ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini dilakukan untuk mengukur nilai sifat mekanis hasil sintesis dan kualitas hasil sintesis pada bahan dasar kaca laminating dan tempered. Sifat mekanis yang diukur adalah uji kekerasan (Vickers Hardness), uji kuat tarik dan elongasi, uji ketebalan. Dari serangkaian kegiatan yang telah dilakukan pada penelitian ini, maka pada bab ini akan disajikan hasil karakterisasi yang sudah dilakukan.
4.1
Hasil Penelitian
4.1.1
Hasil Uji Kekerasan (Vickers Hardness) Hasil uji kekerasan dengan metode Vickers Hardness pada bahan dasar kaca
tempered dan laminating di laburatorium fisika zat padat ITS. Pengukuran tingkat kekerasan dengan pemberian beban saat pengambilan data yaitu 2000 gF. Data yang diperoleh dari hasil pengukuran dengan Vickers Hardness adalah diagonal 1, diagonal 2, O, dan HVN. Nilai HVN untuk dua titik berbeda ditunjukkan pada Lampiran, nilai kekerasan masing-masing sampel diperoleh dari rata-rata nilai HVN tersebut. Dari uji kekerasan diperoleh hasil tabel pada Lampiran kemudian dibuat grafik antara nilai kekerasan terhadap komposisi (Gambar 4.1) tampak nilai kekerasan semakin bertambah besar sebanding dengan pertambahan jumlah penambahan SiO2. Hal ini
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
25
dikarenakan penambahan jumlah SiO2 mempengaruhi kekerasan dari sampel. Dan uji kekerasan dengan Vickers bisa dilihat pada Gambar 4.1 dan 4.2.
600.00
RATA-RATA
500.00 400.00 300.00 Hasil Uji Kekerasan Vickers
200.00 100.00 0.00 0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
SAMPEL
Gambar 4.1 Grafik Uji Kekerasan Vickers
Komposisi penambahan SiO2 pada sampel A, B, C, D, E, F, G, H mempunyai nilai kekerasan yang lebih tinggi yaitu pada sampel F, seharusnya yang paling tinggi nilai kekerasan yaitu H. Karena menurut teori seharusnya semakin besar jumlah SiO2 maka nilai kekerasannya juga akan semakin tinggi. Hasil inipun sesuai dengan apa yang dilakukan oleh Adryanta, FT UI, (2008).
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
26
Gambar 4.2. Uji Kekerasan Vickers pada Sampel A
Gambar 4.3. Hasil Uji Kekerasan Vickers pada Sampel A 4.1.2 Hasil Uji Ketebalan Pada uji ketebalan sampel dilakukan menggunakan Coating Thikness. Setelah sampel dibuat maka tebal yang akan ditentukan juga dapat diketahui dan diukur. Ketebalan sampel pada variasi komposisi dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
27
Tabel 4.1 Data Pengukuran Tebal pada Variasi Komposisi Sampel A B C D E
Ketebalan (cm) 0,021 0,023 0,024 0,032 0,035
F G
0,054 0,056
H
0,057
Berdasarkan Tabel 4.1 dapat dibuat grafik variasi komposisi terhadap ketebalan.
