ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
15
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian Kegiatan penelitian ini akan dilaksanakan selama 6 bulan di Laboratorium Fisika Material FMIPA Universitas Airlangga, Laboratorium Dasar Bersama Universitas Airlangga, Laboratoriun Teknik Material Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, Laboratorium Teknik Mesin Institut Sepuluh Nopember Surabaya dan PT. ASAHIMAS FLAT GLASS Tbk.
3.2. Bahan dan Alat Bahan yang diperlukan untuk pembuatan sampel kaca laminating antara lain Silica (SiO2), Alumina (Al2O3), dan Cullet. Untuk pembuatan kaca tempared yaitu dengan bahan Silika (Si2O3), Limestone adalah bahan baku yang mempunyai komposisi Cao, dan Cullet. Adapun peralatan yang digunakan untuk pembuatan sampel secara bertahap menggunakan peralatan yaitu batch house, melter, neck, regenerator, refiner, tank fan, movable fan, washing roll, air knife, dry air, yang ada di PT. ASAHIMAS FLAT GLASS Tbk. . Sedangkan untuk menguji sampel kaca digunakan peralatan uji kekerasan di ITS dan UNAIR dan uji elastisitas sampel menggunakan peralatan di UNAIR.
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
3.3.
16
Diagram Alir Penelitian Persiapan dan Sintesis Kaca Laminating :
Persiapan dan Sintesis Kaca Tempered :
1. 67,4% SiO2, 12,8% Al2O3, 16,8% Cullet 2. 68,4% SiO2, 12,8% Al2O3, 17,8% Cullet 3. 69,4% SiO2, 12,8% Al2O3, 18,8% Cullet 4. 70,4% SiO2, 12,8% Al2O3, 19,8% Cullet
1. 72,4% SiO2, 18,8% Limestone, 5,8% Cullet 2. 73,4% SiO2, 18,8% Limestone, 6,8% Cullet 3. 74,4% SiO2, 18,8% Limestone, 7,8% Cullet 4. 75,4% SiO2, 18,8% Limestone, 8,8% Cullet
Peleburan Kaca
Peleburan Kaca
Pembentukan Kaca
Pembentukan Kaca
Pendinginan Kaca
Pendinginan Kaca
Pemasangan film
Pemotongan Kaca
Pemotongan Kaca Uji Mekanis Uji Kekerasan
Analisis Data
Uji Elastisitas
Gambar 3.1. Skema pelaksanaan penelitian
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
17
3.4. Pembuatan Sampel 3.4.1. Sampel Kaca Laminating Proses pembuatan kaca ini dilakukan di PT. ASAHIMAS FLAT GLASS Tbk. PT. ASAHIMAS FLAT GLASS Tbk. Pertama komposisi yang sudah disiapkan dicampur di dalam Batch House, tepatnya Batch House sendiri merupakan metode awal dari proses pembentukan kaca yang meliputi transportasi material dan mixing. Pada umumnya, batch house berguna untuk mempersiapkan material untuk proses selanjutnya, yaitu proses peleburan kaca (melting / furnace). Komposisi kaca di dalam batch house disajikan pada tabel di bawah ini, Tabel 3.2 Komposisi Kaca Di Dalam Batch House Sampel
SiO2
Al2O3
Cullet
1
A
67,4 %
12,8 %
16,8 %
2
B
68,4 %
12,8 %
17,8 %
3
C
69,4 %
12,8 %
18,8 %
4
D
70,4 %
12,8 %
19,8 %
NO
Adapun waktu yang diperlukan untuk pencampuran bahan baku yaitu mulai dari persiapan untuk mengecekan bahan material sampai melakukan pengecakan alat mixer open material dan close material selama 6 menit. Kemudian dilakukan proses peleburan kaca terdapat di daerah furnace yang disebut port side furnace yaitu pembakaran dari samping yang mempunyai tiap 6 port di sisi kiri dan di sisi kanan. Tiap port terdapat burner yang berfungsi untuk pengumpan heavy oil. Fungsi dari port itu sendiri adalah
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
