Hanifi, dkk./Gojise, Vol. 2 No.1 (April 2019)
Hal. 38
RANCANG BANGUN MESIN HOTPRESS UNTUK PEMBUATAN PAPAN KOMPOSIT BERBASIS LIMBAH SEKAM PADI DAN PLASIK HDPE (a,b,c,d)
Rizal Hanifia, Marnob, Kardimanc*, Eri Widiantod Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang
JL. H. S. Ronggowaluyo Telukjambe Timur Telp. (0267) 641177 Ext. 305-Karawang 41361
*E-mail:
[email protected] Abstrak Telah dilakukan pembuatan mesin hotpress untuk membuat papan komposit berbahan dasar plastik HDPE dan limbah sekam padi, dengan tujuan untuk memanfaatkan limbah/sampah plastik pada lingkungan masyarakat. Hal ini dikarenakan bahan yang digunakan untuk menghasilkan papan adalah limbah pertanian yaitu sekam padi dan plastik HDPE. Proses Pengepresan mesin hotpress papan komposit ini mengunakan sistem hidrolik secara manual, mesin ini tidak membutuhkan arus listrik pada sistem hidrolik untuk pengoprasiannya tetapi membutuhkan tenaga manusia. Tenaga manusia yang mengungkit tuas akan menghasilkan tekanan pengepressan dan dengan menggunakan mekanisme pemanas pada cetakan maka akan menghasilkan papan komposit. Parameter lain yang diamati pada perancangan ini yakni hasil pengepresan papan komposit dengan variasi temperatur pemanasan antara 150oC, 170 oC dan 185 oC. Dari hasil perancangan mesin hotpress hidrolik yang dibuat memiliki tekanan sampai dengan 20 ton dan temperatur pemanasan 120 oC sampai dengan 200 oC. Mesin hotpress ini memiliki dimensi lebar 60 cm, Tinggi 130 cm dan panjang dies papan komposit 54 x 20 cm, jumlah elemen pemanas yang digunakan 4 buah. Dari hasil foto makro terlihat bahwa papan komposit yang dihasilkan paling baik terlihat pada temperatur 150oC dan 170 oC. selain itu penggunaan sekam padi dan plastik HDPE bisa menjadi digunakan untuk bahan pembuatan papan komposit. Kata kunci: mesin hotpress, papan komposit, sekam padi, HDPE Abstract Hot press machines have been made to make composite boards made from HDPE plastic and rice husk waste, with the aim of utilizing waste in the society environment. This is because the material used to produce boards is agricultural waste, namely rice husk and HDPE plastic. Pressing the hot press machine composite board using a hydraulic system manually, this machine does not require electric current in the hydraulic system for operation but requires human power. Human power that levers the lever will produce pressing pressure and by using a heating mechanism in the mold will produce a composite board. Other parameters observed in this design are the composite board presses with variations in heating temperature between 150oC, 170oC and 185oC. The results of the design of hydraulic hot press machines made have pressures up to 20 tons and heating temperatures of 120 oC to 200 oC. This hot press machine has dimensions of 60 cm in width, 130 cm in height and composite board dies of 54 cm in length, 20 cm in width, 4 pieces of heating elements are used, besides the results of micro photo shows that the composite board is best seen at 150 oC and 170 oC. other than that the use of rice husks and HDPE plastic can be used for composite board materials. Keywords: Hot press machine,Composite board, rice husk, HDPE
Hanifi, dkk./Gojise, Vol. 2 No.1 (April 2019)
Hal. 39
1. PENDAHULUAN Data statistik Indonesia menunjukan adanya hasil produksi padi mencapai 79.141 juta ton gabah kering giling. Besarnya produksi padi tersebut juga akan menghasilkan limbah sekam padi yang melimpah sebagaimana data pada data pada tahun 2016 menyebutkan jumlah sekam padi yang ada di Indonesia berkisar sebesar 19.50 juta ton. Selama ini limbah sekam padi tersebut digunakan untuk pembakaran batu bata dan abunya digunakan untuk abu gosok. Dengan mengoptimalkan keunggulan sifatnya, limbah sekam padi tersebut dapat mempunyai kegunaan yang tinggi, seperti untuk pembuatan papan komposit, [3,4]. Salah satu cara untuk mengatasi sekam padi yang