BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pencampuran

2.1.1. Teori Pencampuran

Dalam proses rekayasa industri, pencampuran adalah operasi unit yang

melibatkan memanipulasi sistem fisik heterogen, dengan maksud untuk

membuatnya lebih homogen. Contoh Familiar termasuk pemompaan air di kolam

renang untuk menghomogenkan suhu air, dan mengaduk adonan pancake untuk

menghilangkan benjolan.

Dalam kimia, suatu pencampuran adalah sebuah zat yang dibuat dengan

menggabungkan dua zat atau lebih yang berbeda tanpa reaksi kimia yang terjadi

(obyek tidak menempel satu sama lain). Sementara tak ada perubahan fisik dalam

suatu pencampuran, properti kimia suatu pencampuran, seperti titik lelehnya,

dapat menyimpang dari komponennya. Pencampuran dapat dipisahkan menjadi

komponen aslinya secara mekanis. Pencampuran dapat bersifat homogen atau

heterogen.

Dalam proses plastic injection molding, Mixing (mencampur) merupakan

langkah pertama kesiapan bahan baku untuk molding (German 1990). Kualitas

bahan baku sangat penting hingga kesalahan dalam pemilihan bahan baku ini

tidak dapat diperbaiki dalam proses selanjutnya. Pencampuran menetapkan

karakteristik dan keseragaman yang dibutuhkan PIM dan dengan demikian tingkat

keseragaman diharapkan dalam kondisi yang optimal dalam cetakan berikutnya

dan kegiatan sintering.

Tujuan pencampuran adalah untuk melapisi partikel dengan pengikat,

untuk memutus aglomerat, dan untuk mencapai distribusi seragam pengikat dan

ukuran partikel seluruh bahan baku. Selanjutnya beberapa komponen dari binder

harus tipis dan tersebar diantara partikel, untuk mendapatkan ini beberapa detail

harus menjadi pertimbangan yang penting. Untuk binder thermoplastic

pencampuran dilakukan pada temperatur yang lebih tinggi/menengah.

Pencampuran dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, yaitu sebagai

berikut:

a. Pencampuran cairan larut

Campuran cairan larut adalah pencampuran sederhana fisik terdiri

penggabungan dua atau lebih material hingga partikel, bagian, atau tetes masing-

masing komponen disebarluaskan dalam satu sama lain secara memuaskan.

Tingkat pencampuran atau keintiman dari partikel adalah masalah penilaian

subjektif seperti apa yang diperlukan. Data yang spesifik yang dibutuhkan

meliputi:

• Proporsi relatif dari cairan yang akan dicampur.

• Waktu yang tersedia untuk mendapatkan akhir campuran.

Evaluasi dari waktu yang tersedia cukup penting karena memiliki

pengaruh yang besar terhadap tenaga mixer.

b. Suspensi padat

Suspensi padat adalah juga pekerjaan fisik yang melibatkan pencampuran

sederhana menangguhkan padatan tidak larut dalam cairan. Data yang spesifik

yang dibutuhkan meliputi:

• Persentase padatan, ukuran partikel, dan kecepatan pengaturan di kaki per

detik.

• Kemudahan membasahi dari zat padat.

• Jenis suspensi yang dibutuhkan..

c. Dispersi

Dispersi biasanya didefinisikan sebagai campuran dari dua atau lebih

cairan non-larut, atau padatan dan cairan, yang lebih atau kurang stabil yang

diukur oleh kehidupan sebelum perpisahan terlihat terjadi.

Data tambahan yang diperlukan termasuk :

• Jenis dispersi (cair-cair, padat dalam bentuk cair, gas dalam cair).

• Relatif jumlah setiap tahap.

• Viskositas produk akhir.

• Tingkat penambahan satu komponen ke lain, dan di mana urutan.

• Waktu yang tersedia untuk menciptakan dispersi. Dimana kandungan

padatan rendah, padatan mudah dapat dibasahi, dan aglomerat tidak

membentuk, persyaratan aplikasi dan yang mirip dengan suspensi padatan.

• Kehalusan dispersi perlu dihasilkan oleh mixer. Hal ini berlaku untuk

dispersi padat dalam cairan dan biasanya ditunjuk sebagai ukuran mikron

partikel. Dissolving (pembubaran)

d. Dissolving

Umumnya mengacu pada melarutkan yang solid dalam cairan.

Kebutuhannya adalah untuk memberikan laju aliran yang baik cair masa lalu

permukaan padatan.

Jenis melarutkan berbagai masalah yang dihadapi ketika padatan adalah

bahan non-kristalin seperti karet alam dan sintetis, resin padat dan polimer

komersial lainnya. Bahan-bahan ini pertama melunak dan menjadi sangat lengket.

Partikel-partikel ini cenderung menggumpal menjadi massa yang lebih besar.

Peningkatan viskositas solusi dalam hasil pelarutan, dengan viskositas akhir

menjadi sangat tinggi dalam solusi yang memiliki kandungan tinggi padat.

e. Ekstrasi

Dalam aplikasi pencampuran, ini didefinisikan sebagai pemisahan satu

atau lebih komponen dari suatu campuran dengan menggunakan cairan pelarut.

