TUGAS AKHIR
PERANCANGAN PRODUK BOTOL PLASTIK
&
MOULD EXTRUSION BLOW MOLDING
\PADA PRODUK BOTOL MERK X VOLUME 0.8 LITER
Diajukan guna melengkapi sebagai syarat dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu ( S1 )
Disusun oleh :
MOHAMAD SLAMET RIYADI NIM. 41309110015
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI TEHNIK MESIN UNIVERSITAS MERCUBUANA
JAKARTA 2011
PENGESAHAN SKRIPSI
Nama Penyusun : Mohamad Slamet Riyadi Nomor Induk Mahasiswa : 41309110015
Fakultas / Jurusan : Fakultas Teknologi Industri Tehnik Mesin Judul Skripsi : Perancangan Produk Botol Plastik dan Mould
Extrusion Blow Moulding pada Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter.
Dosen Pembimbing : Ariosuko, MT
Jakarta, 27 Juni 2011
Mengetahui Menyetujui
Dosen Pembimbing Ketua Jurusan Program Studi
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini
Nama : Mohamad Slamet Riyadi N.I.M : 41309110015
Jurusan : Teknik Mesin Fakultas : Teknik Industri
Judul Skripsi : Perancangan Produk Botol Plastik & Mould Extrusion Blow
Molding pada Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter.
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata dikemudian hari penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau jiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tatatertib di Universitas Mercu Buana.
Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.
Penulis,
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya, telah diselesaikan skripsi dengan judul :”PERANCANGAN PRODUK BOTOL PLASTIK DAN MOULD EXTRUCTION BLOW MOLDING MERK X VOLUME 0.8 LITER” yang merupakan salah satu
persyaratan guna menyelesaikan Program Sarjana (S1) Fakultas Teknologi Industri Tehnik Mesin Universitas Mercubuana.
Dalam kesempatan ini penulis mempertengahkan permasalahan mengenai bagaimana cara mendesain produk botol , memilih mesin blow, mendesain mould hingga memeriksa mould layak untuk dipasang di wagoner. Bahasan ini didasarkan pada penggabungan pengalaman lapangan dan teoritis yang ada.
Penulis menyadari bahwa hambatan dalam penulisan sampai dengan terselesainya skripsi ini tidak dapat teratasi tanpa adanya pengarahan, petunjuk, dan bimbingan dari Bapak-bapak dan Ibu-ibu Dosen serta pihak yang terkait. Maka pada kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan terima kasih kepada semua pihak antara lain :
Bapak Aryo Suko selaku Dosen Pembimbing dalam penyusunan skripsi ini.
Bapak Abdul Hamid selaku Ketua Jurusan Fakultas Teknologi Industri, Teknik Mesin.
Bpk. Sandi Soedjono selaku Manager R&D Blow Moulding PT. Bumimulia Indah Lestari .
Bpk. Agus Pratopo selaku Manager R&D Design Produk dan Injection Mold PT. Bumimulia Indah Lestari.
Bapak, Ibu dan Saudara saya ( Kakak dan Adik ) yang telah memberi bantuan doa dan semangat demi terselesainya skripsi ini.
Rekan – rekan kantor yang selalu mendukung secara moral terhadap tercapainya S1 saya.
Akhir kata penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran pembaca sangat diharapkan guna mengembangkan lebih lanjut.
