47 III. METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat penelitian Tempat pelaksanaan penelitian sebagai berikut : a. Persiapan dan perlakuan serat ijuk di Laboratorium Material Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung. b. Pengujian kekuatan tarik di Laboratorium Material Teknik FTMD ITB (Institut Teknologi Bandung) Bandung, Jawa Barat. c. Pengamatan melalui Scanning Electron Microscope di Pusat Penelitian Dan Pengembangan Geologi Kelautan (PPPGL) Bandung, Jawa Barat. B. Bahan yang digunakan Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : a. Air aquades, berfungsi untuk menghilangkan kotoran atau debu yang menempel pada ijuk. b. Resin epoxy, yang berfungsi sebagai matrik dalam komposit. c. Hardener, yang berfungsi sebagai untuk mempercepat proses pengerasan pada komposit. d. Serat ijuk sebagai bahan penguat komposit.
48 e. Wax digunakan untuk melapisi antara cetakan dengan komposit, sehingga komposit mudah untuk dilepaskan dari cetakan. f. Ethanol g. Larutan alkali 5% NaOH, untuk menghilangkan lapisan yang menyerupai lilin dipermukaan serat seperti lignin, hemiselulosa, dan kotoran lainnya. h. Papan acrylic, untuk membuat cetakan spesimen. C. Alat yang digunakan Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu : a. Timbangan digital AND tipe EK-610i untuk menimbang serat ijuk. Gambar 15. Timbangan digital dengan ketelitian 1/100.
49 b. Pompa vakum. VALUE Tipe VE113N Gambar 16. Pompa vakum untuk pembuatan spesimen komposit. c. Inkubator. Gambar 17. Inkubator untuk proses curing komposit.
50 d. Mesin uji tarik statis TARNO GROCKI untuk menguji sifat mekanik. Gambar 18. Alat uji tarik di FTMD ITB. e. Scanning Electron Microscope (SEM) JSM 6360 LA Gambar 19. Mesin uji SEM untuk mengetahui morphologi serat ijuk.
51 f. Tungku pemanas/oven, Maspion MOT-600. Gambar 20. Oven untuk menghilangkan kadar air pada serat ijuk. g. Mesin grinder polisher Metkon DIGISET 2V Gambar 21. Mesin grinder polisher untuk meratakan permukaan cetakan.
52 h. Lilin malam Gambar 22. Lilin malam sebagai pencegah udara masuk kedalam sistem vakum. i. Lem korea Gambar 23. Lem untuk menyambung sudut-sudut cetakan.
53 j. Gergaji besi Gambar 24. Gergaji, untuk memotong spesimen uji k. Mesin bor tangan Gambar 25. Mesin bor, untuk membuat lubang pada tutup cetakan. l. Selang waterpass Gambar 26. Selang untuk menyalurkan resin dan mengeluarkan udara.
54 m. Gelas ukur n. Wax Gambar 27. Untuk mengetahui perbandingan epoxy dengan hardener. Gambar 28. Wax agar spesimen mudah dilepas dari cetakan. o. Gelas pengaduk resin dan hardener Gambar 29. Gelas untuk mencampur resin dan hardner
55 p. Alat bantu lain yang digunakan adalah Mikrometer Sekrup untuk mengukur serat ijuk, cutter, gunting, pisau, spidol, penggaris dan gelas ukur. D. Prosedur penelitian Prosedur pengambilan data dalam penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahapan, yaitu : a. Survey lapangan dan studi literatur Pada penelitian ini, proses yang dilakukan adalah dengan mengumpulkan data awal sebagai Studi literatur. Studi literatur 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. b. Melakukan persiapan serat ijuk Serat yang digunakan pada penelitian ini yaitu serat ijuk dari pohon aren. Langkah-langkah dalam persiapan serat ijuk ini adalah : 1. Memilih serat ijuk berdiameter 0,25-0,35 mm yang akan digunakan, dengan menggunakan mikrometer sekrup. 2. Membersihkan serat dengan menggunakan air untuk menghilangkan kotoran / debu yang menempel pada ijuk. Setelah serat sudah bersih, kemudian rendam didalam larutan alkali (5% NaOH) selama 2 jam.
56 Gambar 30. Perlakuan alkali NaOH 5%. 3. Mencuci kembali dengan aquades, agar serat terbebas dari kotoran yang masih menempel. Gambar 31. Pencucian serat ijuk dengan aquades.
