Volume 13  No. 2 Juli 2021 ISSN : 2085 – 1669 e-ISSN : 2460 – 0288 Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/jurtek Email :  jurnalteknologi@umj.ac.id

## U  N  I  V  E  R  S  I  T  A  S   M  U  H  A  M  M  A  D  I  Y  A  H   J  A  K  A  R  T  A

## RANCANG BANGUN MESIN PELEBUR DAN PENCETAK PAVING BLOCK BERBAHAN DASAR PLASTIK LDPE
Hendri Sukma 1,* , Ardifan Risdamaji 2 , M. Fajri Akbar 2
1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pancasila, Jl.Srengseng Sawah, Jagakarsa Jakarta Selatan, 12640
2 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pancasila, Jl.Srengseng Sawah, Jagakarsa, 12640
*E-mail: hendrisukma@gmail.com Diterima: 8 November 2020 Direvisi: 11 Februari 2021 Disetujui: 2 Juli 2021

## ABSTRAK
Rancang  bangun  mesin  pelebur  dan  pencetak paving  block berbahan  dasar  limbah  plastik  LDPE bertujuan untuk pendaurulangan limbah plastik dengan cara peleburan dan kemudian dicetak kembali menjadi produk terpakai dan diharapkan dapat menjadi solusi dalam proses daur ulang limbah plastik yang  semakin  meningkat.  Rancang  bangun  mesin  pelebur  ini  menggunakan  sistem  pengaduk  yang terdiri dari 4 blade untuk mempemudah proses peleburan limbah plastik. Perencanaan dari mesin ini yaitu  menggunakan  motor  listrik  arus  AC  1  HP  dengan  kecepatan  putaran  1330  RPM.  Putaran  dari motor  listrik  direduksi  hingga  putaran pulley menjadi  532  RPM  pada  proses  pengadukannya. Komponen pada mesin pelebur limbah plastik ini terdiri dari komponen yang dibeli dan ada pula yang diproduksi. Komponen yang dibuat diantaranya adalah pengaduk atau pengaduk, tabung pelebur, serta rangka penopang mesin. Hasil akhir dari mesin ini yaitu berupa plastik leleh yang telah tercampur oli untuk kemudian dicetak dalam cetakan paving block .
Kata kunci : Limbah plastik, paving block , peleburan, pengadukan

## ABSTRACT
The  design  of  smelting  and  paving  block  molding  machines  made  from  LDPE  plastic  waste  aims  to recycle plastic  waste  by  melting it  and  then  reprinting  it into  used products  and  is  expected to  be a solution  in  the  increasing  plastic  waste  recycling  process.  The  design  of  this  smelter  uses  a  mixer system  consisting  of  4  blades  to  facilitate  the  melting  process  of  plastic  waste.  The  planning  of  this machine is to use a 1 HP AC electric motor with a rotation speed of 1330 RPM. The rotation of the electric motor is then reduced to 532 RPM during the stirring process. The components in this plastic waste  melting  machine  consist  of  components  that  are  purchased  and  some  are  produced.  The components  that  are  made  include  a  mixer  or  mixer,  melting  tube,  and  machine  support  frame.  The final  result  of  this  machine  is  in  the  form  of  melted  plastic  which  has  been  mixed  with  oil  and  then printed in a paving block mold.
Keywords: Plastic waste, paving block, smelting, stirring.

