Diterima: 27 Desember 2018; Direvisi: 27 Februari 2019; Disetujui: 6 April 2019 JTERA, Vol. 4, No. 1, Juni 2019 © 2019 JTERA (Jurnal Teknologi Rekayasa), Politeknik Sukabumi

## Rancang Bangun Mesin Pencacah Plastik Tipe Sumbu Menyudut untuk Usaha Mikro
Didit Yantony, Harman L. Tosaleng, Kartiny Taslim Jurusan Teknik Mesin, Akademi Teknik Soroako Jl. Soemantri Brojonegoro No. 01, Sorowako, Sulawesi Selatan, Indonesia tosaha@yahoo.com

## Abstrak
Sampah  plastik  merupakan  masalah  yang  sangat  serius  bagi  lingkungan,  karena  plastik  adalah  bahan  yang  sulit terurai  oleh  bakteri  dan  dapat  memakan  waktu  puluhan  atau  bahkan  ratusan  tahun  untuk  terurai  secara  alami. Diperlukan  upaya  untuk  memanfaatkan  sampah  plastik  sebagai  bahan  daur  ulang  untuk  mengurangi  jumlah  sampah yang  telah  ada,  terutama  untuk  botol  plastik  organik  yang  dapat  ditemukan  di  hampir  setiap  tempat.  Penelitian  ini bertujuan  untuk  merancang  sebuah  mesin  penghancur  plastik  portabel  tipe  sumbu  menyudut  dengan  memperhatikan faktor  ergonomis  dan  akan  membantu  menghancurkan  botol  plastik  bekas  yang  berbiaya  murah.  Metode  yang digunakan  terdiri  dari  proses  desain  penghancur,  mengingat  dibutuhkannya  kekuatan  untuk  menghancurkan  plastik. Setelah  proses  desain  selesai,  dilanjutkan  dengan  proses  pembuatannya  sehingga  menjadi  mesin  yang  bisa  mendaur ulang botol-botol plastik. Hasil yang diperoleh bahwa kapasitas mesin yang diproduksi dengan ukuran 64cm (L) x 28cm (W) mampu menghancurkan botol plastik sebanyak 20 kg/jam. Sementara itu, ukuran rata-rata serpihan botol plastik di bawah  30  mm 2 .  Dengan  demikian,  hasil  dari  penghancuran  ini  dapat  mengurangi  tempat  penyimpanan  limbah  botol plastik terutama bagi pengumpul tingkat pertama.
Kata kunci: sampah, plastik, penghancur, mesin

## Abstract
Plastic waste poses a very serious problem to the environment, because plastic is a material which is difficult for bacteria  to  decompose  and  can  take  tens  or  even  hundreds  of  years  to  disintegrate  naturally.  It  requires  an  effort  to utilize plastic waste as recycled materials to reduce the amount of garbage produced, especially, organic plastic bottles which  can  be  found  in  nearly  everywhere.  This  project  aims  to  design  a  portable  plastic  crusher  with  a  tilted  axis, paying attention to the ergonomic factors, which will aid in crushing used plastic bottles at a low cost. The method used consists  of  a  crusher  design  process  considering  the  strength  needed  to  destroy  the  plastic.  The  design  process  is followed by the manufacturing process to construct a machine that can recycle plastic bottles. The results obtained was that the machine, manufactured with a dimension of 64cm(L) x 28cm(W), was able to destroy plastic bottles as much as 20 kg/hour. Meanwhile, the average size of plastic bottle flakes produced was under 30 mm 2 . Thus, the results of the crushing could reduce the place for storing plastic bottle waste especially for first hand collectors
Keywords: waste, plastic, crusher, machine

