bab iii analisa masalah dan cara mengatasi … iii.pdf · 1.1 pengertian injection moulding adalah...

Laporan Kerja Praktik PT.Ultra Prima Plast

Universitas Mercu Buana 5

BAB III

ANALISA MASALAH DAN CARA MENGATASI CACAT PRODUK PADA

MESIN INJECTION MOULDING

1.1 Pengertian

Injection Moulding adalah metode pembentukan material termoplastik

dimana material meleleh karena pemanasan diinjeksikan oleh plunger ke dalam

cetakan yang didinginkan oleh air sehingga mengeras.

Meskipun banyak variasi dari proses dasar ini, 90 persen injection

moulding mengambil porsi sepertiga dari keseluruhan resin yang dikonsumsi

dalam pemrosesan termoplastik. Sekarang ini bisa dipastikan bahwa setiap

kantor, kendaraan, rumah, pabrik terdapat barang-barang dari plastik yang dibuat

dengan cara injection Moulding.

1.2 Fungsi dan Komponen Mesin Injeksi

1.2.1 Mould Clamp unit (Unit Pencekam Cetakan)

Gambar 3.1 : Bagian-bagian mesin injction Moulding

Nama-nama bagian mould clamp unit

1) Stationary Platen (Platen Tetap), tempat diikatnya Mould Mounting Plate dari

sisi Cavity

2) Moving Platen (Platen Bergerak), tempat diikatnya Mould Mounting Plate

dari sisi Core

3) Clamp Cylinder (Silinder Cekam)

4) Tie Bar (Batang Pengikat), berjumlah 4 buah dipasang diagonal simetris

5) Clamp Bar (Batang Cekam)

6) Close Moving Booster Cylinder (Silinder Booster untuk Gerakan Menutup

Cetakan).


Universitas Mercu Buana Page 16

7) Open Moving Booster Cylinder (Silinder Booster untuk Gerakan Membuka

Cetakan).

8) Hydrolic Oil Tank (Tanki Oli Hidrolik). Nissei Plastik mengeluarkan

rekomendasi Oli Hidrolik untuk General Type yang digunakan adalah Mobil

Hyd Oil 38, Mobil Hyd Oil 48LP, Esso Telesso 46, Shell Tellas Oil 56, Caltex

Rand Oil 46. Dan untuk Anti Wear Type adalah Mobil DTE 25, Esso Nuto H

46, Shell Tellas Oil 46, dan Caltex Rand Oil 46.

9) Open/Close Limit Switch Line (Rangkaian Saklar Sensor untuk gerakan

Membuka dan Menutup)

10) Locating, untuk menetapkan posisi Locating Ring dari sebuah Cetakan

11) Ejector Cylinder (Silinder Ejektor), untuk menggerakkan Batang Ejektor

12) Ejector Rod (Batang Ejektor), untuk mendorong produk dari cetakannya

13) Pressure Gauge (Pengukur Tekanan Hidrolik), untuk memperlihatkan tekanan

aktual

14) Pressure Switch 1 (Saklar dengan Tekanan bagian pertama), sebagai

Konfirmasi Cekam

15) Clamp Valve (Katup Cekam)

16) Hydrolic Control System. Di dalamnya terdapat Hydrolic Solenoid Valve

System yang mengatur arah aliran Hidrolik, Regulator Control System yang

mengatur Tekanan Hidrolik hingga beberapa tingkat, dan Hydrolic Flow Rate

Control System yang mengatur Debit Aliran Hidrolik dalam beberapa

tingkatan.

17) Hydrolic Pump (Pompa Hidrolik). Spesifikasi pompa dengan kemampuan

menghasilkan tekanan mulai dari 120 kg/cm² hingga 190 kg/cm², tergantung

spesifikasi pompa yang digunakan.

Unit ini berfungsi untuk menggerakan Mould dengan gerakan membuka dan

menutup. Gerakan ini terbagi dalam 3 setting kecepatan dan 1 setting tambahan,

baik untuk gerakan menutup maupun gerakan membuka. Untuk gerakan

menutup terdiri dari atas gerakan : 1. Perlahan – 2 . cepat – 3.perlahan dan 4

mencekam mould. Sedangkan untuk gerakan Membuka terdiri atas gerakan : 1.

Melepas Cekam Mould – 2. Perlahan – 3. Cepat – 4. Perlahan. Lalu dilanjutkan

dengan gerakan Ejector untuk mendorong Produk keluar dari Mould, yaitu dari

sisi Core.



Pada saat Mencekam Mould, Mesin harus mampu menahan Gaya Membuka

(Open Force) ketika proses injeksi berlangsung. Karena proses injeksi juga

adalah kekuatan Hidrolik yang cukup besar. Jika Mesin tidak mampu menahan,

maka Mould akan sedikit terbuka sehingga material plastik cair akan luber dari

cetakannya. Ada 2 tipe Mould Clamp Unit, yaitu Straight Hydrolic Type (Tipe

Hidrolik Langsung) dan Toggle Type (Tipe Togel) yang terdiri dari rangkaian

batang, baik yang disupport oleh Sistem Hidrolik maupun Sistem Servo Motor

(Mechatronic)

1.2.2 Injection Unit ( Unit Injeksi)

Disinilah pengolahan Polimer Plastik berlangsung, yang dimulai dengan

masuknya Polimer dalam bentuk Pellet (Granule), kemudian dipanaskan didalam

Tungku (Barrel) dengan suhu lumer Plastik yang bersangkutan sambil

diperlakukan adukan (Mixing) oleh bentuk Screw di dalam Tungku. Dengan

bentuk yang sedemikian rupa sehingga Screw ini berfungsi sebagai Feeder dan

juga Sebagai Mixer Plastik cair agar pencampuran warna plastik menjadi rata

dan seimbang (konstan).

Lalu dari unit inilah di injeksikan atau disuntikkan ke dalam cetakan

(Mould) dengan setting yang melibatkan Tekanan Hidrolik (Hydrolic Pressure)

dalam satuan kg/cm², Kecepatan (Velocity) dalam satuan %, Posisi (Limit

Switches) dalam satuan mm, Waktu dalam satuan detik, dan Suhu dalam satuan

°C.

