Proses Pembuatan Pipa Kabel HDPE di PT. Rusli Vinilon Sakti

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1       Pengertian Dasar Bahan Polimer

            Polimer adalah salah satu bahan rekayasa bukan logam (non-metallic material) yang penting. Saat ini bahan polimer telah banyak digunakan sebagai bahan substitusi untuk logam terutama karena sifat-sifatnya yang ringan, tahan korosi dan kimia, danmurah, khususnya untuk aplikasi-aplikasi pada temperature rendah. Hal lain yang banyak menjadi pertimbangan adalah daya hantar listrik dan panas yang rendah, kemampuan untuk meredam kebisingan, warna dan tingkat transparansi yang bervariasi, kesesuaian desain dan manufaktur.

                Istilah plastik, yang sering digunakan oleh masyarakat awam untuk menyebut sebagian besar bahan polimer, mulai digunakan pada tahun 1909.Istilah tersebut berasal dari kata plastikos yang berarti mudah dibentuk dan dicetak. Teknologi modern plastik baru dimulai tahun 1920-an, yaitu dengan mulai digunakannya polimer yang berasal dari produk derivatif minyak bumi.

Plastik, serat, film, dan sebagainya yang biasa dipergunakan dalan kehidupan sehari-hari mempunyai berat molekul di atas 10.000. Bahan dengan berat molekul yang besar itu disebut polimer, mempunyai struktur dan sifat-sifat yang rumit disebabkan oleh jumlah atom pembentuk yang jauh lebih besar dibandingkan dengan senyawa yang berat atomnya rendah.

Umumnya suatu polimer dibangun oleh satuan struktur tersusun secara berulang diikat oleh gaya tarik-menarik yang kuat yang disebut ikatan kovalen, dimana setiap atom dari pasangan terikat menyumbangkan satu elektron untuk membentuk sepasang elektron.

Gaya tarik-menarik diantara atom-atom di dalam benda-benda digolongkan :

1.    ikatan kovalen,

2.    ikatan ion,

3.    ikatan logam,

4.    ikatan koordinat,

5.    ikatan hidrogen,

6.    gaya Van der Waals,

7.    ikatan hidro-fobik.

Di antaranya (1), (5) dan (6) biasa digunakan pada bahan polimer, sedangkan (2), (4) dan 7 ditemukan kadangkadang.Gaya antar molekul yang terutama berkerja pada bahan polimer seperti (5) dan (6),juga lebih lemah dari pada ikatan kovalen.

Bahan polimer yang mempunyai berat molekul besar dan ikatan kovalen, sama sekali menunjukkan sifat-sifat yang berbeda dari bahan organik yang mempunyai berat molekul rendah.

Bahan yang mempunyai berat molekul rendah berubah menjadi cair dengan visikositas rendah atau menguap kalau dipanaskan, sedangkan bahan polimer mencair dengan sangat kental dan tidak menguap. Bahan yang tidak bisa berfungsi itu terurai karna panas menjadi karbon, pada tahap akhir tanpa penguapan.

Molekul polimer disusun dalam satu struktur rantai seperti polyethylen dan polipropilen, dalam struktur tiga dimensi dengan ikatan kovalen seperti phenol dan resinepoksi, dan dalam hal struktur hubungan silang seperti karet dimana sebagian molekul rantai terikat satu sama lain. Sifat-sifat termik dan mekanik dari polimer sangat berbeda tergantung pada keadaan. Dimana distribusi berat molekul mempunyai hubungan erat dengan sifat-sifat bahan polimer.

