## Studi Analisa Pengembangan Produk Limbah Plastik Berbasis Tekanan Teknologi Injection Moulding
K. A. Widi 1) , L. D. Ekasari 2)
1) Jurusan Teknik Mesin, Institut Teknologi Nasional malang
2) Jurusan Akutansi, Universitas Tribhuana Tunggadewi Email : aswidi@lecture.itn.ac.id

## Abstrak
Sampah plastik merupakan sampah yang sangat sulit terurai dengan sendirinya. Indonesia  merupakan  negara  terbesar  kedua  peyumbang  sampah  plastik  ke  laut.  Untuk menjaga  rusaknya  lingkungan  terutama  lingkungan  laut  yang  diakibatkan  oleh  sampah plastik  ,  maka  sampah  plastik  botol  didaur  ulang  kemudian  dijadikan  bahan  untuk membuat  produk  plastik  dengan  mesin  injection  molding.  Tekanan  merupakan  variabel penting  pada  proses  injeksi  molding  agar  biji  plastik  yang  telah  meleleh  dapat  mengisi mold. Besarnya tekanan yang dibutuhkan dipengaruhi oleh temperatur. Proses penekanan pada  injection  molding  dilakukan  dengan  dua  tahap.  Tahap  pertama  dilakukan  dengan tekanan  tinggi  untuk  menginjeksikan  plastik  cair  agar  mengisi  rongga  cetakan.  Tahap kedua pada tekanan yang lebih rendah atau disebut holding pressure, pemberian tekanan ini  dimaksudkan    untuk  menahan  produk  selama  proses  pembekuan  sehingga  terbentuk sempurna.
Batasan tekanan injeksi tergantung pada kemampuan mesin untuk menekan dan mengklem.  Tekanan  ini  harus  dapat  menahan  tegangan  produk  dari  over  packing. Sedangkan  penurunan  tekanan  (pressure  drop)  yang  masih  diijinkan  selama  proses injection  molding  adalah  80%  dari  tekanan  maksimum  injeksi.  Jika  melebihi  batas tersebut,  salah  satu  upaya  yang  perlu  dilakukan  adalah  dengan  menaikkan  tekanan maksimum  injeksi.  Selain  itu  dapat  juga  dilakukan  penambahan  pada  temperatur  lebur plastik.
Menurut  Mochamad  Fatich  Asror,  peningkatan  tekanan  injeksi  menyebabkan terjadinya  penambahan  kekuatan  impact  dikarenakan  semakin  banyak  kristalin  yang terbentuk. Sedangkan tingkat kekerasan produk menurun dikarenakan berkurangnya kadar armorf produk. Untuk  mengetahui apakah perbedaan nilai tekanan yang mempengaruhi kekerasan  akan  mempengaruhi  struktur  makro  produk  serta  untuk  mengetahui  cacat  / defect  yang  terjadi  akibat  variasi  tekenan  pada  produk  injection  molding  maka  penulis melakukan penelitian ini.
Kata kunci : kekerasan, injection moulding, shore D, daur ulang