## I. P ENDAHULUAN
Penggunaan  plastik  pada  peradaban  manusia yang amat modern ini mengalami peningkatan yang signifikan  dari  waktu  ke  waktu.  Plastik  dianggap sangat ekonomis, praktis, dan mudah dibawa dalam aktifitas  sehari-hari.  Tercatat  bahwa  pada  tahun 2015,  rata-rata  pemakaian  plastik  oleh  masyarakat indonesia  adalah  5,4  juta  ton  dan  terus  meningkat seiring  dengan  peningkatan  jumlah  penduduk  di
Indonesia. Dalam hal ini sampah plastik merupakan 14%  dari  total  produksi  sampah  Indonesia  [1]. Bukan  hanya  di  darat,  berdasarkan  laporan SINTESIS  pada  tahun  awal  2018,  diperkirakan terdapat 0,48-1,29 juta ton sampah plastik per tahun bocor  ke  lautan  [2].  Sifat  plastik  yang  ringan  dan ekonomis  menyebabkan  plastik  sebagai  barang sekali pakai, sehingga  volume sampah  plastik terus meningkat  dari  waktu  ke waktu.  Dengan  demikian, bilamana  tidak  dilakukan  upaya  penanggulangan,
kedepan  akan  menimbulkan  masalah  lingkungan yang amat serius.
Sampah  dari  plastik  sangat  berbahaya  bagi lingkungan  dikarenakan  plastik  merupakan  bahan yang  sulit  terurai  oleh  bakteri  dan  memerlukan waktu  puluhan  atau  bahkan  ratusan  tahun  untuk terurainya  sampah  plastik  secara  alami  [3].  Salah satu  upaya  adalah  yang  dikenal  dengan  3R  ( Reuse, Reduce,  and  Recycle ).  Upaya  ini  dilakukan  dengan cara  memanfaatkan  sampah  plastik  sebagai  bahan daur  ulang  agar  berkurangnya  sampah  yang  telah ada. Hanya saja permasalahan yang ada sekarang ini adalah  penyimpanan  sampah  plastik  memerlukan tempat  yang  cukup  luas  serta  tingkat  kesadaran masyarakat  dalam  memperlakukan  sampah  plastik yang  dimiliki  masih  rendah.  Dalam  upaya memanfaatkan  sampah  plastik  sebagai  bahan  daur ulang  maka  diperlukan  alat  atau  mesin  yang  dapat dioperasikan  sebagai  alat  pencacah  plastik  guna memperkecil volume tempat penyimpanan sementara dari sampah plastik tersebut.
Saat  ini  berbagai  jenis  dan  model  mesin penghancur plastik dapat ditemui di pasaran dengan harga  bervariasi  mulai  dari  harga  10  jutaan  hingga 100  jutaan.  Dengan  harga  tersebut,  mesin  ini sebagian  besar  hanya  dimiliki  oleh  pegusaha menengah  keatas,  sedangkan  pengusaha  kecil  tetap menyimpan dalam kondisi utuh sehingga memerlukan tempat yang besar/luas. Alat penghancur  plastik  sebenarnya  bukan  barang  baru yang  digunakan  oleh  masyarakat  terutama  pelaku usaha. Namun hingga saat ini belum diketahui siapa yang  pertama  kali  menciptakan  mesin  penghancur plastik. Para peneliti juga masih terus mengembangkan  model  mesin  penghancur  plastik yang efektif dan efisien dengan kapasitas maksimum namun berbiaya rendah.
Napitupulu  dkk.  [4]  melakukan  penelitian tentang  mesin  pencacah  sampah  plastik  dengan sistem  menggunting  dimana  proses  pemasukan material  sampah  dan  proses  pencacahan  dapat dilakukan  dalam  waktu  bersamaan  setelah  proses pencacahan  pertama  dilakukan.  Dari  hasil  uji  coba, didapat  bahwa  untuk  plastik  dengan  ketebalan  di bawah 0,3 mm hasilnya kurang optimal dikarenakan terlalu  tipis  sehingga  sulit  untuk  terpotong, sedangkan plastik dengan ketebalan 2 mm kapasitas mesin  mampu  menghasilkan  +  20  kg/jam.  Ichlas dkk.  [5]  melakukan  pengembangan  dengan  sistem crusher dan  silinder  pemotong  tipe reel .  Alat  ini cukup  besar  dan  menggunakan  motor  listrik  tiga fasa  dengan  daya  10  HP,  sehingga  mampu menghasilkan  serpihan  +  200  kg/jam  [5].  Dengan daya  sebesar  tersebut,  akan  cocok  dengan  industri menengah  ke  atas.  Upingo  dkk.  [6]  melakukan optimalisasi  dengan  penambahan  sistem  otomatis.
Dengan ukuran (P x L x T) 50cm x 45 cm x 75 cm, penggerak motor bakar dengan daya 5,5 HP mampu menghasilkan 30 kg/jam.
Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  merancang dan  membuat  mesin  pencacah  plastik  untuk  usaha mikro.  Tipe  mesin  yang  dirancang  menggunakan pemotong  tipe  sumbu  menyudut.  Dengan  mesin pencacah yang berbiaya rendah, diharapkan mampu digunakan oleh para pelaku usaha mikro.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah metode eksperimen dengan terlebih dahulu membuat  rancangan.  Tahapan  pertama  dilakukan survei  di  Kecamatan  Towuti,  dimana  wilayah tersebut  terdapat  tempat  pengumpulan  sampah plastik bekas yang dibeli dari pemulung. Survei ini dilakukan  untuk  mendapatkan  gambaran  lengkap tentang  kondisi  penyimpanan  sampah  plastik  dan pengolahannya,  serta  jenis  plastik  yang  umum dikumpulkan.