Tabel 2.1 Bahan polymers dan kerja temperature panas^[1]

Polymers		Jangka panjang kerja temperatur oC
Semi-Kristal	Bahan yang terbentuk
PEEK, PPS, PTFE, LCP	PES, PSU, PEI, EP	150-250
PET, PBT, POM, PA 66, PA46, PP	PC, UP	90-120
HDPE, LDPE, LLDPE	PS, PVC, PE, HIPS, PMMA, ABS	<90

2.2         Proses Pembuatan Plastik

Bahan plastik dapat dikelompokkan menjadi 2 golongan, yaitu termoseting dan termoplastik. Bahan termoseting dibentuk menjadi produk memerlukan panas dengan atau tanpa tekanan dan menghasilkan produk yang keras dan tetap. Panas yang diberikan untuk melunakan material, panas tambahan atau bahan kimia khusus akan menimbulkan perubahan kimiawi yang disebut polimerisasi dan sesudah itu plastik tidak dapat dilunakkan lagi. Polimerisasi adalah suatu proses kimia yang menghasilkan susunan baru dengan berat molekul yang lebih besar dari bahan semula.

            Proses pemberian bentuk plastik termoseting mencakup penekanan atau pencetakan transfer, pengecoran, laminasi dan impregnasi. Plastik termoseting dapat juga digunakan untuk membuat busa yang tegar atau fleksibel.

            Bahan termoplastik tidak mengalami polimerisasi dalam proses pemanasan dan pembentukannya dan tidak menjadi bahan keras. Jenis plastik ini tetap lunak pada temperatur tinggi dan baru mengeras ketika didinginkan. Disamping itu termoplastik ini dapat dicairkan kembali berulang-ulang, dengan pemanasan kembali, menyerupai sifat parafin atau lilin. Bahan termoplastik terutama dibentuk dengan cara pencetakan injeksi atau tiup, ekstrusi, pembentukan termal dan pengerolan.

             Bermacam-macam bahan mentah plastik, seperti macam-macam produk pertanian, mineral dan material organis termasuk batubara, gas alam, minyak bumi, batu kapur, silika dan belerang. Selain bahan-bahan tadi, masih ditambah bahan penambah seperti zat pewarna, pelarut, pelumas, pengubah sifat plastis dan bahan pengisi. Bahan pengisi ini dapat berbentuk kayu, tepung, kapas, serat, asbes, bubukan logam, grafit dan bahan-bahan lain yang dapat dipakai sebagai pengisi. Keuntungan dari pemakaian bahan pengisi adalah menurunkan ongkos produksi, mengurangi pengerutan, menaikan ketahanan panas, memberikan kekuatan kejut atau memberikan trik sifat-sifat lain pada produk.

2.3       Sifat-sifat Bahan Polimer

                Beberapa diantara polimer rantai mempunyai molekul-molekul yang tersusun secara teratur membentuk kristal. Bahan tersebut dinamakan polimer Kristal walaupun tidak seluruhnya mengkristal, temperature dimana kristal dalam polimer itu mencair dinamakan titik cair polimer. Sifat-sifat khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut :

1.      Mampu cetak yang baik. Pada temperatur relatif rendah bahan dapat dicetak dengan penyuntikan, penekanan, ekstrusi dan seterusnya akibatnya biaya pembuatan relative lebih rendah dibanding pada logam atau keramik.

2.      Produk yang kuat dan ringan dapat dibuat. Berat jenis polimer adalah rendahdianding logam dan keramik, yaitu 1,0 – 1,7 yang memungkinkan dapat diproduksibarang yang kuat dan ringan.

3.      Banyak diantara polimer bersifat isolator yang baik. Polimer mungkin saja dibuatkonduktor dengan jalan mencampurnya dengan serbuk logam, butiran karbon,serbuk alam dan lain-lain.

4.      Baik sekali dalam ketahanan air dan ketahanan zat kimia. Pemilihan bahan yangbaik akan menghasilkan produk yang mempunyai sifat-sifat baik sekali.

5.      Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada carapembuatannya. Dengan mencampur zat plastis, pengisi dan sebagainya. Sifat-sifatdapat berubah dalam daerah yang luas.

6.      Kekerasan permukaan sangat kurang. Bahan polimer yang keras ada tetapi masihjauh dibawah kekerasan logam dan keramik.

