bab 1-5 (1).pdf

ANALISA PENGARUH PARAMETER TEKANAN DAN WAKTU PENEKANAN TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN CACAT PENYUSUTAN DARI PRODUK INJECTION MOLDING BERBAHAN POLYETHYLENE (PE) Diajukan untuk melengkapi sebagian persyaratan dalam menyelesaikan program Strata-1 (S1) pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

SKRIPSI Oleh Sendi Dwi Oktaviandi 3331071008

JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA 2012

Pernyataan Keaslian Skripsi

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Sendi Dwi Oktaviandi NIM

: 3331071008

Menyatakan bahwa Skripsi dengan judul ANALISA PENGARUH PARAMETER TEKANAN DAN WAKTU PENEKANAN TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN CACAT PENYUSUTAN DARI PRODUK INJECTION MOLDING BERBAHAN POLYETHYLENE (PE)

Adalah benar hasil karya sendiri dan tidak ada duplikat dari karya orang lain, kecuali untuk bagian yang telah disebutkan sumbernya.

Cilegon, April 2012

Sendi Dwi Oktaviandi NPM 3331071008

ABSTRAK

Injection molding adalah salah satu operasi yang paling umum dan serba guna untuk produksi massal pada komponen plastik yang komplek dengan toleransi dimensional yang sempurna. Pada proses injection molding, parameter waktu dan penekanan merupakan salah satu parameter penting yang harus diperhatikan untuk keberhasilan proses produksi melalui injection molding. Metode yang digunakan adalam menggunakan response surface methodology . metode ini merupakan suatu proses perencanaan percobaan untuk memperoleh data yang tepat sehingga dapat dianalisa dengan metode statistik serta kesimpulan yang diperoleh dapat bersifat objektif dan valid. Dari hasil penelitian didapat kesimpulan bahwa Parameter tekanan dan waktu penekanan hanya memberi pengaruh terhadap sifat mekanik flexural strength dan flexural modulus spesimen. Dari segi nilai properties yang dihasilkan spesimen no.4 yang memiliki nilai properties terbaik. Dan dari data output analisis shrinkage dengan menggunakan RSM didapat kesimpulan bahwa bahwa kedua parameter proses tersebut mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap terjadinya shrinkage. Dari hasil optimasi menggunakan fitur response surface optimizer didapat hasil setting parameter optimal adalah waktu penekanan: 1,6898 (s), tekanan: 78,2290 (bar). Kata kunci: injection molding, shrinkage, pressure, injection time, response surface methodology

KATA PENGANTAR

Bismillahirrahmannirrahim Segala puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, karunia serta nikmat-Nya sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik yang berjudul “Analisa Pengaruh Parameter Tekanan dan Waktu Penekanan Terhadap Sifat Mekanik dan Cacat Dari Produk Injection Molding Berbahan Polyethilene (PE)”. Penulisan tugas akhir ini, merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa. Tersusunnya tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, baik langsung maupun tidak langsung, untuk itu ucapan terima kasih kepada : 1. Bapak Sunardi, ST., M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa. 2. Bapak Slamet Wiyono, ST., MT selaku dosen pembimbing I yang senantiasa memberikan koreksi dan bimbingannya. 3.

Bapak Erwin, ST., MT. selaku koordinator tugas akhir dan sekaligus sebagai Pembimbing II. Terimakasih atas segala bimbingan dan masukannya.

4.

Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Teknik Mesin Universitas Sultan ageng Tirtayasa yang telah memberikan ilmu perkuliahan kepada penulis semasa kuliah.

5. Orang tua, serta keluarga yang telah memberikan dukungan baik moral maupun materil yang tidak akan pernah tergantikan. 6. Bapak Sinema Madrofa selaku pembimbing lapangan P.T Indragraha Nusa Plasindo.

i

7. Mas Budi, selaku pembimbing pengujian dari Laboratorium Uji Polimer yang telah membantu dalam pengujian. 8. Tak lupa rekan-rekan seperjuangan Teknik Mesin angkatan 2007 yang telah memberikan dukungan serta bantuan dikala susah dan senang. 9. Dan terakhir kepada seluruh pihak yang telah membantu dalam pembuatan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih sangat jauh dari sempurna, maka dari itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun, agar penulis dapat mengetahui dimana saja kekurangan laporan ini. Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat berguna serta bermanfaat khususnya bagi penulis, dan bagi para pembaca pada umumnya.

Cilegon, April 2012

Penulis

ii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK KATA PENGANTAR .....................................................................................

i

DAFTAR ISI ....................................................................................................

iii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................

vi

DAFTAR TABEL ............................................................................................

ix

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG................................................. BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Masalah ..............................................................

1

1.2

Rumusan Masalah ......................................................................

2

1.3

Batasan Masalah..........................................................................

2

1.4

Maksud dan Tujuan Penelitian ...................................................

3

1.5

Sistematika Penelitian .................................................................

3

BAB II 2.1

2.5

xi

LANDASAN TEORI Pengertian Umum Tentang Polimer…………………………....

5

2.2 Polimer Termoplastik, Termoset dan Elastomer .........................

6

2.2.1

Polimer Termoplastik ......................................................

7

2.2.2

Polimer Termoset ............................................................

7

2.2.3

Polimer Elastomer ..........................................................

8

2.3

Polietilen ......................................................................................

8

2.4

Sifat Mekanik Polimer .................................................................

10

Proses Pembentukan Polimer ..................................................................

12

2.5.1 Injection Molding………………………………………….

12

2.5.2 Blow Molding……………………………………………...

14

2.5.3 Extrusion Molding…………………………………………

16

2.5.4 Blown Film Molding……………………………………...

17

2.5.5 Sheet Forming……………………………………………...

19

2.5.6 Thermoforming……………………………………………

19

2.5.7 Vacuum Forming…………………………………………..

21

iii

2.6

2.5.8 Rotational Molding………………………………………...

21

2.5.9 Transfer Molding…………………………………………..

23

Konstruksi Mesin Injection Molding …………………………....

24

2.6.1 Injection Unit………………………………………………. 24

2.7

2.8

BAB III

2.6.2 Clamping Unit ....................................................................

26

2.6.3 Mold Unit............................................................................

27

Cacat Produk Injection Molding ..................................................

28

2.7.1 Cacat Penyusutan (Shrinkage) ............................................

30

Design of Experiment (DOE) ......................................................

31

2.8.1 Metode Response Surface ...................................................

32

2.8.2 Analysis of Variance (ANOVA).........................................

36

METODE PENELITIAN

3.1

Diagram Alir Penelitian ...............................................................

3.2

Tahap Persiapan........................................................................

38

3.3

Design of Experiment................................................................

38

3.3.1 Penentuan Nilai Parameter Proses.....................................

38

3.3.2 Penentuan Desain Faktorial...............................................

38

3.4

Prosedural Preparasi Spesimen...................................................

39

3.5

Tahap Pelaksanaan Pengujian dan Pengambilan Data

3.6

BAB IV

37

di Lapangan...............................................................................

42

3.5.1 Bahan Baku Spesimen Yang Digunakan..........................

42

Pelaksanaa Pengujian................................................................

43

3.6.1 Uji Tarik..........................................................................

43

3.6.2 Uji Tekan........................................................................

45

3.6.3 Uji Lentur.......................................................................

46

HASIL DAN ANALISA PENELITIAN

4.1

Hasil Penelitian Dan Pengujian Sifat Mekanik .............................

49

4.2

Hasil Pengujian Tarik ....................................................................

51

4.3

Hasil Pengujian Tekan ..................................................................

53

4.4

Hasil Pengujian Lentur ..................................................................

57

4.5

Pengolahan Data Hasil Setiap Pengujian ......................................

59

iv

4.5.1

Uji Tarik Dengan ASTM D638.......................................

59

4.5.2

Uji Tekan Dengan ASTM D695 .....................................

65

4.5.3

Uji Lentur Dengan ASTM D6272 ..................................

93

4.6

Analisa Shringkage…………………………………………….. 100

4.7

Optimasi Setting Parameter....................................................... 101

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan ................................................................................. 103

5.2

Saran..... ....................................................................................... 104

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Klasifikasi Material Polimer ....................................................

6

Gambar 2.2

Bijih Plastik Polietilen .............................................................

9

Gambar 2.3

Grafik Tegangan-Regangan Polimer........................................

11

Gambar 2.4

Bagian Utama Mesin Injection Molding ..................................

13

Gambar 2.5

Skematik Proses Injection Molding ........................................

14

Gambar 2.6

Skematik dari Proses Extruksion Blow Molding .....................

15

Gambar 2.7

Skematik dari Proses Injection Blow Molding ............... …….

15

Gambar 2.8

Skematik dari Proses Stretch Blow Molding ..........................

16

Gambar 2.9

Mesin Extrussion Molding Beserta Bagian-bagiannya ............

17

Gambar 2.10 Skematik Proses Blown Film Molding ....................................

18

Gambar 2.11 Skematis Proses Sheet Forming ...............................................

19

Gambar 2.12 Skematis Proses Thermoforming .............................................

20

Gambar 2.13 Produk Hasil Thermoforming ..................................................

20

Gambar 2.14 Skematis Proses Vacum Forming ............................................

21

Gambar 2.15 Skematis Proses Rational Molding ..........................................

23

Gambar 2.16 Produk Hasil Proses Rotational Molding .................................

23

Gambar 2.17 Skematis Proses Transfer Molding ..........................................

24

Gambar 2.18 Bagian-bagian Mesin Injection Molding .................................

25

Gambar 2.19 Bagian-bagian Injection Unit ...................................................

25

Gambar 2.20 Skematis dan Bagian-bagian dari Clamping Unit ....................

26

Gambar 2.21 Bagian Utama dari Mold Unit ..................................................

27

Gambar 2.22 Faktor yang Mempengaruhi Cacat Penyusunan .......................

31

Gambar 2.23 Ilustrasi Perkiraan Daerah Response Orde Pertama.................

34

Gambar 3.1

Diagram Alir Penelitian ...........................................................

37

Gambar 3.2

Tampilan Monitor Saat Penyetelan Variasi Tekanan...............

41

Gambar 3.3

Tabung Hopper.........................................................................

41

Gambar 3.4

Spesimen yang Digunakan .......................................................

43

Gambar 3.5

Bentuk Spesimen Pengujian Menurut ASTM D638 Type IV .

44

vi

Gambar 3.6

Universal Testing Machine. .....................................................

45

Gambar 3.7

Dial Indikator Digital ..............................................................

45

Gambar 3.8

Sistematika Pengujian Tekan Berdasarkan ASTM D695 ........

46

Gambar 3.9

Metode Uji Lentur Satu Titik ...................................................

47

Gambar 3.10 Metode Uji Lentur Beban Dua Titik ........................................

47

Gambar 3.11 Metode Uji Lentur Momen Murni ...........................................

47

Gambar 3.13 Skematik Uji Lentur berdasarkan ASTM D6272.....................

48

Gambar 4.1

(a) Spesimen No. 1 dan (b) Spesimen No. 5 ............................

50

Gambar 4.2

Model Perpatahan yang Terjadi pada Spesimen ......................

53

Gambar 4.3

Kondisi Aktual Spesimen Setelah Pengujian ...........................

56

Gambar 4.4

Contour Plot untuk Tensile Strength vs Parameter ..................

60

Gambar 4.5

Surfacr Plot untuk Tensile Strength vs Parameter ...................

61

Gambar 4.6

Residual Plots untuk Tensile Strength .....................................

61

Gambar 4.7

Contour Plot untuk Tensile Elongation vs Parameter ..............

63

Gambar 4.8

Surface Plot untuk Tensile Elongation vs Parameter ...............

64

Gambar 4.9

Residual Plots untuk Elongation ..............................................

64

Gambar 4.10 Contour Plot untuk Tensile Strength 5kg vs Parameter ...........

66

Gambar 4.11 Surface Plot untuk Tensile Strength 5kg vs Parameter ............

67

Gambar 4.12 Residual plots untuk tensile strength 5kg................................

67

Gambar 4.13 Contour Plot untuk Modulus Young 5kg vs Parameter ...........

70

Gambar 4.14 Surface Plot untuk Modulus Young 5kg vs Parameter ............

70

Gambar 4.15 Residual Plots Untuk Modulus Young 5kg..............................

71

Gambar 4.16 Contour Plot untuk Deflection 5kg vs Parameter ....................

73

Gambar 4.17 Surface Plot untuk Deflection 5kg vs Parameter .....................

73

Gambar 4.18 Residual Plots untuk Deflection 5kg ........................................

74

Gambar 4.19 Contour Plot untuk Tensile Strength 10kg vs Parameter .........

76

Gambar 4.20 Surface Plot untuk Tensile Strength 10kg vs Parameter ..........

76

Gambar 4.21 Residual Plots untuk Tensile Strength 10kg ...........................

77

Gambar 4.22 Contour Plot untuk Modulus Young 10kg vs Parameter .........

79

Gambar 4.23 Surface Plot untuk Modulus Young 10kg vs Parameter ..........

79

Gambar 4.24 Residual Plots untuk Modulus Young 10kg ............................

80

vii

Gambar 4.25 Contour Plot untuk Deflection 10kg vs Parameter ..................

82

Gambar 4.26 Surface Plot untuk Deflection 10kg vs Parameter ...................

83

Gambar 4.27 Residual Plots untuk Deflection 10kg ......................................

83

Gambar 4.28 Contour Plot untuk Tensile Strength 15kg vs Parameter .........

86

Gambar 4.29 Surface Plot untuk Tensile Strength 15kg vs Parameter ..........

86

Gambar 4.30 Residual Plots untuk Tensile Stength 15kg ..............................

87

Gambar 4.31 Contour Plot untuk Modulus Young 15kg vs Parameter .........

89

Gambar 4.32 Surface Plot untuk Modulus Young 15kg vs Parameter ..........

89

Gambar 4.33 Residual Plots untuk Modulus Young 15kg ............................

90

Gambar 4.34 Contour Plot untuk Deflection 15kg vs Parameter ..................

92

Gambar 4.35 Surface Plot untuk Deflection 15kg vs Parameter ...................

92

Gambar 4.36 Residual Plots untuk Deflection 15kg ......................................

93

Gambar 4.37 Contour Plot untuk Flexural Strength vs Parameter ................

95

Gambar 4.38 Surface Plot untuk Flexural Strength vs Parameter .................

96

Gambar 4.39 Residual Plots untuk Flexural Strength ....................................

96

Gambar 4.40 Contour Plot untuk Flexural Modulus vs Parameter ................

98

Gambar 4.41 Surface Plot untuk Flexural Modulus vs Parameter .................

99

Gambar 4.42 Residual Plots untuk Flexural Modulus ...................................

99

Gambar 4.43 Grafik Respon Optimal..........................................................

viii

102

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

Kekuatan Tarik, Tekan, Lentur Bahan Polimer Polietilen ......

12

Tabel 3.1

Desain Faktorial .......................................................................

39

Tabel 3.2

Kecepatan Penekanan dan Waktu Penginjeksian yang divariasikan ..................................................................................................

40

Tabel 3.3

Sifat Mekanik Dasar Polietilen Jenis HDPE ............................

43

Tabel 3.4

Dimensi Spesimen Pengujian Menurut ASTM D638 type IV .

44

Tabel 4.1

Variabel Spesimen yang Mengalami Kegagalan .....................

49

Tabel 4.2

Nilai Tensile Properties dan Hasil Pengujian Tarik .................

52

Tabel 4.3

Hasil Pengujian Tekan dengan Beban 5kg...............................

54

Tabel 4.4

Hasil Pengujian Tekan dengan Beban 10kg.............................

54

Tabel 4.5

Hasil Pengujian Tekan dengan Beban 15kg.............................

55

Tabel 4.6

Hasil Pengujian Lentur .............................................................

58

Tabel 4.7

ANOVA untuk Tensile Strength ..............................................

59

Tabel 4.8

Koefisien Regresi untuk Tensile Strength................................

59

Tabel 4.9

ANOVA untuk Elongation.......................................................

62

Tabel 4.10

Koefisien Regresi untuk Elongation ........................................

62

Tabel 4.11

ANOVA untuk Tensile Strength 5kg .......................................

65

Tabel 4.12

Koefisien Regresi untuk Tensile Strength 5kg.........................

66

Tabel 4.13

ANOVA untuk Modulus Young 5kg .......................................

65

Tabel 4.14

Koefisien Regresi untuk Modulus Young 5kg .........................

69

Tabel 4.15

ANOVA untuk Deflection 5kg ................................................

71

Tabel 4.16

Koefisien Regresi untuk Deflection 5kg ..................................

72

Tabel 4.17

ANOVA untuk Tensile Strength 10kg .....................................

74

Tabel 4.18

Koefisien Regresi untuk Tensile Strength 10kg.......................

75

Tabel 4.19

ANOVA untuk Modulus Young 10kg .....................................

77

Tabel 4.20

Koefisien Regresi untuk Modulus Young 10kg .......................

78

Tabel 4.21

ANOVA untuk Deflection 10kg ..............................................

81

Tabel 4.22

Koefisien Regresi untuk Deflection 10kg ................................

81

ix

Tabel 4.23

ANOVA untuk Tensile Strength 15kg .....................................

84

Tabel 4.24

Koefisien Regresi untuk Tensile Strength 15kg.......................

85

Tabel 4.25

ANOVA untuk Modulus Young 15kg .....................................

87

Tabel 4.26

Koefisien Regresi untuk Modulus Young 15kg .......................

88

Tabel 4.27

ANOVA untuk Deflection 15kg ..............................................

90

Tabel 4.28

Koefisien Regresi untuk Deflection 15kg ................................

91

Tabel 4.29

ANOVA untuk Flexural Strength ............................................

94

Tabel 4.30

Koefisien Regresi untuk Flexural Strength ..............................

94

Tabel 4.31

ANOVA untuk Flexural Modulus ............................................

97

Tabel 4.32

Koefisien Regresi untuk Flexural Modulus .............................