Hormat saya
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK………i KATA PENGANTAR………..ii DAFTAR ISI………...……….iv DAFTAR GAMBAR………ix DAFTAR TABEL………...………xv DAFTAR NOTASI………..……..……xvi
DAFTAR ISTILAH………...………. xviii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang……….………..……..…..1 1.2 Rumusan Masalah……….….…...…….2 1.3 Batasan Masalah……….……….…..…....3 1.4 Tujuan Penelitian………..………4 1.5 Metodologi Penelitian……….…….…….…4 1.6 Sistem Penulisan……….….…....5
BAB II LANDASAN TEORI DAN PERSAMAAN UMUM 2.1 Pengenalan Extrusion Blow Molding 2.1.1 Pengertian Extrusion Blow Molding………..…..……...…7
2.1.2 Bagian Mesin dan Fungsi setiap Part Extrusion Blow Molding……….……...…..7
2.2 Pengenalan dari Produk Botol Extrusion Blow Molding
2.2.1 Macam – macam bentuk dari Packaging Botol ………..….…...12
2.2.2 Bagian – bagian botol sebelum di-finish………..……...….13
2.2.3 Teknik mendesain Kemasan Botol………... ………14
2.2.4 Persyaratan utama dalam mendesain Botol………..……15
2.2.5 Bagian – bagian yang harus diperhatikan dalam mendesain Botol……….17
2.3 Pengenalan dari Mould Extrusion Blow 2.3.1 Bagian – bagian dari Mould Extrusion Blow………21
2.3.2 Dasar – dasar desain Mold Extrusion Blow………..24
2.3.3 Alat Pendukung………35
2.4 Clamping Force 2.4.1 Perhitungan Clamping Force dan Blow Pressure pada Extrusion Blow Molding ……….……40
2.5 Teori Pendingin Mold dan Aliran 2.5.1 Pendinginan dari lelehan Plastik………..………42
2.5.2 Pendinginan Konduksi didalam dinding Mold…………..……..44
2.5.3 Pendinginan Konveksi didalam saluran air ………..…...46
2.6 7 – Tool Quality………..….50 BAB III METOLOGI PENELITIAN
3.1.1 Flowchart dari pemilihan desain produk……….………53
3.1.2 Flowchart dari aktifitas pembuatan mold menggunakan system CAD / CAM……….…54
3.1.3 Flowchart alur Penelitian………55
3.2 Study Pustaka
3.2.1 Acuan dalam mendesain ulang Produk Botol Merk X Volume 0.8
Liter………...……56
3.3 Experimen dan Study Lapangan
3.3.1 Pengetesan terhadap rancangan Produk Botol Merk X Volume 0.8
Liter………..…….70
3.3.2 Menentukan ukuran rancangan desain Mold untuk Produk Botol
Merk X Volume 0.8 Liter………..……73
3.3.3 Pemeriksaan terhadap Mould Extrusion Blow………...……76 3.3.4 Metode Tes Kualitas terhadap Produk Botol Jadi Merk X Volume
0.8 Liter……….78
3.3.5 Metode Penyusunan Laporan Tes Kualitas terhadap Produk Botol Jadi Merk X Volume 0.8 Liter……….…….84 BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1 Pengujian Rancangan Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter……..…..87 4.2 Menghitung berat Rancangan Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter
dengan Program Solid Works ……….……91
4.3 Menghitung Fill Level Rancangan Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter
4.4 Menghitung Brim Full Rancangan Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter
dengan Program Solid Works ………..……93
4.5 Menghitung Top Load pada Rancangan Produk Botol Merk X Volume
0.8 Liter dengan Program Solid Works ……….…..………94
4.6 Menentukan Mesin pada Rancangan Produk Botol Merk X Volume 0.8
Liter dengan Program Solid Works ……… ………98
4.7 Menghitungbesarnya Blow Pressure pada mesin untuk menghasilkan
Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter………..102 4.8 Menentukan Srinkage pada Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter….104
4.9 Menentukan ukuran Mold dari Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter untuk mesin BM 206 D………...105