18
sebagai lubang untuk jalannya udara pembakaran dan udara hasil pembakaran. Proses peleburan ini mengubah leburan kaca yang siap dibentuk serta diubah fasenya dari padat hingga cair. Adapun bagian dari proses melting / furnace antara lain, melter merupakan tempat terjadinya peleburan batch dan cullet, sehingga menjadi cairan kaca pada suhu 1400 – 1600 derajat Celcius. Pada bagian neck terdapat 6 stirrer dan 1 skimbar. Stirrer adalah alat pengaduk dari pipa logam yang dilengkapi dengan air pendingin di dalamnya agar alat dapat bertahan lama di ruangan bertemperatur tinggi. Stirrer berfungsi untuk mengaduk molten glass supaya tidak mengandung bubble yang dapat menyebabkan cacat pada kaca dan untuk menghomogenkan molten glass masuk ke refiner serta menahan laju aliran molten glass dari melter untuk memberikan kesempatan pada waktu pelepasan gas yang terperangkap sedikit lebih lama. Skimbar berfungsi untuk menahan molten glass supaya arus tidak deras. Proses pembentukan kaca terjadi pada daerah yang dinamakan metal bath. Metal bath berfungsi untuk mengubah cairan kaca ke bentuk kaca lembaran dengan ukuran lebar dan tebal yang diinginkan. Metal bath berupa bejana pengembangan (float process) yang di dalamnya terdapat leburan timah. Leburan timah itu mempunyai berat jenis lebih besar dari berat jenis leburan kaca. Leburan kaca yang berada di dalam metal bath disebut ribbon glass. Annealing Lehr, bagian ini berfungsi untuk mendinginkan kaca yang berasal dari metal bath sehingga dapat menurunkan suhu secara perlahan-lahan. Cooling Lehr, bagian ini berfungsi untuk mendinginkan kaca agar suhu tersebut mencapai 30 derajat, pada saat
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
19
pendinginan tersebut kaca juga langsung di pasang film laminating yang sudah diatur tebalnya. Proses pemotongan biasa dinamakan Cutting. Setelah melewati Lehr, kaca bergerak sebagian pemotongan melewati Guillotine yang berfungsi untuk menghancurkan kaca jika terjadi pecah vertikal dan terjadi pergantian ketebalan kaca sebelum masuk ke washing machine. Setelah itu, pecahan kaca tersebut ditampung di Guillotine Hopper yang nantinya digunakan untuk cullet. Kemudian kaca masuk ke washing machine untuk dicuci dan dibilas. Tujuannya adalah untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang melekat pada permukaan kaca. Lalu kaca yang sudah diberi film ditempelkan ke kaca yang ukuranya sama dan diameternya juga sama. 3.4.2. Sampel Kaca Tempered Pada pembuatan sampel kaca tempered terdapat kesamaan pada pembuatan sampel kaca laminating tetapi yang membedakannya adalah komposisinya dan proses pendinginan kaca lembaran yang sudah jadi. Pada komposisi sampel kaca tempered disajikan pada tabel di bawah ini Tabel 3.3 Komposisi Kaca Di Dalam Batch House Sampel
SiO2
Limestone
Cullet
1
E
72,4 %
18,8 %
5,8 %
2
F
73,4 %
18,8 %
6,8 %
3
G
74,4 %
18,8 %
7,8 %
4
H
75,4 %
18,8 %
8,8 %
NO
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
20
3.5. Uji Kekerasan Setelah pembuatan sampel, dengan demikian terdapat 2 jenis sampel. Pada setiap uji sampel akan dilakukan pengujian, yaitu pengujian kuat tekan atau kekerasan.
Tabel 3.4. Tabel Jenis Sampel Jenis No.