begitu besar jumlahnya menjadi komposit adalah dengan menggunakan mesin Hotpress untuk membuat atau memproduksi papan komposit. Dengan adanya teknologi mesin Hotpress dan bahan campuran cacahan plastik, sekam padi bisa dijadikan produk yang bernilai. [2]. Plastik yang digunakan yaitu plastik jenis HDPE (High Density Polyethylene) plastik jenis ini banayak ditemukan dalam bentuk kantung plastik yang dipakai oleh masyarakat pada kehidupan sehari-hari, plastik HDPE berfungsi sebagai matriks pengikat komposit yang dipanaskan pada suhu 200 oC dan kemudian di press [1,5]. Pemanfaatan material komposit pun semakin berkembang seiring perkembangan zaman, baik yang sederhana seperti alat-alat rumah tangga sampai sektor industri. Berdasarkan pada penguatnya, Komposit dibagi menjadi tiga yaitu: komposit penguat partikel (particulate composite), Komposit penguat (fibrous composite), komposit penguat struktur (structural composite). Dari ketiga jenis ini yang akan digunakan sebagai bahan penelitian adalah komposit penguat serat (fibrous composite),karena komposit ini paling sering digunakan [3]. Beberapa penelitian tentang pembuatan papan komposit menggunakan mesin hotpress, Junaidi Dkk 2011 mengembangkan alat kempa panas untuk pembuatan papan komposit Bebahan dasar serbuk kayu dengan alat kempa panas yang didesain menggunakan dongkrak 2 unit dengan beban masing-masing 50 ton. Tekanan yang di hasilkan dari alat kempa panas ini dengan tekanan maksimal yang mampu dilakukan yaitu 30 kg/cm [2]. Namun pembuatan papan komposit memiliki beberapa kekurangan dan perlu pengembangan lebih modern dengan mencari bahan tahan dan mampu menahan tekanan yang tinggi dari hidrolik untuk penyangga female dies dan male dies karena bahan yang di pakai untuk penelitian ini tidak bisa memindahkan panas dari plat tekan ke female dies dan male dies. Perlu modifikasi plat bawah dan plat atas dengan memberikan sirip-sirip plat pada permukaan tempat dudukan poros hidrolik. Agar pada waktu penekanan plat tetap datar dan rata. [2,3] Berdasarkan uraian di atas maka perlu dilakuan pembuatan alat mesin hotpress, untuk mengetahui angka hambat panas komposit serat sekam padi polyster untuk mendapatkan data tentang kekuatan angka hambat panas dari komposit dengan penambahan bahan-bahan lainnya agar mendapatkan komposit yang kuat dan baik,agar pemanfaatan komposit sekam padi ini bisa berguna untuk kebutuhan,baik yang sederhana seperti alat-alat rumah tangga sampai sektor industri. 2. MATERIAL DAN METODE PENELITIAN Desain mesin hotpress hidrolik ini menggunakan software autodesk inventor 2011. Dengan berbagai desain dari kerangka mesin,cetakan komposit dan mesin yang siap di operasikan. Dengan memakai software autodesk inventor 2011 Perancangan mesin hotpres hidrolik yang direncanakan seperti yang di tunjukan pada Gambar 1. Mesin hotpress hidrolik. 2.1. Bahan dan Alat Bahan dan alat yang digunakan pada pembuatan alat hotpress antara lain Baja Kanal U 200 mm x 80 mm x 7.5 mm, Plat Baja Lembaran 5 mm, Baja Karbon AISI 4340, hidrolik dan pompa hidrolik, Ceramic Isolator Thermal, Elemen Pemanas 350 watt, Pressure gauge, panel listrik, mur dan baut. Selain itu alat-alat proses pemesinan yang digunakan untuk pembuatan alat hotpress ini adalah mesin potong, mesin bubut, mesin milling, mesin gerinda surface, mesin gerinda silindris, mesin bending, mesin las, gergaji, kunci pas, dan beberapa alat ukur. Alat untuk melakukan pengujian adalah termometer digital, stopwatch, jangka sorong, dan bahan baku papan komposit. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Base support Bolt M10X25 Knighthea Tinggi Kerangka vixer Plate Realease Valve Tuas Pompa Selang silinder Kerja Pompa Pressure Gauge
11. Panel Listrik 12. Poros Penyeimbang 13. Plate Penyangga 14. Ulir Peredam 15. Peredam Panas 16. Elemen Panas 17. Dies Atas 18. dies Bawah 19. Meja Kerja 20. spreader
Gambar 1. Mesin hotpress hidrolik.
Hanifi, dkk./Gojise, Vol. 2 No.1 (April 2019)
Hal. 40
Gambar 1. Mesin hotpress hidrolik menunjukan desain awal yang nantinnya akan dilakukan perancangan alat meliputi beberapa pertimbangan, seperti pemilihan bahan, pembutan cetakan dan perhitungan-perhitungan yang menyangkut tentang perhitungan gaya, perhitungan daya dan perhitungan temperatur. Selain itu hal lain yang di lakukan pada pembuatan alat ini adalah cara pencampuran limbah sekam padi dan limbah HDPE karena akan mempengaruhi papan komposit yang di hasilkan. 3.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil yang didapatkan dari perancangan ini yaitu mesin hotpress hidrolik papan komposit, pembuat Papan Komposit bebasis limbah sekam padi dan plasik HDPE, Perancangan dituangkan dalam gambar desain mesin hotPress. 3.1. Desain mesin hotpress Dari hasil desain dan pembuatan mesin hotpress maka dimensi tinggi keseluruhan rangka dan lebar rangka 130 cm dan 600 cm seperti yang di tunjukan pada Gambar 2. Desain mesin hotpress.
(a)
(b)
Gambar 2. Desain mesin hotpress (a) Tampilan depan (b)Tampilan atas Gambar 2. Menunjukan hasil desain mesin hotpress gambar (a) merupakan tampilan depan alat yang mana pada gambar ini menunjukan ukuran tinggi dan lebar mesin yang telah dihitung sebelum didesain, gambar (b) menunjukan dimensi panel box yang sudah didesain yaitu 22 cm. Gambar 2. Tampilan samping menunjukan dimensi hasil desain yang tinggi dari Pressure Gauge sampai dasar mesin yakni 170 cm dan lebar dasar mesin 50 cm.
Gambar 3. Tampilan samping
Hanifi, dkk./Gojise, Vol. 2 No.1 (April 2019)
Hal. 41
Pada dasarnya Mesin hotpress hidrolik adalah suatu alat yang dirancang untuk mengerjakan penekanan panas yang dapat di aplikasikan untuk pengerjaan pembuatan produk metal, plastik, dan pemadatan partikel dan serat menjadi papan komposit dan lain-lain. Sebagai sumber tenaga mesin hotpress ini menggunakan sistem hidrolis yang dipompa dengan menggunakan pompa hidrolik yang mudah dalam pengoperasiannya [2]. Sebagai sumber energi panas pada proses mesin hot press hidrolik ini digunakan pemanas listrik dengan daya 350 watt dan tegangan 220 volt dengan system pemanas terpisah, hal ini dimaksudkan untuk memudahkan penggantian jika salah satu elemen pemanas rusak atau tidak berfungsi maka dapat langsung di ganti tanpa mengganggu rangkaian listrik yang lain. Elemen pemanas ini terhubung dengan thermocontrol yang berfungsi untuk mengatur temperatur. Selain pemanas bagian terpenting pada perancangan mesin hotpress ini adalah perencanaan dies, perancangan dises yang dilakukan sangat perpengaruh terhadap kualitas papan komposit yang di hasilkam. Seperti yang di tunjukan pada gambar 3.3. Desain dies papan komposit.
Gambar 4. Desain dies papan komposit (a) Tampak bawah (b) Tampak samping Gambar 4. desain dies papan komposit merupakan hasil desain awal sebelum proses pemesinan, gambar (a) tampak bawah, menunjukan ada 8 lingkarangan dengan diameter 14 mm dan jarak lingkaranya di bagian bawah 5 cm dan dibagian tengah 11 mm. lingkaran ini berfungsi untuk tempat baut pasangan dies. Selain itu untuk dimensi lingkaran yang ada pada 2 bagian atas dan atas dan bawah memiliki diameter lingkaran 10 mm dengan panjang 5 mm dan 6 mm. Gambar 3.3.b menunjukan tampilan samping pada gambar tersebut memiliki dimensi panjang 54 cm dan lebar 10 cm selain itu dimensi tinggi poros bagian atas dies adalah 8 mm. Gambar 3.3.b tampak atas terlihat dari desain sama dengan gambar tapak bawah namun ada lingkaran dengan diameter 5 cm yang merupakan tempat hidrolik. Pada umumnya press dies merupakan suatu alat tekan yang digunakan untuk memotong atau membentuk suatu plat lembaran sesuai dengan bentuk yang diinginkan [7,9]. Dalam operasionalnya, press dies ini digerakkan oleh mesin press, Tujuan dari pembuatan pressing dies adalah untuk membuat komponen secara masal dengan ukuran dan bentuk yang sama dalam waktu yang relatif singkat. Proses Press dies yang di buat seperti terlihat pada Gambar 7. (b) dies papan komposit. 3.2.
