BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat Penelitian
Tempat penelitian didasarkan pada tahapan pelaksanaan penelitian. Adapun tahapan penelitian ini yakni pencetakan sampel, pengujian sifat mekanik dan
pengujian sifat fisis dilakukan di Laboratorium Material Test PTKI Medan, karakterisasi bahan dan sampel menggunakan SEM EDX dan XRD dilakukan di
Laboratorium Fisika Material Universitas Negeri Medan dan pengujian emisi dilakukan di Bengkel PT. Auto 2000 Jl. Sisingamangaraja No. 8, Medan.
3.2 Peralatan dan Bahan 3.2.1 Peralatan
1. Furnace
: untuk membakar sampel. 2.
Ayakan 100 mesh: untuk mengayakmenyaring bahan-bahan hingga didapat ukuran butir 100 mesh.
3. Cetakan: untuk mencetak sampel.
4. Spatula: untuk mengaduk bahan agar tercampur homogen.
5. Neraca Digital: untuk mengukur massa bahan.
6. Vickers Hardness Tester
: untuk mengukur tingkat kekerasan sampel. 7.
X-Ray Diffraction XRD: untuk mengetahui struktur sampel.
8. Scanning Electron Microscope – Energy Dispersive X-Ray
SEM EDX: untuk mengetahui komposisi dari debu vulkanik Gunung Sinabung dan
untuk mengetahui gambar mikro dari sampel. 9.
Gelas Ukur: untuk mengukur jumlah bahan yang akan digunakan dan sebagai tempat untuk merendam sampel guna menguji porositas sampel.
10. Maekawa Testing Machine
: untuk menguji kuat tekan dan proses kompaksi sampel..
11. Jangka sorong: untuk mengukur dimensi sampel.
12. Satu unit sepeda motor Honda Vario tahun keluaran 2008.
13. Gas analyzer: untuk mengetahui kadar emisi gas dari kendaraan.
Universitas Sumatera Utara
3.2.2 Bahan
1. Debu vulkanik Gunung Sinabung dari desa Berasitepu, Jalan Tiga
Nderket, Kab. Karo, Sumatera Utara. 2.
Karbon aktif 3.
Feldspar 4.
Kaolin 5.
Aquades
Persentase bahan yang digunakan tertera pada tabel 3.1 sebagai berikut:
Tabel 3.1 Persentase Bahan yang Digunakan No.
Kaolin 50 gr
Feldspar 20 gr
Karbon Aktif 10 gr
Debu Sinabung gr
1 100
2 95
5 3
90 10
4 85
15 5
80 20
3.3 Prosedur Penelitian 3.3.1 Pengolahan Bahan Baku Keramik Berpori
3.3.1.1 Pengolahan Debu Vulkanik Gunung Sinabung
Bahan debu vulkanik yang dikumpulkan harus dikeringkan dahulu. Pengeringan debu vulkanik dilakukan dalam inkubator buatan dengan
menggunakan delapan buah bola lampu selama dua hari. Panas yang dihasilkan dari rangkaian bola lampu mampu menguapkan sisa kandungan air yang
terdapat dalam debu vulkanik. Setelah debu vulkanik kering, dilakukan analisa komposisi kimia dengan menggunakan alat SEM-EDX.
3.3.1.2 Pembutiran Bahan
Bahan-bahan seperti kaolin, feldspar, karbon aktif dan debu vulkanik dilakukan penyeragaman dan pengayakan ukuran butir sebesar 100 mesh dengan alat
ayakan
Universitas Sumatera Utara
3.3.2 Pencampuran Bahan
Bahan-bahan yang telah dianalisa kandungan kimianya, kemudian dilakukan pencampuran dengan alat mixer sesuai besar persentase pada tabel 3.1.
3.3.3 Pencetakan Sampel
Setelah semua bahan dicampur sesuai porsi yang telah ditentukan, langkah selanjutnya yaitu bahan-bahan yang berbentuk serbuk ditambahkan dengan air
dengan cara disemprotkemudian diaduk hingga merata. Kemudian adonan dimasukkan kedalam cetakan dimana sebelumnya cetakan telah diolesi vaselin
agar sampel yang telah kering nantinya mudah dikeluarkan. Cetakan yang telah diisi dibiarkan selama 20 jam sampai sampel dapat dikeluarkan dari cetakan.