## PENDAHULUAN
Peningkatan  produksi  plastik  global  antara tahun 1950 dan 2015 saja menunjukkan bahwa setiap tahun ada peningkatan sebesar 9% setiap tahun. Berdasarkan data, satu juta botol minum plastik diperdagangkan setiap menit, sementara 500  triliun  kantong  plastik  sekali  pakai digunakan  oleh  publik  setiap  tahun.  Hampir 50%  dari  total  produksi  plastik  dirancang hanya  digunakan  sekali  dan  ini  yang  merusak lingkungan  (Geyer  et  al.,  2017).  Setiap tahunnya  terdapat  3,22  juta  metrik  ton  limbah plastik yang tidak tertangani dan terdapat 0,48 –  1,29  juta  metrik  ton  limbah  plastik  yang mengotori  ekosistem  lautan  per  tahunnya (Jambeck  et  al.,  2015).  Pada  umumnya terdapat 3 cara penanggulangan limbah plastik yaitu  dengan  mengganti  kantong  plastik dengan kantong berbahan dasar kain, pengolahan  limbah  plastik  dengan  metode fabrikasi  dan  pemakaian  plastik  yang  mudah terurai  (Nasution,  2015).    Secara  global, tingkat  komposisi  limbah  plastik  yang  paling tinggi yaitu limbah plastik berjenis polyethylene dan diikuti dengan polypropylene (Sellakutty  &  Professor,  2016).  Oleh  karena banyaknya  pencemaran  yang  diakibatkan  oleh limbah  plastik,  maka  diperlukan  upaya  untuk mendaur ulang limbah plastik tersebut menjadi produk  yang  berguna.  Salah  satu upaya  dalam mengurangi  limbah  plastik  diantaranya  yaitu dengan  mengolah  kembali  limbah  plastik untuk  dijadikan paving  block (Chavan  et  al., 2019).  Adapun  cara  penanggulangan  limbah plastik dapat dilakukan dengan melebur limbah plastik  dan  mencampurnya  dengan  bahan perekat  untuk  kemudian  dicetak  menjadi paving  block .  Berdasarkan  latar  belakang  di atas,  pada perancangan  ini  dipilih suatu  mesin yang  digunakan  untuk  melebur  limbah  plastik yang  didesain  dengan  aplikasi  pengaduk sebagai mekanisme penggerak untuk pengaduk di dalam tabung pelebur. Mesin pelebur limbah plastik  ini  menggunakan  motor  listrik  sebagai sumber  penggerak  utamanya  dimana  motor listrik  memiliki  keunggulan  tidak  mencemari udara.
A. Paving Block
Paving  block adalah  suatu  bangunan  yang dibuat  dari  campuran  semen  atau  bahan perekat  hidrolis  sejenisnya,  air  dan  agregat dengan  atau  tanpa  bahan  tambahan  lainnya
tanpa  mengurangi  mutu  paving  block  itu. Paving  block biasanya  banyak  digunakan sebagai  batu  pijakan  di  halaman,  pelabuhan, tempat  parkir  ataupun  fasilitas  pejalan  kaki  di area  publik  (SNI  03-0691-1996,  1996).  Pada penelitian  ini,  digunakan  beberapa  agregat bahan dalam pembuatan paving block diantaranya  limbah  plastik  LDPE,  oli  bekas dan  juga  pasir. Paving  block berbahan  dasar plastik  LDPE  membutuhkan  waktu  24  jam pengeringan untuk menghasilkan paving block yang berstruktur baik (B. Shanmugavalli et al., 2017).
B. Proses Pencampuran ( Mixing )
Prinsip  dalam  pencampuran  bahan  diturunkan dari  prinsip  mekanika  fluida  dan  perpindahan bahan  dimana  proses  terjadinya  pencampuran bahan dipengaruhi oleh gerakan atau perpindahan  bahan  yang  dicampur  baik  dalam posisi  horizontal  maupun  posisi  vertikal.  Alat dari proses pencampuran ini terdiri dari wadah sebagai  tempat  penampung  bahan  campuran, kemudian  poros  yang  dibuat  sedemikian  rupa dengan  penambahan blade sebagai  komponen yang berguna untuk memutar campuran bahan. Sistem  transmisi  juga  dibutuhkan  untuk mentransmisikan daya putaran yang dihasilkan motor penggerak. Daya pengadukan dari mixer dapat  dicari  dengan  mengetahui  3  parameter utama  yaitu  viskositas  bahan  yang  diaduk, bilangan  Reynold,  dan  koefisisen  daya pengadukan.  Persamaan  daya  apabila  kondisi bilangan Reynold < 10 (aliran laminer) adalah sebagai berikut (Berk, 2018):
P = P 0 .   . n 2 . D 3 (1)

## C. Plastik LDPE
Limbah plastik yang digunakan sebagai bahan baku paving  block yaitu Low  Density Polyethylene (LDPE).  Viskositas  dari  plastik LDPE  dengan  kondisi  cair  dan  pada  suhu 250°C adalah 3,6 N.s/m 2 (Iswadi et al., 2017).
Plastik  jenis  ini  banyak  terdapat  pada lingkungan  sekitar  dan  banyak  digunakan sebagai  wadah  pembungkus  makanan  pada umumnya.
Jurnal Teknologi 13 (2) pp 201 - 208 © 2021
Gambar 1. Plastik LDPE
Adapun  sifat  material  dari  LDPE  adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Sifat Material Plastik Polyethylene (Billmeyer, 1963)
No.
Parameter Nilai 1 Titik Lebur 150 o C 2 Koefisien termal 100 – 200 x 10 -6 3 Massa jenis 910 – 940 kg/m 3 4 Tensile Strength 0,20 – 0,40 (N/mm 2 ) 5 Viskositas (suhu 250°C) 3,6 N.s/m 2

