BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat Dan Waktu Penelitian
Penelitian dibagi dalam dua tahap, yaitu Pembuatan dan pengolahan spesimen dilaksanakan di Laboratorium Teknik Mesin, penyelidikan kekuatan tekan statik
aksial akan dilaksanakan di Pusat Riset Impak dan Keretakan Program Magister Teknik Mesin FT-USU menggunakan alat uji Shimadzu Servopulser, penelitian
dilakukan mulai 10 November 2012 sd 31 Mei 2013.
3.2 Alat Dan Bahan
Alat dan bahan penyusun masing-masing spesimen dapat dilihat pada Tabel 3.1 dan Tabel 3.2
Tabel 3.1 Massa Bahan Penyusun Spesimen Uji N0
Spesimen Massa g
1 Polimer busa
Bahan penyusun terdiri atas: - Isocynate
18 - Polyol
27 2
Polimer busa diperkuat serat TKKS Bahan penyusun terdiri
atas:
- Isocynate 18
- Polyol 27
- Resin 157 BQTN-EX 210
- Serat TKKS 30
- MEKPO 15
Tabel 3.2 Peralatan untuk Persiapan Bahan Penyusun Jenis alat
Jumlah Material
Kapasitas Cawan
1 Kaca
400g Pengaduk
1 Alumunium
- Timbangan digital
1 Berkombinasi
Ketelitian 0,01 Cetakan spesimen
3 PVC
1 spesimen Cutter
1 Baja
-
Universitas Sumatera Utara
3.2.1 Alat yang Digunakan Untuk Membuat Spesimen
3.2.1.1 Cetakan
Cetakan yang digunakan untuk mencetak benda Uji terbuat dari pipa PVC putih yang panjangnya L 75mm dan Diameternya D 37,5mm. Cetakan tersebut dapat
dilihat pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Cetakan
3.2.1.2 Penjepit Penjepit diletakan persis dibagian sisi kiri dan kanan pipa tersebut yang berfungsi
sebagai penjepit samping cetakan komposit.penjepit tersebut berfungsi menahan kedudukan cetakan sehinga cairan komposit tidak tumpah .Penjepit tersebut dapat
dilihat seperti Gambar 3.2
Gambar 3.2 Penjepit
Universitas Sumatera Utara
3.2.1.3 Alas Cetakan Alas cetakan berfungsi sebagai tempat landasan komposit dicetak. Alas cetakan
ditempatkan pada kedua sisinya yakni sisi atas dan bawah disertai dengan kepingan penghalang penjepit. Alas cetakan berfungsi menahan luapan cairan
komposit yang telah dituang kedalam cetakan. Alas dapat dilihat pada Gambar 3.2.
3.2.1.4 Mesin Pencacah Mesin pencacah penghalus serat, berfungsi untuk mencacah serat Tandan.Mesin
pencacah penghalus serat, berfungsi untuk mencacah serat Tandan Kosong Kelapa Sawit TKKS menjadi serat ukuran ± 2mm. mesin pencacah tersebut
dapat dilihat pada Gambar 3.3
Gambar 3.3 Mesin Pencacah Spesifikasi mesin pencacah tersebut adalah :
• Out put : 1 Hp • Hz : 50
• Volt : 220 • Amper : 8
• Rpm : 1450 • Kw : 0,75
3.2.1.5 Neraca Analitik Neraca analitik Timbangan Digital berfungsi untuk menimbang massa bahan-
bahan yang akan digunakan pada pembuatan komposit dengan ketelitian alat
Universitas Sumatera Utara
0,01 gr. Neraca analitik Timbangan Digital tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.4
Gambar 3.4 Neraca Analitik
3.2.1.6 Alat Pelengkap Alat-alat lain yang diperlukan untuk membentuk sampel uji yaitu gunting, pisau,
gelas ukur, penggaris dan jangka sorong, sarung tangan, pengaduk, masker dan lain-lain. Dapat dilihat pada Gambar 3.16.
Gambar 3.5 Alat Pelengkap
3.2.2 Bahan yang Digunakan Untuk Membuat Spesimen 3.2.2.1 Serat TKKS
Serat TKKS yang dimaksut disini adalah serat TKKS yang telah kering selanjutnya dicacah dengan menggunakan mesin pencacah dengan kisaran
panjang ± 2cm s.d 3cm. serat TKKS ini adalah serat yang sudah divariasikan yaitu
Universitas Sumatera Utara
C
1,
C
2,
C
3,
C
4,
C
5.