57 4. Memanaskan serat ijuk dengan menggunakan oven atau tungku pemanas selama 15 menit, dengan temperatur 80 o C untuk menghilangkan kadar air yang masih terkandung pada serat ijuk, sebelum di jadikan spesimen. Gambar 32. Pengovenan serat ijuk. 5. Mempersiapkan resin epoxy berikut dengan hardener (katalis). Gambar 33. Resin epoxy dan hardener dengan perbandingan 1:1.
58 6. pembuatan cetakan spesimen uji tarik menggunakan papan akrilik dengan ukuran 18cm x 13cm x 0.8cm. Gambar 34. Pembuatan cetakan komposit. 7. Membersihkan cetakan menggunakan aseton atau ethanol. 8. Mengolesan wax pada cetakan. c. Proses pencetakan spesimen uji (Komposit) Proses pembuatan komposit dilakukan dengan matrik epoxy. Langkah-langkah yang dilakukan sebagai berikut :
59 1. Alat pencetak dibersihkan dengan kuas yang telah dibasahi aseton. 2. Wax dioleskan pada permukaan alat pencetak agar papan komposit yang dicetak tidak melekat pada cetakan. Gambar 35. Skema cetakan komposit. 3. Menyiapkan wadah tempat pencampuran resin dengan hardener dari gelas ukur yang diberi penutup dan dilapisi oleh lilin malam agar tidak ada udara (kondisi vakum). 4. Tutup wadah yang telah dilubangi sebanyak 5 buah disambungkan dengan dua buah selang, selang pertama dari resin atau hardener menuju ke wadah dan selang satunya dari wadah menuju vakum. 5. Resin Epoxy dicampurkan dengan katalis di dalam wadah yang telah ditutup dengan cara menyambungkan selang keluar ke tabung vakum untuk mencegah sisa resin atau hardener masuk ke dalam pompa vakum. 6. Lalu memasukkan selang masuk, pertama dari hardenernya terlebih dahulu sampai di indikator 100 ml.
60 Gambar 36. Hardener sebanyak 100 ml pada gelas ukur 7. Melepaskan selang yang digunakan untuk memasukkan hardener dan memasukkan selang baru untuk memasukkan resin. 8. Kemudian memasukkan resin dengan cara yang sama seperti pada hardener hingga cairan mencapai indikator 200 ml pada gelas ukur. Gambar 37. Campuran resin dengan hardener pada gelas ukur. 9. Lalu aduk campuran antara resin dengan hardener sampai merata dengan batang pengaduk. 10. Menyiapkan serat ijuk pada cetakkan, dan menimbangnya dengan tepat sesuai dengan variasi.
61 Gambar 38. Serat ijuk yang ditimbang untuk presentasi massa. 11. Menyusun serat ijuk di dalam cetakan dengan arah horizontal. Arah serat Gambar 39. Penyusunan serat ijuk pada cetakan. 12. Menutup cetakan yang telah diisi oleh serat ijuk dan diputari selang yang tiap sudutnya telah dilubangi dan disambungkan dengan tabung vakum. 13. Kemudian tutup dengan penutup berbahan acrylic setebal 5 mm dan lapisi lagi dengan plastik berbahan polyethylene dan sambungkan dengan selang pada bagian atasnya untuk menyalurkan campuran resin dengan hardener kedalam cetakan. 14. Menyalakan pompa vakum dengan keadaan selang masuk dari wadah campuran resin dengan hardener tertutup (dijepit), sehingga plastik polyethylene menekan cetakan dan memastikan tidak ada kebocoran udara
62 pada sistem cetakkan. Jika terjadi kebocoran udara, dapat menggunakan lilin malam untuk menutupnya. Lalu menutup katup pada tabung vakum sehingga tekanan pada sistem cetakan tertahan di 20 psi. 15. Memasukkan selang masuk pada wadah campuran resin dan hardener (epoxy), sehingga cairan mengalir memasuki cetakan dan membasahi serat sampai cetakan dipenuhi dengan cairan epoxy. 16. Memperhatikan tekanan, jika kurang dari 20 psi, pompa vakum dinyalakan kembali. 17. Ketika sudah penuh, maka cairan epoxy yang berlebih akan mengalir melalui saluran keluar yang menuju tabung vakum, biarkan selama 5 menit sehingga epoxy benar-benar memenuhi seluruh kapasitas cetakan. 18. Menutup saluran masuk dan saluran keluar dengan penjepit, lalu melepaskannya dari tabung vakum dan wadah campuran epoxy. 19. Memasukkan campuran antara serat ijuk dengan epoxy (komposit) ke dalam inkubator dengan panas ± 80º C. 20. Tunggu sampai komposit menjadi keras, kurang lebih selama 15 menit. 21. Keluarkan komposit dalam cetakan dari inkubator dan biarkan sampai suhunya turun. 22. Lepas semua sistem cetakan, dan buka cetakan menggunakan alat bantu seperti cutter, pahat, palu kecil dan alat bantu lainnya.
