Pembuatan Mesin Produksi Senar
(Benang Monofilamen) dalam Pemberdayaan
UKM Kain Kasa di Kota Malang
Samsudin Hariyanto(1), Dani Yuniawan(2), Aang Fajar Pasha Putra(3) (1), (2), (3)
Jurusan Teknik Industri Universitas Merdeka Malang Jl. Terusan Raya Dieng 62-64 Malang
(1)
samsudin.hariyanto@unmer.ac.id ABSTRAK
Senar adalah benang yang dibuat dari bahan polietilena yang memiliki sifat ulet sehingga sering dijadikan sebagai bahan baku dalam pembuatan kain kasa. Pada saat kapasitas produksi di UKM kain kasa ditingkatkan sebagai akibat dari kenaikan order kain kasa dari konsumen, ketersediaan senar sebagai bahan baku kain kasa yang terdapat di pasar tidak mencukupi sehingga UKM perlu menyediakan senar kebutuhannya melalui produksi secara mandiri. Mesin produksi senar terdiri dari mesin produksi senar mentah, mesin penggulung senar mentah, bak penampung air panas untuk proses perpanjangan senar, mesin penggulung perpanjangan senar dan mesin penggulung senar jadi (produk akhir). Mesin produksi senar mentah adalah mesin yang dapat melelehkan pelet polietilena sebagai bahan baku senar melalui proses pemanasan dalam suhu yang terkendali. Pelet yang meleleh selanjutnya didorong melalui putaran extruder (alat pengekstrusi) sehingga mengarah ke 40 lobang spineret ber diameter 1 mm dan keluar menjadi 40 buah senar mentah. Dalam proses produksi senar, senar mentah akan mengalami perpanjangan tujuh kali lebih panjang menjadi produk akhir. Proses yang terakhir adalah menggulung senar yang sudah diperpanjang kedalam 40 kelos-kelos gulungan secara individual agar siap digunakan dalam proses pembuatan kain kasa. Dalam ujicoba produksi senar, mesin produksi senar dapat menghabiskan rata-rata 60 kg pelet polietilena per shift kerja (8 jam kerja) per hari. Senar yang dihasilkan dapat digunakan untuk memproduksi 180 meter kain kasa dengan lebar 104 centimeter. Kapasitas ini sangat sesuai dengan besarnya kebutuhan senar di UKM. Dengan kesesuaian kapasitas ini UKM mendapatkan keuntungan bersih rata-rata sebesar Rp. 360.000,- per hari. Senar yang dihasilkan memiliki rata-rata keuletan 18,7 Newton/mm2 yang sangat baik digunakan sebagai bahan baku produksi kain kasa di UKM.
Kata kunci— Benang monofilamen (senar), UKM Kain Kasa, extruder, polietilena
I. PENDAHULUAN
Polimer atau dalam istilah umum disebut plastik adalah bahan non logam yang mempnyai sifat kuat dan ulet sehingga banyak digunakan sebagai bahan dasar beberapa produk yang bermanfaat untuk manusia. Salah satu jenis polimer adalah polietilena. Polietilena banyak digunakan sebagai bahan baku untuk produksi benang monofilamen (senar), kemasan gula, dan kemasan makanan lainnya. Senar merupakan hasil produksi perusahaan besar yang dijual bebas di pasar dalam jumlah terbatas. Salah satu konsumen senar adalah UKM Jaya Indah Perkasa di desa Arjowinangun Kota Malang yang digunakan sebagai bahan baku produksi kain kasa. Pada saat kapasitas produksi di UKM kain kasa ditingkatkan sebagai akibat dari kenaikan order kain kasa dari konsumen, ketersediaan senar sebagai bahan baku kain kasa yang terdapat di pasar bebas tidak mencukupi sehingga UKM tidak dapat memenuhi kebutuhan konsumen. Kebutuhan dan kepastian ketersediaan senar sebagai bahan baku tas di UKM dapat dipenuhi dengan memproduksi senar secara mandiri oleh UKM. Oleh karena itu perlu dibuat penelitian untuk merancang mesin-mesin yang diperlukan dalam memproduksi senar dalam skala yang dapat dijangkau oleh UKM baik dalam besarnya kebutuhan dana maupun kapasitas produksi yang tepat.
