Paper “Termoplastik dan Proses Pembuatan Botol”

Oleh:

Himawan Tri P 121910101088

Muhammad Luqman Al H 121910101087

Rian Fauzi 121910101071

Syafiul Anwar 121910101069

M. Yudha Pratama 121910101

Arga D. Atmaja 121910101

Ardian..........

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS JEMBER

2013

Paper Termoplastik, Proses Pembuatan Botol

1. Pendahuluan

Plastik merupakan salah satu bahan yang paling umum kita lihat dan

gunakan. Bahan plastik secara bertahap mulai menggantikan gelas, kayu dan

logam. Hal ini disebabkan bahan plastik mempunyai beberapa keunggulan,

yaitu : ringan, kuat dan mudah dibentuk, anti karat dan tahan terhadap bahan

kimia, mempunyai sifat isolasi listrik yang tinggi, dapat dibuat berwarna

maupun transparan dan biaya proses yang lebih murah. Namun begitu daya

guna plastik juga terbatas karena kekuatannya yang rendah, tidak tahan panas

mudah rusak pada suhu yang rendah. Keanekaragaman jenis plastik

memberikan banyak pilihan dalam penggunaannya dan cara pembuatannya.

Dalam pemanfaatannya, salah satu yang sering kita jumpai di sekitar kita

adalah botol-botol air minum khususnya yang berbahan plastik. Dalam

makalah ini, kami akan menyajikan tahap pembuatan botol plastik mulai dari

bahan baku pembuatannya hingga terbentuk botol yang siap pakai.

2. Tinjauan Pustaka

a. Sejarah

Penemuan dan pembuatan plastik, pertama kali dilaporkan oleh

Dr.Montgomerie pada tahun 1843, yaitu oleh penduduk Malaya dengan cara

memanaskan getah karet kemudian dibentuk dengan tangan dan dijadikan

sebagai gagang pisau. Pada tahun 1845 J.Peluoze berhasil mensintesa sululosa

nitrat. Cetakan bahan plastik yang pertama, dipatenkan oleh J.L.Baldwin pada

tangal 11 Februari 1862 yang disebut dengan molds for making daguerreotype

cases. Cetakan ini kemudian digunakan secara luas untuk membentuk bahan-

bahan plastik yang terdiri dari campuran getah karet dengan berbagai bahan

pengisi, humektan dan pemplastik.

Teknologi pembuatan plastik mulai dikembangkan pada tahun 1800-an.

Kemudian pada tahun 1868 John Wesley Hyatt membuat billiard ball dengan

menginjeksikan seluloid ke dalam mold. John dan Isaiah Hyatt mematenkan

injection machine molding untuk pertama kalinya pada tahun 1872. Seluloid

digunakan juga untuk mainan anak-anak, pakaian, cat dan vernis, serta film

untuk foto.

b. Jenis Polimer

Secara garis besar, plastik digolongkan berdasarkan sifat thermalnya menjadi

dua bagian.

Thermoplastik

Beberapa plastik memiliki sifat-sifat khusus, antara lain lebih mudah larut

pada pelarut yang sesuai, pada suhu tinggi akan lunak, tetapi akan mengeras

kembali jika didinginkan. Proses melunak dan mengeras ini dapat terjadi

berulang kali. Struktur molekulnya linier atau bercabang tanpa ikatan silang

antar rantai, berat molekul kecil, mudah untuk diregangkan, titik leleh rendah,

dapat dibentuk ulang (daur ulang).. Sifat ini dijelaskan sebagai sifat

termoplastik.

Bahan-bahan yang bersifat termoplastik mudah untuk diolah kembali karena

setiap kali dipanaskan, bahan-bahan tersebut dapat dituangkan ke dalam

cetakan yang berbeda untuk membuat produk plastik yang baru. Polietilen

(PE) dan polivinilklorida (PVC) merupakan contoh jenis polimer ini.

