Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta
e-mail : [email protected]
ABSTRAK
Pengembangan mesin ini bertujuan untuk memberikan kemudahan kepada usaha kecil atau perorangan tentang bagaimana mengelola botol plastik yang praktis, mudah pengoperasiannya dan murah harganya. Mesin ini tidak memerlukan tempat yang luas, cukup praktis dan hanya memerlukan tenaga listrik rumahan yaitu 220 V. Prinsip kerja mesin ini pada dasarnya terdiri dari 3 tahapan utama yaitu penggilingan/pencacahan, pemanasan/peleburan, dan pencetakan. Botol atau gelas plastik dimasukan ke mesin akan dicacah oleh pisau-pisau yang berputar, setelah itu hasil pemotongan masuk ke silinder pemanas dan akan dipanaskan oleh heater/pemanas sampai suhu 1800 C, pada temperatur 1800 C hasil cacahan botol plastik meleleh pada kondisi material dapat mengalir (temperatur flow). Penampang bawah silinder pemanas di buat lubang dengan diameter 2 mm dan jarak antar lubang 10 mm, dengan adanya lubang ini material plastik akan menetes dan jatuh pada plat yang sudah disediakan. Hasil tetesan material ini mengering dalam waktu 5 detik, tetesan inilah yang disebut dengan pellet plastik atau bahan baku untuk membuat produk baru.
Kata kunci : mesin, daur ulang, plastik, pellet
1. PENDAHULUAN
Kemasan minuman saat ini sudah banyak memanfaatkan plastik diantaranya minuman teh, minuman bersoda, susu, air mineral, sirup, jus buah, dan lain-lain. Banyak perusahaan minuman yang tadinya menggunakan kemasan botol gelas beralih menggunakan kemasan botol plastik. Beberapa alasan perusahaan lebih memilih kemasan botol plastik adalah lebih ringan, murah, transparan, kuat, termoplastis, dan permeabilitasnya (kemampuan dapat ditembus oleh partikel) rendah terhadap uap air, CO2, dan O2.
Kemasan botol plastik ini terbuat dari bahan polietilen, Kemasan botol plastik minuman kebanyakan berjenis PET (Polyethilena terephlate) yang dibuat melalui reaksi polimeriasasi kondensasi antara senyawa ethylenglykol dan dimethyl terephlate.
Plastik merupakan senyawa kimia polimer yang sulit diurai dalam waktu singkat oleh bakteri, butuh waktu lama dan bahkan dapat mencapai beratus-ratus tahun untuk mengurai plastik secara alami. Hal ini mengakibatkan tumpukan sampah plastik semakin banyak, kenyataan saat ini sampah plastik yang terurai tidak sebanding dengan yang diproduksi oleh penggunaan harian sehingga mengakibatkan polusi akibat sampah plastik, diantaranya :
− Tercemarnya tanah, air tanah, dan makhluk bawah tanah.
− Racun-racun dari partikel plastik yang masuk ke dalam tanah akan membunuh hewan-hewan pengurai di dalam tanah seperti cacing.
− Plastik yang tidak dapat terurai meskipun termakan oleh binatang maupun tanaman akan menjadi racun berantai sesuai urutan rantai makanan.
− Kantong plastik akan mengganggu jalur air yang teresap ke dalam tanah.
− Menurunkan kesuburan tanah karena plastik juga menghalangi sirkulasi udara di dalam tanah dan ruang gerak makhluk bawah tanah yang mampu meyuburkan tanah.
− Pembuangan sampah plastik sembarangan di sungai-sungai akan mengakibatkan penyumbatan aliran sungai yang menyebabkan banjir.
Untuk menanggulangi sampah botol plastik beberapa cara dilakukan diantaranya dengan membakar, mengurangi pemakaian (reduce), dan mendaur ulangnya (Recycle). Membakar yaitu menghanguskan sampah botol plastik, pembakaran ini dicampur dengan sampah-sampah lain dan dimasukan di incinerator (tungku pembakaran) yang dapat menghasilkan energi (listrik). Tetapi proses pembakaran yang kurang sempurna dan tidak mengurai partikel-partikel plastik dengan sempurna maka akan menjadi dioksin di udara. Bila dioksin ini dihirup oleh manusia akan menyebabkan berbagai penyakit di antaranya kanker, gangguan sistem syaraf, hepatitis, pembengkakan hati, dan gejala depresi. Mengurangi pemakaian (reduce) merupakan upaya-upaya yang dilakukan untuk menekan penggunaan plastik yang tidak ramah
MAN-11
Seminar Nasional Mesin Dan Teknologi Kejuruan (SNMTK), 5 Juni 2013 102
lingkungan. Mendaur ulang (recycle) adalah pemrosesan kembali bahan yang pernah dipakai untuk mendapatkan produk baru, proses daur ulang sampah botol plastik ini sangat efektif untuk menangani masalah sampah akibat botol plastik dan bisa menghasilkan.