II. METODOLOGI
Pembuatan mesin produksi senar sangat mungkin dilaksanakan karena teknologinya sudah mapan dan banyak diterapkan pada perusahaan besar. Mesin Produksi Senar menggunakan sistem ekstruksi (gambar 1) dimana ‘Cetak injeksi dua bagian’ diganti dengan lobang spineret pada Sistem pemintalan senar (gambar 2). Senar panas yang keluar dari lobang spineret langsung dimasukkan pada air dingin untuk proses pendinginan secara cepat menjadi senar mentah.
Gambar 1 Sistem ekstruksi dalam cetak Injeksi. (Stevens M.P. Kimia Polimer page 125)
Untuk bahan baku jenis polietilena masa jenis tinggi, senar mentah dapat mengalami perpanjangan antara 10 sampai dengan 1200 persen (Tabel 1), oleh karena itu didalam proses produksi senar, senar mentah yang keluar dari spineret harus dilakukan perpanjangan senar yang tepat sesuai dengan masa jenis polietilena yang digunakan. Mesin produksi senar mentah perlu dirancang untuk skala UKM terutama dalam besarnya kapasitas produksi senar karena harus disesuaikan dengan besarnya kebutuhan UKM. Data-data kebutuhan senar dan dimensi mesin dikumpulkan melalui brainstorming dengan pemilik dan teknisi di UKM. Selanjutnya dibuat gambar desain mesin produksi senar mentah beserta dimensinya untuk digunakan sebagai kelengkapan pesan mesin produksi senar ke bengkel yang tepat. Mesin pendukung untuk proses produksi senar dibuat langsung di lokasi UKM yang dikerjakan oleh teknisi UKM dan Tim peneliti Unmer Malang. Langkah terakhir adalah pendampingan produksi senar di UKM untuk mengidentifikasi kendala-kendala selama kegiatan produksi dan melakukan penyesuaian yang tepat agar mesin produksi senar dapat dengan mudah dioperasionalkan di UKM.
Tabel 1 Sifat-sifat mekanik dari homopolimer umum (Stevens M.P. Kimia Polimer page 134)
Kekuatan tarik senar diukur dengan menarik senar pada dimensi yang seragam. Tegangan tarik, , adalah gaya yang diaplikasikan sampai senar putus, F, dibagi dengan luas penampang, A; yaitu, (Stevens M.P. Kimia Polimer page 129)
dalam satuan dyne per centimeter kuadrat (CGS) atau Newton per meter kuadrat (MKS).
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Mesin produksi senar secara mandiri di UKM terdiri dari mesin produksi senar mentah, mesin penggulung senar mentah, bak penampung air panas untuk proses perpanjangan senar, mesin penggulung perpanjangan senar dan mesin penggulung untuk senar jadi (produk akhir).
A. Mesin Produksi Senar Mentah
Mesin produksi senar mentah dilengkapi dengan thermo couple untuk mengukur suhu lelehan pelet polietilena karena proses pemanasan, yang suhunya dapat distabilkan melalui saklar otomatis berdasarkan sensor suhu. Bagian dalam mesin produksi senar mentah berbentuk sekrup
(screw) yang terbuat dari baja. Pemutar sekrup menggunakan dinamo dengan daya 5 pk yang
dipadukan dengan gear box untuk menurunkan kecepatan putarnya. Sekrup di putar pada saat pelet polietilena sudah meleleh untuk mendorong lelehan pelet polietilena menuju lubang spineret. Lubang spineret berjumlah 40 buah dengan masing-masing lobang berdiameter 1 mm dalam formasi yang membentuk lingkaran. Sebelum lobang spineret dipasang saringan dengan
(a) (b)
Gambar 3 (a) Desain Mesin Produksi senar mentah, (b) Mesin produksi senar mentah
B. Mesin Penggulung Senar Mentah
Mesin penggulung senar mentah terdiri dari 5 rol penggulung yang diputar menggunakan dinamo 2 pk yang dilengkapi dengan gearbox dan inventer untuk mengatur kecepatan.