Setidaknya salah satu komponen harus bercampur dengan atau hanya sebagian

terlarut dalam cairan ekstraktif sehingga setidaknya dua tahap terbentuk selama

dan setelah proses ekstraksi.

Ekstraksi dapat dilakukan di dalam sebuah bejana tahap tunggal, atau

dalam serangkaian bejana. Kolom lawan ekstraksi terus menerus telah menjadi

kepentingan dalam beberapa tahun terakhir karena dapat menangani cukup laju

aliran tinggi melalui daerah pencampuran yang relatif kecil dengan kecepatan-di

tingkat aliran proses.

Ekstraksi persyaratan pemrosesan sangat bervariasi tergantung pada

operasi yang akan dilakukan bahwa tidak praktis untuk mencoba untuk tabulasi

data tertentu yang diperlukan. Biasanya yang terbaik adalah mencoba untuk

mengklasifikasikan di bawah salah satu operasi lain seperti suspensi atau dispersi

padatan.

Ada banyak metode pencampuran mengasumsikan bahwa serbuk

merupakan cairan, dan pencampuran didominasi oleh difusi yang melintang

terhadap bidang gaya gunting. Tetapi model difusi ini kurang sesuai untuk

campuaran PIM (plactic injection molding), karena mengabaikan sifat gumpalan

serbuk pada saat mixing. satu hal yang penting adalah meramalkan waktu yang

diperlukian untuk mendapatkan campuran yang homogen.

2.1.2. Metode Pencampuran

Proses pencampuran memungkinkan bahan pengikat untuk berpindah

diantara permukaan pertikel bahan campuran untuk mencapai keseragaman.

Tingkat keseragaman diperoleh berdasarkan sifat alami (dasar) dari setiap

komponen campuran dan teknik pencampurannya serta pengaruh kondisi.

Beberapa teknik dalam proses pencampuran dapat diuraikan sebagai berikut :

1. Pencampuran Reaksi

Metode pencampuran reaksi merupakan satu metode yang begitu inovatif.

Penggunaan metode ini memudahkan dalam penyamarataan sifat dan karakteristik

bila terdapat material baru yang memiliki ketidaksesuaian yang tinggi. Proses ini

seringkali melibatkan penambahan bahan reaktif ketiga, seperti bahan

multifungsional katalis. Peningkatan kemampuan campuran reaktif untuk

memperlihatkan efek emulsi rantai plastik atau bahan tambahan yang terbentuk

selama proses pencampuran. Campuran yang lebih sempurna dengan tingkat

produktif yang tinggi dapat diperoleh dengan metode ini, tetapi harus melalui

pengendalian proses produksi yang lebih intensif.

2. Polimerisasi

Metode polimerisasi digunakan untuk mempersiapkan campuran bahan

plastik, terutama pada polimerisasi emulsi. Bahan-bahan plastik dibutuhkan dalam

bentuk latek atau emulsi. Proses pencampuran bahan latek yang ukurannya sangat

kecil, akan berkurang dalam skala satu mikron atau lebih, saat pemisahan yang

sempurna oleh air. Tidak ada pengaruh panas, tegangan dan bahan pengikat, jika

latek diuapkan atau dibekukan. Campuran bahan plastik yang padat biasanya

dapat diperoleh dengan proses pemisahan antara kedua komponen.

3. Pencampuran secara Mekanik

Pencampuran antara dua atau lebih bahan plastik pada titik cairnya

merupakan praktek proses pemesinan secara langsung. Komposisi campuran

sudah ditemukan dan ditentukan dengan jelas. Pencampuran mekanik molekul

plastik pada titik cairnya diperkirakan akan berjalan lambat dan tidak utuh. Suhu

pencampuran harus diatas suhu cair dari unsur plastik yang menjadi komponen

dalam campuran. Untuk alasan ekonomi, pencampuran secara mekanik lebih

mendominasi. Ukuran partikel pada fase pemisahan sangat perlu dipertimbangkan

untuk mengoptimalkan kinerja campuran. Biasanya pencampuran mekanik hanya

memproduksi campuran kasar. Sifat campuran sangat dipengaruhi oleh kecepatan

dan suhu pencampuran. Keseragaman campuran hanya dapat dicapai setelah tahap

proses pencairan. Contoh mesin yang digunakan pada pencampuran mekanik,

antara lain :

Two Roll Mill

Two-roll mill terdiri dari dua buah roll horizontal yang paralel dan

berputar pada arah yang berbeda. Jarak antara kedua roll dibuat dengan jarak

tertentu sehingga dapat diatur/distel karena memiliki bantalan blok pada sisi

bagian depan secara berlawanan dengan setelan screw. Roll balik berputar lebih

cepat ketimbang roll maju sesuai perbandingan yang disebut. Putaran roll menarik

campuran kearah jepitan, yang merupakan pembersih pada roll. Permukaan sisa

bagian roll digunakan untuk mengangkut kembali bahan mentah kearah jepitan

untuk proses pencampuran berikutnya. Sebahagian besar kerja dilakukan dengan

lambat pada roll bagian depan selama proses penggabungan campuran. Air dingin

dialirkan melalui rongga roll untuk mendinginkan material masuk yang

mengalami kontak langsung dengan permukaan roll selama proses pencampuran.