4.10 Menentukan material Mold………...109 4.11 Menentukan ukuran dari Striker Plate………..111
4.12 Menentukan Sistem Pendingin pada Mold dari Produk Botol Merk X
Volume 0.8 Liter……….112
4.13 Menentukan Sealing saluran pendingin Mold dari Produk Botol Merk X
Volume 0.8 Liter……….131
4.14 Menentukan Posisi Guide Bushing, Guide Pin, Baut dan Dowel
Pin………133
4.15 Menentukan ukuran Die dan Pin dari Produk Botol Merk X Volume 0.8
Liter………...………..143
4.16 Menentukan ukuran Abfal dari Mold Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter……….……147
BAB V ANALISA HASIL
5.1 Hasil re-draw dari Produk Merk X Volume 0.8 Liter…………...…..…151
5.2 Hasil Cetakan ( Mould ) Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter…..…152
5.3 Besarnya blow pressure yang bekerja pada Mesin BM 206D untuk produk botol Merk X Volume 0.8 Liter………..….153
5.4 Hasil pemeriksaan Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter………..….154
5.5 Hasil pengukuran Top Load dari Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter………156
5.6 Hasil pengendalian proses secara Statistik……….156
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan……….163
6.2 Saran……….……..…164
DAFTAR LAMPIRAN………....166
DAFTAR REFERENCI………..………...183
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Extrusion Blow Molding Machine Skematik Diagram …………..…....7
Gambar 2.2 Komposisi produk botol plastik ………...10
Gambar 2.3 Prinsip Kerja Extrusion Blow Molding………...10
Gambar 2.4 Proses Extrusion Blow Molding………...11
Gambar 2.5 Extrusion Blow Molding Machine Cycle……… ………....……..12
Gambar 2.6 Macam – macam bentuk botol dari proses Extrusion Blow Molding…12 Gambar 2.7 Bagian dari produk botol plastic Extrusion Blow Molding ………….13
Gambar 2.8 Parting Line pada neck………...…14
Gambar 2.9 Parting Line pada base bottom………..…14
Gambar 2.10 Parting Line pada side bottom …………..………….………..…14
Gambar 2.11 Ketentuan dari Inside Parison………..…15
Gambar 2.12 Mold dengan menggunakan Inside Parison………...…..…15
Gambar 2.13 Mold dengan menggunakan Outside Parison………….…………..…15
Gambar 2.14 Dimensi dari produk botol plastic………17
Gambar 2.15 Tatanama dari round blow container………20
Gambar 2.16 Desain Shoulder untuk Top Load dan Staked Strength………20
Gambar 2.17 Tempat label untuk kekuatan kolom……… 20
Gambar 2.18 Desain bottom untuk penyokong dan stabilitas………21
Gamabr 2.19 Bagian-bagian dari mould Extrusion Blow Molding………24
Gambar 2.20 Cutting edge pada neck part……….25
Gambar 2.21 Desain bottom untuk menjaga kestabilan dengan dibuat tonjolan…...28
Gambar 2.22 Desain bottom untuk menjaga kestabilan dengan dibuat cekungan...29
Gambar 2.23 Desain dari Pinch Off………...31
Gambar 2.25 Kaitan kekuatan sambungan dengan Pinch Off………...….32
Gambar 2.26 Lokasi dari Chime area dan Pinch Off area………..……32
Gambar 2.27 Venting blow pada penampang ovale……….………..33
Gambar 2.28 Tidak ada penampang venting pada area bulat……….34
Gambar 2.29 Type dari desain Pin dan Die yang digunakan dalam blow molding...36
Gambar 2.30 Kontruksi dari Die dan Pin………...………39
Gambar 2.31 Die dan Pin Assembly……….………..39
Gambar 2.32 Bentuk dari Mandrel atau Pin ………...………..39
Gambar 2.33 Bagian – bagian dari Die – Pin………...……..39
Gambar 2.34 Bentuk dari Blow Pin……….………..….40
Gambar 2.35 Kontruksi dari Blow Pin………...40
Gambar 2.36 Panjang keliling Abfal……….……….41
