TUGAS AKHIR

ANALISA VARIASI WAKTU PENCETAKAN BOLA

PLASTIK BERONGGA TERHADAP PENYUSUTAN

DAN KETEBALAN PRODUK PADA PROSES

ROTATIONAL MOULDING

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

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh:

JOKO NURBIYANTORO

NIM : D200 080 066

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

JANUARI 2015

ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

“ANALISA VARIASI WAKTU PENCETAKAN BOLA PLASTIK

BERONGGA TERHADAP PENYUSUTAN DAN KETEBALAN PRODUK

PADA PROSES ROTATIONAL MOULDING”

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

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhiryang berjudul “Analisa Variasi Waktu Pencetakan Bola

Plastik Berongga Terhadap Penyusutan Dan Ketebalan Produk Pada

Proses Rotational Moulding”, telah disetujui oleh Pembimbing dan telah

diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat

sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama : JOKO NURBIYANTORO

NIM : D200 080 066

Disetujui pada :

Hari :

Tanggal :

Mengetahui :

Pembimbing Utama

Bambang Waluyo F, ST, MT

Pembimbing Pendamping

Tri Widodo B R, ST., MSc., Ph. D.

iv

v

vi

MOTTO

“Anda tidak bisa mengubah orang lain, Anda harus menjadi

perubahan yang Anda harapkan dari orang lain”

(Mahatma Gandhi)

“Jangan pernah malu untuk maju, karena malu menjadikan kita

takkan pernah mengetahui dan memahami segala sesuatu hal akan

hidup ini”

(Joko Nurbiyantoro)

“Orang yang menuntut ilmu bearti menuntut rahmat, orang yang

menuntut ilmu bearti menjalankan rukun Islam dan Pahala yang

diberikan kepada sama dengan para Nabi”.

( HR. Dailani dari Anas R.A )

vii

ANALISA VARIASI WAKTU PENCETAKAN BOLA PLASTIK BERONGGA TERHADAP PENYUSUTAN DAN KETEBALAN

PRODUK PADA PROSES ROTATIONAL MOULDING

Joko Nurbiyantoro, Bambang Waluyo F, Tri Widodo B R Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Surakarta Email : joko_nur16@yahoo.com

ABSTRAKSI

Proses moulding merupakan proses utama dalam pembuatan produk plastik dibanding dengan proses lainnya. Plastik dikenal sebagai suatu bahan serbaguna dan ekonomis yang banyak digunakan untuk berbagai macam produk. Hal ini dikarenakan kelebihan-kelebihan yang dimiliki seperti mudah dibentuk, ringan, tidak mudah pecah, dan lain sebagainya. Selain itu proses rotational moulding juga sangat membantu untuk meminimalkan biaya produksi.

Pada penelitian ini proses pembuatan bola plastik berongga dilakukan menggunakan bahan plastik jenis LDPE (low density polyethylene) dengan menggunakan suhu 1100 secara konstan dengan variasi waktu 25 menit, 30 menit dan 35 menit. Dalam penelitian itu spesimen bola plastik berongga dilakukan pengukuran penyusutan spesimen, pengukuran ketebalan spesimen dan mengetahui foto makro.

Dari hasil pengujian pengukuran penyusutan spesimen bola plastik berongga didapat penyusutan terkecil pada waktu 35 menit mengalami rata-rata penyusutan sebesar 1,97 %. Sedangkan penyusutan terbesar terjadi pada waktu 25 menit mengalami rata-rata penyusutan sebesar 2,29 %. Untuk pengujian ketebalan bola plastik berongga didapat ketebalan terkecil pada waktu 35 menit mengalami rata-rata ketebalan sebesar 5,19 mm. sedangkan ketebalan terbesar terjadi pada waktu 25 menit mengalami rata-rata ketebalan sebesar 5,11 mm. untuk pengujian foto makro dapat ditarik kesimpulan pada waktu 25 menit terjadi tahapan initial point contack, pada waktu 30 menit terjadi tahapan Early stage neck growth (short time) atau pertumbuhan leher tahap awal, pada waktu 35 menit terjadi tahapan Late stage neck growth (long time) atau pertumbuhan leher tahap akhir.

Kata kunci : moulding, rotational moulding, penyusutan, ketebalan.

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 Variasi Waktu Pencetakan

Bola Plastik Berongga Terhadap Penyusutan Dan Ketebalan Produk

Pada Proses Rotational Moulding”dapat terselesaikan 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, MT., Ph.D,selaku dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Tri Widodo B R, ST., MSc., Ph. D, selaku ketua jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta dan

dosen pembimbing pendamping utama yang telah memberi arahan

dan selalu meluangkan waktu untuk membimbing dalam

penyusunan laporan tugas akhir ini..

3. Bambang W. Febriantoko, ST, MT, selaku dosen pembimbing

utama yang telah membimbing, mengarahkan dan memberi

petunjuk dalam penyusunan laporan tugas akhir ini.