97

Tabel 4.33

Parameter yang Mengalami Shrinkage .................................... 100

Tabel 4.34

ANOVA untuk Shrinkage ........................................................ 100

Tabel 4.35

Koefisien Regresi untuk Shrinkage .......................................... 101

Tabel 5.1

Parameter yang Mengalami Shrinkage .................................... 103

x

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Masalah Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat cepat

sekarang ini memberi dampak yang baik serta manfaat yang besar bagi manusia dalam berbagai bidang kehidupan. Hal ini dapat dilihat dengan semakin banyaknya peralatan yang telah diciptakan oleh manusia dengan berbagai model bentuk serta kemampuan pakai yang relatif unggul dibandingkan dengan peralatan-peralatan konvensional. Keunggulan tersebut tidak lepas dari hasil penelitian dan percobaan yang dilakukan oleh para ahli sains, yang selalu mencari terobosan untuk menciptakan sesuatu yang baru dan bermanfaat bagi kehidupan manusia. sehingga memudahkan manusia dalam memenuhi berbagai kebutuhan hidup. Diantara banyaknya peralatan dan produk yang cukup banyak diminati masyarakat adalah plastik. Hal ini selain disebabkan faktor kebutuhan yang makin menuntut efisiensi dimana-mana, juga adanya kemajuan teknologi, baik kemajuan teknologi dalam bidang

rekayasa

material

maupun

teknologi manufaktur dari material itu

sendiri. Dalam konteks ini, kekurangan sifat plastik yang ada sekarang sudah dapat dieliminir sehingga secara perlahan-lahan plastik mulai menggantikan peranan besi atau baja yang selama ini mendominasi proporsi dalam suatu mesin/peralatan. Sifat plastik yang paling menonjol saat ini adalah sifat mampu bentuknya (formability) yang lebih baik dibanding baja. Selain itu daya redam plastik juga lebih baik selain beratnya yang lebih ringan. Injection molding adalah salah satu operasi yang paling umum dan serba guna untuk produksi massal pada komponen plastik yang komplek dengan toleransi dimensional yang sempurna. Hal ini dikarenakan pada proses ini hanya memerlukan operasi minimal tanpa finishing. Injection molding merupakan suatu daur proses pembentukan plastik kedalam bentuk yang diinginkan dengan cara 1

menekan plastik cair kedalam sebuah ruang (cavity). Proses injection molding secara luas digunakan pada industri untuk memproduksi produk geometris rumit yang dibentuk dengan produktivitas dan ketelitian tinggi tetapi dengan biaya yang relatif rendah. Salah satu pengaplikasian dari hasil injection molding adalah untuk produk eksterior. Karena itu tampilan permukaan eksterior merupakan hal yang paling utama. Bagian eksterior yang cacat atau rusak adalah tantangan utama dalam injection molding (Moerbani, 1999). Pada proses injection molding, dengan pengaturan parameter penekanan yang tepat dapat meningkatkan kualitas produk dan menghemat biaya produksi. Hal ini dikarenakan parameter proses tekanan dan waktu penekanan yang pada umumnya dilakukan oleh sistem hidrolik merupakan salah satu parameter penting yang harus diperhatikan untuk keberhasilan proses produksi melalui injection molding (Manas Chanda and Shalil Roy, 2006).

1.2

Rumusan Masalah Dari latar belakang tersebut diatas, maka dapat penulis rumuskan

permasalahannya adalah membuktikan dan mengidentifikasi bahwa kualitas produk akhir dan sifat mekanik dari produk injection molding berbahan polietilen sangat terpengaruh oleh setting tekanan dan waktu penekanannya.

1.3

Batasan Masalah Agar pembahasan masalah tidak terlalu luas maka batasan masalah yang

diambil adalah: 1.

Waktu penekanan yang digunakan adalah 1,25s – 1,75s sedangkan untuk tekanan adalah 60bar – 80bar.

2.

Bahan polimer pengisi adalah polietilen (PE).

3.

Pengujian yang dilakukan ialah : - Uji tarik (tensile test) - Uji tekan (compressive test) 2

- Uji lentur (bending/flexural test) 4.

Mold yang digunakan adalah jenis single mold dan Mold temperature yang digunakan adalah 115°C dan temperatur di dalam barrel yang digunakan adalah 150°C.

5.

Mesin injection molding yang digunakan adalah Hwa Chin tipe HC450 SE.

1.4

Maksud dan Tujuan Penelitian Maksud dan tujuan penelitian ini adalah: 1. Mengidentifikasi pengaruh tekanan dan waktu penekanan terhadap sifat mekanik dari setiap spesimen. 2. Menyelidiki dan meneliti kemungkinan cacat yang terjadi akibat variasi tekanan dan waktu penekanan terhadap spesimen. 3. Meneliti apakah setting variabel yang biasa dipakai adalah setting variabel terbaik. 4. Meneliti bagaimana model hubungan parameter injection molding terhadap variable respon dengan menggunakan response surface methodology.

1.5

Sistematika Penulisan Agar lebih mudah untuk dipahami dan ditelusuri maka sistematika

penulisan laporan tugas akhir ini disusun dalam lima bab, yaitu: BAB I: PENDAHULUAN Dalam bab ini diuraikan latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, maksud dan tujuan penelitian dan sistematika penulisan. BAB II: TINJAUAN PUSTAKA Pada bab ini diuraikan tentang teori dasar dan ulasan yang mendukung penelitian BAB III: METODOLOGI PENELITIAN

3

Bab ini berisikan tentang rancangan dan prosedur penelitian yang dilakukan. BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisikan tentang penganalisaan variabel-variabel yang diperoleh untuk mendapatkan kesimpulan yang tepat terhadap penelitian. BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisikan kesimpulan menyeluruh dari hasil pengolahan data dan beberapa saran untuk kesempurnaan hasil penelitian. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

4

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Umum Tentang Polimer Polimer adalah material yang terdiri dari atas banyak molekul kecil (yang disebut mer), yang dapat disambung satu sama lainnya untuk membentuk rantai yang panjang. Dengan demikian, polimer sering disebut sebagai molekul makro. Dan umumnya polimer terdiri atas puluhan monomer. Monomer-monomer bereaksi dengan menghasilkan polimerisasi drimer (dua bagian) kemudian menjadi trimer, tetramer dan akhirnya setelah sederetan tahap reaksi akan menghasilkan molekul polimer. Peradaban manusia telah memanfaatkan berbagai jenis polimer selama berabad-abad, dalam bentuk minyak, resin dan karet. Akan tetapi, industri modern polimer baru dimulai setelah revolusi industri. Pada akhir periode 1830-an, Charles Goodyear berhasil memproduksi salah satu bentuk karet melalui proses vukanisasi. Kurang lebih 40 tahun kemudian, selulosa (plastik keras terbuat dari nitroselulosa) berhasil diciptakan dan diproduksi secara komersial. Namun demikian, perkembangan polimer melambat hingga periode 1930-an, ketika material vinil, neopren, polistiren dan nilon mulai dikembangkan. Sejak itu, perkembangan penelitian di bidang polimer terus melaju dan berkembang hingga saat ini. Beragam material polimer sekarang ini banyak tersedia di pasaran dan siap menggantikan peranan logam, kayu, kulit dan bahan alami lainnya dengan harga yang jauh lebih murah dan memiliki sifat mekanis yang beragam. Polimer dapat diklasifikasikan berdasarkan aplikasinya, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:

5

Material Polimer

Plastik

Elastomer

Adesif

Pelapis

Serat

Polimer Alam

Termoplastik

Sistem Bio

Termoset

Ethenis

Fenolik

Poliamida

Poliester Tak Jenuh

Poliester

Uretan

Selulosa

Silikon

Asetal

Urea

Polikarbonat

Melamin

Polimida

Epoksida

Poliester Gambar 2.1 Klasifikasi material polimer

2.2 Polimer Termoplastik, Termoset dan Elastomer Salah satu klasifikasi polimer berdasarkan kriteria material rekayasa adalah polimer termoplastik, termoset dan elastomer. Termoplastik dan termoset biasa dipakai dalam kehidupan sehari-hari yang dikenal sebagai plastik, sedangkan elastomer lebih dikenal sebagai karet.

6

2.2.1 Polimer Termoplastik Termoplastik merupakan material yang melunak jika dipanaskan (dan akhirnya akan mencair) dan mengeras jika didinginkan, dan reaksinya pun dapat berbalik. Pada suhu beberapa ratus derajat, termoplastik dapat berubah menjadi cairan kental. Oleh karena itu, termoplastik mudah dan ekonomis untuk difabrikasi menjadi berbagai bentuk. Contoh termoplastik diantaranya adalah polietilen (PE), polivinil Klorida (PVC), poliprpilen (PP), polistiren (PS), dan nilon. Terdapat dua jenis termoplastik. Jenis termoplastik yang pertama adalah termoplastik yang berstruktur gelas (amorf). Jenis termoplastik ini sangat berguna pada lingkungan yang bersuhu dibawah suhu transisi gelasnya. Suhu transisi gelas (Tᵍ) merupakan respon rantai polimer terhadap panas sebagai salah satu bentuk energi kinetik. Pada suhu dibawah Tᵍ polimer bersifat getas, sedangkan diatas Tᵍ polimer bersifat ulet bahkan menyerupai karet. Termoplastik yang berstruktur gelas dapat direkayasa menjadi produk yang memiliki tingkat kejernihan tertentu. Termoplastik yang berstruktur gelas ketahanan kimianya kurang dan dapat mengalami retak tegang. Jenis

yang kedua ialah

termoplastik

berstruktur semi

kristalin.

Terminologi semi-kristalin digunakan karena rantai-rantai polimer termoplastik dapat tersusun teratur dalam tingkatan tertentu, dimana menyerupai struktur kristal pada logam. Polimer jenis ini lebih tahan terhadap senyawa-senyawa kimia. Apabila tingkat kristalinitasnya lebih besar dari panjang gelombang cahaya, maka polimer tersebut memiliki kekeruhan yang tinggi atau tidak tembus cahaya.

2.2.2 Polimer Termoset Faktor yang membedakan termoset dan termoplastik adalah termoset akan menjadi keras secara permanen jika dibakar dan tidak akan melunak jika dipanaskan. Jika dipanaskan secara berulang, termoset tidak mampu melunak kembali, melainkan akan terdegradasi menjadi arang. Pada saat pemrosesan awal,

7

ikatan crosslink (rantai) terbentuk diantara rantai molekul yang berdekatan sehingga pada suhu tinggi tidak terjadi gerakan, rotasi ataupun vibrasi. Termoset lebih keras dan lebih kuat daripada termoplastik dan memiliki stabilitas dimensi yang lebih baik. Aplikasi termoset biasanya pada komponen-komponen yang digunakan pada suhu tinggi. Contoh dari termoset adalah epoksi, fenolik dan beberapa resin poliester.

2.2.3 Polimer Elastomer Elastomer merupakan material yang mampu memanjang secara elastis ketika dkenakan tegangan mekanis yang relatif rendah. Dalam kehidupan seharihari, elastomer lebih umum dikenal sebagai karet (rubber). Beberapa elastomer dapat diregangkan hingga 10 kali lipat dan masih mampu kembali sempurna ke ukuran

asal. Walaupun sifatnya cukup berbeda dengan termoset, elastomer

memiliki struktur yang lebih mirip dengan termoset daripada termoplastik. Contoh dari elastomer adalah karet alam dan karet sintesis, seperti stiren-butadien (SBR). Nitrile butadiene rubber (NBR), dan silicone rubber.

2.3 Polietilen Polimerisasi etilen yang memberikan hasil polimer bermassa molekul besar, pertama kali dilakukan oleh Fawlet dan Gibson dari ICI Ltd. di Inggris pada tahun 1933 dengan menggunakan teknik tekanan tinggi. Penelitian ini kemudian dilanjutkan oleh Zeigler dan Natta tahun 1953, yang menemukan kemungkinan proses bertekanan rendah. Produk Polietilen sendiri yang sering disebut polietena atau politena, berdasarkan density dan berat molekul penyusunnya dikelompokkan menjadi 3 yaitu: 1.

Low Density Polyethylene (LDPE) Density

: 0.912 – 0.925 gr/cm³

BM

: 10.000 - 15. 000 gr/mol

8

2.

3.

Medium Density Polyethylene (MDPE) Density

: 0.925 – 0.94 gr/ cm³

BM

: 15.000 – 35.000 gr/mol

High Density Polyethylene (HDPE) Density

: 0.94 – 0.965 gr/ cm³

BM

: 35.000 – 100.000 gr/mol

Polietilen merupakan film yang lunak, transparan dan fleksibel, mempunyai kekuatan benturan serta kekuatan sobek yang baik serta memiliki kelebihan diantaranya adalah praktis, ringan, harganya murah dan dapat diwarnai sehingga tampak menarik. Dengan pemanasan akan menjadi lunak dan mencair pada suhu 110°C. Berdasarkan sifat permeabilitasnya yang rendah serta sifat-sifat mekaniknya yang baik, polietilen mempunyai ketebalan 0.001 sampai 0.01inchi, yang banyak digunakan sebagai pengemas makanan, karena sifatnya yang thermoplastik, polietilen mudah dibuat kantung dengan derajat kerapatan yang baik (Sacharow, 1970).

Gambar 2.2 Bijih plastik polietilen

9

2.4 Sifat Mekanik Polimer Sifat mekanik bahan polimer mencerminkan hubungan antara beban atau gaya yang diberikan terhadap respons atau deformasinya. Berikut adalah bentuk beban. 1. Statik, adalah beban yang berubah secara lambat terhadap waktu dan diberikan secara seragam di seluruh penampang. Pembebanan statik dapat ditemukan pada pengujian tarik, tekan, geser, tekuk. 2. Impak, adalah beban yang diberikan secara cepat dan mendadak untuk dikenakan pada penampang. 3. Dinamik, adalah beban yang berfluktuasi pada suatu periode waktu. Polimer apabila diregangkan secara cepat ia akan patah dengan permukaan patah yang rata seperti halnya patahan getas. Kelakuan ini sangat tergantung pada laju deformasi. Dan apabila polimer didinginkan akan menjadi kaku dan sukar untuk diregangkan, dalam hal ini waktu deformasi dan temperatur memberikan pengaruh banyak terhadap sifat-sifat mekanik polimer. Kekuatan bahan polimer diantaranya adalah kekuatan tarik, tekan, dan lentur. Kekuatan tarik adalah suatu sifat dasar dari polimer. Beban tekan bekerja terhadap kebalikan beban tarik. Karena bahan polimer mempunyai cacat yang kecil atau mengandung zat pengisi tertentu, maka bahan polimer dapat memiliki deformasi yang besar, umumnya kekuatan tekan lebih besar dari kekuatan tarik dan modulus elastik untuk kekuatan tekan juga lebih besar daripada kekuatan tarik (Yunauwar, 2008). Berikut adalah sifat mekanik yang umum ditemui pada polimer. 1. Kekuatan : tarik, tekan, geser, fleksural (lentur) dan tekuk 2. Impak 3. Fatik/kelelahan 4. Kekerasan Sifat mekanik polimer dinyatakan dalam parameter yang sama dengan logam, seperti modulus elastisitas, kekuatan tarik dan kekuatan luluh. Tiga jenis 10

grafik tegangan-regangan ditampilkan pada gambar 2.3 grafik A mengilustrasikan polimer rapuh, dimana polimer ini akan patah ketika berdeformasi elastis. Grafik B mengilustrasikan polimer plastis, dimana deformasi awal adalah elastis yang kemudian diikuti peluluhan daerah plastis. Sementara grafik C mengilustrasikan perilaku elastis total, dimana regangan elastis yang besar dapat dihasilkan dengan pemberian tegangan yang rendah, karakteristik ini hanya dimiliki oleh material elastomer.

Gambar 2.3 Grafik tegangan-regangan polimer

Modulus elastisitas dan keuletan untuk polimer ditentukan dengan cara yang sama dengan cara menentukan modulus elastisitas dan keuletan untuk logam. Untuk polimer plastis, grafik B titik luluh diambil pada titik maksimum, titik ini disebut dengan tegangan luluh. Tegangan maksimum diambil pada saat spesimen patah. Tegangan maksimum bisa lebih rendah atau lebih tinggi dari tegangan luluh. Sifat mekanik dari polietilen dapat dilihat pada tabel 2.1.

11

Tabel 2.1 kekuatan tarik, tekan, lentur bahan polimer polietilen Polietilen

Kekuatan

Per-

Modulus

Kekuatan

Kekuatan

Tarik

panjangan

elastik

tekan

lentur

(MPa)

(%)

(Gpa)

(MPa)

(MPa)

HDPE

21-38

15-100

0,4-1,0

22

7

LDPE

7-14

90-650

1,4-2,4

-

-

2.5 Proses Pembentukan Polimer Ada beberapa teknik pembentukan polimer. Banyak kesamaan antara proses pembentukan logam dengan proses pembentukan polimer. Penentuan teknik pembentukan polimer bergantung pada beberapa faktor, diantaranya: 1. Apakah polimernya termoplastik atau termoset 2. Jika termoplastik, pada suhu berapakah material ini melunak 3. Kestabilan material ketika dibentuk, serta 4. Bentuk dan ukuran produk akhir Fabrikasi material polimer umumnya dilakukan pada suhu tinggi dan dengan aplikasi tekanan. Tekanan harus diberikan ketika produk didingan agar bentuknya dapat dipertahankan. Untuk fabrikasi dengan bahan termoplastik salah satu faktor ekonomis adalah kemampuannya untuk didaur ulang. Fabrikasi dengan bahan termoset biasanya dapat dikeluarkan dari cetakan saat masih panas karena dimensinya sudah stabil. Polimer termoset tidak dapat didaur ulang, tidak dapat mencair, selain lebih tahan secara kimiawi dan terhadap suhu yang tinggi.

2.5.1 Injection molding Injection molding pada polimer identik dengan pengecoran bertekanan pada logam dan merupakan salah satu teknik pembentukan polimer yang paling banyak digunakan. Untuk termoplastik, waktu satu siklus proses injection molding singkat (sekitar 10-30 detik) karena produk langsung membeku setelah diinjeksikan ke dalam cetakan. Sementara, untuk termoset waktu yang dibutuhkan

12

agak lama karena pemanasan terjadi selama material berada dalam tekanan didalam cetakan yang bersuhu tinggi. Parameter yang harus diperhatikan dalam proses injection molding adalah tekanan dan suhu apabila tekanan dan suhu terlalu tinggi, maka cacat flashes akan terjadi pada produk injection molding, yaitu sirip yang melebar keluar pada garis pemisah dua cetakan. Namun demikian, apabila tekanan dan suu rendah, maka cacat shortshot akan terjadi pada produk injection molding, yaitu rongga cetak tidak terisi sepenuhnya sehingga terdapat kekurangan pada bentuk produk. Produk-produk yang dihasilkan melalui proses injection molding meliputi produk yang berukuran besar hingga berukuran cukup kecil demikian juga produk yang sederhana hingga sangat rumit. Contoh produk yang dihasilkan melalui proses injection molding diantaranya printer, keyboard, casing handphone, packaging makanan dan minuman, pesawat telepon, dashboard mobil, body motor, helm, peralatan rumah tangga dan lain-lain.

Gambar 2.4 Bagian utama mesin injection molding

13

Gambar 2.5 Skematik proses injection molding

2.5.2 Blow Molding Blow molding banyak dipakai untuk memproduksi botol plastik. Mulamula bakalan (preform) dibuat dahulu dengan proses injection molding kemudian bakalan kemudian ditekan ke dalam mesin blow molding menggunakan batangan logam dan dipanaskan diatas suhu transisi gelasnya. Kemudian udara bertekanan tinggi (5-25bar) ditiupkan melalui batangan logam sehingga bakalan berubah bentuk menyentuh dasar cetakan. Tekanan udara kemudian dinaikan hingga 40 bar, sehingga bakalan menggelembung mengikuti bentuk cetakan. Secara umum blow molding digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu extrusion blow molding, injection blow molding dan stretch blow molding. Pada proses extrusion blow molding tabung berongga terlebih dahulu dibuat dengan mesin extruder kemudian peniupan dilakukan terhadap bakalan yang sebelumnya sudah di tempatkan di tengah cetakan. Injection blow molding menggunakan 14

proses injection molding untuk menghasilkan bakalan berupa tabung yang kemudian dipndahkan ke mesin blow molding melalui core rod. Proses ini lebih cocok digunakan untuk menghasilkan produk blow molding dalam jumlah yang banyak. Stretch blow molding melibatkan penekanan dua arah (biaksial) untuk menghasilkan produk dengan kualitas yang tinggi. Bakalan yang digunakan pada proses ini merupakan hasil proses injection molding dan memiliki bagian yang sudah jadi. Sebagai contoh dalam pembuatan botol minuman, bakalannya sudah memiliki leher dan ulir yang sama seperti produk jadinya.