## A. Perancangan Mesin
Mesin  pencacah  sampah  plastik  yang  dirancang ini  menggunakan  motor  listrik  sebagai  penggerak utama dan material masukan berupa sampah plastik dengan  ketebalan  0,2-1  mm.  Keluaran  dari  mesin tersebut  berupa  cacahan  plastik.  Perancangan dilakukan  terhadap  setiap  komponen  yang  ada kemudian dilakukan perakitan. Perancangan diakhiri dengan menghasilkan gambar disain berupa gambar  kerja.  Persamaan  yang  digunakan  dalam perencanaan  mesin  penghancur  botol  plastik  ini adalah sebagai berikut [7]-[9]:
Gaya ( ) yang diperlukan untuk menghancurkan botol plastik diberikan oleh,
(1)
dimana adalah  torsi  dan adalah  jari-jari. Besarnya daya ( ) yang diperlukan diberikan oleh:
(2)
dimana adalah  kecepatan  putar  pencacah  yang direncanakan. Panjang sabuk yang digunakan (L),
( ) ( ) (3)
dimana adalah  jarak  antara  kedua pulley dan adalah diameter pulley , yang memenuhi persamaan:
(4)
Rasio kecepatan yang direncanakan ( ) adalah
= (5)
Torsi poros yang direncanakan ( ) adalah
(6)
dimana adalah load  factor .  Untuk  menentukan diameter poros diberikan oleh,
√ ( ) ( ) (7)
dimana
adalah  kekuatan  geser  maksimum
(<0,3 yield  strength ), adalah bending  factor , adalah  momen  bengkok,  dan adalah torque factor .  Perhitungan  beban  bantalan  ( )  digunakan persamaan
(8)
dimana adalah  faktor  rotasi  bantalan, adalah faktor  radial, adalah  faktor  aksial, adalah beban radial, dan adalah  beban  aksial. Kapasitas mesin (MTC) dihitung berdasarkan
(9)
Adapun desain gambar tampak depan dan atas dari mesin  pencacah  plastik  yang  akan  dibangun  dapat dilihat pada Gambar 1.
(a)

## (b)
Gambar 1. Rancangan 2D mesin pencacah plastik (a) tampak depan, (b) tampak atas

## B. Pembuatan Mesin
Pembuatan  komponen  mesin  pencacah  sampah plastik  dilakukan  sesuai  gambar  kerja  di  Bengkel Fabrikasi  dan  Pengelasan  Logam  Akademi  Teknik Soroako  dengan  menggunakan  bahan  standar  yang banyak  dijual  di  pasar.  Perakitan  komponen dilakukan  agar  menjadi  alat/mesin  yang  kompak dan dapat digunakan sesuai dengan rancangan yang diinginkan. Urutan pembuatan sebagai berikut:
Gambar 2. Alur proses pembuatan komponen
Gambar  2  merupakan  alur  proses  pembuatan komponen, sedangkan Gambar 3 adalah alur proses perakitan  komponen.  Adapun  keterangan  pada kedua gambar tersebut adalah seagai berikut:
GP  : Gerinda Potong G : Mesin Gergaji Potong GT  : Gerinda Tangan B : Mesin Bubut FA  : Fabrikasi/Pengelasan MI  : Mesin Frais M  : Marking /Bentangan D : Bor Tangan SR  : Mesin Shearing Q : Quicky (Pemotongan Oxy-Acetilene) BE  : Bending TA  : Tap (Pembuatan ulir) AS  : Assembly FA  : Fabrikasi TL  : Trial (Pengujian mesin) PA  : Painting