7.      Kurang tahan terhadap pelarut. Umumnya larut dalam zat pelarut tertentu kecualipada bahan tertentu seperti politetrafluoretilen. Kalau tidak larut, mudah retakkarena kontak terus-menerus dengan zat pelarut dan disertai adanya tegangan. Olehkarena itu perlu perhatian khusus.

2.4              Molekul, Berat, Bentuk & Struktur Polimer

2.4.1    Molekul

a.    Polimer biasa disebut juga polidispersi, adalah banyaknya hamburan yang  artinya satu molekul yang dibentuk dari molekul yang sama tetapi berat molekul tidak sama.

b.    Nilai bobot molekul bergantung pada besarnya ukuran yang digunakan dalam metode pengukurannya. Metode ini dipakai untuk menentukan bobot molekul rata - rata jumlah.

c.    Bobot molekul rata - rata jumlah adalah: bilangan atau ukuran jumlah molekul dari setiap berat dalam sampel uji.

d.   Sehingga, berat total dari suatu sampel uji polimer, W = jumlah berat dari setiap bagian molekul polimer, dirumuskan:

  - - - - - - - - - - - - - - -  (2.1)

-                                    

Dimana:

              N  = jumlah mol              

              M = berat molekul

Dengan demikian, bobot molekul rata - rata jumlah  (Mn), dapat dihitung dengan menggunakan defenisi  Mn  = berat sampel per mol, sehingga dirumuskan:

 

- - - - - - - - - - - - - - -  (2.2)

2.4.2    Berat Molekul

            Berat molekul biasanya ditentukan secara statistik dalam bentuk rata-rata berat molekul atau distribusi berat molekulnya.

Tabel 2.2 Berat molekul rata-rata suatu thermoplastik^[1]

              Berat molekul rata-rata atau derajat polimerisasi dari suatu polimer thermoplastik sangat berpengaruh terhadap keadaan dan sifat-sifatnya.  Viskositas dan kekuatan polimer misalnya akan meningkat dengan meningkatnya berat molekul atau derajat polimerisasinya. 

              Kita dapat membandingkan keadaan dari monomer ethylene pada derajat polimerisasi yang berbeda-beda.  Perbedaan dari sifat tersebut, bahwa semakin panjang rantai molekul suatu polimer, semakin besar energi yang diperlukan untuk mengatasi ikatan sekundernya.  

2.4.3      Bentuk dan Struktur Molekul

              Karakteristik fisik polimer tergantung dengan berat molekul dan bentuk serta perbedaan struktur rantai molekul .

1.         Polimer linier (linear polymer) : Dimana ujungnya bergabung bersama pada ujung-ujungnya dalam rantai tunggal.

Gambar 2.1 Linier polymer^[1]

1.      Polimer bercabang (branched polymer) : Dimana rantai utama memiliki rantai cabang.

Gambar 2.2 Branched polymer^[1]

2.      Polimer berkait (cross-linked polymer) : Dimana rantai linier bargabung satu sama lain pada beberapa tempat dengan ikatan kovalen.

Gambar 2.3 Cross-linked polymer^[1]

3.      Polymer network/jaringan (network polymer): Dimana unit mer trifunctionalbyang mempunyai tiga ikatan kovalen aktif membentuk jaringan 3 dimensi.

Gambar 2.4 Network polymer^[1]

 
 

Beberapa struktur molekul panjang (mer) dari polimer, sebagai berikut :

Tabel 2.3 Daftar struktur umum untuk polimer ^[1]

2.5       Jenis-jenis Bahan Polimer

            Plastik adalah bahan sintetis yang dapat diubah bentuk dan dapat mempertahankan perubahan bentuk serta dikeraskan tergantung pada strukturnya. Pada dasarnya plastik secara umum digolongkan ke dalam 3 (tiga)  macam dilihat dari temperaturnya, yakni :

1.      Bahan Thermoplastik (Thermoplastic) yaitu akan melunak bila dipanaskan dan setelah didinginkan akan dapat mengeras. Contoh bahan thermoplastik adalah : Polistiren, Polietilen, Polipropilen, Nilon, Plastik fleksiglass dan Teflon