C. Bak Penampung Air Panas untuk Mendukung Perpanjangan Senar
Bak penampung air panas dilengkapi dengan elemen pemanas dengan tenaga listrik dan kompor gas untuk menjaga suhu air agar stabil pada suhu ± 800C. Berdasarkan pengalaman, pada suhu ini senar dapat mengalami perpanjangan secara optimal.
D. Mesin Penggulung Perpanjangan Senar
Mesin penggulung perpanjangan senar terdiri dari 7 rol penggulung yang dipasang secara zig zag yang digerakkan oleh dinamo dengan daya 3 pk yang dilengkapi dengan gearbox dan inventer untuk pengatur kecepatan. Kecepatan putar rol penggulung dapat diatur sebesar ± 7 kali kecepatan roll penggulung pada mesin penggulung benang mentah agar dihasilkan perpanjangan senar kurang lebih 7 kali dibanding panjang senar mentah yang sesuai dengan sifat fisik polietilena ( Tabel 1 ).
E. Mesin Penggulung untuk Senar Jadi (Produk Akhir)
Mesin penggulung senar jadi terdiri dari 40 kelos gulungan senar yang digerakkan oleh dinamo dengan daya 2 pk yang dilengkapi dengan gear box dan inventer untuk mengatur kecepatan putar. Kecepatan putar rol penggulung untuk senar jadi harus sama dengan kecepatan linear senar yang ditarik olek oleh mesin perpanjangan senar. Mesin penggulung senar jadi dilengkapi dengan mesin goyangan mendatar yang digunakan untuk mengatur gulungan senar agar tidak menumpuk di satu titik tetapi bisa merata di sepanjang lebar kelos scara merata. Besarnya jarak goyangan mendatar sama dengan lebar kelos gulungan benang jadi. Mesin goyangan digerakan oleh dinamo dengan daya 1 pk yang dilengkapi dengan gear box.
F. Proses Produksi Senar
Proses produksi senar diawali dengan set up mesin produksi senar mentah selama ± 1,5 jam untuk melelehkan pelet polietilena. Setelah itu dinamo dihidupkan untuk memberikan putaran pada extruder agar pelet yang sudah cair terdorong ke lobang spineret berdiameter 1 mm sebanyak 40 lobang. Keluarnya lelehan pelet dari lobang spineret ini berbentuk senar panas yang langsung dilewatkan air dingin untuk proses pembekuan secara cepat menjadi senar mentah. Senar mentah yang dihasilkan dari proses ini selanjutnya ditarik menggunakan mesin penggulung dengan kecepatan yang ditentukan agar dihasilkan senar dengan diameter yang diharapkan. Semakin besar kecepatan mesin penggulung maka diameter senar yang dihasilkan semakin kecil. Setelah benang mentah ditarik oleh mesin penggulung selanjutnya dilewatkan bak penampung air panas untuk mendukung proses perpanjangan senar. Semakin besar suhu air dalam bak pemanas maka benang mentah yang dilewatkan akan lebih mudah molor untuk perpanjangan. Setelah melewati bak air panas selanjutnya senar ditarik oleh mesin penggulung perpanjangan senar
dengan kecepatan 7 kali lipat di bandingkan dengan kecepatan mesin penggulung benang mentah. Perbedaan kecepatan ini menghasilkan senar dengan perpanjangan tujuh kali lipat artinya senar mentah dengan panjang satu cm akan menjadi senar dengan panjang 7 cm. Senar yang sudah mengalami perpanjangan diharapkan berbentuk senar yang sudah tidak dapat diperpanjang lagi. Setelah senar mengalami perpanjangan selanjutnya di gulung kedalam kelos-kelos gulungan secara individu menjadi 40 kelos gulungan senar yang siap untuk diproses menjadi kain kasa.