## .

## METODE PENELITIAN
Berisi  bagaimana  data  dikumpulkan,  sumber data  dan  cara  analisis  data,  disertai  alur penelitian  yang  dilakukan.  Dalam  penelitian ini,  terdapat  metodologi  proses  perancangan mesin  pelebur  limbah  plastik.  yang  tersusun diagram  alir  atau flowchart. Rancang  bangun mesin  pelebur  limbah  plastik  ini  dijelaskan dalam diagram alir berikut :
Gambar 2. Diagram alir penelitian
Proses perancangan alat menggunakan bantuan software Solidworks  yang  akan  menghasilkan perancangan  detail  dari  mesin  pelebur  dan pencetak  limbah  plastik.  Secara  keseluruhan, subfungsi  keseluruhan  dari  mesin  pelebur  dan pencetak paving  block dapat  dilihat  dalam gambar berikut :
Gambar 3. Subfungsi Keseluruhan Mesin

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Mesin  pelebur  limbah  plastik  dirancang  dan diproduksi  dengan  memperhatikan  aspek teknis  dan  ekonomis.  Prinsip  kerja  dari  mesin pelebur  limbah  plastik  yaitu  motor  listrik sebagai sumber daya penggerak akan mentransmisikan  putaran  melalui  transmisi pulley – v  belt ,  transmisi pulley  –  belt dipilih karena sesuai dengan beban pengadukan mixer pada tabung pelebur. Putaran yang ditransmisikan pulley  -  belt akan  memutar poros mixer di  dalam  tabung  pelebur  untuk proses  pengadukan  limbah  plastik  yang  telah melebur.
A. Hasil Perangan Detail, Proses Manufaktur dan Perakitan Mesin
Beberapa komponen utama dari mesin pelebur dan pencetak paving block diantaranya :
(A) (B)
Gambar 4. Gambar Rancangan : (A) Tabung Pelebur (B) Mekanisme Pengaduk
(C)
(D)
Gambar  5. Gambar  Rancangan  : (C)  Rangka
Mesin, (D) Corong Masuk dan Pembuangan

## 1. Tabung Pelebur
Perancangan tabung sebagai wadah atau bejana dalam  poses  peleburan  dan  pencampuran dengan  diameter 350  mm  dan  tinggi  500  mm. Material  yang  dipilih  dalam  perencanaan  dan produksi tabung ini yaitu alumunium 1060.
2. Mixer atau Pengaduk Jumlah blade yang  terdapat  pada  poros pengaduk berjumlah 4. Adapun dalam pembuatan  blade  pengaduk,  dipilih  besi  pejal dengan  material  S  45  C  dengan  ukuran diameter  10  mm  sepanjang  140  mm  dengan jumlah  8  unit.  Sebuah  plat  besi  dengan ketebalan  3  mm  juga  di  desain  terhadap 4  sisi blade tersebut  sebagai  bagian  dari  blade pengaduk.

## 3. Rangka Mesin
Rangka  mesin  merupakan  suatu  komponen penting dalam suatu manufaktur suatu alat atau mesin  yang  berfungsi  sebagai  penopang  dari berbagai komponen suatu alat atau mesin yang dirakit.  Material  yang  digunakan  sebagai rangka  yaitu  besi  siku  30x30x3  mm  berbahan dasar baja karbon.
4. Corong Masuk dan Pembuangan
Corong  masuk  dirancang  sebagai  jalur  masuk bagi limbah plastik ke dalam tabung peleburan. Sementara  cerobong  asap  dirancang  dengan fungsi sebagai pembuangan asap hasil pembakaran yang berbahaya bagi kesehatan. Dari  perakitan  komponen  tersebut,  dengan menggunakan  fitur  assembly  pada  software Solidworks, maka didapatkan hasil perancangan detail sebagai berikut :
Jurnal Teknologi 13 (2) pp 201 - 208 © 2021
Gambar 5. Mesin Pelebur Limbah Plastik
Hasil dari proses manufaktur dan perakitan dari mesin pelebur limbah plastik sebagai berikut:
(A) (B)
Gambar 6. Proses Pembuatan : A. Rangka Utama, B. Rangka Motor Listrik
(A)
(B)
Gambar 7. Proses Pembuatan : (A) Poros Pengaduk, (B) Perakitan Transmisi Pulley – V Belt
Gambar 8. Mesin Pelebur Limbah Plastik