Gambar 2.1. Proses pencampuran pada mesin two roll mill

Internal Mixer

Alat penekan bertekanan tinggi seperti internal mixer digunakan untuk

memanaskan dan mestabilkan perubahan campuran. Alat ini terdiri dari dua buah

rotor horizontal yang terbungkus. Kerja yang dilakukan mesin ini terjadi antar

rotor. Bentuk rotor ini menyerupai bentuk mesin pencampur axial sepanjang arah

maju. Campuran masuk ke ruang pencampur melalui saluran masuk vertikal yang

ditempatkan pada pengarah penekan yang bergerak secara hidrolik. Permukaan

penekan sebelah bawah merupakan bagian dari ruang pencampuran. Campuran

yang sudah merata disalurkan melalui bagian bawah dinding ruang pencampuran.

Terdapat rongga yang kecil antara kedua rotor yang biasanya dijalankan pada

kecepatan yang berbeda antara rotor dan dinding ruang pencampuran. Dari bentuk

rotor dan gerakan penekan selama proses dapat dipastikan semua partikel

campuran mengalami shear stress yang intensif pada celah (rongga) antara kedua

rotor.

Gambar 2.2. Proses Pencampuran pada Internal Mixer

4. Solute Mixer

Pada metode ini, bahan plastik yang dicampur akan menyatu bersama

dengan pelarut. Hal ini akan menghilangkan atau paling tidak meminimalisir

permasalahan kinetik yang terjadi selama proses pencampuran yang tidak

sempurna dan perubahan struktur kimia yang disebabkan oleh panas dan shear

stress. Solusi pencampuran sangat bermanfaat untuk pembelajaran mekanisme

dasar kristalisasi dan parameter interaksi.

2.2. Pengertian Plastic Injection Molding

Plastic Injection Molding ( PIM ) merupakan salah satu proses injection

molding yang sering digunakan untuk menghasilkan atau memproses komponen-

komponen yang kecil dan berbentuk rumit (Boses 1995), Proses Injection

Molding mampu menghasilkan bentuk rumit dalam jumlah besar maupun kecil

pada hampir semua jenis bahan termasuk logam, keramik, campuran logam dan

plastik.

Salah satu keistimewaan proses PIM ialah kemampuannya dalam

menggabungkan dan menggunakan kelebihan-kelebihan teknologi seperti

kemampuan pembentukan bahan plastik, ketepatan dalam proses pencetakan dan

kebebasan memilih bahan. Hal ini digambarkan pada gambar 2.3. Komponen

yang dihasilkan dengan teknologi PIM kini banyak digunakan dalam industri

otomotif, kimia, penerbangan, listrik, komputer, kedokteran dan peralatan militer.

Gambar 2.3 Keistimewaan Proses Plastic Injection Molding ( PIM )

(Moller 1994)

Serbuk

Binder

Campuran Butiran

Pencetakan

Debinding Sintering Selesai Keluaran

Secara umum proses PIM dibagi menjadi beberapa tahap seperti pada

gambar 2.1 (German 1990). Proses ini dimulai dengan mencampur bahan baku

plastik. Kemudian campuran ini dibutirkan lalu disuntik ke dalam cetakan (mould)

sesuai dengan bentuk yang diinginkan.

Gambar 2.4. Tahapan Proses Plastic Injection Molding ( PIM ) (German 1990 )

2.2.1. Jenis – Jenis Mesin Plastik Molding

Berdasarkan Material Plastik yang digunakannya Plastic Molding dapat

dibedakan atas beberapa jenis yaitu:

1. Blowing molding.

2. Compression molding.

3. Extrusion molding

4. Transfer molding.

5. Injection molding.

• Metode Blow molding

Blow molding merupakan suatu metode mencetak benda kerja berongga

dengan cara meniupkan atau menghembuskan udara kedalam material/bahan yang

menggunakan cetakan yang terdiri dari dua belahan mold yang tidak

menggunakan inti sebagai pembentuk rongga tersebut.

Material plastik akan keluar secara perlahan, secara perlahan akan turun

dari sebuah Extruder Head kemudian setelah cukup panjang kedua belahan mold

akan di jepit dan menyatu sedangkan bagian bawahnya akan dimasuki sebuah alat

peniup (blow Pin) yang menghembuskan udara ke dalam pipa plastik yang masih

lunak, sehingga plastik tersebut akan mengembang dan membentuk seperti bentuk

rongga mould-nya. Material yang sudah terbentuk akan mengeras dan bisa

dikeluarkan dari mold hal ini karena Mold dilengkapi dengan saluran pendingin

didalam kedua belahan mold. Untuk memperlancar proses peniupan proses ini

dilengkapi dengan pisau pemotong pipa plastik yang baru keluar dari extruder

head.