Daur ulang sampah botol plastik saat ini dilakukan oleh industri kecil dan industri besar, daur ulang hasil industri kecil berupa kerajinan tangan (lampu hias, tas dari botol plastik, tempat pulpen, pot bunga, dll) dan hanya berupa pengumpulan dan pemisahan belum sampai pada daur ulang, daur ulang hasil industri besar berupa bahan baku plastik untuk pembentukan botol plastik baru dengan mencampur zat-zat tertentu agar memiliki kualitas sesuai yang diinginkan dan berupa benda-benda yang tidak berkaitan dengan makanan dan minuman (ember, gayung, jeligen minyak, tempat sampah, pot bunga, dll).
Secara umum terdapat empat persyaratan agar suatu sampah botol plastik dapat diproses menghasilkan produk baru, antara lain harus dalam bentuk tertentu sesuai kebutuhan (biji, pellet, serbuk, pecahan), sampah plastik harus homogen, tidak terkontaminasi, serta diupayakan tidak teroksidasi.
Untuk membantu pemerintah menangani sampah botol plastik dan menambah usaha untuk industri kecil yang dapat menghasilkan dari sampah botol plastik perlu dibuat mesin daur ulang botol plastik dengan desain yang ringkas dan harga yang relatif murah. Pembuatan dalam hal ini membuat mesin daur ulang botol plastik menjadi pellet.
2. PROSES PEMBUATAN MESIN
Pembuatan mesin ini disesuaikan dengan desain yang sudah direncanakan. Dimulai cari pembacaan gambar 2 dimensi,pemilihan bahan, pengerjaan dengan mesin produksi seperti mesin bubut,mesin CNC, mesin bor, pengelasan, perakitan dan pengecatan.
Gambar 1. Desain mesin daur ulang botol plastik menjadi pellet
Tahapan pembuatan mesin ini mengikuti langkah kangkah pembuatan seperti pada diagram alir. Diagram alir proses pembuatan mesin daur ulang botol plastik menjadi pellet dapat dilihat di bawah ini.
MAN-11
Seminar Nasional Mesin Dan Teknologi Kejuruan (SNMTK), 5 Juni 2013 103
Bahan yang digunakan pada bagaian- bagian mesin adalah :
a. Pisau, menggunakan bahan Stell S45C. Bahan ini dipilih karena mampu mencacah plastik dengan baik. Proses pembuatan menggunakan mesin bubut dan mesin CNC wire cut.
b. Poros, menggunakan bahan Stell S45C. Bahan ini dipilih karena memiliki kemampuan untuk menahan dengan baik. Proses pembuatan menggunakan mesin bubut dan mesin bor. c. Base Blade, menggunakan bahan Stell S45C.
Bahan ini dipilih karena memiliki kemampuan mencacah dengan baik. Proses pembuatan menggunakan mesin CNC wire cut.
d. Rangka/Frame, menggunakan bahan profil kotak ukuran 25X25 dengan ketebalan 2mm. Proses pembuatan menggunakan mesin gergaji,mesin bor dan proses pengelasan.
e. Hooper dan corong, menggunakan bahan mild steel dengan ketebalan 2 mm, proses pembuatannya menggunakan mesin searing dan proses pengelasan.
f. Pemanas/Heather, menggunakan pemanas berbentuk silinder untuk mendapatkan pemerataan pemanasan. Dengan daya kapasitas pemanas max. 350 watt.
g. Panel control, menggunakan rangkaian elektronik untuk mengatur arus ke elemen pemanas. panel kontrol ini dilengkapi layar digital untuk mengetahui besarnya suhu yang akan digunakan dan mengetahui suhu yang sebenarnya.
Gambar 4. Prototype mesin
3. PENGUJIAN MESIN
Pengujian mesin daur ulang botol plastik menjadi pellet dilakukan di Bengkel Permesinan Universitas Negeri Jakarta. Berikut ini merupakan prosedur pengujian yang dilakukan :
− Rangka mesin diberi beban ± 80 kg tidak mengalami kebengkokan atau patah. − Mengatur kemiringan mata pisau pencacah
botol plastik.
− Mengukur hasil pemotongan sampah botol plastik jenis PET, hasil ukuran panjang 5- 10 mm dan lebar 3 mm.
− Mengukur banyaknya hasil produksi dari pemotongan sampah botol plastik jenis PET per jam.
a. Uji Kerja Mesin
Hasil pengujian mesin daur ulang botol plastik dengan penggerak utama menggunakan motor listrik dapat dikatakan berfungsi sebagai mana mestinya dalam memotong botol plastik. Hasil uji coba mesin daur ulang botol plastik menjadi pellet ini adalah :
− Mesin pencacah, mampu mencacah botol plastik sebanyak 100g dalam waktu 5 menit atau 20 g/menit dengan hasil potongan panjang 5-10 mm dan lebar 3 mm.
− Heater/Pemanas, mampu melelehkan dan mencetak hasil cacahan botol plastik menjadi pellet sebanyak 100g dalam waktu 1 jam atau100g/jam
b. Kekuatan Kinerja Mesin
Kekuatan dari mesin pencacah botol plastik dengan kapasitas kecepatan putaran mesin sebesar 467 rpm dan daya ½HP (Horse Power) dengan kapasitas hasil produksi pemotongan setelah hasil uji coba menghasilkan potongan sebesar ± 2 kg/jam. Hasil pemotongan botol plastik setelah hasil uji coba berukuran 3mm x 5mm, sehingga dengan hasil potongan yang kecil tersebut dapat dengan cepat untuk dilakukan proses pelelehan. Proses pelelehan hasil cacahan sampai menjadi pellet membutuhkan waktu 1 jam untuk mencetak pellet sebanyak 100g, dengan ukuran pellet ø 3-5 mm. Hasil pengujian mesin ini dengan penggerak utama menggunakan motor listrik dapat dikatakan berfungsi sebagai mana mestinya dalam memotong, memanaskan serta mencetak pellet dari botol plastik.
Kekuatan dari kinerja mesin ini dengan asumsi pemakaian maksimal produksi selama 4 jam/hari, sehingga daya tahan dari mesin ini dapat bertahan dengan jangka waktu pemakaian yang
MAN-11
Seminar Nasional Mesin Dan Teknologi Kejuruan (SNMTK), 5 Juni 2013 104
lama. Pemilihan dari masing-masing komponen juga ditentukan dengan perhitungan yang akan menentukan komponen yang tepat guna untuk memenuhi faktor keamanan dan efektivitas pada komponen mesin daur ulang botol plastik menjadi pellet itu sendiri.
Tabel 1 Hasil Kinerja Mesin
Gambar 5. Grafik ketebalan botol plastik Vs putaran pisau pencacah
4. KESIMPULAN
Berdasarkan proses pembuatan mesin dan hasil pengujian yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
a. Dilihat dari proses pembuatan mesin daur ulang botol plastik menjadi pellet ini dinilai cukup sederhana dalam pembuatannya, sehingga masyarakat dapat dengan mudah menggunakannya. Mesin ini sangat sederhana sehingga mudah dalam perawatannya.
b. Proses kerja mesin ini adalah sebelum botol plastik di masukan ke mesin, terlebih dahulu botol plastk dipotong menjadi 3 bagian, setelah itu masuk ke dalam Hopper dan akan dicacah oleh pisau, hasil cacahan melewati corong akan dan ditampung oleh silinder pemanas, hasil cacahan dipanaskan
sampai 180 oC hingga meleleh, dan akan
menetes melalui lubang yang sudah dibuat. Hasil tetesan inilah yang disebut dengan pellet plastik.
c. Hasil pengujian mesin daur ulang botol plastik ini mampu memproduksi/ menghasilkan cacahan plastik kapasitas ½ Kg/jam dan pellet plastik dengan kapasitas 100 g/jam dengan motor listrik dengan daya ½ Hp, putaran 1400 rpm direduksi menjadi 467 rpm, tegangan yang digunakan 220 Volt, dan pemanas dengan daya 300 watt sehingga tegangan listrik rumahan dapat menggunakan alat ini.
d.
Spesifikasi mesin daur ulang botol plastikmenjadi pellet ini memiliki dimensi panjang 400 mm, lebar 130 mm, dan tinggi 570 mm, memiliki pencacah atau penghancur plastik dengan 13 pisau pencacah yang tebalnya 3mm dan sudut masing-masing penempatan pisau diatur 450 agar menghasilkan cacahan yang halus, mesin ini juga memiliki pemanas dengan daya 300 watt untuk memanaskan sampai 180oC, dan memiliki termometer kontrol
yang berfungsi menstabilkan panas pada saat melelehkan hasil cacahan botol plastik
.
5. REFERENSI
1. Arvid R. Eida,et.al, Introduction to Engineering Design, Singapore: Mc Grsw-hil,
(1998).
2. Budinski, Kenneth G. and Michael K. Budinski,
Enginering Materials, New Jersey : Inc.
Upper Saddle River, (2010).
3. Joshep E. Shigley dan Larry D. Mitchel,
Perencanaan Teknik Mesin, Terjemahan :
Gandhi Harahap, Jakarta : Erlangga, (1984). 4. Rosnani Ginting, Perancangan Produk,
Yogyakarta:Graha Ilmu, (2010).
5. Sularso dan Kiyokatsu Saga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin
Jakarta : PT. Pradnya Paramita, (1997).
6. Surdia, Tata dan Shinroku Saito, Pengetahuan Bahan Teknik, Jakarta : PT. Pradnya Paramita,
MAN-12
Seminar Nasional Mesin Dan Teknologi Kejuruan (SNMTK), 5 Juni 2013 105