4. PERANCANGAN EKSPERIMEN
4.1 Gambaran Masalah
Untuk lebih dapat memahami masalah maka proses produksi ban vulkanisir secara keseluruhan perlu dideskripsikan. Proses pembuatan ban vulkanisir untuk lebih memudahkan akan dibagi menjadi 2 bagian, yaitu Proses Pra-vulkanisir dan Proses Vulkanisir.
4.1.1 Proses Pra-vulkanisir
Proses ini meliputi 2 kegiatan yaitu penggarukan ban dan pengeleman (2 tahap). Pada awal proses ban-ban yang akan divulkanisir terlebih dahulu harus digaruk kasar untuk memperluas pemukaan yang akan di lem, tujuannya agar antara permukaan atas ban asli dapat menyatu kuat dengan permukaan bawah karet vulkanisir. Penggarukan dapat menggunakan gurinda untuk kedalaman minimal ataupun menggunakan alat garuk yang pisaunya dapat diatur untuk kedalaman tertentu sesuai keinginan. Ban yang sudah digaruk dibersihkan dengan memakai sikat agar tidak ada serpihan-serpihan karet yang tersisa. Setelah penggarukan dilanjutkan dengan proses pengeleman ( I), dimana lem dioleskan menutupi seluruh permukaan ban, kemudian lem ditunggu supaya agak kering selama ± 30 menit. Proses pengeleman (I) dilanjutkan dengan penempelan karet plisir (lembaran karet tipis) dengan tebal ± 2 milimeter, lalu dilanjutkan dengan proses pengeleman (II) dimana seluruh permukaan ban diolesi dengan lem lagi dan dibiarkan selama ± 30 menit juga untuk kemudian ditempel dengan karet vulkanisir (compound) setebal ± 11 milimeter. Setelah itu ban siap untuk diproses di mesin vulkanisir.
4.1.2 Proses Vulkanisir
Pada proses ini ban dimasukkan kedalam mal/cetakan yang sesuai dengan ukuran ban yang akan divulkanisir. Di dalam mal inilah dilakukan proses vulkanisasi dimana ban dimasak/dibakar dengan temperatur, tekanan, dan waktu
masak yang telah ditentukan. Pada proses ini digunakan patokan yaitu temperatur 180°C, tekanan 150 psi, lama pembakaran ± 2 jam. Patokan ini digunakan untuk pemasakan ban dengan ukuran 5.5 × 13 inch yang digunakan sebagai ban bemo / carry.
4.2 Pengelompokan Faktor
Dari gambaran masalah diatas maka kita dapat mengetahui bahwa ban vulkanisir dipengaruhi faktor-faktor penting yang memberikan efek terhadap kekuatan mekaniknya khususnya yang akan diuji adalah beban geser antara sambungan ban asli dengan vulkanisir. Faktor-faktor yang berpengaruh ini dapat dibedakan menjadi 2 berdasarkan jenisnya, yaitu faktor kendali dan faktor noise.
4.2.1 Faktor Kendali
Faktor kendali merupakan faktor utama yang akan diselidiki pengaruhnya terhadap respon. Faktor ini dapat dengan mudah dikendalikan.
Adapun faktor-faktor kendali dalam proses vulkanisir ban adalah:
• Temperatur masak/Suhu (A) dalam °Celcius
Temperatur masak disini yang dimaksud adalah temperatur masak pada saat ban berada dalam mal / cetakan.
• Tekanan (B) dalam per square inch (psi)
Tekanan yang dimaksud adalah tekanan yang diberikan mesin pada ban yang akan divulkanisir ketika berada dalam mal / cetakan.
• Lama masak (C) dalam jam/menit
Adalah lamanya pemasakan terhadap ban ketika berada di dalam mal / cetakan.
• Dalam garukan (D) dalam milimeter
Dalamnya penggarukan pada permukaan ban, yang dilakukan pada proses pra- vulkanisir.
