BAB II LANDASAN TEORI

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Proses Injection Molding

Injection molding dapat membuat part yang memiliki bentuk yang kompleks dengan permukaan yang cukup baik. Variasi bentuk yang sangat banyak yang dapat dibuat dengan injection molding menjadikan alasan metode ini banyak digunakan untuk proses pembentukan plastik. Kunci sukses dalam injection molding adalah

a. kemampuan mesin meleburkan dan menginjeksikan plastik, b . jenis plastik yang sesuai dengan part yang dibuat,

c. mold yang baik,

d. operasi yang baik untuk menghasilkan cycle time yang efisien.

Faktor utama yang mempengaruhi biaya yaitu jenis material dan mold

cycle. Tipe material umumnya disesuaikan dengan kebutuhan part yang dibuat,

oleh karena itu efek pengurangan biaya tergantung pada mold cycle. Mold cycle

Teknik Mesin – Universitas Mercu Buana Page 8 manufaktur.Peralatan untuk injection mold terbagi menjadi 3 fungsi utama:

a. Injection, b. mold, c. clamping.

Dari ketiga peralaan tersebut yang sering berubah adalah mold, karena bentuk mold disesuaikan dengan part yang akan dibuat. Suatu desain moldyang kurang baik dapat menghasilkan produk yang tidak baik pula, sedangkan desain mold yang baik dapat menghasilkan produk yang baik.

Pada mold sendiri juga terdiri dari beberapa bagian yaitu a. Runner,

b. Gate, c. Cavity, d. Mold base, e. Sprue,

f. Guide pin, dan g. Guide hole.

Dalam desain mold penempatan dari hal-hal di atas sangat berpengaruh

terhadap suatu hasil produk dari mold tersebut. Untuk meminimalisasi

kesalahan pada desain mold, digunakan software untuk menganalisa lokasi

penempatan gate yang paling optimal, lokasi penempatan injection,

kemungkinan terjadi air traps pada desain yang dirancang, aliran fluida

plastik, prediksi terhadap kualitas produk dan sebagainya, sehingga desain

yang dibuat dapat menjadi optimal dan kemungkinan terjadi kegagalan produk

setelah mold dibuat sangat minimal.

2.2 Polypropylene

Polypropylene (PP) adalah sebuah polimer termoplastik yang dibuat oleh industri kimia dan digunakan dalam berbagai aplikasi, di antaranya pengemasan, tekstil (contohnya tali, pakaian dalam termal, dan karpet), alat tulis, berbagai tipe wadah terpakaikan ulang serta bagian plastik, perlengkapan labolatorium, pengeras suara, komponen otomotif, dan uang kertas polimer (Hartono, 2012).

Polypropylene merupakan polimer kristalin yang dihasilkan dari proses polimerisasi gas propilena. Polipropilena mempunyai specific gravity rendah dibandingkan dengan jenis plastik lain. Sebagai perbandingan terlihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Perbandingan specific gravity dari berbagai material plastik

Sifat-sifat polyprophylene (PP) serupa dengan sifat-sifat polyethylene

(PE) dimana masa jenisnya rendah (0,90-0,92) dan termasuk kelompok yang

paling ringan diantara bahan polymer, dan dapat terbakar kalau dinyalakan.

Teknik Mesin – Universitas Mercu Buana Page 10 Polypropylene mempunyai titik leleh yang cukup tinggi (190⁰ C - 200⁰ C), sedangkan titik kristalisasinya antara 130⁰C – 135⁰C. Untuk temperatur proses polypropylene rata-rata 200⁰C – 300⁰C. Polypropylene mempunyai ketahanan terhadap bahan kimia (Chemical Resistance) yang tinggi, tetapi ketahanan pukul (impact strength) nya rendah (Imam, 2005). Sifat-sifat yang lain dari polypropylene antara lain sebagai berikut :

a. lebih tahan panas

b. keras, flexible, dapat tembus cahaya

c. ketahanan kimianya bagus

Polypropylena dapat diproses dengan berbagai macam metode, antara lain injection moulding, ekstrusi dan blow moulding. Injection moulding menghasilkan produk-produk dalam bentuk profil diantaranya filter udara yamaha Mio. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah penyusutannya besar, bila pendinganan mold tidak bagus akan timbul regangan.Untuk pencetakan produk yang membutuhkan kepresisian, dilakukan kontrol temperatur karena mudah timbul sink mark ataupun void, injection pressure disetting lebih tinggi.

Biasanya temperatur mold berkisar 40⁰ C - 60⁰ C , injection pressure standarnya adalah 800 – 1200 kgf/cm² , tetapi lebih baik dengan pressure tinggi selama tidak timbul flash.

Tabel 2.2 Sifat 1 temperatur kering – tekanan injeksi

Tabel 2.3 Sifat 2 rasio pengembangan – berat jenis

Tabel 2.4 Sifat 3 kekuatan tarikan – kekuatan kejutan/impact 2.3. Mold Unit

Molding unit adalah bagian yang berfungsi untuk membentuk benda yang akan dicetak. Gambar 2.1 menunjukkan bagian-bagian mold standar, molding unit memiliki bagian utama yaitu :

Gambar 2.1 Mold standar (http://www.oke.or.id)

Teknik Mesin – Universitas Mercu Buana 2.4 Three Plate Standart

Gambar 2.2 Moulding

Adapun nama dari part Mold diatas adalah sebagai berikut 1. Upper Base Plate

2. Sprue Block A 3. Sprue Block B 4. Cavity Block 5. Moving Block 6. Insert Moving Block 7. Lower Base Plate 8. Lower Ejector Plate 9. Upper Ejector Plate 10. Insert Cavity 11. Insert Rib Cavity 12. Insert Rib Moving 1

2 4

5

6 7

10

Universitas Mercu Buana

Three Plate Standart Mold Structure

Moulding (filter udara mio soul) 3 dimensi Adapun nama dari part Mold diatas adalah sebagai berikut

Upper Base Plate Sprue Block A Sprue Block B Cavity Block Moving Block Insert Moving Block Lower Base Plate Lower Ejector Plate Upper Ejector Plate Insert Cavity Block Insert Rib Cavity Insert Rib Moving

8

11 14 12

Page 12 :

3

9

13

13. Insert Moving Block 14. Centering

a. Sprue dan Runner System

Sprue adalah bagian yang menerima plastik dari nozzle lalu oleh runner akan dimasukkan ke dalam cavity mold. Biasanya berbentuk taper (kerucut) karena dikeluarkan dari sprue bushing. Bentuk kerucut ini dibuat dengan tujuan agar pada saat pembukaan cetakan, sisa material dapat terbawa oleh benda sehingga tidak menghambat proses injeksi berikutnya. Sprue bukan merupakan bagian dari produk molding dan akan dibuang pada finishing produk.

b. Cavity Side/ Mold Cavity

Cavity side/mold cavity yaitu bagian yang membentuk plastik yang dicetak, cavity side terletak pada stationary plate, yaitu plate yang tidak bergerak saat dilakukan ejecting.

Penentuan banyaknya cavity merupakan penentuan jumlah maksimal cavity berdasarkan kapasitas maksimal penyuntikan yang dapat dilakukan oleh mesin injeksi plastik berdasarkan berat runner dan produk. Rumus mencari banyaknya jumlah cavity dapat dilihat pada rumus dibawah ini.

Qty of cavity = ^{× ,} ...(1)

Dimana Qty of cavity adalah Banyaknya cavity maksimal yang diizinkan,

Sw adalah Short capacity dari mesin produksi (gram), Wm adalah

Weight of molding adalah berat produk berikut runner dan gate (gram).