## C. Pengujian Mesin
Pengujian  dilakukan  untuk  mengetahui  fungsi dan  mekanisme  kerja  mesin  pencacah  sampah plastik.  Bahan  uji  berupa  sampah  plastik  kering dengan ketebalan 0,3 mm sampai 1 mm. Jika unjuk kerja  mesin  belum  optimal,  maka  dilakukan modifikasi untuk penyempurnaan komponen maupun  unit  prototipe.  Parameter  yang  digunakan untuk  mengevaluasinya  adalah  kapasitas,  ukuran cacahan,  dan  mekanisme  kerja  mesin.  Adapun  alat dan  bahan  yang  digunakan  untuk  pengujian  dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Alat dan bahan
No Nama Alat Bahan/ Merek Spesifikasi/ Ukuran 1 Motor listrik WIPRO 1 phasa, 1 HP, 2.880 RPM 2 Pulley Alumunium ( casting ) B2x4”x25 3 V-Belt Karet A42 4 Besi siku ASTM 36 L2”x2” 5 Plate lembaran ASTM 36 1/8" x 4’ x 8’ 6 Bearing Ø 30 x 62 SKF YET 206, Pillow Block 7 Round bar AISI 4140 Ø2" x 4’ 8 Kawat las CIGWeld Ø2mm 9 Batu gerinda Ukuran 4” 10 Kabel listrik Eterna 3 x 1.5mm, 300/500V 11 Plug SNI UTICOM 2 kaki  + Ground 16 A/250V 12 Baut dan mur Baja M8

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Konstruksi Mesin  dan Prinsip Kerja
Hasil rancang bangun mesin terdiri dari 5 bagian utama  yaitu  rangka,  bagian  masukan  bahan  baku, bagian  penghancur  yang  dimiringkan  dengan  sudut 40 o ,  bagian  penyaluran  hasil  cacahan,  dan  sistem transmisi.  Kebutuhan  daya  dihitung  sesuai  dengan beban  yang  ditimbulkan  dari  mesin.  Rangka  utama terbuat  dari  baja  siku  50  mm  x  50  mm.  Bagian masukan material terbuat dari baja pelat tebal 3 mm yang  disatukan  dengan  penutup  unit  pencacah dengan  pengikatan  yang  dapat  dilepas  pasang  agar proses  bongkar  pasang  dapat  dilakukan  dengan mudah.  Unit  pencacah  terdiri  dari  pisau  putar  dan pisau  tetap.  Pisau  putar  terdiri  dari  3  tingkatan dengan  diameter  yang  berbeda.  Pada  tingkatan pertama  pisau  dipasang  pada  dudukan  yang berdiameter  100  mm  yang  berfungsi  untuk memotong  botol  plastik  menjadi  potongan  yang besar. Potongan tersebut akan berlanjut ke potongan ukuran medium pada pisau tingkatan kedua, dimana sejumlah  pisau  dipasang  pada  dudukan  yang beriameter  150  mm.  Selanjutnya  potongan  plastik tersebut berlanjut ke prosos pemotongan halus yang dilakukan  oleh  pisau  tingkat  ketiga,  dimana  pisau tersebut  dipasang  pada  dudukan  yang  berdiameter 200  mm.  Agar  terjadi  proses  pengguntingan,  maka sejumlah pisau dipasang pada dinding cover sebagai pisau  tetap.  Hasil  dari  pemotongan  tingkat  ketiga keluar  melalui  saluran  yang  telah  dibuatkan  untuk selanjutnya  dilakukan  pengepakan.  Hasil  rancang bangun mesin pencacah sampah plastik dapat dilihat pada Gambar 4.

## B. Hasil Pengujian
Pengujian  mesin  pencacah  sampah  plastik berupa  uji  fungsional  yang  bertujuan  untuk mengetahui  apakah  hasil  rancang  bangun  dapat berfungsi  sesuai  dengan  disain  yang  diharapkan. Jika tidak sesuai harus dilakukan modifikasi sampai menghasilkan  unjuk  kerja  yang  baik.  Setelah dilakukan  pengujian  pada  putaran  motor  (rpm) 2.880  rpm  dan  putaran  poros  pencacah  830  rpm, diperoleh  hasil  bahwa  kapasitas  mesin  sesuai dengan yang diharapkan, yaitu  rata-rata 20 kg/jam. Namun, masih ada beberapa hal yang perlu dibenahi yaitu konstruksi crusher . Pisau-pisau pencacah yang ada pada crusher perlu dirancang ulang karena jenis pisau  yang  ada  pada  mesin  ini  mudah  rompal. Begitupun dengan jenis sambungan yang digunakan untuk  menyambung  dan  mengikat blade pada crusher .  Kemudian  peletakan blade juga  perlu dirancang  kembali.  Hal  ini  menyebabkan    ukuran hasil  cacahan    yang  keluar    masih  belum  merata walaupun ada  yang  mencapai target yaitu di bawah
Gambar 4. Hasil rancangan mesin pencacah: (a) unit mesin pencacah, (b) bagian masukan bahan, (c), bagian crusher , (d) posisi crusher pada lubang pemasukan
Gambar 5. Hasil cacahan botol plastik
Tabel 2. Data proses uji coba No Jenis sampah plastik Tebal (mm) Berat yang dicacah (gr) Waktu untuk mencacah (s) 1 Gelas air mineral 0,3 500 80 2 Gelas minuman 0,5 500 85 3 Botol air mineral 0,5 1.000 190 4 Botol minuman 0,9 1.000 195
30  mm 2 .  Hasil  dari  pencacahan  botol  plastik  dapat dilihat  pada  Gambar  5  dan  hasil  pengujian  pada Tabel  2.  Adapun  perbaikan  yang  dapat  dilakukan adalah  memperkecil  jarak  antar blade yang  ada  di bagian crusher atas  serta  pisau blade dilakukan proses perlakuan panas agar tidak mudah rompal.

