i RANCANG BANGUN MODEL PEMISAH BAHAN PLASTIK DAN
BAHAN ORGANIK DENGAN METODE SILINDER PANAS
OLEH:
ANDRIE SUTARJA BAHAR F14052766
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2010
ii DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
RANCANG BANGUN MODEL PEMISAH BAHAN PLASTIK DAN BAHAN ORGANIK DENGAN METODE SILINDER PANAS
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknologi Pertanian
Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
ANDRIE SUTARJA BAHAR F14052766
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2010
iii Judul Skripsi : Rancang Bangun Model Pemisah Bahan Plastik dan Bahan
Organik dengan Metode Silinder Panas Nama : Andrie Sutarja Bahar
NIM : F14052766
Menyetujui, Pembimbing :
(Ir. Agus Sutejo, M.Si) NIP. 19650808 199002 1001
Mengetahui : Ketua Departemen
(Dr. Ir. Desrial, M.Eng) NIP. 19661201 1991031 004
Tanggal lulus :
iv Andrie Sutarja Bahar. F14052766. Design And Build Separator Models Of Plastics And Organics Materials With Heat Cylinder Methods. Advisory: Ir.
Agus Sutejo. M.Si. 2009.
ABSTRACT
Nowadays, garbage waste problems it’s one of issue that concerns with every country in the world, included Indonesia. Volume of garbage waste to increase but minimum waste control is the most perceived problems due to the waste bin.
One of garbage type needing to be taken seriously waste controls is plastics, beside of organic waste. Plastics waste need a waste controls because plastics included in non degradable waste. Need long time to make plastics become unraveled. One solution that can be applied in the handling this problems is recycling this waste. However, separating the plastic waste to the other waste are a new issues that arise during the recycling process, it required an equipment to separating plastic waste from organic waste.
That equipment do not exist, requires an initial research to find method that can be applied in separating plastic and organic materials. Heat-cylinder methods it’s one of method can be applied when separating plastic and organic materials. This research has aims to design and build a model of plastic and organic materials separator used heat cylinder method. It has a basis for development into a plastic garbage separator.
In the design separator model of plastic and organic materials by heat- cylinder method it’s required other constituent components so that the separation process can be performed. The other components include hoppers, scrubbers, crank and the media end of the reservoir. Separation process will be beginning sheltered plastics and organic materials into the hopper. Furthermore these materials will flow into the heat-cylinder, which was spun by the crank rotation.
Rotation of the cylinder heat helps in drainage material in the hopper. Heat in the cylinder has makes plastics stuck in a round of heat-cylinder and it has separated again when it comes to the scrubber and after that followed to the end storage media. As for the organic material will flow directly into end storage media when beginning process.
v Resulted performance test conducted from separator model of plastics and organic material it known heating process is the main of factor affecting the separation process. This heating process is influenced by two interrelated factors it has temperature and the type of plastic material itself. Temperature factor is a major factor in the separation process. However, optimal separation temperature is determined by the type of plastic itself, this is determined by the nature of its melting point plastic.
Base on resulted of this research, when development plastic and organic waste separator requires some adjustments from this separators model. First is the separation system with temperature rise from a low temperature to high temperatures well done. The use of temperature rise can separate plastic wrap with a low temperature point earlier, thereby melting the plastic factor can be reduced.
Second adjustment is the adjustment of the hopper in used, it is associated with conduction system material into cylindrical heat.Hopper system capable of draining material regularly and uniformly very important to do. Regular drainage system can reduce the influence of the location and position of the plastic collapse of the heating process.
vi Andrie Sutarja Bahar. F14052766. Rancang Bangun Model Pemisah Bahan Plastik Dan Bahan Organik Dengan Metode Silinder Panas. Dibawah bimbingan: Ir. Agus Sutejo. M.Si. 2009.
Ringkasan
Permasalahan lingkungan khususnya mengenai limbah sampah merupakan salah satu permasalahan yang menjadi perhatian setiap negara di dunia tidak terkecuali Indonesia saat ini. Volume sampah yang terus meningkat namun pengendalian sampah yang minimum merupakan permasalahan yang paling dirasakan akibat limbah sampah tersebut. Jenis sampah domestik yang sulit dipisahkan dan paling banyak menimbulkan masalah dalam pengelolaannya adalah sampah plastik disamping sampah organik yang jumlahnya juga cukup banyak. Sampah plastik yang bersifat non-degradable merupakan jenis sampah yang perlu ditangani secara serius. Salah satu solusi yang dapat diterapkan dalam penanganan limbah sampah plastik ini adalah dengan mendaur ulang. Namun dalam proses pendaur ulangan, pemisahan sampah plastik terhadap sampah organik merupakan permasalahan yang sering dihadapi. Hal ini menuntut diperlukanya alat pemisah sampah plastik dan sampah organik.
Pengembangan yang belum dilakukan, membutuhkan suatu penelitian awal untuk mencari metode/model pemisahan yang dapat dilakukan pada proses pemisahan bahan plastik dan bahan organik. Metode pemisahan dengan menggunakan metode silinder panas merupakan salah satu metode yang dapat dikembangkan dalam pemisahan bahan plastik dan bahan organik. Penelitian kali ini bertujuan untuk merancang bangun model pemisah bahan plastik dan bahan organik dengan menggunakan metode silinder panas sebagai landasan dalam pengembangan menjadi suatu alat pemisah sampah plastik. Tujuan kedua adalah mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi proses pemisahan dengan menggunakan metode silinder panas tersebut. Setelah tujuan kedua tercapai dari penelitian kali ini juga diharapkan didapat desain rancangan pengembangan yang diperlukan untuk membentuk suatu alat pemisah sampah plastik dan sampah organik dari model yang telah dibangun.
Dalam rancangan model pemisah bahan plastik dan bahan organik dengan metode silinder panas dibutuhkan komponen penyusun lain agar pemisahan dapat dilakukan antara lain hopper, scrubber, engkol dan media penampung akhir.
Proses pemisahan dengan model alat ini diawali dengan proses penampungan bahan plastik dan bahan organik ke dalam media penampung. Selanjutnya bahan- bahan tersebut akan mengalir menuju silinder panas, yang sedang berputar oleh putaran engkol. Putaran dari silinder panas membantu dalam pengaliran bahan- bahan yang ada dalam hopper. Panas yang ada pada silinder diharapkan mampu membuat bahan plastik terekatkan dan mengikuti putaran dari silinder panas tersebut dengan suhu terkontrol tertentu. Sedangkan untuk bahan organik akan mengalir langsung menuju pada media penampungan akhir bahan organik tepat diawal pergerakan dari silinder panas. Bahan plastik akan terlepas kembali dengan adanya pemisah bahan plastik terhadap silinder panas (scrubber). Bahan plastik yang telah terpisahkan dari silinder panas akan jatuh kepada media penampung akhir bahan plastik.
Pada proses pemisahan dengan silinder panas dari hasil uji performansi yang dilakukan diketahui proses pemanasan merupakan faktor utama yang
vii mempengaruhi proses pemisahan tersebut. Proses pemanasan ini dipengaruhi oleh tiga faktor yang saling terkait yakni suhu, kecepatan putar (waktu pemanasan) dan jenis bahan plastik itu sendiri. Faktor suhu merupakan faktor utama dalam proses pemisahan. Suhu optimal pemisahan sangat ditentukan oleh jenis plastik itu sendiri, hal ini ditentukan oleh sifat titik lelehnya plastik. Penggunaan suhu melebihi dari sifat titk lelehnya plastik dalam proses pemisahan mengakibatkan plastik tidak dapat terpisahkan.
Pengembangan menjadi suatu alat pemisah sampah plastik dan sampah organik memerlukan beberapa penyesuaian agar didapat proses pemisahan yang baik dari model alat yang telah dibangun. Pertama adalah sistem pemisahan dengan suhu bertingkat dari suhu rendah hingga suhu tinggi baik dilakukan. Penggunaan suhu bertingkat dapat memisahkan plastik dengan titik suhu perekatan rendah lebih awal, dengan demikian faktor pelelehan terhadap plastik dapat dikurangi.
Penyesuaian kedua adalah penyesuaian terhadap hopper yang digunakan, hal ini terkait dengan sistem pengaliran bahan menuju silinder panas. Sistem hopper yang mampu mengalirkan bahan secara teratur dan merata sangat penting dilakukan. Sistem pengaliran yang teratur dapat mengurangi pengaruh letak dan posisi jatuhnya plastik pada proses pemanasan.
viii RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 23 Maret 1988 dengan nama lengkap Andrie Sutarja Bahar. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara dari Ayah Yul Harry Bahar dan Ibu Ani Sumarni. Penulis memiliki satu adik perempuan bernama Ira Bethaliany.