## 1. PENDAHULUAN
Plastik  adalah  suatu  polimer  yang mempunyai  sifat-sifat  unik  dan  luar  biasa. Polimer adalah suatu bahan yang terdiri dari unit  molekul  yang  disebut  monomer.  Jika monomernya  sejenis  disebut  homopolimer, dan jika monomernya berbeda akan menghasilkan kopolimer. Polimer alam yang
telah kita kenal antara lain: selulosa, protein, karet  alam  dan  sejenisnya.  Pada  mulanya manusia  menggunakan  polimer  alam  hanya untuk  membuat  perkakas  dan  senjata,  tetapi keadaan ini hanya bertahan hingga akhir abad 19 dan selanjutnya manusia mulai memodifikasi  polimer menjadi  plastic. Plastik  yang  pertama  kali  dibuat  secara komersial  adalah  nitroselulosa.  Material
plastik telah berkembang pesat dan sekarang mempunyai  peranan  yang  sangat  penting dibidang  elektronika,  pertanian,  tekstil, transportasi,  furniture,  konstruksi,  kemasan kosmetik,  mainan  anak-anak  dan  produk- produk industry lainnya.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Polyprophylene merupakan polimer kristalin yang dihasilkan dari proses polimerasi gas propilena. Propilena mempunyai specific gravity rendah dibandingkan  dengan  jenis  plastik  lain.
Sebagai perbandingan lihat tabel 2.
Polypropylene  mempunyai  titik  leleh  yang cukup  tinggi  (190-200 0 C),  sedangkan  titik kristalisasinya antara 130-135 0 C. Polypropylene mempunyai
ketahanan terhadap bahan kimia ( Chemical Resistance ) yang  tinggi,  tetapi  ketahanan  pukul  ( impact strength ) nya rendah.
Tabel 1. Perbandingan specific gravity dari
berbagai material plastik Resin Specific Gravity PP 0,85-0,90 LDPE 0,91-0,93 HDPE 0,93-0,96 Polistirena 1,05-1,08 ABS 0,99-1,10 PVC 1,15-1,65 Asetil Selulosa 1,23-1,34 Nylon 1,09-1,14 Poli karbonat 1,20 Poli Asetat 1,38 Tabel 2 . Temperatur leleh proses thermoplastik Processing Temperature Rate Material C F ABS 180 - 240 356 – 464 Acetal 185 –225 365 – 437 Acrylic 180 – 250 356 – 482 Nylon 260 – 290 500 – 554 Poly carbonat  280 – 310 536 - 590 LDPE 160 – 240 320 – 464 HDPE 200 – 280 392 – 536 PP 200 – 300 392 – 572 PS 180 – 260 356 – 500 PVC 160 - 180 320 – 365
Proses  injection  molding  merupakan proses yang sering digunakan dalam industry manufaktur  plastic.  Termoplastik  dalam bentuk butiran atau bubuk ditampung dalam sebuah  hopper  kemudian  turun  ke  dalam barrel secara otomatis (karena gaya gravitasi)
dimana  ia  dilelehkan  oleh  pemanas  yang terdapat  di  dinding  barrel  dan  oleh  gesekan akibat perputaran sekrup injeksi. Plastik yang sudah  meleleh  diinjeksikan  oleh  sekrup injeksi (yang juga berfungsi sebagai plunger) melalui  nozzle  ke  dalam  cetakan  yang didinginkan  oleh  air.  Produk  yang  sudah dingin  dan  mengeras  dikeluarkan  dari cetakan  oleh  pendorong  hidrolik  yang tertanam  dalam  rumah  cetakan  selanjutnya diambil  oleh  manusia  atau  menggunakan robot.  Pada  saat  proses  pendinginan  produk secara  bersamaan  didalam  barrel  terjadi proses  pelelehan  plastik  sehingga  begitu produk dikeluarkan dari cetakan dan cetakan menutup,  plastik leleh  bisa langsung diinjeksikan.
Gambar 1 Unit Mesin Injcetion Moulding. (http://id.wikipedia.org/wiki/)

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

## 4. HASIL  DAN PEMBAHASAN
Tabel 3. Hasil Uji Shore D

## Pengujian Struktur Makro
Pengujian  struktur  makro  yang  kami lakukan  adalah  pada  bagian  muka  produk patung wisuda, badan, dan bawah.
G ambar  3. Struktur  makro  bagian  muka masing-masing produk
Gambar  4. Struktur  makro  bagian  badan masing-masing produk
Gambar  5. Struktur  makro  bagian  bawah masing-masing produk
a                  b                   c
Gambar 6. Produk dengan tekanan injection molding a)80, b) 75, c) 70 Bar Analisa cacat warping pada produk Gambar 7. Cacat warping pada produk tekanan 80 Bar
Dengan  melihat  gambar  di  atas  dapat diketahui  bahwa  produk  dengan  tekanan injeksi  70  Bar  memiliki  presisi  yang  paling tepat dikarenakan tidak adanya cacat warping pada produk tersebut, produk dengan tekanan 80  Bar  dan  75  Bar  memiliki  cacat  warping dimana  produk  ini  memiliki  volume  yang lebih  tinggi  dari  desain  cetakan,  dengan semakin tingginya tekanan injection molding maka  semakin  tinggi  volume  atau  cacat warpingnya. Cacat  warping  yaitu  ketidaksesuaian presisi  produk  yang  memiliki  volume  lebiih tinggi  dari  cetakannya  dipengaruhi  karena tekanan injeksi molding yang berlebihan, hal ini  disebabkan  saat  biji  plastik  yang dipanaskan  dalam  barel  dengan  suhu  165°C menjadi  cair  dikarenakan  suhu  tersebut merupakan titik leleh plastik PP ketika diberi tekanan yang terlalu tinggi sehingga pembekuan  plastik  menjadi  lambat  dan mengembang  terlalu  jauh  akibatnya  volume produk  lebih  tinggi  dari  desain  yang seharusnya dan menimbulkan cacat.