Gambar 2.6 Skematik dari proses extruksion blow molding

Gambar 2.7 Skematik dari proses injection blow molding

15

Gambar 2.8 Skematik dari proses stretch blow molding

2.5.3 Extrusion Molding Extrusion

molding

adalah

proses

pembentukan

polimer

untuk

menghasilkan produk seperti, pipa, selang, sedotan, dan produk batangan lainnya yang memiliki bentuk penampang khusus. Mesin yang digunakan dalam proses ini sangat menyerupai mesin pada injection molding. Pada proses extrusion molding terdapat sebuah motor yang berfungsi untuk memutar ulir pendorong sehingga mendorong polimer granular melewati pemanas. Polimer granular kemudian meleleh, serta ditekan dan di dorong melewati cetakan yang memiliki profil atau bentuk tertentu. Proses ekstrusi tersebut dapat dianalogikan seperti menekan dan mengeluarkan pasta gigi dari tempatnya. Polimer yang panjang dan memiliki penampang khusus tersebut kemudian didinginkan kemudian dipotong menjadi sebuah produk. Hasil ekstrusi tidak selalu dipotong, melainkan dapat digulung menjadi gulungan yang besar. Hal yang perlu diperhatikan dalam proses ini adalah bentuk dari cetakan yang menentukan bentuk akhir produk. Mesin untuk proses extrusion molding dapat dilihat pada gambar 2.9.

16

Gambar 2.9 Mesin extrussion molding beserta bagian-bagiannya

2.5.4 Blown Film Molding Blown film molding adalah sebuah proses pembentukan produk polimer dengan cara menekan lelehan plastik melalui sebuah cetakan berbentuk cincin sehingga membentuk tabung plastik. Tabung tersebut kemudian secara bertahap ditiupkan udara hingga membesar dan membentuk sebuah gelembung plastik besar. Selanjutnya, gelembung didinginkan hingga menjadi gelembung plastik yang padat. Sebuah rol di sisi mesin akan memipihkan gelembung tersebut menjadi suatu lembaran plastik dengan dua sisi. Kemudian, plastik digulung menjadi gulungan yang besar dan proses masih terus berlanjut. Terkadang, proses

17

tersebut dilanjutkan dengan proses pemotongan, pencetakan label (merek), dan penyegelan. Penipisan pada polimer terjadi pada arah radial dan longitudinal. Hal yang harus diperhatikan dalam proses ini adalah volume udara yang diberikan dan banyaknya plastik cair yang dipasok. Semakin besar jumlah udara yang diinjeksikan, semakin tipis produk yang diperoleh. Sebaliknya, semakin banyak polimer yang dipasok, semakin tebal produk yang diperoleh. Akan tetapi, parameter tersebut biasanya dijaga tetap konstan dalam suatu siklus produksi, sesuai karakteristik produk yang diinginkan. Material yang biasanya sering digunakan dalam proses blown film molding adalah material kelompok polietilen, seperti HDPE, LDPE, dan LLDPE. Namun demikian, polimer lain seperti PP (polipropilen) juga dapat digunakan sebagai campuran polietilen. Aplikasi polimer yang diproduksi dengan proses ini biasanya berupa kantung dan media pembungkus lainnya.

Gambar 2.10 Skematik proses blown film molding

18

2.5.5 Sheet Forming Sheet forming merupakan proses pengolahan polimer menjadi bentuk lembaran dan biasanya digunakan untuk menghasilkan produk setengah jadi, kecuali untuk beberapa jenis pembungkus makanan. Pada proses ini, bahan baku polimer dilewatkan melalui beberapa rol hingga terbentuk produk lembaran yang memiliki ketebalan tertentu. Ketebalan yang yang diinginkan dapat diatur dengan mengatur susunan rol pada tingkat tertentu. Hasil dari proses sheet forming ini adalah bahan baku material untuk diproses lebih lanjut pada proses thermoforming. Proses sheet forming juga sering disebut disebut dengan calendering. Ilustrasi skematis dari proses sheet forming dapat dilihat pada gambar 2.11

Gambar 2.11 Skematis proses sheet forming

2.5.6 Thermoforming Thermoforming merupakan proses yang sangat umum digunakan untuk menghasilkan produk plastik berbentuk cekung seperti wadah. Contoh produk yang diproses secara thermoforming adalah gelas plastik air mineral dan nampan. Material yang digunakan untuk proses ini haruslah termoplastik yang sudah dibentuk menjadi lembaran melalui proses sheet forming. Lembaran plastik pada awalnya dipanaskan secara kontinyu melalui sebuah pemanas, kemudian dimasukkan ke bagian pencetakan dan dipotong menjadi produk yang diinginkan. Ilustrasi skematis proses tersebut diperlihatkan pada gambar 2.12

19

Pada umumnya, pabrik-pabrik yang memproduksi produknya melalui proses thermoforming memanfaatkan sisa plastik yang tidak terpakai pada proses sebelumnya untuk dijadikan bahan baku. Sisa plastik dibentuk kembali menjadi lembaran melalui proses sheet forming. Ketebalan produk pada proses thermoforming bergantung pada ketebalan material awal hasil proses sheet forming, biasanya berkisar antara 1,5mm hingga 3mm. Contoh produk hasil thermoforming dapat dilihat pada gambar 2.13.

Gambar 2.12 Skematis proses thermoforming

Gambar 2.13 Produk hasil thermoforming

20

2.5.7 Vacuum Forming Vacuum Forming adalah suatu teknik yang digunakan untuk membentuk berbagai plastik. Pada umumnya vacuum forming digunakan untuk membentuk plastik tipis seperti polietilen dan poliester, serta digunakan apabila suatu bentuk tidak biasa seperti piring atau suatu bentuk-bentuk yang menyerupai kotak. Material plastik dimasukkan dalam ruang cetakan di atas cetakan bendanya. Kemudian ruangan cetakan dipanaskan sehingga material plastik menjadi lunak. Pada saat material plastik melunak, cetakan bergerak ke atas sehingga material plastik mengenai cetakan. Kemudian bagian bawah cetakan dihisap dengan udara sehingga material plastik akan membentuk benda sesuai dengan cetakan, bisa dilihat pada gambar 2.14.

Gambar 2.14 Skematis proses vacuum forming

2.5.8 Rotational Molding Rotational molding (biasa disingkat rotomolding) merupakan suatu proses yang bisa digunakan untuk memproduksi produk plastik berongga. Rotomolding

21

merupakan proses yang paling efektif dan efisien dalam pembuatan produk plastik berongga dengan ukuran besar. Dalam proses ini, resin polimer dimasukkan ke dalam cetakan dan dipanaskan dengan cara diputar-putar. Pemutaran yang dilakukan terjadi pada arah vertikal dan horizontal. Pemanasan dan pemutaran yang konstan mampu mendistribusikan material ke bagian-bagian yang sulit dicetak sehingga terjadi pemerataan. Ilustrasi produk rotomolding dapat dilihat pada gambar 2.15. Rotomolding terdiri dari empat tahapan proses, yaitu pemuatan, pemanasan, pendinginan, dan pelepasan. Pada proses pemuatan, polimer resin yang sudah diukur jumlahnya dimasukkan ke dalam cetakan. Beberapa cetakan mungkin dapat dipasang pada satu mesin dalam satu siklus. Tahap kedua dimulai ketika cetakan yang telah penuh ditutup dan dipindahkan ke dalam oven, kemudian keduanya diputar pada sumbu vertikal dan horizontal secara perlahan. Oleh karena ada panas yang masuk ke cetakan dan gerakan berputar, lelehan resin akan melekat ke bagian cetakan dan terjadi pemerataan. Selanjutnya proses pendinginan polimer dilakukan. Selama tahapan ini cetakan akan terus dipertahankan dalam keadaan berputar, sementara udara, semburan air, atau gabungan keduanya secara bertahap akan mendinginkan produk. Tujuan dipertahankannya cetakan agar tetap berputar adalah untuk mempertahankan bentuk produk dengan ketebalan merata. Produk rotational molding biasanya produk berukuran besar yang berongga baik yang berbentuk bulat ataupun menyerupai kubus misalnya tangki air, portal, drum besar, pembatas jalan, ember dan tempat sampah. Produk-produk hasil rotational molding dapat dilihat pada gambar 2.16.

22

Gambar 2.15 Skematis proses rotational molding

Gambar 2.16 Produk hasil proses rotational molding

2.5.9 Transfer Molding Transfer molding adalah pembentukan artikel (benda kerja) kedalam sebuah mold yang tertutup dari material termoseting yang disiapkan ke dalam

23

reservoir dan memaksanya masuk melalui runner / kanal ke dalam cavity dengan menggunakan panas dan tekanan.

Gambar 2.17 Skematis proses transfer molding

Dalam transfer molding dibutuhkan toleransi yang kecil pada semua bagian mold, sehingga sangat perlu dalam pembuatan mold berkonsultasi secara baik dengan product designer, mold designer dan molder / operator untuk menentukan toleransi tersebut. Proses transfer molding dapat ditunjukkan pada gambar 2.17.

2.6 Konstruksi Mesin Injection Molding Secara umum konstruksi mesin injection molding terdiri dari tiga unit pokok yang penting yaitu injection unit, clamping unit dan mold unit.

2.6.1 Injection Unit Injection unit merupakan unit yang berfungsi untuk melelehkan plastik dengan suhu yang disesuaikan dengan material plastik hingga mendorong cairan ke dalam cavity dengan waktu, tekanan,temperatur, dan kepekatan tertentu.

24

Gambar 2.18 Bagian-bagian mesin injection molding

Gambar 2.19 Bagian-bagian injection unit

Bagian-bagian injection unit beserta fungsinya : 1. Cylinder Screw Ram Cylinder screw ram berfungsi untuk mempermudah gerakan screw dengan menggunakan momen inersia sekaligus menjaga putaran screw tetap konstan, sehingga didapatkan tekanan dan kecepatan yang konstan saat dilakukan proses injeksi.

2. Hopper Hopper adalah tempat untuk meletakkan bahan baku (bijih plastik) sebelum masuk ke barrel.

25

3. Barrel Barrel adalah tempat screw dan selubung yang menjaga aliran plastik ketika dipanasi oleh heater, pada bagian ini jugaterdapat heater untuk memanaskan plastik.

4. Screw Screw berfungsi untuk mengalirkan plastik dari hopper ke nozzle.

2.6.2 Clamping Unit Clamping unit berfungsi membuka dan menutup mold dan menjaganya dengan memberikan tekanan penahan (clamping pressure) terhadap mold agar material yang diinjeksikan pada mold tidak meresap keluar pada saat proses berlangsung. Gambar 2.20 menunjukkan skematis proses dari clamping unit.

Gambar 2.20 Skematis dan bagian-bagian dari clamping unit

26

2.6.3 Mold Unit Mold unit adalah bagian terpenting pada mesin injection molding, yang mempunyai fungsi utama yaitu untuk membentuk benda yang akan dicetak. Bagian-bagian utama dari mold unit dapat dilihat pada gambar 2.21.

Gambar 2.21 Bagian utama dari mold unit

1. 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.

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

27

3. 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.

4. Ejector System Ejector adalah bagian yang berfungsi untuk melepas produk dari cavity mold.

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

6. Insert Insert yaitu bagian lubang tempat masuknya material plastik ke dalam rongga cetakan (cavity).

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

2.7 Cacat Produk Injection Molding Kualitas akhir permukaan dari produk plastik hasil injection molding merupakan kriteria utama dari standar kualitas produk. Namun keadaan ini tidak dapat mutlak dipenuhi sehingga seringkali terjadi gangguan/cacat produk yang dapat merusak penampilan produk. Cacat produk dapat ditimbulkan oleh berbagai faktor, baik yang bersumber pada faktor parameter proses maupun faktor desain. Untuk mengatasi masalah cacat tersebut tentunya harus disesuaikan dengan 28

bentuk dan jenis gangguan atau cacat yang timbul serta pengaruhnya terhadap produk. Macam-macam cacat pada proses injection molding ini ialah sink mark, weld line, streaks, jetting, burns, flashes, gloss difference, stress whitening, incompletely filled parts, air trapped, dll. Adapun parameter-parameter yang berpengaruh terhadap proses produksi plastik melalui metode injection molding adalah: 1. Temperatur leleh (melt temperature) Adalah batas temperatur dimana bahan plastik mulai meleleh jikalau diberikan enegi panas.

2. Batas tekanan (pressure limit) Adalah batas tekanan udara yang perlu diberikan untuk menggerakkan piston guna menekan bahan plastik yang telah dilelehkan. Terlalu rendah tekanan, maka bahan plastik kemungkinan tidak akan keluar atau terinjeksi ke dalam mold. Akan tetapi jika tekanan udara terlalu tinggi dapat mengakibatkan tersemburnya bahan plastik dari dalam mold dan hal ini akan berakibat proses produksi menjadi tidak efisien.

3. Waktu tahan (holding time) Adalah waktu yang diukur dari saat temperatur leleh yang di-set telah tercapai hingga keseluruhan bahan plastik yang ada dalam tabung pemanas benar-benar telah meleleh semuanya. Hal ini dikarenakan sifat rambatan panas yang memerlukan waktu untuk merambat ke seluruh bagian yang ingin dipanaskan. Dikhawatirkan jika waktu tahan ini terlalu cepat maka sebagian bahan plastik dalam tabung pemanas belum meleleh semuanya, sehingga akan mempersulit jalannya aliran bahan plastik dari dalam nozzle.

4. Waktu penekanan (holding pressure) Adalah durasi atau lamanya waktu yang diperlukan untuk memberikan tekanan pada piston yang mendorong plastik yang telah leleh.

29

Pengaturan waktu penekanan bertujuan untuk meyakinkan bahwa bahan plastik telah benar-benar mengisi ke seluruh rongga cetak. Oleh karenanya waktu penekanan ini sangat tergantung dengan besar kecilnya dimensi mold. Makin besar ukuran cetakan makin lama waktu penekan yang diperlukan.

6. Temperatur cetakan (mold temperature) Yaitu temperatur pemanasan awal cetakan sebelum dituangi bahan plastik yang meleleh.

7. Kecepatan injeksi (injection rate) Yaitu kecepatan lajunya bahan plastik yang telah meleleh keluar dari nozzle untuk mengisi rongga cetak. Untuk mesin-mesin injeksi tertentu kecepatan ini dapat terukur, tetapi untuk mesin-mesin injeksi sederhana kadang-kadang tidak dilengkapi dengan pengukur kecepatan ini.

8. Ketebalan dinding cetakan (wall thickness) Menyangkut desain secara keseluruhan dari cetakan (mold). Semakin tebal dinding cetakan, semakin besar kemungkinan untuk terjadinya cacat.

2.7.1 Cacat penyusutan (shrinkage) Teknologi plastic injection molding sudah demikian maju, berbagai bentuk dapat dibuat dengan baik. Tetapi dibalik itu semua ternyata terdapat masalah yang sangat rumit berkaitan dengan pembuatan mold dan hasil produk yang diinginkan, yaitu masalah shrinkage (penyusutan). Tiap material mempunyai tipe shrinkage yang berbeda, secara umum penyusatan pada proses injeksi plastik dibagi dalam tiga jenis yaitu In mold shrinkage adalah penyusutan yang terjadi selama proses injeksi berlangsung sebelum plastik mengalami solidifikasi, as mold shrinkage adalah penyusutan yang terjadi sesaat setelah plastik dikeluarkan dari cetakan, post shrinkage adalah penyusutan yang terjadi setelah plastik disimpan serta telah

30

mengalami physical aging dan rekristalisasi. Dalam proses injektion molding ada empat faktor yang harus diperhatikan, yaitu temperatur mold, temperatur lelehan (melt temperature), tingkatan injeksi dan tekanan pemegang (hold pressure).

Gambar 2.22 Faktor yang mempengaruhi cacat penyusutan

2.8 Design of experiment (DOE) Design of experiment adalah suatu rancangan percobaan (dengan tiap langkah tindakan yang betul-betul terdefinisikan) sedemikian sehingga informasi yang berhubungan dengan atau diperlukan untuk persoalan yang sedang diteliti dapat dikumpulkan. Dengan kata lain, desain eksperimen merupakan langkahlangkah lengkap yang perlu diambil lebih jauh sebelum eksperimen dilakukan agar data yang semestinya diperlukan dapat diperoleh sehingga akan membawa kepada analisa objektif dan kesimpulan yang berlaku untuk persoalan yang sedang dibahas. Tujuan dari desain percobaan adalah untuk memperoleh atau mengumpulkan informasi sebanyak-banyaknya yang diperlukan dan berguna dalam melakukan penelitian suatu persoalan. Desain percobaan terdiri dari beberapa jenis antara lain: 1. Desain praeksperimental

31

Adalah desain percobaan yang tidak mencukupi syarat-syarat dari suatu desain percobaan yang sebenarnya. 2. Desain eksperimental semu Adalah desain percobaan yang belum sepenuhnya mempunyai sifat-sifat suatu percobaan sebenarnya. Desain percobaan ini mempunyai banyak kekurangan baik dalam masalah randomisasi, replikasi ataupun masalah kontrol internal. Karena kekurangan-kekurangan ini penelitian harus mempunyai cukup syarat untuk disebut percobaan yang sebenarnya. 3. Desain percobaan sebenarnya. Adalah desain dimana aturan untuk menempatkan perlakuan pada unit percobaan

dibuat

sedemikian

rupa,

sehingga

memungkinkan

membuat

perbandingan antar kelompok dengan validilitas tinggi dan dapat mengontrol sumber-sumber variasi pada percobaan tersebut. Bergantung dari jenis percobaan, apakah percobaan dengan menggunakan faktor tunggal atau percobaan dengan menggunakan faktor ganda. Rancangan percobaan dilakukan dengan menggunakan metode response surface. Metode ini digunakan untuk mengetahui hasil pengujian untuk kombinasi kecepatan dan waktu penekanan terhadap benda uji. Metode response surface ini menggunakan bantuan software Minitab 14.