Pendidikan penulis diawali pada TK Akademika, Perumahan Kranggan, Bekasi pada tahun 1992. Selepas dari TK penulis melanjutkan pendidikan di SDN 03 Pagi Pondok Ranggon, Jakarta Timur hingga tahun 1999.
Setelah itu penulis melanjutkan pendidikan di SMPN 196 Cilangkap, Jakarta Timur hingga tahun 2002. Pada tahun 2005 penulis menyelesaikan pendidikan di SMAN 99 Jakarta Timur. Seusainya dari SMA penulis melanjutkan pendidikan pada Institut Pertanian Bogor. Tahun 2006 hasil dari saringan masuk mayor- minor penulis masuk pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, bagian Ergonomika dan Elektronika. Pendidikan lain yang pernah diikuti penulis adalah kursus bahasa inggris di LBA LIA Bogor mengambil kelas Convestation dan selesai pada tahun 2008.
Selama menjadi mahasiswa IPB, penulis aktif di beberapa kepanitiaan acara yang diadakan oleh HIMATETA IPB. Pada tahun 2008, penulis melaksanakan kegiatan Praktek Lapangan di perkebunan teh Ciater, Jawa Barat dengan judul “Aspek Keteknikan Pada Proses Pascapanen Teh di PTPN VIII Kebun Ciater”.
Penulis melaksanakan penelitian dan menyelesaikan skripsi dengan judul
“Rancang Bangun Model Pemisah Bahan Plastik dan Bahan Organik dengan Model Silinder Panas” pada tahun 2009.
i KATA PENGANTAR
Puji dan syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan penelitian ini dengan judul “Rancang Bangun Model Pemisah Bahan Plastik dan Bahan Organik dengan Metode Silinder Panas”.
Laporan penelitian ini ditulis sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan studi hingga akhirnya mendapat gelar Sarjana Teknik Pertanian pada Depatemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Tersusunnya laporan penelitian ini tidak terlepas dari beberapa bantuan berupa masukan, pengajaran, kritik, dan saran dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin mengucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada :
1. Keluarga tercinta; Mamah, Papah dan Ira adik penulis yang telah mendukung, memotivasi dan mendoakan penulis dalam menyelesaikan kuliah di IPB.
2. Ir. Agus Sutejo M.Si selaku pembimbing yang telah memberikan pengarahan dan bimbingannya sehingga terselesaikannya skripsi penulis.
3. Teman-teman seperjuangan TEP-IPB terutama Ubay dan Adit dan juga teman lainya yang tidak dapat disebutkan satu persatu oleh penulis, yang juga telah memotivasi penulis dalam menyelesaikan proposal penelitian ini.
4. Teman-teman dalam Mc-Donald Night Community, yang selalu memberikan inspirasi dan juga pengalaman yang berarti sehingga penulis dapat bertahan dalam menyelesaikan kuliah di IPB.
5. Teman-teman tempat tinggal Podjok Biru yang telah menemani, memotifasi dan menginspirasi penulis dalam keseharian penulisan skripsi ini.
6. Teman-teman dunia maya penulis yang juga telah memberikan berjuta kata dan semangat kepada penulis untuk tersusunnya laporan skripsi ini.
Penulis menyadari dalam penyusunan laporan skripsi ini masih terdapat banyak kesalahan dan kekurangan, untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari semua pihak demi kesempurnaan penulisan laporan skripsi ini.
Bogor, Januari 2010
Penulis
ii DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR TABEL ... iv
DAFTAR GAMBAR ... v
DAFTAR LAMPIRAN ... vii
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Tujuan ... 2
1.3. Batasan Masalah ... 2
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1. Plastik ... 4
2.1.1. PE/PETE (Polyethylene Terephthalate) ... 7
2.1.2. HDPE (High Density Polyethylene) ... 8
2.1.3. PVC (Polyvinyl Chloride) ... 8
2.1.4. LDPE (Low Density Polyethylene) ... 9
2.1.5. PP (Polypropilena) ... 10
2.1.6. PS (Polystyrene) ... 10
2.1.7. Lainnya ... 11
ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) ... 11
PC (Polycarbonate) ... 12
Nylon ... 12
2.2. Heater ... 13
2.3. Sistem Kontrol Suhu ... 13
III. METODE PENELITIAN ... 16
3.1. Waktu dan Tempat ... 16
3.2. Bahan dan Alat ... 16
3.2.1. Bahan ... 16
3.2.2. Alat ... 16
3.3. Prosedur Penelitian ... 16
3.3.1. Indentifikasi Masalah ... 18
iii
3.3.2. Pra-Penelitian ... 18
3.3.3. Perancangan dan Perakitan ... 18
3.3.4. Uji Performansi ... 19
IV. PENDEKATAN RANCANGAN dan ANALISIS TEKNIK ... 21
4.1. Rancangan Fungsional ... 21
4.1.1. Hopper... 22
4.1.2. Silinder Panas... 22
4.1.3. Engkol ... 24
4.1.4. Pemisahan Plastik Terhadap Silinder Panas (Scrubber) ... 24
4.1.5. Media Penampungan Akhir ... 25
4.2. Rancangan Struktural ... 25
4.2.1. Rangka ... 25
4.2.2. Hopper ... 26
4.2.3. Silinder Panas ... 26
4.2.4. Engkol... 29
4.2.5. Pemisah Plastik dari Silinder Panas (Scrubber) ... 29
4.2.6. Media Penampung Akhir ... 30
4.3. Analisis Teknik ... 30
V. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 33
5.1. Hasil ... 33
5.2. Pembahasan... 39
VI. KESIMPULAN DAN SARAN ... 43
6.1. Kesimpulan. ... 43
6.2. Saran ... 43
DAFTAR PUSTAKA ... 44
iv DAFTAR TABEL
Halaman
1. Titik Leleh Beberapa Jenis Plastik ... 3
2. Jenis Plastik kemasan Thermoplastik ... 6
3. Effisiensi Plastik Terpisahkan ... 33
4. Plastik Meleleh Akibat Pengaruh Suhu ... 34
5. Bahan Organik Terpisahkan... 34
v DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Pengaruh Plastik Termoset terhadap Suhu... 5
2. Pengaruh Plastik Thermoplast terhadap Suhu ... 5
3. Plastik PE ... 8
4. Plastik HDPE ... 8
5. Plastik PVC ... 9
6. Plastik LDPE ... 10
7. Plastik PP ... 10
8. Plastik PS. ... 11
9. Plastik ABS ... 11
10. Plastik PC ... 12
11. Plastik Nylon ... 13
12. Skema Kontaktor ... 14
13. Skema Rancang Bangun ... 17
14. Diagram Tahap Rancang Bangun Alat ... 17
15. Pra-penelitian Dengan Penggunaan Setrika Listrik ... 18
16. Diagram Rancangan Fungsional ... 21
17. Hopper ... 22
18. Komponen Silinder Panas ... 23
19. Priranti Pengkontrolan Suhu. ... 23
20. Engkol ... 24
21. Scrubber ... 24
22. Media Penampung Akhir ... 25
23. Heater Pelat ... 26
24. Metode Pengantaran Arus Listrik Pada Heater ... 27
25. Skema Port Thermokontrol ... 28
26. Keterangan Peletakan Akan Thermocouple ... 28
27. Rangkaian Piranti Kontrol Suhu. ... 29
28. Grafik Perbandingan Efisiensi Plastik Terpisahkan... 33
29. Grafik Perbandingan Plastik Meleleh Akibat Pengaruh Suhu ... 34
31. Fluktuasi Suhu Silinder Ketika Awal Proses ... 36
vi
32. Fluktuasi Suhu Rata-Rata Silinder Selang waktu 500 detik ... 36
33. Fluktuasi Suhu Silinder Ketika Terjadinya Pembebanan ... 38
34. Faktor Penentu Proses Pemanasan ... 39
35. Plastik Berubah dan Meleleh Akibat Suhu Tinggi ... 40
vii DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Jadwal Kegiatan Penelitian. ... 45
2. Gambar Keterangan Alat Pemisah Sampah Plastik dan Sampah Organik. 46 3. Gambar Dimensi Rangka. ... 47
4. Gambar Dimensi Hopper ... 48
5. Gambar Dimensi Silinder Panas. ... 49
6. Gambar Dimensi Engkol. ... 50
7. Hasil Uji performansi Pemisahan Plastik, Variasi Bahan 1. ... 51
8. Hasil Uji performansi Pemisahan Plastik, Variasi Bahan 2. ... 52
9. Hasil Uji performansi Pemisahan Plastik, Variasi Bahan 3. ... 53
10. Tabel Fluktuasi Suhu yang Terjadi Pada Saat Awal Proses. ... 54
11. Tabel Fluktuasi Suhu Akibat Pembebanan,Variasi Bahan 1. ... 56
14. Kenaikan Suhu Saat Proses Pemisahan ... 57
1 I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Permasalahan lingkungan khususnya penanganan mengenai limbah sampah merupakan salah satu permasalahan yang menjadi perhatian negara- negara di dunia tidak terkecuali Indonesia saat ini. Masalah sampah merupakan masalah yang sangat kompleks yang timbul sebagai akibat dari kepraktisan dalam memproduksi barang dengan menggunakan berbagai macam teknologi yang mengakibatkan efek samping yakni sampah itu sendiri (Bahar Y, 1986). Sampah adalah bahan yang tidak mempunyai nilai atau tidak berharga untuk maksud biasa atau utama dalam pembikinan atau pemakaian barang rusak atau bercacat dalam pembikinan manufaktur atau materi berkelebihan atau ditolak atau buangan (Kamus Istilah Lingkungan, 1994).