Tabel 2.4    Suhu Operasi Termoplastik^[4]

Bahan	Temperatur Pengerjaan (˚C)	Contoh Pengerjaan
CA	160-200	Profil, lembaran, pipa
PS	170-210	Lembaran busa
SB	170-220	Lembaran, profil
ABS	170-220	Pipa, lembaran, profil
LDPE	130-200	Pipa, lembaran, bungkus kawat
HDPE	140-220	Pipa, lembaran, bungkus kawat, pipa pengikat
PP	180-260	Pipa, lembaran, pipa pengikat
PVC-Keras	160-200	Pipa, lembaran, profil
PVC-Lunak	150-190	Selang, profil, bungkus kabel dan karet
PMMA	160-190	Lembaran, profil, pipa
PC	300-340	Lembaran, profil
PA	260-300	Selang, bungkus kabel, pipa
POM	170-200	Pipa profil

1.      Bahan Thermoseting (Thermosetting) yaitu plastik dalam bentuk cair dan dapat dicetak sesuai yang diinginkan serta akan mengeras jika dipanaskan dan tetap tidak dapat dibuat menjadi plastik lagi. Contoh bahan thermosetting adalah : Bakelit,  Silikon dan Epoksi.

2.      Bahan Elastis (Elastomer) yaitu bahan yang sangat elastis.  contoh bahan elastis adalah : karet sintetis.

2.6              Sifat-sifat Mekanik Bahan Polimer

Kekuatan merupakan salah satu sifat mekanik dari polimer. Ada beberapa macam kekuatan dalam polimer, diantaranya yaitu:

1.      Kekuatan Tarik (Tensile Strength)

Kekuatan tarik adalah tegangan yang dibutuhkan untuk mematahkan suatu sampel. Kekuatan tarik penting untuk polymer yang akan ditarik,

2.      Compressive strength

Adalah ketahanan terhadap tekanan.Beton merupakan contoh material yang memiliki kekuatan tekan yang bagus.Segala sesuatu yang harus menahan berat dari bawah harus mempunyai kekuatan tekan yang bagus.

3.      Flexural strength

Adalah ketahanan pada bending (flexing).Polimer mempunyai flexural strength jika dia kuat saat dibengkokkan.

4.      Impact strength

Adalah ketahanan terhadap tegangan yang datang secara tiba-tiba.Polimer mempunyai kekuatan impak jika dia kuat saat dipukul dengan keras secara tiba-tiba seperti dengan palu.

2.7       Sifat dan Jenis Plastik

Masing-masing plastik memiliki sifat-sifat yang berbeda, berikut beberapa karakteristik sifat plastik.

1.            PET atau PolyEthylene Terephthalate

Adalah Jenis Plastik yang hanya bisa sekali pakai, seperti biasa Botol air Mineral dan hampir semua Botol minuman lainnya. PET bersifat jernih, kuat, tahan bahan kimia dan panas, serta mempunyai sifat elektrikal baik yang Jika. Pemakaiannya dilakukan secara berulang, terutama menampung air panas, lapisan polimer botol meleleh mengeluarkan zat karsinogenik dan dapat menyebabkan Kanker. Pengunaan PET sangat luas antara lain : Botol-botol untuk air mineral, soft drink, kemasan sirup, saus, selai, minyak makan.

2.            HDPE atau High Density PolyEthylene

Merupakan Jenis Plastik yang aman jika dibandingkan dengan Jenis Plastik PET karena memiliki sifat tahan terhadap suhu tinggi.

Sering dipakai untuk Botol susu yang berwarna putih susu, Tupperware, Botol Galon air minum, dan lain-lain. Meski demikian, jenis plastik disarankan untuk tidak dipakai berulang.

3.            PVC atau PolyVinyl Chloride

Merupakan Jenis Plastik yang sulit didaur ulang, seperti botol-botol Plastik dan Plastik Pembungkus. Jangan gunakan Plastik jenis ini untuk membungkus makanan karena jenis plastik ini memiliki kandungan PVC atau DEHA yang berbahaya untuk Ginjal dan Hati.

