Pembuatan Komposit Polimer dengan Metode Hot Press Kelompok 5
Sulton Haykal Zidane1, M. Adib Maqfiroh2
PENDAHULUAN
Kehidupan manusia tidak terhindar dari penggunaan material polimer, mau itu kehidupan rumah tangga atau kebutuhan industri.
Polimer merupakan senyawa- senyawa yang tersusun dari molekul sangat besar yang terbentuk oleh penggabungan berulang dari banyak molekul kecil. Molekul yang kecil disebut monomer, dapat terdiri dari satu jenis maupun beberapa jenis [1].
Dalam aplikasinya polimer dapat digunakan dalam pembuatan komposit polimer. Di Indonesia material komposit banyak ditemukan di berbagai industri dan rumah tangga, contohnya pada bidang otomotif, aero modelling, perkakas dan kelautan sebagai pengganti bahan konvensional. Selain bahannya yang mudah didapatkan, komposit juga memiliki massa yang ringan, kuat, murah dan ramah lingkungan serta dapat dipadukan dengan serat- serat alam sebagai bahan penguatnya. Hal ini menjadi daya tarik bagi masyarakat untuk banyak dikembangkan sebagai bahan-bahan pengganti di berbagai bidang[7].
Komposit adalah kombinasi dari dua bahan atau lebih yang tersusun dengan fasa matrik dan penguat yang dipilih berdasarkan kombinasi sifat mekanik dan fisik masing- masing material penyusun untuk menghasilkan material baru dengan sifat yang unik dibandingkan sifat material dasar sebelum dicampur dan terjadi ikatan permukaan antara masing-masing material penyusun [2].
Komposit polimer dengan serat alam memiliki banyak keunggulan jika dibandingkan dengan komposit
sintetis. Perkembangan material komposit polimer sebagai pengganti logam dan karbon sangat menjadi perhatian, hal ini karena komposit polimer memiliki sifat mekanik yang cukup baik, memiliki sifat isolator panas dan suara, tahan korosi, serta dapat dijadikan sebagai penghambat listrik yang baik selain itu juga ramah lingkungan [3].
Pada praktikum kali ini, dilakukan pembuatan komposit polimer dengan metode hot press.
Proses pembuatan komposit ini di capai dengan penerapan panas dan tekanan pada prosesnya. Hal ini dapat dicapai setelah polimer meleleh terlebih dahulu.
Titik leleh adalah temperatur dimana zat padat berubah wujud menjadi zat cair pada tekanan satu atmosfer. Dengan kata lain, titik leleh merupakan suhu ketika fase padat dan cair sama-sama berada dalam kesetimbangan. Titik leleh zat padat adalah suhu di mana zat tersebut akan berubah wujud menjadi cair [10].
Pada pembuatan suatu spesimen polimer, sebuah kecacatan tidak dapat dihindari, berikut beberapa jenis cacat yang sering diidentifikasi dalam proses produksi plastik:
1. Warping (Penggelembungan):
Cacat ini terjadi ketika produk plastik mengalami deformasi atau penggelembungan yang tidak diinginkan setelah dikeluarkan dari cetakan. Hal ini bisa disebabkan oleh tegangan internal yang tidak merata dalam bahan plastik akibat perbedaan suhu selama proses pendinginan.
2. Short Shot (Pengisian Tidak
Cukup): Cacat ini terjadi ketika cetakan tidak terisi sepenuhnya oleh bahan plastik selama proses injeksi.
Ini bisa terjadi karena aliran plastik terhambat atau waktu pengisian yang tidak memadai.
3. Sink Marks (Cekungan): Cacat ini muncul sebagai cekungan pada permukaan produk akhir.
Biasanya terjadi ketika bagian produk yang lebih tebal mendingin lebih lambat daripada bagian yang lebih
tipis, menyebabkan
penyusutan dan cekungan.
4. Burn Marks (Tanda Pijar):
Cacat ini terjadi ketika bahan plastik terbakar selama proses injeksi. Biasanya disebabkan oleh suhu cetakan yang terlalu tinggi, waktu residen plastik yang terlalu lama dalam cetakan, atau tekanan injeksi yang terlalu tinggi.
5. Voids (Ruang Kosong): Cacat ini muncul sebagai ruang kosong di dalam produk plastik akhir. Hal ini bisa disebabkan oleh udara yang terperangkap selama proses pengisian, kelebihan tekanan, atau ketidaksesuaian antara desain cetakan dan material yang digunakan.