2.8.1 Metode Response Surface Perancangan percobaan statistika merupakan suatu proses perencanaan percobaan untuk memperoleh data yang tepat sehingga dapat dianalisa dengan metode statistik serta kesimpulan yang diperoleh dapat bersifat obyektif dan valid. Salah satu metode perancangan percobaan yang digunakan untuk mengetahui kondisi optimal adalah metode response surface. Metode ini menggabungkan teknik matematika dengan teknik statistika yang digunakan untuk membuat dan menganalisa suatu respon Y yang dipengaruhi oleh beberapa variabel bebas atau faktor X guna mengoptimalkan respon tersebut. Hubungan antara respon Y dan variabel bebas dapat dirumuskan sebagai: Y = f (X1,X2,X3,...,Xk) + å

(2.1)

32

dimana: Y = variabel respon X = variabel bebas/faktor ( i = 1,2,3,…,k ) å = error Hubungan antara Y dan Xi dapat dicari menggunakan orde pertama dan orde kedua, dimana model orde pertama digunakan untuk mencari daerah optimal dan model orde kedua digunakan untuk mencari titik optimal. Hubungan antara Y dan X1 untuk model orde pertama dapat ditulis sebagai: Y = b0 + b1X1 + b2X2 + ... + biXi

(2.2)

Dimana: Y = respon Xi = prediktor bi = koefisien prediktor Tujuan dari pembuatan model orde pertama adalah sebagai pendekatan untuk mencari daerah optimal yang akan digunakan dalam eksperimen. Untuk membangun model orde pertamater lebih dahulu dilakukan pengumpulan data desain eksperimen. Adapun langkah-langkah yang diperlukan untuk menentukan model orde pertama antara lain: 1.

Menentukan terlebih dahulu desain percobaan yang akan digunakan untuk kemudian dilakukan percobaan.

2.

Model desain percobaan dan hasil percobaan kemudian dihitung dengan melakukan pendekatan matriks agar diperoleh koefisien model pertama. Interval yang terlalu kecil diantara level dapat disimpulkan bahwa faktor

yang dipilih tidak penting dan mengabaikannya dalam pertimbangan. Pada estimasi awal dari kondisi optimal sering terjadi tidak menjadi titik optimal yang sebenarnya bahkan jauh dari kenyataannya, untuk itu dilakukan pencarian titik optimal yang mendekati kenyataan dengan suatu metode steepest descent. Gambar 2.22 menunjukkan suatu daerah perkiraan response surface orde pertama yang belum merupakan titik optimal sebenarnya dan akan bergerak menuju titik 33

optimal yang sebenarnya dengan mengikuti alur dari steepest descent yang pada akhirnya didapatkan titik optimal yang sebenarnya.

Gambar 2.23 ilustrasi perkiraan daerah response orde pertama

Sementara, untuk model orde kedua dapat ditulis sebagai berikut: Y = b0X0 + b1X1 + b2X2 + b11X1² + b22X2² + b12X1X2

(2.3)

Dimana: Y = respon X1 = prediktor bi = koefisien prediktor Tujuan dari pembuatan orde kedua adalah untuk menentukan titik yang memberikan respon yang optimum. Alasan pembuatan model orde kedua dibangun karena percobaan pertama yang dilakukan sebelumya bertujuan untuk mencari daerah optimal yang akan digunakan dalam eksperimen berikutnya sehingga wilayah optimum yang diperkirakan dan dieksplorasi lebih lanjut dapat diperkirakan dengan model yang lebih kompleks. Adapun langkah-langkah yang diperlukan untuk menentukan model orde kedua antara lain: 1. Melakukan eksperimen dengan Central Composite Design. 2. Model desain eksperimen dan hasil percobaan kemudian dihitung dengan

melakukan pendekatan matriks agar diperoleh koefisien model orde kedua.

34

Untuk membangun model orde kedua, terlebih dahulu dilakukan pengumpulan data dengan desain eksperimen. Untuk menentukan koefisien regresi pada model orde kedua tiap variabel xi harus memiliki sekurang-kurangnya 3 level berbeda. Hal ini mengindikasikan bahwa desain faktorial 3ᵏ dapat digunakan dimana 3 level dikodekan sebagai -1, 0 dan 1. Akan tetapi ada kerugian dari penggunaan desain faktorial 3ᵏ yaitu dengan lebih dari 3 x-variabel percobaan akan menjadi besar. Response surface methodology memiliki kegunaan antara lain: 1. Menunjukan bagaimana variabel respon y dipengaruhi oleh variabel bebas x di wilayah yang secara tertentu diperhatikan. 2. Menentukan pengaruh variabel bebas yang paling tepat dimana akan memberikan hasil yang memenuhi spesifikasi dari respon yang berupa hasil, pengaruh, perbandingan dan sebagainya. 3. Mengeksplorasi ruang dari variabel bebas x untuk mendapatkan hasil maksimum dan menentukan sifat dasar dari nilai maksimum. Untuk melaksanakan response surface methodology ada tahap-tahap perencanaan yang dilakukan dimana definisi perencanaan adalah proses, cara atau kegiatan

merencanakan,

menyusun

dan

menguraikan

langkah-langkah

pelaksanaan suatu penelitian. Adapun tahap-tahap perencanaan untuk memulai pelaksaan response surface methodology (RSM) antara lain: 1. Menentukan model orde pertama, dimana suatu desain eksperimen dilakukan untuk pengumpulan data dan arah penelitian selanjutnya ditentukan dengan metode stepest descent. 2. Setelah arah penelitian selanjutnya telah diperoleh kemudian ditentukan level faktor untuk pengumpulan data selanjutnya. 3. Menentukan model persamaan orde kedua, penentuan model dilakukan dengan melakukan desain eksperimen dengan level yang telah ditetapkan setelah metode stepest descent dilakukan. 4. Menentukan titik optimum dari faktor-faktor yang diteliti. Salah satu pertimbangan penting yang muncul dalam response surface methodology adalah bagaimana menentukan faktor dan level yang dapat cocok

35

dengan model yang akan dikembangkan. Jika faktor dan level yang dipilih dalam suatu eksperimen tidak tepat maka kemungkinan terjadinya ketidakcocokan model akan sangat besar dan jika itu terjadi maka penelitian yang dilakukan bersifat bias.

2.8.2 Analysis of Variance (ANOVA) Adalah suatu metode analisis statistika yang termasuk ke dalam cabang statistika inferensi. Dalam literatur Indonesia metode ini dikenal dengan berbagai nama lain, seperti analisis ragam, sidik ragam, dan analisis variansi. Analisis varian pertama kali diperkenalkan oleh Sir Ronald Fisher, bapak statistika modern. Dalam praktik, analisis varian dapat merupakan uji hipotesis (lebih sering dipakai) maupun pendugaan, khususnya di bidang genetika terapan). Secara umum, analisis varian menguji dua varian berdasarkan hipotesis nol bahwa kedua varian itu sama. Varian pertama adalah varian antar contoh (among samples) dan varian kedua adalah varian di dalam masing-masing contoh (within samples). Analisis varian relatif mudah dimodifikasi dan dapat dikembangkan untuk berbagai bentuk percobaan yang lebih rumit. Selain itu, analisis ini juga masih memiliki keterkaitan dengan analisis regresi. Akibatnya, penggunaannya sangat luas di berbagai bidang, mulai dari eksperimen laboratorium hingga eksperimen periklanan, psikologi, dan kemasyarakatan.

36

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

Mulai

Tahap Persiapan

Design of experiment (DOE)

Preparasi pembuatan spesimen

Pengambilan data dan Melakukan Pengujian

Pengolahan Data

Analisa

Kesimpulan

Selesai Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

37

3.2 Tahap Persiapan Pada saat melakukan penelitian ada beberapa tahap. Tahap yang pertama adalah melakukan persiapan ekseperimen diantaranya adalah studi pustaka dan survey lapangan. Studi pustaka menggunakan literatur dari buku dan jurnal sedangkan survey lapangan dengan mengamati langsung proses pembuatan produk injection molding langsung di pabrik pembuatan produk injection molding.

3.3 Design Of Experiment 3.3.1 Penentuan Nilai Parameter Proses a. Waktu Penekanan Pada parameter ini level yang digunakan untuk penelitian ini adalah: Level Low

: 1,25s

Level Medium : 1,50s Level High

: 1,75s

b. Tekanan Tekanan yang digunakan adalah Tekanan yang relatif tinggi untuk kategori micro molding process. Dalam penelitian ini, peneliti menggunakan beberapa level dari tekanann yaitu sebagai berikut: Level Low

: 60bar

Level Medium : 70bar Level High

: 80bar

3.3.2 Penetapan Desain Faktorial Desain faktorial (factorial design) yang digunakan dalam penelitian ini adalah suatu desain dengan tiga level dan dua faktor dengan model full factorial, sehingga didapat runs 9. Faktor dalam hal ini adalah suatu variabel pengamatan, jadi pengamatan dengan dua faktor adalah pengamatan dengan menggunakan dua variabel. Kedua faktor inilah yang nantinya akan digunakan sebagai penggambaran dua sumbu dasar plot tiga dimensinya. Tiga level artinya adalah bahwa dalam setiap faktor didesain dalam dua nilai perubahan. Untuk memudahkan, digunakan

38

istilah nilai rendah (-1), nilai medium (0) dan nilai tinggi (+1). Sehingga diperlukan pengkodean dari data skala pengamatan ke data kode nilai rendah, medium dan tinggi. Penetapan desain faktorial dari masing-masing faktor adalah dapat dilihat pada tabel 3.1. Tabel 3.1 Desain faktorial Spesimen

Faktor Waktu

Tenekanan

penekanan 1

1

-1

2

1

1

3

-1

-1

4

1

1

5

0

0

6

1

-1

7

-1

1

8

-1

1

9

-1

-1

3.4 Prosedural Preparasi Spesimen Proses preparasi spesimen dilaksanakan di PT. Indragraha Nusa Plasindo di Tangerang. Pada penelitian ini material yang digunakan untuk pembuatan spesimen adalah polimer jenis Polietilen jenis High Density Polyethylene (HDPE). Mesin injection molding yang digunakan adalah Hwa Chin type HC-450 SE. Berikut adalah tahapan pembuatan spesimen. 1. Sambung semua sumber energi yang dibutuhkan untuk menghidupkan mesin injection molding, kemudian hidupkan mesin dengan menekan tombol power. 2. Pasang mold dan cavity pada mesin.

39

3. Nyalakan pemanas mold dan silinder barrel dan periksa temperatur permukaan mold dengan bantuan pirometer. Biasanya proses pemanasan dimulai dengan temperatur cetakan 120°C - 125°C dan temperatur silinder barrel 130°C - 137°C. Selanjutnya adalah pengaturan setiap parameter mesin. Atur temperatur mold pada 115°C dan temperatur silinder pemanas pada 150°C. Temperatur harus relatif dijaga seragam di seluruh permukaan mold. 4. Dengan melihat temperatur silinder barrel dan mold pada pirometer, periksa jalur jalur "in" dan "out” dari setiap daerah pemanas untuk mengetahui bahwa kondisi temperatur sudah mendekati suhu yang sudah disetel dan usahakan jalur “in” dan “out” tadi temperaturnya seragam, karena dapat menimbulkan penyumbatan aliran dalam water jacket. 5. Atur nilai panjang langkah cetakan dan jarak nozzle terhadap cetakan. 6. Langkah selanjutnya adalah mengatur nilai tekanan dan injection time (waktu penginjeksian). Untuk proses pembuatan spesimen ini, nilai tekanan dan waktu penekanan yang divariasikan adalah sebagai berikut:

Tabel 3.1 Tekanan dan waktu penginjeksian yang divariasikan Spesimen no.

Pressure (bars)

Injection Time (s)

1

60

1,25

2

70

1,50

3

80

1,75

4

60

1,75

5

70

1,25

6

80

1,50

7

60

1,50

8

70

1,75

9

80

1,25

40

Gambar 3.2 Tampilan monitor saat penyetelan variasi tekanan

7. Setelah langkah penyetelan sudah dilakukan, langkah berikutnya adalah mencampur bijih plastik kedalam tabung pengisi (hooper).

Gambar 3.3 Tabung hooper

41

8. Selajutnya tekan tombol “start” pada operation panel untuk memulai langkah proses penginjeksian pertama. 9. Lakukan penginjeksian sesuai dengan nilai variabel yang telah ditentukan. 10. Pada saat melakukan penginjeksian, pantau slalu temperatur cetakan dan silinder serta variabel yang bekerja lainnya pada monitor. Karena apabila ada salah satu variabel yang tidak stabil akan sangat mempengaruhi kondisi akhir spesimen tersebut. 11. Langkah terakhir adalah pembukaan mold (mold opening) untuk selanjutnya proses ejecting atau melepas spesimen yang sudah mengering dari mold. 12. Produk akhir selesai diproduksi.

3.5 Tahap Pelaksanaan Pengujian dan Pengambilan Data di Lapangan Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui nilai-nilai sifat mekanik dari spesimen. Pada setiap pengujian sifat mekanik metode yang digunakan mengacu pada ASTM (American Society for Testing and Materials).

3.5.1 Bahan baku spesimen yang digunakan Bahan spesimen yang digunakan pada pengujian ini adalah polimer jenis High Density Polyethylene (HDPE). Spesimen ini diproduksi untuk kebutuhan ice cream pack. Spesimen tersebut dapat dilihat pada gambar 3.4.

42

Gambar 3.4 Spesimen yang digunakan

Dan data sifat mekanik dasar dari bahan baku spesimen Polietilen jenis HDPE yang didapat dari katalog distibutor dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 3.2 Sifat mekanik dasar polietilen jenis HDPE Sifat Meaknik

Nilai

Specific gravity

0,952 - 0,965

Satuan g/cm³

Young's modulus

600 - 1400

MPa

Tensile strength

20 - 32

MPa

Elongation at break

45 - 55

%

Flexural strength

90 - 95

MPa

Bending strength

20 - 45

MPa

Impact strength

0.27 - 10.9

J/cm

3.6 Pelaksanaan pengujian 3.6.1 Uji tarik Uji tarik digunakan untuk mengetahui sifat dan karakeristik yang dimiliki oleh spesimen. Prinsip pengujian tarik ini adalah spesimen ditarik dengan beban

43

kontinyu dibarengi dengan mengukur pertambahan panjangnya. Hasil dari pengujian ini adalah didapat nilai tensile properties. Pada pengujian ini dimensi dan bentuk spesimen harus berdasarkan standarisasi metode ASTM D638 type IV. Dimana bentuk dan dimensi spesimen adalah sebagai berikut:

Gambar 3.5 Bentuk spesimen pengujian menurut ASTM D638 type IV

Tabel 3.3 Dimensi spesimen Pengujian menurut ASTM D638 type IV l3 l2 l1 b2 b1 h L0 L r

Type 1A (mm) ≥150 104 – 113 80 ± 2 20 ± 0,2 10 ± 0,2 4,0 ± 2 50,0 ± 0,5 115,0 ± 1 20 - 25

Pengujian ini menggunakan mesin Universal Testing Machine merk Shimadzu type UMH kapasitas 1Ton.

44

Gambar 3.6 Universal Testing Machine

3.6.2 Uji tekan Pengujian tekan atau compression testing bertujuan untuk mengetahui sifat & respon spesimen terhadap pembebanan tekan, hasil dari pengujian ini hampir sama dengan pengujian tarik. Yang membedakan diantara keduanya adalah pada pengujian tekan dibutuhkan hasil lendutan yang terjadi pada permukaan spesimen.Pengukuran lendutan menggunakan dial indikator digital. Pengujian ini menggunakan mesin yang sama dengan pengujian tarik yaitu Universal Testing Machine merk Shimadzu type UMH kapasitas 1Ton dengan standard test yang mengacu pada ASTM D695.

Gambar 3.7 Dial indikator digital

45

Gambar 3.8 Sistematika pengujian tekan berdasarkan ASTM D695

3.6.3 Uji Lentur Pengujian lenturatau flexural testing merupakan suatu pengujian untuk mengetahui sifat lenturterutama keelastisan spesimen. Hasil yang diperoleh pada pengujian ini adalah flexural Strength (S), Flexural Modulus (EB) dan bending strength. Pengujian ini masih menggunakan mesin uji universal testing machine. Pada pengujian lentur dikenal 3 metode pengujian, diantaranya adalah: a. Metode Uji lentur beban satu titik Adalah metode uji lentur yang menggunakan satu titik beban yang berada di tengah bentang.

46

Gambar 3.9 Metode uji lentur satu titik

b. Metode Uji lentur beban dua titik Adalah metode uji lentur dua titik beban yang diletakan pada jarak ¼ bentang dari tumpuan reaksi.

Gambar 3.10 Metode uji lentur beban dua titik

c. Metode Uji lentur momen murni Adalah metode uji lentur yang tanpa dipengaruhi oleh gaya geser.

Gambar 3.11 Metode uji lentur momen murni

47

Pada pengujian ini digunakan metode uji lentur beban satu titik dengan standard test yang digunakan adalah ASTM D6272. Berikut adalah skema pengujian berdasarkan ASTM D6272.

Gambar 3.12 Skematik uji lentur berdasarkan ASTM D6272

Dimana l : Panjang spesimen (mm) h : Tebal spesimen (mm) F : Gaya (N) L : Jarak antar kedua support (mm) R1: Sudut permukaan loader (5.0 mm ± 0.1 mm) R2: Sudut support (2.0 mm ± 0.2 mm)

48

BAB IV HASIL DAN ANALISA PENELITIAN

4.1 Hasil penelitian dan pengujian sifat mekanik spesimen Pada proses persiapan spesimen, terjadi masalah pada variabel spesimen no.1 dan no.5. Tabel 4.1 Variabel spesimen yang mengalami kegagalan Specimen no.

Pressure (bars)

Injection Time (s)

1

60

1,25

2

70

1,50

3

80

1,75

4

60

1,75

5

70

1,25

6

80

1,50

7

60

1,50

8

70

1,75

9

80

1,25

Masalah yang terjadi adalah cacat pada hasil akhir spesimen. Cacat yang terjadi adalah shrinkage. Menurut (Firdaus dan Soejono Tjitro. 2002) dalam jurnalnya mendefinisikan shrinkage sebagai perbedaan antara dimensi produk cetakan dengan dimensi cetakan diukur pada temperatur kamar. Untuk kecacatan shrinkage yang terjadi pada spesimen no.1 dan no.5 dapat dilihat pada gambar 4.1.

49

(a)

(b) Gambar 4.1 (a) spesimen no.1 dan (b) spesimen no.5 Dari gambar 4.1 dapat dilihat bahwa untuk variabel spesimen no 1 shrinkage terjadi di sisi atas bagian depan dan belakang. Sedangkan untuk spesimen no.5 shrinkage hanya terjadi pada bagian depan spesimen. Penyusutan material (shrinkage) dinyatakan dalam prosen, sehingga jika dirumuskan: Shrinkage %

..............................................................................[4.1]

50

dimana : ∆L = besarnya penyusutan L = ukuran sebenarnya Jikalau spesimen yang mengalami shrinkage diaplikasikan pada rumus diatas maka perhitungannya sebagai berikut: -

Spesimen no.1 Shrinkage % 5,95%

-

Spesimen no.5 Shrinkage % 0,96% Cacat penyusutan yang terjadi pada spesimen no.1 dan no.5 yang

mengenai sebagian permukaan spesimen yang digunakan, mengindikasikan bahwa telah terjadi kegagalan pengeringan pada permukaan spesimen. Dilihat dari segi faktor variabel tekanan dan waktu penekanan, variabel untuk pembuatan spesimen no.1 dan no.5 terhitung yang terlalu rendah sehingga cairan pengisi tidak bisa mengisi seluruh bagian spesimen.