Contoh hasil produksi yang dapat dikerjakan dengan metode ini adalah

bentuk Gelas dan botol. Proses tersebut seperti gambar dibawah ini:

1. Proses Pengisian butiran Plastik dari Hopper kedalam Heater. Oleh motor

Screw berputar sambil menarik butiran plastik mengisi ruang Heater.

Gambar 2.5 Proses Pengisian Butiran Plastik

2. Proses pemanasan butiran plastik kedalam heater. Setelah butiran plastic

meleleh dan membentuk seperti pasta maka plastik diinjeksikan kedalam mold.

Gambar 2.6 Proses Pemanasan Butiran Plastik

3. Proses peniupan udara. Saat plastik menempel pada dinding mold seperti pada

tahap kedua maka udara dengan tekanan tertentu ditiupkan kedalam mold.

Gambar 2.7 Proses Peniupan Udara

4. Proses pengeluaran produk. Produk dikeluarkan setelah produk dingin dengan

cara salah satu cavity plate membuka.

Gambar 2.8 Proses Pengeluaran Produk

• Metode Compression Molding (Thermoforming)

Compression molding (Thermoforming) merupakan metode mold plastic

dimana material plastik (compound plastic) diletakan kedalam mold yang

dipanaskan kemudian setelah material tersebut menjadi lunak dan bersifat plastis,

maka bagian atas dari die atau mould akan bergerak turun menekan material

menjadi bentuk yang diinginkan. Apabila panas dan tekanan yang ada diteruskan,

maka akan menghasilkan reaksi kimia yang bisa mengeraskan material

thermoseting tersebut.

Gambar 2.9 Metode Compression Molding

Material Thermosetting diletakkan kedalam mold yang bersuhu antara 300 oF

hingga 359 oF dan tekanan mold berkisar antara 155 bar hingga 600 bar.

Proses compression molding dapat dibedakan atas empat macam yaitu :

1. Flash type Mold - jenis ini bentuknya sederhana, murah, saat mold menutup

maka material sisa yang kemudian meluap akan membentuk lapisan parting line

dan karena tipisnya akan segera mengeras/beku sehingga menghindari meluapnya

material lebih banyak. Jadi biasanya mold akan di isi material sepenuhnya sampai

luapan yang terjadi sebanyak yang diijinkan.

2. Positive mould - jenis ini terdiri dari dari suatu rongga (cavity) yang dalam

dengan sebuah plunger yang mengkompresikan/memadatkan material pada

bagian bawah mold pemberian material disesuaikan dengan kapasitasnya baik

dengan cara menimbang sehingga menghasilkan produk yang baik dan seragam.

3. Landed Positive Mold - mirip dengan tipe diatas ,akan tetapi tinggi bidang batas

dibatasi.bagian “land” bekerja menahan tekanan (bukan bagian produknya).

Karena ketebalan material terkontrol dengan baik, maka kepadatan benda kerja

tergantung dari posisi pengisian yang diberikan.

4. Semi positive mold - merupakan kombinasi antara flash type dan landed

positive mold.

• Metode Extrusion Molding

Extrusion molding mempunyai kemiripan dengan injection molding,

hanya pada extrusion molding ini material yang akan dibentuk akan berupa

bentukan profil tertentu yang panjang. Pada prinsipnya juga ada bagian mesin

yang berfungsi mengubah material plastik menjadi bentuk lunak (semifluida)

seperti pasta dengan cara memanaskannya dalam sebuah silinder, dan

memaksanya keluar dengan tekanan melalui sebuah forming die (extruder head or

hole), yaitu suatu lubang dengan bentuk profill tertentu itu akan keluar dan

diterima oleh sebuah conveyor dan dijalankan/ditarik sambil didinginkan,

sehingga profil yang terbentuk akan mengeras, dan setelah mencapai panjang

tertentu akan dipotong dengan pemotong yang melengkapi mesin extrusi tersebut.

Berikut ini contoh proses Extrusion molding :

1. Butiran kecil material plastik oleh gerakan srew dimasukkan kedalam silinder

heater dipanaskan untuk diubah menjadi material kental seperti pasta.

Gambar 2.10 Pemanasan Plastik

2. Didalam silinder Heater atau pemanas, butiran plastik berubah menjadi cair,

lalu dengan tekanan tertentu dimasukkan melalui sebuah forming die (extruder

head atau hole), yaitu suatu lubang dengan bentuk profill.

Gambar 2.11 Proses Pencetakan

3. Produk ditarik atau dikeluarkan dan diterima oleh sebuah conveyor dan

dijalankan/ditarik sambil didingikan, sehingga profil yang terbentuk akan

mengeras.

Gambar 2.12 Proses Pengeluaran Produk

Berikut ini contoh produk-produk yang dihasilkan dengan extrution molding.