6. Flash (Kilap): Cacat ini terjadi ketika bahan plastik meluap dari celah cetakan dan membentuk "kilap" yang berlebihan pada produk akhir.
Biasanya disebabkan oleh tekanan injeksi yang terlalu
tinggi atau
ketidaksempurnaan cetakan.
7. Gate Blush (Goresan Pintu Injeksi): Cacat ini muncul sebagai goresan atau bekas pintu injeksi pada permukaan produk akhir. Hal ini bisa terjadi karena kekasaran atau ketidaksempurnaan pada pintu injeksi, suhu yang tidak
tepat, atau tekanan injeksi yang tidak seimbang. [4]
Bahan baku yang akan digunakan pada praktikum ini adalah LDPE (Low Density Polyethylene).
Gambar 1. Lambang LDPE [6]
Plastik jenis Low Density Polypropylene (LDPE) banyak dipakai untuk membuat tempat makanan, plastik kemasan, botol-botol yang lembek, tutup plastik, kantong/tas kresek dan plastik tipis lainnya.
Luasnya penggunaan ini
mengakibatkan jumlah limbah jenis plastik LDPE sangat besar sehingga potensial digunakan sebagai bahan baku konstruksi [8]. LDPE memiliki nilai densitas lebih kecil dari air murni sekitar 0.920 g/cm3 [5]. Titik leleh LDPE adalah 115°C, dan memiliki ketahanan kimia yang sangat tinggi [9]. Plastik LDPE mempunyai sifat fleksibilitas yang baik, kuat, serta memiliki resistensi yang baik terhadap reaksi kimia [8].
Praktikum ini bertujuan agar kami dapaat membuat komposit polimer dengan mesin hot press dan dapat menentukan dimensi dari pelat
komposit polimer dengan
menggunakan alat ukur.
METODE
Praktikum dengan judul Pembuatan Komposit Polimer dengan Metode Hot Press telah kami lakukan di Laboratorium Polimer, Gedung B lantai 3, Kampus Politeknik STMI Jakarta, Rabu 18 Oktober 2023.
Secara garis besar, praktikum yang dilakukan meliputi pengoprasian mesin hot press, pengukuran dimensi
dan massa dari spesimen yang dibuat.
Spesimen dibuat menggunakan metode hot press, yaitu proses pembentukan komposit dengan penerapan panas dan tekanan.
Ketelitian dan kehati-hatian diperlukan agar tidak terjadinya
kecelakaan kerja saat
mengoperasikan mesin hot press.
Alat utama yang kami gunakan pada praktikum ini yaitu mesin manual forming yang merupakan mesin hot press itu sendiri. Dibantu dengan peralatan pendukunnya seperti 1 pelat cetakan spesimen, 2 pelat penutup cetakan, 2 buah pisau kape, 1 buah penggaris atau mistar, 1 buah jangka sorong, 1 buah gunting, neraca digital, 2 sarung tangan safety, 2 buah gelas plastik.
Bahan polimer yang kami gunakan pada praktikum ini yaitu LDPE (Low Density Polyethylene) yang berbentuk pelet sebanyak 75,808 gram.
Tahap Persiapan Bahan
Pertama-tama kami mencari tahu berapa banyak pelet LDPE yang kami butuhkan untuk membuat spesimen komposit dengan cara mengukur dimensi pelat cetakan menggunakan penggaris dan jangkasorong.
V=p . l. t (1)
Data yang kami dapat dari mengukur dimensi pelat cetakan yaitu panjangnya dan lebarnya 20 cm karena cetakannya yang berbentuk persegi dan tebal pelat cetakannya 0,206 cm. Dengan menggunakan persamaan (1) maka didapat volume cetakan tersebut adalah 82,4 cm3. Dari situ kami menggunakan persamaan berikut :
ρ=m V
(2)
Dari persamaan (2) didapat :
m=ρ . V (3)
Menggunakan persamaan (3) untuk mencari massa pelet yang kami butuhkan dengan datanya yaitu
volumenya 82,4 cm3 dan densitas dari LDPE yaaitu 0,92 gram/cm3. Sehingga didapat massa LDPE yang kami butuhkan yaitu sebanyak 75,808 gram LDPE.
