Terbit online pada laman web jurnal: https://journal.isas.or.id/index.php/JAMERE

## JOURNAL OF APPLIED MECHANICAL ENGINEERING AND RENEWABLE ENERGY (JAMERE)
Vol. 4 No. 1 Februari 2024 1- 5 ISSN: 2775-1031
Pengaruh Suhu, Inj ection Time dan Backpressure Terhadap Cacat Penyusutan Pada Produk Flange
Yudhi Chandra Dwiaji 1 , Iwan Muklas 2 , Abdul Halim 3 1,2 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana
3 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Samarinda
1 yudhichandra7@gmail.com*, 2 hansamukhlas@gmail.com, 3 halim72@polnes.ac.id

## Abstract
Haspel or often called cable reel is the item or tool needed to roll the cable. Usually this cable reel is made of wood. However, over time this haspel has changed, especially in the material used, which is made of plastic or polypropyelene (PP) material. This haspel consists of several components including: Flange and barrel reinforced using steel rods. All these components will be assembled and ready for sale. When assembled, the flange components must require a fairly good precision because the material used is plastic, the shrinkage factor plays a very important role when printed with an injection molding machine. At the time of assembling the plastic haspel, there was a failure when the raft product was too tight and there was also a loose raft, this was due to shrinkage in the flange which caused the barrel component to not fit into the router part of the flange. This makes the assembly work a little longer than usual. In this final project, the author takes steps on how to analyze shrinkage defects in plastic materials, especially for polypropylene materials, starting from the injection molding process and then taking product samples with different levels of testing through parameter settings. Different injection times and backpressures will result in different product sizes and shrinkage values. A good melting temperature value is used for polypropylene material with  a  flange  thickness  of  6  mm,  and  a  flange  diameter  of  850  mm  ranging  from  210°C  -  230°C.  Shrinkage  defects  in polypropylene materials certainly exist, and may be greater than polystyrene materials but can be minimized by setting good process parameters. A good and ideal shrinkage value and according to standards occurs at a temperature setting of 220 °C backpressure 0.2 Mpa with an injection time of 20 seconds. With constant parameters, starting from the injection speed of 60 mm/s. Injection pressure 18 Mpa and cooling time 250 seconds .
Keywords: haspel, injection molding, shrinkage, backpressure

## Abstrak
Haspel atau yang sering disebut juga gulungan kabel merupakan barang atau alat yang dibutuhkan untuk menggulung kabel. Biasanya gulungan kabel ini dibuat dengan bahan dari kayu. Namun dengan seiring berjalannya waktu, haspel ini mengalami perubahan terutama pada material yang digunakan yaitu terbuat dari bahan plastik atau jenis material polypropyelene (PP). Haspel ini terdiri dari beberapa komponen diantaranya: flange dan barell yang diperkuat menggunakan besi rekstang. Semua komponen tersebut akan dirakit dan siap dijual. Pada saat dirakit komponen flange harus memerlukan kepresisian yang lumayan bagus oleh karena material yang digunakan plastik, maka faktor penyusutan ( shrinkage ) memegang peranan sangat penting pada saat dicetak dengan mesin injection molding . Pada saat perakitan haspel plastik pernah terjadi kegagalan produk rakit terlalu  kencang  dan  ada  juga  rakit  yang  kendor,  hal  tersebut  disebabkan  karena  adanya  penyusutan  pada flange yang menyebabkan komponen barell tidak bisa masuk pada router bagian dari flange . Hal tersebut membuat pekerjaan dibagian perakitan menjadi sedikit lebih lama dari biasanya. Didalam tugas akhir ini penulis melakukan langkah-langkah bagaimana teknik menganalisa cacat penyusutan ( shrinkage ) material plastik terutama dikhususkan material polypropyelene dimulai dari proses injection molding lalu diambil sampel produk dengan tingkat pengujian yang berbeda lewat settingan parameter. Dengan waktu injeksi dan backpressure yang berbeda-beda akan menghasilkan ukuran produk dan nilai shrinkage yang berbeda pula. Nilai temperatur leleh yang baik digunakan untuk material polypropyelene dengan ketebalan flange 6 mm, dan diameter flange 850 mm berkisar antara 210 ° C - 230 ° C. Cacat penyusutan pada material polypropylene pasti ada, dan mungkin lebih besar dari material polystyrene namun bisa diminimalkan dengan setting parameter proses yang bagus. Nilai shrinkage yang baik dan ideal dan sesuai standar terjadi pada settingan temperatur 220°C backpressure 0,2 Mpa dengan waktu injeksi yaitu 20 detik. Dengan parameter yang konstan, mulai dari injection speed 60 mm/s, injection pressure 18 Mpa dan cooling time 250 detik..