Hasil serat TKKS yang telah dicacah dengan menggunakan mesin pencacah seperti ditunjukkan pada Gambar 3.17.
Gambar 3.6 Serat TKKS
3.2.2.2 Resin BTQN 157 EX Resin BTQN 157 EX merupakan jenis polimer thermoset yang memiliki struktur
rantai karbon yang panjang. Matriks jenis ini memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses
pembentukannya.. Resin BTQN 157 EX tersebut dapat dilihat seperti Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Resin BTQN 157 EX
3.2.2.3 Blowing Agent BA Blowing agent
berfungsi untuk menghasilkan struktur bangunan sel-sel berongga. Bahan ini akan mempermudah terbentuknya busa dengan munculnya gelembung-
Universitas Sumatera Utara
gelembung kecil. Jenis blowing agent yang digunakan pada penelitian ini ialah polyuretan
. polyurethane yang terbentuk dari isosianat dan alkohol polyol dapat dilihat seperti Gambar 3.8
a Isocyanate b polyol
Gambar 3.8 Blowing Agent BA
3.2.2.4 Katalis MEKPO Methyl Ethyl Keton Peroksida Katalis MEKPO Methyl Ethyl Keton Peroksida berfungsi untuk mengatur waktu
pembentukan gelembung blowing agent, sehingga tidak mengembang secara berlebihan, atau terlalu cepat mengeras yang dapat mengakibatkan terhambatnya
pembentukan gelembung. Selain itu katalis juga digunakan untuk membantu proses pengeringan resin dan serat . Katalis tersebut dapat dilihat seperti Gambar
3.9
Gambar 3.9 Katalis MEKPO
Universitas Sumatera Utara
3.2.2.5 Larutan Alkali NaOH
Natrium hidroksida NaOH, juga dikenal sebagai soda kaustik atau Sodium
hidroksida,adalah sejenis basa logam kaustik. Larutan ini dilarutkan dengan air untuk menghilangkan minyak yang masih terdapat dalam serat. larutan NaOH
tersebut dapat dilihat seperti Gambar 3.10
Gambar 3.10 NaOH dalam kemasan
3.2.2.6 Wax Wax atau biasa disebut maximum mold release wax merupakan bahan yang sangat
mendukung dalam proses pembuatan spesimen ini. Wax berbentuk padat menyerupai sabun berwarna kuning. wax tersebut digunakan untuk melapisi
cetakan dan berfungsi juga sebagai pelekang pada cetakan spesimen yang akan dibuat. Wax tersebut dioleskan pada seluruh bagian permukaan cetakan. Wax
dapat dilihat seperti Gambar 3.11
Gambar 3.11 Wax
Universitas Sumatera Utara
3.3 Persiapan Pembuatan serat TKKS
Serat TKKS ialah serat alami yang terbuat dari tandan kosong kelapa sawit yang merupakan limbah pada proses pengolahan di suatu pabrik kelapa sawit. Pada
penelitian ini serat TKKS dimanfaatkan sebagai unsur penguat komposit yang dihasilkan. Bagian dari tandanan yang banyak mengandung serat atau selulosa
adalah bagian pangkal dan ujungnya yang runcing dan keras. Serat TKKS berfungsi sebagai bahan penguat matrik komposit Polimer busa yang dihasilkan.
Serat TKKS diperoleh dari hasil pengolahan tandan kosong kelapa sawit menjadi
bagian-bagian kecil melalui beberapa tahapan proses. Persiapan pembuatan serat
TKKS adalah : a. Pengadaan serat TKKS dari PT. Perkebunan Nusantara III PTPN-III
b. Karena TKKS tersebut masih dalam bentuk brondolan besar maka TKKS tersebut ditumbuk dan dicabik cabik terlebih dahulu sehinga menghasilkan
beberapa bagian kecil untuk mempermudah larutan NaOH tersebut terlarut dalam serat
c. TKKS yang sudah ditumbuk dan dicabik cabik menghasilkan bagian kecil tersebut kemudian ditempatkan dalam Wadah berbentuk drum sedang
untuk kemudian diproses ke tahap selanjutnya.
3.4 Proses Pelayanan Serat TKKS 3.4.1 Perendaman serat TKKS
Perendaman yang dilakukan pada serat TKKS adalah sebagai berikut : a. Merendam TKKS dengan air bersih untuk mengendapkan kotoran-
kotoran yang ada pada tandan kosong kelapa sawit selama 24 jam. b. Setelah TKKS direndam dan diendapkan selama 24 jam, TKKS yang
akan direndam dengan larutan NaOH tersebut masih terlebih dahulu dicuci dan dibilas lagi dengan air berlebih untuk menghilangkan
kotoran yang masih melekat dalam serat. Proses pembilasan ini diulang dan dilakukan hingga beberapa kali.
Universitas Sumatera Utara
c. TKKS yang akan direndam dengan larutan NaOH ditempatkan dalam wadah berbentuk drum sedang dengan kapasitas drum
±
10-20 kg
Gambar 3.12 Perendaman TKKS dengan larutan NaOH
d. Untuk penelitian ini TKKS yang akan direndam sebanyak 50 kg. Serat tersebut ditimbang dan dimasukan ke dalam masing-masing
drum yang sudah diberi penamaan.Masing-masing drum berisikan TKKS sebanyak 10 kg dengan persentase NaOH dan kemolaran yang
berbeda. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dalam Tabel 3.3 berikut
Tabel 3.3 Perbandingan Perendaman Serat TKKS Nama spesimen
Kapasitas kg
NaOH Jumlah
NaOH ml Kemolaran
Mol L
-1
C1 10
1 150
0,2 C2
10 2
300 0,2
C3 10
3 450
0,2 C4
10 4
600 0,2
C5 10
5 750
0,3
Selanjutnya kedalam masing-masing drum tersebut dilarutkan larutan natrium hidroksida NaOH. NaOH murni berbentuk putih padat
dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50. Larutan ini bersifat lembab cair dan secara spontan menyerap
karbon dioksida dari udara bebas, sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan. Akan tetapi dalam penelitian ini
Universitas Sumatera Utara
larutan NaOH dibuat dengan cara manual yakni mengabungkan NaOH dalam bentuk butiran dengan larutan Aquades. Adapun maksud dari
perlakuan ini adalah untuk meminimalisir larutan NaOH untuk penggunan serat TKKS dalam jumlah yang banyak.Maka untuk
merendam 50 kg serat diperlukan larutan NaOH siap pakai sebanyak ± 7500 ml untuk pemakaian 150 ml setiap 10kg serat dengan kadar NaOH
1 e. Proses perendaman serat TKKS ini memakan waktu selama 24 jam
Setelah direndam dengan larutan NaOH selama 24 jam, serat TKKS tersebut kemudian diangkat lalu dibilas kembali dengan air bersih untuk
kemudian dilanjutkan ke tahap yang selanjutnya yakni proses pengeringan
3.4.2 Pengeringan serat TKKS Proses pengeringan serat TKKS yang sudah mengalami perendaman dan
dibersihkan akan dikeringkan dan dijemur selama 7-10 jam. Proses penjemuran dilakukan diruangan terbuka dan dijemur dibawah terik sinar
matahari dengan suhu berkisar antara 31 C sd 32
C. Tujuan dilakukannya proses penjemuran ini adalah untuk menurunkan kadar air yang masih
terkandung dalam serat TKKS sehingga kondisi TKKS cukup kering untuk diolah menjadi serat.Pengeringan dilakukan di bagian atas gedung
Departemen Teknik Mesin untuk mendapatkan pengeringan serat yang maksimal.
3.4.3 Pencacahan serat TKKS mengunakan mesin pencacah Serat TKKS yang sudah dijemur dan kering selanjutnya dicacah
mengunakan mesin pencacah. Akan tetapi dalam proses ini serat TKKS tersebut terlebih dahulu dipotong-potong lebih dahulu dengan menggunakan
gunting menjadi ukuran kecil yaitu berkisar 3 sd 6 cm sebelum dicacah dengan menggunakan mesin pencacah serat. Hasil dari proses pencacahan
dengan mengunakan mesin pencacah tersebut menghasilkan panjang serat ± 0,1 m s.d 0,8mm.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.13 Proses penjemuran serat TKKS
Gambar 3.14 TKKS yang telah dicacah menurut kadar NaOH
3.5 Proses Pembuatan Spesimen Uji Tekan statik