## IV. K ESIMPULAN
Perancangan  dan  pembuatan  mesin  pencacah sampah  plastik  tipe  sumbu  menyudut  untuk  usaha mikro  telah  berhasil  dilakukan.    Hasil  optimalisasi mesin  yang  sudah  dirancang  dan  dibuat  mampu mencacah  botol  plastik  hingga  20  kg/jam.  Dengan penggunaan  mesin  ini,  dapat  lebih  efektif  dan efisien  dalam  proses  pencacahan  botol  plastik karena ukuran hasil cacahan yang dihasilkan adalah rata-rata  30  mm 2 ,  sehingga  akan  dapat  mengurangi kebutuhan ruang tempat pengepakan sampah. Mesin ini  sangat  cocok  digunakan  untuk  pengepul  tingkat pertama karena daya listrik yang diperlukan hanya 1 HP  (736  Watt)  dengan  kapasitas  yang  maksimal. Konstruksi  juga  sangat  sederhana  dan  dapat  dibuat pada  bengkel-bengkel  skala  kecil,  sehingga  biaya yang diperlukan untuk membuatnya cukup murah.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Terima  kasih  disampaikan  kepada  LPPM Akademi  Teknik  Soroako  yang  telah  memberikan dukungan  dalam  bentuk  dana  dalam  penelitian  ini. Terima  kasih  juga  disampaikan  kepada  Bengkel Pemesinan  dan  Fabrikasi  logam  ATS  yang  telah memberikan bantuan penggunaan fasilitas.

## R EFERENSI
[1] Hartanto,  “Desain  dan  Analisa  Mesin  Crushing Botol  Plastik  Bekas  Untuk  Industri  Kecil  Dengan Menggunakan Simulasi,” Skripsi Universitas Muhammadiyah Surakarta, 2016.
[2] A.  Acharya.  (2018).  Hotspot  Sampah  Laut Indonesia.  Laporan  SINTESIS.  [Online].  Available http://documents.worldbank.org/curated/en/642751 527664372193/pdf/126686-INDONESIA-29-5- 2018-14-34-5-SynthesisFullReportAPRILIND.pdf
[3] R.  Ahvenainen, Modern  Plastics  Handbook  (1 st edition) ,  Woodhead  Publishing  Limited,  pp.  24.1, 2003.
[4] R.  Napitupulu,  M.  Subkhan,  and  L.  D.  Nita, “Rancang bangun mesin pencacah sampah plastik,” Jurnal Manutech , pp. 1-4, 2013.
[5] I. Nur, N. Nofriadi, and R. Rusmardi,
“Pengembangan  Mesin  Pencacah  Sampah/Limbah Plastik  Dengan  Sistem  Crusher  Dan  Silinder Pemotong  Tipe  Reel,” Prosiding  Semnastek ,  vol.  1 no. 1, 2014.
[6] H.  Upingo,  Y.  Djamalu,  S.  Botutihe,  M.  P. Gorontalo,  and  K.  P.  D.  P.  B.  Bolango,
“Optimalisasi Mesin Pencacah Plastik
Otomatis,“ Jurnal  Teknologi  Pertanian  Gorontalo
(JTPG) , vol. 1, pp. 112-139, 2017.
[7] E.  K.  Orhorhoro, et  al ,  “Performance  Analysis  of Locally  Design  Plastic  Crushing  Machine  for Domestic and Industrial Use in Nigeria,” European Journal of  Engineering  Research  and  Science ,  vol. 1 no. 2, pp. 26-30, 2016.
[8] J.  Rajagukguk,  “Analisis  Perancangan  Mesin Penghancur Plastik,” Jurnal Dinamis , vol. 2 no. 12, pp. 60-69, 2013.
[9] H. Sonawan, Perancangan Elemen Mesin . Bandung: Alfabeta, 2010.