http://journal2.um.ac.id/index.php/jtmp
Welding Plastic Nano Composite Using Submerged Arc Welding On Polyvinyl Chloride …..

## Welding Plastic Nano Composite Using Submerged Arc Welding On Polyvinyl Chloride For Automotive Construction Applications
Duwi Leksono Edy 1 *, Djoko Kustono 2
1 Mechanical Engineering Department, Universitas Negeri Malang, Jl. Semarang 05, Malang, Indonesia
2 Mechanical Engineering Department, Universitas Negeri Malang, Jl. Semarang 05, Malang, Indonesia E-mail: duwi.leksono.ft@um.ac.id
Abstrak: Bahan  plastik  merupakan  bahan  yang  terbuat  dari  nafta  yang  merupakan  produk  turunan  minyak bumi yang diperoleh melalui proses pemurnian. Karakteristik plastik yang memiliki ikatan kimia yang sangat kuat  sehingga  banyak  bahan  yang  digunakan  oleh  masyarakat  yang  terbuat  dari  plastik.  Namun  plastik merupakan bahan yang tidak dapat terurai secara alami (non-biodegradable) sehingga setelah digunakan bahan yang  terbuat  dari  plastik  akan  menjadi  sampah  yang  sulit  terurai  oleh  mikroba  tanah  dan  akan  mencemari lingkungan.  Berdasarkan  jenis  produknya,  ada  6  jenis  plastik  yaitu  Polyethylene  Terephthalate  (PET),  High Density Polyethylene (HDPE), Polyvinyl Chloride (PVC), Low Density Polyethylene (LDPE), Polypropylene (PP),  Polystyrene  (PS)  dan  lain-lain.  Proses  kerja  dalam  pengelasan  adalah  untuk  melihat  perubahan  sifat mekanik  dan  homogenitas  dari  pengelasan  plastik  Nano  Komposit  menggunakan  Submerged  Arc  Welding pada  Polyvinyl  Chloride  dengan  pemanasan  yang  berbeda.  Hasil  pengelasan  dapat  dilihat  dari  sifat mekaniknya, antara lain: Pengujian tarik dengan tujuan seberapa besar tegangan dan regangan yang dihasilkan. Selain sifat mekanik, juga memperhatikan sifat mikrostruktur dengan melalui beberapa pengujian, antara lain: pengujian struktur mikro. Hasil tes dibandingkan dengan beberapa variasi yang diberikan.
Kata kunci : Pengelasan Plastik, Nano Komposit, Otomotif
Abstract: Plastic  material  is  a  material  made  from  naphtha  which  is  a  petroleum  derivative  product  obtained through a refining process. The characteristics of plastics that have very strong chemical bonds so that many of the materials used by the public are made of plastic. However, plastic is a material that cannot be decomposed naturally (non-biodegradable) so that after use, materials made from plastic will become waste that is difficult to  decompose  by  soil  microbes  and  will  pollute  the  environment.  Based  on  the  type  of  product,  there  are  6 types  of  plastic,  namely  Polyethylene  Terephthalate  (PET),  High  Density  Polyethylene  (HDPE),  Polyvinyl Chloride (PVC), Low Density Polyethylene (LDPE), Polypropylene (PP), Polystyrene (PS) and Others. The process of working in welding is to see changes in the mechanical properties and homogeneity of plastic Nano  Composite  welding  using  Submerged  Arc  Welding  on  Polyvinyl  Chloride  with  different  heating. Welding results can be viewed from the mechanical properties, including: Tensile testing with the aim of how much stress and strain are produced. In addition to mechanical properties, it also pays attention to the nature of the  microstructure  by  going  through  several  tests,  including:  microstructure  testing.  The  test  results  are compared with some of the given variations.