HasiL Uji Ketebalan 0.06 0.05 0.04 0.03
HasiL Uji Ketebalan
0.02 0.01 0 0
2
4
6
8
10
Gambar 4.4. Pengaruh Variasi Komposisi terhadap Ketebalan Berdasarkan Tabel 4.1, variasi komposisi mempunyai ketebalan yang berbeda. Pada variasi komposisi penambahan SiO2 67,4; 68,4; 69,4; 70,4; 72,4; 73,4; 74,4 dan
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
28
75,4 % memberikan nilai ketebalan 0,021; 0,023; 0,024; 0,032; 0,035; 0,054; 0,056 dan 0,057 cm. Ketebalan komposisi meningkat seiring dengan peningkatan penambahan SiO2. Pemurnian (kehomogenitasan) bahan kaca kenyataanya memang memberikan pengaruh meningkatnya ketebalan dari kaca. Pengolahan bahan baku berkualitas yang menghasilkan produk kaca yang lebih murni daripada hasil pengolahan sebelumnya ternyata memberikan peningkatan ketebalan beberapa jenis kaca.( PT.ASAHIMAS FLAT GLASS Tbk). Variasi ketebalan kaca terjadi akibat titik didih dan pengaruh jenis campuran bahan. Proses penguapan akan semakin lambat pada titik didih lebih tinggi begitu pula sebaliknya proses penguapan akan berlangsung cepat pada campuran bahan yang berikatan dengan oksigen rendah. Perbedaan ketebalan kaca juga terlihat dari variasi SiO2. Perlakuan pemanasan bahan campuran kaca dan komponen penyusun lainya dalam proses pembuatan kaca akan menyebabkan penyerapan air semakin banyak dan terperangkap
pada
susunan
molekul-molekul
penyusun
kaca.
Mekanisme
pengembangan tersebut disebabkan karena molekul-molekul oksigen dan silica dipertahankan oleh adanya hydrogen lemah. Atom hidrogen dari gugus hidroksil akan tertarik pada muatan negatif atom oksigen dari gugus hidroksil yang lain. Bila suhu naik, maka ikatan hidrogen makin lemah, sedangkan energi kinetik molekul-molekul air meningkat, memperlemah ikatan hidrogen antar molekul air. Pada sampel kaca yang mengandung SiO2 terbanyak diantara lainya digunakan untuk bahan baku kaca tersebut, dimana air lebih banyak yang terperangkap di dalamnya dibandingkan dengan kaca yang lainya. Hal ini menyebabkan pada setelah proses pengeringan kaca akan
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
29
menghasilkan ketebalan plastik yang tinggi. Foto hasil sintesis kaca laminating dan tempered disajikan pada Gambar 4.5 sampai dengan Gambar 4.11.
Gambar 4.5. Sampel A dengan Ketebalan 0,05 cm
Gambar 4.6. Sampel B dengan Ketebalan 0,05 cm
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
30
Gambar 4.7. Sampel C dengan Ketebalan 0,05 cm
Gambar 4.8. Sampel D dengan Ketebalan 0,32 cm
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
31
Gambar 4.9. Sampel E dengan ketebalan 0,32 cm
Gambar 4.10. Sampel F dengan ketebalan 0,02 cm
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
32
Gambar 4.11. Sampel G dengan ketebalan 0,02 cm 4.1.3. Hasil Uji Tarik dan Elongation Sifat mekanik yang diuji dalam penelitian ini meliputi kekuatan tarik dan kemuluran. Analisa kekuatan tarik dan kemuluran kaca dengan variasi komposisi yang berbeda merupakan faktor penting untuk menentukan sifat mekanik bahan yang diinginkan. Hasil pengujian didapat load dan stoke. Harga load dalam satuan N dan stoke dalam m. Hasil pengujian ini diolah kembali untuk mendapatkan kekuatan tarik dan kemuluran. Sifat mekanik dipengaruhi oleh besarnya kandungan komponenkomponen penyusun kaca. Data dari hasil uji tarik digunakan untuk memperoleh nilai kuat tarik (Ultimate Tensile Strength) dan elongation kaca laminating dan kaca tempered. Kaca laminating dan kaca tempered menurut Adryanta (2008) tempered glass dan laminating glass adalah kaca yang diperkuat dengan cara memanaskan kaca sampai titik hampir melebur. Lalu kedua permukaannya didinginkan secara cepat dengan aliran udara. Dengan bagian