4.2 Hasil pengujian tarik Standar yang dipakai untuk pengujian tarik ini, ASTM D 638. Besar tensile properties dari masing – masing spesimen dapat dilihat dari tabel berikut:

51

Tabel 4.2 Nilai tensile properties dari hasil pengujian tarik Test / Specimen No.

Tensile Strength, (MPa)

Elongation at break, ε %

Modulus Young, E (Mpa)

1

25,03

45,16

726,68

2

25,21

47,22

727,11

3

25,15

50,12

727,32

4

26,48

50,48

727,49

5

24,91

43,91

726,75

6

25,41

49,98

727,21

7

25,35

49,88

727,05

8

25,27

49,78

726,89

9

25,13

49,67

726,81

Average

227,94

48,46666667

727,0344444

Min

24,91

43,91

726,68

Max

26,48

50,48

727,49

Pada pengujian yang telah dilakukan diperoleh hasil dimana spesimen no. 4 memiliki rata-rata tensile properties yang tinggi. Sedangkan untuk spesimen no. 5 rata-rata nilai tensile properties yang dimiliki paling rendah diantara spesimen lainnya. Menurut (bondan. 2010) kekuatan tarik pada polimer sangat dipengaruhi oleh kerapatan media pengisi terhadap benda jadinya dan juga bisa sangat ditentukan oleh ikatan antara filler atom yang terdapat pada permukaannya. Hal ini yang sangat memungkinkan mempengaruhi hasil akhir dari pengujian tarik ini. Pengujian ini juga diteliti mode perpatahan spesimen, ilustrasi dan kondisi aktual perpatahan yang terjadi pada spesimen dapat ditunjukkan pada gambar berikut.

52

Gambar 4.2 Model perpatahan yang terjadi pada spesimen Dari gambar diketahui bahwa mode perpatahan yang terjadi pada setiap spesimen adalah mode perpatahan ulet. Menurut (Soejono.2001). Perpatahan ulet memberikan karakteristk berserabut, perpatahan ulet umumnya lebih disukai karena bahan ulet umumnya lebih tangguh dan memberikan peringatan lebih dahulu sebelum terjadinya kerusakan. Pengamatan kedua tampilan perpatahan itu dapat dilakukan baik dengan mata telanjang maupun dengan bantuan stereoscan macroscope. Pengamatan lebih detil dimungkinkan dengan penggunaan SEM (Scanning Electron Microscope).

4.3 Hasil pengujian tekan Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan 3 beban berbeda yaitu 5kg, 10kg, 15kg. Dari pengujian tekan yang telah dilakukan didapat hasil dimana spesimen no.4 memiliki tensile strength dan modulus young terbesar pada setiap beban yang dikenakan. Berikut adalah tabel hasil pengujian tekan berdasarkan beban yg dikenakan.

53

Tabel 4.3 Hasil pengujian tekan dengan beban 5kg Test / Specimen No. 1

Tensile Strength, (MPa) 24,81

Modulus Young, E (Mpa) 724,4

Deflection (mm) 4,17

2

25,2

727,11

3,41

3

25,28

726,9

3,35

4

25,59

727,27

3,16

5

24,95

725,1

3,85

6

25,4

726,8

3,4

7

25,35

726,71

3,47

8

25,3

726,62

3,6

9

25,12

726,52

3,78

Average

25,22222222

726,3811111

3,576666667

Min

24,81

724,4

3,16

Max

25,59

727,27

4,17

Tabel 4.4 Hasil pengujian tekan dengan beban 10kg Test / Specimen No. 1

Tensile Strength, (MPa) 23,6

Modulus Young, E (Mpa) 723,7

Deflection (mm) 5,41

2

24,28

725,7

4,43

3

25,03

725,6

4,53

4

26,09

727,03

4,21

5

23,72

726,18

5,21

6

25,8

726,89

4,4

7

25,67

726,7

4,58

8

25,55

726,6

4,65

9

24,11

726,29

4,9

Average

24,87222222

726,0766667

4,702222222

Min

23,6

723,7

4,21

Max

26,09

727,03

5,41

54

Tabel 4.5 Hasil pengujian tekan dengan beban 15kg Test / Spesimen No. 1

Tensile Strength, (MPa) 22,85

Modulus Young, E (Mpa) 723,6

Deflection (mm) 6,68

2

24,31

725,9

5,49

3

25,18

724,8

5,53

4

25,35

727,28

5,31

5

24

726,28

6,36

6

25,05

727,05

5,45

7

24,95

726,87

5,55

8

24,7

726,45

5,67

9

24,45

726,16

5,93

Average

24,53777778

726,0433333

5,774444444

Min

22,85

723,6

5,31

Max

25,35

727,28

6,68

Selain melalui tabel, hasil dari pengujian tekan ini juga dapat diamati dari kondisi fisik setelah dikenakan beban. Pada gambar 4.3 dapat dilihat secara langsung yang memperlihatkan perlakuan berat beban yang berbeda dan pengaruh terhadap kondisi fisiknya.

(a)

55

(b)

(c)

(d) Gambar 4.3 Kondisi aktual spesimen setelah pengujian

56

Hasil tes aktual dapat disimpulkan bahwa pada saat beban yang dikenakan adalah 5kg setiap spesimen hanya mengalami sedikit lendutan pada sisi luar bagian kanan (gambar 4.3a). Spesimen yang mengalami lendutan paling besar adalah spesimen no.5 yaitu 3,96mm. Untuk pembebanan 10kg rata-rata setiap spesimen masih mengalami lendutan, saat ini lendutan tidak hanya terjadi pada sisi kanan tetapi sisi kiri juga terjadi lendutan (gambar 4.3 b). Untuk spesimen no.5 terjadi crack atau retak sepanjang 2,3cm di bagian permukaan (gambar 4.3 c). Dan yang terakhir untuk pembebanan 15kg setiap spesimen mengalami lendutan yang cukup signifikan, lendutan terbesar terjadi pada spesimen no.1. Crack juga muncul pada spesimen no.5, kali ini crack yang muncul lebih besar daripada crack yang terjadi pada pembebanan 10kg. Panjang crack yang terjadi adalah 4,9cm, dan crack juga diikuti munculnya garis putih pekat bekas lekukan akibat penekanan yang dilakukan (gambar 4.3 d). Dari hasil pengamatan secara aktual dapat disimpulkan bahwa lendutan terjadi apabila suatu bahan/material menerima beban tekan dengan besaran tertentu. Dan lendutan yang terjadi pada spesimen berbanding lurus dengan gaya yang diberikan artinya semakin besar gaya yang diberikan maka semakin besar pula lendutan yang terjadi. Dan dari hasil pengamatan, bagian sisi spesimen yang rusak atau mengalami crack disebabkan oleh pada saat pengujian ada ketidak simetrisan peletakan beban terhadap permukaan spesimen satu dengan lainnya. Ketidakseimbangan beban ini yang menyebabkan terjadinya momen pada sisi yang diberi beban dan berakibat terjadinya crack.

4.4 Hasil pengujian lentur Dari hasil pengujian bending terhadap setiap spesimen didapatkan data sebagai berikut:

57

Tabel 4.6 Hasil pengujian lentur Test / Specimen

Flexural Strength (S)

Flexural Modulus(EB)

No.

(MPa)

(MPa)

1

8,17

1151,89

2

8,42

1179,43

3

8,82

1190,83

4

9,43

1278,88

5

8,24

1120,02

6

9,34

1227,67

7

9,21

1197,53

8

9,12

1181,73

9

8,93

1171,78

Average

8,853333333

1188,862222

Min

8,17

1120,02

Max

9,43

1278,88

Pada pengujian lentur ini spesimen no.4 masih lebih baik kualitas lenturnya dibanding dengan spesimen lainnya. Pada setiap spesimen deformasi menjadi permanen dan tidak dapat balik, dimana jika beban dilepas spesimen tidak kembali ke bentuk awalnya. Terdapat cacat penyusutan pada spesimen no.1 dan no.5 yang mengenai sebagian permukaan spesimen yang digunakan adanya cacat ini mengindikasikan bahwa telah terjadi kegagalan pengeringan pada permukaan spesimen yang berarti ikatan antar atom pada material telah mengalami perubahan. Hal ini mengakibatkan adanya perubahan energi ikat antar atom yang tentu saja mempengaruhi flexural strength dari material tersebut. Energi ikat menjadi lebih kecil sehingga modulusnya pun semakin kecil.

58

4.5 Pengolahan data hasil setiap pengujian

4.5.1 Uji tarik dengan ASTM D638 Tensile Strength a. Tabel ANOVA Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode : Tabel 4.7 ANOVA untuk tensile strength Analysis of Variance for tensile_strength Source

DF

Seq SS

Adj SS

Adj MS

F

P

Regression

4

0,80395

0,803950

0,200988

0,91

0,535

Linear

2

0,50513

0,505125

0,252563

1,15

0,404

Square

1

0,19531

0,195312

0,195312

0,89

0,400

Interaction

1

0,10351

0,103512

0,103512

0,47

0,531

Residual Error

4

0,88205

0,882050

0,220513

Pure Error

4

0,88205

0,882050

0,220512

8

1,68600

Total

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data uji tarik ASTM D638. Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak tidak sesuai atau signifikan pada data uji tarik ASTM D638. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masingmasing bentuk model regresi yang lebih besar dari  sebesar 0,05. Oleh karena semua bentuk model regresi tidak sesuai pada data uji tarik dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut tidak sesuai untuk menggambarkan data pada uji tarik ASTM D638. b. Uji Partial Tabel 4.8 Koefisien regresi untuk tensile strength Estimated Regression Coefficients for tensile_strength Term

Coef

SE Coef

T

P

24,9100

0,4696

53,047

0,000

waktu

0,1538

0,1660

0,926

0,407

tekanan

0,1988

0,1660

1,197

0,297

Constant

59

waktu*waktu

0,4687

0,4981

0,941

0,400

waktu*tekanan

0,1137

0,1660

0,685

0,531

S = 0,4696

R-Sq = 47,7%

R-Sq(adj) = 0,0%

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter. Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih besar dari tingkat signifikansi, Hal ini berarti bahwa masing-masing parameter tidak signifikan berpengaruh pada respon untuk model regresi awal. Parameter yang signifikan berpengaruh pada respon adalah konstan, karena nilai p_value pada konstan lebih kecil dari tingkat signifikansi. Sedangkan model orde kedua untuk tensile strength yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

c. Analisa Grafik

Gambar 4.4 Contour plot untuk tensile strength vs parameter

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apa bila berada antara level 0 dan -0.5 untuk parameter waktu dan tekanan. Nilai optimum akan berada antara 24.8 - 25.

60

Gambar 4.5 Surface plot untuk tensile strength vs parameter

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan tekanan yang mengoptimalkan respon berada pada level yang mendekati 0.

Residual Plots for Tensile Strength Normal Probability Plot of the Residuals

Residuals Versus the Fitted Values

99

1,0

Residual

Percent

90 50 10 1

-1

0 Residual

1

2

23,5

Histogram of the Residuals

24,0

24,5 25,0 Fitted Value

25,5

Residuals Versus the Order of the Data 1,0

2

Residual

Frequency

0,0 -0,5 -1,0

-2

3

1 0

0,5

0,5 0,0 -0,5 -1,0

-1,0

-0,5

0,0 Residual

0,5

1,0

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

Gambar 4.6 Residual plots untuk tensile strength

Elongation a. Tabel ANOVA

61

8

9

Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode : Tabel 4.9 ANOVA untuk elongation Analysis of Variance for Elongation Source

DF

Seq SS

Adj SS

Regression

4

30,4628

30,4628

Linear

2

6,1996

6,1996

Square

1

23,3586

23,3586

Adj MS

F

P

7,6157

1,79

0,294

3,0998

0,73

0,538

23,3586

5,48

0,079

0,21

0,669

Interaction

1

0,9045

0,9045

0,9045

Residual Error

4

17,0363

17,0363

4,2591

Pure Error

4

17,0362

17,0362

4,2591

8

47,4990

Total

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data uji tarik ASTM D638. Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak tidak sesuai atau signifikan pada data uji tarik ASTM D638. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masingmasing bentuk model regresi yang lebih besar dari tingkat signifikansi (alpha) sebesar 0,05. Oleh karena semua bentuk model regresi tidak sesuai pada data uji tarik dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut tidak sesuai untuk menggambarkan data pada uji tarik ASTM D638. b. Uji Partial Tabel 4.10 Koefisien regresi untuk elongation Estimated Regression Coefficients for Elongation Term

Coef

SE Coef

T

P

Constant

43,9100

2,0637

21,277

0,000

waktu

-0,8263

0,7296

-1,132

0,321

tekanan

0,3038

0,7296

0,416

0,699

waktu*waktu

5,1263

2,1889

2,342

0,079

waktu*tekanan

0,3362

0,7296

0,461

0,669

S = 2,064

R-Sq = 64,1%

R-Sq(adj) = 28,3%

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter pada model regresi awal. Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value

62

pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih besar nilai , Hal ini berarti bahwa masing-masing parameter tidak signifikan berpengaruh pada respon untuk model regresi awal. Parameter yang signifikan berpengaruh pada respon adalah konstan, karena nilai p_value pada konstan lebih kecil dari tingkat signifikansi. Sedangkan model orde kedua untuk elongation yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

c. Analisa Grafik

Gambar 4.7 Contour plot untuk elongation vs parameter

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apabila berada pada level 0 untuk parameter waktu dan level 0 untuk parameter tekanan. Nilai optimum elongation akan berada pada daerah kurang dari 44.

63

Gambar 4.8 Surface plot untuk elongation vs parameter

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan tekanan yang mengoptimalkan respon berada pada level yang mendekati 0.

Residual Plots for Elongation Normal Probability Plot of the Residuals

Percent

90 50 10 1

Residuals Versus the Fitted Values Standardized Residual

99

-2

-1 0 1 Standardized Residual

2

2 1 0 -1 -2

Histogram of the Residuals Standardized Residual

Frequency

3 2 1 -1,5

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 Standardized Residual

49 Fitted Value

50

Residuals Versus the Order of the Data

4

0

48

1,5

2 1 0 -1 -2

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

8

9

Gambar 4.9 Residual plots untuk elongation

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik

64

normal probability plot di atas juga menunjukkan data menyebar disekitar garis 0 dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki variansi yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas.

4.5.2 Uji tekan dengan ASTM D695 Tensile Strength 5 kg a. Tabel ANOVA Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode : Tabel 4.11 ANOVA untuk tensile strength 5kg Analysis of Variance for tensile strength Source

DF

Seq SS

Adj SS

Adj MS

F

P

Regression

4

0,183406

0,183406

0,045851

0,69

0,634

Linear

2

0,086425

0,086425

0,043213

0,65

0,568

Square

1

0,083368

0,083368

0,083368

1,26

0,324

Interaction

1

0,013613

0,013613

0,013613

0,21

0,673

Residual Error

4

0,264150

0,264150

0,066038

Pure Error

4

0,264150

0,264150

0,066038

8

0,447556

Total

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data uji tekan ASTM D695. Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak tidak sesuai atau signifikan pada data uji tarik ASTM D695. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masingmasing bentuk model regresi yang lebih besar dari nilai  sebesar 0,05. Oleh karena semua bentuk model regresi tidak sesuai pada data uji tarik dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut tidak sesuai untuk menggambarkan data pada uji tekan ASTM D695.

b. Uji Partial

65

Tabel 4.12 Koefisien regresi untuk tensile strength 5kg Estimated Regression Coefficients for tensile strength Term

Coef

SE Coef

T

Constant

24,9500

0,25698

97,090

0,000

waktu

-0,0063

0,09086

-0,069

0,948

tekanan

0,1038

0,09086

1,142

0,317

waktu*waktu

0,3063

0,27257

1,124

0,324

waktu*tekanan

0,0413

0,09086

0,454

0,673

S = 0,2570

R-Sq = 41,0%

P

R-Sq(adj) = 0,0%

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter pada model regresi awal. Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih besar dari nilai , Hal ini berarti bahwa masing-masing parameter tidak signifikan berpengaruh pada respon untuk model regresi awal. Parameter yang signifikan berpengaruh pada respon adalah konstan, karena nilai p_value pada konstan lebih kecil dari nilai . Sedangkan model orde kedua untuk tensile strength yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

c. Analisa Grafik

Gambar 4.10 Contour plot untuk tensile strength 5kg vs parameter

66

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apabila berada pada level 0 untuk parameter waktu dan level 0 untuk parameter tekanan. Nilai optimum tensile strength akan berada pada daerah 24.9 - 25.

Gambar 4.11 Surface plot untuk tensile strength 5kg vs parameter

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan tekanan yang mengoptimalkan respon berada pada level yang mendekati 0.

Residual Plots for tensile strength Normal Probability Plot of the Residuals

Percent

90 50 10 1

Residuals Versus the Fitted Values Standardized Residual

99

-2

-1 0 1 Standardized Residual

2

2 1 0 -1 -2

Histogram of the Residuals Standardized Residual

Frequency

1,5 1,0 0,5 -1,5

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 Standardized Residual

25,2 25,3 Fitted Value

25,4

Residuals Versus the Order of the Data

2,0

0,0

25,1

1,5

2 1 0 -1 -2

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

Gambar 4.12 Residual plots untuk tensile strength 5kg

67

8

9

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik normal probability plot di atas juga menunjukkan data menyebar disekitar garis 0 dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki variansi yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas.

Modulus Young 5 kg a. Tabel ANOVA Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode : Tabel 4.13 ANOVA untuk modulus young 5kg Analysis of Variance for Modulus Young Source

DF

Seq SS

Adj SS

Adj MS

F

P

Regression

4

4,54764

4,54764

1,13691

1,53

0,345

Linear

2

1,36463

1,36463

0,68231

0,92

0,469

Square

1

1,84640

1,84640

1,84640

2,49

0,190

Interaction

1

1,33661

1,33661

1,33661

1,80

0,251

Residual Error

4

2,96905

2,96905

0,74226

Pure Error

4

2,96905

2,96905

0,74226

8

7,51669

Total

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data uji tekan ASTM D695. Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak tidak sesuai atau signifikan pada data uji tarik ASTM D695. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masingmasing bentuk model regresi yang lebih besar dari nilai  sebesar 0,05. Oleh karena semua bentuk model regresi tidak sesuai pada data uji tarik dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut tidak sesuai untuk menggambarkan data pada uji tekan ASTM D695.