Kata kunci: haspel, injection molding, cacat penyusutan , backpressure .
1. Pendahuluan
Plastik merupakan bahan atau material yang tidak bisa dipisahkan dari kehidupan manusia, sebagai bahan yang sangat  mudah  didapat  secara  luas,  praktis,  ringan  dan tentu  saja  berbagai  macam  fungsinya  [1].  Plastik merupakan  bahan  polimer  sintesis  yang  dibuat  melalui proses  polimerisasi  dimana  tidak  dapat  lepas  dari kehidupan  kita  sehari-hari  yang  umumnya  kita  jumpai dalam bentuk  plastik kemasan ataupun penggunaannya pada  alat-alat  listrik  dan  peralatan  rumah  tangga  [2]. Untuk bisa membuat sebuah produk plastik yang sesuai dengan  apa  yang  dikehendaki  tentunya  dibutuhkan teknologi yang memadai.
PT.  SPLP  merupakan  salah  satu  perusahaan  yang memanfaatkan  teknologi  mesin Injection  Molding . Proses injection molding merupakan teknik yang sering digunakan  dalam  pembentukan  produk  yang  berbahan plastik,  karena  dengan  menggunakan  metode  tersebut bisa  membuat  bentuk  fitur  yang  sulit  untuk  dibentuk dibandingkan dibandingkan metode yang lain [3]. Tenik ini  juga  merupakan  salah  satu  metode  yang  paling banyak  digunakan  untuk  memproduksi  produk  plastik karena  dapat  diproduksi  dengan  tingkat  produksi  yang tinggi, biaya rendah, dan kemudahan dalam pembuatannya  [4].  PT.  SPLP  merupakan  salah  satu perusahaan cukup besar yang emproduksi/menghasilkan produk  berupa haspel plastik  dan haspel kayu.  Selain menghasilkan haspel plastik dan haspel kayu, PT. SPLP juga memproduksi peti dan pallet yang terbuat dari kayu. Sesuai  namanya  perbedaan  haspel  plastik  dan  haspel kayu yaitu dari bahan yang digunakan. PT. SPLP dapat menghasilkan  haspel  plastik    ±  20.000/tahun,  haspel kayu    ±  25.000  /  tahun,  serta  peti  dan  pallet  ± 15.000/tahun.