Sampah menjadi suatu perhatian dunia saat ini dikarenakan sampah terindikasi menjadi salah satu penyebab terjadinya pemanasan global (global warming) yang ada di dunia, disamping masalah volume sampah yang sulit terkontrol. Permasalahan mengenai sampah yang memberikan efek terhadap terjadinya pemanasan global terjadi pada proses penguraian sampah tersebut.
Proses penguraian sampah dengan jumlah sampah yang besar seperti pada TPA (Tempat Pembuangan Akhir) terindikasi menghasilkan jumlah gas karbon dengan jumlah cukup besar yang menyelimuti atmosfer bumi. Hal inilah yang membuat negara-negara di dunia sangat serius dalam penanganan masalah sampah saat ini, terutama dalam pengendalian volume sampah yang ada dalam rangka mengurangi dampak pemanasan global yang dimaksudkan.
Sampah plastik merupakan salah satu jenis sampah yang banyak menimbulkan masalah dan memerlukan pengelolaan yang serius. Sifatnya yang non-degradable (tidak mudah terurai) memerlukan pengelolaan yang berbeda dibandingkan jenis sampah lain yang bersifat degradable (sampah organik). Salah satu solusi yang dapat diterapkan dalam pengendalian sampah plastik adalah dengan proses daur ulang. Proses daur ulang akan merubah sampah plastik yang tidak termafaatkan menjadi sesuatu yang berguna dan bernilai. Namun dalam proses daur ulang, kesulitan yang dialami adalah sulitnya memisahkan antara sampah plastik terhadap jenis sampah lain terutama sampah organik dimana
2 sampah jenis ini jumlahnya juga cukup banyak. Dalam menyelesaikan semua isu yang berkenaan dengan manajemen sampah, dibutuhkan sebuah pendekatan secara holistik yang memandang keseluruhan sebagai sebuah sistem yang terintegrasi. (Vesilind et al, 2003). Sistem pengelolaan yang terintegrasi dilakukan melalui pendekatan ergonomi total, yaitu integrasi antara ergonomi mikro dan makro. Integrasi keduanya membawa kerangka kerja dalam mengoptimalkan kesesuaian antara manusia, teknologi dan organisasional
Terkait teknologi pengolahan sampah sebagai bentuk aplikasi dari sistem pengelolaan sampah yang terintegrasi khususnya sampah plastik, perancangan model pemisah bahan plastik dan bahan organik merupakan salah satu langkah yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efektivitas pengolahan sampah.
Peningkatan efektivitas ini diharapkan nantinya mampu menjawab permasalahan dalam pengolahan sampah dalam pengembangan menjadi sebuah alat pemisah sampah plastik dan sampah organik.
1.2. Tujuan
Tujuan dilakukannya penelitian mengenai “Rancang Bangun Model Pemisah Bahan Plastik dan Bahan Organik dengan Metode Silinder Panas” ini adalah :
1. Merancang bangun model yang mampu memisahkan bahan plastik dan bahan organik dengan metode silinder panas.
2. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi proses pemisahan dengan metode silinder panas.
3. Merencanakan pengembangan yang diperlukan untuk membentuk suatu alat pemisah sampah plastik dan sampah organik dari model yang telah dibangun.
1.3. Batasan Masalah
Penelitian ini masih bersifat sebagai penelitian awal bagi rancang bangun alat pemisah sampah plastik dengan sampah organik pada tahap selanjutnya.
Dalam penelitian yang dilakukan, target plastik terpisahkan merupakan plastik kemasan thermoplastik. Secara thermal plastik jenis ini akan meleleh pada suhu kurang dari 3000C, namun demikian tujuan dari model pemisah ini plastik tidak sampai meleleh. Pada penelitian ini, proses pemisahan dengan panas tersebut
3 dilakukan hanya sebatas plastik tersebut dapat terekatkan terhadap silinder panas.
Berdasarkan kondisi tersebut, plastik masih dapat termanfaakan kembali tanpa terjadi perubahan secara fisik dan signifikan.
Tabel 1. Titik Leleh Beberapa Jenis Plastik Processing Temperature Rate
Material 0C 0F
ABS 180-240 356-364
Acetal 185-225 365-437
Acrylic 260-290 356-482
Nylon 280-310 500-554
Poly Carbonat 160-240 536-590
LDPE 200-280 320-464
HDPE 200-280 392-536
PP 200-300 392-572
PS 180-260 356-500
PVC 160-180 320-365
Sumber : Iman Mujiarto, 2005
Dalam pengembangan alat pemisah sampah plastik dan sampah organik, proses pemisahannya diasumsikan sampah telah melewati proses pencacahan dan pengeringan sederhana. Pencacahan dan pengeringan sampah diperlukan sebagai usaha penyeragaman bahan yang masuk dan kemudahan dalam proses pemisahan.
Untuk itu dalam pengujian model pemisahan penelitian dilakukan dengan bahan- bahan plastik dan bahan organik yang berukuran seragam dan bersifat kering.
4 II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Plastik
Plastik merupakan bahan yang terbentuk dari produk polimerisasi sintetik atau semi-sintetik yang mempunyai sifat-sifat unik dan luar biasa. Polimer sendiri adalah adalah rantai berulang dari atom yang panjang, terbentuk dari pengikat yang berupa molekul identik yang disebut monomer. Jika monomernya sejenis disebut homopolimer, dan jika monomernya berbeda akan menghasilkan kopolimer. Proses polimerisasi yang menghasilkan polimer berantai lurus mempunyai tingkat polimerisasi yang rendah dan kerangka dasar yang mengikat antar atom karbon dan ikatan antar rantai lebih besar daripada rantai hidrogen.
Bahan yang dihasilkan dengan tingkat polimerisasi rendah bersifat kaku dan keras (Flinn and Trojan, 1975). Bila rantai tersebut dikelompokkan bersama-sama dalam suatu pola acak, menyerupai tumpukan jerami maka disebut amorp, jika teratur hampir sejajar disebut kristalin dengan sifat yang lebih keras dan tegar (Syarief et al. 1988).
Bahan baku pembuatan plastik adalah minyak dan gas sebagai sumber alami. Dalam perkembangannya minyak dan gas ini mulai digantikan oleh bahan- bahan sintetis sehingga dapat diperoleh sifat-sifat plastik yang diinginkan dengan cara kopolimerisasi, laminasi, dan ekstruksi (Syarief et al 1989). Polimer alam yang telah kita kenal antara lain: selulosa, protein, karet alam dan sejenisnya.
Pada awal mula perkembangannya polimer alam hanya digunakan untuk membuat perkakas dan senjata, tetapi keadaan ini hanya bertahan hingga akhir abad 19 dan selanjutnya manusia mulai memodifikasi polimer menjadi plastik. Plastik yang pertama kali dibuat secara komersial adalah nitroselulosa. Material plastik ini 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 industri lainnya.