Hasil Pembuatan Alat Hotpress Beberapa komponen yang telah dibuat dari pembuatan dies proses pemesinan hingga perakitan dan pengelasan seperti yang tunjukan pada gambar Gambar 5. Peralatan hotpress (a) cetak sebelum dilas (b) cetakan sesudah dilas (c) Control panel.
Hanifi, dkk./Gojise, Vol. 2 No.1 (April 2019)
Hal. 42
(a)
(b)
(c) Gambar 5. Peralatan hotpress (a) cetak sebelum dilas (b) cetakan sesudah dilas (c) Control panel Gambar 5. (a,b) menunjukan hasil perancangan elemen pemanas yang mana Elemen Pemanas yang digunakan yakni 350 watt yang berfungsi untuk memanaskan female dies dan male dies yang dibutuhkan 8 pcs. Gambar 5 (a) Control panel menunjukan panel listrik unit yang digunkan untuk tempat penyusunan komponen listrik dan instalasi listrik. Junaidi dkk (2013) juga telah membuat mesin hotpress dengan kapasitas 12 lembar per dengan Jumlah elemen pemanas 18 elemen, suhu maksimal yang dicapai 2000C, penekan yang digunakan dongkrak 2 buah dengan beban masing-masinng 50 ton [2]. Namun penggunaan elemen pemanas yang banyak tidak menjamin kualitas papan komposit yang dihasilkan, karena pembuatan papan komposit dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti komposisi bahan dan serat yang digunakan.
Gambar 6. Proses pemesinan, pembuatan dies
Hanifi, dkk./Gojise, Vol. 2 No.1 (April 2019)
Hal. 43
Pemesinan adalah suatu proses produksi dengan menggunakan mesin perkakas dengan memanfaatkan gerakan relatif antara pahat dengan benda kerja sehingga menghasilkan suatu produk sesuai dengan hasil geometri yang diinginkan. Pahat dapat melakukan gerak potong (cutting) dan gerak makan (feeding) [6]. Seperti yang ditunjukan pada gambar Gambar 6 Proses pemesinan, pembuatan dies dengan menggunakan proses milling.
(b)
(a)
(c)
Gamabar 7. (a) Mesin Hotpress, (b) dies (c) Pressure Gauge 3.3. Hasil pengujian mesin Hotpress Hasil penelitian yang diamati adalah kemampuan pemanasan dies mesin hotpress yakni pemanasan 150oC, o 170 C, 185 oC, dengan percampuran fraksi volume plastik HDPE 35% dan fraksi volume sekam padi 65% yang digunakan untuk membuatan papan komposit. kapasitas penekanan yang di gunakan untuk menekan setiap spesimen yaitu 200 kg selama 90 60 menit dengan asumsi sampai temperatur yang telah ditentukan [7]. Gambar 3.8. merupakan papan komposit yang di hasilkan.