Pelet LDPE diambil
menggunakan gelas plastik lalu dibagi ke dalam gelas plastik lainnya untuk mengukur massa pelet yang kami butuhkan dengan cara menimbang massa gelas plastik
kosong terlebih dahulu
menggunakan neraca digital, didapat massa gelas plastik kosong adalah 3,7 gram ditambah dengan massa pelet LDPE yang kami butuhkan yaitu 75,808 gram, sehingga massa yang kami butuhkan untuk setelah ditimbang dengan gelas plastiknya yaitu 79,508 gram.
Membersihkan cetakan dari sisa- sisa polimer yang menempel dari praktikum sebelumnya.
Tahap Pembuatan Spesimen
Langkah awal dari tahap ini yaitu menyiapkan mesin manual forming untuk siap berkejar. Pertama, menghubungkan kepala kabel mesin manual forming ke sumber listrik terdekat seperti stopkontak, lalu nyalakan mesin dengan menekan tombol power utama. Setelah menyala , menekan tomnol pemanas atas dan pemanas bawah diikuti dengan menyeting temperatur pemanas atas dan pemanas baawah menjadi 140 °C, temperatur tersebu didapat dari menambahkan sekitar 20-40 °C diatas titik leleh LDPE yaitu 120 °C . Hal tersebut dilakukan untuk mengantisipasi jika terjadinya kesalahan pengukuran pada indikator temperatur yang ada pada
mesin manual forming
mempertimbangkan usia mesin yang sudah cukup tua, dan pertimbangan lainnya seperti memastikan pelet LDPE meleleh seluruhnya sehingga pembentukan spesimen dapat berjalan lancar.
Gambar 2. Mesin Manual Forming Setelah menunggu pemanas atas dan pemanas bawah untuk mencapai suhu yang kami tentukan yaitu 140
°C, kami mulai mengisi cetakan yang dialasi dengan sebuah pelat penutup cetakan dengan pelet LDPE yang sudah kami siapkan dengan mendistribusikannya secara merata keseluruh bagian cetakan. Setelah cetakan terisi, cetakan kami tutup dengan pelat penutup cetakan lainnya dan mengaturnya agar posisi antara pelat cetakan dengan kedua pelat penutupnya sejajar, sehingga saat cetakan ditekan maka tekanan akan merata ke seluruh bagian cetakan. Selanjutnya kami memastikan apakah pressure relief valve pada dongkrak hidrolik sudah tertutup sebelum menaikkan tekanannya. Setekah tertutup, kami menaikkan tekanan pada dongkrak hidrolik dengan cara menaik- turunkan tuas pada dongkrak hidrolik hingga kedua pelat penutup menekan rapat pelat cetakan yang berada di tengahnya dan pressure gauge menunjukkan angka 0 kgf/cm2, dibarengi dengan menyalakan timer yang sudah di set pada 15 menit sebelumnya.
5 menit sudah terlewati, kami menaikkan tekanan yang sebelumnya pada angka 0 kgf/cm2, dinaikkan
menjadi 100 kgf/cm2, dengan cara menaik-turunkan tuas kembali hingga pada tekanan yang diinginkan. Lalu 10 menit terlewati, tekanan dinaikkan kembali dari 100 kgf/cm2 menjadi 200 kgf/cm2 dengan cara yang sama dengan sebelumnya.
Lalu menunggu hingga timer 15 menit berbunyi yang menandakan bahwa pemanasan sudah selesai.
Tahap Penyelesaian
Setelah timer 15 menit berbunyi, kami mematikan tombol timer. Lalu mematikan tombol pemanas atas dan pemanas bawah. Setelah itu menekan tombol water untuk melakukan penginan pada pemanas atas dan pemanas bawah pada mesin. Buka keran untuk mengalirkan air ke kedua pemanas.
Lalu menunggu hingga temperatur pemanas atas dan pemanas bawah mencapai ± 70°C. Setelah menunggu selam kurang lebih 8 menit, temperatur kedua pemanas sudah menunjukan angka ± 70°C. Maka keran air dapat ditutup dan tombol water dapat dimatikan. Setelah itu membuka pressure relief valve untuk menurunkan tekanan sehingga pelat pemanas bawah yang menekan ke atas turun dengan sendirinya. Lalu mengeluarkan pelat cetakan beserta kedua pelat penutup dengan hati-hati menggunakan sarung tangan safety dikarenakan suhu pelat cetakan maupun pelat pemanas atas dan pemanas bawah yang masih cukup panas untuk diambil menggunakan tangan kosong. Setelah pelat cetakan dingin, buka cetakan dari kedua pelat penutup menggunakan bantuan alat seperti pisau kape. Setelah cetakan terbuka dari kedua pelat penutup, keluarkan spesimen dari cetakan dan rapihkan spesimen dari polimer yang meluber keluar cetakan menggunakan gunting. Setelah spesimen dirapihkan, kami mulai menimbang massa spesimen menggunakan neraca digital dan mengukur dimensi spesimen
menggunakan mistar atau penggaris dan jangkasorong.