4.            LDPE atau Low Density PolyEthylene

Merupakan Jenis Plastik yang bisa didaur Ulang, baik dipakai untuk tempat minuman maupun makanan.

5.            PP atau PolyPropylene

Memiliki sifat tahan terhadapbahan kimia (chemical Resistance) yang baik tetapi ketahan terhadap pukul (Impact Strenght) rendah. Juga baik digunakan untuk tempat minuman maupun makanan. Jenis Plastik semacam ini lebih kuat dan ringan dengan daya tembus uap yang rendah dan biasanya digunakan untuk botol minum bayi.

6.            PS atau PolyStyrene

Merupakan Jenis Plastik yang digunakan untuk tempat minum atau makanan sekali pakai. Mengandung bahan bahan Styrine yang berbahaya untuk kesehatan otak, mengganggu hormon estrogen pada wanita yang berakibat pada masalah reproduksi dan sistem saraf.

2.8              Pemanfaatan Polimer

Banyak polimer yang telah dikenal dan secara umum digunakan dalam kehidupan seharihari, yaitu :

1.      Polyethylene (PE)

Biasanya digunakan untuk pembungkus makanan, kantung plastik, ember dansebagainya.

2.      Polypropylene (PP)

Biasanya digunakan untuk membuat karung, tali, botol dan sebagainya.

3.      Teflon

Teflon atau politetrafluoroetilena memiliki sifat yang tahan terhadap bahan kimiadan panas, sehingga seringkali digunakan untuk pelapis tangki atau panci antilengket

4.      PVC (polivinilklorida)

Biasanya digunakan untuk membuat pipa, selang, kabeloptik dan sebagainya.

5.      Akrilat (flexiglass)

Beberapa polimer dibuat dari asam akrilat sebagai monomernya.Polimetilmetakrilat atau flexiglass merupakan plastik bening,keras tetapi ringan.Polimer jenis ini banyak digunakan untuk kaca jendela pesawat terbang dan mobil.

6.      Bakelit

Bakelit banyak digunakan untuk alat-alat listrik.

7.      Polyester

Poliester dibentuk dari monomer-monomer ester.Salah satu contoh polimer iniadalah dakron. Dakron digunakan sebagai serat tekstil. Selain dakron dikenal pulaMylar, yang digunakan sebagai pita perekam magnetik

8.      Polyurethanes

Polyurethanes banyak digunakan untuk produk-produk yang terbuat dari foam,serat, dan yang digunakan untuk elastomer dan pelapis (coating).Aplikasinyadalam kehidupan sehari-hari misalnya untuk pembuatan wadah dari foam, untukindustri garmen, untuk aplikasi bahan bangunan dan sebagainya.

9.      Karet alam dan karet sintetis

Karet diperoleh dari getah pohon karet (lateks).Karet alam merupakan polimerisoprena.Karet sintetis terdiri dari beberapa macam, misalnya polibutadiena,polikloroprena dan polistirena.Karet sintetis yang telah banyak dikenal yaitu SBR.

2.9              Mesin Ekstruder

Extrusi pada thermo plastik adalah proses pada material sampai mencapai meleleh akibat panas dari luar / panas gesekan dan yang kemudian dialirkan ke die oleh screw yang kemudian dibuat produk sesuai bentuk yang diinginkan. Proses ekstrusi adalah proses kontinyu yang menghasilkan beberapa produk sperti, Film plastik, tali rafia, pipa, peletan, lembaran plastik, fiber, filamen, selubung kabel dan beberapa produk dapat juga dibentuk.

Ekstruder yang biasanya tersedia di pasaran adalah dari jenis ekstruder ulir tunggal  (single screw extruder) dan ekstruder ulir ganda (twin screw extruder). mesin extruder yang terdiri dari Hopper, Barrel/screw dan Die. Berikut gambaran extruder yang sering ada saat ini.