Untuk membuat barang-barang plastik agar mempunyai sifat-sifat seperti yang dikehendaki, maka dalam proses pembuatannya selain bahan baku utama diperlukan juga bahan tambahan atau aditif. Penggunaan bahan tambahan ini beraneka ragam tergantung pada bahan baku yang digunakan dan mutu produk yang akan dihasilkan. Berdasarkan fungsinya maka bahan tambahan atau bahan
5 pembantu proses dapat dikelompokkan menjadi: bahan pelunak (plastiksizer), bahan penstabil (stabilizer), bahan pelumas (lubricant), bahan pengisi (filler), pewarna (colorant), antistatic agent, blowing agent, flame. Bahan aditif yang ditambahkan tersebut disebut komponen non-plastik yang berupa senyawa anorganik atau organik yang memiliki berat molekul rendah. Bahan aditif dapat berfungsi sebagai pewarna, antioksidan, penyerap sinar UV, anti lekat dan masih banyak lagi (Winarno, 1994).
Gambar 1. Pengaruh Plastik Termoset terhadap Suhu
Sumber : Iman Mujiarto, 2005
Gambar 2. Pengaruh Plastik Thermoplast terhadap Suhu
Sumber : Iman Mujiarto, 2009 (wordpress.com)
Syarief et al. (1989) membagi plastik menjadi dua berdasarkan sifat- sifatnya terhadap perubahan suhu, yaitu:
1. Termoplastik: merupakan jenis plastik yang dapat meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik (reversibel) kepada sifat aslinya. Proses pemanasan akan membuat plastik ini kembali mengeras bila didinginkan. Jenis plastik thermoplast antara lain: PE, PP, PS, ABS, SAN, nylon, PET, BPT, Polyacetal (POM), PC dan lain-lain.
6 2. Termoset: tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Plastik thermoset adalah plastik yang apabila telah mengalami kondisi tertentu tidak dapat dicetak kembali karena bangun polimernya berbentuk jaringan tiga dimensi. Jenis plastik ini tidak dapat dilunakkan kembali, setelah proses pengerasan. Proses pemanasan yang tinggi akan membentuk arang dan terurai pada jenis plastik ini. Jenis-jenis plastik termoset antara lain: PU (Poly Urethene), UF (Urea Formaldehyde), MF (Melamine Formaldehyde), polyester, epoksi dan lain-lain.
Seperti yang telah disebutkan pada batasan masalah, pada penelitian ini jenis plastik yang akan diuji untuk dilakukan proses pemisahan adalah plastik kemasan yang bersifat thermoplastik. Jenis plastik ini dikelompokan menjadi tujuh macam jenis berdasarkan pembagian yang dikeluarkan The Society of Plastic Industry tahun 1988. Jenis-jenis plastik kemasan ini juga diadopsi pula oleh lembaga-lembaga yang mengembangkan sistem kode, seperti ISO (International Organization for Standardization).
Tabel 2. Jenis Plastik kemasan Thermoplastik
Nama Logo
PETE atau PET
(polyethylene terephthalate) HDPE
(high density polyethylene) PVC
(polyvinyl chloride) LDPE
(low density polyethylene) PP
(polypropylene) PS
(polystyrene) Lainnya
Sumber : The Society of Plastik Industry, 2009.
Jenis plastik lain yang juga digunakan dalam plastik kemasan adalah nylon poliester dan film vinil polietilen. Jenis plastik ini sering digunakan secara tunggal untuk membungkus makanan atau bentuk lapisan dengan bahan lain yang direkatkan bersama. Kombinasi bahan plastik dengan bahan lain dalam
7 pembungkus makanan disebut laminasi. Sifat-sifat yang dihasilkan oleh kemasan laminasi dari dua atau lebih film dapat memiliki sifat yang unik. Contohnya kemasan yang terdiri dari lapisan kertas/ Polietilen/ aluminium foil/ polipropilena baik sekali untuk kemasan makanan kering. Lapisan luar yang terdiri dari kertas berfungsi untuk cetakan permukaan yang ekonomis dan murah. Polietilen berfungsi sebagai perekat antara aluminium foil dengan kertas. Sedangkan polietilen bagian dalam mampu memberikan kekuatan dan kemampuan untuk direkat atau ditutupi dengan panas. Dengan konsep laminasi, masing-masing lapisan saling menutupi kekurangannya menghasilkan lembar kemasan yang bermutu tinggi (Winarno, 1994). Namun demikian jenis plastik pembungkus makanan laminasi ini tidak masuk kedalam jenis plastik yang diusahakan terpisahkan pada penelitian kali ini. Hal ini dikarenakan jenis plastik tersebut sulit dipisahkan dengan bahan yang terlaminasi.
2.1.1. PE/PETE (Polyethylene Terephthalate)
PE merupakan film yang lunak, transparan dan fleksibel, mempunyai kekuatan benturan serta kekuatan sobek yang baik. Secara sifat fisiknya bahan PE dapat didaur ulang dengan mudah. Proses pemanasan pada suhu 1100C terhadap plastik jenis ini akan menjadikan plastik jenis ini lunak dan mencair. Berdasarkan sifat permeabilitasnya yang rendah serta sifat-sifat mekaniknya yang baik, polietilen mampu memiliki ketebalan 0.001 sampai 0.01 inchi (Nurminah, 2003).
Proses pembuatan PE adalah dengan proses polimerisasi adisi dari gas etilen yang diperoleh dari hasil samping industri minyak dan batubara. Polietilen banyak digunakan sebagai pengemas makanan, hal ini di karenakan sifatnya yang thermoplastik, selain itu PE mudah dibuat kantung dengan derajat kerapatan yang baik (Sacharow dan Griffin, 1970). Plastik berbahan PE dalam penggunaanya sering digunakan untuk botol plastik seperti; botol air mineral, botol jus, dan hampir semua botol minuman lainnya. Plastik jenis polietilen ini memiliki ciri warnanya yang jernih/transparan/tembus pandang.
8 Gambar 3. Plastik PE
Sumber : www.distributorplastik.com, 2009.
2.1.2. HDPE (High Density Polyethylene)
HDPE merupakan polietilen dengan jumlah rantai cabang yang lebih sedikit dibandingkan dengan PE. Rantai cabang yang lebih sedikit ini membuat plastik HDPE memiliki sifat bahan yang lebih kuat, keras, buram dan lebih tahan terhadap suhu tinggi. Ikatan hidrogen antar molekul yang berada pada plastik ini juga berperan dalam menentukan titik leleh plastik (Harper, 1975). HDPE memiliki titik leleh yang cukup tinggi, oleh karena sifatnya ini HDPE sering digunakan pada kemasan untuk botol susu, tupperware, galon air minum, kursi lipat, kemasan deterjen, kemasan susu.
Gambar 4. Plastik HDPE
Sumber : www.distributorplastik.com, 2009.
2.1.3. PVC (Polyvinyl Chloride)
PVC merupakan polimer termoplastik ketiga dalam hal jumlah pemakaian di dunia. Di seluruh dunia, lebih dari 50% PVC yang diproduksi dipakai dalam konstruksi bangunan. PVC banyak digunakan pada konstruksi bangunan karena PVC relatif murah, tahan lama, dan mudah dirangkai. PVC bisa dibuat lebih
9 elastis dan fleksibel dengan menambahkan plastiksizer. PVC yang memiliki sifat fleksibel umum dipakai sebagai bahan pakaian, perpipaan, atap, dan insulasi kabel listrik. PVC diproduksi dengan cara polimerisasi monomer vinil klorida (CH2=chcl). Dari sifat fisiknya PVC merupakan jenis plastik yang paling sulit didaur ulang. PVC mempunyai sifat keras, kaku, jernih dan mengkilap, sangat sukar ditembus air dan permeabilitas gasnya rendah sehingga sesuai untuk mengemas makanan yang banyak mengandung air (Suyitno, 1990).
Gambar 5. Plastik PVC
Sumber : www.distributorplastik.com, 2009
2.1.4. LDPE (Low Density Polyethylene)
LDPE adalah plastik tipe cokelat sering dipakai untuk tempat makanan, plastik kemasan, dan botol-botol yang bersifat lunak. Plastik LDPE memiliki ciri kuat, agak tembus cahaya, fleksibel dan permukaan agak berlemak. LDPE mempunyai massa jenis antara 0,91-0,94 gmL-1, separuhnya berupa kristalin (50- 60%) dan memiliki titik leleh 1150C. (Billmeyer, 1971). Secara fisik LDPE lebih fleksibel dan kerapatannya lebih kecil dibandingkan HDPE. Perkembangan selanjutnya, telah diproduksi LDPE yang memiliki bentuk linier dan dinamakan Low Linear Density Poliethylene (LLDPE) (designinsite.dk).
10 Gambar 6. Plastik LDPE
Sumber : www.distributorplastik.com, 2009.