Haspel atau  yang  sering  disebut  gulungan  kabel merupakan  barang  hasil  rakitan  ( assembly )  dari beberapa  komponen.  Komponen  utama haspel yaitu flange , barell ,  besi  rekstang  dan  mur.  Dalam  proses perakitannya  sering  terjadi fitting kendor  dan  kencang hal  tersebut  disebabkan  karena  adanya  penyusutan ( shrinkage )  pada  bagian flange yang  dinamakan router /dudukan barell . Flange merupakan  komponen utama dari haspel plastik yang dihasilkan melalui proses produksi  menggunakan  mesin injection  molding . Dengan  melihat  jumlah  hasil  produksi  terutama haspel plastik yang cukup besar per tahunnya, dan dalam proses produksi flange pasti  ditemukan  cacat  produk.  Cacat produk  yang  sering  ditemukan  pada flange yaitu shor- shot, black dot, flashing, shrinkage , dan scracth . Shrinkage /penyusutan  merupakan  defect  visual  yang ditandai oleh perbedaan ukuran antara cetakan/ molding dengan barang yang dihasilkan.  Shrinkage akan timbul apabila terjadi perubahan densitas dari temperatur proses ke  temperatur  ruangan  [5].  Besarnya  memang  tidak terlihat  signifikan,  namun  berpengaruh  besar  terhadap kualitas  barang  untuk  dijual. Shrinkage dapat diminimalisasikan  dengan  cara  mensetting parameter yang  terdapat  pada  mesin injection  molding .  Waktu proses  ( cycle  time )  pembuatan flange ini  bervariasi, tergantung  dari  berbagai  macam  parameter  yang
berpengaruh dalam pembuatan flange ini. Dari berbagai macam  parameter  tersebut  salah  satu  faktor  yang dominan  adalah  pengaturan  parameter  setting  pada mesin injection  molding .  Dimana  parameter  tersebut berpengaruh  besar  terhadap  cacat  produk shrinkage , yaitu injection time dan backpressure .Berdasarkan latar belakang  diatas,  maka  yang  menjadi  fokus  dalam penelitian  ini,  yaitu  untuk  mengetahui  sejauh  mana pengaruh injection time dan backpressure terhadap hasil cetak flange dengan  menggunakan  proses injection molding dan bisa meminimalkan rasio cacat penyusutan ( shrinkage ).

## 2. Metode Penelitian
2.1. Identifikasi Masalah
Pada  tahap  ini  penulis  melakukan  studi  lapangan  yang dilakukan  langsung  di  PT.  SPLP  pada  mesin Injection Molding FCS FT-1680 dan cetakan injeksi ( mold ) flange guna  untuk  mengidentifikasi  kegagalan  yang  sering timbul pada saat  produksi  produk flange tersebut. Dari kegagalan  yang  ada  terlihat  jelas  bahwa  sering  terjadi penyusutan dibagian router pada flange sehingga barell susah  dipasang.  Belajar  dari  kegagalan  tersebut,  dapat dianalisa bahwa ukuran atau dimensi yang akurat dapat menurunkan  tingkat  kegagalan  tersebut.  Semakin akuratnya  ukuran  atau  toleransi  antara router pada flange dan tebal barell sehingga dengan mudah dirakit maka semakin kecil tingkat shrinkage .
2.2     Pengambilan Data
Hasil  pengamatan  yang  dilakukan  secara  langsung diolah dikelompokkan menjadi data dalam bentuk tabel.
Tabel 2.1 Data Defect No Reject Produksi Qty (pcs) % 1 Rakit kendor 2,055 27.48% 2 Scracth 1,003 13.41% 3 Flashing 1,059 14.16% 4 Black-dot 1,536 20.54% 5 Short-shot 1,824 24.39% TOTAL REJECT 7,477

## 2.3   Data jenis defect
Data jenis defect dikumpulkan dari  data hasil produksi yang  sedang  proses.  Pengamatan  ini  yang  dilakukan pada  bagian  produksi  dan  bagian quality  control dilakukan  untuk  lebih  mengetahui  tentang  jenis defect yang dianggap oleh management memang sering terjadi: a. Short  Shot adalah defect  visual kondisi  dimana produk  tidak  jadi  sempurna  ditandai  dengan  tidak penuhnya produk plastik. Defect ini biasanya terjadi akibat  terlalu  cepat  waktu filling  injection atau injection  stroke kurang. Short  short juga  dapat dikatakan raw  material yang  masuk  kedalam molding tidak  terisi  secara  sempurna  hal  ini disebabkan karena masalah suhu saat melting proses [6].
Gambar 3.1 Cacat Shor-shot
b. Black  dot adalah  defect  visual  yang  terjadi  karena adanya  bintik  hitam  yang  ditimbulkan  pada permukaan part [7]. Defect ini  biasanya  terjadi karena  material  dasarnya  terkontaminasi  oleh kotoran.
Gambar 3.2 Cacat Black dot
c. Flashing adalah  jenis  minor defect pada  material, artinya  material  masih  bisa  dikatakan  bagus  tetapi harus  dilakukan  pembersihan  (finishing)  pada produk [8].