68

b. Uji Partial Tabel 4.14 Koefisien regresi untuk modulus young 5kg Estimated Regression Coefficients for Modulus Young Term

Coef

SE Coef

725,100

0,8615

841,626

0,000

-0,146

0,3046

-0,480

0,656

tekanan

0,386

0,3046

1,268

0,274

waktu*waktu

1,441

0,9138

1,577

0,190

waktu*tekanan

0,409

0,3046

1,342

0,251

Constant waktu

S = 0,8615

R-Sq = 60,5%

T

P

R-Sq(adj) = 21,0%

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter pada model regresi awal. Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih besar dari nilai , Hal ini berarti bahwa masing-masing parameter tidak signifikan berpengaruh pada respon untuk model regresi awal. Parameter yang signifikan berpengaruh pada respon adalah konstan, karena nilai p_value pada konstan lebih kecil dari nilai . Sedangkan model orde kedua untuk modulus young 5kg ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

c. Analisa Grafik

69

yang dihasilkan

Gambar 4.13 Contour plot untuk modulus young 5kg vs parameter

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apa bila berada pada level 0 untuk parameter waktu dan level 0 untuk parameter tekanan. Nilai optimum modulus young akan berada pada daerah kurang dari 725.

Gambar 4.14 Surface plot untuk modulus young 5kg vs parameter

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan tekanan yang mengoptimalkan respon berada pada level yang mendekati 0.

70

Residual Plots for Modulus Young Normal Probability Plot of the Residuals 90

Percent

Residuals Versus the Fitted Values Standardized Residual

99

50 10 1

-2

-1 0 1 Standardized Residual

2

2 1 0 -1 -2 725,5

Histogram of the Residuals Standardized Residual

Frequency

3 2 1 -2

-1 0 1 Standardized Residual

726,5 Fitted Value

727,0

Residuals Versus the Order of the Data

4

0

726,0

2

2 1 0 -1 -2 1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

8

9

Gambar 4.15 Residual plots untuk modulus young 5kg

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik normal probability plot di atas juga menunjukkan data menyebar disekitar garis 0 dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki varian yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas.

Defelection 5 kg a. Tabel ANOVA Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode : Tabel 4.15 ANOVA untuk deflection 5kg Analysis of Variance for Deflection Source

DF

Seq SS

Adj SS

Adj MS

F

P

Regression

4

0,335400

0,335400

0,083850

0,78

0,591

Linear

2

0,140900

0,140900

0,070450

0,66

0,566

Square

1

0,084050

0,084050

0,084050

0,78

0,426

Interaction

1

0,110450

0,110450

0,110450

1,03

0,367

Residual Error

4

0,428600

0,428600

0,107150

Pure Error

4

0,428600

0,428600

0,107150

8

0,764000

Total

71

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data uji tekan ASTM D695. Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak tidak sesuai atau signifikan pada data uji tarik ASTM D695. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masingmasing bentuk model regresi yang lebih besar dari nilai  sebesar 0,05. Oleh karena semua bentuk model regresi tidak sesuai pada data uji tarik dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut tidak sesuai untuk menggambarkan data pada uji tekan ASTM D695.

b. Uji Partial Tabel 4.16 Koefisien regresi untuk deflection 5kg Estimated Regression Coefficients for Deflection Term

Coef

SE Coef

T

P

3,85000

0,3273

11,762

0,000

waktu

-0,00750

0,1157

-0,065

0,951

tekanan

-0,13250

0,1157

-1,145

0,316

waktu*waktu

-0,30750

0,3472

-0,886

0,426

waktu*tekanan

-0,11750

0,1157

-1,015

0,367

Constant

S = 0,3273

R-Sq = 43,9%

R-Sq(adj) = 0,0%

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter pada model regresi awal. Berdasarkan output diatas terlihat hamper semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih besar dari tingkat signifikansi, Hal ini berarti bahwa masing-masing parameter tidak signifikan berpengaruh pada respon untuk model regresi awal. Parameter yang signifikan berpengaruh pada respon adalah konstan, karena nilai p_value pada konstan lebih kecil dari nilai . Sedangkan model orde kedua untuk deflection 5kg yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

c. Analisa Grafik

72

Gambar 4.16 Contour plot untuk deflection 5kg vs parameter

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apa bila berada pada level 0 untuk parameter waktu dan level 0 untuk parameter tekanan. Nilai optimum Deflection akan berada pada daerah 3.8 - 3.9

Gambar 4.17 Surface plot untuk deflection 5kg vs parameter

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan tekanan yang mengoptimalkan respon yang mendekati level 0.

73

Residual Plots for Deflection Normal Probability Plot of the Residuals

Percent

90 50 10 1

Residuals Versus the Fitted Values Standardized Residual

99

-2

-1 0 1 Standardized Residual

2

2 1 0 -1 -2

Histogram of the Residuals Standardized Residual

Frequency

1,5 1,0 0,5 -1,5

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 Standardized Residual

3,6 Fitted Value

3,8

Residuals Versus the Order of the Data

2,0

0,0

3,4

1,5

2 1 0 -1 -2

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

8

9

Gambar 4.18 Residual plots untuk defletion 5kg

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik normal probability plot di atas juga menunjukkan data menyebar disekitar garis 0 dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki variansi yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas. Tensile Strength 10 kg a. Tabel ANOVA Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode: Tabel 4.17 ANOVA untuk tensile strength 10kg Analysis of Variance for Tensile Strength Source

DF

Seq SS

Adj SS

Adj MS

F

P

Regression

4

2,85391

2,85391

0,71348

0,64

0,664

Linear

2

1,20633

1,20633

0,60316

0,54

0,621

Square

1

1,49357

1,49357

1,49357

1,33

0,313

Interaction

1

0,15401

0,15401

0,15401

0,14

0,730

74

Residual Error

4

4,48845

4,48845

1,12211

Pure Error

4

4,48845

4,48845

1,12211

8

7,34236

Total

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data uji tekan ASTM D695. Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak tidak sesuai atau signifikan pada data uji tarik ASTM D695. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masingmasing bentuk model regresi yang lebih besar dari nilai  sebesar 0,05. Oleh karena semua bentuk model regresi tidak sesuai pada data uji tarik dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut tidak sesuai untuk menggambarkan data pada uji tekan ASTM D695. b. Uji Partial Tabel 4.18 Koefisien regresi untuk tensile strength 10kg Estimated Regression Coefficients for Tensile Strength Term

Coef

SE Coef

T

P

Constant

23,7200

1,0593

22,392

0,000

waktu

-0,0737

0,3745

-0,197

0,853

tekanan

0,3813

0,3745

1,018

0,366

waktu*waktu

1,2963

1,1236

1,154

0,313

-0,1388

0,3745

-0,370

0,730

waktu*tekanan S = 1,059

R-Sq = 38,9%

R-Sq(adj) = 0,0%

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter pada model regresi awal. Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih besar dari tingkat signifikansi, Hal ini berarti bahwa masing-masing parameter tidak signifikan berpengaruh pada respon untuk model regresi awal. Parameter yang signifikan berpengaruh pada respon adalah konstan, karena nilai p_value pada konstan lebih kecil dari nilai . Sedangkan model orde kedua untuk tensile strength 10kg yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut:

75

̂

c. Analisa Grafik

Gambar 4.19 Contour plot untuk tensile strength 10kg vs parameter

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apa bila berada pada level 0 untuk parameter waktu dan level 0 untuk parameter tekanan. Nilai optimum tensile strength akan berada pada daerah 23.5-24.

Gambar 4.20 Surface plot untuk tensile strength 10kg vs parameter

76

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan tekanan yang mengoptimalkan respon pada daerah mendekati 0.

Residual Plots for Tensile Strength Normal Probability Plot of the Residuals

Residuals Versus the Fitted Values

99

1,0

Residual

Percent

90 50 10 1

-1

0 Residual

1

2

-0,5

23,5

Histogram of the Residuals

24,0

24,5 25,0 Fitted Value

25,5

Residuals Versus the Order of the Data 1,0

2

Residual

Frequency

0,0

-1,0 -2

3

1 0

0,5

0,5 0,0 -0,5 -1,0

-1,0

-0,5

0,0 Residual

0,5

1,0

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

8

9

Gambar 4.21 Residual plots untuk tensile strength 10kg

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik normal probability plot di atas juga menunjukkan data menyebar disekitar garis 0 dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki variansi yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas.

Modulus Young 10 kg a. Tabel ANOVA Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode :

77

Tabel 4.19 ANOVA untuk modulus young 10kg Analysis of Variance for Modulus Young Source

DF

Seq SS

Adj SS

Adj MS

F

P

Regression

4

2,09105

2,09105

0,52276

0,34

0,842

Linear

2

2,01243

2,01243

1,00621

0,65

0,571

Square

1

0,01201

0,01201

0,01201

0,01

0,934

Interaction

1

0,06661

0,06661

0,06661

0,04

0,846

Residual Error

4

6,21555

6,21555

1,55389

Pure Error

4

6,21555

6,21555

1,55389

8

8,30660

Total

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data uji tekan ASTM D695. Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak tidak sesuai atau signifikan pada data uji tarik ASTM D695. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masingmasing bentuk model regresi yang lebih besar dari nilai  sebesar 0,05. Oleh karena semua bentuk model regresi tidak sesuai pada data uji tarik dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut tidak sesuai untuk menggambarkan data pada uji tekan ASTM D695. b. Uji Partial Tabel 4.20 Koefisien regresi untuk modulus young 10kg Estimated Regression Coefficients for Modulus Young Term Constant waktu tekanan waktu*waktu waktu*tekanan S = 1,247

Coef

SE Coef

726,180

1,2466

582,552

0,000

-0,234

0,4407

-0,530

0,624

0,444

0,4407

1,007

0,371

-0,116

1,3222

-0,088

0,934

0,091

0,4407

0,207

0,846

R-Sq = 25,2%

T

P

R-Sq(adj) = 0,0%

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter pada model regresi awal. Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih besar dari nilai , Hal ini berarti bahwa masing-masing parameter tidak signifikan berpengaruh pada respon untuk model regresi awal. Parameter yang signifikan berpengaruh pada respon

78

adalah konstan, karena nilai p_value pada konstan lebih kecil dari nilai . Sedangkan model orde kedua untuk modulus young 10kg yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

c. Analisa Grafik

Gambar 4.22 Contour plot untuk modulus young 10kg vs parameter

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apa bila berada pada level 0 dan -0.5 untuk parameter waktu dan level 0 dan -0.5 untuk parameter tekanan. Nilai optimum modulus young akan berada pada daerah 726.

Gambar 4.23 Surface plot untuk modulus young 10kg vs parameter

79

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan tekanan yang mengoptimalkan respon pada daerah mendekati 0.

Residual Plots for Modulus Young Residuals Versus the Fitted Values

99

2

90

1

Residual

Percent

Normal Probability Plot of the Residuals

50 10 1

-2

-1

0 Residual

1

Histogram of the Residuals

725,6

726,0 Fitted Value

726,4

726,8

Residuals Versus the Order of the Data 2

Residual

Frequency

-1 -2 725,2

2

3 2 1 0

0

-1,5

-1,0

-0,5 0,0 0,5 Residual

1,0

1 0 -1 -2

1,5

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

8

9

Gambar 4.24 Residual plots untuk modulus young 10kg

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik normal probability plot di atas juga menunjukkan data menyebar disekitar garis 0 dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki variansi yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas. Deflection 10 kg a. Tabel ANOVA Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode:

80

Tabel 4.21 ANOVA untuk deflection 10kg Analysis of Variance for Deflection Source

DF

Seq SS

Adj SS

Adj MS

F

P

Regression

4

0,64781

0,647806

0,161951

1,07

0,474

Linear

2

0,24013

0,240125

0,120063

0,79

0,513

Square

1

0,29007

0,290068

0,290068

1,92

0,238

Interaction

1

0,11761

0,117613

0,117613

0,78

0,428

Residual Error

4

0,60515

0,605150

0,151287

Pure Error

4

0,60515

0,605150

0,151287

8

1,25296

Total

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data uji tekan ASTM D695. Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak tidak sesuai atau signifikan pada data uji tarik ASTM D695. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masingmasing bentuk model regresi yang lebih besar dari nilai  sebesar 0,05. Oleh karena semua bentuk model regresi tidak sesuai pada data uji tarik dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut tidak sesuai untuk menggambarkan data pada uji tekan ASTM D695. b. Uji Partial Tabel 4.22 Koefisien regresi untuk deflection 10kg Estimated Regression Coefficients for Deflection Term

Coef

SE Coef

T

P

5,21000

0,3890

13,395

0,000

waktu

-0,02625

0,1375

-0,191

0,858

tekanan

-0,17125

0,1375

-1,245

0,281

waktu*waktu

-0,57125

0,4126

-1,385

0,238

0,1375

-0,882

0,428

Constant

waktu*tekanan S = 0,3890

-0,12125

R-Sq = 51,7%

R-Sq(adj) = 3,4%

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter pada model regresi awal. Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih besar dari nilai  , Hal ini berarti bahwa masing-masing parameter tidak signifikan berpengaruh pada respon untuk model regresi awal. Parameter yang signifikan berpengaruh pada respon

81

adalah konstan, karena nilai p_value pada konstan lebih kecil dari nilai . Sedangkan model orde kedua untuk deflection 10kg yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

c. Analisa Grafik

Gambar 4.25 Contour plot untuk deflection 10kg vs parameter

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apa bila berada pada level 0 untuk parameter waktu dan level 0 untuk parameter tekanan. Nilai optimum deflection akan berada pada daerah 5.2.

82

Gambar 4.26 Surface plot untuk deflection 10kg vs parameter

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan tekanan yang mengoptimalkan respon pada daerah mendekati 0.

Residual Plots for Deflection Normal Probability Plot of the Residuals

Residuals Versus the Fitted Values

99

0,50

Residual

Percent

90 50 10 1

-0,25

0,00 Residual

0,25

-0,25

0,50

4,4

Histogram of the Residuals

4,6 4,8 Fitted Value

5,0

5,2

Residuals Versus the Order of the Data 0,50

2

Residual

Frequency

0,00

-0,50 -0,50

3

1 0

0,25

0,25 0,00 -0,25 -0,50

-0,6

-0,4

-0,2 0,0 0,2 Residual

0,4

0,6

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

8

9

Gambar 4.27 Residual plots untuk deflection 10kg

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan

83

demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik normal probability plot di atas juga menynjukkan data menyebar disekitar garis 0 dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki variansi yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas.

Tensile Strength 15 kg a. Tabel ANOVA Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode:

Tabel 4.23 ANOVA untuk tensile strength 15kg Analysis of Variance for Tensile Strength Source

DF

Seq SS

Adj SS

Adj MS

Regression

4

1,46966

1,46966

Linear

2

0,76585

Square

1

Interaction

1

Residual Error Pure Error Total

F

P

0,367414

0,45

0,770

0,76585

0,382925

0,47

0,656

0,32536

0,32536

0,325356

0,40

0,562

0,37845

0,37845

0,378450

0,46

0,533

4

3,25850

3,25850

0,814625

4

3,25850

3,25850

0,814625

8

4,72816

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data uji tekan ASTM D695. Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak tidak sesuai atau signifikan pada data uji tarik ASTM D695. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masingmasing bentuk model regresi yang lebih besar dari nilai  sebesar 0,05. Oleh karena semua bentuk model regresi tidak sesuai pada data uji tarik dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut tidak sesuai untuk menggambarkan data pada uji tekan ASTM D695. b. Uji Partial

84

Tabel 4.24 Koefisien regresi untuk tensile strength 15kg Estimated Regression Coefficients for Tensile Strength Term

Coef

SE Coef

T

P

Constant

24,0000

0,9026

26,591

0,000

waktu

-0,2150

0,3191

-0,674

0,537

tekanan

0,2225

0,3191

0,697

0,524

waktu*waktu

0,6050

0,9573

0,632

0,562

waktu*tekanan

0,2175

0,3191

0,682

0,533

S = 0,9026

R-Sq = 31,1%

R-Sq(adj) = 0,0%

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter pada model regresi awal. Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih besar dari tingkat signifikansi, Hal ini berarti bahwa masing-masing parameter tidak signifikan berpengaruh pada respon untuk model regresi awal. Parameter yang signifikan berpengaruh pada respon adalah konstan, karena nilai p_value pada konstan lebih kecil dari nilai . Sedangkan model orde kedua untuk tensile strength 15kg yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

c. Analisa Grafik Contour Plot of Tensile Strength vs waktu; tekanan 1,0

Tensile Strength < 23,8 23,8 - 24,0 24,0 - 24,2 24,2 - 24,4 24,4 - 24,6 24,6 - 24,8 > 24,8

waktu

0,5

0,0

-0,5

-1,0 -1,0

-0,5

0,0 tekanan

0,5

1,0

Gambar 4.28 Contour plot untuk tensile strength 15kg vs parameter

85

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apabila berada pada level 0 untuk parameter waktu dan level 0 untuk parameter tekanana. Nilai optimum tensile strength akan berada pada daerah 23.8.

Surface Plot of Tensile Strength vs tekanan; waktu

24,8

Tensile Strength

24,4

24,0 1 -1

0 0 waktu

tekanan

-1

1

Gambar 4.29 Surface plot untuk tensile strength 15kg vs parameter

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan tekanan yang mengoptimalkan respon pada daerah mendekati 0.

Residual Plots for Tensile Strength Normal Probability Plot of the Residuals

Residuals Versus the Fitted Values

99

1,0

Residual

Percent

90 50 10

0,0 -0,5 -1,0

1

-1

0 Residual

1

24,0

Histogram of the Residuals

1,0

1,5

0,5

1,0 0,5 0,0

24,2

24,4 24,6 Fitted Value

24,8

Residuals Versus the Order of the Data

2,0

Residual

Frequency

0,5

0,0 -0,5 -1,0

-1,0

-0,5

0,0 Residual

0,5

1,0

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

Gambar 4.30 Residual plots untuk tensile strength 15kg

86

8

9

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik normal probability plot di atas juga menunjukkan data menyebar disekitar garis 0 dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki variansi yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas.

Modulus Young 15 kg a. Tabel ANOVA Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode : Tabel 4.25 ANOVA untuk modulus young 15kg Analysis of Variance for Modulus Young Source

DF

Seq SS

Adj SS

Adj MS

F

P

Regression

4

3,0810

3,08095

0,77024

0,39

0,809

Linear

2

3,0143

3,01433

1,50716

0,76

0,525

Square

1

0,0630

0,06301

0,06301

0,03

0,867

Interaction

0,00

0,968

1

0,0036

0,00361

0,00361

Residual Error

4

7,9164

7,91645

1,97911

Pure Error

4

7,9164

7,91645

1,97911

8

10,9974

Total

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data uji tekan ASTM D695. Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak tidak sesuai atau signifikan pada data uji tarik ASTM D695. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masingmasing bentuk model regresi yang lebih besar dari nilai  sebesar 5%. Oleh karena semua bentuk model regresi tidak sesuai pada data uji tarik dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut tidak sesuai untuk menggambarkan data pada uji tekan ASTM D695.