4. Muh. Alfatih H, ST, MT, selaku dosen penguji yang telah

meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan arahan

dalam tugas akhir ini.

5. Ir. H. Masyrukan, MT, selaku pembimbing akademik selama kuliah

di Universitas Muhammadiyah Surakarta.

6. Dosen jurusan teknik mesin serta staf tata usaha fakultas teknik

mesin universitas muhammadiyah surakarta.

7. Ayah dan ibu tercinta yang selalu berdo’a untuk saya, memberi

dukungan moril, semangat dan segalanya yang membantu untuk

ix

menyelesaikan kuliah selama di Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

8. Heri Susanto, Mila Wulandari ST, dan keluarga besar yang telah

membiayai dan selalu mengarahkan selama saya kuliah ini.

9. Teman-teman pantie yang selalu menemani, membantu baik

secara lansung maupun tidak langsung dan selalu memberi

motivasi untuk melangkah dalam menyelesaikan laporan tugas

akhir ini

10. Bapak Yuli dan bapak Widodo yang telah membantu memperbaiki

mesin rotational moulding.

11. Choirunnisa Muslim dan Siti Rahmawati Muslim yang selalu

memberi semangat dan motivasi agar cepat menyelesaikan kuliah

di Universitas Muhammadiyah Surakarta.

12. Saya ucapkan terima kasih banyak kepada sahabat-sahabatku

teknik mesin universitas muhammadiyah surakarta yang tidak bisa

saya sebutkan satu per satu.mudah-mudahan kita selalu terjalin

silaturahmi. Aamiin.

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

Abstrak ........................................................................................... vii

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

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

Daftar Gambar ................................................................................ xiii

Daftar Tabel .................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Tujuan Penelitian ................................................................... 3

1.3 Batasan masalah .................................................................. 4

1.4 Manfaat penelitian ................................................................ 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

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

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

2.2.1 Mesin rotational moulding ............................................ 9

2.2.1.1. Proses pencetakan .......................................... 11

2.2.1.2. Proses rotational moulding ............................... 12

2.2.1.3. Keuntunganrotational moulding ....................... 13

2.2.1.4 Kelemahan rotational moulding ......................... 14

2.2.2 Persyaratan bahan ........................................................ 15

2.2.3 Plastik ........................................................................... 16

2.2.3.1 Bahan thermoplastic ......................................... 17

2.2.3.2 Bahan thermosetting ......................................... 20

xi

2.2.3.3 Bahan elastomer ............................................... 22

2.2.3.4 Keuntungan plastik ........................................... 22

2.2.3.5 Kerugian plastik ................................................ 23

2.2.4 Pemanasan (heating) .................................................... 23

2.2.5 Pendinginan(cooling) .................................................... 25

2.2.6 Proses monitor .............................................................. 26

2.2.7 Sensor suhu infrared ..................................................... 27

2.2.8 Ketebalan produk ......................................................... 28

2.2.9 Cacat penyusutan (Shrinkage) ..................................... 29

2.2.10Sintering ...................................................................... 33

2.2.10.1 Mekanisme sintering ....................................... 37

2.2.11 Speed ratio ................................................................. 38

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

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

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

3.3 Tempat penelitian lapangan ................................................. 41

3.4 Bahan yang digunakan .......................................................... 42

3.4.1 Keuntungan LDPE ....................................................... 42

3.4.2 Sifat-sifat LDPE ............................................................ 42

3.5 Mesin rotational moulding ...................................................... 43

3.5.1 Spesifikasi mesin rotational moulding........................... 43

3.6 Dimensi mould (cetakan) ....................................................... 45

3.7 Diagram waktu siklus (cycle time) ........................................ 47

3.8 Peralatan pendukung ........................................................... 47

3.9 Diagram alir proses pembuatan spesimen ........................... 54

3.10 Prosedur pembuatan .......................................................... 55

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa penyusutan(shrinkage) ............................................ 57

4.1.1 Penyusutan waktu 25 menit ......................................... 57

4.1.2 Penyusutan waktu 30 menit ......................................... 59

xii

4.1.3 Penyusutan waktu 35 menit ......................................... 60

4.1.4 Penyusutan waktu 25 menit, 30 menit dan 35 menit ..... 61

4.2 Analisa data pengukuran ketebalan bola ................................ 63

4.2.1 Variasi waktu proses 25 menit ...................................... 63

4.2.2 Variasi waktu proses 30 menit ...................................... 65

4.2.3 Variasi waktu proses 35 menit ...................................... 67

4.2.4 Histogram ketebalan waktu proses 25, 30 dan 35 menit 69

4.3 Foto struktur makro ................................................................ 70

4.3.1 Waktu 25 menit ............................................................. 70

4.3.2 Waktu 30 menit ............................................................. 71

4.3.3 Waktu 35 menit ............................................................. 72

4.4 Speed ratio .............................................................................. 73

BAB V PENUTUP

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

5.2 Saran ....................................................................................... 74

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses pencetakan mesin rotational moulding ............. 11