## Keywords : Plastic Welding, Nano Composites, Automotive
Produksi  limbah  sampah  plastik  menunjukkan  tren  yang  terus  meningkat  seiring  dengan  terjadinya  pertumbuhan ekonomi dan peningkatan jumlah penduduk. Kontribusi sampah plastik terhadap total produksi sampah nasional mencapai 15% dengan pertumbuhan rata-rata mencapai 14,7% per tahun dan menempatkan sampah plastik sebagai kontributor terbesar kedua setelah  sampah  organic[1][2][3].  Studi  di  berbagai  kota  Indonesia  menunjukkan  kontribusi  sampah  plastik  terhadap  total sampah kota di Indonesia bervariasi antara lain Jakarta (14%), Surabaya (10,8%), Palangkaraya (15%) [1][3][12].
Penggunaan dan pengolahan limbah plastic sudah kegunaannya mulai dari pengolahan plastic daur ulang untuk kemasan, bidang  otomotif,  proses  manufactur  dan  juga  untuk  bahan  bakar.  Material  plastik  merupakan  isolator  panas  murni  atau  nilai konduktivitas  panasnya  rendah,  nilai  konduktivitas  panas  yang  rendah  merupakan  kendala  dalam  proses  pengelasan  karena diketahui bahwa konduktivitas panas merupakan faktor penentu cepat atau tidaknya proses pelunakan material [5]. Kelebihan material  plastik  dibandingkan  material  lain  yaitu  kuat,  ringan,  tahan  terhadap  air  dan  karat,  tahan  terhadap  bahan  kimia, memiliki  tekstur  yang  mengkilat  dan  licin,  lentur  dan  fleksibel,  serta  biaya  produksi  yang  relatif  murah  (Anang  S.,2017)[8]. Pengelasan material plastic dari polyethylene memiliki sifat mekanik sambungan dengan kekuatan yang bagus. Sedangkan Kiss dan  Czigany,  2007  [7]  pengelasan  dalam  material  polymer  dan  polyethylene  dan  menyatakan  bahwa  teknologi  pengelasan dapat digunakan untuk penyambungan material thermoplastic, tetapi kualitas sambungan tidak mencukupi karena homogenitas tidak  memuaskan,  sehingga  menyebabkan  suatu  embrittlement  pada  sambungan  diteliti  oleh  Squeo  et  al.,  2009  [5].  Proses pengelasan dengan pemanasan permukaan dengan temperature tinggi Hot Plate Welding efisien dalam pengelasan plastic [4]. Perlu adanya penelitian lebih  lanjut untuk  meningkatkan  kekuatan tarik sambungan las dari  material plastik. Menindaklanjuti penelitian  sebelumnya  penelitian  ini  menggunakan  material  plastic  yang  lebih  ke  partikel  plastic.  Butiran  plastic  pada  proses pengelasan  ini  untuk  mempercepat  pelunakan  plastic  sehingga  konduktifitas  panas  material  plastik  dapat  teratasi.  Sehingga kekuatan tarik maksimum sambungan las HDPE dapat tercapai secara maksimal.

## METODE
Penelitian  pengelasan  ini  menggunakan  desain  penelitian  eksperimen,  yaitu  penelitian  pengelasan  yang  dilakukan dengan  memberikan  perlakuan  tertentu  kemudian  mengamati  secara  langsung  hasil  dari  perlakuan  tersebut.  Penelitian  ini bertujuan  untuk  melihat  kekuatan  sifat  mekanik  kekuatan  tarik  material  plastic  HDPE  yang  terbaik  dari  proses  pengelasan dengan  menggunakan  bahan  dasar  sampah  plastic.  Pengelasan  plastic  HDPE  dengan  menggunakan  bahan  tambah  komposit sampah  plastic  dengan  penambahan  material  talk,  clay,  calsium  carbonat,  mika,  silikat  karbonat  dan  serat  gelas.  Pengelasan dilakukan dengan menggunakan las dobel kampuh dengan ukuran specimen berbentuk persegi panjang, memiliki panjang 300 mm,  lebar  150  mm,  dan  tebal  12  mm  yang  sesuai  standart  [6]    (gambar  1)  dengan  temperature  pemanasan  90 0 C,  100 0 C  dan 110 0 C.
Gambar 1. Ukuran kampuh las
Setelah  proses  pengelasan  dilakukan  inspeksi  atau  pengujian.  Pengujian  secara  Destructive  Test  dengan  menggunakan uji tarik yang berpedoman kepada standar [9]. Pengujian tarik ini dilakukan di Labolatorium bahan Universitas Negeri Malang yang beralamat di Jalan Semarang 05 Malang, Indonesia.

