100
c. Feldsfar bahan alam dari Desa Dolok Matutung Kecamatan Pangaribuan
Kabupaten Tapanuli Utara. d.
Kwarsa bahan alam dari Desa Naga Timbul Kecamatan Parmonangan Kabupaten Tapanuli Utara
e. Karbon dari sekam padi sebagai aditif
f. Air dan Vaseline
Perbandingan bahan yang digunakan dipaparkan seperti tertera pada tabel berikut:
Tabel 3.1 Perbandingan Massa Bahan dengan Massa Aditif Perbandingan Massa Bahan Keramik
No Kaolin
30 gr Clay
30 gr Feldsfar
20 gr Kwarsa
20 gr Aditif
gr
1 0 2 5
3 10 4 15
5 20 6
100 95
90 85
80 70
30
3.3 Prosedur Penelitian
Penelitian ini dilakukan setelah menyiapkan bahan bahan yang dapat menghasilkan keramik yaitu : Kaolin, Clay, Feldsfar dan Kwarsa yang dihaluskan
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
101
hingga berbentuk bubuk dengan ukuran partikel 100 mesh, sedang bahan aditif digunakan agar terbentuk keramik berpori. Setelah terbentuk sampel bahan keramik,
lalu bahan ini dibakar pada suhu tertentu, kemudian dikarakterisasi dengan menggunakan peralatan yang telah direncanakan. Prosedur pembuatan dan
karakterisasi mengikuti diagram alir berikut ini:
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
102
Gambar 3.1 Diagram Alir Prosedur Perlakuan
a. Kaolin
b. Clay
c. Feldsfar
d. Kwarsa
e. Sekam Padi
1 Penggilingan
2 Pengayakan
XRD Mixing tanpa aditif
a,b,c,d Mixing dgn aditif
a,b,c,d,e
Cetak
Sampel
Karakterisasi Uji XRD
Uji Absorbsi Uji Porositas
Uji Densitas Uji Kekerasan
Tanpa filter Pakai filter
Hasil : CO; HC; CO
2
Hasil : CO; HC; CO
2
Dibakar
Uji Tekan
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
103
3.4 Pengolahan Aditif dan Bahan Baku Keramik
3.4.1 Pengolahan aditif keramik berpori
Pembuatan karbon dari sekam padi dilakukan dengan tahapan sebagai berikut: 1.
Pengeringan sekam padi dibawah terik matahari sampai kering 2.
Pengarangan sekam padi dengan menggongseng selama 45 menit. 3.
Penggilingan arang sekam padi 4.
Arang sekam padi yang disebut sebagai karbon diayak dengan ukuran 100 mesh
3.4.2 Pengolahan bahan baku keramik berpori
Bahan baku keramik berpori yang terdiri dari Kaolin, Clay, Feldsfar, dan Kwarsa masih dalam bentuk bongkahan. Bongkahan bongkahan tersebut digiling
halus dengan alat mesin penggiling dan untuk menghaluskan digunakan mortar dan pastel kemudian hasilnya diayak pada ukuran 100 mesh dengan maksud agar butiran
mempunyai ukuran yang seragam. Sebelum keempat bahan baku ini dicampur, terlebih dahulu dianalisa komposisi kimianya dengan menggunakan alat AAS type
AA-680 sedang parameter kisi kristal dianalisa dari hasil XRD.
3.4.3 Pencampuran bahan
Pencampuran bahan dilakukan dengan tujuan untuk memperoleh suatu bagian yang homogen tidak berkelompok pada satu tempat saja, tetapi dapat menyebar
keseluruh bagian bahan. Pencampuran dilakukan dengan menggunakan mixer buatan
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
104
Philips dengan waktu sekali pencampuran selama 30 menit dengan komposisi seperti yang telah ditentukan pada Tabel 3.1
3.4.4 Penimbangan bubuk untuk sampel
Bahan bahan yang telah dicampur ditimbang kemudian massanya dikurangi sebanyak zat aditif yang akan ditambahkan dan cara ini dilakukan mulai dari 5
sampai 30 jumlah aditif seperti apa yang telah ditentukan pada Tabel 3.1.