Dalam uji coba produksi senar dihasilkan mesin produksi senar yang dapat menghabiskan rata-rata 60 kg pelet polietilena per shift kerja (8 jam kerja) per hari. Senar yang dihasilkan dapat digunakan untuk memproduksi 180 meter kain kasa dengan lebar 104 meter. Kapasitas ini sangat sesuai dengan besarnya kebutuhan senar di UKM. Dengan ketepatan ini UKM mendapatkan keuntungan bersih rata-rata sebesar Rp. 360.000,- per hari.
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
Gambar 4 Rangkaian foto proses produksi senar di UKM (a) pemanasan pelet polietilena, (b) 40 senar mentah panas langsung masuk air dingin dan ditarik oleh mesin penggulung senar entah, (c) Mesin penggulung senar mentah, (d) senar mentah dilewatkan bak air panas, (e) mesin penggulung perpanjangan senar, (f) Mesin penggulung senar jadi yang terdiri dari 40 kelos penggulung.
G. Kekuatan Tarik ( Keuletan ) Senar
Kekuatan tarik senar diukur dalam satuan gaya per satuan luas penampang. Besarnya gaya didapatkan melalui alat ukur yang dirancang khusus dapat menarik senar pada kedua ujungnya dalam arah yang berlawanan sampai senar putus. Pada saat senar putus alat yang dirancang tersebut dapat menunjukkan besarnya gaya yang diaplikasikan pada senar. Sedangkan penampang senar diasumsikan berbentuk lingkaran dengan diameter yang dapat diukur dengan dialgage khusus untuk benang. Diameter senar yang diambil adalah diameter yang terkecil sepanjang senar yang akan di uji tarik dengan asumsi bahwa senar akan putus pada diameter yang terkecil. Luas penampang senar dapat dihitung dengan formula π (d/2)2
dimana d adalah diameter terkecil senar. Dalam uji coba produksi senar ini dihasilkan senar dengan rata-rata keuletan 1,87 kg/mm2 = 18,7 Newton/mm2 = 18.700.000 Newton/m2 yang sangat baik digunakan sebagai bahan baku kain kasa di UKM.
IV. PENUTUP
Mesin produksi senar skala UKM berhasil direalisasikan dengan sukses. Mesin dapat memproduksi senar dengan kecepatan produksi ± 60 kg senar per shift kerja ( 8 jam kerja ) per hari yang dapat digunakan untuk memproduksi 180 meter kain kasa dengan lebar 104 centimeter. Dengan kapasitas produksi sebesar ini, UKM mendapatkan keuntungan sebesar ± Rp. 360.000,- per hari. Senar yang dihasilkan mempunyai rata-rata keuletan 18.700.000 Newton/m2 yang sangat baik digunakan sebagai bahan baku kain kasa di UKM.
DAFTAR PUSTAKA
Handoko, H. T. 1998, Manajemen Produksi dan Operasi , penerbit PT. BPFFE.
Jac Stolk, C. Kros, 1993, Elemen Konstruksi dari Bangunan Mesin, edisi 21, penerbit Erlangga Jakarta Sighley et al., 1988, Perencanaan Bangunan Elemen Mesin, JIlid I, II, Penerbit Erlangga Jakarta
Smith G. M. 2001, Statistical Process Control and Quality Improvement, fourt Ed. Prentice Hall, New Jersey.
Stevens M.P., 2001, Kimia Polimer, Pradnya Paramita, Jakarta.
Sularso, Kiyokatsuga, 1994, Dasar-Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya Paramita Jakarta.