Untuk menentukan level-level dari faktor-faktor kendali diatas adalah dengan cara melakukan percobaan awal, dimana dilakukan percobaan dengan ber- bagai macam setting faktor kendali. Percobaan awal ini bertujuan agar dapat diperoleh selang interval dari level-level yang ada sehingga hasil dari pengujian
tarik dapat terlihat perbedaannya. Karena sifat karet yang dapat berubah setelah dilakukannya pemasakan pada mal / cetakan, maka untuk menentukan nilai minimum dan maksimum dari masing-masing level dapat dilakukan secara visual saja. Sehingga hasil keseluruhannya dapat dilihat pada tabel 4.1. Penjelasannnya adalah sebagai berikut, yaitu:
Untuk level 1 atau yang terendah, A = 120°C, B = 120 psi, dan C = 60 menit karena ketika dilakukan percobaan menggunakan kombinasi dari level-level yang lebih rendah dari level tersebut, banyak ditemukan ban yang ketika dikeluarkan dari mal langsung terlepas sambungan karetnya, sehingga harus dilakukan pengerjaan ulang. Sedangkan pada level tertinggi, yaitu untuk A = 180°C, B = 150 psi, dan C = 120 menit. Jika dilakukan percobaan menggunakan kombinasi dari level-level yang lebih tinggi dari level-level tersebut ditemukan banyak masalah misalnya karet berubah struktur kimia menjadi lebih banyak mengandung karbon sehingga cepat aus karena suhu terlalu tinggi dan pemasakan terlalu lama, karena tekanan yang terlalu besar pada mal / cetakan dapat merusak mal / cetakan tersebut. Untuk faktor D standar yang digunakan adalah terendah 3 mm, karena dibawah 3 mm hasil garukan terlalu halus atau kurang kasar. Sedangkan untuk yang tertinggi 7 mm, merupakan batas maksimum karena nantinya pada penggunaan lem maupun karet plisir tidak efisien. Nilai dari level 2 merupakan nilai tengah dari yang terendah dan tertinggi.
Tabel 4.1.Pemilihan Level Faktor Kendali Level
Faktor
1 2 3
A 120°C 150°C 180°C
B 120 psi 135 psi 150 psi C 60 menit 90 menit 120menit
D 3 mm 5 mm 7 mm
4.2.2 Faktor Noise
Faktor Noise seperti diketahui merupakan faktor yang baik secara teknis maupun ekonomi sulit dikontrol atau terlalu mahal untuk dikontrol. Level dari
faktor-faktor noise ini dapat berubah-ubah dari suatu unit ke lainnya, dari suatu lingkungan ke lingkungan bahkan dari waktu ke waktu.
Adapun faktor-faktor yang dikelompokkan dalam faktor noise pada proses vulkanisir adalah:
4.2.2.1 Faktor Noise yang akan diteliti
• Faktor komposisi lem (E), untuk mengetahui apakah ada perbedaan antara penggunaan lem jenis X dan lem jenis Y yang paling sering digunakan oleh perusahaan.
Tabel 4.2.Pemilihan Faktor Noise Kategori Faktor
1 2
E X y
4.2.2.2 Faktor Noise yang tidak diteliti
• Tingkat kinerja pekerja, karena kemampuan dan semangat tiap pekerja berbeda satu sama lain, sehingga tidak dapat diatur maupun dikendalikan. Dan kinerja seorang pekerja tidak dapat stabil setiap harinya melainkan berubah- ubah tergantung situasi dan kondisi kerja yang dialami oleh pekerja tersebut.
• Ketepatan pengaturan mesin, misalnya terdapat kesalahan pengaturan karena human error maupun karena kondisi peralatan kerja yang kurang memadai.
Pada pengujian tarik juga diperlukan ketelitian dalam tera ulang mesin pengujian agar dapat dengan tepat mengukur hasil dari spesimen.
• Kondisi ban bekas yang akan divulkanisir, karena ada perbedaan antara ban bekas yang pernah divulkanisir dengan ban bekas yang belum pernah divulkanisir.
• Proses penuaan atau kerusakan pada bahan baku yang digunakan, karena bahan baku karet yang sudah lama dapat mengalami kerusakan yang membuat karet tidak dapat digunakan pada proses vulkanisir.
• Kondisi dan situasi penggunaan oleh konsumen, karena pada kondisi dan situasi yang berbeda, maka berbeda pula kerusakan atau kegagalan produk yang terjadi.
• Debu atau kotoran yang menempel pada saat penggarukan, hal ini terjadi karena sewaktu proses penyikatan setelah penggarukan masih ada kotoran atau debu yang menempel karena ketidaktelitian pekerja ataupun lingkungan kerja yang kotor. Adanya kotoran atau debu ini juga dapat menyebabkan lepasnya karet yang divulkanisir.