Thermoset

Beberapa plastik lainnya mempunyai sifat-sifat tidak dapat larut dalam

pelarut apapun, tidak meleleh jika dipanaskan, lebih tahan terhadap asam dan

basa, jika dipanaskan akan rusak dan tidak dapat kembali seperti semula dan

struktur molekulnya mempunyai ikatan silang antar rantai. Polimer seperti ini

disusun secara permanen dalam bentuk pertama kali mereka dicetak, disebut

polimer termosetting.

Plastik-plastik termosetting biasanya bersifat keras karena mereka

mempunyai ikatan-ikatan silang. Plastik termoset menjadi lebih keras ketika

dipanaskan karena panas itu menyebabkan ikatan-ikatan silang lebih mudah

terbentuk. Bakelit, poli(melanin formaldehida) dan poli (urea formaldehida)

adalah contoh polimer ini. Sekalipun polimer-polimer termoseting lebih sulit

untuk dipakai ulang daripada termoplastik, namun polimer tersebut lebih

tahan lama. Polimer ini banyak digunakan untuk membuat alat-alat rumah

tangga yang tahan panas seperti cangkir.

c. Polietilen

Polietilen merupakan suatu bahan yang termasuk dalam golongan polimer

termoplastik. Jika polietilen diradiasi, maka bahan tersebut akan mengalami

perubahan strukturnya, yang pada umumnya akan terjadi perubahan sifat-sifat

fisisnya. Perubahan sifat- sifat fisis yang paling menonjol, adalah terjadinya

pembentukan ikat silang. Sejalan dengan pembentukan ikat silang, beberapa

informasi yang dapat diperoleh, yaitu :

1.      Harga Derajat kristalinitas, yang diuji dengan difraksi sinar-x.

2.      Kekuatan tarik, diuji dengan peralatan mesin instron-500.

3.      Titik leleh, diuji dengan alat DSC-40.

Pengaruh radiasi terhadap pembentukan ikat silang, lebih ditekankan pada

permasalahan yang berkaitan dengan struktur molekul, kekuatan tarik dan

titik leleh.

 Jenis dan cara produksi

      Polietilen dibuat dengan jalan polimerisasi gas etilen, yang dapat

diperoleh dengan member hydrogen gas petroleum pada pemecahan minyak

(nafta), gas alam atau asetilen. Tahap polimerisasi etilen ditunjukkan pada

reaksi di bawah ini.

a.Inisiasi, untuk tahap pertama ini dimulai dari penguraian inisiator dan adisi

molekul monomer pada salah satu radikal bebas yang terbentuk. Bila kita

nyatakan radikal bebas yang terbentuk dari inisiator sebagai R’, dan molekul

monomer dinyatakan dengan  CH2 = CH2, maka tahap inisiasi dapat

digambarkan sebagai berikut:

b. Propagasi, dalam tahap ini terjadi reaksi adisi molekul monomer pada

radikal monomer yang terbentuk dalam tahap inisiasi

Bila proses dilanjutkan, akan terbentuk molekul polimer yang besar, dimana

ikatan rangkap C= C dalam monomer etilena akan berubah menjadi ikatan

tunggal C – C pada polimer polietilena

      Yang digolongkan menjadi polietilen tekanan tinggi, tekanan medium dan

tekanan rendah oleh tekanan pada polimerisasinya, atau masing – masing

menjadi polietilen masa jenis rendah (LDPE) dengan massa jenis 0,910 –

0,926, polietilen massa jenis medium (MDPE) dengan massa jenis 0,941 –

0,965, menurut massa jenisnya, karena sifat – sifatnya erat hubungannya

dengan massa jenisnya (kristalinitas). Termasuk polipropilen yang semua

disebut polyolefin. Sebagai tambahan, semuanya adalah polietilen dengan

berat molekul rendah (1.000 – 12.000), polietilen dengan berat molekul

sangat tinggi (1 – 4 juta) demikian juga polietilen yang dikopolimerkan,

polietilen yang diikat silangkan dan polietilen dibusakan.

Sifat-sifat Polietilen.

Secara kimia polietilen merupakan parafin yang mempunyai berat

molekul tinggi. Karena itu sifat-sifatnya serupa dengan sifat-sifat parafin.

Terbakar kalau dinyalakan dan menjadi cair, menjadi rata kalau dijatuhkan

diatas air.

a. Hubungan dengan massa jenis.

