III.METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat Penelitian
Tempat penelitian ini dilakukan adalah: 1. Persiapan serat dan pembuatan komposit epoxy berpenguat serat ijuk di lakukan di Laboratium Material Teknik, Universitas Lampung. 2. Pengujian Sifat Mekanik (Kekuatan Bending) komposit berpenguat serat ijuk di Institut Teknologi Bandung (ITB) Bandung, Jawa Barat. 3. Pengamatan melalui Scanning Electron Microscope di Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan (P3GL) Bandung, Jawa Barat.
B. Bahan Yang Digunakan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Serat ijuk sebagai bahan utama untuk diuji bending serat. 2. Resin epoxy sebagai matrix 3. Air digunakan untuk menghilangkan kotoran atau debu yang menempel pada ijuk.
46
4. Larutan alkali 5% NaOH, untuk menghilangkan lapisan yang menyerupai lilin dipermukaan serat seperti lignin, hemiselulosa, dan kotoran lainnya. 5. Air aquades untuk membersihkan serat dari larutan alkali. 6. Wax sebagai pelapis cetakan agar tidak lengket.
C. Alat Yang Digunakan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Timbangan digital AND tipe EK – 610i untuk menimbang serat ijuk.
Gambar 3.1. Timbangan digital
2. Pompa Vakum VALUE tipe VE 113N
Gambar 3.2. Pompa vakum
47
3. Tabung vakum
Gambar 3.3 Tabung vakum untuk mengatur kekuatan pengvakuman.
4. Inkubator
Gambar 3.4. Inkubator untuk proses curing komposit.
5. Mikrometer sekrup.
Gambar 3.5. Mikrometer sekrup untuk mengukur diameter serat ijuk
48
6. Papan acrylic
Gambar 3.6. Papan acrylic 5mm untuk membuat cetakan spesimen
7. Mesin bor
Gambar 3.7. Mesin bor untuk melubangi cetakkan.
8. Gergaji besi
Gambar 3.8. Gergaji tangan untuk memotong papan acrylic.
49
9. Lem korea
Gambar 3.9. Lem korea untuk menyatukan papan cetakan.
10.
Gelas ukur
Gambar 3.10. Gelas ukur untuk menakar jumlah resin dan hardener 1:1.
11. Selang bening 3/16 “
Gambar 3.11. Selang untuk mengalirkan resin dan hardener.
50
12. Gelas pencampur
Gambar 3.12. Gelas untuk pencamuran resin dan hardener.
13. Batang pengaduk.
Gambar 3.13. batang pengaduk untuk mencampur resin dan hardener.
14. Lilin malam.
Gambar 3.14. Lilin malam sebagai pencegah udara masuk kedalam sistem vakum.
51
15. Scanning Electron Microscope (SEM) JEOL JSM-6360LA.
Gambar 3.15. Alat uji SEM di PPPGL Bandung 16. Alat uji Bending untuk menguji sifat mekanik komposit berpenguat serat ijuk.
Gambar 3.16. Alat uji bending di ITB Bandung 17. Tungku pemanas untuk mengeringkan serat ijuk.
Gambar 3.17. Tungku pemanas untuk menghilangkan kadar air serat ijuk.
52
18. Alat bantu lain yang digunakan cutter, gunting, spidol, penggaris, palu, pahat dan penjepit kertas.
D. Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahapan proses, yaitu: 1. Survey Lapangan dan Study Literature Pada penelitian ini, proses yang dilakukan adalah dengan mengumpulkan data awal sebagai study literature. Study literature bertujuan untuk mengenal masalah yang dihadapi, serta untuk menyusun rencana kerja yang akan dilakukan. Pada study awal dilakukan langkah-langkah seperti survey lapangan yang berhubungan dengan penelitian yang ingin dilakukan serta mengambil data-data penelitian yang sudah ada sebagai pembanding terhadap hasil pengujian yang akan dianalisa.
2. Persiapan Serat Ijuk Serat yang digunakan pada penelitian ini adalah serat Ijuk. Langkahlangkah dalam persiapan serat ijuk ini adalah : a. Memilih serat ijuk yang akan dipergunakan, yaitu dengan diameter 0,25 – 0,35 mm. b. Serat ijuk dibersihkan dengan cara direndam dengan air bersih. Kemudian serat direndam lagi dalam larutan alkali 5% NaOH selama 2 jam.