Gambar 2.37 Perpindahan panas barisan silinder dari jarak parallel yang sama yang tersimpan didalam semi-medium tak terbatas………45
Gambar 2.38 Perpindahan panas silinder yang panjang yang tersimpan didalam semi-medium tak terbatas………..45
Gambar 2.39 Applikasi dari program Minitab 14……….51
Gambar 3.1 Timbangan………58
Gambar 3.2 Gelas Ukur………58
Gambar 3.3 Vernier Caliper………...……..59
Gambar 3.4 Vernier Height Gages……….…………..59
Gambar 3.5 SP 400 bagian potongan dari Finish Thread……….………61
Gambar 3.6 SP 410 bagian potongan dari Finish Thread……….………62
Gambar 3.9 SP 403 dan 400 bagian potongan dari Finish Thread dan Lip………65
Gambar 3.10 SP 200 bagian potongan dari Finish Thread dan Lip………….……67
Gambar 3.11 SP 110 bagian potongan dari Finish Thread dan Lip……….…68
Gambar 3.12 SP 444 bagian potongan dari Finish Thread dan Lip………..…69
Gambar 3.13 Tampilan Software Solid Works………..71
Gambar 3.14 Material Editor……….71
Gambar 3.15 Mass / Section Properties Option……….71
Gambar 3.16 Mass Properties………...……….72
Gambar 3.17 COSMOSXpress……….………..72
Gambar 3.18 Application PartingLline pada Solid Work ……….…………...73
Gambar 3.19 Posisi dari Adapter Plate………...………...74
Gambar 3.20 Posisi lubang baut yang terdapat pada Adapter Plate…………...…...75
Gambar 3.21 Pengecekan dari berat……….……..79
Gambar 3.22 Pengecekan dari dimensi……….…….79
Gambar 3.23 Penempatan botol kosong di meja timbangan……….….……80
Gambar 3.24 Tekan Knob pada posisi 0………..…..80
Gambar 3.25 Kondisi display 0………..……80
Gambar 3.26 Pengisian botol dengan air………81
Gambar 3.27 Air memenuhi botol………..…81
Gambar 3.28 Hasil dari pengukuran Volume Botol………...81
Gambar 3.29 Posisi air pada dasar neck……….82
Gambar 3.31 Volume air didalam gelas ukur………...….82
Gambar 3.32 Pengetesan Drop Test………..….83
Gambar 3.33 Pengetesan Top Load………84
Gambar 4.1 Botol Merk X Volume 0.8 Liter………87
Gambar 4.2 Desain Botol Merk X Volume 0.8 Liter………89
Gambar 4.3 Detail Drawing Botol Merk X Volume 0.8 Liter………..90
Gambar 4.4 Berat, FL dan BF dari rancangan Botol Merk X Volume 0.8 Liter…..91
Gambar 4.5 Simulasi Top Load dari rancangan Botol Merk X Volume 0.8 Liter…98 Gambar 4.6 Specifikasi Mesin Extrusion Blow Molding……….99
Gambar 4.7 Panjang Keliling Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter……….…100
Gambar 4.8 Kalkulasi Area Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter………103
Gambar 4.9 Specifikasi mould pada mesin Extrusion Blow Molding….………...105
Gambar 4.10 Penempatan Produk Botol pada Area Mold Base………...106
Gambar 4.11Pembagian Section Mold berdasarkan Parting Line Produk Botol….107 Gambar 4.12 Ukuran dari Wagoner dan Adapter Extrusion Mold Blow……...…..108
Gambar 4.13 Ukuran dari Thickness Mold Base……….………...…..109
Gambar 4.14 Specifikasi dari Mold Steel……….110
Gambar 4.15 Specifikasi dari Mold Steel……….111
Gambar 4.16 Sketsa dari Striker Plate………...…..112
Gambar 4.17 Sketsa dari system saluran pendingin Neck Insert………..113
Gambar 4.18 Sketsa 3D dari system saluran pendingin Neck Insert………....113
Gambar 4.20 Sketsa dari system saluran pendingin Body Insert………….…..…..115
Gambar 4.21 Sketsa 3D dari system saluran pendingin Body Insert………….…..115
Gambar 4.22 Foto dari system saluran pendingin Body Insert………..…..115
Gambar 4.23 Sketsa dari system saluran pendingin Bottom Insert………..116
Gambar 4.24 Sketsa 3D dari system saluran pendingin Bottom Insert………..…..117