2.1.5. PP (Polypropilena)
Plastik PP memiliki sifat sangat mirip dengan plastik PE, dan sifat-sifat penggunaannya juga serupa (Brody, 1972). Plastik PP memiliki sifat lebih kuat dan ringan dengan daya tembus uap yang rendah, ketahanan yang baik terhadap lemak, stabil terhadap suhu tinggi dan cukup mengkilap (Winarno dan Jenie, 1983). Monomer PP diperoleh dengan pemecahan secara thermal naphtha (distalasi minyak kasar) etilen, propylene dan homologues yang lebih tinggi dipisahkan dengan distilasi pada temperatur rendah. Dengan menggunakan katalis Natta-Ziegler polypropilen dapat diperoleh dari propilen (Birley et al, 1988). PP adalah bahan plastik yang dipakai pada kemasan makanan ringan/snack, sedotan, kantong obat, penutup, dan lain-lain.
Gambar 7. Plastik PP
Sumber : www.distributorplastik.com, 2009.
2.1.6. PS (Polystyrene)
PS adalah produk polimerisasi dari monomer-monomer stirena, dimana monomer stirena-nya didapat dari hasil proses dehidrogenisasi dari etil benzene
11 (dengan bantuan katalis). Etil benzene endiri merupakan hasil reaksi antara etilena dengan benzene (dengan bantuan katalis). PS mempunyai softening point rendah (900C) sehingga PS tidak digunakan untuk pemakaian pada suhu tinggi, atau misalnya pada makanan yang panas. Suhu maksimum yang boleh dikenakan dalam pemakaian adalah 750C. Disamping itu, PS mempunyai sifat konduktifitas panas yang rendah (Mujiarto, 2005).
Gambar 8. Plastik PS.
Sumber : www.distributorplastik.com, 2009.
2.1.7. Lainnya
ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)
ABS merupakan kelompok plastik yang tergolong dalam engineering thermoplastik yang berisi tiga monomer pembentuk. Akrilonitril bersifat tahan terhadap bahan kimia dan stabil terhadap panas. Butadiene member perbaikan terhadap sifat ketahanan pukul dan sifat liat (toughness). Sedangkan stirena menjamin kekakuan (rigidity) dan mudah diproses (Mujiarto, 2005).
Gambar 9. Plastik ABS
Sumber : www.cshyde.com, 2009.
12 PC (Polycarbonate)
Plastik PC merupakan engineering plastik yang dibuat dari reaksi kondensasi bisphenol A dengan fosgen (phosgene) dalam media alkali (Nurminah M, 2002). Polikarbonat mempunyai sifat: jernih seperti air, impact strengthnya yang baik, ketahanan terhadap pengaruh cuaca, suhu penggunaan yang tinggi, mudah diproses dan flameabilitasnya rendah. Untuk menghasilkan produk–
produknya, dibuat melalui proses dengan teknik pengolahan thermoplastik pada umumnya, yaitu: cetak injeksi, ekstruksi, cetak tiup, dan structural foam moulding. Sheet polikarbonat dapat diproses dengan tehnik thermoforming menggunakan tekanan maupun vakum (Mujiarto, 2005).
Gambar 10. Plastik PC
Sumber : www. buybuildingsupplies.com, 2009.
Nylon
Nylon merupakan istilah yang digunakan terhadap poliamida yang mempunyai sifat dapat dibentuk serat, film dan plastik. Struktur nylon ditunjukkan oleh gugus amida yang berkaitan dengan unit hidrokarbon ulangan yang panjangnya berbeda-beda dalam suatu polimer. Nylon merupakan polimer semi kristalin dengan titik leleh 350-5700F. Titik leleh erat kaitannya dengan jumlah atom karbon. Jumlah atom karbon makin besar, kosentrasi amida makin kecil, titik leleh pun menurun (Mujiarto, 2005).
13 Gambar 11. Plastik Nylon
Sumber : www. Crayonscraft.com, 2009
2.2. Heater
Heater merupakan alat penukar kalor yang mengemisikan panas untuk digunakan dalam proses pemanasan dimana dalam penelitian ini adalah pelat besi sebagai media yang dipanaskan. Berdasarkan sumber energi primernya, heater dapat digolongkan dalam tiga jenis, yakni heater listrik, gas, dan minyak tanah.
Dalam penelitian ini heater yang digunakan merupakan jenis heater listrik.
Heater listrik sendiri dapat dibedakan menjadi heater sistem langsung (direct) dan sistem tak langsung (indirect). Sistem langsung diartikan bahwa terjadi konversi energi dari listrik menjadi panas tanpa moda perantara, ini bisa dijumpai pada heater jenis konveksi (electric fan heater) dan radiasi (lamp heater). Sedangkan sistem tak langsung bisa dijumpai pada heat pump (kebalikan dari fungsi AC).
Pada tipe ini, arus listrik dilewatkan pada material dengan hambatan tertentu (besar), sehingga menghasilkan panas yang sebanding dengan kuadrat arus dikalikan hambatan tersebut. Panas yang terbentuk pada material tersebut dipindahkan ke lingkungan (air disekitar) dengan cara konveksi. Dalam penelitian ini proses penghasilan panas digunakan heater pelat dan akan merambat secara konduksi pada permukaan silinder.
2.3. Sistem Kontrol Suhu
Model kontrol suhu atau biasa disebut dengan thermokontrol merupakan sistem yang dirancang agar dapat mengendalikan suhu dari pemanas yang pengaturan suhu dan pewaktuannya dapat diset dan hasilnya terlihat pada tampilan LCD yang ada pada thermokontrol. Sebuah thermokontrol memiliki beberapa komponen penyusun seperti koverter ADC dan mikrokontroller sebagai
14 otak dari thermokontrol. Masukan data sistem kontrol suhu ini adalah dari panas yang di indra oleh sensor suhu (thermocouple) yang terhubung dengan sistem yang diukur. Thermocouple akan menghasilkan sinyal keluaran dalam bentuk analog, selanjutnya sinyal tersebut oleh konverter ADC dirubah menjadi sinyal digital sebagai masukan untuk mikrokontroler. Mikrokontroler sebagai otak dari suatu thermokontrol memproses sinyal tersebut, sehingga mempunyai keluaran untuk mengoperasikan driver yang akan menghidupkan dan mematikan pemanas/heater.
Dalam kerja thermokontrol menghidupkan dan mematikan heater, thermokontrol tidak dapat terhubung secara langsung terhadap heater.
Dibutuhkan suatu kontaktor untuk menyelaraskan tegangan antara heater dan thermokontrol. Kontaktor merupakan relay yang dirancang untuk saklar arus besar dari tegangan sumber yang besar pula. Kontaktor bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetik yang terjadi pada kontaktor-kontaktornya. Kontaktor mempunyai multikontak sehingga saluran dari sumber fasa tunggal atau sumber fasa-3 dapat dihubungkan ke saklar ini. Kontaktor biasanya mempunyai beberapa saklar tambahan yang disebut auxiliary contact, untuk menghubungkan kontaktor dengan tegangan utama. Selain itu, kontaktor juga mempunyai sistem arc- quenching untuk menekan arc yang terbentuk jika kontak membawa arus induktif terbuka.
Gambar 12. Skema Kontaktor
15 Awal kerja dari kontaktor adalah adanya arus yang masuk melalui belitan eksitasi (terminal A1 dan A2). Jangkar akan bergerak dan kontak bekerja. Jika aliran arus pada jangkar terputus, maka sambungan akan terputus pula. Relay pengaman arus lebih merupakan pengamanan motor akibat adanya arus lebih/beban lebih.
Komponen terpenting pada kontaktor magnit terdiri dari :
1. Kumparan magnit (coil) dengan simbol A1 – A2 yang akan bekerja bila mendapat sumber tegangan listrik.
2. Kontak utama terdiri dari simbol angka : 1,2,3,4,5, dan 6.
3. Kontak bantu biasanya tediri dari simbol angka 11,12,13,14, ataupun angka 21,22,23,24 dan juga angka depan seterusnya tetapi angka belakang tetap dari 1 sampai 4.
16 III. METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat
Pelaksanaan rancang bangun model pemisah bahan plastik dan bahan organik penelitian ini dimulai sejak bulan Juli hingga November 2009, keteterangan lebih lengkap mengenai watu pelaksanaan penelitian dapat dilihat pada lampiran 1. Adapun tempat dilaksanakannya rancang bangun penelitian ini dilakukan pada Bengkel Daud Teknik Maju, Cibeureum, Bogor.