Unit Injeksi akan melakukan Proses Injeksi Plastik setelah ada konfirmasi

dari Unit Mould Clamp berupa sinyal dari PS1 (Pressure Switch 1) dengan

minimum Tekanan 100 kg/cm², kemudian Unit Injeksi akan menyentuhkan

Nozzle ke Sprue Bush Mould juga dengan tekanan minimum 100 kg/cm²

sebagai konfirmasi PS2 (Pressure Switch 2) . Tekanan ini untuk mencegah

terjadinya kebocoran material plastik cair dari celah antara Nozzle dan Sprue

Bush Mould. Setelah ada sinyal PS2, maka Proses Injeksi berlangsung.

1.2.3 Sistem Penggerak (Drive System)

Saat ini masih umum dengan media Oli, atau yang biasa disebut dengan

Sistem Hidrolik (Hydrolic System), baik untuk mesin tipe Straight Hydrolic

maupun tipe Toggle. Namun dewasa ini untuk tipe Toggle sudah banyak

mengaplikasikan Servo Motor (Full Electric System). Kelebihan mesin yang



sudah mengaplikasikan Servo Motor gerakan mesin lebih tenang, tidak seperti

tipe Straight Hydrolic. Juga tentunya tidak berisik, dan cenderung lebih bersih

karena tidak menggunakan banyak Oli, yang mana untuk sistem Hidrolik ada

celah kecil saja akan terjadi kebocoran yang mengakibatkan area mesin terdapat

genangan-genangan Oli. Namun bukan berarti untuk mesin-mesin baru tidak lagi

menggunakan sistem Hidrolik. Untuk sebagian pengguna merasa lebih cocok

dengan tipe Hidrolik, sehingga pembuat mesin injeksi plastik masih

mengeluarkan mesin tipe hidrolik yang tentunya beberapa bagian sudah di

desain ulang untuk memperbaiki performanya.

1.2.4 Sistem Kontrol (Control System)

Sistem Kontrol (Control System) Adalah sistem penjamin bahwa urutan

cara kerja mesin harus benar dan sesuai dengan program yang sudah dibuat oleh

pembuat mesin. Sehingga setiap gerakan, setiap perubahan, sinyal-sinyal sensor

yang bisa ratusan jumlahnya bisa saling mengikat, saling berhubungan dan

saling mengunci dan sehingga kinerja mesin tetap terjaga. Apalagi yang

berhubungan dengan sistem keamanan dan keselamatan pengguna mesin, maka

dibuat berlapis, sehingga bisa menghilangkan resiko karena resiko human error

pengguna mesin itu sendiri.

1.3 Bahan Baku

1.3.1 Polyethylene (PE)

Polyethylene ini dibuat dengan jalan polimerisasi gas etilen yang dapat

diperoleh dengan member hydrogen gas petroleum pada pemecahan minyak

(nafia), gas alam atau asetelin. Melihat kristalinitas dan massa molekul, titik

leleh, dan transmisi gelas sulit melihat sifat fisik polietilena. Temperatur titik

tersebut sangat bervariasi bergantung pada tipe polietilena. Pada tingkat

komersil, polietilena berdensitas menengah dan tinggi, titik lelehnya berkisar

1200C

hingga 1350C. titik leleh polietilena berdensitas rendah berkisar 105

0C

hingga 1150C. kebanyakan LDPE, MDPE dan HDPE mempunyai tingkat

resistensi kimia yang sangat baik dan tidak larut pada temperatur ruang

karena sifat kristalinitas mereka. Polietilena umumnya bisa dilarutkan pada

temperatur yang tinggi dalam hidrokarbon aromatic seperti toluene atau



xilena atau larutan terklorinasi seperti trikloretana atau triklorobenzena

(Boedeker, 2010).

Polyethylene digolongkan menjadi polyethylene tekanan tinggi, tekanan

medium dan tekanan rendah. Oleh tekanan polimerisasinya atau masing-

masing menjadi polyethylene massa jenis rendah dengan massa jenis 0,910 -

0,926 g.cm-3, Polyethylene massa jenis medium dengan massa jenis 0,926 -

0,940 dan polyethylene massa jenis tinggi 0,941 - 0,965. Pada polyethylene

massa jenis rendah, molekul-molekulnya tidak mengkristal secara baik tetapi

memiliki banyak cabang. Disisi lain polyethylene tekanan rendah kurang

bercabang dan merupakan rantai lurus karena itu massa jenisnya lebih besar

sebab mengkristal secara baik sehingga memiliki kristalinitas tinggi. Karena

kristal yang berbentuk baik itu mempunyai gaya antar molekul yang kuat,

maka bahan ini memiliki kekuatan mekanis yang tinggi dan titik lunak yang

tinggi pula.

Polyethylene mudah diolah maka dari itu sering di cetak dengan

penekanan, injeksi, ekstruksi, peniupan dan hampa udara. Polyethylene massa

jenis terendah terutama digunakan dalam bentuk tipis atau lembaran,

misalnya : tas, botol-botol yang dapat dijepit tabung tinta pada pena, tali

senar/dawai, isolator kabel, wadah alat dapur, botol minyak tanah, dan

kantong tempat sampah. Sedangkan polyethylene massa jenis tinggi

digunakan untuk perpipaan, mainan, filament tenunan dan peralatan rumah

tangga. Kedua jenis polyethylene ini memiliki daya tahan kimia yang sangat

baik, sedikit penyerapan uap air dan ketahanan listrik yang tinggi. Umumnya

bahan tambahan (additive) digunakan dalam polyethylene yaitu karbon hitam

sebagai penstabil, pewarna untuk memberikan warna, serat kaca untuk

peningkatan daya lentur, tarik dan karet butyl (butyl rubber) untuk mencegah

terjadinya tekanan saat tidak digunakan.



Tabel 3.1 Sifat fisik, mekanisme dan thermal dari polyethylene

Sumber : boedeker.com

1.3.2 Polyprophylene (PP)

Sifat-sifat polyprophylene serupa dengan sifat-sifat polyethylene. Massa

jenisnya rendah (0,90 - 0,92) g.cm-3 termasuk kelompok yang paling ringan

diantara bahan polimer, dapat terbakar bila dinyalakan dibandingkan

polyethylene massa jenis tinggi. Titik lelehnyanya tinggi sekali (176°C),

kekuatan tarik, kekuatan lentur dan kekuatannya lebih tinggi tetapi tahan

impaknya lebih rendah terutama pada temperatur rendah. Sifat tembus

cahayanya pada pencetakan lebih baik dari pada polyethylene dengan

permukaan mengkilap, penyusutannya pada pencetakan kecil, penampilan

dan ketelitian dimensinya lebih baik. Sifat mekaniknya dapat ditingkatkan

sampai batas tertentu dengan jalan mencampurkan serat gelas dan pemuaian

termal juga dapat diperbaiki sampai setingkat dengan bahan thermoseting.

Sifat- sifat listriknya hampir sama dengan sifat-sifat pada polyethylene. Tahan

kimianya kira-kira sama bahkan lebih baik dari pada polyethylene massa jenis

tinggi (Boedeker, 2010).

Polyprophylene yang banyak digunakan memiliki kristal yang berbentuk

garis sebagai suatu polimer linear dengan kelompok-kelompok disisinya

dengan tersusun secara teratur sepanjang rantai. Adanya kelompok sisi ini

menjadi polimer lebih kaku dan ebih kuat dibandingkan dengan polyethylene

dalam bentuk linearnya.



No Sifat-Sifat Polyprophylene

1 Kristalinitas 60 %

2 Massa jenis [103kg.m

-3] 0,90

3 Tg [ 0C] 10

4 Tm [ 0C] 176

5 Tegangan Tarik [N.mm-2

] 30 sampai 40

6 Modulus Tarik [N.mm-2

] 1,1 samapi 1,6

7 Perpanjangan [%] 50 sampai 600

Tabel 3.2 Sifat-sifat Polyprophylene

Sumber : Hadi Symsul,Ir.1995,”Teknologi Bahan 3”,Hal 3

Catatan

Tg = Temperatur tansisi kaca yaitu temperatur dimana polimer berubah dari

keadaan beku (rigid) ke suatu bahan yang liat (fleksible).

Tm = Temperatur leleh yaitu pada saat kritanilitas tidak tampak.

Tabel 3.3 Sifat fisik, mekanis dan thermal dari Polypropylene

Sumber : boedeker.com

1.3.3 HIGH-DENSITY POLYETHYLENE (HDPE)

Polietilena berdensitas tinggi (High density polyethylene, HDPE) adalah

polietilena termoplastik yang terbuat dari minyak bumi. Membutuhkan 1,75

kg minyak bumi (sebagai energi dan bahan baku) untuk membuat 1 kg

HDPE. HDPE dapat didaur ulang, dan memiliki nomor 2 pada simbol daur

ulang. Pada tahun 2007, volume produksi HDPE mencapai 30 ton.

http://id.wikipedia.org/wiki/Polietilena

http://id.wikipedia.org/wiki/Termoplastik

http://id.wikipedia.org/wiki/Minyak_bumi

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi

http://id.wikipedia.org/wiki/Daur_ulang

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Simbol_daur_ulang&action=edit&redlink=1





HDPE memiliki percabangan yang sangat sedikit, hal ini dikarenakan

pemilihan jenis katalis dalam produksinya (katalis Ziegler-Natta) dan kondisi

reaksi. Karena percabangan yang sedikit, HDPE memiliki kekuatan tensil dan

gaya antar molekul yang tinggi. HDPE juga lebih keras dan bisa bertahan

pada temperatur tinggi (120 oC).

1.3.4 LINEAR LOW DENSITY POLYETHYLENE (LLDPE)

LLDPE adalah suatu jenis produk dari PE dibuat dengan cara

polimerisasi etana, yaitu melalui proses polimerisasiradikal bebas,

polimerisasi adisi anioonik, polimerisasi koordinasi ion atau polimerisasi

adisi kationik. Polietilen pertama kali ditemukan tahun 1993 oleh Fwacett dan

Gibson dengan menggunakan teknik tekanan tinggi. Proses bertekanan tinggi

bekerja pada suhu di atas 2500 dan tekanan antara 1000-3000 atm. PE telah

banyak dikembangkann dan dipakai untuk berbagai macam aplikasi terutama

untuk kemasan makanan. PE merupakam film yang lunak, transparan dan

mempunyai kekuatan impak yang baik. Dengan pemanasan akan menjadi

lunak dan mencair pada suhu 1100C. karena sifatnya yang termoplastik,

polietilen mudah dibentuk dan dibuat sesuai dengan berbagai macam aplikasi.

Berdasarkan sifat permeabilitasnya yang rendah serta sifat-sifat mekaniknya

yang baik, polietilen banyak digunakan sebagai pengemas makanan.

Berdasarkan struktur molekulnya polietilen dibagi menjadi 3 jenis, yaitu

: Low Density Polyethylene (LDPE), Linear Low Density Polyethylene

(LLDPE) dan High Density Polyethylene (HDPE). Perbedaan antara

ketiganya jenis polietilen tersebut terletak pada kondisi reaksi pembuatannya

sehingga sifat produknya juga berlainan. LDPE mempunyai struktur rantai

percabangan yang tinggi dengan cabang-cabang yang panjang dan pendek.

LLDPE memiliki rantai-rantai polimer yang lurus dengan rantai-rantai cabang

yang pendek, sedangkan HDPE mempunyai struktur rantai lurus.

a. HDPE

Gambar 3.2 : Struktur rantai HDPE

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Percabangan&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Katalis_Ziegler-Natta&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_kimia

http://id.wikipedia.org/wiki/Kekuatan_tensil

http://id.wikipedia.org/wiki/Gaya_antar_molekul



b. LDPE

Gambar 3.3 : Struktur rantai LDPE

c. LLDPE

Gambar 3.4 : Struktur rantai LLDPE

High Density Polyethylene (HDPE) merupakan polietilen yang memiliki

massa jenis lebih besar dari 0,941 g/cm3 dan merupakan polimer linear yang

memiliki percabangan sedikit. HDPE memiliki sifat bahan yang lebih kuat,

keras, buram, kurang tembus cahaya dan lebih tahan terhadap suhu tinggi.

HDPE biasa digunakan untuk membuat botol, pipa, tabung, serta berbagai

bejana dan benda lainnya.

Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) merupakam polimer hasil

kopolimerisasi dari PE dan alpha olefin yang menggunakan katalis Zigler-

Natta. Pada jenis ini rantai molekulnya memendek sebagai akibat dari

banyaknya rantai cabang yang menyebabkan rendahnya berat molekul.

Kelebihan lainnya yaitu sedikit mengkonsumsi energi dalam prosesnya

dibandingkan LDPE. Lalu mempunyai biaya produksi yang lebih hemat 30%-

50% lebih hemat.

LLDPE mempunyai tensile strength dan impact strength yang lebih baik

dibandingkan LDPE dengan densitas yang sama. Jenis ini telah dipakai untuk

berbagai macam aplikasi, salah satunya untuk kemasan. Polimer jenis ini

memiliki sifat fisik dan mekanik yang baik, tetapi sedikit sulit dip roses dan

mudah terjadi melt fracture, oleh sebab itu memerlukan mesin ekstrusi jenis

tertentu untuk pemprosesannya. LLDPE memiliki massa jenis antara 0,915-

0,925 g/cm3 dan merupakan polimer yang memiliki cabang yang panjang

dengan beberapa cabang yang pendek. LLDPE bersifat kenyal, tak mudah

sobek dan tahan terhadap kelembaban dan bahan kimia, sehingga banyak



digunakan untuk film atau bahan pembungkus, isolator listrik, pelapis kawat

dan kabel.

Sifat LLDPE

NO SIFAT NILAI

1 Density. g/cm3

0.918

2 Melting Temperature, C 122-124

3 Processing temperature, F

(= Injection, E = Extrusion)

I = 350-500

E = 450-600

4 Mould Linear shtinkage, in/in 0.020-0.022

5 Tensile Strength at break. % 1900-4000

6 Tensile Yield Strength, p.s.i 1400-2800

7 Flexural modulus, 103 p.s.i 40-105

8 Notched izpd impact , ft-lb/in 1.0-No break

9 Hardness, shore Shore d55-56

10 Moulding pressure range, 103 p.s.i 5-15

Tabel 3.4 : sifat-sifat LLDPE

Keuntungan LLDPE dengan LDPE :

1. Harga lebih murah

2. Puncture resistance lebih tinggi

3. Density lebih tinggi

4. Stiffness lebih tinggi

5. Sifat mekanik lebih baik pada temperatur rendah

6. Tear strength lebih tinggi

7. Flex life tinggi

8. Sifat barrier lebih baik

9. Titik leleh tinggi

Kekurangan LLDPE :

1. Sulit untuk diproses

2. Terjadi shingkage lebih rendah disbanding LDPE

3. Sulit untuk diekstrusi pada mesin LDPE standart

4. Pemotongan dan perforasi sulit untuk diteruskan pada film setelah

ekstrusi.



1.4 Proses Pembuatan dengan Mesin Injection Moulding

1. Menutup Cetakan ( Mould Close ).

Gambar 3.5 : Proses Menutup Cetakan

Dalam 1 siklus kerja proses injeksi, diawali oleh proses menutup cetakan.

Istilah Mould dalam dunia injeksi Plastik adalah cetakan untuk proses Injeksi

Plastik. Mould itu sendiri terdiri dari 2 bagian besar yaitu yaitu sisi core dan

sisi cavity. Sisi Cavity diikat pada Stationery Platen Mesin Injeksi. Sedangkan

sisi core diikat pada moving platen mesin, bagian inilah yang bergerak

membuka dan menutup. Pada proses menutup terbagi dalam 4 urutan proses,

yaitu:

Gerakan menutup pada kecepatan perlahan dengan tekanan rendah (low

Mould Close Velocity dan Low Mould Close Pressure). Tekanan yang

dimaksud adalah tekanan hidrolik. Posisi awal cetakan adalah terbuka penuh

yang diatur sedemikian rupa sehingga memungkinkan produk yang dihasilkan

nantinya dpat dikeluarka atau diambil dengan mudah. Dari posisi ini bergerak

hingga posisi tertentu yang tidak terlalu jauh dari posisi terbuka penuh tadi.

Gerakan ini dimaksudkan mereduksi getaran mesin yang juga sekaligus

merawat mesin itu sendiri, terutama system hidroliknya yang rentan terhadap

tekanan hidrolik yang tiba-tiba. Contoh kerusakan yang paling ringan adalah

kebocoran oli hidrolik yang dikarenakan pecahnya selang hidrolik, belum lagi

kerusakan lain yang berupa kerusakan mekanis yang membutuhkan biaya

yang lebih besar untuk memperbaikinya, sehingga biaya perawatan mesin

akan tinggi.

Gerakan menutup pada kecepatan pada kecepatan tinggi dengan tekanan

rendah (High mould close velocity dan Low mould close Pressure) memulai

gerakan ini pada posisi yang tidak jauh dari posisi terbuka penuh, dimana

untuk gerakan lebih cepat sangat memungkinkan. Hal ini bertujuan untuk

menghemat waktu proses secara keseluruhan.



Gerakan menutup pada kecepatan perlahan dengan tekanan rendah (Low

mould close pressure). Sebelum cetakan menutup dengan rapat, maka cetakan

harus bergerak perlahan dengan tekanan yang rendah untuk menghindari

tumbukan. Hal unupun bertujuan untuk menjaga kondisi cetakan dan juga

kondisi mesin agar selalu dalam peforma yang baik dan dapat berproduksi

dengan lancer.

Menghimpit cetakan dengan tekanan tinggi (high mould clamp). Posisi

pada proses ini harus dibuat se-limit mungkin pada posisi menutup rapat

setelah gerakan sebelumnya. Hal ini juga untuk menghindari tumbukan karena

tekanan hidrolik yang relative tinggi untuk menghimpit cetakan. Tekanan

tinggi ini 9 minimal 100 kg.cm2) dibutuhkan untuk menahan proses injeksi

atau apa yang disebut Cavity Force During Injection nantinya.

2. Injeksi Pengisian (Fill Injection)

Gambar 3.6 : Proses Injeksi Pengisian

Setelah dipastikan Mould dihimpit dengan tekanan tinggi. Maka unit

injeksi yang terdiri dari nozzle, barrel, dan screw dan seterusnya. Bergerak

mendekati mould hingga nozzle bersentuhan dengan Mould, juga dengan

tekanan tinggi (hingga 100 kg/cm2). Gambar di atas menunjukan Nozzle

sudah bersentuhan dengan mould. Bagian Mould yang bersentuhan langsung

dengan nozzle disebut Sprue Bush. Kemudian mesin melakukan proses injeksi

pengisian, yaitu menyuntikan plastik cair ke dalam mould. Pada proses ini

melibatkan beberapa parameter yang bisa kita atur sedemikian rupa mengikuti

tingkat kesulitan produk yang akan dibuat, yaitu:

a. Tekanan pengisian (Fill Pressure). Mesin-mesin keluaran saat ini memiliki

variasi tingkat tekanan pengisian lebih dari 2 tingkat, dan juga diikuti

dengan variasi posisi dari tiap-tiap tekanan pengisian tersebut. Sehingga

dapat menentukan di posisi manakah ketika plastik cair membentuk

produk membutuhkan besaran tekanan pengisian dan posisi lain dengan

masih produk yang sama membutuhkan besaran tekanan pengisian dan



seterusnya. Besarnya tekanan pengisian (filling pressure) yang diatur

sekedar lebih tinggi dari tekanan ketika proses pengisian berlangsung

dengan memperhatikan pressure gauge (alat ukur tekanan hidrolik) yang

tersedia pada bagian unit injeksi, atau yang ditubjukan pada layar monitor

bagi yang sudah digital. Fluktasi tekanan ini akibat adanya hambatan-

hambatan aliran plastik cair di saat mengalir atau memasuki ruang-ruang

di dalam Mould, dan tekanan pengisian tidak boleh dikalahkan oleh

hambatan ini. Misalkan pada suatu mesin terdapat 3 tingkat parameter.

Tekanan pengisian yaitu :

1) PF1 dengan besaran 90 kg/cm2 pada posisi (PFS1) 200 mm

2) PF2 dengan besaran 120 kg/cm2 pada posisi ( PFS2) 150 mm

3) PF3 dengan besaran 100 kg/cm2 pada posisi ( PFS2) 70 mm

b. Kecepatan Pengisian (Fill Velocity) terdapat variasi tingkat kecepatan

yang bisa kita atur dan dibutuhkan untuk menghindari adanya kondisi

hasil produk yang tidak diinginkan. Posisi-posisi tingkat kecepatan inipun

bisa diatur dan disesuaikan dengan posisi aliran plastik ketika membentuk

produk. Pada mesin sekarang, setidaknya terdapat 5 tingkat kecepatan

dengan 5 posisinya, atau bahkan lebih. Misalnya:

1) PV1 dengan besaran 40% pada posisi shot size 200 mm

2) PV2 dengan besaran 60% pada posisi (PVS1) 170 mm




6) Berakhirnya pada posisi V-P Change over 10 mm

Hasil produk dari suatu proses ini masih belum sempurna dengan

menyisakan sedikit, dan akan disempurnakan pada proses selanjutnya.

Jaminan terhadap kestabilam proses berkelanjutan berada di bagian ini,

sehingga menyediakan 1 tingkat tekanan pengisian dan 1 atau 2 tingkat

kecepatan pengisian. Hal ini tentu saja membatasi kemampuan mesin

ketika menghadapi produk dengan tingkat kesulitan tertentu, walau

proses setting parameternya relative mudah dan cepat.



3. Injeksi Menahan (Holding Injection)

Gambar 3.7 : Proses Injeksi Menahan

Penyempurnaan hasil prodik berada pada bagian proses ini. Sengaja

harus dibuat seperti itu agar pada proses penyempurnaan nantinya hanya akan

membutuhkan nilai yang benar-benar efisien. Pada proses ini tidak lagi

melibatkan kecepatan di dalam setting parameternya, hanya besaran tekanan

yang diatur beserta waktu yang dibutuhkan untuk itu. Pada mesin sekarang

terdapat 2 atau lebih tekanan holding dengan 2 atau lebih setting waktu yang

disediakan. Misalnya :

1) PH1 dengan besaran 40 kg/cm2 dengan waktu ( TPH1) 0.5 second

2) PH2 dengan besaran 30 kg/cm2 dengan waktu ( TPH2) 1 second

3) PH1 dengan besaran 20 kg/cm2 dengan waktu ( TPH1) 2 second

Ketepatan besaran tekanan sangat menentukan hasil produk yang dibuat,

terlalu besar akan masalah. Begitu juga bila dibuat terlalu kecil. Kebutuhan

tingkat tekanan holding harus berdasarkan pertimbangan kebutuhan terhadap

hasil produk. Bila produknya relatif sederhana cukup diaktifkan 1 saja tingkat

tekanan holdingnya, dan bisa tambahkan bila ternyata tidak cukup untuk

produk yang lain. Pada mesin terdahulu hanya menyediakan 1 saja tingkat

tekanan holding dengan 1 tingkat waktu yang dibutuhkan.

4. Isi Ulang dan Pendinginan (Charging and Cooling)

Gambar 3.8 : Proses Isi Ulang dan Pendinginan

Isi ulang (Charging) plastik cair untuk siap disuntikan pada siklus

selanjutnya, bersamaan waktunya perhitungan waktu pendinginan pun

(cooling) dimulai. Parameter yang direkomendasikan adalah waktu

Pendinginan (cooling time) harus lebih lama dari waktu isi ulang (charging



Time). Bila waktu charging yang lebih lama, maka yang terjadi adalah

tumpahan material plastic pellet masuk ke dalam barrel, digiling oleh screw

dan sampai di depam torpedo sudah dalam keadaan cair dan sudah siap untuk

disuntikan ke dalam mould. Tentu saja dengan bantuan duhu barrel yang

dapat diatur sesuai spesifikasi jenis plastik yang digunakan, yaitu pada suhu

titik cairnya. Check valve yang terbuka, seperti pada gambar diatas dengan

kondisi adanya aliran dari belakang torpedo menuju bagian depan torpedo,

dan tertutup ketika ada usaha aliran plastik cair dari depan ke belakang

torpedo. Jadi alat ini berfungsi sebagai katup satu arah.