## Analisa Cacat Flashing Pada Produk
Cacat  flashing  yaitu terdapat material lebih  yang  ikut  membeku  di  pinggir-pinggir produk.  Flashing  adalah  jenis  minor  defect pada  produk,  artinya  produk  masih  bisa dikatakan  baik  tetapi  harus  dilakukan pembersihan  atau  pemotongan  pada  produk terlebih  dahulu.  Cacat  flashing  disebabkan oleh kurangnya tekanan pada cetakan / mold sehingga cetakan tidak rapat dan mempunyai celah plastik leleh untuk keluar.
56.7 61.3 64 56 58 60 62 64 66 65 70 75 80
85
Grafik tekanan terhadap kekerasan
Gambar 8. Cacat flashing pada produk

## Analisa Cacat Burn Mark Pada Produk
Cacat  burn  mark  yaitu  produk memiliki  warna  kehitaman  seperti  terbakar. Berhubung  produk  kita  berwarna  hitam memang tidak bisa kita membedakan dengan variabel  warna.  Namun  dengan  melihat produk  kita  terdapat  perbedaan  antara  sisi patung  atas  yaitu  kepala  dengan  badan. Terdapat  tekstur  seperti  terbakar  dan permukaan  kasar  pada  kepada  produk. Seperti  yang  diketahui  bahwa  cacat  burn mark  disebabkan  oleh  temperature  yang terlalu  tinggi.  Jadi  bisa  dibilang  terdapat perbedaan  temperature  pada  bagian  kepala dan  badan    patung  wisuda.  Hal  ini  yang menyebabkan  bagian  atas  yaitu  kepala mempunyai  cacat  burn  mark.  Terjadinya perbedaan  temperature  pada  bagian  kepala dan  badan  pada  patung  wisuda  disebabkan oleh  lelehan biji plastik diinjeksi dari bawah ke  atas,  sehingga  bagian  kepala  patung wisuda terisi lebih dahulu dan bagian tersebut membeku  terlebih  dahulu  dan  temperature pada mold masih dalam keadaan panas yang menyebabkan  bagian  kepala  patung  terkena panas  tambahan  yang  berujung  pada  cacat burn mark.
Gambar 9. Cacat burn mark pada produk

## Analisa Cacat Buble Pada Produk
Cacat  bubbles  bisa  dibilang  juga sebagai melepuh atau gelembung udara yang yang  terperangkap  dalam  produk  sehingga produk bereaksi dengan udara. Pada kasus ini melalui  metode  observasi,  saat  pembukaan cetakan atau mold sebenarnya produk sudah presisi  masih  belum  terdapat  buble  namun karena perbedaan temperature dan
pembekuan antara bagian kepala, badan, dan paling  bawah  maka  cacat  ini  terbentuk. Setelah cetakan dibuka bagian paling bawah
pada  produk  masih belum membeku seutuhnya,  tidak  terlalu  cair  namun  seperti lelehan,dikarenakan  adanya  gravitasi  maka bagian  paling  bawah  yang  belum  beku seutuhnya  mengalami  penurunan  volume sedikit dan kemudian terjadilah reaksi dengan udara  yang  membuat  bagian  paling  bawah produk bergelembung. Solusi untuk cacat ini adalah  dengan  memaksimalkan  pendinginan pada molding.
Gambar 10. Cacat buble pada produk

## Analisa Nilai Kekerasan Uji Shore D Pada Produk
Dari  data  tabel  3.9  maka  dapat  diperoleh perhitungan nilai rata-rata kekerasan Shore D antar spesimen sebagai berikut:
a. Nilai rata-rata kekerasan spesimen 1:
∑ Bagian Spesimen 1 = 55 + 55 + 60 = 56.7 3
b. Nilai rata-rata kekerasan spesimen 2:
∑ Bagian Spesimen 2 = 65 + 52 + 67 = 61.3
3
c. Nilai rata-rata kekerasan spesimen 3:
∑ Bagian Spesimen 3 = 67 + 65 + 60 = 64 3
Grafik 11. Tekanan terhadap kekerasan
Dari  grafik  di  atas  dapat  diketahui bahwa semakin tinggi nilai tekanan injection molding maka semakin rendah nilai kekerasan  yang  didapat.  Nilai  kekerasan menurun  dari  tekanan  injection  molding  75 Bar dengan nilai kekerasan 61.3 HD menjadi 56.7  HD  pada tekanan  injection  molding  80 Bar. Hal ini dikarenakan proses T eka na n ( B ar ) K eke ra sa n (H D )
pembentukan kristalin yang semakin banyak dengan  berkurangnya  kadar  armorf.  Nilai kekerasan  meningkat  dari  tekanan  injection molding 75 Bar dengan nilai kekerasan 61.3 HD  menjadi  64  HD  pada  tekanan  injection molding  70  Bar.  Hal  ini  dikarenakan  proses pembentukan  kristalin  semakin sedikit dengan bertambahnya kadar armorf.
Kandungan armorf material ini sifatnya getas dan  keras.  Armorf  terbentuk  apabila  tidak memiliki  sistematika  susunan  atom  yang teratur.  Material  kristalin  terbentuk  apabila atom-atom  dari  material  tersebut  mengatur sendiri penyusunannya
secara periodik/berkala.  Jadi  armorf  ada  struktur plastik  yang  keras  dan  kristalin  adalah struktur plastik yang lunak.

