PENGARUH KOMPOSISI TERHADAP SIFAT MEKANIK KERAMIK BERPORI MENGGUNAKAN DEBU VULKANIK GUNUNG SINABUNG

Transkripsi

1 IJCCS, Vol.x, No.x, July xxxx, pp. 1~5 ISSN: PENGARUH KOMPOSISI TERHADAP SIFAT MEKANIK KERAMIK BERPORI MENGGUNAKAN DEBU VULKANIK GUNUNG SINABUNG Tengku Jukdin Saktisahdan 1, Moraida Hasanah 2, Supriono Siregar 3 1,2,3 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik UNA, Kisara n Sumatera Utara * 1 moraidahasanah@yahoo.com, 2 jukdinsaktisahdan@yahoo.co.id, 3 suprionosiregar@yahoo.com Abstrak : Telah dilakukan penelitian untuk pembuatan keramik berpori yang memanfaatkan bentonit, debu vulkanik Gunung Sinabung dan karbon aktif. Pembuatan sampel dilakukan dengan tahap pengayakan masing masing bahan dengan ukuran 100 mesh dan pencampuran dengan menggunakan metode dry press dengan beban 5 ton selama 10 menit. Perbandingan komposisi bentonit, debu vulkanik Gunung Sinabung dan karbon aktif yaitu (80:0:20), (75:5:20), (70:10:20), (65:15:20) dan (60:20:20). Karakterisasi sifat mekanik kuat tekan sebesar 3,02 MPa 6,66 MPa dan kekerasan sebesar 117,112 MPa- 187,639 MPa. Kata kunci : Keramik Berpori, Debu Vulkanik Gunung Sinabung, Sifat Mekanik 1. PENDAHULUAN Keramik adalah sebuah bidang utama yang khusus dengan perlakuan mineral non logam oleh berbagai proses, termasuk panas, untuk menghasilkan sifat estetika atau berfaedah (Norton,1974). Sebagai klasifikasi, keramik keras, tahan aus, rapuh, rentan terhadap panas berlebih, tahan api, isolator listrik dan termal, sebagian transparan, non magnetik, secara kimiawi stabil, dan tahan oksidasi. Karena secara umum, akan ada pengecualian, beberapa keramik elektrik dan termal yang cukup konduktif, sementara yang lain bahkan superkonduktor (Barsoum,1997). Salah satu jenis keramik yang sering digunakan untuk filter gas buang adalah keramik berpori. Keramik berpori adalah keramik yang sengaja dibuat mempunyai rongga-rongga kecil yang dapat dirembesi oleh fluida dan berfungsi sebagai media filter. Keramik berpori ini relatif lebih tahan terhadap perubahan suhu tinggi, korosi dan kontaminasi bahan lain, sehingga dapat digunakan sebagai media filter, antara lain air limbah, gas buang, penuangan logam cair (seperti timah) dan lainnya (Sebayang, 2009). Bahan baku yang biasa digunakan untuk membuat keramik seperti kaolin, clay, feldspar dan kuarsa serta bentonit. Bentonit alam merupakan alumina slikat terhidrasi dengan unsur utama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah dari senyawa yang dikandungnya. Bentonit berarti Tanah liat yang mengadung senyawa hidrat alumiino slikat dengan unsur unsur utama alkali tanah dan mempunyai sifat penukaran ion serta kemampuan absopsi yang tinggi. Sehingga mineral bentonit terdiri dari beberapa jenis mineral, berstuktur tiga dimensi dan mempunyai pori yang dapat diisi oleh molekul air.(putri, 2013). Selain itu salah satu bahan yang dapat digunakan yaitu debu vulkanik gunung Sinabung yang berada di Kabupaten Karo Provinsi Sumatera Utara. Akibat dari letusan gunung Sinabung ini banyak material yang dikeluarkan salah satunya debu vulkanik. Penelitian yang telah dilakukan Nain Felix Sinuhaji (2011), debu vulkanik gunung Sinabung mengandung silika (SiO 2 ) sebanyak 59,92%. Oleh karena itu debu vulkanik gunung Sinabung dapat digunakan untuk bahan baku keramik sebagai pengganti dari kuarsa. Received June 1 st,2012; Revised June 25 th, 2012; Accepted July 10 th, 2012