3.2. Bahan dan Alat 3.2.1. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan pada rancang bangun model pemisah bahan plastik dan bahan organik kali ini antara lain :
1. Besi siku 4 cm x 4 cm x 4 mm.
2. Heater elemen.
3. Kabel listrik.
4. Besi plat 2 mm.
5. Besi as 1 inchi.
6. Teflon.
7. Kontaktor.
8. Thermokontrol + thermocouples.
9. Mur dan Baut 10, 12, 14.
10. Besi plat 5 mm.
11. Pilow Block 1 inchi.
3.2.2. Alat
Alat-alat yang digunakan pada rancang bangun model pemisah bahan plastik dan bahan organik kali ini antara lain :
1. Las listrik.
2. Roller palat.
3. Obeng.
4. Tang.
5. Pemotong plat.
6. Grinda listrik.
7. Pemotong besi siku.
8. Mesin bubut.
3.3. Prosedur Penelitian
Proses rancang bangun alat merupakan kegiatan dari usaha untuk merealisasikan suatu produk yang keberadaannya dibutuhkan oleh masyarakat dalam meringankan hidupnya. Kegiatan-kegiatan dalam proses perancangan dinamakan fase (Harsokoesoemo, 1994). fase-fase proses perancangan tersebut dapat digambarkan pada suatu diagram alir seperti berikut :
17 Kebutuhan
Analisis Masalah Spesifikasi Produk dan Perencanaan Proyek
Perencanaan Konsep produk Evaluasi Produk Rancangan
Dokumen Untuk Pembuatan Produk Gambar 13. Skema Rancang Bangun
Sumber : Harsokoesoemo,1994.
Berdasarkan fase-fase yang telah dijelaskan oleh Harsokoesoemo, maka dapat dikembangkan menjadi diagram alir pada proses penelitian yang dilakukan kali ini, gambar 14.
Indentifikasi masalah
Uji Performansi Perakitan Analisis Rancangan
Pra Penelitian
Modifikasi
Berhasil Mulai
Sesuai
Sesuai
Gambar 14. Diagram Tahap Rancang Bangun Alat
18 3.3.1. Indentifikasi Masalah
Proses pemisahan dengan metode silinder panas merupakan salah satu metode yang dapat digunakan dalam memisahkan bahan plastik dan bahan organik. Pengembangan yang belum dilakukan menuntut diperlukannya penelitian awal dengan membentuk suatu model pemisah bahan plastik dan bahan organik.
Adanya model alat ini, diharapkan didapat hal-hal yang mempengaruhi proses pemisahan dengan metode silinder panas tersebut. Rancang bangun model pemisah ini, juga diharapkan didapat informasi mengenai mekanisme pengembangan terbaik dalam proses pemisahan dengan penggunaan silinder panas dari model yang telah dibangun.
3.3.2. Pra-Penelitian
Pra-penelitian merupakan proses pencarian ide awal akan penangan masalah yakni pemisahan bahan plastik terhadap bahan organik. Metode silinder panas merupakan pengembangan yang didapat di dalam prses pra-penelitian ini.
Plastik yang memiliki pengaruh terhadap adanya panas menginspirasi dilakukannya proses pemisahan dengan menggunakan elemen panas pada proses pra-penelitian.
Gambar 15. Pra-penelitian Dengan Penggunaan Setrika Listrik 3.3.3. Perancangan dan Perakitan
Proses perancangan dan perakitan merupakan tahap pengembangan dan perealisasian dari ide yang didapat pada proses pra-penelitian. Pemanfaatan elemen panas dikembangkan dan dirancang menjadi silinder panas dan dicari hal- hal/komponen lain yang dibutuhkan agar didapat model yang mampu memisahkan bahan plastik dan bahan organik dengan baik. Pada tahap
19 perancangan, disesuaikan pula ketersedian bahan baku pada pengembangan ide tersebut. Penyesuaian ketersediaan bahan baku pada perancangan menjadi teramat penting, agar tidak mejadi suatu masalah baru ketika proses pabrikasi maupun tahap perbaikan (maintenance) nantinya. Metode yang digunakan dalam proses rancang bangun pada penelitian kali ini menggunakan metode pendekatan secara umum yakni metode pendekatan rancangan fungsional dan rancangan struktural. Lebih lanjut mengenai proses perancangan dari alat pemisah sampah plastik dan sampah organik kali ini dapat dilihat pada bab IV. Gambaran umum mengenai perancangan model pemisah bahan plastik dan bahan organik dapat dilihat pada lampiran 2.
3.3.4. Uji Performansi
Uji performansi merupakan uji kinerja/hasil dari model pemisah bahan plastik dan bahan organik setelah proses pabrikasi selesai. Dari hasil uji performansi ini diketahui nilai efisiensi dari model pemisah tersebut. Besarnya effisiensi ditentukan berdasarkan kemampuan dari model dalam memisahkan bahan plastik dan bahan organik. Besarnya efisiensi menunjukan tingkat keberhasilan alat dalam menyelesaikan masalah dan juga tingkat keberhasilan dalam proses pabrikasi. Adapun prosedur yang dilakukan untuk uji performansi dari alat pemisah sampah plastik dan sampah organik kali ini adalah sebagai berikut:
1. Membuat sampah-sampahan sebagai asumsi akan sampah yang ada pada umumnya. Sampah-sampahan ini dibuat dalam tiga variasi.
Variasi 1: a. Plastik : 30 grm b. Daun : 30 grm c. Kertas : 30 grm d. Kain : 30 grm Variasi 2: a. Plastik : 30 grm b. Kertas : 30 grm Variasi 3: c. Plastik : 30 grm
2. Melakukan pemotongan dalam bentuk kecil dari kumpulan variasi bahan plastik yang telah dibuat sebagai usaha penyeragaman jenis bahan tersebut.
20 Selain itu hal ini dilakukan sebagai assumsi bahan telah melewati pencacah sederhana.
3. Melakukan pengamatan mengenai pengaruh suhu dalam proses pemisahan dengan melihat bobot bahan plastik yang dapat terpisahkan dari masing- masing suhu terkontrol. Proses pengamatan dilakukan dengan lima buah pengesetan suhu terkontrol yakni; 700C, 800C, 900C, 1000C, 1100C yang dilakukan pada pengesetan pada thermokontrol. Pada perlakuan uji performansi kali ini faktor kecepatan tidak dimasukan kedalam faktor yang terkontrol. Faktor kecepatan diusahakan konstan dengan memutarkan silinder panas tersebut ±30 rpm.
21 IV. PENDEKATAN RANCANGAN dan ANALISIS TEKNIK 4.1. Rancangan Fungsional
Rancangan fungsional merupakan penjelasan mengenai fungsi-fungsi yang ada, yang dilakukan oleh sistem atau dalam model pemisah ini merupakan komponen penyusunnya. Dalam menentukan rancangan fungsional biasanya dinyatakan dalam daftar fungsi kerja. Fungsi kerja merupakan rangkaian tahapan- tahapan proses/komponen hingga terpisahkannya bahan plastik, gambar 16.
Hopper
Lempeng Panas
Pendisribusian Tenaga
Media Penampung Akhir Scrubber
Gambar 16. Diagram Rancangan Fungsional
Proses pemisahan dengan model alat ini diawali dengan proses penampungan bahan plastik dan bahan organik ke dalam media penampung.
Selanjutnya bahan-bahan tersebut akan mengalir menuju silinder panas, yang sedang berputar oleh putaran engkol. Putaran dari silinder panas membantu dalam pengaliran bahan-bahan yang ada dalam hopper. Panas yang ada pada silinder diharapkan mampu membuat bahan plastik terekatkan dan mengikuti putaran dari silinder panas tersebut dengan suhu terkontrol tertentu. Sedangkan untuk bahan organik akan mengalir langsung menuju pada media penampungan akhir bahan organik tepat diawal pergerakan dari silinder panas. Bahan plastik akan terlepas kembali dengan adanya pemisah bahan plastik terhadap silinder panas (scrubber). Bahan plastik yang telah terpisahkan dari silinder panas akan jatuh kepada media penampung akhir bahan plastik.
22 4.1.1. Hopper
Hopper merupakan bagian dari komponen model pemisah bahan plastik dan bahan organik, yang berfungsi sebagai kotak penampung bahan sebelum disalurkan menuju proses pemisahan oleh silinder panas. Pada tahap ini bahan plastik dan bahan organik masih tercampurkan. Hopper mempunyai peranan penting dalam proses berjalannya bahan. Desain hopper yang tidak sesuai membuat terjadi penumpukan bahan dan mengganggu proses pemisahan dikarenakan penumpukan tersebut membuat panas yang digunakan untuk pemisahan tidak mengenai bahan plastik tersebut.