Gambar 3.3 Cacat Flashing
d. Shrinkage adalah  merupakan  suatu  cacat  berupa perubahan  dimensi  produk  hasil  proses injection molding [9]. Defect  visual ini  ditandai  oleh  rakit antar router flange dan tebal barell menjadi kendor atau  seret.  defect  ini  biasanya  terjadi  dipengaruhi oleh  parameter  proses setting mesin injection ,  tipe material, kontur produk, ketebalan  dinding  produk, proses pendinginan diluar dan didalam cetakan.
Gambar 3.4 Cacat Shrinkage
e. Scratch adalah defect visual  yang  diakibatkan oleh tool yang kasar berupa garis pada produk yang  terbentuk  akibat  gesekan  permukaan produk  [10]. Defect ini  biasanya  dipengaruhi oleh  kualitas  polishing  permukaan cavity dan core mold .
Gambar 3.5 Cacat Scratch
2.4 Studi Literatur Studi  literatur  dilakukan  dengan  cara  mengumpulkan pustaka-pustaka  yang  berkaitan  dengan  perhitungan shrinkage yang kemudian akan dipilih beberapa pustaka untuk dijadikan acuan dalam perhitungan shrinkage. 2.5 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian flange menggunakan beberapa alat sebagai berikut: a. Laptop b. Software untuk  menggambar flange dan haspel plastic berupa AutoCad 2010.
c. Sigmat/angka  sorong  dimana  digunakan  untuk mengukur lebar router yang mengalami penyusutan
d. Thermometer
e. Mesin injection molding FCS 3000 FT-1680 dimana yang  digunakan  untuk  proses  produksi flange dan penelitian.
Gambar 3.6 Mesin Injection Molding FCS 3000 FT-1680 (Sumber: PT. SPLP)
f. Material  yang  digunakan  pada  penelitian  adalah material polypropene (PP).

## 3.   Hasil dan Pembahasan
Dalam  menganalisa  suatu  produk  apakah  terjadi  cacat penyusutan  atau  tidak,  tentu  tidak  terlepas  dari pengukuran  suatu  panjang mold pada  produk  tersebut. Setelah  itu  membandingkan  dengan  panjang  produk yang telah jadi, apakah ada selisih diantara keduanya dan bila  terdapat  selisih  maka  terjadi  cacat  penyusutan. Cacat  penyusutan/  shrinkage  ini  dapat  diketahui  besar kecilnya  dengan  perhitungan.    Misalkan  perhitungan dengan  temperatur  210  –  230 ° C  yang  menggunakan injection  time  15  detik,  dan  20  detik  dengan backpressure 0,1 dan 0,2 Mpa.
a) Perhitungan I
Waktu  injeksi  15  detik  dengan  backpressure  0,1 MPa  dan  temperatur  leleh  210  –  230 ° C  dengan lebar router flange 16 mm
S = 16−15,85 16 x 100 (%) = 0,94 %
Waktu  injeksi  15  detik  dengan  backpressure  0,2 MPa  dan  temperatur  leleh  210  –  230 ° C  dengan lebar router flange 16 mm
S = 16−15,88 16 x 100 (%) = 0,75 %
b) Perhitungan II
➢ Waktu injeksi 20 detik dengan backpressure 0,1 MPa dan temperatur leleh 210 – 230 ° C dengan lebar router flange 16 mm
S = 16−15,92
16 x 100 (%) = 0,5 %
➢ Waktu injeksi 20 detik dengan backpressure 0,2 MPa dan temperatur leleh 210 – 230 O C. dengan lebar router flange 16 mm
S = 16−15,95 16 x 100 (%) = 0.31 %
3.1. Hasil Data Perhitungan

## Tabel 3.1 Hasil Data Perhitungan DATA PENGUJIAN
No Waktu Injeksi (sec) Backpressure (Mpa) Temp. leleh ( O C) Lp Shrinkage (mm) (%) 1 15 0,1 210 -230 15,85 0.94 2 15 0,2 210 -230 15,88 0.75 3 20 0,1 210 -230 15,92 0.50 4 20 0,2 210 -230 15,95 0.31
Mesin  injection yang digunakan adalah type FCS 3000 FT-1680  dengan tonase 3000  ton  dan  putaran  motor screw  mesin  1600  rpm.  Dalam  pengujian  pertama  ini diambil waktu injeksi 15 detik dengan backpressure 0,1 Mpa  dengan temperature 210°C  -  230°C.  Dengan parameter  yang  konstan,  mulai  dari  injection  speed  60 mm/s  dan  kemudian cooling  time 250  detik  dengan temperatur mold 600°C.  Untuk  mengetahui  seberapa besar  cacat  penyusutan  yang  terjadi  pada  pengujian pertama  ini  maka  bisa  diketahui  dengan  menghitung presentasi shrinkage -nya.