Gambar 2.5   Komponen Extruder^[2]

2.9.1    Bagian-bagian extruder

            Adapun bagian-bagian dari mesin extruder, berikut ini adalah bagian-bagiannya ;

1.      Hopper
Semua extruder pasti mempunyai masukan untuk bahan biji/pallet plastik yang melalui lubang yang nantinya mengalir dalam dinding dinding extruder tersebut, hopper biasanya terbuat dari lembaran baja atau stainless steel yang berbentuk untuk menampung sejumlah bahan pelet plastik untuk stock beberapa jam pemrosesan. Hopper ada yang disediakan pemanas awal jika diperlukan proses pallet yang memerlukan pemanasan awal sebelum pellet memasuki extruder.

2.      Screw
Screw adalah jantungnya extruder, screw mengalirkan polimer yang telah meleleh ke kepala die setelah mengalami proses pencampuran dan homogenisasi pada lelehan polimer tersebut.

Gambar 2.6 Parameter Screw^[2]

Ada beberapa pertimbangan dalam mendesign sebuah screw untuk jenis material tertentu, yang paling penting adalah Depth of Chanel (kedalaman kanal). Mesikipun screw itu mempunyai fungsi sama secara umum, alangkah baiknya merancang disesuaikan dengan tipe material yang dipakai untuk mendapatkan hasil yang terbaik. Jadi untuk contoh optimal proses screw bahan PVC, kemudian diikuti screw untuk bahan PP/PE.

Ada beberapa perbedaan antara screw bahan PVC dan bahan PE :

1.        Screw PVC

PVC adalah material yang tidak stabil dalam keadaan panas, maka untuk proses ini memerlukan screw dengan kedalaman chanel yang lebih, sedikit bahkan tidak ada zona metering sama sekali, bahan dilapisi dengan hard chrom, ujung screw berbentuk kerucut menhindari material tertahan.Diameter screw bervariasi antara 30mm s/d 140mm. L/D rasio berfariasi antara 18 - 22 untuk singgle screw dan 16 - 18 untuk double/twin screw. Compression rasio bervariasi antara 1,5 - 2,2 : 1 baik untuk screw single maupun twin. Venting (lubang) pada extruder di pakai untuk menghilangkan uap/gas.

2.        Screw PP/PE

Screw PP/PE hampir sama, tetapi screw ini di desain dengan chanel yang dangkal, compressi tiba-tiba dan zona matering yang lebih panjang. L/D rasio bervariasi 24:1 s/d 33:1, diameter screw 20mm s/d 250mm, compresi rasio 2.5 s/d 3.1
            Pada umumnya bentuk screw ada 2 jenis ; screw 1 ulir dan 2 ulir , screw tidak dapat menyelesaikan proses leleh secara sempurna. Jadi dalam kasus tertentu extruser berisi material plastik yang belum leleh, ini dapat di cegah dengan membuat screw ulir kedua (barrier) pada kanal (lihat gambar). Barier ini dapat memotong dan memaksa hanya plastik yang leleh bisa lewat. Jadi design barrier ini memastikan lelehan plastis komplit /selesai pada extruder.

Gambar 2.7 Type single screw^[2]

Gambar 2.8 Type double screw^[2]

3.        Kepala mixing

Daerah metering pada screw standar tidak membunyai pencampuran yang baik. Aliran lapisan-lapisan halus plastik berjalan secara tetap pada dalam screw. Sehingga juga ada lapisan yang tidak sama tidak akan bercampur dengan baik, kepala Mixer dibuat pada screw agar dapat mencapur antar lapisan tersebut sehingga lebih merata dan homogen.

Pin Mixer (Dupon Mixer) adalah sample mixer yang menggunakan pin dengan gesekan rendah, alat ini mudah di pasang pada screw yang ada untuk meningkatkan performance dari screw

Gambar 2.9 Pin mixer^[2]

Type lain dari Mixer adalah Maddock (Union Carbide) dan Egan, mixer jenis ini beroperasi pada lelehan material dengan gaya gesek tinggi sehingga dapat lebih sempurna percampurannya. Mixer maddock cara kerja operasi seperti screw type barrier, putarannya mengakibatkan material bergerak maju dan tertekan sehingga membantu material lebih homogeny.