Gambar 17. Hopper 4.1.2. Silinder Panas
Silinder panas merupakan komponen utama dari model pemisah penelitian ini. Silinder panas, tersusun oleh tiga buah komponen yakni silinder, heater dan poros ass. Silinder berfungsi untuk menyerap aliran panas yang berasal dari heater. Pada perancangannya heater yang digunakan adalah heater pelat agar didapat perambatan panas yang merata terhadap silinder. Beban keseluruhan silinder dan heater akan ditopang oleh poros ass yang terhubung terhadap rangka.
Untuk membantu perputaran silinder digunakan pillow block untuk kemudahan perputaran silinder panas tersebut.
23 Gambar 18. Komponen Silinder Panas
Suhu permukaan silinder dikontrol dengan menggunakan thermokontrol yang dirangkaikan dengan kontaktor sebagai penyelaras (relay) tegangan arus besar. Pengkontrolan suhu terkontrol yang dilakukan oleh thermokontrol, dilakukan dengan menghidup-matikan kinerja heater atas pembacaan suhu yang dilakukan. Pembacaan suhu yang dilakukan oleh thermokontrol didapat dari pembacaan suhu thermocouple pada permukaan silinder. Dalam piranti pengkontrolan ini juga menggunakan lampu indikator dan saklar sebagai pemutus dan penyambung arus listrik pada sistem. Keseluruhan piranti tersebut diletakkan pada kotak kerja untuk menjaga keselamatan kerja.
Gambar 19. Priranti Pengkontrolan Suhu.
24 4.1.3. Engkol
Engkol merupakan komponen yang digunakan untuk untuk membantu memutarkan silinder panas. Engkol terhubung dengan poros ass pada silinder panas. Pemutaran engkol akan membuat poros ass berputar, begitu juga dengan silinder panas.
Gambar 20. Engkol
4.1.4. Pemisahan Plastik Terhadap Silinder Panas (Scrubber)
Scrubber merupakan komponen yang berfungsi untuk memisahkan/
melepaskan kembali plastik yang terekatkan pada silinder panas. Scrubber dalam rancangan diletakkan pada bagian terdekat terhadap silinder panas dan berlawanan terhadap arah jatuhnya bahan. Scrubber dirancangkan memiliki pengaturan jarak antara scrubber dan permukaan silinder.
Gambar 21. Scrubber
25 4.1.5. Media Penampungan Akhir
Media penampungan akhir merupakan media penampung bahan plastik dan bahan organik setelah proses pemisahan. Terdapat dua buah media penampung akhir yang terpisahkan, salah satu untuk bahan organik dan lainnya untuk bahan jenis plastik. Media yang digunakan adalah wadah plastik (ember) sederhana dikarenakan kapasitasnya yang masih bentuk model.
Gambar 22. Media Penampung Akhir 4.2. Rancangan Struktural
Rancangan struktural merupakan salah satu bagian dari keseluruhan proses perancangan model penelitian ini. Proses perancangan struktural dapat dibedakan dalam dua tahap. Tahap prtama adalah desain umum, yaitu pemilihan tipe struktur dari berbagai alternatif yang memungkinkan seperti tata letak struktur, geometri atau bentuk, dan material yang digunakan secara tentatif. Tahap kedua adalah desain terinci, yaitu penentuan dimensi keseluruhan dan elemen struktur lainnya.
4.2.1. Rangka
Rangka adalah komponen yang berfungsi untuk menopang beban keseluruhan model alat ini. Perakitan rangka ini dituntut dapat menopang beban keselurahan dari model pemisah ini dan juga beban kerja saat proses pemisahan.
Dalam perakitannya rangka akan dibuat dengan menggunakan bahan besi siku 4 cm x 4 cm x 4 mm yang dirangkai seperti pada lampiran 3.
26 4.2.2. Hopper
Hopper yang berfungsi untuk menampung bahan tahap awal, dalam rancangan strukturalnya akan dibuat dengan menggunakan bahan pelat besi dua mm, yang akan dibentuk seperti gambar yang disajikan pada lampiran 4. Sifat bahan plastik dan bahan organik yang ringan, membutuhkan kemiringan yang besar agar bahan-bahan tersebut dapat teralirkan dengan baik.
4.2.3. Silinder Panas
Seperti yang telah disebutkan pada rancangan fungsional, silinder panas merupakan komponen terpenting dari model pemisahan penelitian kali ini.
Silinder panas tersusun oleh tiga komponen penting yakni silinder, heater dan poros ass. Pada rancangan struktural silinder ini, permukaan silinder akan dibuat dengan menggunakan bahan pelat besi dengan ketebalan dua mm. Pelat besi tersebut akan dibentuk menjadi sebuah silinder dengan dimensi; diameter 318.5 mm dan tinggi 365 mm. Ukuran dari silinder merupakan penyesuaian terhadapan ukuran dari heater yang digunakan agar didapat perambatan panas yang baik.
Adapun heater yang digunakan adalah heater pelat 2000 watt dengan dimensi 1 m x 355 mm. Heater ini diletakan pada bagian dalam dari silinder dan diletakan menempel pada permukaan silinder. Tutup dari silinder dibuat dengan bahan yang berbeda dari permukaan silinder, bahan yang digunakan adalah besi pelat lima mm. Bahan tutup silinder dibuat dengan menggunakan bahan lebih tebal dikarenakan untuk mengurangi terjadinya pemuaian akibat proses penglasan pada penyambungan permukaan silinder dan tutup silinder.
Gambar 23. Heater Pelat
27 Pada bagian silinder panas ini, beban dari sillinder dan beban kerja proses yang ada pada silinder akan ditopang dengan menggunakan poros ass satu inchi.
Poros ass pada pergerakan silinder ini juga dibantu oleh pilow block satu inchi dengan diameter bantalan 50 mm. Ukuran dari bahan poros ass dan bantalan merupakan hasil perhitungan yang dapat dilihat pada bagian analisis teknik.
Rancangan struktural dan dimensi keseluruhan dari komponen silinder panas dapat dilihat pada lampiran 5.
Dalam perangkaian heater dan silinder, heater yang berada pada bagian dalam silinder membuat dibutuhkannya pengantar arus listrik khusus. Silinder dan heater yang berputar, membutuhkan pengantar arus listrik yang tidak menyebabkan kabel listrik terhadap heater tidak terlilit akibat putaran silinder tersebut. Pengantar arus listrik ini dimaksudkan untuk menghindari adanya aliran listrik pada permukaan dan badan dari silinder, gambar 24.
Gambar 24. Metode Pengantaran Arus Listrik Pada Heater
Prinsip dari pengaliran arus lisrik ini adalah adanya dua pasang cincin yang bergesekan dimana sepasang cincin berputar seiring putaran silinder dan yang cicin lain diam yang terhubung terhadap arus listrik masuk. Kedua cincin yang bergesekan menyebabkan pengaliran listrik tetap bisa dilakukan.
Penggunaan teflon (bagian berwarna putih pada gambar 24), digunakan sebagai isolator terhadap arus positif dan negatif yang mengalir menuju heater. Selain itu dalam perangkaiannya juga menggunakan penghubung listrik dari keramik antar kabel heater dan kabel listrik penghubung lainnya. Penghubung dari keramik ini digunakan untuk menghindari adanya aliran panas yang mengalir terhadap kabel pengantar yang membuat lelehnya pelindung yang ada pada kabel pengantar.
28 Pada silinder panas ini, suhu permukaan silinder akan dikontrol dengan menggunakan thermokontrol tipe Omron e5cwt, dalam menghidup dan mematikan heater. Thermokontrol tipe ini terdiri dari sepuluh buah port yang memiliki fungsi yang berbeda. Skema mengenai thermokontrol ini dapat dilihat pada gambar 25.
2
1 3 4 5
7
6 8 9 10
+ - UsedNot
Gambar 25. Skema Port Thermokontrol
Masukan data suhu pada thermokontrol adalah pembacaan yang dilakukan oleh thermocouple terhadap permukaan silinder. Pada model alat ini peletakan thermocouple juga membutuhkan suatu metode peletakan khusus agar thermocouple dapat selalu membaca permukaan silinder tersebut. Pada peletakannya membutuhkan suatu kerja per pegas agar ujung permukaan thermocouple dapat selalu menempel pada permukaan silinder, gambar 26.
Thermocouple Dudukan Pegas
Pegas
Dudukan scrubbing
Gambar 26. Keterangan Peletakan Akan Thermocouple
Pada silinder panas ini, perangkaian thermokontrol dan heater akan dihubungkan dengan kontaktor sebagai relay antara kedua komponen tersebut.