## HASIL

## Hasil Pengujian Tarik
Pengujian kekuatan tarik dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui sifat–sifat mekanik suatu material seperti kekuatan tarik, tegangan luluh dan regangan yang terjadi [10] Pada penelitian ini, pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh temperatur las terhadap kekuatan tarik spesimen.
http://journal2.um.ac.id/index.php/jtmp
Halaman: 1 – 6
Welding Plastic Nano Composite Using Submerged Arc Welding On Polyvinyl Chloride …..

## Gambar 2. Hasil Las Pada Temperature 90 0 C
Pada hasil pengelasan HDPE dengan menggunakan materian bahan tambah komposit di temperatur 1100C pada gambar 2  memiliki  nilai  kekuatan  tarik  (Stress  Ultimate)  sebesar  10,1  MPa  dengan  tegangan  tarik  (Yield  Stress)  sebesar  4,9  MPa (gambar 3)
Gambar 3. Hasil Kekuatan Tarik Pada Temperature 110 0 C

## Gambar 4. Hasil Las Pada Temperature 100 0 C
Sedangkan pada hasil pengelasan HDPE dengan menggunakan material bahan tambah plastic komposit di temperatur 100 0 C pada gambar 4  memiliki  nilai kekuatan tarik (Stress Ultimate)  sebesar 11,0 MPa dengan tegangan tarik (Yield  Stress) sebesar 6 MPa (gambar 5)
Gambar 5. Hasil Kekuatan Tarik Pada Temperature 100 0 C
Gambar 6. Hasil Las Pada Temperature 110 0 C
http://journal2.um.ac.id/index.php/jtmp
Halaman: 1 – 6
Welding Plastic Nano Composite Using Submerged Arc Welding On Polyvinyl Chloride …..
Sedangkan pada hasil pengelasan HDPE dengan menggunakan material bahan tambah plastic komposit di temperatur 900C  pada  gambar  7  memiliki  nilai  kekuatan  tarik  (Stress  Ultimate)  sebesar  18,4  MPa  dengan  tegangan  tarik  (Yield  Stress) sebesar 7,5 MPa (gambar 5)
Gambar 7. Hasil Kekuatan Tarik Pada Temperature 90 0 C
Secara keseluruhan hasil dari pengelasan HDPE dengan demperatur 110 0 C, 100 0 C, dan 90 0 C mengalami peningkatan kekuatan tarik (Stress Ultimate) dan tegangan tarik (Yield Stress) (Gambar 8).
Gambar 8. Grafik perbandingan Stress Ultimate dan Yield Stress
Dari hasil kekuatan tarik menunjukan bahwa temperatur las yang diberikan berpengaruh terhadap nilai kekuatan tarik hasil  las  plastic  komposit,  kekuatan  tarik  cenderung  menurun  dengan  peningkatan  temperatur  las,  perlakuan  siklus  termal mengakibatkan  turunnya  kekuatan  tarik,  karena  semakin  tinggi  temperatur  yang  diberikan  berpengaruh  terhadap  sifat HDPE[11]. hal ini juga menujukan bahwa penambahan temperatur las yang tidak merata akan membuat kekuatan tarik menjadi tidak  optimal.  Komposisi  komposit  yang  rendah  menyebabkan  rendahnya  kekompakan  dan  interaksi  antar  muka  campuran [13], hal tersebut menunjukan bahwa komposisi matriks yang diberikan berpengaruh terhadap kekuatan tarik, yang mana pada penelitian ini HDPE berfungsi sebagai matriksnya.