Gambar 2.10 Maddock mixer^[2]

Gambar 2.11 Egan Mixer^[2]

4.             Breaker Plate /Screen Park (saringan)

Breker Plate dengan saringan dimasukkan kedalam adapter, yang mana menghubungkan antara ujung extruder dan pangkal die.

Peralatan ini mempunyai beberapa fungsi sebagai berikut :

a.       Meredam puteran rotasinal lelehan dan dirubah menjadi searah

b.      Memperbaiki homogenisasi dengan memecah dan menggabungkan lagi

c.       Memperbaiki mixing dengan meningkatnya tekanan balik

d.      Menghilangkan kotoran dan materil tidak leleh.
Saringan dibuat beberapa lapis dan tiap lapis mempunyai perbedaan mesh, saringan paling kasar sebagai penopang diletakkan menghadap breker plate kemudian ke yang paling halus terakhir

Gambar 2.12 Breaker plate^[2]

5.        Dies

Variasi type dies digunakan untuk proses bahan PVC atau PP/PE. Ini bisa berbentuk Flat atau model lingkaran. Tyope dies dapat dilihat sebagai berikut.

Dies PVC
PVC adalah bahan panas tidak stabil, maka die untuk PVC harus memiliki alur yang sempurna.

Spiral mandrel pada die berguna untuk membagi lelehan merata dan membantu lebih homogen sehingga aliran menjadi lebih halus merata ke luar dies.

Gambar 2.13 Mandrel untuk bahan PVC^[2]

DiesPP/PE
Untuk memproses bahan PP/PE die menggunakan spiral seperti gambar. Plastik leleh mengalir dari lubang masuk ke putraan spiral pada die. Dari Gambar 3.10 dibawah ini jelas bahwa kedalam antara sepiral dan dinding betambah seiring bertambahnya material dalam die itu sendiri, sebagi hasilnya penyebaran diseluruh die lebih merata sehingga mudah untuk di adjust ketebalan dari tabung / balon.

Gambar 2.14 Mandrel untuk bahan PE^[2]

Dalam hal mekanisme penggerakkan bahan dalam ekstruder, terdapat perbedaan yang  nyata antara ekstruder ulir tunggal dan ganda. Pada ekstruder ulir tunggal daya untuk menggerakkan bahan berasal dari pengaruh dua gesekan, yang pertama adalah gesekan  yang diperoleh dari ulir dan bahan sedangkan yang kedua adalah gesekan antara dinding barrel ekstruder dan bahan. Ekstruder ulir tunggal membutuhkan dinding barrel ekstruder untuk menghasilkan kemampuan menggerakkan yang baik, maka dari itulah dinding  selubung ekstruder pada ekstruder ulir tunggal memainkan peran penting dalam  enentukan rancangan ekstruder. Single screw extruder memiliki ulir yang berputar di dalam sebuah barrel. Jika bahan yang diolah menempel pada ulir dan tergelincir dari permukaan barrel, maka tidak akan ada produk yang dihasilkan dari ekstruder karena bahan ikut berputar bersama ulir tanpa terdorong ke depan. Untuk menghasilkan output produksi yang maksimal maka bahan harus dapat pergerak dengan bebas pada permukaan ulir dan menempel sebanyak mungkin pada dinding.

Pada umumnya zona operasi pada single screw (tergantung spesifikasi mesin) terbagi menjadi tiga bagian yaitu :

1.      Solid transport zone yang terletak di bawah hopper/feeder. Pada zona ini bahan digerakkan dalam bentuk bubuk atau granula. Berhubung output produk yang dihasilkan  arus sama dengan input bahan yang dimasukkan maka perencanaan yang buruk pada zona ini akan membatasi output yang dihasilkan.