Terakhir, merapihkan kembali peralatan setelah digunakan, mencabut kepala kabel mesin manual forming dari stopkontak dan membuang semua residu polimer yang tidak terpakai ke tempat sampah.
HASIL DAN PEMBAHASAN Praktikum kali ini menghasilkan sebuah spesimen pelat LDPE.
Setelah kami amati spesimen tersebut, kami segera melakukan pengukuran kepada spesimen.
Pengukuran pertama, kami mengukur massa speimen LDPE menggunakan neraca digital, diikuti pengukuran dimensi spesimen LDPE
menggunakan mistar dan
jangkasorong.
Gambar 3. Spesimen Pelat LDPE Dapat diamaati, spesimen pelat LDPE yang kami buat tidak begitu sempurna. Kecacatan yang terdapat pada spesimen plat kami yaitu pertama, terlihat pada sisi pojok kanan atas dan bawah spesimen yang terlihat bahwa pelet LDPE yang belum meleleh dengan sempurna, dan yang kedua terlihat pada pinggiran setiap sisi pelat yang terlihat adanya ruang hampa di dalam spesimen pelat LDPE. Kami berasumsi hal ini disebabkan karena pemilihan temperatur pemanas yang kurang tinggi , sehingga menyebabkan pelet LDPE tidak meleleh dengan sempurna dan kurang meratanya distribusi pelet LDPE di setiap sisi cetakan. Kedua
hal tersebut menyebabkan pelet LDPE kurang meleleh sehingga susah untuk dibentuk dengan tekanan dan menyebabkan juga masih adanya gelembung udara yang membentuk ruang hampa di dalam spesimen plat saat spesimen terbentuk.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Dimensi Spesimen Pelat LDPE
No Panjang (mm)
Lebar (mm)
Tebal (mm)
1 199 195 2,52
2 197 199 2,6
3 195 197 2,7
Rata- rata
197 197 2,61
Hasil pengukuran massa spesimen pelat LDPE yang kami dapat adalah 75,02 gram, panjang dan lebar rata-rata dari spesimen pelat adalah 197 mm, dan tebal rata- rata dari spesimen pelaat adalah 2,61 mm. Semua hasil pengukuran di atas berbeda dengan data awalnya. Massa spesimen yang seharusnya seberat 75,808 gram berkurang menjadi 75,02 gram. Panjang cetakan yang memiliki panjang 200 mm menghasilkan spesimen dengan panjang rata-rata 197 mm, lebar cetakan yang memiliki lebar 200 mm menghasilkan spesimen dengan lebar rata-rata 197 mm, dan tebal cetakan yang memiliki tebal 206 mm menghasilkan spesimen dengan tebal yang bervariasi dengan rata-rata tebalnya 206 mm.
Kami beranggapan bahwa berkurangnya massa spesimen pelat LDPE diakibatkan banyaknya polimer yang meluber keluar dari cetakan saat proses penekanan, hal tersebut diakibatkan karena adanya perbedaan ketinggian pada pelet LDPE saat bearada di cetakan sehingga polimer meluber keluar dan beberapa area pada cetakan juga kekurangan polimer untuk membentuk spesimen, sehingga ada beberapa bagian pada spesimen yang belum terbentuk, dan juga ada yang memiliki ruang hampa. Jika saja kami mendistribusikan pelet LDPE dengan sangat merata tanpa adanya penumpukan pelet dan memilih temperatur pemanasan yang lebih
tinggi, mungkin kami bisa membuat spesimen pelat LDPE yang lebih bagus lagi dibanding dengan yang kami miliki sekarang. Oleh karena itu, diperlukannnya ketelitian lebih tinggi dalam melakukan setiap langkah dari praktikum yang satu ini.