Dengan cara polimerisasi etilen yang berbeda didapat struktur molekul

yang berbeda pula. Pada polietilen masa jenis rendah, molekul-

molekulnya tidak mengkristal secara baik tetapi mempunyai banyak

cabang. Dipihak lain polietilen tekanan rendah kurang bercabang dan

merupakan rantai lurus, karena itu masa jenisnya lebih besar sebab

mengkristal secara baik sehingga mempunyai kristalinitas tingi, karena

kristal yang terbentuk itu baik mempunyai gaya antar molekul kuat, maka

bahan ini memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, dan titik lunak yang

tinggi pula.

b. Hubungan dengan berat molekul

Sifatnya cukup berubah oleh perubahan masa jenis. Kalu masa jenis

(kristalinitas) sama,sifat-sifat mekanik dan mampu olahnya berbeda

menurut ukuran molekul. Karena berat molekul kecil, kecairannya pada

waktu cair lebih baik, sedangkan ketahanan akan zat pelarut dan

kekuatannya menurun. Umumnya indeks cair (MI) dipergunakan untik

menyatakan berat molekul. Polietilen pada temperatur tetap 190o C di

ekstrusi melalui lubang dengan diameter 2,1 mm dan panjang 8 mm, dan

memberikan 2161 g selama 10 menit. Jmlah yang terekstrusikandalam

garam adlah indeks cair.

c. Sifat-sifat listrik.

Polietilen merupakan polimer non polar yang khas memiliki sifat-sifat

listrik yang baik. Terutama sangat baik dalam sifat khas frekuiensi tinggi,

banyak dipakai sebagai bahan isolasi untuk radar, TV, dan berbagai alat

komunikasi. Akan mempunyai sifat lebih baik lagi kalau masa jenisnya

lebih tinggi.

d. Sifat-sifat kimia

Polietilen adalah bahan polimer yang sifat-sifat kimianya cukup stabil,

tahan berbagai bahan kimia kecuali kalida, dan oksida kuat. Ia larut

dalam hidrokarbon aromatik dan larutan hidrokarbon yang terklorinasi

diatas temperatur 70o C, tetapi tidak ada pelarut yang dapat melarutkan

polietilen secara sempurna pada tempeatur biasa. Karena bersifat non

polar, polietilen tidak mudah diolah dengan merekat dan mencap. Perlu

perlakuan tambahan tertentu seperti oksidasi pada permukaan atau

perubahan sstruktur permukaannya oleh sinar elektron yang kuat. Kalau

dipanaskan tanpa berhubungan dengan oksigen, hanya mencair sampai

300o C, kemudian terurai karena termal. Kalau melampaui temperatur

tersebut. Tetapi kalau dipanaskan dengan didertai adanya oksigen akan

teroksidasi walaupun baru 50o C, karena polietilen lemah terhadap sinar

UV, bahan anti oksida seperti turunan naftilamin, atau bahan pengabsorb

UV seperti serbuk karbon, bensofenon, ester asam salisil, dicampurkan

untuk memperbaiki ketahanan UV, perlu menjadi perhatian dengan

berbagai surfaktan, minyak mineral, alkali, alkohol

e. Permeabilitas gas.

Film polietilen sangat sukar ditembus air, tetapi mempunyai

permeabilitas cukup tingi terhadap CO2, pelarut organik, parfume, dsb.

Polietilen masa jenis tinggi kurang permeabel dari pada polietilen dengan

masa jenis rendah.

Polietilen Perlakuan Khusus.

a. Polietilen Berberat Molekul Rendah (1.000-12.000).

Dapat diperoleh berbagai mutu mulai dari pelumas berbagai temperatur

Sampai bahan dengan titik cair 100o C tergantung pada massa jenis dan

berat molekulnya.Dipergunakan untuk memperbaiki mampu ctak dengan

mencampur atau dipakai untuk membuatkertas tahan air, kain tanpa

tenunan, pelapis, dan seterusnya dengan jalan pelapisan.dipakai juga untuk

membebaskan cetakan, pemolesan, dsb.

b. Polietilen Berberat Molekul Sangat Tinggi (1-4 juta).