Gambar 4.25 Foto dari system saluran pendingin Bottom Insert…………...……..118
Gambar 4.26 Ukuran dari saluran pendingin Neck Insert………..…..119
Gambar 4.27 Ukuran dari saluran pendingin Neck Insert untuk proses Heat Transfer Conveksi………...………..…..119
Gambar 4.28 Ukuran dari saluran pendingin Body Insert………..…..124
Gambar 4.29 Ukuran dari saluran pendingin Body Insert untuk proses Heat Transfer Conveksi………...………..…..125
Gambar 4.30 Ukuran dari saluran pendingin Bottom Insert………..…..127
Gambar 4.31 Ukuran dari saluran pendingin Bottom Insert untuk proses Heat Transfer Conveksi………..…..128
Gambar 4.32 Standarisasi dari ukuran alur O – ring………131
Gambar 4.33 Penempatan O – Ring dan ukuran alur O – Ring………...133
Gambar 4.34 Penempatan Guide Bushing dan Guide Pin………134
Gambar 4.35 Specifikasi dari Guide Bushing………..135
Gambar 4.36 Specifikasi dari Guide Pin………...………...136
Gambar 4.37 Posisi dari Dowel Pin……….137
Gambar 4.38 Specifikasi dari Dowel Pin……….138
Gambar 4.40 Perlakuan Top Load dari Blow Pressure………140
Gambar 4.41 Specifikasi dari Baut Hexagonal Socket………143
Gambar 4.42 Kontruksi Pin untuk Mesin Blow BM 206D………..145
Gambar 4.43 Foto Pin untuk Mesin Blow BM 206D………...……145
Gambar 4.44 Kontruksi Die untuk Mesin Blow BM 206D………..146
Gambar 4.45 Foto Die dan Pin untuk Mesin Blow BM 206D……….146
Gambar 4.46 Double Dam Pinch-Off Design………...…….…...147
Gambar 4.47 Single Dam Pinch-Off Design……….…………...….……...148
Gambar 4.48 Skematik diagram dari potongan parison selama extrusion…….…..148
Gambar 4.49 Transient diameter swell function………..….149
Gambar 4.50 Posisi Pinch –Off pada bagian Bottom Insert………..150
Gambar 5.1 Radius pada bagian tepi produk botol Merk X Volume 0.8 Liter………..151
Gambar 5.2 Mould produk botol Merk X Volume 0.8 Liter………..153
Gambar 5.3 Blow pressure pada produk Merk X Volume 0.8 Liter…………....…153
Gambar5.4 Hasil pengetesan dari Top Load Botol Merk X Volume 0.8 Liter………..156
Gambar 6 Produk Botol Merk X Volume 0.8 Liter………..…181
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Shrinkage dari Material Resin Plastik………..166
Tabel 3.1 Specifikasi BW 1000 EC……….167
Tabel 3.2 Bottle Over Flow Capacity Tolerance……….168
Tabel 3.3 Body Dimensional Tolerance………..168
Tabel 3.4 SP-400 Finish Thread ……….169
Tabel 3.5 SP-410 Finish Thread ……….170
Tabel 3.6 SP-415 Finish Thread ……….170
Tabel 3.7 SP-425 Finish Thread ……….171
Tabel 3.8 SP-100 Finish Thread ……….171
Tabel 3.9 SP-103 Finish Thread ……….171
Tabel 3.10 SP-200 Finish Thread ………...……….172
Tabel 3.11 SP-444 Finish Thread ………...………….172
Tabel 3.12 Lembar Pemeriksaan Mold New………..77
Tabel 3.13 Lembar Pemeriksaan Produk Botol……….…………85
Tabel 4.1 Properties dari Saturated Water………..…173
Tabel 4.2 Properties dari clearance O – Ring……….132
Tabel 4.3 Properties dari ukuran O – Ring………..132
Tabel 4.4 Faktor Keamanan α yang didasarkan pada Tensile Strength…..……138
Tabel 4.5 Daya Tahan Kekuatan Baut……….139
Tabel 5 Start Hole for Eye Bolt……….174
Tabel 6 Tap PT for Cooling Hole………...………..175
Tabel 7 Hexagonal Socket Head Screws………..176
Tabel 8 Quick – Fitting Joint for Molding Cooling………..177
Tabel 9 Steels Comparison………178
DAFTAR ISTILAH
Extrusion Blow Molding : salah satu metode pencetakan bahan plastic yang dihasilkan dengan cara memanjangkan lelehan plastic yang berbentuk pipa atau dikenal parison yang kemudian dilanjutkan dengan proses tiup untuk membentuk produk jadi.