4.3 Fungsi Obyektif
Fungsi obyektif atau fungsi tujuan yang ingin dicapai dari diadakannya penelitian ini adalah untuk mencari dan menentukan level-level dari faktor-faktor yang signifikan terhadap kualitas ban yang dihasilkan. Sehingga karakteristik mutu yang ingin dioptimumkan adalah beban geser maksimum per mm² antara permukaan bawah karet vulkanisir dengan permukaan atas karet ban asli.
Diharapkan tingkat respon yang dihasilkan semakin besar semakin baik (Larger the better). Adapun rumusan fungsi obyektif yang digunakan seperti pada persamaan (2.3).
4.4 Matriks Orthogonal
Pada percobaan ini ada 4 faktor kendali yang masing-masing mempunyai 3 level. Untuk menentukan penggunaan matriks Orthogonal yang nantinya akan dipakai dalam percobaan maka perlu dihitung derajat bebas tiap faktor, sesuai dengan persamaan (2.9) didapat :
(
3 1)
8 4× − =f =
V
Karena VOA ≥Vf maka derajat bebas matriks Orthogonal yang sesuai harus lebih besar atau sama dengan 8. Matriks Orthogonal yang sesuai adalah L9
( )
34 .(Tabel aturan pemilihan matriks Orthogonal dapat dilihat pada lampiran 5).
Tabel 4.3.Matriks Orthogonal dari Faktor Kendali Eks. no. Faktor kendali
A B C D 1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 3 1 3 3 3 4 2 1 2 3 5 2 2 3 1 6 2 3 1 2 7 3 1 3 2 8 3 2 1 3 9 3 3 2 1 Dimana 1,2,3 merupakan level-level dari faktor kendali.
Tabel 4.4.Matriks dari Faktor Noise Faktor Noise Eks. no.
E
1 1 2 2
Dimana 1,2 merupakan jenis dari lem (x,y) yang merupakan faktor Noise
Pengaturan letak faktor kendali dan Noise yang ada dilakukan berdasarkan aturan standar matriks Orthogonal yang ada, meskipun begitu tiap- tiap perancang dapat mempunyai konfigurasi letak faktor yang berbeda. Tetapi perlu diperhatikan bahwa yang paling mendasar pada pengaturan kolom-kolom ini adalah bahwa kolom paling kiri disediakan untuk faktor yang mempunyai kesulitan paling tinggi pada pengesetannya. Semakin mudah pengesetan suatu level faktor naka diletakkan pada kolom yang semakin ke kanan, karena itu semakin ke kanan maka semakin sering level suatu faktor berganti. Contoh cara pembacaan dari matriks Orthogonal yaitu pada tabel 4.3, eksperimen ke-3 dilakukan percobaan dengan faktor A pada level 1 sedangkan untuk faktor B,C,D pada level 3.
4.5 Perencanaan Eksperimen
Setelah matriks Orthogonal yang sesuai dipilih, lalu dilanjutkan dengan perencanaan eksperimen dengan membuat matriks kombinasi faktor kendali dengan faktor Noise yang telah berisi level-level tiap faktor.
Karena ada 1 faktor Noise dengan 2 level maka dibuat blok pada matriks Orthogonal yang digunakan.
Tabel 4.5.Matriks Kombinasi Faktor Kendali dan Faktor Noise I
Lem x Lem y
Eks. no.
A B C D A B C D 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 1 2 2 2 3 1 3 3 3 1 3 3 3 4 2 1 2 3 2 1 2 3 5 2 2 3 1 2 2 3 1 6 2 3 1 2 2 3 1 2 7 3 1 3 2 3 1 3 2 8 3 2 1 3 3 2 1 3 9 3 3 2 1 3 3 2 1
Atau dapat pula ditulis dalam bentuk :
Tabel 4.6.Matriks Kombinasi Faktor Kendali dan Faktor Noise II Kendali Noise
Eks. no.
A B C D E 1 1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 1 3 1 3 3 3 1 4 2 1 2 3 1 5 2 2 3 1 1 6 2 3 1 2 1 7 3 1 3 2 1 8 3 2 1 3 1 9 3 3 2 1 1 10 1 1 1 1 2 11 1 2 2 2 2 12 1 3 3 3 2 13 2 1 2 3 2 14 2 2 3 1 2 15 2 3 1 2 2 16 3 1 3 2 2 17 3 2 1 3 2 18 3 3 2 1 2