53
Gambar 3.18. Perendaman serat ijuk menggunakan larutan NaOH 5%
c. Serat dibersihkan dari larutan alkali dengan air aquades. d. Serat ijuk dipotong menjadi 3 variasi (10 mm, 20 mm, 30 mm)
Gambar 3.19. Memotong serat ijuk dengan panjang 10 mm
Gambar 3.20. Memotong serat ijuk dengan panjang 20 mm
Gambar 3.21. Memotong serat ijuk dengan panjang 30 mm
54
e. Serat ijuk dipanaskan di oven atau tungku pemanas dengan temperature 800C selama 15 menit.
Gambar 3.22. Pengovenan serat ijuk
3. Mempersiapkan resin Epoxy berikut dengan hardener (katalis).
Gambar 3.23. Resin dan hardener dengan perbandingan 1 : 1.
4. Mempersiapkan cetakan acrylic. Cetakkan papan komposit berukuran 130 mm x 100 mm x 10 mm (bagian dalam)
Gambar 3.24. Membuat cetakan dari papan acrylic
55
5. Pelumuran wax yang berfungsi sebagai lapisan pelapis pada alat pencetak agar papan komposit yang dibentuk tidak lengket pada alat pencetak. 6. Pembuatan komposit serat ijuk a. Wax dioleskan pada permukaan alat pencetak agar papan komposit yang dicetak tidak melekat pada cetakan. b. Menyiapkan serat ijuk pada cetakan dengan perbandingan fraksi volume 20% ijuk : 80% resin, sesuai dengan variasi panjang serat. c. Menutup cetakkan yang telah diisi oleh serat ijuk. Tutup cetakan terbuat dari papan acrylic dengan tebal 8 mm dan melubangi tutup cetakan sebanyak 5 buah dan memasang selang pada lubang tersebut untuk menyalurkan campuran resin dengan hardener kedalam cetakan.
Gambar 3.25. tutup cetakan yang telah dihubungkan dengan selang.
d. Menyiapkan gelas pencampur yang diberi tutup dan dilapisi oleh lilin malam agar tidak ada udara (kondisi vakum) untuk tempat pencampuran resin dan hardener . e. Melubangi tutup gelas pencampur sebanyak 5 buah. Empat lubang disambungkan dengan 4 buah selang, selang yang pertama dimasukkan kedalam hardener, selang kedua dimasukkan kedalam resin dan selang
56
ketiga disalurkan menuju tabung vakum, lubang keempat disalurkan ke papan komposit serta lubang yang kelima untuk batang pengaduk.
Gambar 3.26. Tutup gelas pencampur yang dihubungkan dengan selang
f. Menyambungkan selang tabung vakum menuju pompa vakum.
Gambar 3.27. Menyambungkan selang tabung vakum menuju pompa vakum.
g. Menyambungkan saklar pompa vakum ke arus listrik. h. Memasukkan
selang
pertama
kedalam
hardener
lalu
hisap
menggunakan pompa vakum sampai indikator 100 ml pada gelas ukur. Selang lubang kedua dan ketiga dijepit menggunakan penjepit kertas.
57
Gambar 3.28. Hardener 100 ml pada gelas pencampur dan selang kedua dan ketiga dijepit.
i. Memasukkan selang kedua kedalam resin lalu hisap menggunakan pompa vakum sampai indikator 200 ml pada gelas ukur. Selang lubang pertama dan ketiga dijepit menggunakan penjepit kertas.
Gambar 3.29. Resin 100 ml pada gelas pencampur.
j. Mengaduk campuran antara resin dan hardener sampai merata menggunakan batang pengaduk.
`
Gambar. 3.30. Mencampur resin dan hardener sampai rata.
58
k. Menghubungkan selang ketiga (selang campuran resin dan hardener) pada gelas pencampur ke papan cetakkan dan menjepit selang tersebut. l. Menyalakan pompa vakum hingga tekanan 20 psi dan matikan mesin pompa vakum.
Gambar 3.31. Tekanan 20 Psi pada tabung vakum
m. Membuka jepitan yang menutup selang dari wadah gelas ukur campuran resin dengan hardener, sehingga cairan epoxy mengalir memasukki cetakkan dan membasahi serat sampai cetakkan dipenuhi dengan cairan epoxy.
Gambar 3.32. Proses pengaliran campuran resin kedalam cetakkan.
n. Mempertahankan tekanan pompa vakum sebesar 20 psi, jika kurang dari 20 psi pompa vakum dinyalakan lagi.