5. Membuka cetakan (Mould Open)

Gambar 3.9 : Proses Membuka Cetakan

Pada proses ini terdapat 5 urutan kerja, yaitu

a. Melepas himpitan pada cetakan (Mould Clamp Release). Yaitu dengan

mengembalikan ke tekanan normal pada system hidrolik yang bekerja

untuk menghimpit cetakan, yang sebelumnya bertekanantinggi.

b. Gerakan membuka pada kecepatan perlahan dengan tekanan rendah. (Low

Mould Open Velocity & Low Mould Open Pressure). Dari keadaan rapat,

membuka secara perlahan untuk menjaga kondisi cetakan yang rentan

terhadap kerusakan akibat gesekan yang terjadi antara sisi Core dan sisi

Cavity.

c. Gerakan membuka pada kecepatan tinggi. (High Mould Open Velocity).

Membuka dengan cepat dengan posisi yang memungkinkan setelah lepas

dari pergesekan antara Core dan Cavity, hal ini juga untuk menghemat

waktu proses.

d. Gerakan membuka pada kecepatan rendah. (Low Mould Open Velocity).

Sebelum posisi cetakan terbuka penuh, maka gerakan membuka cetakan

harus perlahan agar tidak terjadi overlap atau posisi terbuka yang

“kelebihan”. Kecepatan rendah ini juga dimasudkan agar posisi terbuka

penuh adalah stabil posisinya dari satu siklus ke siklus kerja berikutnya.



Hal ini untuk mempermudah kerja Robot disaat mengambil produk dari

dalam cetakan.

e. Gerakan melepas produk dari dalam cetakan (Ejection). Ejector

mendorong produk dari sisi Core agar mudah diambil, tentu saja produk

harus menempel pada sisi Core ketika cetakan terbuka, dan bukan

menempel pada sisi Cavity. Walaupun bisa saja dibuat produk nya

menempel pada sisi Cavity, tentu aja dengan pertimbangan produk dan

desain cetakan yang dirancang demikian. Proses injeksi ini pun terdapat

parameter yang dapat diatur, yaitu : Jarak, tekanan hidroliknya, kecepatan,

dan berapa kali mendorongnya. Parameter ini tentu saja tergantung

kebutuhan dan bentuk produknya. Maka 1 siklus Proses Injeksi Plastik

telah selesai, atau juga biasa di sebut 1 Shot. Dalam keadaan operasi Full

Auto dengan menggunakan Robot sebagai pengambil produk, maka akan

kembali ke proses 1 yaitu menutup cetakan dan seterusnya berulang-

ulang, atau terus menerus hingga plastik pellet habis. Atau proses

produksi telah dimulai untuk menghasilkan jumlah produk yang banyak,

tergantung pesanan.

1.5 Masalah yang sering terjadi pada mesin Injeksi Plastik dan cara mengatasi

1.5.1 Cacat Pada Produk Injection Moulding

1.5.1.1. Short Shot

Short Shot adalah suatu kondisi dimana, plastik leleh yang akan

diinjeksikan kedalam cavity tidak mencapai kapasitas yang ideal atau sesuai

settingan mesin. Sehingga plastik yang diinejksikan kedalam cavity mengeras

terlebih dahulu sebelum memenuhi cavity.

Penyebab Short Shot :

a) Karakteristik viskositas dan fluiditas daripada plastik

b) Desain cetakan (misalnya: desain gate, desain keberadaan venting udara,

konstruksi bushing dan bosh)

c) Kondisi moulding

d) Peforma moulding dan mesin itu sendiri.

Pemecahan masalah :

a) Supply material harus selalu berkelanjutan jangan sampai ada jeda.

b) Menigkatkan kecepatan injeksi material.



c) Mengganti fluiditas material dengan yang lebih baik.

d) Menstandarisasi ketebalan dinding pada tiap-tiap cavity.

Gambar 3.10 Contoh gompal pada produk

1.5.1.2. Flashing (Flash)

Flashing adalah jenis minor defect pada material, artinya material masih

bisa dikatakan ok tetapi harus dilakukan pembersihan pada produk. Flashing

sendiri berarti terdapat material lebih yang ikut membeku di pinggir-pinggir

produk.

Penyebab flashing :

a) Kurangnya pressure clamping mould pada mesinnya.

b) Kurangnya kerapatan mould pada pertemuan antara 2 plate dan pada saat

injeksi material.

c) Desain produk yang kurang sesuai dengan mould.

d) Viscositas dari material yang kurang.

e) Umur daripada mould itu sendiri yang sudah memasuki titik kritis.

Pemecahan masalah :

a) Jika masalahnya merujuk pada viskositas material, bisa diganti dengan

grade yang memiliki laju aliran yang lebih baik. Atau bisa juga dengan

mengurangi temperatur plastik.

b) Jika masalahnya merujuk pada keausan mould, bisa dilakukan repair pada

mould atau diganti dengan yang lebih baik.

c) Jika masalahnya terjadi pada pressure clamping, dapat mensetting ulang

preesure clamping sesuai dengan kebutuhan dan kemampuan mesin.

d) Mengurangi injection pressure dan injection speed.



e) Turunkan holding pressure dan temperatur silinder.

f) Cylce time jangan terlalu panjang, cushion jangan terlalu banyak.

Gambar 3.11 contoh produk flashing dan produk normal

1.5.1.3. Sink Mark

Sink mark merupakan cekungan atau lengkungan yang terjadi pada

permukaan luar pada komponen yang dibentuk. Terjadinya perbedaan

ketebalan pada permukaan benda juga dapat disebut sebagai sink mark. Sink

bisa juga bukan termauk deffect. Tetapi lain lagi bila pengaruh pada

penampilan, sink mark dapat diberlakukan pada produk yang memperhatikan

kualitas penampilan. Fenomena ini sering menjadi masalah sebagai cacat

tetapi masih tergantung pada kualitas produk. Fenomena sink mark

tergantung daripada shringkage daripada plastik sendiri, dalam hal tertentu

fenomena ini terjadi selama masa transisi dari kondisi cair pada injector

dengan kondisi yang solid pada saat pendinginan.