Bahan air sukar untuk diolah karena kecairannya yang buruk, walaupun

agak lunak dengan meningkatnya temperatur. Tetapi ia mempunai

ketahanan inpak yang baik, ketahanan abrasi sangat tinggi,mempunyai

sifat mekanik yang baik dan pemelaran yang kkecil pada temperatur

sekitar 100oC.

c. Polietilen Berikatan Silang.

Kalau secara antar molekul diikat silangkan oleh penyinaran sinar radio

aktif energi tinggi seperti dengan sinar elektron,sinar betta, sinar gamma

dan seterusnya,kekuatan tarik,etahanan retak regangan menjadi lebih baik

dan titik lunaknya meningkat 250oC

d. Polietilen Busa.

Kalau polietilen diikat silangkan dan dibusakan, masa jenisnya berwariasi

dari daerah yang cukup lebar.maka bahnan ini dapat dipergunakan untuk

diisolasi dan bahan akustik. Bahan busa rendah dipakai sebagai pengganti

bahan kayu.

Mampu Olah.

Polietilen mudah diolah, maka dari itu sering dicetak dengan penekanan,

injeksi,ektrusi peniupan dan hampa udara.Perlu diperhatikan bahwa

penyusutannya tinggi.

Penggunaan.

Padatemperatur rendah bersifat fleksible tana impak dan tahan bahan kimia.

Karena itu dipakai untuk banayak keperluan termasuk untuk semua pembutan

berbagai wadah, alat dapur berbagai alat kecil,botol-botol, tempat minyak

tanah,film, pipa, isolator kabel listrik, kantong tempat sampah dan

sebagainya.

Proses Pembuatan Botol

Secara umum, ada 4 macam proses pembentukan termoplastik yaitu injection

moulding, compression molding, blow moulding, dan ekstruksi. Untuk

pembuatan botol dilakukan dengan proses blow moulding.

Polimer yang digunakan dalam pembuatan botol adalah termoplastik

polietilena karena memiliki fleksibilitas pada suhu ruang dan suhu rendah, kedap

air, tahan terhadap zat kimia, dapat disambung dengan dipanaskan (dipatri)

dapat diwarna.

Botol umumnya di buat dari material seperti plastik dan kaca. Proses

pembuatan botol dari kedua material tersebut hampir sama. Material di lebur

kemudian di tiup kedalam cetakan sesuai dengan bentuk yang di inginkan.

1. Pembuatan cetakan Mengunakkan CNC

2. Proses injeksi plastik cair kedalam cetakan (Injection molding)

Injection molding adalah metode pembentukan material termoplastik

dimana material yang meleleh karena pemanasan diinjeksikan oleh

plunger ke dalam cetakan yang didinginkan oleh air sehingga mengeras

3. Proses injeksi ½ jadi (Injection molding)

4. Meniupkan udara kedalam cetakan (blow molding)

5. Pendinginan produk

6. Finishing

Blow moulding

Blow molding atau blow forming adalah suatu proses pembuatan plastik

(termoplastik) yang bentuknya memiliki rongga – rongga pada bagian tengah

dari produk. Plastik cair pada proses ini berbentuk pipa kemudian dimasukan

kedalam cetakan lalu ditiup hingga menempel pada dinding cetakan. Pada

hasil cetakanya, proses ini cenderung memiliki ketebalan dinding yang tidak

merata dan umumnya produk berupa silinder.

Proses ini terdiri dari pembentukan sebuah tabung (disebut parison) dan

memasukkan udara atau gas lain yang menyebabkan tabung tersebut

mengembang menjadi berongga, tertiup bebas sesuai cetakan untuk

membentuk menjadi produk dengan ukuran dan bentuk tertentu. Parison

secara tradisional dibuat oleh proses ekstrusi.