Teknik Mesin – Universitas Mercu Buana Page 14 Penentuan banyaknya cavity ini akan mempengaruhi desain terhadap jumlah cavity yang akan diterapkan pada desain mold .

c. Core Side

Core side merupakan bagian yang ikut memberikan bentuk plastik yang dicetak. Core side terletak pada moving plate yang dihubungkan dengan ejector sehingga ikut bergerak saat dilakukan ejecting.

d. Ejector System

Ejector adalah bagian yang berfungsi untuk melepas produk dari cavity mold. Bagian-bagian dari ejector adalah ejector plate,ejector pin, return pin, ejector rod, ejector guide pin dan ejector stopper.

Gambar 2.3 Mekanisme pengeluaran produk (ejection)

Saat ejector plate telah naik penuh, loose core harus sudah bergeser

kesisi dalam sampai ke posisi produk lepas. Pada penanganan under cut yang

menggunakan loose core perlu memperhatikan berikut. Bila loose core tidak

bergeser kesisi dalam sampai pada posisi produk terlepas maka produk tidak

bisa dilepas.

Jarak pergeserannya A + B +3 ~ 5 mm ...(2)

Kemudian bila stroke dari ejector produk adalah h, maka sudut kemiringan slide rod α adalah :

α = (A/h) tan⁻¹ ...(3)

e. Gate

Gate yaitu bagian yang langsung berhubungan dengan benda kerja, sebagai tempat mulainya penyemprotan/injeksi atau masuknya material ke dalam cavity.

f. Insert

Bagian pembentukan/cetak pada mold. Part ini berbentuk persegi maupun bulat yang telah dibentuk sebelumnya dan ditanam pada mold.

Pada waktu proses pekerjaan berlangsung insert bersentuhan/bergesekan langsung dengan aliran plastik cair yang panas.

Untuk menahan agar tidak cepat aus, maka untuk material insert saja banyak yang menggunakan material berkualitas tinggi.Insert yang dipasang pada cavity disebut cavity insert, sementara yang dipasang di core dinamakan core insert.

Gambar 2.4 Insert

Teknik Mesin – Universitas Mercu Buana Page 16 g. Coolant Channel

Coolant channel yaitu bagian yang berfungsi sebagai pendingin cetakan untuk mempercepat proses pengerasan material plastik.

2.4.1 Clamping Force

Clamping force adalah tonase yang diperlukan untuk menjaga agar kondisi mold tetap tertutup rapat selama proses produksi (injection atau blowing), dan menahan tekanan material pada total material yang diproyeksikan pada seluruh permukaan cavity dan core pada saat injeksi, pemampatan atau pembentukan. Rumus mencari clamping force dapat dilihat rumus dibawah ini.

Clamping force = ^× ... (4)

Tekanan yang diizinkan merupakan tekanan yang diizinkan dalam bahan cetakan mold dengan satuan kg/mm sedangkan clamping force dengan satuan ton.

2.4.2 Penyusutan Shrinkage

1. Teori Penyusutan

Penyusutan merupakan suatu kondisi penyimpangan (deviation) pada pembentukan plastik, perencana harus selalu memperhitungkan adanya penyusutan material setelah material atau (benda kerja) terbentuk. Hal ini disebabkan karena adanya perlakuan panas disertai dengan penekanan.

Sehingga akan mengalami perubahan dimensi jika dibandingkan dengan

ukuran pada mold, maka ukuran produknya akan berbeda, yaitu ukuran luar

benda kerja akan lebih kecil dibanding cavity (cetakan bawah).

Arah penyusutan material yang menuju ke sebuah titik referensi di dalam benda kerja, artinya tidak boleh mengambil bidang atau garis yang ada di dalam benda kerja. Untuk mengamati arah penyusutan ini lebih jelas, kita perhatikan dua gambar ilustrasi pada gambar 2.4 dibawah ini :

Gambar 2.5. Arah penyusutan (Moerbani, 1999)

Gambar A. Menunjukkan tafsiran arah penyusutan yang salah, karena pada kenyataannya hasil lubang pada benda kerja bukannya bertambah besar seperti gambar, tetapi justru menjadi lebih kecil. Jadi referensi pengamatan bukannya merupakan sebuah garis atau bidang didalam benda kerja tersebut.