Dari  hasil  tabel  dengan  waktu  injeksi  15  detik  dan backpressure  0,1  MPa  diatas,  cacat  penyusutan dipengaruhi  oleh backpressure dan  waktu  injeksi  serta temperature  leleh  material  plastik.  Dimana  hubungan ketiga  parameter  proses  tersebut  dengan  cacat
penyusutan berbanding lurus, dengan kata lain semakin kecil backpressure dan  waktu  injeksi  maka  semakin tinggi tingkat penyusutannya. Hal ini disebabkan karena waktu  injeksi  yang  singkat  hanya  15  detik  dan  waktu tahan  hanya  sebesar  0.5  detik  dan  pendinginan  yang relatif  lama  maka  produk  akan  mengalami  deformasi atau perubahan bentuk saat dikeluarkan dari cetakan. Dalam  kondisi  yang  panas  pergerakan  molekul  resin cenderung  lebih  cepat,  hal  ini  yang  menyebabkan penyusutan  lebih  besar  jika  dibandingkan  dengan produk  yang  saat  keluar  dari  cetakan  dalam  kondisi dingin karena pergerakan molekul resin-nya cenderung lambat sehingga penyusutannya lebih kecil. Produk flange ini mempunyai ketebalan standar 9 mm, temperatur  yang  tinggi  biasanya  digunakan  untuk mempercepat  pengisian  material  kedalam  rongga cetakan  karena  semakin  tinggi  suhunya  maka  semakin rendah  viskositasnya.  Selain  itu  tekanan  injeksi  ( inject pressure )  dan  kecepatan  injeksi  ( inject  speed )  yang digunakan juga semakin rendah. Tapi hal ini berdampak pada penyusutan produk yang semakin besar.

## 4.   Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  ini  dapat  di  simpulkan  sebagai berikut:
a. Diantara  parameter  proses injection  molding yang ada cacat penyusutan sangat dipengaruhi oleh waktu injeksi, backpressure dan temperature leleh, terlihat dari  hasil  pengujian  dari  data  rekapitulasi  reject periode bulan Januari  -  Maret  2021 terlihat  bahwa cacat  rakit  kendor  atau shrinkage menduduki peringkat  teratas  untuk  defect  produk  dengan persentase 27,48%.
b. Beradasarkan  rekapitulasi reject ,  cacat  penyusutan (rakit kendor) terjadi pada saat  proses setting awal produk flange dikarenakan tidak menggunakan data setting  yang  sudah  distandarkan  dan  masih melakukan trial and error .
c. Nilai penyusutan yang baik dan ideal sesuai standar terjadi pada settingan backpressure 0,2 Mpa dengan waktu injeksi yaitu 20 detik dengan temperatur leleh berkisar 210ºC - 230ºC.
Adapun saran dari analisa ini adalah sebagai berikut:
a. Untuk  menghindari reject cacat  penyusutan sebaiknya  pada  saat  setting  awal  produk  plastik Flange harus menggunakan data setting yang sudah distandarkan,  supaya  cacat  penyusutan  bisa dihindari  dan  waktu  setting  awal  produk  lebih efisien.
b. Sebaiknya  tidak  menggunakan  waktu  injeksi  yang terlalu  cepat  dan backpressure yang  kecil  pada produk flange dengan  material polypropylene , karena  dapat  menimbulkan  cacat  penyusutan  yang relative  besar  karena  akan  berpengaruh  terhadap rakit  antara router pada flange dan  tebal barell menjadi kendor.