## PENUTUP
Setiap jenis material memiliki karakteristik yang berbeda, hal ini bisa dilihat dari perlakuan yang diberikan. Perubahan karakteristik dapat mempengaruhi terhadap sifat mekanik material. Pemberiat perlakuan panas pada temperatur yang bervariasi pada  materian  HDPE  dan  plastic  komposit  pada  temperatur  yang  tinggi  akan  mengalami  penutunan  kekuatan  tarik  dan tegangan  tarik.  sehingga  perlakuan  panas  proses  pengelasan  terhadap  material  HDPE  dengan  temperatur  tertentu  perlu diperhatikan.

## DAFTAR RUJUKAN
Aprilia, A., Tezuka, T., Spaargaren, G. (2012). Inorganic and hazardous solid waste management: Current status and challenges for Indonesia. Procedia Environmental Sciences, 17, 640– 647
Arici, A., Sinmaz, T. 2005. Efect of Double Passes of the Tool on Friction Stir Welding of Polyethylene, Journal of Material Science. 40: 3313-3316.
Dhokhikah,,  Y.,  Trihadiningrum,,  Y.,  Sunaryo,  S.  (2015).  Community  participation  in  household  solid  waste  reduction  in Surabaya, Indonesia. Resources, Conservation and Recycling, 102, 153-162.
Arici, A., Sinmaz, T. 2005. Efect of Double Passes of the Tool on Friction Stir Welding of Polyethylene, Journal of Material Science. 40: 3313-3316.
Squeo,  E.,  A.,  Bruno,  G.,  Guglielmotti,  A.,  Quadrini,  F.  2009.  Friction  Stir  Welding  of  Polyethylene  Sheets,  The  Annals  of “Dunarea De Jos” University of Galaty
AWS D1.2. 1997. “Structural Welding Code – Aluminum”, Miami: American Welding Society.
Kiss, Z., Czigany, T. 2007. Applicability of Friction Stir Welding in Polymeric Material, Periodica Polytechnica, Mechanical Engineering. 51/1: 15-18.
Aydin,  M.  2010.  Effects  of  Welding  Parameter  and  Pre–Heating  on  the  Friction  Stir  Welding  of  UHMW Polyethylene,Polymer-Plastics Technology and Engineering. 49:6, 595-601.
AWS D1.2. 1997. “Structural Welding Code – Aluminum”, Miami: American Welding Society.
Hasibuan, M., "Pengaruh Ketinggian Batang dan Jumlah Lapisan Terhadap Sifat Fisis dan Sifat Mekanis Papan Laminasi dari
Batang  Kelapa  Sawit  (Elaeisguineensis  Jacq)  Dengan  Perekat  Polyvinylacetate  (PVAc),"  Skripsi  Departemen Teknologi Hasil Hutan, Universitas Sumatera Utara, 2017.
Wiyono,  T.,  Ibnu  Mubtadi,  B.,  "Pengaruh  Siklus  Panas  pada  Komposit  Limbah  Plastik  HDPE-Serat  Cantula  sebagai  Bahan Material Alternatif Melalui Uji Mekanik," POLITEKNOSAINS, vol. XV, no. 2, pp. 22-29, 16.
Permana, T. J., Trihadiningrum, Y. (2010). Kajian Pengadaan dan Penerapan Tempat Pengolahan Sampah Terpadu (TPST) di TPA  Km.14  Kota  Palangka  Raya.  Prosiding  Seminar  Nasional  Manajemen  Teknologi  XI.Surabaya:  Institut  Sepuluh Nopember 6 Pebruari 2010.
Fathanah,  U.,  "Kualitas  Papan  Komposit  dari  Sekam  Padi  dan  Plastik  HDPE  Daur  Ulang  Menggunakan  Maleic  Anhydride (MAH) sebagai Compatibilizer," Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan, vol. VIII, no. 2, pp. 53-59, 2011.