2 2 ISSN: Oleh karena itu pada penelitian ini diupayakan pembuatan keramik berpori dengan memanfaatkan debu vulkanik Gunung Sinabung, bentonit dan karbon aktif. 2. METODE PENELITIAN 2.1 Peralatan dan Bahan Serbuk bentonit, serbuk debu vulkanik gunung Sinabung diambil dari desa Berastepu Kecamatan Simpang Empat Kabupaten Karo dan serbuk karbon aktif, ayakan 100 mesh, neraca, jangka sorong, High Temperature Furnance, Cetakan Sampel, Universal Testing Machine Prosedur Penelitian Bahan baku berupa bentonit, debu vulkanik dan karbon aktif diayak masing-masing 100 mesh serta aquadest. Selanjutnya masing-masing bahan ditimbang, kemudian dibuat perbandingan komposisi bentonit, debu vulkanik dan karbon aktif seperti pada tabel 1 berikut. No. Tabel 1. Perbandingan Komposisi Bahan Keramik Berpori Bentonit (%berat) Debu Vulkanik Gunung Sinabung (% berat) Karbon Aktif (% berat) Serbuk bentonit,debu vulkanik dan karbon aktif diayak menggunakan ayakan ukuran 100 mesh. Kemudian campuran bahan baku tersebut diaduk hingga homogen dengan menambahan aquadest. Setelah campuran bahan baku merata, selanjutnya dimasukkan kecetakan. Cetakan berbentuk pelet dengan diameter 3 cm dengan tinggi 4 cm, tebal 2,3 cm, lalu di press sebesar 5 ton selama 5 menit, kemudian cetakan dibuka sampel dikeluarkan dan dikondisikan di ruang terbuka selama 7 hari. Kemudian semua sampel dibakar dalam furnace pada suhu 1100 o C selama 2 jam, furnace dimatikan dan ditunggu selama 24 jam, sampel dikeluarkan siap untuk dikarakterisasi sifat mekanik (kuat tekan dan kekerasan) serta karakteristik mikrostruktur. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Kuat Tekan Kekuatan tekan suatu material adalah kemampuan material dalam menahan beban/gaya mekanik sampai terjadinya kegagalan.kuat tekan suatu bahan merupakan perbandingan besarnya beban maksimum yang dapat ditahan oleh beban.pengaruh kuat tekan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM). Untuk pengukuran kuat tekan mengacu pada standard ASTM C 733 dan dihitung dengan persamaan berikut : (1) IJCCS Vol. x, No. x, July 201x : first_page end_page

3 IJCCS ISSN: Dimana : P : Kuat tekan (N/m 2 ) F maks : Gaya maksimum (N) A : Luas permukaan sampel (m 2 ) Hubungan kuat tekan keramik terhadap komposisi debu vulkanik Gunung Sinabung ditunjukkan seperti gambar 1. Gambar 1. Hubungan antara komposisi Debu Vulkanik Gunung Sinabung dengan nilai kuat tekan keramik berpori Dari gambar 1 menunjukkan pengaruh penambahan komposisi debu vulkanik Gunung Sinabung dengan kuat tekan keramik berpori. Nilai kuat tekan meningkat pada campuran debu vulkanik Gunung Sinabung 0 % - 15 %. Nilai kuat tekan maksimal berada pada 15 % debu vulkanik Gunung Sinabung sebesar 6,66 MPa. 3.2 Kekerasan Kekerasan adalah ketahanan material terhadap deformasi plastis yang diakibatkan tekanan. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan dan deformasi plastis. Deformasi plastis yaitu suatu keadaan dari material diberikan gaya maka struktur mikro dari material tersebut sudah tidak bisa kembali ke bentuk semula. Lebih ringkasnya kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan). Dimana : VHN : Kekerasan d : Panjang diagonal rata-rata jejak bujur sangkar (mm) P : Beban (kg/mm 2 ) (6) Hubungan komposisi debu vulkanik Gunung Sinabung terhadap kekerasan keramik ditunjukkan seperti gambar 2. Title of manuscript is short and clear, implies research results (First Author)