## Analisa Struktur Makro Pada Produk
Untuk  mengetahui  perbedaan  antar produk dengan struktur makro sangatlah sulit dikarenakan hampir samanya struktur makro antar  produk.  Pada  bagian  muka  produk patung  wisuda  memiliki  kekasaran  pada semua  produk.  Namun  kita  sangatlah  sulit melihat  pengaruh  perbedaan  nilai  tekanan injection molding pada kekasaran permukaannya.  Pada  pengujian  kekasaran permukaan di Laboratorium ITN Malang kita hanya  mendapat  perbedaan  0.01  µ/cm  pada setiap  produk  yang  memiliki  nilai  tekanan yang berbeda-beda. Jika kita ingin mengetahui perbedaan yang significant pada antar produk kita harus melakukan pengujian SEM. Perbedaan struktur makro antar bagian pada  produk  diakibatkan  oleh  proses pembekuan  pada  bagian  atas,  tengah,  dan bawah yang berbeda dan persamaan temperature  pada  molding.  Pada  saat  biji plastik  PP  disalurkan  dari  barel  ke  cetakan, bagian pertama yang terisi adalah bagian atas, karena  bagian  atas  yang  terisi  lebih  dahulu maka bagian atas tersebutlah yang membeku lebih  dahulu.  Adanya    temperature  molding juga  mempengaruhi  struktur produk. Bagian atas yang membeku lebih dahulu mengalami pemanasan karena temperature molding pada bagian  atas  terlalu  panas.  Perbedaan  proses pembekuan  pada  masing-masing  bagian produk  juga  mempengaruhi  produk  pada bagian  bawah.  Ketika  kami  melakukan observasi  pelepasan  produk  pada  cetakan, kami  melihat  bagian  bawah  produk  masih
dalam  berupa  lelehan  yang  artinya  bagian bawah belum membeku secara sempurna. Hal ini  mengakibatkan  lelehan  tersebut  terkena gaya  tekan  gravitasi  ke  bawah  dan menyebabkan  adanya  pertambahan  volume dan  ketidak  presisian.  Dikarenakan  bagian produk yang masih leleh tadi beraksi dengan udara maka terjadilah cacat buble.
Pertambahan  volume  pada  bagian bawah  mengakibatkan  produk  tidak  bisa berdiri  dengan  tegak.  Untuk  menghindari cacat  yang  terjadi  baik  karena  pembekuan dan  temperature  mold,  hal  yang  bisa  kita lakukan adalah memaksimalkan pendinginan pada cetakan.

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Nilai  kekerasan  menurun  dari  tekanan injection  molding  75  Bar  dengan  nilai kekerasan  61.3  HD  menjadi  56.7  HD  pada tekanan injection molding 80 Bar. Pada setiap produk memiliki kesamaan struktur  makro  yang  berbeda  pada  masing- masing  bagiannya.  Semua  produk  memiliki struktur  makro  bagian  muka  patung  wisuda lebih  kasar  daripada  bagian  badan  patung wisuda. Begitupun pada bagian badan patung wisuda memiliki kekasaran yang lebih besar daripada bagian bawah.

## DAFTAR PUSTAKA
_________.2017.  “ Plastik ”.  Tersedia  di: https://id.wikipedia.org/wiki/Plastik
. Diakses pada 31 Maret 2017.
Firdaus dan Tjitro, S. 200 Studi Eksperimental Pengaruh Parameter Proses  Pencetakan  Bahan  Plastik terhadap Cacat Penyusutan (Shrinkage)  pada  Benda  Cetak Pneumatics  Holder .  Jurnal  Teknik
Mesin.
Dieter,  G.,  terjemahan  oleh  Sriati  Djaprie,
1987, Metalurgi  Mekanik ,  Jilid  1, edisi ketiga, Erlangga, Jakarta.
Puspita, Rina. (2014).” Polimer Termoplastik dan  Termosetting” .  Tersedia  di: http://rinapuspita996.blogspot.co.id /2014/02/polimer-termoplastik-dan- termosetting.htm.  Diakses  pada  14 Apri l 2017.