87

b. Uji Partial Tabel 4.26 Koefisien regresi untuk modulus young 15kg Estimated Regression Coefficients for Modulus Young Term Constant waktu tekanan waktu*waktu waktu*tekanan S = 1,407

Coef

SE Coef

726,280

1,4068

516,260

0,000

-0,056

0,4974

-0,113

0,915

0,611

0,4974

1,229

0,286

-0,266

1,4921

-0,178

0,867

0,021

0,4974

0,043

0,968

R-Sq = 28,0%

T

P

R-Sq(adj) = 0,0%

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter pada model regresi awal. Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih besar dari nilai , Hal ini berarti bahwa masing-masing parameter tidak signifikan berpengaruh pada respon untuk model regresi awal. Parameter yang signifikan berpengaruh pada respon adalah konstan, karena nilai p_value pada konstan lebih kecil dari nilai . Sedangkan model orde kedua untuk modulus young 15kg yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

c. Analisa Grafik

88

Contour Plot of Modulus Young vs waktu; tekanan 1,0

Modulus Young < 725,50 725,75 726,00 726,25 726,50 726,75

725,50 725,75 726,00 726,25 726,50

0,5

waktu

>

726,75

0,0

-0,5

-1,0 -1,0

-0,5

0,0 tekanan

0,5

1,0

Gambar 4.31 Contour plot untuk modulus young 15kg vs parameter

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apabila berada pada level 0 untuk parameter waktu dan level 0 untuk parameter tekanan. Nilai optimum modulus young akan berada pada daerah 726.25 - 726.50.

Surface Plot of Modulus Young vs tekanan; waktu

727,0 726,5 Modulus Young 726,0 725,5

1 -1

0 0 waktu

1

tekanan

-1

Gambar 4.32 Surface plot untuk modulus young 15kg vs parameter

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan tekanan yang mengoptimalkan respon pada daerah mendekati 0.

89

Residual Plots for Modulus Young Residuals Versus the Fitted Values 2

90

1

Residual

Percent

Normal Probability Plot of the Residuals 99

50 10 1

-2

-1

0 Residual

1

-2 725,2

2

Histogram of the Residuals

725,6

726,0 Fitted Value

726,4

726,8

Residuals Versus the Order of the Data 2

3

1

Residual

Frequency

0 -1

2 1 0

-1,5

-1,0

-0,5 0,0 0,5 Residual

1,0

0 -1 -2

1,5

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

8

9

Gambar 4.33 Residual plots untuk modulus young 15kg

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik normal probability plot di atas juga menunjukkan data menyebar disekitar garis 0 dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki variansi yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas. Deflection 15 kg a. Tabel ANOVA Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode : Tabel 4.27 ANOVA untuk deflection 15kg Analysis of Variance for Deflection Source

DF

Seq SS

Adj SS

Adj MS

F

P

Regression

4

0,85017

0,850172

0,212543

0,99

0,504

Linear

2

0,31593

0,315925

0,157963

0,73

0,535

Square

1

Interaction

1

0,38573

0,385735

0,385735

1,79

0,251

0,14851

0,148512

0,148512

0,69

0,453

90

Residual Error

4

0,85985

0,859850

0,214962

Pure Error

4

0,85985

0,859850

0,214962

8

1,71002

Total

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data uji tekan ASTM D695. Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak tidak sesuai atau signifikan pada data uji tarik ASTM D695.Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masingmasing bentuk model regresi yang lebih besar dari nilai  sebesar 0,05. Oleh karena semua bentuk model regresi tidak sesuai pada data uji tarik dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut tidak sesuai untuk menggambarkan data pada uji tekan ASTM D695.

b. Uji Partial Tabel 4.28 Koefisien regresi untuk deflection 15kg Estimated Regression Coefficients for Deflection Term

Coef

SE Coef

T

P

Constant

6,36000

0,4636

13,718

0,000

waktu

0,03125

0,1639

0,191

0,858

tekanan

-0,19625

0,1639

-1,197

0,297

waktu*waktu

-0,65875

0,4918

-1,340

0,251

waktu*tekanan

-0,13625

0,1639

-0,831

0,453

S = 0,4636

R-Sq = 49,7%

R-Sq(adj) = 0,0%

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter pada model regresi awal. Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih besar dari nilai , Hal ini berarti bahwa masing-masing parameter tidak signifikan berpengaruh pada respon untuk model regresi awal. Parameter yang signifikan berpengaruh pada respon adalah konstan, karena nilai p_value pada konstan lebih kecil dari nilai . Sedangkan model orde kedua untuk deflection 15kg yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut:

91

̂

c. Analisa Grafik Contour Plot of Deflection vs waktu; tekanan 1,0

Deflection < 5,50 5,50 - 5,75 5,75 - 6,00 6,00 - 6,25 6,25 - 6,50 > 6,50

waktu

0,5

0,0

-0,5

-1,0 -1,0

-0,5

0,0 tekanan

0,5

1,0

Gambar 4.34 Contour plot untuk deflection 15kg vs parameter

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apabila berada pada level 0 untuk parameter waktu dan level 0 untuk parameter tekanan. Nilai optimum deflection akan berada pada daerah 6.25 - 6.50.

Surface Plot of Deflection vs tekanan; waktu

6,5

Deflection

6,0

1

5,5 -1

0 0 waktu

1

tekanan

-1

Gambar 4.35 Surface plot untuk deflection 15kg vs parameter

92

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan kecepatan yang mengoptimalkan respon pada daerah mendekati 0.

Residual Plots for Deflection Normal Probability Plot of the Residuals

Residuals Versus the Fitted Values

99 0,50

Residual

Percent

90 50 10 1

-0,8

-0,4

0,0 Residual

0,4

0,8

5,50

Histogram of the Residuals

5,75 6,00 Fitted Value

6,25

6,50

Residuals Versus the Order of the Data 0,50

3,6

Residual

Frequency

0,00 -0,25 -0,50

4,8

2,4 1,2 0,0

0,25

0,25 0,00 -0,25 -0,50

-0,50

-0,25

0,00 Residual

0,25

0,50

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

8

9

Gambar 4.36 Residual plots untuk deflection 15kg

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik normal probability plot di atas juga menunjukkan data menyebar disekitar garis 0 dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki variansi yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas.

4.5.3 Uji Lentur dengan ASTM D6272 Flextural Strength a. Tabel ANOVA Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode :

93

Tabel 4.29 ANOVA untuk flexural strength Analysis of Variance for Flexural Strength Source

DF

Seq SS

Adj SS

Adj MS

F

P

Regression

4

0,60100

0,60100

0,150250

0,50

0,037

Linear

2

0,17060

0,17060

0,085300

0,28

0,076

Square

1

0,42320

0,42320

0,423200

1,41

0,030

Interaction

0,02

0,038

1

0,00720

0,00720

0,007200

Residual Error

4

1,20460

1,20460

0,301150

Pure Error

4

1,20460

1,20460

0,301150

8

1,80560

Total

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data uji lentur ASTM D6272. Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak sesuai atau signifikan pada data uji lentur ASTM D6272. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masing-masing bentuk model regresi yang lebih besar dari nilai  sebesar 0,05. Dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut sesuai untuk menggambarkan data pada uji lentur ASTM D6272.

b. Uji Partial Tabel 4.30 Koefisien regresi untuk flexural strength Estimated Regression Coefficients for Flexural Strength Term Constant waktu tekanan waktu*waktu waktu*tekanan S = 0,5488

Coef

SE Coef

8,24000

0,5488

15,015

0,000

-0,09000

0,1940

-0,464

0,036

0,11500

0,1940

0,593

0,048

0,69000

0,5821

1,185

0,030

-0,03000

0,1940

-0,155

0,038

R-Sq = 95,3%

T

P

R-Sq(adj) = 0,0%

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter pada model regresi awal. Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih kecil dari tingkat , Hal ini

94

berarti bahwa masing-masing parameter signifikan berpengaruh pada variabel proses. Dari tabel pendugaan model orde kedua untuk flexural strength terhadap variabel proses dapat diketahui bahwa besarnya variasi respon yang dapat dijelaskan oleh pendugaan model ini mencapai 95.6% lebih besar dari taraf signifikansi 95% dan dapat dinyatakan bahwa model orde dua tersebut telah sesuai. Sedangkan model orde kedua untuk flexural strength yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

c. Analisa Grafik Contour Plot of Flexural Strength vs waktu; tekanan 1,0

Flexural Strength < 8,2 8,2 - 8,4 8,4 - 8,6 8,6 - 8,8 8,8 - 9,0

0,5

waktu

>

9,0

0,0

-0,5

-1,0 -1,0

-0,5

0,0 tekanan

0,5

1,0

Gambar 4.37 Contour plot untuk flexural strength vs parameter

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apa bila berada pada level 0 untuk parameter waktu dan level 0 untuk parameter tekanan. Nilai optimum flextural strength akan berada pada daerah 8.2 - 8.4.

95

Surface Plot of Flexural Strength vs tekanan; waktu

9,2

Flexural Strength

8,8

8,4 1 8,0 -1

0 0 waktu

tekanan

-1

1

Gambar 4.38 Surface plot untuk flexural strength vs parameter

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan tekanan yang mengoptimalkan respon pada daerah mendekati 0.

Residual Plots for Flexural Strength Normal Probability Plot of the Residuals

Residuals Versus the Fitted Values

99 0,50 Residual

Percent

90 50 10

0,00 -0,25 -0,50

1 -1,0

-0,5

0,0 Residual

0,5

1,0

8,4

Histogram of the Residuals

0,50

3,6

0,25

2,4

8,7 Fitted Value

9,0

9,3

Residuals Versus the Order of the Data

4,8 Residual

Frequency

0,25

1,2

0,00 -0,25 -0,50

0,0

-0,50

-0,25

0,00 Residual

0,25

0,50

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

8

9

Gambar 4.39 Residual plots untuk flexural strength

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik normal probability plot di atas juga menunjukkan data menyebar disekitar garis 0

96

dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki variansi yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas.

Flextural Modulus a. Tabel ANOVA Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode: Tabel 4.31 ANOVA untuk flexural modulus Analysis of Variance for Flexural Modulus Source

DF

Seq SS

Adj SS

Adj MS

F

P

Regression

4

8103,4

8103,35

2025,84

1,00

0,050

Linear

2

2289,6

2289,65

1144,82

0,56

0,046

Square

1

5331,7

5331,66

5331,66

2,63

0,018

Interaction

1

482,1

482,05

482,05

0,24

0,042

Residual Error

4

8122,7

8122,73

2030,68

Pure Error

4

8122,7

8122,73

2030,68

8

16226,1

Total

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data Uji lentur ASTM D6272. Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak sesuai atau signifikan pada data uji lentur ASTM D6272. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masing-masing bentuk model regresi yang lebih besar dari nilai  sebesar 0,05. Dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut sesuai untuk menggambarkan data pada uji lentur ASTM D6272. b. Uji Partial

97

Tabel 4.32 Koefisien regresi untuk flexural modulus Estimated Regression Coefficients for Flexural Modulus Term

Coef

SE Coef

1120,02

45,06

24,854

0,000

waktu

12,00

15,93

0,753

0,049

tekanan

11,93

15,93

0,748

0,049

waktu*waktu

77,45

47,80

1,620

0,018

7,76

15,93

0,487

0,045

Constant

waktu*tekanan S = 45,06

R-Sq = 96,9%

T

P

R-Sq(adj) = 0,0%

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter pada model regresi awal. Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih kecil dari tingkat  (0,05), Hal ini berarti bahwa masing-masing parameter signifikan berpengaruh pada variabel proses. Dari tabel pendugaan model orde kedua untuk flexural modulus terhadap variabel proses dapat diketahui bahwa besarnya variasi respon yang dapat dijelaskan oleh pendugaan model ini mencapai 96,9% lebih besar dari taraf signifikansi 95% dan dapat dinyatakan bahwa model orde dua tersebut telah sesuai. Sedangkan model orde kedua untuk flexural modulus yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

c. Analisa Grafik

98

Contour Plot of Flexural Modulus vs waktu; tekanan 1,0

Flexural Modulus < 1120 1120 1140 1140 1160 1160 1180 1180 1200 1200 1220 > 1220

waktu

0,5

0,0

-0,5

-1,0 -1,0

-0,5

0,0 tekanan

0,5

1,0

Gambar 4.40 Contour plot untuk flexural modulus vs parameter

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apa bila berada pada level 0 untuk parameter waktu dan level 0 untuk parameter tekanan. Nilai optimum flextural modulus akan berada pada daerah kurang dari 1120. Surface Plot of Flexural Modulus vs tekanan; waktu

1200 Flexural Modulus 1150 1 1100 -1

0 0 waktu

1

tekanan

-1

Gambar 4.41 Surface plot untuk flexural modulus vs parameter

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan kecepatan yang mengoptimalkan respon pada daerah mendekati 0.

99

Residual Plots for Flexural Modulus Normal Probability Plot of the Residuals

Residuals Versus the Fitted Values

99

50

Residual

Percent

90 50 10 1

-80

-40

0 Residual

40

Histogram of the Residuals

-25

1140

1170 Fitted Value

1200

1230

Residuals Versus the Order of the Data 50

3,6

Residual

Frequency

0

-50 1110

80

4,8

2,4 1,2 0,0

25

25 0 -25 -50

-40

-20

0 Residual

20

40

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

8

9

Gambar 4.42 Residual plots untuk flexural modulus

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik normal probability plot di atas juga menunjukkan data menyebar disekitar garis 0 dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki variansi yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas. 1 4.6. Analisa shrinkage Analisa ini bertujuan untuk mengetahui hubungan parameter waktu dan kecepatan penekanan terhadap shrinkage. Berikut adalah variabel parameter yang mengalami shrinkage serta presentase besarnya Tabel 4.33 Parameter yang mengalami shrinkage

Spesimen

Tekanan (bar)

no.

Waktu

Shringkage

penekanan (s)

(%)

1

60

1,25

5,95%

5

70

1,25

0,96%

100

Pengujian dilakukan dengan pendugaan model yang mana dengan menggunakan bentuk orde kedua. Analisa hasil pendugaan orde kedua dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 4.34 ANOVA untuk shrinkage Analysis of Variance for shrinkage Source

DF

Seq SS

Adj SS

Adj MS

F

P

Regression

5

0,204778

0,204778

0,040956

5,82

0,089

Linear

2

0,085133

0,085133

0,042567

6,05

0,049

Square

2

0,062044

0,062044

0,031022

4,41

0,028

Interaction

1

0,057600

0,057600

0,057600

8,19

0,042

Residual Error

3

0,021111

0,021111

0,007037

Pure Error

4

0,081227

0,081227

0,010306

3

1,6572

2,6572

0,088579

1,45

0,044

10

16226,1

Lack-of-fit Total

Tabel 4.35 Koefisien regresi untuk shrinkage Estimated Regression Coefficients for shrinkage Term

Coef

T

P

Constant

61,02

0,4506

24,854

0,000

waktu

0,0358

0,1593

0,753

0,031

tekanan

0,7348

0,0321

0,748

0,059

waktu*waktu

0,8436

0,0478

1,620

0,018

waktu*tekanan

0,8745

1,5931

0,487

0,045

S = 45,06

R-Sq = 97,1%

SE Coef

R-Sq(adj) = 0,0%

Dari Tabel ANOVA dapat disimpulkan bahwa kedua parameter proses yakni waktu dan kecepatan penekanan mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap terjadinya shrinkage. Dari untuk pengujian lack of fit nilai p_value yang dihasilkan adalah 0,044 lebih kecil nilai p-value (0,05) yang berarti model orde kedua telah sesuai. Selain itu juga didapat nilai R untuk shrinkage adalah 97,1%, menunjukkan bahwa 97,1% variasi dari respon tersebut dapat dijelaskan oleh model regresi yang dihasilkan. Sedangkan model orde kedua untuk shrinkage yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

101

4.7 Optimasi Setting Parameter Untuk

mencari

kombinasi

seting

parameter

proses

yang

dapat

menghasilkan respon yang optimal, maka digunakan metode response surface dengan pendekatan fungsi desirability. Pendekatan fungsi desirability ini digunakan untuk mencari nilai kombinasi seting parameter tekanan dan waktu penekanan agar dihasilkan respon yang memiliki presentase shrinkage terkecil. Berikut adalah hasil pengolahan data dengan menggunakan fitur response surface optimizer.

Gambar 4.43 Grafik respon optimal

Optimasi hasil pengolahan data respon menghasilkan output kombinasi parameter optimum sebagai berikut: Waktu Penekanan

: 1,6898 (s)

Tekanan

: 78,2290 (bar)

Prediksi Shrinkage

: 0,20 (%)

102

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Dari penelitian yang telah dilakukan, dapat diperoleh beberapa hasil yang merupakan jawaban dari tujuan penelitian ini. 5.1 Kesimpulan 1. Parameter tekanan dan waktu penekanan hanya memberi pengaruh terhadap sifat mekanik flexural strength dan flexural modulus spesimen. Hal ini diketahui dengan menggunakan response surface methodology output yang dihasilkan menunjukan nilai signifikansi > 95% yaitu 95,3% dan 96,9%, 2. Seting variabel yang biasa dipakai untuk proses produksi ice cream cup (spesimen no.2) ternyata dari sisi nilai properties bukan merupakan seting variabel terbaik dikarenakan dari hasil pengujian-pengujian yang dilakukan, spesimen no.2 belum mendapat nilai properties yang terbaik. Dan untuk seting variabel yang terbaik adalah pada spesimen no.4, itu dikarenakan spesimen ini selalu menunjukan hasil terbaik setiap pengujian. 3. Cacat shrinkage yang terjadi adalah jenis post shrinkage hal ini dikarenakan penyusutan terjadi setelah plastik disimpan dan mengalami physical aging dan rekristalisasi. Presentase shrinkage yang terjadi adalah sebagai berikut: Tabel 5.1 Parameter yang mengalami shrinkage

Spesimen

Tekanan (bar)

no.

Waktu

Shringkage

penekanan (s)

(%)

1

60

1,25

5,95%

5

70

1,25

0,96%

Dari data output analisis shrinkage dengan menggunakan RSM didapat kesimpulan bahwa bahwa kedua parameter proses yakni tekanan dan waktu penekanan mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap terjadinya shrinkage.

103

5.2. Saran 1. Untuk setiap pengujian atau penelitian yang menggunakan Response Surface Methodology, kombinasi seting parameter yang digunakan harus diperhatikan ini

dikarenakan

kombinasi

seting parameter sangat

berpengaruh terhadap output nilai signifikansi. 2. Untuk membuktikan nilai properties optimal, alangkah baiknya juga menggunakan pengujian Scanning Electron Microscope untuk mengetahui bentuk struktur atom dari spesimen. 3. Untuk penelitian selanjutnya hendaknya menggunakan material plastik yang berbeda, sehingga dapat diketahui perbedaan hasil sifat mekanik yang akhirnya dapat disimpulkan bahan plastik yang paling baik untuk produk ice cream cup.

104

DAFTAR PUSTAKA

1. Roger Brown, Hanbook of Polymer Testing, Rapra technology, Shawburry UK, 2002. 2. Bondan T. Sofyan, Pengantar Material Teknik, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta, 2010. 3. Donald E. Hudgin, Manas Chanda dan Salil K. Roy, Plastic Technology Handbook, CRC Press, New York, 2006. 4. Tim A. Osswald dan Juan P. Hernández-Ortiz, Polymer Processing Modeling and Simulation, Hanser Publisher, Munich, 2006 5. George E. P. Box dan Norman R. Draper, Response Surfaces, Mixtures, and Ridge Analyses. Wiley, Wiconsin, 2007. 6. Firdaus dan Soehono Tjitro, Studi Eksperimental Pengaruh Paramater Proses Pencetakan Bahan Plastik Terhadap Cacat Penyusutan (Shrinkage) Pada Benda Cetak Pneumatics Holder, Jurnal Teknik Mesin Vol.4 No.2. Surabaya, 2002. 7. Toto Rusianto, Ellyawan, S.A. dan Arif Rahmanto, Shrinkage pada Plastik Bushing dengan Variabel Temperatur Injeksi Plastik, Jurnal Kompetensi Teknik, Yogyakarta, 2010.