59
o. Ketika cetakkan sudah penuh terisi oleh epoxy, maka cairan epoxy yang berlebih akan mengalir melalui saluran keluar yang menuju tabung vakum dan biarkan selam 10 menit agar epoxy benar-benar memenuhi seluruh kapasitas cetakkan. p. Menutup saluran masuk dan saluran keluar dengan cara menjepit lalu melepaskannya dari tabung vakum dan wadah campuran epoxy. q. Memasukkan campuran antara serat ijuk dengan epoxy (komposit) ke dalam inkubator dengan panas ± 80º C sampai komposit menjadi keras (selama ± 15 menit) r. Mengeluarkan komposit dari inkubator dan biarkan sampai suhunya turun. s. Lepas semua sistem cetakan, dan buka cetakan menggunakan alat bantu seperti cutter, palu kecil, pahat dan alat bantu lainnya. (Savetlana, Shirley dkk. 2013) 7. Pembuatan spesimen uji a. Memotong spesimen sebanyak 4 buah menggunakan gergaji besi sesuai dengan ukuran standar ASTM D 790-03.
Gambar 3. 33. Jarak potong papan komposit sesuai standar ASTM D790-03
60
Gambar 3.34. Memotong papan komposit menggunakan gergaji besi.
b. Menghaluskan spesimen yang telah dipotong dengan cara digerinda. c. Mengamplas spesimen menggunakan mesin grinding dengan kecepatan putar 150 rpm dan tingkat kekasaran amplas yang bervariasi (60,500,1000 dan 1500)
Gambar 3.35. Menghaluskan spesimen menggunakan mesin polisher.
d. Setelah tahap pengamplasan selesai, lalu keringkan spesimen. Maka didapatlah bentuk spesimen sesuai standar ASTM D 790-03 e. Tahap finishing selesai, semua spesimen diberi label.
61
Gambar 3.36. Spesimen uji bending yang telah diberi label.
8. Sifat mekanik Pengujian serat ijuk dilakiakan dalam beberapa tahapan, yaitu: a. Uji Bending Pengujian kekuatan bending material komposit serat ijuk bertujuan untuk mengetahui kelenturan material komposit serat ijuk terhadap pembebanan statis. Penentuan kekuatan bending dilakukan berdasarkan standard pengujian ASTM D 790 – 03, dengan langkah-langkah sebagai berikut : 1) Material komposit dibuat dengan panjang 120 mm, lebar 15 mm dan tebal 6 mm. 2) Material komposit yang berbentuk batang ditempatkan pada dua tumpuan.
62
Gambar 3.37. Spesimen yang diletakkan pada tumpuan 3) Menerapkan beban ditengah tumpuan dengan laju pembebanan konstan (40mm/menit). 4) Menurunkan beban sampai menyentuh permukaan spesimen. 5) Menjalan mesin hingga beban menekan spesimen sampai spesimen patah. 6) Nilai kekutan uji bending yang dihasilkan akan terbaca secara otomatis pada komputer.
b. Pembuatan spesimen Scanning Electron Microscope (SEM) 1) Proses Coating a) Spesimen dipotong berbentuk kubus dekat dengan patahan dengan ukuran 10mm x 10mm. b) Spesimen ditempel dengan dudukan sampel (holder)
63
Gambar 3.38. Spesimen yang telah ditempel dudukan holder
c) Diberikan
lapisan
cairan
pasta
perak
(dotite)
untuk
menghantarkan arus lisrik.
Gambar 3.39. Proses coating di PPPGL Bandung
c. Pengamatan dengan SEM patahan Prosedur pengamatan dengan SEM untuk patahan uji kekuatan bending adalah lanjutan dari proses coating. Spesimen yang telah di coating lalu dimasukkan pada wadah dudukan spesimen. Setelah itu dimasukkan kedalam alat uji SEM dan siap untuk di cari pusat patahannya.
64
Gambar 3.40. Spesimen yang siap untuk di uji SEM.
Pengamatan uji SEM yang dilakukan adahal hasil perpatahan spesimen uji bending yang terbaik dan hasil uji bending terendah.
d. Jumlah spesimen uji Tabel 3.1. Jumlah spesimen uji bending Fraksi Panjang Serat Nama Pengujian Bending
10 mm
20 mm
30 mm
4
4
4
Tabel 3.2. Jumlah spesimen uji SEM Nama Pengujian
Serat 10 mm
Serat 30 mm
Uji SEM
1
1
65
E. Alur Proses Pengujian Mulai
Pemilahan serat ijuk
Pemilihan ukuran diameter serat antara 0,25 mm – 0,35 mm . Perlakuan alkali NaOH 5 % pada serat selama 2 jam Pembersihan serat dari larutan alkali dengan air aquades
Pemotongan serat ijuk dengan panjang serat 10 mm, 20 mm, 30 mm Pembuatan spesimen sesuai standart uji bending D 790-03 Uji bending ASTM D 790-03 Pengamatan patahan spesimen dengan SEM Pengolahan dan analisis data Kesimpulan Selesai Gambar 3.41. Diagram Alir Penelitian