## Daftar Rujukan
[1] A. A. Gazal and S. H. Gheewala, “Plastics, microplastics and other  polymer  materials-A  threat  to  the  environment,” J. Sustain.  Energy  Environ.  J.  Sustain.  Energy  Environ. ,  vol. 11, pp. 113–122, 2020, [Online]. Available: https://jseejournal.com/media/240/attachment/Plastics,
microplastics and pp. 113-122.pdf
[2] R.  S.  Nasution,  “Berbagai  Cara  Penanggulangan  Limbah Plastik,” Elkawnie J. Islam. Sci. Technol. , vol. 1, no. 1, pp. 97–104,  2015,  [Online].  Available:  https://jurnal.ar- raniry.ac.id/index.php/elkawnie/article/view/522
[3] I.  Yulianto,  Rispianda,  and  H.  Prassetiyo,  “Rancangan Desain  Mold  Produk  Knob  Regulator  Kompor  Gas  pada Proses Injection Molding,” Reka  Integr. ,  vol.  2,  no.  3,  pp. 140–151, 2014.
[4] C.  Nitnara  and  K.  Tragangoon,  “Simulation-Based Optimization  of  Injection  Molding  Process  Parameters  for Minimizing  Warpage  by  ANN  and  GA,” Int.  J.  Technol. , vol. 14, no. 2, pp. 422–433, 2023, doi:
10.14716/ijtech.v14i2.5573.
[5] M.  Puji  Ibnu  Mimbar  Maulana,  C.  Budiyantoro,  and  H. Sosiati,  “Optimalisasi  Parameter  Proses  Injeksi  Pada  Abs
Recycle Material Untuk Memperoleh Shrinkage Longitudinal  Dan  Tranversal  Minimum,” J.  Mater.  dan
Proses Manufaktur , vol. 1, no. 1, pp. 1–10, 2017, [Online]. Available: http://journal.umy.ac.id/index.php/jmpm
[6] M.  Y.  Nurfani  and  I.  S.  Mulyana,  “Thermal  Analisis Injection  Molding  Pada  Cover  Air  Flow  Terhadap  Short Mold Defect,” J. Ilm. Teknol. dan Rekayasa , vol. 26, no. 2, pp. 103–110, 2021, doi: 10.35760/tr.2021.v26i2.4563.
[7] M.  Y.  Nurfani,  “Analisa  Delta  E  pada  Material  ASA Injection,” J. Ilm. Tek. Mesin, Elektro dan Komput. , vol. 1, no. 3, pp. 1–8, 2021.
[8] Siti  Qomariah  and  Agus  Dani,  “Pengaruh  Inject  Pressure Dan Clamping Force Terhadap Cacat Flashing Pada Proses Injection  Molding  Cover  Pot,” J.  Energi  dan  Teknol. Manufaktur ,  vol.  6,  no.  01,  pp.  21–28,  2023,  doi: 10.33795/jetm.v6i01.2855.
[9] A.  I.  Ramadhan,  E.  Diniardi,  and  M.  Daroji,  “Analisa Penyusutan  Produk  Plastik  di  Proses  Injection  Molding Menggunakan Media Pendingin Cooling Tower dan Udara dengan  Material  Polypropylene,” Jrst  J.  Ris.  Sains  Dan Teknol. , vol. 1, no. 2, p. 65, 2017, doi: 10.30595/jrst.v1i2.1577.
[10] A.  Irwanto,  D.  Arifin,  and  M.  M.  Arifin,  “Peningkatan Kualitas  Produk  Gearbox  Dengan  Pendekatan  Dmaic  Six Sigma Pada Pt. X, Y, Z,” J. Kalibr. - Karya Lintas Ilmu Bid. Rekayasa Arsitektur, Sipil, Ind. , vol. 3, no. 1, pp. 1–17, 2020, [Online].
Available: https://ejournal.borobudur.ac.id/index.php/teknik/article/vie w/638