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
33
permukaan kaca akan beradadalam keadaan tarik. Kaca film memiliki perbedaan dengan kaca lain yaitu pada saat menerima beban yang melebihi kekuatannya. Kaca biasa akan lebih cepat pecah, sedangkan kaca ini akan mengalami perubahan bentuk terlebih dahulu seperti bengkok, melendut, atau terpelintir, dan pertambahan panjang. Tempered glass dan laminating glass mempunyai kuat tarik berkisar 4000 – 100000 kgf/cm dan perpanjangan berkisar 2,55 – 62,89 % menurut Adryanta (2008). Dalam penelitian ini kekuatan tergolong baik dan memenuhi standar yang ada, hanya ada 2 sampel yang tidak masuk ke dalam kisaran standar yaitu diatas 100000 kgf/cm. Kedua sampel tersebut yaitu kaca sampel A dan sampel B yang masing mempunyai komposisi cullet paling sedikit dari sampel lainya yaitu 16,8 % dan 17,8 %. Menurut Adryanta (2008) kaca dapat dibentuk pada suhu 1200 C (cair). Dan cullet (pecahan kaca yang tidak dipakai lagi) mempengaruhi peleburan sangat cepat sehingga mempengaruhi ketahanan tarik pada kaca dan ketahanan tekan. Pada uji elongasi seluruh sampel memenuhi katagori baik menurut Adryanta. Pada keadaan cair kaca sangat mudah dibentuk, dan pada saat dingin menjadi padat dapat diukur seperti batu. Kaca memiliki sifat rapuh dan mudah pecah, namun masih memiliki sifat elastis ( kembali ke bentuk semula setelah lendutan akibat beban). Nilai kuat tarik dan elongasi kaca film pada variasi komposisi dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
34
Tabel 4.2. Data Pengukuran Sifat Mekanik Kaca Film pada Variasi Komposisi Sampel
σ (kgf/cm)
ε (%)
A B C D E F G H
104439 208878 21633 13010 61167 39592 69347 83551
26,52 24,96 17,28 8,33 10,12 7,74 6,12 3,05
Berdasarkan Tabel 4.2, dapat dibuat grafik variasi komposisi terhadap kekuatan tarik dan perpanjangan bisa dilihat pada Gambar 4.12 dan 4.13. Serta hasil uji kuat tarik dan elongasi bisa dilihat pada Gambar 4.14 dan Gambar 4.15
30.00% 25.00%
ε (%)
20.00% 15.00% Elongation
10.00% 5.00% 0.00% 0
2
4
6
8
10
SAMPEL
Gambar 4.12. Pengaruh Variasi Komposisi terhadap Perpanjangan
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
35
250000
σ (kgf/cm)
200000 150000 100000
Hasil Kuat Tarik
50000 0 0
2
4
6
8
10
SAMPEL
Gambar 4.13. Pengaruh Variasi Komposisi terhadap Kekuatan Tarik
Gambar 4.14. Hasil Uji Elongasi dan Kekuatan Tarik Sampel A - E
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
36
Gambar 4.15. Hasil Uji Elongasi dan Kekuatan Tarik Sampel F- H Hasil uji kemuluran pada Gambar 4.14 dan Gambar 4.15 memperlihatkan bahwa kemuluran setiap sampel berbeda. Hal ini seiring dengan semakin besar kuat tarik yang diberikan, maka perpanjangan putus yang dihasilkan besar pula. Perpanjangan merupakan pertambahan ukuran panjang akibat tarikan yang diberikan oleh bahan. Presentase perpanjangan putus didefinisikan sebagai presentase panjang maksimum terhadap panjang semula. Panjang maksimum diperoleh ketika bahan sudah tidak mampu lagi menambah ukuran panjangnya, yaitu pada saat bahan mengalami deformasi plastis yaitu melar atau elastik, dan patah. Tegangan tarik terkonsentrasi pada titik pusat sampel uji, sehingga perpatahan terjadi. Besarnya gaya tarik luar yang dikenakan pada kaca memberikan dampak secara langsung terhadap putus tidaknya ikatan antar rantai molekul. Jika energi ikat sudah
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
37
tidak mampu lagi mengimbangi energy eksternal akibat tarikan, maka perpatahan bahan tidak dapat terelakan.
Skripsi
SINTESIS DAN UJI SIFAT MEKANIS MATERIAL AMORF PADA KACA FILM
Afif Shidiq Arsana