Sampel
Hasil Sampel
1
A
Kaca Laminating
2
B
Kaca Laminating
3
C
Kaca Laminating
4
D
Kaca Laminating
5
E
Kaca Tempered
6
F
Kaca Tempered
7
G
Kaca Tempered
8
H
Kaca Tempered
Metode yang digunakan dalam pengujian kekerasan hasil pelapisan adalah metode vickers. Dalam melakukan pengujian kekerasan dengan metode vickers langkah pertama yang harus dilakukan adalah membersihkan dan memoles permukaan spesimen sehingga menjadi halus, setelah itu meletakkan spesimen pada alat uji kekerasan vickers.
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
21
Beban yang digunakan untuk indentasi adalah 10 kg dengan waktu indentasi 10 detik. Setelah itu indentor dikenakan diatas permukaan spesimen sehingga didapat nilai diagonal indentasi. Selanjutnya mencari nilai kekerasan vickers. 3.6. Pengujian ketebalan Sebelum dilakukan pengujian sifat fisik pada sampel uji yang telah diperoleh, ketebalan sampel uji terlebih dahulu harus diketahui. Uji ketebalan pada sampel uji dilakukan dengan menggunakan mikrometer thickness (gambar 3.4) dengan satuan ketebalan mikrometer. Mikrometer thickness adalah alat untuk mengetahui ketebalan dari suatu material yang berukuran mikro. Cara kerja mikrometer thicknes yaitu dengan menaruh sampel kaca di atas coating kemudian menempelkan sensor mikrometer thickness ke sampel sehingga diperoleh data.
Gambar 3.5 Mikrometer Tickness
Hal ini untuk mengetahui pengaruh terhadap hasil uji yang dihasilkan (lihat tabel 3.5)
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
22
3.7. Uji Kuat Tarik Dan Uji Elongasi (Perpanjangan Tarik) Pada sampel uji yang dihasilkan akan dilakukan pengujian sifat mekanik yang meliputi uji kuat tarik (tensile strength) dan perpanjangan putus (elongation) dengan menggunakan Mesin Tensile merk IMADA (lihat gambar 3.11). Sampel yang akan diuji terlebih dahulu diatur dengan ukuran specimen 6 x 1 cm kemudian ditarik sampai terjadi perpatahan. Dengan uji ini, maka dapat diperoleh gaya (F) yang kemudian dianalisis menggunakan pers. 2.1 untuk mendapatkan nilai uji kuat tarik.
Gambar 3.6 Mesin Tensile dan Specimen
Selain untuk mengetahui gaya tarik juga dapat diperoleh uji elongasi akibat pertambahan panjang sampel uji. Jika panjang awal sampel uji adalah L0 cm dan perpanjangan sampel uji sampai patah adalah L1 cm (lihat gambar 3.12), maka dengan menggunakan persamaan 2.2,
diperoleh nilai elongasi (perpanjangan putus) pada
sampel yang diuji untuk dianalisis pengaruh komposisi terhadap sifat mekanik sampel uji yang dihasilkan.
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
23
Gambar 3.7 Dimensi Spesimen Uji Kuat Tarik dan Elongasi
Dimensi Spesimen : Lebar (W0)
= 0.5 cm
Lebar total (W) = 1 cm
Panjang (L0)
= 3 cm
Panjang total (Lt)
= 6 cm
R = 0. 5 cm
Dengan menggunakan persamaan 2.1 dapat ditentukan nilai kuat tarik pada setiap sampel (lihat tabel 3.8)
3.8. Analisis Data Dari data pengukuran yang diperoleh, dilakukan analisis terhadap pengaruh apakah produk kaca pengaman yang dihasilkan. Berdasarkan analisis tersebut akan diketahui keterkaitan antara sifat fisik yang dihasilkan pada setiap uji.
Ketebalan (mm) Kuat Tarik (kgf/cm2) Elongasi (%) Kuat Tekan (kg/mm2)
A B C D E F G H
Sampel
Gambar 3.8. Grafik Karakteristik Fisik terhadap Sampel Uji
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