3.4.5 Pencetakan sampel
Bubuk yang telah dicampur dimasukkan sesuai dengan perbandingan yang telah ditentukan ke dalam wadah, dengan menggunakan mixer dan media air semua
dibiarkan teraduk selama kurang lebih 2 jam sampai campuran merata. Setelah campuran dalam wadah merata, selanjutnya dituang ke dalam 2 jenis cetakan yang
telah diolesi dengan vaselin agar sampel yang sudah kering nantinya mudah dikeluarkan.
Bentuk cetakan sampel tersebut adalah : 1.
Berbentuk silinder dengan diameter dalam pipa besar 3,75 cm dan diameter luar pipa kecil 1,64 cm dengan tinggi pipa besar 6,00 cm sedang
pipa kecil dibuat sedikit lebih tinggi. Kedua pipa digunakan untuk membentuk silinder berongga yang akan digunakan untuk pengujian
absorbsi gas buang pada knalpot kenderaan bermotor.
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
105
2. Berbentuk pelet yang diperoleh dari pipa berdiameter 2,14 cm dan tinggi
1,16 cm yang akan digunakan untuk menguji densitas, porositas, uji tekan, uji kekerasan dan parameter kisi kristal melalui XRD.
Untuk mencetak sampel sampel ini, dilakukan dengan cara memasukkan campuran dalam cetakan yang telah disediakan, dipadatkan dengan cara merojok
dibeberapa bagian agar menjadi padat. Cetakan yang telah diisi dibiarkan selama 20 jam sampai sampel dapat dikeluarkan dari cetakan.
3.4.6 Pengeringan sampel
Setelah cetakan dibuka, sampel yang dikeluarkan disebut sebagai keramik mentah, selanjutnya dikeringkan selama 6 hari di udara bebas untuk mengurangi
kadar air yang terdapat pada sampel selain menghindari kemungkinan sampel melengkung pada saat dibakar.
Sampel sampel yang telah kering diberi nomor, untuk mempermudah pekerjaan selanjutnya. Kemudian sampel tersebut ditimbang dan diukur tebal serta
diameternya untuk mengetahui susut massa dan susut volumnya sebelum dan setelah dibakar.
3.4.7 Pembakaran sampel
Sampel disusun di dalam furnace pemanas lalu dibakar pada suhu 1100 C
intensif selama 2 jam dan dilakukan holding time penahanan selama 2 jam.
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
106
3.4.8 Pendinginan sampel
Setelah tercapai suhu 1100 C dan dipertahankan selama 2 jam kemudian
dilakukan pendinginan hingga suhu kamar yaitu dengan meng off kan furnace tanpa membukanya pendinginan di dalam furnace. Hal ini dilakukan untuk menghindari
kemungkinan retak retak pada sampel yang diakibatkan oleh panas yang berobah tiba tiba. Setelah tercapai suhu kamar di dalam furnace maka furnace dapat dibuka untuk
mengambil sampel untuk dianalisis. Skema pemanasan dan pendinginan sampel dilakukan dengan cara mengikuti diagram berikut ini:
Gambar 3.2 Diagram Pemanasan dan Pendinginan Sampel
3.5 Karakterisasi
Karakterisasi bahan keramik berpori pada penelitian ini meliputi: susut volum, susut massa, densitas, porositas, kuat tekan, kekerasan, uji absorbsi dan parameter
kisi kristal melalui XRD. C
1100
28 2
4 20
Waktu jam
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
107
3.5.1 Susut Bakar
Sampel sampel yang dibakar mengalami susut bakar yang berbeda sesuai dengan kandungan air yang ada pada bahan keramik. Susut bakar menyebabkan
hilangnya air yang dikandung bahan keramik dan butiran yang saling mengikat. Kekosongan bekas zat cair akan diisi oleh zat zat pelebur, hal ini yang menyebabkan
massa dan volum menjadi kecil. Penyusutan volum sampel diketahui dari hasil selisih pengukuran untuk
masing masing diameter dan tebal sampel sebelum dan sesudah pembakaran. Alat ukur yang digunakan adalah jangka sorong. Untuk mengetahui susut massa dilakukan
dengan mengukur selisih massa sebelum dan sesudah pembakaran yang ditimbang dengan menggunakan neraca analitis.