Gambar 2.13 Produk Yang Dihasilkan dengan Extrution Molding

Bentuk extruder head (forming) ini bisa bermacam-macam, sesuai dengan

keinginan kita dan bisa dipasang dan diganti-ganti karena dilengkapi dengan

holder. Tentu saja bagian ini harus dibuat dari bahan baja pilihan yang dikeraskan,

yang mampu menahan panas dan gesekan dari material yang diproses pendinginan

benda kerja dilakukan dengan menyemprotkan udara pada profil yang berjalan,

sehingga bisa merata keseluruh bagian/panjang profil yang dihasilkan.

• Metode Transfer Molding

Transfer molding merupakan proses pembentukan suatu benda kedalam

sebuah mold (yang tertutup) dari material thermosetting, yang disiapkan kedalam

reservoir dan memaksanya masuk melalui runner/kanal kedalam cavity dengan

menggunakan panas dan tekanan.

Pada proses transfer molding dibutuhkan toleransi yang kecil pada semua

bagian mold, sehingga sangat perlu dalam pembuatan mold, dikonsultasikan

secara baik dengan product designer, mold designer dan molder/operator untuk

menentukan toleransi.

Proses transfer moulding terdiri atas dua type yaitu: sprue Type dan

plunger tipe. Jenis plunger memerlukan tekanan yang lebih kecil dibandingkan

dengan tipe sprue.

Gambar 2.14 Proses Transfer Molding

• Metode Injection Molding

Proses injection molding merupakan proses pembentukan benda kerja dari

material compound berbentuk butiran yang ditempatkan kedalam suatu

hopper/torong dan masuk kedalam silinder injeksi yang kemudian didorong

melalui nozel dan sprue bushing kedalam rongga (cavity) dari mold yang sudah

tertutup. Setelah beberapa saat didinginkan, mold akan dibuka dan benda jadi

akan dikeluarkan dengan ejector. Material yang sangat sesuai adalah material

thermoplastik dan karena pemanasan material ini akan melunak dan sebaliknya

akan mengeras lagi bila didinginkan. Perubahan – perubahan ini hanya bersifat

fisik, jadi bukan perubahan kimiawi sehingga memungkinkan untuk mendaur

ulang material sesuai dengan kebutuhan.

Material plastik yang dipindahkan dari silinder pemanas biasanya suhunya

berkisar antara 177 derajat Celcius hingga 274 derajat Celcius. Semakin panas

suhunya, plastik/material itu akan semakin encer (rendah viskositasnya) sehingga

semakin mudah diinjeksi, disemprotkan kedalam mold. Setiap material memiliki

karakter suhu molding. Semakin lunak formulasinya, yang berarti kandungan

plastis tinggi, membutuhkan temperatur rendah, sebaliknya yang memiliki

formulasi lebih keras butuh temperatur tinggi. Bentuk-bentuk partikel yang sulit,

besar dan jumlah cavity yang banyak serta runner yang panjang menyebabkan

tuntutan temperatur yang tinggi atau naik.

Gambar 2.15 Unit Mesin Injcetion Moulding (Gutowski : 2002)

Terdapat tiga bagian utama dalam mesin injection molding,yaitu(Anif

Jamaludin:2007):

1. Clamping Unit

Merupakan tempat untuk menyatukan molding. Clamping system sangat

kompleks, dan di dalamnya terdapat mesin molding(cetakan), dwelling untuk

memastikan molding terisi penuh oleh resin, injection untuk memasukan resin

melalui sprue pendingin, ejection untuk mengeluarkan hasil cetakan plastik dari

molding.

2. Plasticizing Unit

Merupakan bagian untuk memasukan pellet plastik (resin) danpemanasan.

Bagian dari Plasticizing unit: Hopper untuk memasukkan resin; Screw untuk

mencampurkan material supaya merata, Barrel, Heater, dan Nozzle.

3. Drive Unit

Unit untuk melakukan kontrol kerja dari Injection Molding,terdiri dari

Motor untuk menggerakan screw, piston injeksi menggunakan Hydraulic system

(sistem pompa) untuk mengalirkan fluida dan menginjeksi resin cair ke molding.

2.3. Pengenalan Bahan Baku

2.3.1. Polimer

Polimer sebenarnya sudah ada dan digunakan manusia sejak berabad-abad

yang lalu. Polimer - polimer yang sudah digunakan itu adalah jenis polimer alam

seperti selulosa, pati, protein, wol, dan karet. Istilah polimer pertama kali

digunakan oleh kimiawan dari Swedia, Berzelius (1833).

Istilah plastik dan polimer sering kali dipakai secara bergantian. Faktanya,

plastik adalah suatu material hasil rekayasa yang tidak sederhana dalam struktur

molekulnya melainkan memiliki komposisi yang rumit, yang dengan sengaja

diatur untuk memenuhi aplikasi – aplikasi spesifik yang diinginkan. Plastik

merupakan polimer yang ditambah kan dengan aditif, dimana aditif merupakan

material yang dapat meningkatkan kemampuan (properties) polimer.