Penyebab :

a) Perbedaan ketebalan produk tetapi bukan dari desain produknya.

b) Perbedaan temperatur core dan cavity.

c) Loading time material terlalu cepat.

d) Temperatur resin, temperatur die, injection speed terlalu tinggi atau

rendah.

e) Kurangnya kemampuan pendinginan dari die itu sendiri.

f) Peningkatan suhu karena putaran screw terlalu cepat.

Pemecahan masalah :

a) Menstandarisasi ketebalan material.



b) Mensetting ulang temperatur antara core dengan cavity.

c) Mengurangi loading time material sesuai dengan viskositas material yang

digunakan.

d) Mereduksi temperatur die, temperatur resin, dan injection speed.

e) Menggunakan die dengan konduktivitas panas yang lebih baik.

f) Mengurangi putaran screw agar suhunya tidak terlalu tinggi.

Gambar 3.12 contoh produk Sink Mark

1.5.1.4. Flow Mark

Kondisi flow mark digunakan untuk menggambarkan fenomena dima

terdapat pola bergaris, terbentuk disekitar gate pada saat material mengalir

memasuki cavity. Dalam hal ini, plastik yang telah didinginkan sprue dan

runner yang selanjutnya didinginkan oleh cavity dan mengisi dalam viskositas

tinggi. Akibatnya plastik yang kontak dengan permukaan mould bertekanan

dalam kondisi semi-padat dan garis-garis tegak lurus terhadap arah aliran

material terbentuk pada permukaan produk yang dicetak.

Penyebab :

a) Kecepatan alir material terlalu lambat.

b) Kecepatan pendinginan terlalu cepat.

c) Perubahan tekanan yag terjadi pada mould.

Pemecahan masalah :

a) Meningkatkan temperatur mould.

b) Meningkatkan kecepatan aliran material tersebut.

c) Meninjau bentuk komponen mould dan melengkapi sudut pada langkah

antara area ketebalan yang berbeda sehingga aliran material yang lebih

halus dapat tercapai.



1.5.1.5. Colour Streaks

Fenomena colour streaks terjadi karena adanya campuran 2 atau lebih

warna pada suatu produk yang menyebabkan warna produk tersebut menjadi

belang. Biasanya colour streaks ini terjadi sehabis pergantian material,

dimana masih ada sisa-sisa material yang lama yang masih terperangkap

didalam manifold.

Penyebab :

a) Material tidak bercampur dengan baik pada saat proses mixing.

b) Masih ada sisa material lama pada nozzle sebelum penggantian material

yang baru.

c) Kontaminasi material lainnya misal PP dengan ABS.

Pemecahan masalah :

a) Pastikan nozzle telah bersih dari material sebelumnya.

b) Keringkan material sebelumnya.

1.5.1.6. Bubbles

Bubbles bisa dibilang juga sebagai melepuh atau gelembung udara yang

yang terperangkap dalam produk. Biasanya terjadi pada saat proses injeksi

material kedalam cavity. Udara tidak sempat keluar melalui airvent pada saat

material plastik memasuki cavity. Bisa juga oleh gas yang tercampur dengan

material cair dalam cylinder.

Penyebab :

a) Gas yang masih terperangkap didalam cylinder

b) Udara yang masih terjebak didalam cavity yang belum sempat keluar

melalui airvent.

Pemecahan masalah :

a) Pastikan material sudah melalui proses pengeringan yang benar.

b) Naikkan screw back pressure selama proses plasticizing untuk memaksa

gas keluar dari cylinder.

c) Perbaiki sistem ventilasi gas pada mould agar gas tidak terjebak didalam

produk.

d) Turunkan speed injection untuk memberi waktu agar gas keluar melalui

sistem ventilasi.



1.5.1.7. Jetting

Garis semburan dipermukaan produk dimulai dari sisi gate point

dikarenakan aliran turbulen material. Plastik yang dengan suhu yang relatif

rendah diinjeksikan kedalam nozzle selama tahap awal moulding, setelah

bersentuhan dengan cetakan material ini menjadi sangat kental. Kemudian

plastik panas terus diinjeksikan kedalam cetakan, material dengan suhu yang

lebih rendah tadi terdorong terus kedalam dan meniggalkan bekas aliran.

Penyebab :

a) Temperatur cetakan terlalu rendah sehingga material yang diinjeksikan

menjadi dingin dengan cepat.

b) Ukuran gate yang terlalu kecil sehingga speed material yang diinjeksikan

menjadi cukup cepat.

c) Temperatur material yang terlalu rendah dan viskositas material menjadi

tinggi akibatnya resistansi terhadap material menjadi besar.

Pemecahan masalah :

a) Kurangi injection speed dan naikkan temperatur mould.

b) Tingkatkan compresion screw dan tingkatkan ukuran gate.

c) Jika mungkin pindahkan posisi gate sehingga pada saat material pertama

masuk tidak ada rintangan.

1.5.1.8. Wed Line

Weld line dikatakan ketika dua atau lebih aliran lelehan depan material

yang digambarkan dengan garis “V” sempit yang bertemu pada kedua unjung

aliran lelehan material. Fenomena ini biasanya terjadi pada saat menggunakan

sisipan, atau multi-point gate. Secara teori tidak dapat dihilangkan, oleh

karenanya hanya dapat diminimalisir atau dipindahkan. Untuk mata yang

kurang terjadi fenomena ini mungkin terlihat sebagai crack, kehadiran weld

line ini di daerah konsentrasi tegangan dapat menyebabkan masalah kekuatan.

Karena itu penanggulangannya harus dilaksakan sesegera mungkin.

Penyebab :

a) Mould atau material temperatur yang diatur terlalu rendah, bahan yang

dingin ketika bertemu tidak akan menyatu dengan sempurna.

b) Titik antara injeksi dan transfer terlalu dini.



c) Waktu pendinginan yang terlalu singkat sedangkan suhu material cukup

tinggi.

Pemecahan masalah :

a) Tingkatkan suhu cylinder dan mould.

b) Tambah injection speed dan injection pressure.

c) Sprue bushing dan runner jangan terlalu kecil.

d) Airvent harus memadai dan jangan tersumbat.

e) Cycle time jangan terlalu cepat dan jangan terlalu banyak saluran masuk.

f) Tingkatkan back pressure.