3.5.2 Densitas
Nilai densitas dari setiap sampel untuk masing masing bentuk dan masing masing ukuran ditentukan melalui perbandingan massa dengan volum yang
dinyatakan dalam persamaan 2.3
3.5.3 Porositas
Pengukuran porositas dilakukan dengan cara yang sangat sederhana, yakni dengan cara merendam sampel kedalam air selama ± 72 jam pada suhu dan tekanan
ruang. Setelah tercapai waktu tersebut, sampel di lap kemudian ditimbang massanya dengan menggunakan neraca analitis. Nilai porositas setiap sampel diperoleh dari
perhitungan dengan menggunakan persamaan 2.4
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
108
3.5.4 Kekuatan terhadap tekanan
Pengujian kekuatan tekan dilakukan secara manual dengan meletakkan sampel pada permukaan yang datar, di atas sampel yang diatur hingga tepat berada
pada bagian tengahnya diletakkan beban tekan secara perlahan lahan dengan penambahan beban tekan sambil dilakukan pengamatan sampai sampel tersebut pecah
dan dicatat nilai beban maksimum yang dipikul sampel. Besar kuat tekan tiap sampel ditentukan melalui persamaan 2.5.
3.5.5 Kekerasan
Pengujian kekerasan dilakukan dengan alat digital Equotip Hardness Tester, dimana hasilnya dapat dibaca secara langsung dan diperoleh dalam satuan HB
Hardness of Brinnel yang dapat dikorelasikan nilainya ke satuan Hardness of Vickers dengan menggunakan tabel yang tertera pada lampiran.
3.5.6 Uji absorbsi
Prosedur kerja yang dilakukan untuk memperoleh data kemampuan sampel mengabsorbsi gas buang kenderaan bermotor adalah:
1. Menempatkan sensor analyser gas pada knalpot kenderaan yang sedang
dihidupkan mesinnya, tanpa sampel. Gas yang dihasilkan oleh kenderaan diukur banyaknya gas CO, HC dan CO
2
.
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
109
2. Menempatkan sampel sebagai filter di dalam knalpot beserta sensor. Dengan
menghidupkan mesin kenderaan maka pada alat gas analyser akan dapat diukur banyaknya gas CO, HC dan CO
2
yang dilewatkan dari filter. 3.
Besarnya persentase gas buang kenderaan bermotor yang diserap oleh setiap sampel dapat dihitung dengan persamaan 2.7
3.5.7 Analisis menggunakan x-
ray diffraction
Analisa difraksi sinar-X untuk sampel dilakukan dengan cara yang sama seperti pada analisa bahan baku. Analisa difraksi sinar-X dilakukan untuk mengetahui
perubahan pola difraksi akibat campuran dan penambahan bahan aditif karbon dari sekam padi. Besaran besaran yang diperlukan adalah letak puncak puncak dan
intensitas relatifnya serta data indeks Miller yang digunakan untuk mengetahui parameter kisi dan selanjutnya digunakan untuk mengetahui struktur kristal dari
bahan tersebut.
3.6 Variabel Penelitian
Pada penelitian ini yang menjadi variabel tetap adalah persentasi gas radikal CO, HC dan CO
2
hasil filter oleh keramik, sedang variabel bebas adalah keramik yang menggunakan aditif yang berbeda beda.
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
110
3.7 Teknik Analisis Data
Data dari hasil uji bahan keramik dengan aditif tertentu untuk pengujian susut massa, susut volum, densitas, porositas, uji tekan, kekerasan, uji absorbsi dan hasil
XRD, disajikan dalam bentuk tabel dan grafik yang selanjutnya dianalisis menurut hasil masing masing pengukuran.
Debora Rospita Sihite: Pembuatan Dan karakterisasi Bahan Keramik Berpori Dengan Aditif Sekam Padi Yang Digunakan Sebagai Filter Gas Buang, 2008.
USU e-Repository © 2008
111
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil dan Pembahasan Karakterisasi