Gambar 2.2Mesin rotational moulding ............................................. 11

Gambar 2.3 Plastik thermoplastic .................................................... 17

Gambar 2.4 Plastik thermosetting .................................................... 21

Gambar 2.5 Skema garis lengkung tahapan sintering ..................... 29

Gambar 2.6Model 2 partikel ............................................................. 31

Gambar 2.7Model tahapan menengah ............................................ 32

Gambar 2.8Model tahapan akhir ...................................................... 32

Gambar 2.9 Proses pemadatan sintering ........................................ 34

Gambar 2.10Tahap pertama proses sintering.................................. 35

Gambar 2.11Tahap kedua proses sintering ..................................... 36

Gambar 2.12Tahap ketiga proses sintering ..................................... 36

Gambar 2.13Pertumbuhan ikatan antar partikel................................ 37

Gambar 2.14Pemodelan partikel..................................................... 38

Gambar 3.1 Diagram alir penelitianrotational moulding.................... 40

Gambar 3.2 Biji plastik LDPE........................................................... 43

Gambar 3.3 Instalasi mesin rotational moulding................................ 44

Gambar 3.4 Desain cetakan prosesrotational moulding .................. 46

Gambar 3.5 Mould yang digunakan rotational moulding .................. 46

Gambar 3.6 Waktu siklus ................................................................. 47

Gambar 3.7 Baut M10 ...................................................................... 47

Gambar 3.8Mould ........................................................................... 48

Gambar 3.9 Kaliper .......................................................................... 48

Gambar 3.10 Thermocontrol ............................................................ 49

Gambar 3.11 Infrared thermometer ................................................. 49

Gambar 3.12 Stop watch ................................................................. 50

Gambar 3.13 Timbangan digital ....................................................... 50

Gambar 3.14 Kunci pas ................................................................... 51

Gambar 3.15 Heater ........................................................................ 51

Gambar 3.16 Motor listrik ................................................................. 52

xiv

Gambar 3.17 Reduser ..................................................................... 52

Gambar 3.18 Digital tachometer ...................................................... 53

Gambar 3.19 Ember ........................................................................ 53

Gambar 3.20 Diagram alir proses pembuatan spesimen ................. 54

Gambar 3.21 Pandangan isometrik mesin rotational moulding ........ 56

Gambar 4.1 Cara pengukuran penyusutan ...................................... 57

Gambar 4.2 Histogram rata-rata penyusutan pada variasi 25 menit 58

Gambar 4.3 Histogramrata-rata penyusutan pada variasi 30 menit . 59

Gambar 4.4 Histogram rata-rata penyusutan pada variasi 35 menit 61

Gambar 4.5 Histogram rata-rata penyusutan pada variasi 25 menit, 30

menit dan 35 menit ....................................................... 61

Gambar 4.6 Pengukuran ketebalan ................................................. 63

Gambar 4.7 Grafik pengukuran ketebalan bola 1 ............................ 63

Gambar 4.8 Produk yang dihasilkan waktu proses 25 menit dengan

diameter spesimen 60 mm .......................................... 64

Gambar 4.9 Histogram rata-rata ketebalan waktu proses 25 menit . 64

Gambar 4.10 Grafik pengukuran ketebalan bola 1 .......................... 65

Gambar 4.11Produk yang dihasilkan waktu proses 30 menit dengan

diameter spesimen 60 mm .......................................... 66

Gambar 4.12 Histogram rata-rata ketebalan waktu proses 30 menit 66

Gambar 4.13 Grafik pengukuran ketebalan bola 1 .......................... 67

Gambar 4,14 Spesimen variasi waktu proses 35 menit ................... 67

Gambar 4.15 Produk yang dihasilkan waktu proses 35 menit dengan

diameter spesimen 60 mm .......................................... 68

Gambar 4.16 Histogram rata-rata ketebalan bola dengan variasi waktu

proses 25 menit, 30 menit dan 35 menit ..................... 69

Gambar 4.17Foto makro waktu proses 25 menit ............................. 70

Gambar 4.18 Foto makro waktu proses 30 menit ............................ 71

Gambar 4.19 Foto makro waktu proses 35 menit ............................ 72

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1Melting point thermoplastic ............................................... 17

Tabel 2.2Melting point Thermosetting .............................................. 21

Tabel 2.3Nilai penyusutan spesimen ............................................... 33

Tabel 3.1 Spesifikasi polymer LDPE. ............................................... 43

Tabel 4.1 Data rata-rata penyusutan pada variasi waktu 25 menit. . 58

Tabel 4.2 Data rata-rata penyusutan pada variasi waktu 30 menit .. 59

Tabel 4.3 Data rata-rata penyusutan pada variasi waktu 35 menit .. 60

Tabel 4.4 Data rata-rata ketebalan pada variasi 25 menit ............... 64

Tabel 4.5 Data rata-rata ketebalan pada variasi 30 menit ............... 65

Tabel 4.6 Data rata-rata ketebalan pada variasi 35 menit ............... 67