Aditif adalah material yang ditambahkan untuk meningkatkan kemampuan

(properties) dari polimer. (Crompton, 1979)

Secara umum polimer memiliki sifat-sifat umum yang khas, diantaranya

adalah :

• Mampu cetak yang baik. Pada temperatur relatif rendah bahan dapat

dicetak dengan penyuntikan, penekanan, ekstrusi dan seterusnya akibatnya

biaya pembuatan relatif lebih rendah dibanding pada logam atau keramik.

• Produk yang kuat dan ringan dapat dibuat. Berat jenis polimer adalah

rendah dianding logam dan keramik, yaitu 1,0 – 1,7 yang memungkinkan

dapat diproduksi barang yang kuat dan ringan.

• Banyak diantara polimer bersifat isolator yang baik. Polimer mungkin saja

dibuat konduktor dengan jalan mencampurnya dengan serbuk logam,

butiran karbon, serbuk alam dan lain-lain.

• Baik sekali dalam ketahanan air dan ketahanan zat kimia. Pemilihan bahan

yang baik akan menghasilkan produk yang mempunyai sifat-sifat baik

sekali.

• Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung

pada cara pembuatannya. Dengan mencampur zat plastis, pengisi dan

sebagainya. Sifat-sifat dapat berubah dalam daerah yang luas.

• Kekerasan permukaan sangat kurang. Bahan polimer yang keras ada tetapi

masih jauh dibaah kekerasan logam dan keramik.

• Kurang tahan terhadap pelarut. Umumnya larut dalam zat pelarut tertentu

kecuali pada bahan tertentu seperti politetrafluoretilen. Kalau tidak larut,

mudah retak karena kontak terus-menerus dengan zat pelarut dan disertai

adanya tegangan. Oleh karena itu perlu perhatian khusus.

• Beberapa bahan tahan abrasi atau mempunyai koefisien gesek yang kecil

(Surdya, T dan Saito, S, 1986)

Pada dasarnya plastik secara umum digolongkan ke dalam 3 (tiga) macam

dilihat dari temperaturnya, yakni :

1. Bahan Thermoplastik (Thermoplastic) yaitu akan melunak bila dipanaskan

dan setelah didinginkan akan dapat mengeras. Contoh bahan thermoplastik

adalah : Polistiren, Polietilen, Polipropilen, Nilon, Plastik fleksiglass dan

Teflon.

2. Bahan Thermoseting (Thermosetting) yaitu plastik dalam bentuk cair dan

dapat dicetak sesuai yang diinginkan serta akan mengeras jika dipanaskan

dan tetap tidak dapat dibuat menjadi plastik lagi. Contoh bahan

thermosetting adalah : Bakelit, Silikon dan Epoksi.

3. Bahan Elastis (Elastomer) yaitu bahan yang sangat elastis. Contoh bahan

elastis adalah : karet sintetis.

Gambar 2.16. Klasifikasi polimer

(Saptono, Rahmat, 2007)

2.3.2. Pemanfaatan Polimer

Penggunaan polimer dalam kehidupan sehari – hari yang telah dikenal dan

digunakan secara umum yaitu:

1. Polyurethanes

Polyurethanes banyak digunakan untuk produk-produk yang terbuat dari

foam, serat, dan yang digunakan untuk elastomer dan pelapis

(coating).Aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari misalnya untuk

pembuatan wadah dari foam, untuk industri garmen, untuk aplikasi bahan

bangunan dan sebagainya.

2. Polyester

Poliester dibentuk dari monomer-monomer ester.Salah satu contoh

polimer ini adalah dakron.Dakron digunakan sebagai serat tekstil. Selain

dakron dikenal pula Mylar, yang digunakan sebagai pita perekam

magnetik

3. Polypropylene (PP)

Biasanya digunakan untuk membuat tali, botol, spakbor sepeda motor dan

sebagainya.

4. Polyethylene (PE)

Biasanya digunakan untuk pembungkus makanan, kantung plastik, ember,

helm dan sebagainya.

5. Akrilat (flexiglass)

Beberapa polimer dibuat dari asam akrilat sebagai monomernya. Polimetil

metakrilat atau flexiglass merupakan plastik bening, keras tetapi

ringan.Polimer jenis ini banyak digunakan untuk kaca jendela pesawat

terbang dan mobil.

6. Bakelit

Bakelit banyak digunakan untuk alat-alat listrik.

7. PVC

PVC (polivinilklorida) biasanya digunakan untuk membuat pipa, selang,

pelapis lantai dan sebagainya

8. Teflon

Teflon atau politetrafluoroetilena memiliki sifat yang tahan terhadap bahan

kimia dan panas, sehingga seringkali digunakan untuk pelapis tangki atau

panci anti lengket

9. Karet alam dan karet sintetis

Karet diperoleh dari getah pohon karet (lateks). Karet alam merupakan

polimer isoprena. Karet sintetis terdiri dari beberapa macam, misalnya

polibutadiena, polikloroprena dan polistirena. Karet sintetis yang telah

banyak dikenal yaitu SBR. SBR terdiri dari monomer stirena dan 1,3-

butadiena, banyak digunakan untuk pembuatan ban mobil.