Secara rinci Blow moulding terbagi dalam dua jenis yaitu :

1. Extrusion blow moulding

Metode ini merupakan perkembangan dari metode extrusion. Pada metode

ini material plastik dilelehkan dalam silinder kemudian didorong keluar

melalui extruder head yang berbentuk lingkaran. Plastik akan keluar dalam

keaadaan lembut dan berbentuk pipa, ini disebut parison. Kemudian setelah

cukup panjang, kedua belahan mould akan menjepit parison, setelah itu

plastik dipotong oleh pisau pemotong pada mesin. Kemudian pada bagian

atas dimasukkan alat peniup sehingga parison tersebut akan mengembang dan

menempel pada dinding mould sehingga terbentuklah sebuah produk yang

sesuai dengan rongga tersebut.

Gambar 12. Proses Blow moulding

Sumber : www.mould-technology.blogspot.com

Langkah-langkah proses blow moulding dapat dilihat dibawah ini :

- Material plastik yang telah dipanaskan dalam silinder didorong keluar oleh

screw yang berputar melalui extruder head berbentuk pipa plastik yang

lembut atau disebut parison.

Gambar 13. Parison keluar melalui extruder head

- Parison dipotong oleh pisau pemotong yang ada pada mesin blow

moulding

Gambar 14. Pemotongan parison

- Setelah terpotong maka nozzle dihubungkan, dan udara ditiupkan ke dalam

mould.

Gambar 15. Peniupan udara kedalam parison

- Karena tekanan udara yang dihembuskan, material platik menempel pada

dinding mould. Material plastik membentuk produk sesuai dengan bentuk

rongga mould.

Gambar 16. Parison menempel pada rongga mould

- Proses pengeluaran produk setelah dingin dengan cara membuka kedua

belahan mould.

Gambar 17. Pengeluaran produk

2. Injection blow moulding

Metode ini adalah metode blow moulding yang menggunakan sistem

injection moulding dalam proses pencetakannya. Metode ini dibagi dalam dua

langkah yaitu:

a. Injection moulding

Gambar 18. Preform

Sumber: www.mould-technology.blogspot.com

Material plastik dicairkan dalam silinder mesin injection moulding

kemudian diijeksikan ke dalam mould yang telah dilengkapi dengan preform.

Material plastik akan menempel pada preform, apabila proses ini telah selesai

maka preform siap dipindahkan ke mould produk untuk proses berikutnya.

b. Blow moulding

Gambar 19. Injection blow moulding

Sumber: www.mould-technology.blogspot.com

Preform telah dipindahkan kedalam mould produk, kemudian

preform dihubungkan dengan nozzle udara. Udara dialirkan sehingga material

plastik yang telah menempel pada preform mengembang kemudian

menempel pada dinding mould. Setalah itu produk didinginkan, apabila telah

dingin produk dikeluarkan dengan cara membuka mould tersebut.

Gambar proses pembuatan botol:

Kesimpulan

Dari perencanaan yang telah dibahas dalam bab sebelumnya, maka dapat

disimpulkan bahwa :

Berdasarkan pengaruh termalnya, plastik dibagi dalam tiga jenis yaitu

termoplastik,termoset. Termoplastik paling sering dipakai dalam kehidupan

sehari-hari karena sifatnya yang mudah untuk dicetak.

Monomer yang digunakan untuk bahan pembuatan botol plastik adalah

polietilen karena memiliki fleksibilitas pada suhu ruang dan suhu rendah, kedap

air, tahan terhadap zat kimia, dapat disambung dengan dipanaskan (dipatri),

dapat diwarna

Proses yang digunakan dalam pembuatan botol plastik adalah blow molding.

Secara rinci ada 2 macam proses blow molding yaitu ekstruksi blow

molding dan injection blow molding.

Referensi

Surdia, Tata. Pengetahuan Bahan Teknik. 1999. Jakarta: Padya Paramita

Dores, Frenky. Makalah Teknik produksi Proses pembuatan botol galon.

Politeknik Negeri Jakarta

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-polimer/bentuk-polimer-dalam-

kehidupan/bentuk-polimer-plastik/

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-polimer/klasifikasi-polimer/polimer-

berdasarkan-reaksi-pembentukannya/

http://riky-ramadhan.blogspot.com/2011/07/proses-pembuatan-botol-plastik-dengan.html