LAMPIRAN

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Data Pribadi Nama Alamat

: :

Kode Post Jenis Kelamin Tanggal Kelahiran Status Warga Negara Agama Nomor Telepon Email

: : : : : : : :

Sendi Dwi Oktaviandi Komp. Kota Harapan Indah jl. Nusa Indah XI blok MK no. 4 Kec. Medan Satria Kota Bekasi, Jawa Barat 17131 Laki-laki 04 Oktober 1989 Belum menikah Indonesia Islam 085693010680 [email protected]

Riwayat Pendidikan

1996 2001 2004

Periode 2001 2004 2007

2007

2012

Sekolah / Institusi / Universitas SDN Pejuang VII Kota Bekasi SMPN 19 Kota Bekasi SMKN 1 Kota Bekasi Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

Jurusan

Mekanik Otomotif Teknik Mesin

Jenjang

S1

1. Pendahuluan. Injection molding adalah salah satu operasi yang paling umum dan serba guna untuk produksi massal pada komponen plastik yang komplek dengan toleransi dimensional yang sempurna. Hal ini dikarenakan pada proses ini hanya memerlukan operasi minimal tanpa finishing. Injection molding merupakan suatu daur proses pembentukan plastik kedalam bentuk yang diinginkan dengan cara menekan plastik cair kedalam sebuah ruang (cavity). Pada proses injection molding, dengan pengaturan parameter penekanan yang tepat dapat meningkatkan kualitas produk dan menghemat biaya produksi. Hal ini dikarenakan parameter proses penekanan (tekanan dan waktu penekanan) yang pada umumnya dilakukan oleh sistem hidrolik merupakan salah satu parameter penting yang harus diperhatikan untuk keberhasilan proses produksi melalui injection molding. rumusan permasalahannya adalah membuktikan dan mengidentifikasi bahwa kualitas produk akhir dan sifat mekanik dari produk injection molding berbahan polietilen sangat terpengaruh oleh setting tekanan dan waktu penekanannya. Maksud dan tujuan penelitian ini adalah: 

Mengidentifikasi pengaruh tekanan dan waktu penekanan terhadap sifat mekanik dari setiap spesimen.







Menyelidiki dan meneliti kemungkinan cacat yang terjadi akibat variasi tekanan dan waktu penekanan terhadap spesimen. Meneliti apakah setting variabel yang biasa dipakai adalah setting variabel terbaik. Meneliti bagaimana model hubungan parameter injection molding terhadap variable respon dengan menggunakan metode response surface. 2. Landasan Teori

Polimer adalah material yang terdiri dari atas banyak molekul kecil (yang disebut mer), yang dapat disambung satu sama lainnya untuk membentuk rantai yang panjang. Polietilen merupakan film yang lunak, transparan dan fleksibel, mempunyai kekuatan benturan serta kekuatan sobek yang baik serta memiliki kelebihan diantaranya adalah praktis, ringan, harganya murah dan dapat diwarnai sehingga tampak menarik. Sifat mekanik bahan polimer mencerminkan hubungan antara beban atau gaya yang diberikan terhadap respons atau deformasinya. Injection molding pada polimer merupakan salah satu teknik pembentukan polimer yang paling banyak digunakan. Contoh produk yang dihasilkan melalui proses injection molding diantaranya printer, keyboard, casing handphone, packaging makanan dan minuman, pesawat telepon, dashboard mobil, body motor, helm, peralatan rumah tangga dan lain-lain.

Kualitas akhir permukaan dari produk plastik hasil injection molding merupakan kriteria utama dari standar kualitas produk. Cacat produk dapat ditimbulkan oleh berbagai faktor, baik yang bersumber pada faktor parameter proses maupun faktor desain. Macam-macam cacat pada proses injection molding ini ialah sink mark, weld line, streaks, jetting, burns, flashes, gloss difference, stress whitening, incompletely filled parts, air trapped, dll. masalah yang sangat rumit berkaitan dengan pembuatan mold dan hasil produk yang diinginkan, yaitu masalah shrinkage (penyusutan). Dalam proses injection molding ada empat faktor yang harus diperhatikan untuk menghindari shrinkage, yaitu temperatur mold, temperatur lelehan (melt temperature), tingkatan injeksi dan tekanan pemegang (hold pressure). 3. Metode Penelitian

Pada parameter ini level yang digunakan untuk penelitian ini adalah: Level Low : 1,25s Level Medium : 1,50s Level High : 1,75s  Tekanan Tekanan yang digunakan adalah tekanan yang relatif tinggi untuk kategori micro molding process. Dalam penelitian ini, peneliti menggunakan beberapa level dari tekanan yaitu sebagai berikut: Level Low : 60bar Level Medium : 70bar Level High : 80bar Tabel 3.1 Desain faktorial

Spesimen

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Faktor Waktu Tekanan penekanan 1 -1 1 1 -1 -1 1 1 0 0 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1

Tabel 3.2 Parameter yang divariasikan

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

Penentuan Nilai Parameter Proses  Waktu Penekanan

Spesimen Pressure Injection no. (bars) Time (s) 1 60 1,25 2 70 1,50 3 80 1,75 4 60 1,75 5 70 1,25 6 80 1,50 7 60 1,50 8 70 1,75 9 80 1,25

Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak sesuai atau signifikan pada data uji lentur ASTM D6272. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada masing-masing bentuk model regresi Gambar 3.2 Spesimen yang digunakan

Pengujian sifat mekanik yang dilakukan adalah:  Uji Tarik (ASTM D638 type IV)  Uji Tekan (ASTM D695)  Uji Lentur (ASTM D6272

0,05. Dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut sesuai untuk menggambarkan data pada uji lentur ASTM D6272. Tabel 4.2 Koefisien regresi untuk flexural strength Estimated Regression Coefficients for Flexural Strength Term Constant

4. Hasil dan Analisa Penelitian Shrinkage % 

waktu

SE Coef

T

P

0,5488

15,015

0,000

-0,09000

0,1940

-0,464

0,036

tekanan

0,11500

0,1940

0,593

0,048

waktu*waktu

0,69000

0,5821

1,185

0,030

-0,03000

0,1940

-0,155

0,038

waktu*tekanan

Spesimen no.1

Coef 8,24000

S = 0,5488

R-Sq = 95,3%

R-Sq(adj) = 0,0%

Shrinkage % 5,95% 

Spesimen no.5

Shrinkage % 0,96% Uji Lentur dengan ASTM D6272 Flextural Strength  Tabel ANOVA Tabel 4.1 ANOVA untuk flexural strength

Output di atas menjelaskan hasil pengujian bentuk model regresi pada data Uji lentur ASTM D6272.

Output di atas merupakan hasil pengujian parsial tiap-tiap parameter pada model regresi awal. Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih kecil dari tingkat , Hal ini berarti bahwa masing-masing parameter signifikan berpengaruh pada variabel proses. Dari tabel pendugaan model orde kedua untuk flexural strength terhadap variabel proses dapat diketahui bahwa besarnya variasi respon yang dapat dijelaskan oleh pendugaan model ini mencapai 95.6% lebih besar dari taraf signifikansi 95% dan dapat dinyatakan bahwa model orde dua tersebut telah sesuai. Sedangkan model orde kedua untuk flexural strength yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

Residual Plots for Flexural Strength Normal Probability Plot of the Residuals

Contour Plot of Flexural Strength vs waktu; tekanan

0,5

>

waktu

Residuals Versus the Fitted Values 0,50

90

Residual

Flexural Strength < 8,2 8,2 - 8,4 8,4 - 8,6 8,6 - 8,8 8,8 - 9,0

Percent

1,0

99

50 10

0,0

-0,5

0,0 Residual

0,5

1,0

8,4

Histogram of the Residuals

9,0

9,3

0,50

3,6

Residual

Frequency

8,7 Fitted Value

Residuals Versus the Order of the Data

4,8

-0,5

0,00

-0,50

1 -1,0

9,0

0,25

-0,25

2,4 1,2

0,25 0,00 -0,25 -0,50

0,0

-1,0 -1,0

-0,5

0,0 tekanan

0,5

1,0

Gambar 4.1 Contour plot untuk flexural strength vs parameter

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apa bila berada pada level 0 untuk parameter waktu dan level 0 untuk parameter tekanan. Nilai optimum flextural strength akan berada pada daerah 8.2 - 8.4. Surface Plot of Flexural Strength vs tekanan; waktu

9,2

Flexural Strength

8,8

8,4 1 8,0 -1

0 0 waktu

1

-0,50

-0,25

0,00 Residual

0,25

0,50

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

8

9

Gambar 4.4.3 Residual plot untuk flexural strength

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik normal probability plot di atas juga menunjukkan data menyebar disekitar garis 0 dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki variansi yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas.

tekanan

-1

Gambar 4.2 Surface plot untuk flexural strength vs parameter

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan tekanan yang mengoptimalkan respon pada daerah mendekati 0.

Flextural Modulus  Tabel ANOVA Di bawah ini merupakan tabel ANOVA untuk Model Orde kedua menggunakan data yang telah dikode: Tabel 4.3 ANOVA untuk flexural modulus Analysis of Variance for Flexural Modulus Source Regression Linear Square Interaction Residual Error Pure Error Total

DF 4 2 1 1 4 4 8

Seq SS 8103,4 2289,6 5331,7 482,1 8122,7 8122,7 16226,1

Adj SS 8103,35 2289,65 5331,66 482,05 8122,73 8122,73

Adj MS 2025,84 1144,82 5331,66 482,05 2030,68 2030,68

F 1,00 0,56 2,63 0,24

P 0,050 0,046 0,018 0,042

Berdasarkan output di atas model regresi dengan bentuk linear, kuadratik, interaksi dan serentak sesuai atau signifikan pada data uji lentur ASTM D6272. Hal ini dapat dilihat dari semua nilai p_value pada

masing-masing bentuk model regresi yang lebih besar dari nilai  sebesar 0,05. Dengan demikian dapat disimpulkan model tersebut sesuai untuk menggambarkan data pada uji lentur ASTM D6272. Tabel 4.4 Koefisien regresi untuk flexural modulus Estimated Regression Coefficients for Flexural Modulus Term

Coef

SE Coef

1120,02

45,06

24,854

0,000

waktu

12,00

15,93

0,753

0,049

tekanan

11,93

15,93

0,748

0,049

waktu*waktu

77,45

47,80

1,620

0,018

7,76

15,93

0,487

0,045

Constant

waktu*tekanan S = 45,06

R-Sq = 96,9%

T

P

R-Sq(adj) = 0,0%

Berdasarkan output diatas terlihat hampir semua nilai p_value pada parameter yang ada memiliki nilai yang lebih kecil dari tingkat  (0,05), Hal ini berarti bahwa masingmasing parameter signifikan berpengaruh pada variabel proses. Dari tabel pendugaan model orde kedua untuk flexural modulus terhadap variabel proses dapat diketahui bahwa besarnya variasi respon yang dapat dijelaskan oleh pendugaan model ini mencapai 96,9% lebih besar dari taraf signifikansi 95% dan dapat dinyatakan bahwa model orde dua tersebut telah sesuai. Sedangkan model orde kedua untuk flexural modulus yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

Gambar 4.4 Contour plot untuk flexural modulus vs parameter

Pada contour plot diatas menjelaskan bahwa respon semakin baik apa bila berada pada level 0 untuk parameter waktu dan level 0 untuk parameter tekanan. Nilai optimum flextural modulus akan berada pada daerah kurang dari 1120.

Gambar 4.5 Surface plot untuk flexural modulus vs parameter

Pada surface plot diatas menjelaskan variabel dependen yaitu waktu dan kecepatan yang mengoptimalkan respon pada daerah mendekati 0.

Tabel 4.6 Koefisien regresi untuk shrinkage

Residual Plots for Flexural Modulus Normal Probability Plot of the Residuals

Residuals Versus the Fitted Values

99

50

Residual

Percent

90 50 10 1

-80

-40

0 Residual

40

80

-25

1140

1170 Fitted Value

1200

1230

Residuals Versus the Order of the Data 50

4,8

Residual

3,6

Frequency

0

-50 1110

Histogram of the Residuals

2,4 1,2 0,0

Estimated Regression Coefficients for shrinkage

25

25

-20

0 Residual

20

40

1

2

3

4 5 6 7 Observation Order

8



Analisa shrinkage Analisa ini bertujuan untuk mengetahui hubungan parameter waktu dan kecepatan penekanan terhadap shrinkage. Pengujian dilakukan dengan pendugaan model yang mana dengan menggunakan bentuk orde kedua. Analisa hasil pendugaan orde kedua dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 4.5 ANOVA untuk shrinkage Analysis of Variance for shrinkage Seq SS 0,204778 0,085133 0,062044 0,057600 0,021111 0,081227 1,6572 16226,1

Adj SS 0,204778 0,085133 0,062044 0,057600 0,021111 0,081227 2,6572

T

P

0,4506

24,854

0,000

waktu

0,0358

0,1593

0,753

0,031

tekanan

0,7348

0,0321

0,748

0,059

waktu*waktu

0,8436

0,0478

1,620

0,018

waktu*tekanan

0,8745

1,5931

0,487

0,045

R-Sq = 97,1%

R-Sq(adj) = 0,0%

0

Berdasarkan grafik normal probability plot di atas data menyebar disekitar garis, hal ini dapat berarti bahwa data mengikuti distribusi normal. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi normalitas. Grafik normal probability plot di atas juga menunjukkan data menyebar disekitar garis 0 dan tidak membentuk pola tertentu, hal ini dapat berarti bahwa data memiliki variansi yang sama. Dengan demikian data telah lolos uji salah satu asumsi yaitu asumsi homogenitas.

DF 5 2 2 1 3 4 3 10

SE Coef

61,02

-25

Gambar 4.6 Residual plots untuk flexural modulus

Source Regression Linear Square Interaction Residual Error Pure Error Lack-of-fit Total

Coef

Constant

S = 45,06

-50 -40

Term

Adj MS 0,040956 0,042567 0,031022 0,057600 0,007037 0,010306 0,088579

F 5,82 6,05 4,41 8,19

P 0,089 0,049 0,028 0,042

1,45

0,044

9

Dari Tabel ANOVA dapat disimpulkan bahwa kedua parameter proses yakni waktu dan tekanan mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap terjadinya shrinkage. Dari untuk pengujian lack of fit nilai p_value yang dihasilkan adalah 0,044 lebih kecil nilai p-value (0,05) yang berarti model orde kedua telah sesuai. Selain itu juga didapat nilai R untuk shrinkage adalah 97,1%, menunjukkan bahwa 97,1% variasi dari respon tersebut dapat dijelaskan oleh model regresi yang dihasilkan. Sedangkan model orde kedua untuk shrinkage yang dihasilkan ditunjukkan dalam persamaan berikut: ̂

5. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Parameter waktu dan kecepatan penekanan hanya memberi pengaruh terhadap sifat mekanik flexural strength dan flexural modulus spesimen. Hal ini diketahui dengan menggunakan response surface methodology output yang dihasilkan menunjukan nilai signifikansi > 95% yaitu 95,3% dan 96,9%, Seting variabel yang biasa dipakai untuk proses produksi ice cream cup (spesimen no.2) ternyata dari sisi nilai properties bukan merupakan seting variabel terbaik

dikarenakan dari hasil pengujianpengujian yang dilakukan, spesimen no.2 belum mendapat nilai properties yang terbaik. Dan untuk seting variabel yang terbaik adalah pada spesimen no.4, itu dikarenakan spesimen ini selalu menunjukan hasil terbaik setiap pengujian. Cacat shrinkage yang terjadi adalah jenis post shrinkage hal ini dikarenakan penyusutan terjadi setelah plastik disimpan dan mengalami physical aging dan rekristalisasi. Presentase shrinkage yang terjadi adalah sebagai berikut: Tabel 5.1 Parameter yang mengalami shrinkage Spesimen no. 1 5

Waktu penekanan (bar) 60 70

Tekanan (s) 1,25 1,25

Shringkage (%) 5,95% 0,96%

Dari data output analisis shrinkage dengan menggunakan RSM didapat kesimpulan bahwa bahwa kedua parameter proses yakni waktu dan kecepatan penekanan mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap terjadinya shrinkage. Saran Pada setiap pengujian sifat mekanik harus mengikuti standarisasi pengujian seperti ASTM, JIS, dsb. Supaya hasil pengujian yang didapat valid. Untuk setiap pengujian atau penelitian yang menggunakan Response Surface Methodology, kombinasi seting parameter yang digunakan harus diperhatikan ini dikarenakan kombinasi seting parameter sangat berpengaruh terhadap output nilai signifikansi Untuk penelitian selanjutnya hendaknya menggunakan material plastik yang berbeda, sehingga dapat diketahui perbedaan hasil sifat

mekanik yang akhirnya dapat disimpulkan bahan plastik yang paling baik untuk produk ice cream cup. Daftar Pustaka 1. Roger Brown, Hanbook of Polymer Testing, Rapra technology, Shawburry UK, 2002. 2. Bondan T. Sofyan, Pengantar Material Teknik, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta, 2010. 3. Donald E. Hudgin, Manas Chanda dan Salil K. Roy, Plastic Technology Handbook, CRC Press, New York, 2006. 4. Tim A. Osswald dan Juan P. Hernández-Ortiz, Polymer Processing - Modeling and Simulation, Hanser Publisher, Munich, 2006 5. George E. P. Box dan Norman R. Draper, Response Surfaces, Mixtures, and Ridge Analyses. Wiley, Wiconsin, 2007. 6. Firdaus dan Soehono Tjitro, Studi Eksperimental Pengaruh Paramater Proses Pencetakan Bahan Plastik Terhadap Cacat Penyusutan (Shrinkage) Pada Benda Cetak Pneumatics Holder, Jurnal Teknik Mesin Vol.4 No.2. Surabaya, 2002. 7. Toto Rusianto, Ellyawan, S.A. dan Arif Rahmanto, Shrinkage pada Plastik Bushing dengan Variabel Temperatur Injeksi Plastik, Jurnal Kompetensi Teknik, Yogyakarta, 2010.

Spesifikasi Spesimen

Nama produk

: Plastic Ice Cream Cup CH-25 (660505)

Material

: Polyethilene (HDPE)

Berat

: 230g

Kapasitas

: 350ml

Tebal permukaan

: 1,1mm

Spesifikasi Mold No. Produk

: M-193

Type

: Single Mold

Tightest Produk

: 1,1mm

Tightest Tolerances

: 0,508mm

Material

: Hi-Hard P-20 Steel

Luas Dimensi Produk: 163cm²