Berikut contoh penggunaan polimer dalam kehidupan sehari – hari:

Gambar 2.17. Penggunaan polimer dalam kehidupan sehari- hari

Faktor utama yang perlu diperhatikan dalam memilih bahan plastik

meliputi :

1. Aplikasi

Sebelum memilih bahan plastik, perlu dipertimbangkan apakah bahan

tersebut memenuhi kebutuhan aplikasi. Empat hal dapat

dipertimbangkan sebagai parameter/kondisi untuk penggunaan

• Lingkungan penggunaan

Perlu meneliti pengaruh lingkungan terhadap produk yang dibuat

dari bahan plastik yang digunakan. Pengaruh lingkungan tersebut

meliputi suhu, kelembaban dan daerah kerja, kemungkinan kontak

dengan gas, unsur kimia, atau larutan kimia, maupun keterbukaan

alam (matahari, hujan atau radiasi)

• Jenis gaya eksternal yang dikenakan padanya

Perlu dianalisa jenis gaya eksternal seperti gaya tarik, lentur,

kompresi, geser atau friksi yang dikenakan di bawah lingkungan

tersebut di atas dan bagaimana kombinasi dari gaya-gaya di atas.

Perlu diteliti apakah gaya-gaya ini dikenakan sebagai beban

tumbukan, tegangan berulang atau gaya dinamis. Setelah

mempertimbangkan faktor-faktor ini baru memilih bahan-bahan

plastik yang memiliki ketahanan terhadap gaya eksternal.

• Situasi khusus

Setiap negara mempunyai standar kualitas tidak sama, sehingga

bahan yang dipilih harus memenuhi persyaratan standar di negara

masing-masing.

• Pengguna dan tujuan pemakaian

Faktor tersebut pantas memperoleh perhatian siapa pengguna

produk tersebut misalnya anak-anak, atau orang dewasa baru

dipertimbangkan pemilihan bahan yang sesuai atau tidak

membahayakan. Selanjutnya mempertimbangkan di mana produk

tersebut akan digunakan, apakah untuk tujuan produksi atau untuk

konsumen umum, baru kemudian memilih jenis bahan plastik

yang di kehendaki.

2. Sifat-sifat Bahan Plastik

Dengan mempertimbangkan faktor yang memenuhi aplikasi pemilihan

bahan plastik, barulah memilih bahan plastik yang memiliki sifat-sifat

bahan tersebut seperti berat spesifik, warna, transparansi, sifat,

mekanik, elektronik, termal, kimiawi, durabilitas dan prosesabilitas.

3. Pertimbangan Ekonomis

Harga merupakan salah satu faktor penentu dalam pemilihan jenis

bahan plastik baik dengan membandingkan harga produk saingan

maupun dengan bahan plastik lain setelah mempertimbangkan biaya

proses fabrikasi.

4. Keamanan dan Kesehatan

Merupakan salah satu faktor penting mempertimbangkan kesehatan

dan keamanan orang yang bekerja pada proses fabrikasi dan atau

pengguna prosuk akhir.

5. Limbah

Hal ini penting di carikan jalan keluar penanganannya, disertai

kegiatan promosi daur ulang dalam proses proses produksi.

2.3.3. Karakterisasi

Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui dan menganalisa campuran

polimer. Karakterisasi yang dilakukan berupa uji tarik (Kekuatan tarik,

Regangan, Modulus elastisitas).

2.3.3.1 Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer yang

terpenting dan sering digunakan untuk karakteristik untuk suatu bahan polimer.

Kekuatan tarik sesuatu bahan didefenisikan sebagai besarnya beban maksimum

(Fmaks) yang digunakan untuk memutuskan spesimennya bahan dibagi dengan luas

penampang awal (A0).

Keterangan

= Kekutan Tarik (MPa)

F = Beban Maksimum (kgf)

A0 = Luas penampang awal (mm2)

Bila suatu bahan dikenakan bebanterik yang disebut tegangan (gaya

persatuan luas), maka bahan akan mengalami perpanjangan (regangan). Kurva

tegangan terhadap regangan merupakan gambaran karakteristik dari sifat mekanik

suatu bahan.

2.3.3.2 Regangan

Pertambahan panjang yang terjadi akibat perlakuan yang diberikan pada

sampel sehingga pertambahan panjang sampel setiap satuan atau perbandingan

antara pertambahan panjang mula – mula disebut regangan atau :

Dalam bentuk persamaan :

2.3.3.3 Modulus elastisitas

Modulus elastisitas adalah perbandingan antara tegangan tarik dan

regangan.

Dalam bentuk persamaan

Keterangan :

E = Modulus elastisitas (MPa)

σ = Kekuatan Tarik (MPa)

ε = Regangan

2.4. Bahan baku

2.4.1. Polyethylene (PE)

Polyethylene merupakan polimer termoplastik yang mudah diolah maka

dari itu sering di cetak dengan penekanan, injeksi, ekstruksi, peniupan dan hampa

udara.

Polyethylene juga sering digunakan pada pembuatan barang seperti pipa

plastik (http://www.alibaba.com/product.gs/249708012/pe_pp_product.html).