Parting Line :garis batas tiap bagian dari part mold yaitu antar cavity, insert neck dengan body mold atau body mold dengan bottom mold yang terbentuk pada produk jadi.
Srinkage : nilai dari penyusutan material.
Lug : bagian produk yang berfungsi sebagai kelengkapan proses finishing seperti proses label atau printing pada area produk.
Pinch – off : bagian dari mold dimana parison ditekan dan disambung menjadi satu. Cutting Edge : bagian tepi dari pinch – off yang berfungsi sebagai pemotong flash ( kelebiban material ).
Cutting Sleeve : bagian tepi dari blowpin yang bersinggungan dengan striker plate yang berfungsi sebagai pemotong dome atau bagian plastic yang terbentuk dibagian atas Neck Insert Mold.
Fill Level (FL) : volume yang dibutuhkan dengan ketinggian yang telah ditentukan pada produk botol.
Brimful : volume pada kondisi botol terisi penuh.
Wagoner : bagian dari mesin mold yang berfungsi sebagai pemegang mold dan sebagai mekanisme clamping.
Konveksi : cara pemindaha energy diantara permukaan solid dan perbatasan gerakan liquit atau gas.
Konduksi : perpindahan energy dari energy bahan particle yang berlebih yang berbatasan dengan salah satu energy yang kurang sebagai hasil interaksi diantara
DAFTAR NOTASI
material : density material ... ( kg/m3) Dd : Diameter dari Die Bushing... ....m Nd : Diameter Neck Minimum... ...m Pd : Diameter Mandrel...m Bd : Diameter Botol...m t : Tebal Dinding Botol...m W : Berat botol ...kg L : Tinggi Botol... ...m Sw : Parison swell
Sg : Parison sag
CF : Clamping Force...N A (btl) : Luasan Permukaan Botol………..……….…………m2 Pb : Tekanan Blow...Pa n : Jumlah Cavity tiap Mold
tc : Waktu theoretical cooling minimum ……….. s Alphaeff( α ) : Effectivitas Thermal Diffusivity dari plastic ………..…… W.m2/J atau m2/s Deltatemp : Perbandingan perbedaan temperature lelehan plastik dan mold ………..oK m : Massa produks ……… kg qs: Heat Flux ……….…..W/m2 k : thermal conductivity ……….W / m.oK Cp : specific heat capacity ……….……..J / kg.oK Q : Heat Transfer Rate………. ….W S : Conduction Shape Factor
h : Average heat transfer coefficient ……….W/m2 Re : Reynold number
Tb : bulk mean fluid temperature yaitu temperature fluida rata-rata pada saluran masuk dan keluar dari tube……….………..0K Ts : Temperature permukaan……….………0K Ti : Temperature inlet ………..………0K Te : Temperatur outlet……….………..0K Dh : Diameter Hydraulic ……….……….m p : keliling……….………..……… m L : Panjang tube ………..………..……….m µ : Dynamic Viscosity………. kg/m.s