63 d. Finishing spesimen uji 1. Papan komposit yang telah dilepaskan dari cetakan kemudian di gerinda terlebih dahulu dan ditimbang. 2. Memotong spesimen sebanyak 12 buah sesuai dengan ukuran standar ASTM D 638-03. Gambar 40. Proses pemotongan spesimen uji. 3. Setelah pemotongan, spesimen di gerinda agar mendekati ukuran standar. Gambar 41. Sketsa spesimen uji tarik ASTM D 638-03 (ASTM, 2004).
64 4. Mengamplas spesimen dengan menggunakan mesin grinder polisher dengan kecepatan bervariasi dengan tingkat kekasaran amplas 60 dan 500. Gambar 42. Polish spesimen dengan mesin polisher. 5. Tahap finishing, pemberian label pada setiap spesimen uji. Gambar 43. Pelabelan spesimen
65 e. Pengujian komposit Setelah spesimen uji selesai dibuat, dilakukan pengujian. Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini yaitu : 1. Uji tarik Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui besarnya kekuatan tarik dari bahan komposit. Pengujian ini dilakukan dengan mesin uji Universal Testing Machine (UTM), seperti pada gambar dibawah ini : Gambar 44. Skema alat pengujian tarik dengan UTM Langkah-langkah pengujian tarik dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: a) Mengukur spesimen uji meliputi panjang daerah cekam, panjang daerah uji, lebar daerah uji dan tebal daerah uji. b) Menghidupkan mesin uji tarik Tarno Grocki. c) Memastikan tekanan udara (pneumatic) untuk beban maksimum yang diperlukan terpenuhi. d) Memasang pencekam (gripp holder)
66 e) Memastikan data spesimen uji yang telah diukur pada komputer dan menetapkan kecepatan pengujian. f) Memastikan jarak pencekam sesuai dengan panjang minimal daerah cekaman (gripped length). g) Memasang spesimen uji, dan memastikan tercekam dengan sempurna (kuat). h) Menjalankan mesin uji tarik i) Setelah patah, hentikan proses penarikan secepatnya. j) Mengambil hasil rekaman mesin plotter dari proses penarikan. k) Mengolah data-data hasil uji kekuatan tarik. 2. Pengamatan dengan SEM awal Prosedur pengujian scanning electrone microscope (SEM) awal untuk melihat kerusakan setelah uji tarik. Langkah untuk pengamatan SEM yang dilakukan adalah : a) Pemasangan spesimen pada cawan SEM dengan menggunakan pita karbon (carbon tape). b) Pelapisan sisi-sisi spesimen uji dengan carbon ink untuk membantu konduktifitas spesimen uji. c) Proses pelapisan permukaan spesimen uji dengan platina (coathing/sputtering) dengan mesin auto coather. d) Menghidupkan perangkat pengamatan SEM.
67 e) Penempatan spesimen pada tabung SEM dan dilanjutkan dengan pengambilan gambar SEM. f) Pencetakan hasil atau gambar SEM yang telah diambil. 3. Pengamatan dengan SEM patahan Prosedur pengamatan dengan SEM untuk patahan uji kekuatan tarik sama seperti pada pengamatan dengan SEM awal, perbedaanya hanya spesimen untuk pengamatan ini dibuatkan dari daerah patahan uji kekuatan tarik. 4. Jumlah spesimen uji Spesimen uji untuk serat ijuk ini sebanyak 12 sampel, tiap jenis kompositnya ada 4 sampel dengan uji tarik untuk tiap perbandingan panjang serat dengan serat ijuk. Tabel 4. Jumlah spesimen yang akan di uji Nama Pengujian Fraksi Volume 10% 15% 20% Tarik 4 4 4 Jumlah 4 4 4 Tabel 5. Jumlah spesimen uji SEM Nama pengujian Spesimen SEM (A4) (C3) Jumlah 1 1
68 E. Alur proses pengujian Mulai Studi Literatur dan Survey Lapangan Tahap Persiapan Pemilahan Serat Ijuk Pembersihan Serat Ijuk. Perlakuan alkali NaOH 5% pada serat Pembuatan Spesimen Sesuai Standar Uji Tarik ASTM D-638-03 Pengujian Tarik ASTM D 638-03 Uji Scanning Electron Microscope Pengambilan Data Dan Analisa Kesimpulan Selesai Gambar 45. Alur proses pengujian