SIMPULAN
Sudah berhasil dilakukannya praktikum pembuatan spesimen komposit polimer menggunakan metode hot press walaupun yang kami buat bukanlah sebuah komposit. Praktikum dilakukan dengan menggunakan mesin utama yaitu mesin manual forming. Karena mesin manual forming merupakan mesin yang menggunakan prinsip penekanan dan pemanasan, maka perlunya kehati-hatian tinggi agar tidak terjadinya kecelakaan kerja yang tidak dinginkan terjadi. Untuk mendapatkan hasil yang bagus, diperlukannya untuk terlebih dahulu memahami setiap langkah kerja dari percobaan ini. Pengukuran dimensi spesimen ataupun pengukuran lainnya yang melibatkan alat ukur, memerlukan tingkat ketelitian yang tinggi karen hal tersebut dapat menentukan hasil akhir dari pembuatan spesimen tersebut.
Walaupun tidak sempurna, spsimen pelat LDPE yang kami buat dapat dikatakan hasil yang bagus, hanyak membutuhkan perbaikan sedikit pada tahap awal pembuatan, maka mungkin saja hasil spesimen kami akan jauh lebih bagus.
Kesulitan yang kami hadapi dalam praktikum kali ini mungkin ada pada saat pendistribusian pelet LDPE kedalam pelat cetakan spesimen dan mensejajarkan pelat cetakan dan penutupnya dengan pelat pemanas atas dan pemanas bawah karena dari situ yang menentukan hasil akhir dari spesimen pelat LDPE kami yang didapatkan.
DAFTAR RUJUKAN
[1] M. Aigah Ameilia, Rafi Rajfan H.,
Nurul Aisha, Salma Aulia R., dan P.
Alya Rosyidi, “Identifikasi Polimer Tekstil,”Jurnal Teknologi Rekayasa Proses, vol. 1, no. 1 Juni 2021.
[2] “Material Komposit” [Online].
Avaible: https://lib.ui.ac.id/file?
file=digital/135671-T%2027938- Penggunaan%20komposit-Tinjauan
%20literatur.pdf
[3] Mochamad Sulaiman, Muhammad Hudan Rahmat,”KAJIAN POTENSI
PENGEMBANGAN MATERIAL
KOMPOSIT POLIMER DENGAN SERAT ALAM UNTUK PRODUK OTOMOTIF”.2018.
[4] Muhammad Ikhsan, M. Aqdar Fitrah,
Sura Prawira.”STUDI
EKSPERIMENTAL PENINGKATAN TEMPERATUR TERHADAP HASIL INJEKSI MOLDING PLASTIK PE, PP,
DAN HDPE’’.Jurnal
Tematis(Teknologi, Manufaktur dan Industri).vol. 4 no. 2.2023.
[5] Lucky Zaehir Maulana, Agus Yulianto, dan Sulhadi.”Aplikasi Low Density Polyrthylene (LDPE) Pada Pembuatan Magnet ferrite Komposit”. Jurnal Sains Dasar. Vol 2.
No. 1. Hal 72-78.2013.
] Dimitris S. Achilias et al.” Recent Advances in the Chemical Recycling of Polymers (PP, PS, LDPE, HDPE, PVC, PC, Nylon, PMMA)”. DOI:
10.5772/33457
] Novi Laura Indrayani, Mohamad Rifky Handriyanto, R. Hengki Rahmanto, dan Riri Sadiana.”STUDI PENGARUH VARIASI TEMPERATUR HOT PRESS TERHADAP SIFAT
KETANGGUHAN KOMPOSIT
POLYPROPYLENE BERPENGUAT
SERAT PELEPAH
SAWIT”.Momentum. Vol 18. No. 2.
Oktober. Hal 128-133.2022.
[8] Budhi Indrawijaya, Ahmad Wibisana, Agustina Dyah Setyowati, Didik Iswadi, Deno Prianto Naufal, Desi Pratiwi1.”PEMANFAATAN LIMBAH
PLASTIK LDPE SEBAGAI
PENGGANTI AGREGAT UNTUK
PEMBUATAN PAVING BLOK
BETON”. Jurnal Ilmiah Teknik Kimia
UNPAM. Vol 3. No. 1. Oktober. Hal 1- 7.Januari. 2019.
[9] Arif Setyo Nugroho,” PENGOLAHAN LIMBAH PLASTIK LDPE DAN PP UNTUK BAHAN BAKAR DENGAN CARA PIROLISIS”. Jurnal Litbang Sukowati,vol. 4, No. 1. Hal 91-100, November,2020.
[10] Dyvia Rosa Lumbanstone,” Laporan Praktikum Penentuan Titik didih dan Titik Leleh”[Online], Avaible : https://www.academia.edu/12027447/
Laporan_Praktikum_Penentuan_Titik_
didih_dan_Titik_Leleh