Dan juga helm untuk keselamatan kegiatan arung jeram

(http://indonetwork/my_qasoline/2182192/helmets-lokal-red.html)

Polyethylene memiliki titik leleh rata-rata sebesar 105-115°C. Disisi lain

polyethylene tekanan rendah kurang bercabang dan merupakan rantai lurus karena

itu massa jenisnya lebih besar sebab mengkristal secara baik sehingga memiliki

kristalinitas tinggi. Karena kristal yang berbentuk baik itu mempunyai gaya antar

molekul yang kuat, maka bahan ini memiliki kekuatan mekanis yang tinggi dan

titik lunak yang tinggi pula.

Polyethylene ini dibuat dengan jalan polimerisasi gas etilen yang dapat

diperoleh dengan memberi hydrogen gas petroleum pada pemecahan minyak

(nafia), gas alam atau asetelin.Melihat kristalinitas dan massa molekul, titik leleh,

dan transisi gelas sulit melihat sifat fisik polietilena. Temperatur titik tersebut

sangat bervariasi bergantung pada tipe polietilena.Pada tingkat komersil,

Kebanyakan LDPE, MDPE, dan HDPE mempunyai tingkat resistansi kimia yang

sangat baikdan tidak larut pada temperatur ruang karena sifat kristalinitas mereka.

Polietilena umumnya bisa dilarutkan pada temperatur yang tinggi dalam

hidrokarbon aromatik seperti toluena atau xilena, atau larutan terklorinasi seperti

trikloroetana atau triklorobenzena.

Produknya mempunyai fleksibilitas pada suhu ruang maupun rendah, kedap air,

tidak ber- reaksi dengan zat kimia, dapat disambung dengan cara dipanaskan dan

dapat diberi warna. Produknya mencakup: cetakan es, baki, pencuci film, kain,

kemasan, botol susu bayi, selang air, kabel koaksial, helm dan bahan isolasi atau

peredam getaran untuk frekwensi tinggi. Semua produk-produk diatas, dibuat

dengan cara: cetak-injeksi, cetak-tiup atau ekstrusi.

2.4.1.1. Low Density Polyethylene (LDPE)

Sifat mekanis jenis plastik LDPE adalah kuat, agak tembus cahaya,

fleksibel dan permukaan agak berlemak. Pada suhu di bawah 60oC sangat resisten

terhadap senyawa kimia, daya proteksi terhadap uap air tergolong baik, akan

tetapi kurang baik bagi gas-gas yang lain seperti oksigen, sedangkan jenis plastik

HDPE mempunyai sifat lebih kaku, lebih keras, kurang tembus cahaya dan kurang

terasa berlemak (Koswara, 2006)

2.4.1.2 High Density Polyethylene (HDPE)

Pada polyethylene jenis low density terdapat sedikit cabang pada rantai

antara molekulnya yang menyebabkan plastik ini memiliki densitas yang rendah,

sedangkan high density mempunyai jumlah rantai cabang yang lebih sedikit

dibanding jenis low density. Dengan demikian, high density memiliki sifat bahan

yang lebih kuat, keras, buram dan lebih tahan terhadap suhu tinggi.

Tabel 2.1 Karakteristik Polyethylene

2.4.2. Polyprophylene (PP)

Polypropylene dibentuk dengan berbagai teknik termoplastik, memiliki

sifat-sifat listrik yang baik, tahan terhadap impak, kekuatan nya tinggi dan tahan

terhadap suhu tinggi serta zat-zat kimia.

Sering juga digunakan untuk membuat peralatan/aksesoris sepeda motor

sperti spakbor depan (http//asiamtr.indonetwork.co.id/375302/spakbor-mds.html),

koper, perabotan, kemasan makanan,dan isolasi listrik.

Polypropylene memiliki sifat – sifat yang serupa dengan polyethylene Sifat

mekaniknya dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan jalan mencampurkan

serat gelas dan pemuaian termal juga dapat diperbaiki sampai setingkat dengan

bahan thermoseting. Sifat- sifat listriknya hampir sama dengan sifat-sifat pada

polyethylene. Tahan kimianya kira-kira sama bahkan lebih baik dari pada

polyethylene massa jenis tinggi.

Polypropylene paling umum digunakan untuk cetakan plastik, dimana hal

ini disuntikkan ke dalam cetakan sementara cair, membentuk bentuk kompleks

dengan biaya yang relatif rendah dan volume tinggi; contoh termasuk tutup botol,

botol, dan alat kelengkapan. Polypropylene memiliki rumus molekul (C3H6)n.

Massa jenisnya rendah termasuk kelompok yang paling ringan diantara bahan

polimer, dapat terbakar bila dinyalakan dibandingkan polyethylene massa jenis

tinggi. Titik lelehnyanya tinggi sekali (164°C), kekuatan tarik, kekuatan lentur

dan kekuatannya lebih tinggi tetapi tahan impaknya lebih rendah terutama pada

temperatur rendah.

Tabel 2.2 Karakteristik Polypropilene