Gambar B. Menunjukkan tafsiran arah penyusutan yang benar, yaitu bahwa semua titik yang ada pada benda kerja akan menyusut menuju ke titik referensi P. Jadi hasil lubang pada benda kerja juga akan menyusut lebih kecil kearah titik P.

2. Penyusutan ( Srinkage )

Perhitungan penyusutan merupakan hal yang sangat penting, karena

kesalahan pada perhitungan awal penyusutan akan berdampak pada produk hasil

dari injeksi, berikut merupakan rumus perhitungan penyusutan (shrinkage)

Teknik Mesin – Universitas Mercu Buana Page 18 berdasarkan actual hasil pengerjaan :

General Recommendation General Formula

1.0 - 2.5 % ∆ = α x L0

∆ = α x T0

Range Recommendation Actual Recommendation

0.75 - 1.5 % width : 1.5

height : 1.5

Long : 0.75

Gambar 2.5. Tabel Penyusutan

Biasanya kita harus membedakan antara penyusutan aksial, yang mana terjadi dalam arah aliran plastik dan penyusutan radial yang mana alirannya tegak lurus menuju aliran, dapat lihat pada Gambar 2.5. Perbedaan dua arah ini perlu dipertimbangkan karena keduanya dapat menyebabkan cacat penyusutan.

Gambar 2.6. Penyusutan aksial dan radial dalam arah aliran plastik

(Virasantoto, 2008)

Oleh karena itu, di dalam perancangan injection molding, setiap ukuran

cetakan benda kerja harus dibuat lebih besar dari benda sesungguhnya yang

akan dibuat dengan cara mengalikan ukuran benda sesungguhnya dengan

faktor penyusutan agar diperoleh benda kerja yang sesuai dengan yang diharapkan. Pengambilan nilai faktor penyusutan disesuaikan dengan material plastik yang akan dibuat disesuaikan dengan nilai penyusutan dalam tabel Shrinkage.

2.4.3 Variable Injeksi dan Penyusutan

Penyusutan terjadi berdasarkan variable-variable di bawah ini :

a. Bahan Plastik : perbedaan material mempunyai perbedaan nilai perluasan luas, tetapi bahan yang struktur kimia dan fisikanya sama mempunyai nilai perluasan luas yang lebih spesifik dan itu berpengaruh terhadap penyusutan.

b. Geometri Produk : ini berlaku untuk jenis dari ketebalan dinding (dimensi) dan bentuk dari permukaan, kerangka, dan lain-lain.

c. Desain Mold : seorang perencana harus selalu memperhitungkan akan adanya penyusutan material setelah material produk/benda kerja membeku dan keluar dari rongga cetakannya. Hal ini terjadi karena adanya perubahan fase dari material cair menjadi material padat, di pastikan mengalami perubahan volume.

d. Kondisi Mold : itu termasuk pengaturan mesin, temperatur pendinginan cetakan, kelembaban plastik, waktu injeksi, besarnya penekanan, lingkungan sekitar (pabrik) dan lain-lain.

e. Type Mesin Mold : ini termasuk kecepatan injeksi, tekanan injeksi,

waktu injeksi, pengaturan tekanan pengaturan membuka dan menutup

mold.

Teknik Mesin – Universitas Mercu Buana f. Kondisi

pengaturan (valve), Pada tabel 2.

Tabel 2.

Universitas Mercu Buana

Kondisi Mesin injeksi dan Mold : mesin boleh

pengaturan mesin harus bisa dipertanggung jawabkan atau perik ), dan lain-lain.

2.6 adalah tabel penyusutan untuk beberapa

Tabel 2.6. Nilai penyusutan.( Virasantoto, 2008)

Page 20 boleh diabaikan tetapi a dipertanggung jawabkan atau periksa katub

macam bahan.

Nilai penyusutan.( Virasantoto, 2008)