4 4 ISSN: Gambar 2. Hubungan komposisi debu vulkanik gunung sinabung terhadap nilai kekerasan keramik berpori Dari gambar 2 menunjukkan pengaruh penembahan komposisi debu vulkanik Gunung Sinabung dengan kekerasan dari keramik. Kekerasan keramik berpori meningkat pada komposisi 0 % - 15 % kemudian meningkat kembali pada komposisi 15 %. Nilai kekerasan maksimal pada komposisi 15 % sebesar 187,639 MPa. 3.3 Karakteristik Mikrostruktur Hasil analisis pengujian SEM keramik berpori dengan penambahan 0% dan 20% debu vulkanik Gunung Sinabung dengan suhu pembakaran 1100 o C selama 2 jam ditunjukkan pada gambar berikut : Gambar 3 Gambar Mikrostruktur Keramik Berpori dengan penambahan 0% Debu Vulkanik Gunung Sinabung Dari pengujian SEM, terlihat struktur permukaan keramik berpori 0% debu vulkanik Gunung Sinabung. Dari gambar 3, sebaran pori-pori pada keramik berpori terlihat tidak merata sehingga mempengaruhi sifat fisis dan sifat mekanik keramik yang telah dibuat. IJCCS Vol. x, No. x, July 201x : first_page end_page

5 IJCCS ISSN: Gambar 4 Gambar Mikrostruktur Keramik Berpori dengan penambahan 20% Debu Vulkanik Gunung Sinabung Dari pengujian SEM, terlihat struktur permukaan keramik berpori 20% debu vulkanik Gunung Sinabung. Dari gambar 4, sebaran pori-pori pada keramik berpori terlihat lebih merata serta partikel penyusun keramik berpori saling terikat dari keramik berpori 0% debu vulkanik Gunung Sinabung. 4. KESIMPULAN Dari hasil-hasil uji keramik berpori yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Dengan penambahan komposisi debu vulkanik Gunung Sinabung nilai susut massa serta susut volume cenderung meningkat dengan seiring bertambahnya komposis debu vulkanik Gunung sinabungnilai kuat tekan yang terbaik berada pada komposisi 15 % sebesar 6,66 MPa. 2. Pada nilai kekerasan juga cenderung mengalami peningkatan juga seperti pada nilai kuat tekan. Nilai kuat tekan terbaik berada pada komposisi 15 % penambahan debu vulkanik Gunung Sinabung sebesar 187,639 MPa. 3. Dari hasil pengujian SEM terlihat struktur permukaan keramik berpori 20% debu vulkanik Gunung Sinabung. Sebaran pori-pori pada keramik berpori terlihat lebih merata serta partikel penyusun keramik berpori saling terikat dari keramik berpori 0% debu vulkanik Gunung Sinabung. 5. SARAN Pada penelitian ini disarankan agar pada cetakan sampel sering dilumasi pelumas agar pada proses pencetakan sampel tidak mudah pecah. 6. DAFTAR PUSTAKA [1] Barsoum,M.W Fundamentals of Ceramics. New York. McGraw Hill Companies, Inc. [2] Norton, F. H Elements of Ceramics. Reading. Addison-Wesley Publishing Company Title of manuscript is short and clear, implies research results (First Author)

6 6 ISSN: [3] Putri, Endang M Pemanfaatan Bentonit Alam Sebagai Bahan Pengisi Pada Komposit Polipropilena Untuk Bahan Teknik. Tesis. Universitas Sumatera Utara. Medan. [4] Sebayang, P. Dkk Pengaruh Penambahan Serbuk Kayu Terhadap Karakteristik Keramik Cordirite Berpori Sebagai Bahan Filter Gas Buang. Jurnal Fisika Himpunan Fisika Indonesia.Volume 7 No. 1.ISSN No : [5] Sinuhaji, N.F Analisis Logam Berat dan Unsur Hara Debu Vulkanik Gunung Sinabung Kabupaten Karo-Sumatera Utara. Skripsi. Universitas Sumatera Utara. Medan. [6] Surest, A. H. Dkk Pengaruh Suhu, Konsentrasi Zat Aktivator Dan Waktu Aktivasi Terhadap Daya Searap Karbon Aktif Dari Tempurung Kemiri. Jurnal Teknik Kimia Universitas Sriwijaya. No. 2 Vol. 15 : [7] Diakses tanggal : 22 April [8] Diakses tanggal : 22 April IJCCS Vol. x, No. x, July 201x : first_page end_page