2.      Melting zone. Pada zona ini bahan padat akan dipanaskan

3.      Pump zone. Pada bagian pertama zona ini, tinggi saluran berkurang disebabkan oleh peningkatan diameter dari ulir. Pada zona ini bahan mengalami tekanan untuk  mengurangi jumlah ruang-ruang kosong pada bahan. Pada bagian kedua zona ini yang disebut juga sebagai metering zone, bahan digerakkan dan dihomogenisasi lebih lanjut. Pada beberapa ekstruder peningkatan tekanan terjadi di zona ini.

Kadang-kadang  iperlukan beberapa zona tambahan selain tiga zona di atas, tetapi hal ini dilakukan sesuai dengan kebutuhan. Zona tambahan diperlukan untuk menyediakan daya tekan tambahan untuk pengadonan, homogenisasi bahan dan daerah dengan tekanan rendah untuk mengeluarkan udara dari bahan-bahan yang dipanaskan.

Pada Pump zone dimana saluran ulir dipenuhi oleh adonan bahan terdapat tiga jenis aliran yang dapat dibedakan :

1.      Drag flow disebabkan oleh pengaruh bersinggungannya bahan dengan barrel dan permukaan ulir.

2.      Pressure flow yang disebabkan oleh tekanan yang meningkat pada ujung ekstruder (die). Arah dari aliran ini berlawanan dengan arah drag flow.

3.      Leakage flow. Aliran melalui celah antara barrel dan gerigi ulir.

Gambar 2.15 Zona Pada Ekstruder Ulir Tungga^[5]

Single screw mengandalkan pada drag flow untuk menggerakkan bahan dalam barrel dan menghasilkan tekanan pada die. Agar bahan terdorong maju maka bahan tidak boleh ikut berputar dengan ulir. Sama saja seperti cara kerja sebuah sekrup dan mur, agar sekrup bergerak maju maka mur harus dalam keadaan diam bukannya ikut bergerak dengan sekrup.

Tetapi bentuk geometris ulir sangatlah penting untuk diperhatikan karena bentuk ulir ini dapat menyebabkan peningkatan tekanan pada ruang ekstruder yang akan menyebabkan aliran bahan dari satu ruang ke ruang yang lain baik ke arah negatif maupun positif.

Tabel 2.5 Perbedaan Utama Antara Ekstruder Ulir Tunggal dan Ulir Ganda^[5]

Secara umum, ulir pada ekstruder ulir ganda dapat dibagi menjadi dua kategori utama yaitu ulir intermeshing dan non-intermeshing. Pada ulir ekstruder tipe non-intermeshing, jarak antara poros ulir setidaknya sama dengan diameter luar ulir. Sedangkan pada ulir tipe intermeshing, jarak antar poros ulir lebih kecil daripada diameter luar ulir, atau permukaan ulir dimungkinkan dalam keadaan saling bersentuhan. Pada ulir tipe ini bahan yang tergelincir dari dinding barrel menjadi tidak mungkin karena ulir intermeshing yang satu akan mencegah bahan pada ulir lain untuk berputar dengan bebas. Selain dua kategori utama tersebut, terdapat juga beberapa jenis konfigurasi ulir pada ekstruder ulir ganda berdasarkan arah putarannya. Yang pertama ialah intermeshing/non-intermeshing counter rotating, dimana pada tipe ini arah putaran ulir saling berlawanan. Kedua ialah tipe intermeshing/nonintermeshing co-rotating, dimana arah putaran ulir sama.

Selain itu ada juga konfigurasi ulir self wiping dimana bentuk kedua ulirnya berbeda dengan ulir tipe intermeshing. Semua perbedaan jenis ulir dan arah putarannya tersebut akan menghasilkan karakteristik aliran, mekanisme gerak bahan dan pencampuran dengan pengaruh yang berbeda-beda pada bahan karena tipe-tipe ulir tersebut memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing.

Sumber            :

1.      Proses Pembuatan Pipa Kabel HDPE 32/23 mm² di PT. Rusli Vinilon Sakti, a/n Taufik Ramdhan (2012), Universitas Gunadarma 2015 .