Adapun dimensi dari sampel yang dicetak yaitu: diameter luar 1,93 cm dan diameter dalam 1,43 cm.
3.3.4 Pengeringan Sampel
Setelah cetakan dibuka, sampel yang dikeluarkan disebut sebagai keramik mentah, selanjutnya dikeringkan selama 6 hari diudara 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 sebelum dan setelah dibakar.
3.3.5 Pembakaran Sampel
Sampel dibakar didalam furnace tungku lalu dibakar hingga mencapai suhu 1100
o
C secara intensif dan dilakukan holding time penahanan selama 4 jam.
3.3.6 Pendinginan Sampel
Setelah tercapai suhu 1100
o
C dan dipertahankan selama 4 jam kemudian dilakukan pendinginan hingga mencapai suhu kamar yaitu dengan mematikan
furnace tanpa membukanya pendinginan di dalam fuenace. Hal ini dilakukan
untuk menghindari kemungkinan retak pada sampel yang diakibatkan oleh
Universitas Sumatera Utara
perubahan panas secara tiba-tiba. Setelah tercapa kamar, maka furnace dapat dibuka untuk mengambil sampel untuk dianalisis.
3.3.7 Karakterisasi
Karakterisasi bahan keramik berpori pada penelitian ini meliputi: a.
Susut massa, densitas, porositas masing-masing dilakukan dengan metode sesuai formula nomor 2.1, 2.2 dan 2.6
b. Kuat tekan dilakukan dengan pengujian menggunakan alat Maekawa Testing
Machine :pengujian kekerasan dilakukan dengan menggunakan alat Vickers
Hardness Tester .
c. Uji absorbsi dilakukan dengan menempatkan sampel kedalam knalpot dan
diukur emisinya dengan menggunakan alat Gas Analyzer. d.
Uji mikrostruktur dengan alat XRD dan uji gambar mikro dan unsur dengan SEM EDX dan pada sampel dengan komposisi terbaik.
3.4 Diagram Alir
Adapun diagram alir flowchart dari penelitian ini, yaitu sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
Universitas Sumatera Utara
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Susut Massa
Data hasil pengukuran terhadap massa sampel sebelum dan setelah dibakar Lampiran A.1 diperoleh dengan menggunakan persamaan 2.6, yaitu seperti
yang tertera pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Susut Massa
No. Debu Vulkanik
Gunung Sinabung M
gr M
a
gr Susut Massa
1 10,12
7,77 23,22
2 5
10,16 7,95
21,75 3
10 10,24
8,14 20,50
4 15
10,26 8,29
19,20 5
20 10,20
8,38 17,84
Persentase susut massa pada sampel berkisar antara 17,84–23,22 . Setiap penambahan 5 debu vulkanik Gunung Sinabung, terdapat penurunan susut
massa sebesar 1-2 . Adapun grafik hubungan terhadap penambahan debu vulkanik Gunung Sinabung dan susut massa ditunjukkan pada gambar 4.1.
Gambar 4.1 Grafik Susut Massa – Persentase Debu Vulkanik Gunung Sinabung 15
16 17
18 19
20 21
22 23
24
5 10
15 20
Su su
t Mas sa
Debu Vulkanik Gunung Sinabung Susut Massa Vs. Debu Vulkanik Gunung Sinabung
Universitas Sumatera Utara
Dari Gambar 4.1 terlihat bahwa semakin besar penambahan persentase debu vulkanik Gunung Sinabung yang diberikan, maka akan semakin kecil persentase
susut massanya. Terlihat bahwa persentase susut massa relatif turun secara linier seiring dengan bertambahnya persentase debu vulkanik Gunung Sinabung. Hal ini
dimungkinkan karena berkurangnya persentase karbon yang menguap akibat pembakaran pada suhu 1100
o
C sehingga atom-atom Silika dari debu vulkanik Gunung Sinabung dapat mengisi kekosongan yang ditinggalkan atom karbon.
4.2 Susut Volum Susut Bakar
Kategori