Kontaktor yang digunakan adalah tipe Mitsubishi S-N20, 32 ampere. Perangkaian ketiga komponen ini dapat dilihat pada gambar 27 dibawah ini.
29
A1
1
HEATER
- +
HOME
+ -
+ -
+ -
KONTAKTOR 2 3
4 5 6
A2
6 7 8 9
101 2 3 4 5 SAKLAR
- +
LAMPU - +
TERMOKONTROL
PORT PENGHUBUNG TERMOCOUPLE
+ -
Gambar 27. Rangkaian Piranti Kontrol Suhu.
4.2.4. Engkol
Engkol diperlukan untuk memutarkan silinder panas ketika proses pemisahan. Fungsinya yang digunakan untuk untuk memutakan silinder panas, dalam perakitannya engkol akan dirangkaikan pada poros ass silinder panas.
Bahan yang digunakan pada komponen engkol mengikuti bahan poros ass yakni besi ass satu inchi. Dimensi perancangan engkol dapat dilihat pada lampiran 6.
4.2.5. Pemisah Plastik dari Silinder Panas (Scrubber)
Scrubber berfungsi untuk mengangkat bahan plastik yang terekatkan pada permukaan silinder setelah proses pemisahan. Dalam perancangannya bahan yang digunakan adalah besi siku yang ditambahkan dengan sebuah pelat besi yang telah dilapisi lembaran teflon. Jarak antar besi siku dan permukaan silinder dapat diatur agar proses pengangkatan bahan plastik pada silinder dapat dilakukan dengan baik dengan penyesuaian jarak tersebut. Penambahan lembaran teflon pada pelat besi dalam scrubber ini, agar proses pemisahan dapat dilakukan lebih baik. Sifatnya yang elastis, dapat berfungsi sebagai sapu terhadap permukaan silinder yang telah terekatkan oleh plastik.
30 4.2.6. Media Penampung Akhir
Media penampung akhir adalah komponen yang berfungsi untuk menampung bahan plastik dan bahan organik setelah proses pemisahan. Pada model pemisah ini, media penampung terdiri dari dua buah wadah yang terpisahkan. Peletakan media penampung ini, diletakan pada bagian bawah dari silinder panas tersebut. Media penampung untuk bahan organik diletakkan pada bagian awal dari putaran silinder. Media penampung bahan plastik diletakkan pada setengah bagian sisi lain dari silinder.
4.3. Analisis Teknik
Perhitungan/analisis teknik dalam proses rancang bangun merupakan perhitungan terhadap penggunaan bahan yang baik digunakan, dan juga komponen penting yang diperlukan pada proses rancang bangun itu sendiri.
Dalam penelitian ini, analisis teknik diperlukan sebagai pengukuran kebutuhan tenaga yang diperlukan dalam proses dan juga ukuran bahan yang diperlukan pada kompen terpenting yakni batang poros ass. Poros ass pada silinder yang berfungsi menopang beban dari silinder dan beban proses memerlukan perhitungan dengan baik pada penentuan bahannya agar tidak menimbulkan masalah ketika proses pemisahannya. Hasil dari perhitungan analisis teknik digunakan sebagai pertimbangan perlu tidaknya penggunaan motor listrik dalam penggunaan alat dan juga ukuran poros yang sesuai. Perhitungan mengenai kebutuhan dan jenis bahan lain tidak dilakukan dikarenakan bahan disesuaikan dengan ketersedian bahan dan fungsional alat dalam proses pabrikasi.
Diketahui : a. Rpm : 30 rpm (putaran konstan)
b. Berat heater : 3.6 Kg
c. Kemampuan hopper : 0.5 Kg (assumsi awal)
d. Persamaan Konfersi : P (m) x 0.0785 x L (mm) x T (cm)
e. Berat pelat silinder : 1 m x 0.0785 x 365 mm x 0.2 cm = 5.73 Kg f. Beban tutup siinder : π x 0.159 m x 159 mm x 0.0785 x 0.5 cm
: 3. 123 Kg.
g. Beban total poros : 3. 123+5.73+3.6 = 12.95 Kg ≈ 13 Kg Perhitungan : a. Kecepatan Silinder (v) : 2 x π x R x N
: 2 x π x0.159 m x 1 rps : 0.499m/s≈0.5m/s
31
b. Daya yang dibutuhkan (P) : F x v
: (13 Kg x 9.8 N/Kg) N x 0.5m/s
: 63.7 watt = 0.0637 Kw = 0.085 Hp (Alasan mengapa hanya menggunakan tenaga manusia).
c. Faktor koreksi (Fc) : 1.5 (Karena menggunakan daya yang dibutuhkan dan perkiraan adanya pembebanan akibat faktor gesekan yang ada pada alat).
d. Daya rencana (Pd) : P x Fc
: 0.0637 Kw x1.5 = 0.0955 Kw = 0.128 Hp e. Momen putir rencana (T) :
:
: 3100.57 Kg.mm ≈ 3101 Kg.mm f. Assumsi bahan poros : S35C
: σb = 52 (Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, hal 3).
: F1 = 6 (Dipilih karena bahan S-C).
: SF2 = 1.5 (Karena bahan tidak halus dan tidak ada faktor bertangga).
g. Tegangan Geser (τa) : σb / (SF1 x SF2 ).
: τa = 52 / (6 x 1.5) = 5.78 Kg/mm2.
h. Assumsi (Kt) : 1.5 (faktor kejutan/ tumbukan).
i. Assumsi (Cb) : 1 (Tidak adanya faktur lenturan).
j. Diameter Poros (ds) :
: = 6.01 mm
: Diameter yang digunakan 25.4 mm = 1 inchi k. Assumsi Bantalan : 50 mm
l. Assumsi Alur Pasak : 5 x 3 x 0.25 (fillet = C) m. Jari-jari fillet : (50-25.4)/2 = 1.96 mm Faktor Koreksi: a. Nilai (α) : 0.25 / 25.4 = 0.0098
: α = 3.15 (Grafik faktor konsentrasi tegangan α, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, hal 9).
32
b. Nilai (β) : 1.96 / 25.4 = 0.0077 : 50 / 25.4 = 1.9
: β = 3.15 (Grafik faktor konsentrasi tegangan β, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, hal 11).
: α > β c. Tegangan Geser (τ) : 5.1 T / ds1/3
: 5.1 x 3101 / 25.41/3 : 0.965 Kg / mm2
d. τa x (SF2/ α atau β)..(1) : 5.78 Kg / mm2 x ( 1.5/ 3.15) = 2.752 Kg / mm2
e. τ x Cb x Kt… (2) : 0.965 x 1 x 1.5 = 1.4475 Kg / mm2 Analisis Bahan Mencukupi Karena (1) > (2)
Kesimpulan : a. Bahan Poros : Besi Baja SC35.
b. Diameter Poros : 25.4 mm = 1 inchi.
c. Diameter Bantalan : 50 mm.
d. Sumber Tenaga : Manusia.
33 V. HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1. Hasil
Proses rancang bangun model pemisah bahan plastik dan bahan organik merupakan hasil dari kesinambungan proses. Identifikasi dan penanganan masalah dengan proses yang sistematis, dapat meningkatkan performansi dari pemisahan.
Dari hasil uji performansi, diketahui terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi proses pemisahan dengan penggunaan silinder panas. Lebih lengkap mengenai hasil uji performansi yang dilakukan dapat dilihat pada Lampiran 7, 8 dan 9.
Tabel 3. Effisiensi Plastik Terpisahkan
Variasi 70°C 80°C 90°C 100°C 110°C
I 13.33% 40.33% 49.33% 50.67% 42.67%
II 3.33% 42.00% 53.33% 54.33% 44.67%
III 6.67% 48.67% 54.67% 55.33% 47.67%
Gambar 28. Grafik Perbandingan Efisiensi Plastik Terpisahkan
Berdasarkan gambar grafik hasil uji performansi diatas, diketahui suhu optimal pemisahan adalah 1000C dengan effisiensi sebesar 50.67% (variasi bahan 1), 54.33 % (variasi bahan 2) dan 55.33% (variasi bahan 3). Hal lain yang juga diketahui dari hasil uji performansi, adalah pengunaan suhu tertentu berpengaruh terhadap adanya bahan plastik yang meleleh. Semakin meningkatnya suhu yang
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70 70 70 80 80 80 90 90 90 100 100 100 110 110 110
Efisensi
Suhu
Keterangan : Variasi Bahan 1 Variasi Bahan 2 Variasi Bahan 3