## B. Hasil Pengujian
Pada  pengujiannya,  ditambahkan  oli  bekas yang ditujukan untuk mengatasi campuran dari plastik leleh yang bersifat lengket, sehingga oli akan  mencegah  campuran  limbah  plastik menempel  pada  permukaan  tabung  pelebur. Agregat  pasir  ditambahkan  dengan  proporsi  2 kg  dan  dicampurkan  pada  saat  plastik  leleh telah  dituangkan  ke  dalam  cetakan  dari  tabung pelebur.  Prospek  pengembangan  dalam  konsep rancang bangun mesin pelebur limbah
plastik  ini  yaitu  dengan  dirancang  dan  di produksinya  mekanisme  pengaduk  pada  proses peleburannya.  Pada  pembuatan paving  block ditambahkan  agregat  oli  bekas  yang  akan mempengaruhi  tekstur  dari  plastik  menjadi tidak lengket. Adapun suhu yang diatur berada pada  suhu  200°C  sehingga  melebihi  batas  titik lebur  dari  plastik  LDPE.  Adapun  agregat material  yang  digunakan  dalam  pembuatan paving block ditunjukkan tabel berikut :
Tabel 2. Data Hasil Pengujian
No. Komposisi Material Kuantitas Temperatur Putaran Pengaduk saat Kosong Putaran Pengaduk saat Beroperasi Kapasitas Produksi 1 Plastik LDPE 5 kg 200°C 532 Rpm 475 Rpm 8 liter/jam 2 Oli Bekas 3 liter 3 Pasir
2 kg
Kemudian hasil akhir dari plastik leleh yang telah dicetak adalah sebagai berikut :
Jurnal Teknologi 13 (2) pp 201 - 208 © 2021

## KESIMPULAN
Mesin  pelebur  dan  pencetak paving  block berbahan dasar plastik LDPE dirancang dengan sistem  pengaduk  untuk  memudahkan  proses peleburan  dan  pencampuran.  Daya  penggerak dari pengaduk sangat bergantung pada viskositas  plastik,  sehingga  didapatkan  daya motor  sebesar  1  HP  berdasarkan  perhitungan teknis.  Dari  hasil  uji  coba  yang  dilakukan, dapat  diketahui  dibutuhkan  waktu  1  jam  untuk melebur proporsi limbah plastik LDPE sebanyak  3  kg  dan  oli  bekas  sebanyak  2  liter dengan  temperatur  200°C.  Lama  waktu peleburan  tergantung  dari  banyaknya  massa plastik  dilebur,  semakin  banyak  plastik  yang dilebur  maka  semakin  lama  waktu  yang dibutuhkan, begitu juga sebaliknya.

## DAFTAR PUSTAKA
B.  Shanmugavalli,  K.  Gowtham,  P.  Jeba Nalwin,  &  B.  Eswara  Moorthy.  (2017). Reuse  of  Plastic  Waste  in  Paver  Blocks.
International  Journal  of  Engineering
Research And , V6 (02), 313–315.
Berk, Z. (2018). FOOD PROCESS
ENGINEERING  AND  TECHNOLOGY . Academic Press.
Billmeyer,  F.  W.  (1984). Textbook  of  polymer science . John Wiley & Sons.
Chavan,  M.,  Tamhane,  S.,  Chavan,  S.,  & Phuge,  R.  (2019).  Manufacturing  of pavement  block  by  using  waste  plastic and  sea  sand. International  Journal  of
Innovative Research
in Science, Engineering and Technology , 8 (4), 4354– 4359.
Geyer, R., Jambeck, J. R., & Law, K. L. (2017). Production,  use,  and  fate  of  all  plastics ever made. Science Advances , 3 (7), 1–5.
Iswadi,  D.,  Nurisa,  F.,  &  Liastuti,  E.  (2017).
Pemanfaatan  sampah  plastik  LDPE  dan
PET menjadi bahan bakar minyak dengan proses  pirolisis. Jurnal  Ilmiah  Teknik
Kimia UNPAM , 1 (2), 1–9.
Jambeck,  J.  R.,  Ji,  Q.,  Zhang,  Y.-G.,  Liu,  D., Grossnickle, D. M., & Luo, Z.-X. (2015). Plastic  waste  inputs  from  land  into  the
ocean. Science .  vol.  347,  no.  6223,  764– 768.
Nasution,  R.  S.  (2015).  Berbagai  Cara Penanggulangan  Limbah  Plastik. Journal of  Islamic  Science  and  Technology , 1 (1), 97–104.
Sellakutty,  D.,  &  Professor,  A.  (2016).
Utilisation of Waste Plastic in Manufacturing  of  Bricks  and  Paver Blocks. International  Journal  of  Applied Engineering Research , 11 (3), 364–368.
SNI 03-0691-1996. (1996). Bata Beton (Paving
Block). Badan Standar Nasional Indonesia , 1–9.