Gambar 3.13 Contoh produk Wed Line

1.5.1.9. Black Spot

Black spot atau bintik hitam atau goresan pada permukaan produk,

biasanya disebabkan oleh kerusakan thermal.

Penyebab :

a) Material sisa yang terjebak didalam heater.

b) Kontaminasi produk oleh zat yang tidak diperlukan

c) Waktu tinggal produk terlalu lama, shot size terlalu kecil.

d) Kecepatan screw terlalu tinggi sehingga menyebabkan degradasi material.

e) Terlalu banyak konten regrind pada material.

Pemecahan masalah :

a) Periksa material untuk kemungkinan adanya kontaminasi.

b) Kurangi melt temperatur dan overall cycletime.

c) Bersihkan screw dan barrel serta kurangi screw speed.

d) Material mungkin kurang tahan terhadap degradasi thermal mungkin bisa

menggunakan material yang lebih stabil terhadap thermal.



e) Pastikan kelurusan antara nozzle mesin dan mould sprue benar.

1.5.1.10. Stringing

Istilah stringing digunakan untuk menjelaskan fenomena dimana bagian

string-line pada plastik yang terbentuk pada saat mould opening, sisa material

yang tertarik tersebut terjebak didalam mould dan pada saat shot selanjutnya

menyebabkan ketidakrataan hasil produk tersebut.

Penyebab :Biasanya disebabkan oleh temperatur nozzle terlalu tinggi.

Contoh solusi :

a) Turunkan temperatur nozzle.

b) String dapat dikurangi dengan meningkatkan kecepatan pembukaan

mould, tetapi cara ini mungkin dapat mengurangi lifetime daripada mould

tersebut.

c) Gunakan sttring-prevent ring.

1.5.1.11. Warping

Warping atau twisting digunakan untuk menjelaskan bagian dari produk

yang bengkok atau melengkung, biasanya disebabkan karena ketidakrataan

distribusi tekanan pada produk.

Faktor-faktor penyebab :

a) Perbedaan antara shringkage dan cooling time yang tergantung pada

kontraksi kedua permukaan dan ketebalan komponen dari hasil distribusi

temperatur mould.

b) Ketidak-samaan distribusi tekanan pada produk.

c) Injection pressure terlalu tinggi atau terlalu rendah dan cooling terlalu

pendek.

d) Kurangnya clamping force atau kurangnya kemampuan mensetting

clamping force yang ideal.

e) Kurangnya kekakuan struktural produk.

f) Aliran dan volume pendingin yang kurang serta kurangnya kinerja

distribusi panas mould.

Contoh solusi :

a) Tambahkan cooling time atau kurangi pressure, serta periksa sistem

pendinginan mould atau perbaiki mould.

b) Periksa gate untuk lokasi yang tepat dan ukuran yang memadai.



c) Perika mekanisme pelepasan mould untuk desain dan pengoperasian yang

sesuai.

d) Coba untuk menaikkan atau menurunkan injection pressure.

1.5.2 Trouble yang sering terjadi pada mesin injeksi plastik

a) Terjadinya Clamping Lemah sehingga produk tidak jadi.

b) Kebocoran selang oli, kebocoran valve, dan beberan komponen hidrolik

lainnya.

c) Produk kotor karena barell mesin/bahan tidak standart.

d) Mesin error karena kerusakan elektrik seperti mcb putus sehingga tidak

ada arus yang masuk.

e) Nozzle mampet

f) Biji plastik tidak meleleh

1.6 Cara Melakukan Pergantian Komponen yang Rusak Pada Mesin Injection

moulding tipe JSW

1.6.2.1 Pergantian ring screw

Langkah-langkahnya :

1) Heater nozzle dimatikan

2) Lepas nozzle dengan kunci as ke ulir biasa (arah kanan)

3) Lepas baut dengan kunci n16

4) Lepas die head atau kepala babi

5) Lepas baut pengunci barrel dengan kunci n16

6) Lepas kopling yang menyambung antara srew dengan hidrolik

7) Lepas screw

8) Ukur diameter ring (prevention ring screw), barrel mempunyai diameter

50 mm maka ring screw yang masih standart adalah 49,8 mm. sebelum

ring screw dipasang dipoles dahulu agar tidak macet waktu mesin

berproduksi.

9) Lepas die head screw dari belakang, pastikan terpasang dengan benar.

10) Pasang kembali die head screw ulir kanan dan pastikan dipasang anti size

agar tidak selek.

11) Kemudian pasang kembali as screw.

1.6.2.2 Hydraulic Clamping yang bocor




1) Matikan semua pompa oli yang ada di mesin injeksi

2) Lepas selang hidrolik NU dengan kunci 41 yaitu selang in dan selang out

3) Lepas back clamping hidrolik (bodi belakang) dengan kunci 21.

4) Lepas baut pengikat antar as toggle dengan as hidrolik dengan kunci 41

5) Dorong as hidrolik ke belakang

6) Lepas tabung silinder hidrolik

7) Keluarkan as hidrolik

8) Ukur diameter as hidrolik misal dengan diameter 50 mm

9) Ganti seal DAOH 50. DA berfungsi menahan agar tidak bocor sedangkan

OH berfungsi untuk menyapu kotoran agar kotoran tidak masuk ke dalam

ruang hidrolik.

1.6.2.3 Cara melakukan pembersihan plastik yang menempel pada Screw akibat

proses injeksi


1) Heater nozzle dimatikan

2) Lepas nozzle dengan kunci as ke ulir biasa (arah kanan)

3) Lepas baut dengan kunci n16

4) Lepas die head atau kepala babi

5) Lepas baut pengunci barrel dengan kunci n16

6) Lepas kopling yang menyambung antara srew dengan hidrolik

7) Lepas screw

8) Bersihkan barrel dengan sikat kawat yang dilapisi kain dengan oli

9) Pastikan semua dalam keadaan bersih

10) Bersihkan screw dari plastik yang masih menempel

11) Amplas as screw dengan obat autosol

12) Pasang kembali semua komponen

13) Jika sudah terpasang dengan baik dan benar setting suhu pada heater

antara 195-230 0C selama 30 menit.

14) Mesin sudah siap untuk berproduksi kembali

bab iii analisa masalah dan cara mengatasi … iii.pdf · 1.1 pengertian injection moulding adalah...

Documents