(c)
(a)
(b)
(c)
Gambar 8. Papan komposit hasil pengepresan (a) 150oC, (b) 170 oC, (c) 185 oC Gambar 8. merupakan hasil foto macro papan komposit dengan dengan variasi suhu antara (a) 150oC, (b) 170 o C, (c) 185 oC, foto tersebut menunjukan perbedaan yang mana pada suhu 185 oC terlihat agak gosong hal ini disebabkan plastik HDPE menpunyai titik leleh berkisar antara 120 oC hingga 135 oC. Gambar 8. (a,b) terlihat
Hanifi, dkk./Gojise, Vol. 2 No.1 (April 2019)
Hal. 44
mempunyai bentuk fisik serupa dan terlihat tidak gosong di banding dengan temperatur 185 oC. Hal ini disebabkan karena pada temperatur tersebut meruapakan temperatur yang ideal untuk melakukan pengepresan, selain itu proses penekana juga sangat perpengaruh [8,9]. Sulaiman dan Ahmad Fauzan (2018) meneliti tentang perbedaan temperatur cetakan 150oC, 160oC, 170oC, 180oC, dan 190oC dengan selama 15 menit, hasil penelitian menunjukkan Nilai rata-rata keteguhan lentur yang paling tinggi adalah 4443,441 kgf/cm2 yaitu pada temperatur 190oC sedangkan nilai rata-rata keteguhan lentur yang paling rendah adalah 1135,205 kgf/cm2 yaitu pada temperatur 160oC. Hal ini membuktikan bahwa temperatur dies sangat berpengaruh terhadap kekuatan mekanik papan komposit yang dihasilkan [10]. 4.
KESIMPULAN Berdasarkan hasil pembuatan, dapat diperoleh kesimpulan, Mesin hotpress hidrolik dengan penekanan sampai dengan 20 ton dan temperatur pemanasan 120 oC sampai dengan 200 oC., Mesin hotpress hidrolik berukuran lebar 60 cm, Tinggi 130 cm dan dimensi panjang dies papan komposit 54 cm, lebar 20 cm, jumlah elemen pemanas yang digunakan 4 buah., Dari hasil foto micro terlihat bahwa papan komposit yang dihasilkan paling baik terlihat pada temperatur 150oC, dan 170 oC. selain itu penggunaan sekam padi dan plastik HDPE bisa menjadi digunakan untuk bahan pembuatan papan komposit. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada PT. Indexindo dan kepada seluruh pihak yang telah memberi dukungan dalam pembuatan mesin hotpress ini khusnya dosen teknik mesin Univesitas Singaperbangsa Karawang. DAFTAR PUSTAKA [1] Azis, S.A, Krisantini, Winarso D. Widodo dan Aris Munandar. 1992. Studi Pemanfaatan Sekam, serbuk gergaji, kulit kayu dan kulit kacang tanah sebagai media tumbuh tanaman dalam wadah. IPB. Bogor. [2] Junaidi, J., Bukhari, B., & Nofriadi, N. (2013). Rekayasa Alat Kempa Panas (Hot Press) Sistem Penekanan Dongkrak Hidrolik Untuk Pembuatan Papan Komposit. Jurnal Teknik Mesin, 8(1), 01-08. [3] Ismail Mukti Adi,Wahyu Purwo Raharjo,Eko Surojo. 2014. Rancang Bangun Tungku Pencairan Logam Alumunium Berkapasitas 2 Kg Dengan Mekanisme Tahanan Listrik (Pengujian Performansi). Universitas Sebelas Maret. [4] Herina S. 2005. Kajian Pemanfaatan Abu Sekam Padi Sebagai Bahan Stabilitas Tanah Fondasi Ekspansif Untuk Bangunan Sederhana. Kolokium Dan Open House.Bandung. [5] Maryono. 2008. Tesis Komposit Polietilena Dengan Sekam Padi Sebagai Alternatif Bahan Jerigen Plastik. Universitas Sumatera Utara. [6] Asma, A.S. 2010. Pengaruh Komposit Core Berbasis Limbah Kertas,Dengan Pencampur Sekam Padi,Dan Serabut Kelapa Terhadap Kekuatan Bending Panel.Universitas Sebelas Maret.Surakarta. [7] Khurmi,R.S. & Gupta,J.K 2002. Machine Design, New Delhi: S.C Had & Company LTD.Ram Nagar. [8] Pramadika Ilham 2012.Rancang Bangun Pada Mesin Press Batako.Universitas Sebelas Maret. [9] Hazmi A.R. 2017. Rancang Bangun Mesin Press Kaleng Minuman Bekas. Politeknik Negeri Padang. [10] Sulaiman, S., & Fauzan, A. (2018). Pengaruh Temperatur Tekan Panas Papan Partikel Berbahan Tandan Kosong Kelapa Sawit Dan Kulit Kayu Pinus Terhadap Sifat Mekanik. Jurnal Momentum, 20(2), 128-132.
