
L3
Plastik
L3
Gambar 4.17 Histogram perbandingan penyusutan rata-rata lebar dari bahan ebonit dan plastik
bahan plastik, maka part yang akan diassembly bisa di sesuaikan dengan panjang dan lebar dari produk penutup spion.
C Pembahasan Terjadinya perbedaan penyusutan pada bahan ebonit dan plastik yang terlalu jauh disebabkan karena karateristik bahan yang sudah berbeda, disamping itu terdapat faktor lain yang menyebabkan terjadinya perbedaan penyusutan dari bahan ebonit dan plastik diantaranya adalah : 1. Terjadinya prosentase penyusutan dijelaskan dalam jornal yang berjudul “An experimental investigation of the effects of hot runner system on injection moulding process in comparison with conventional runner sytem” hal 1472. produk penutup spion ini mengalami pelentingan yang disebabkan karena suhu yang dipakai terlalu tinggi. Secara umum, dapat dikatakan bahwa melenting disebabkan terutama oleh tegangan sisa didalam bagian dan tidak meratanya ketebalan dalam berbagai arah. 2. Persamaan waktu pelepasan produk dari cetakan. Produk dari bahan ebonit setelah divulkanisasi didiamkan selama 24 jam dengan tujuan suhu pada cetakan sampai suhu kamar. Kemudian produk dari plastik melakukan proses yang sama dengan ebonit yaitu dengan mendiamkan produk selama 24 jam. 3. Dari perolehan data penyusutan panjang dan lebar dari produk penutup spion baik dari bahan ebonit maupun dari
D Kesimpulan Dari hasil analisa, pengujian ebonit dan pengujian plastik dari pembahasan data yang diperoleh, maka dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa panjang produk penutup spion dari bahan ebonit mengalami penyusutan sebesar 0,73%, sedangkan dari bahan plastik mengalami penyusutan sebesar 1,56%. Untuk penyusutan lebar produk penutup spion dari ebonit sebesar 0,84% sedangkan dari bahan plastik sebesar 2,39%. Dari data yang diperoleh maka penyusutan dari bahan ebonit lebih baik dari bahan plastik jenis Polypropylene. E Saran Untuk lebih memanfaatkan dari penelitian penyusutan ebonit dan plastik, maka penulis memberikan saran sebagai berikut : 1. Jenis pendinginan pada cetakan menggunakan tipe laminated steel tooling bertujuan untuk mempercepat pendinginan dan mengurangi angka penyusutan. 2. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang penambahan sulfur dan black carbon pada composisi ebonit. 3. Dilakukan penelitian lebih lanjut dari cetakan yang sama dengan bahan jenis plastik yang berbeda. 4. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang hantaran panas dari pemanas sampai ke cetakan
DAFTAR PUSTAKA Ardi,F,.2004, “ Studi Pembuatan Komposit Alami Dengan Bahan Ebonit Dan Kenaf”, Tugas Ahir S1, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, surakarta Demier ,A, DKK,. 2006, “ An Experimental Investigation of the Effect of Hot Runner System on Injection Moulding Process in Comparison With Conventional Runner System”, Faculty of Techical Education, Esentepe Campus, Turkey Febriantoko, B W,. 2008, “Studi Peningkatan Siklus Injeksi dan Pengurangan Prosentase Penyusutan Pada produk Injeksi Plastik Dengan Mold Tipe Laminated Steel Tooling” Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta Harris, R A, DKK,. 2003, “ the Structure of Parts Produced by Stereolithography Injection Mould tools and the Effect on Part Shrinkage”, Wolfson School of Mechanical and Manufacturing, Loughborough Hong C K, DKK,. 2007, “A Test Method For Measuring The Dimensional Stability of Elastomeric Materials Upon Heating”, School of Applied Chemical Engineering, Korea Schey, J A,. 2009, “Proses Manufaktur (edisi ketiga)” , Departement Of Mechanical Enginnering Universitas Of Waterloo, Ontario
Shin, K C, DKK,. 1990, “ Extrudate Character And Post-Extrusion Shrinkage of Rheologically Characterized Rubber-Carbon Black Compounds And Their Interpretation” Institute of Polymer Engineering, University of Akron, Amsterdam
