BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.4 Umum 3.5 Alat dan Bahan 3.6 Proses pembuatan sampel 3.6.1 Tahap persiapan material 3.6.2 Tahap pencetakan dan pembakaran 3.6.3 Tahap pengujian Bab ini akan menjelaskan langkah-langkah penelitian beserta metode-metode yang digunakannya. Pemilihan metode penelitian diambil dari standar-standar pengujian ASTM (American Standard of Testing Materials). 3.1 Umum Penelitian yang dilakukan adalah penelitian berskala laboratorium untuk mengetahui pengaruh gipsum dan abu sekam padi sebagai bahan campuran utama pada pembuatan thermal insulation dan acoustic absorber. Untuk mencapai maksud tersebut dilakukan pembuatan ceramic foam dengan mencampurkan limbah gipsum, abu sekam padi serta bahan-bahan pembentuk thermal insulation dan acoustic absorber dengan berbagai komposisi campuran. Secara garis besar, penelitian meliputi kegiatan: 1. Fabrikasi ceramic foam. 2. Karakterisasi campuran bahan yaitu pengujian massa jenis, nilai specific surface area, pengujian akustik, pengujian konduktivitas panas serta karakterisasi omnimet. 3.2 Alat dan Bahan Alat: - Cetakan kayu (20x10x3) cm - Gelas ukur - Wadah baskom - Lakban - Alas triplek - Gunting - Plastic mika (F4) - Mistar - Timbangan - Shieving Mc
- Ball mill - Autoclave - Mesin mill - Thermal Conductivity Mc - Mortar - Omnimet - BET - Cetakan silinder d = 4cm dan t = 2cm Sumber dan bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Timbunan limbah gipsum PT.SUD-CHEMIE, didaerah sukabumi, yang merupakan hasil samping produksi fertilizer. 2. Abu sekam padi yang diambil dari sisa pembakaran batu bata (tersedia di laboratorium metalurgi ITB) 3. Bahan campuran tambahan penyusun thermal insulation dan acoustic absorber: - Kapur (CaCO 3 ) - Semen tiga roda (Portland Cement) - Aluminum powder - Pengikat CMC (Binder) 3.3 Proses Pembuatan Sampel Pada penelitian ini tahapan percobaan dibagi menjadi 3 bagian, yaitu: Tahap persiapan material, tahap pencetakan dan pembakaran, dan tahap pengujian. Sampel pada penelitian ini dibuat dengan metode slip casting, berjumlah 3 buah, dengan variasi komposisi gipsum dan abu sekam padi yang berbeda. Ketiga komposisi tersebut dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Tabel III. 1 Desain komposisi campuran bahan No Gipsum Abu sekam Aluminium Kapur/CaCO 3 Semen 1 40 20 5 10 25 2 30 30 5 10 25 3 20 40 5 10 25
Binder (CMC) yang ditambahkan tidak termasuk dalam perhitungan total komposisi diatas, yaitu sebanyak 20 % dari massa total campuran 3.3.1 Tahap Persiapan Material Tahap awal pada pembuatan sampel thermal Insulation dan acoustic absorber adalah penyiapan serbuk (powder preparation). Gipsum dan abu sekam padi yang telah tersedia dihaluskan dengan menggunakan mortar, kemudian diayak hingga menjadi serbuk berukuran 100 mikron. Sedangkan bahan-bahan lainnya sudah berbentuk serbuk, sehingga tidak diperlukan lagi proses penghalusan (semen, kapur, Al dan perekat CMC) Pencampuran antara bahan-bahan penyusun thermal insulation dan acoustic absorber, dilakukan untuk mengetahui proporsi campuran yang akan digunakan dalam penelitian. Langkah kerja pencampuran yaitu: 1. Langkah pertama adalah mencampur serbuk gipsum dan abu sekam padi dengan komposisi (40:20, 30:30, dan 20:40) % 2. Selanjutnya mencampur serbuk kapur dan Al, dengan komposisi 10%:5% 3. Hasil pencampuran langkah satu dan dua dicampurkan, kemudian ditambah semen sebanyak 25% berat, serta binder sebanyak 20% dari massa keseluruhan. 4. Keseluruhan bahan yang telah tercampur kemudian di ball milling dalam keadaan kering selama 1 jam dengan tujuan campuran tersebut menjadi homogen. 3.3.2 Tahap Pencetakan dan Pembakaran Setelah melalui keempat tahapan preparasi serbuk diatas, maka tahap selanjutnya adalah tahap pencetakan dan pembakaran yaitu: 1. Campuran serbuk langkah keempat tahap pertama kemudian direaksikan dengan menggunakan air sebanyak 150% dari massa campuran, diaduk hingga
merata hingga terbentuk pasta dengan viskositas tertentu, kemudian dituang kedalam cetakan berdimensi 20x10x3 cm (untuk sampel uji konduktivitas panas) dan cetakan untuk uji akustik dengan diameter 4 cm dan tinggi 2 cm, dengan metode slip casting. 2. Sampel yang sudah mengeras dikeluarkan dari cetakan, kemudian dikeringkan didalam tungku selama 1 jam pada temperatur 80 o C untuk mengeluarkan kandungan air yang ada didalamnya. 3. Sebelum dilakukan pengujian, sampel terlebih dahulu dimasukkan kedalam autoclave selama 1 jam, pada temperatur 180 o C dan tekanan 5 bar yang bertujuan untuk mereaksikan Al. 3 cm 10 cm 20 cm Gambar III. 1. Cetakan sampel uji konduktivitas panas 2 cm 3 cm 4 cm Gambar III. 2. Cetakan sampel uji akustik
Gambar III. 3 Mesin autoclave 3.3.3 Tahap Pengujian Setelah 3 buah sampel pada langkah 3 tahap kedua selesai, kemudian dilakukan beberapa pengujian untuk mendapatkan sifat dan karakteristik dari sampel. Pengujian yang dilakukan antara lain: 1. Pengujian konduktivitas panas (ASTM C-1113, hot wire method) 2. Pengujian akustik 3. Pengukuran specific surface area (Metode BET) 4. Pengujian densitas, dan 5. Kemudian dilanjutkan dengan pengujian omnimet untuk melihat matriks sampel yang terbentuk. Langkah pelaksanaan penelitian dapat dilihat pada diagram alir gambar III.4
RAW MATERIAL (Gipsum dan abu sekam padi) Sebagai limbah pabrik Powder preparation Shieving gipsum dan abu gosok hingga ukuran 100µ Mixing powder Gipsum + abu sekam padi Kapur + Aluminium Semen + Binder CMC Dry Mix Ball Milling Powder t = 1 jam Pembuatan benda uji + air 150%, Slip casting Pengujian benda uji: - Thermal Conductivity - Acoustic test - Specific surface area - Density - Omnimet Analisis data pengujian Kesimpulan Gambar III.4 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian