Efek Komposisi Zeolit-Serbuk Kayu dan Suhu Sintering Terhadap Karakteristik Dalam Pembuatan Keramik Berpori Dengan Menggunakan PVA Sebagai Perekat

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

EFEK KOMPOSISI ZEOLIT - SERBUK KAYU DAN SUHU SINTERING
TERHADAP KARAKTERISTIK DALAM PEMBUATAN KERAMIK BERPORI
DENGAN MENGGUNAKAN PVA SEBAGAI PEREKAT

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

KATRIN AFRIANITA P
050801055

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010

Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

LEMBAR PENGESAHAN

EFEK KOMPOSISI ZEOLIT-SERBUK KAYU DAN SUHU SINTERING TERHADAP
KARAKTERISTIK DALAM PEMBUATAN KERAMIK BERPORI DENGAN
MENGGUNAKAN PVA SEBAGAI PEREKAT

Oleh :

KATRIN AFRIANITA P
050801055

Disetujui Oleh :

Drs. Pardamean sebayang,M.Si
NIP : 19550105.198303.1.003

Diketahui Oleh :
Kepala Pusat Penelitian Fisika
PPF-LIPI

Dr.Ing.Priyo Sardjono
NIP: 19531230.197903.1.003

2
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

PERSETUJUAN

Judul

:
EFEK
KOMPOSISI
ZEOLIT

SERBUK
KAYU DAN
SUHU
SINTERING TERHA
DAP
KARAKTERISTIK
DALAM
PEMBUATAN
KERAMIK BERPORI DENGAN MENGGUNAKAN
PVA
SEBAGAI PEREKAT
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: KATRIN AFRIANITA PASARIBU
NIM
: 050801055
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA
Departemen : FISIKA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
(FMIPA)
UNIVERSI
TAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di
Medan, 23 Februari 2010

Diketahui
Departemen Fisika FMIPA USU

Pembimbing

Dr.Marhaposan Situmorang

Drs.Kerista Sebayang,MS

NIP:195510301980031003

NIP: 195806231986011001

3
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

PERNYATAAN

EFEK KOMPOSISI ZEOLIT - SERBUK KAYU DAN SUHU SINTERING
TERHADAP KARAKTERISTIK DALAM PEMBUATAN KERAMIK BERPORI
DENGAN MENGGUNAKAN PVA SEBAGAI PEREKAT

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan
dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 19 Februari 2010

KATRIN AFRIANITA
050801055

4
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang Maha Pemurah lagi
Maha Penyayang yang telah memberikan Rahmat, Karunia dan Bimbingan-Nya sehingga
penulis dapat menyelesaikan tulisan yang berjudul Efek Komposisi Zeolit-Serbuk Kayu
dan Suhu Sintering Terhadap Karakteristik Dalam Pembuatan Keramik Berpori Dengan
Menggunakan PVA Sebagai Perekat Yang dilaksanakan di Laboratorium Rekayasa
Material Keramik dan Gelas LIPI Serpong, Tangerang sesuai dengan waktu yang telah di
tetapkan.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Drs. Kerista Sebayang,MS selaku
Dosen Pembimbing penulis yang telah banyak memberikan waktu dan bimbingan kepada
penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini, serta Prof.Drs Pardamean Sebayang,M.Si ,
Ir. Muljadi, M.Si, Anggito P Tetuko,S.T, Deni S Khaerudini, S.Si, Lukman Paris ,Amd
dan

Denny

Mahadi

selaku

pembimbing

lapangan

yang

telah

memberikan

bimbingan,waktu dan tenaga kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan
terimakasih juga penulis ucapkan kepada Drs. Chandra Nur,M.Sc, kepada Ketua dan
Sekretaris Jurusan Departemen Fisika DR. Marhaposan Situmorang dan Dra Justinon,
M.Si, Dekan FMIPA USU Prof.Eddy Marlianto,M.Sc serta semua Staff Pengajar dan
Pegawai Departemen Fisika FMIPA USU.
Tidak lupa pula penulis ucapkan terimakasih kepada semua mahasiswa Fisika S-1
khususnya stambuk 2005 ( Toni Apriantono Manik, Flora Hutagalung, Febriantono
Siboro, Fernando S, Try Eko, Espol S, Erwin S, Nisa, Widya Tutik, Shinta In The Genk,
Nelly In The Genk, Teman-teman Fikoli, Ka Aisyah, S.Si) dan adik-adikku di Fisika
2008 (Eben,Rony,Martin,Andes,Nia,Mangara,Tere,Elisabet dll) dan juga Sahabat-sahabat
ku yang selalu member semangat buat ku ( Dian Frisca,Wita Marta, Duma S, Maria, Ka
Mely,S.T, bang Arga,S.T). Akhirnya tidak terlupakan ucapan terima kasih kepada yang
paling kucinta dan ku sayang Ayahanda ST Pasaribu dan Ibunda tersayang Idaria P dan
seluruh keluarga besar ku dan adik-adikku ( yang tidak dapat disebutkan satu persatu,
penulis ucapkan banyak terima kasih.

5
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

EFEK KOMPOSISI ZEOLIT - SERBUK KAYU DAN SUHU SINTERING
TERHADAP KARAKTERISTIK DALAM PEMBUATAN KERAMIK BERPORI
DENGAN MENGGUNAKAN PVA SEBAGAI PEREKAT

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian pembuatan keramik berpori berbasis zeolit dengan aditif
serbuk kayu dengan tahapan : penggilingan dengan ball mill selama 24 jam, pengeringan
di dalam oven pada suhu 100°C selama 3 jam, pengayakan hingga lolos 100 mesh.
Penambahan serbuk kayu divariasi mulai dari 10, 20, 30, 40, dan 50 % massa, diaduk
dengan perekat PVA menjadi benda uji dengan cara tekan, kemudian disinter pada suhu
900, 1000, dan 1100°C. Karakterisasi yang dilakukan meliputi: densitas, susut bakar,
porositas, penyerapan air, koefisien ekspansi termal, kuat patah, kuat tekan, analisa XRD
dan SEM. Keramik berpori yang dihasilkan mempunyai nilai: densitas berkisar antara
1,704 -2,303 g/cm3 ,susut bakar : 6,55 – 54,096 %, porositas : 25,556 – 82,033 %,
penyerapan air : 11,08 – 48,13 % , koefisien ekspansi termal : 4-6 x 10 -6/oC, kekuatan
patah: 0,851 – 17,859 MPa, dan kekuatan tekan : 573 – 8,396 MPa. Kondisi optimum
adalah komposisi 30% serbuk kayu dengan 70 % zeolit pada suhu sintering 1000 oC,
menghasilkan fasa mullite dengan stuktur kristal orthorhombic dengan analisa XRD.
Sedangkan hasil pengamatan SEM menunjukkan bahwa keramik berpori mempunyai
ukuran pori sekitar 0,25 – 5,25 m dan distribusi partikel relatif tidak merata.

6
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

THE EFFECTS OF ZEOLIT - WOOD POWDER COMPOSITION AND
TEMPERATURE OF SINTERING FOR CHARACTERISTICS IN MAKING
POUROUS CERAMIC WITH PVA

ABSTRACT

A research has done bases on zeolit and additive wood powder by using ball mill along as
24 hours ,dried in the oven at 100°C for 3 hours, sieved until through out 100 mesh. The
next step, that wood powder variation in 10, 20, 30, 40, and 50 % (massa) of wood
powder, then sintering at temperatur 900, 1000, dan 1100°C. The sample has already
burning ready to have test the density, burned shrinking, porosity, water absorbtion,
coefficient of thermal expantion, bending strength, compressive strength, XRD and SEM
analysis. From the measure result showed the density between 1,704 -2,303 gr/cm3

,

burned shrinking : 6,55 – 54,096 %, porosity : 25,556 – 82,033 %, water absorbtion :
11,08 – 48,13 %, coefficient of thermal expantion : 4 – 6 x 10 -6/oC, bending strength :
0,851 – 17,859 MPa, compressive strength : 573 – 8,396 MPa. From some of sample
have been made, shown optimum condition is 30% wood powder and 70 % zeolit at
temperatur of sintering is1000 oC, have mullite fase in cristal orthorhombic system by
XRD test. SEM test show that porous ceramic have pour size 0,25 – 5,25 m and the
distribution is not same.

7
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

DAFTAR ISI

Halaman
Pengesahan .......................................................................................
Persetujuan .....................................................................................
Pernyataan .....................................................................................
Penghargaan ...................................................................................
Abstrak ............................................................................................
Abstract ..........................................................................................
Daftar Isi ........................................................................................
Daftar Tabel ...................................................................................
Daftar Gambar ...............................................................................

ii
iii
iv
v
vi
vii
viii
x
xi

Bab I Pendahuluan
1.1. Latar Belakang .............................................................
1.2. Tujuan Penelitian .........................................................
1.3. Batasan Masalah ..........................................................
1.4. Manfaat Penelitian ........................................................
1.5. Tempat Penelitian .........................................................
1.6. Sistematika Penulisan ...................................................

1
3
3
4
4
5

Bab II Tinjauan Pustaka
2.1. Zeolit .............................................................................
2.1.1. Struktur
........................................
2.2. Serbuk Gergaji Kayu ...................................................
2.3. Keramik Berpori ............................................................
2.3.1. Aplikasi Keramik Berpori .......................................
2.3.2. Karakteristik Keramik Berpori ...............................
2.3.2.1 Sifat Fisis ...........................................................
2.3.2.1.1. Susut Bakar ...............................................
2.3.2.1.2. Densitas .....................................................
2.3.2.1.3. Porositas ....................................................
2.3.2.1.4. Penyerapan Air...........................................
2.3.2.1.5. Koefisien Ekspansi Termal .......................
2.3.2.2 Sifat Mekanik ...................................................
2.3.2.2.1. Kuat Patah .................................................
2.3.2.2.2. Kuat Tekan ...............................................
2.4. Analisa Mikrostruktur .................................................
2.4.1 SEM .......................................................................
2.5. Analisa Struktur Kristal ..............................................
2.5.1. XRD ( X – Ray Diffraction )...................................

6
dan Sifat Zeolit
7
8
11
11
12
12
12
13
14
14
15
15
15
16
16
16
18
20

8
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

Bab III Metodelogi Penelitian
3.1. Alat dan Bahan .........................................................
3.1.1. Alat.......................................................................
3.1.2. Bahan..................................................................
3.2. Diagram alir................................................................
3.3. Variabel eksperimen....................................................
3.3.1. Variabel Penelitian................................................
3.3.2. Variabel Percobaan yang Diuji.............................
3.4. Prosedur Penelitian.......................................................
3.5. Pengujian Sampel.........................................................
3.5.1. Pengujian Sifat Fisis...........................................
3.5.1.1. Susut Bakar..................................................
3.5.1.2. Densitas, Porositas dan Penyerapan Air......
3.5.1.3. Koefisien Ekspansi Termal...........................
3.5.2. Pengujian Sifat mekanik.....................................
3.5.2.1. Kuat Patah....................................................
3.5.2.2. Kuat Tekan...................................................
3.5.3. Pengujian Mikrostruktur.....................................
3.5.3.1. SEM......................................................... ...
3.5.4. Pengujian Struktur.............................................
3.5.4.1. Difraksi Sinar X ( X-Ray Diffraction)..........

22
22
23
24
25
25
25
26
30
30
30
30
31
32
32
33
33
33
34
34

Bab IV Hasil Dan Pembahasan
4.1. Sifat Fisis..............................................................
4.1.1. Susut Bakar...................................................
4.1.2. Densitas,Porositas dan Penyerapan air............
4.1.3. Koefisien Ekspansi termal..............................
4.2. Sifat Mekanik........................................................
4.2.1. Kuat Patah......................................................
4.2.2. Kuat Tekan......................................................
4.3. Analisa Mikrostruktur...........................................
4.3.1. SEM................................................................
4.4. Analisa Struktur Kristal........................................
4.4.1. Analisa Kualitatif XRD................................

36
36
42
50
60
60
63
66
66
68
68

Bab V KESIMPULAN DAN SARAN..................................
5.1. Kesimpulan...........................................................
5.2. Saran.....................................................................

75
75
76

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A
LAMPIRAN B
LAMPIRAN C

Gambar Bahan Percobaan
Gambar Peralatan Percobaan
JCPDS International Centre for Diffraction Data

9
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 1.1

Variasi komposisi pembuatan keramik berpori

3

berbasis zeolit dan serbuk kayu
Tabel 2.1

Komposisi Zeolit Pahae

7

Tabel 2.2

Berat Jenis beberapa Jenis Kayu di Indonesia

9

Tabel 2.3

Klasifikasi Zeolit

19

Tabel 3.1

Komposisi Bahan Pembuatan keramik berpori

27

dengan perekat PVA
Tabel 4.1

Data Volume Sampel Keramik Berpori Sebelum Sintering

37

Tabel 4.2

Data Volume Sampel Keramik Berpori Setelah Sintering

38

Tabel 4.3

Data Susut Bakar Keramik Berpori

39

Tabel 4.4

Data Pengujian Densitas,Porositas,dan Penyerapan Air
Sampel Keramik Berpori

44

Tabel 4.5

Data Ekspansi Termal 70% Zeolit + 30% Serbuk Kayu (900 oC)

51

Tabel 4.6

Data Ekspansi Termal 70% Zeolit + 30% Serbuk Kayu (1000 oC)

53

Tabel 4.7

Data Ekspansi Termal 70% Zeolit + 30% Serbuk Kayu (1100 oC)

55

Tabel 4.8

Data Pengujian Kuat Patah Sampel Keramik Berpori

61

Tabel 4.9

Data Pengujian Kuat Tekan Sampel Keramik Berpori

64

Tabel 4.10 Analisa XRD Zeolit Alam Pahae

69

Tabel 4.11 Data XRD Pada suhu 1000 oC

71

Tabel 4.12 Data XRD Pada suhu 1100 oC

73

10
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 2.1

Struktur Zeolit

7

Gambar 2.2

Tanaman Sengon

10

Gambar 2.3

Diagram Scanning Electron Microscope (SEM)

17

Gambar 2.4

Tetrahedra Alumina dan Silika (TO4) pada struktur Zeolit

18

Gambar 2.5

Unit Bangunan Struktur Zeolit

21

Gambar 2.6

Difraksi Bidang Kristal

21

Gambar 3.1

Trend Pembakaran ( Sintering ) sampel

29

Gambar 3.2

Sampel uji kuat patah yang diletakkan

32

diantara lempengan penekan
Gambar 3.3

Skema alat uji XRD

34

Gambar 4.1

Pengaruh Penambahan Zeolit-Serbuk Kayu dan Kenaikan
Suhu Sintering terhadap Susut Bakar Keramik Berpori

Gambar 4.2

Gambar 4.3

41

Pengaruh Penambahan Zeolit-Serbuk Kayu dan Kenaikan
Suhu Sintering terhadap Densitas Keramik Berpori

45

Pengaruh Penambahan Zeolit-Serbuk Kayu dan Kenaikan

47

Suhu Sintering terhadap Porositas Keramik Berpori
Gambar 4.4

Proses Sintering

48

Gambar 4.5

Pengaruh Penambahan Zeolit- Serbuk Kayu dan Kenaikan
Suhu Sintering terhadap Penyerapan Air Keramik Berpori

Gambar 4.6

Pengaruh Suhu Terhadap Pertambahan panjang

Gambar 4.7

Pengaruh Suhu Terhadap Pertambahan panjang Pada Komposisi

Gambar 4.8

Gambar 4.9

49

Pada komposisi zeolit Zeolit 70 % dan serbuk kayu 30 % (900 °C) 58

Zeolit 70 % dan Serbuk Kayu 30 % (1000 °C)

59

Pengaruh Suhu Terhadap Pertambahan Panjang Pada Komposisi
Zeolit 70 % dan Serbuk Kayu 30 % (1100 °C)

59

Pengaruh Penambahan Zeolit-Serbuk Kayu dan
Suhu Sintering terhadap Kuat Patah Keramik Berpori

59

11
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

Gambar 4.10

Pengaruh Penambahan Zeolit-Serbuk Kayu dan Suhu
Sintering terhadap Kuat Tekan Keramik Berpori

Gambar 4.11

Hasil SEM Perbesaran 2500 X sampel dengan Komposisi
30 % serbuk kayu dan 70 % Zeolit 1000 oC

Gambar 4.12

65

66

Hasil SEM Perbesaran 5000 X sampel Komposisi
30 % Serbuk Kayu dan 70 % Zeolit Suhu 1000 oC

66

Gambar 4.13

Pembentukan Fasa dari Bahan Zeolit Alam

70

Gambar 4.14

Pembentukan Fasa pada sampel dengan Komposisi
Serbuk Kayu : Zeolit ( 30 : 70%) pada suhu 1000 oC

Gambar 4.15

72

Pembentukan Fasa pada sampel dengan Komposisi
Serbuk Kayu : Zeolit ( 30 : 70% pada suhu 1100 oC

74

12
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

EFEK KOMPOSISI ZEOLIT - SERBUK KAYU DAN SUHU SINTERING
TERHADAP KARAKTERISTIK DALAM PEMBUATAN KERAMIK BERPORI
DENGAN MENGGUNAKAN PVA SEBAGAI PEREKAT

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian pembuatan keramik berpori berbasis zeolit dengan aditif
serbuk kayu dengan tahapan : penggilingan dengan ball mill selama 24 jam, pengeringan
di dalam oven pada suhu 100°C selama 3 jam, pengayakan hingga lolos 100 mesh.
Penambahan serbuk kayu divariasi mulai dari 10, 20, 30, 40, dan 50 % massa, diaduk
dengan perekat PVA menjadi benda uji dengan cara tekan, kemudian disinter pada suhu
900, 1000, dan 1100°C. Karakterisasi yang dilakukan meliputi: densitas, susut bakar,
porositas, penyerapan air, koefisien ekspansi termal, kuat patah, kuat tekan, analisa XRD
dan SEM. Keramik berpori yang dihasilkan mempunyai nilai: densitas berkisar antara
1,704 -2,303 g/cm3 ,susut bakar : 6,55 – 54,096 %, porositas : 25,556 – 82,033 %,
penyerapan air : 11,08 – 48,13 % , koefisien ekspansi termal : 4-6 x 10 -6/oC, kekuatan
patah: 0,851 – 17,859 MPa, dan kekuatan tekan : 573 – 8,396 MPa. Kondisi optimum
adalah komposisi 30% serbuk kayu dengan 70 % zeolit pada suhu sintering 1000 oC,
menghasilkan fasa mullite dengan stuktur kristal orthorhombic dengan analisa XRD.
Sedangkan hasil pengamatan SEM menunjukkan bahwa keramik berpori mempunyai
ukuran pori sekitar 0,25 – 5,25 m dan distribusi partikel relatif tidak merata.

6
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

THE EFFECTS OF ZEOLIT - WOOD POWDER COMPOSITION AND
TEMPERATURE OF SINTERING FOR CHARACTERISTICS IN MAKING
POUROUS CERAMIC WITH PVA

ABSTRACT

A research has done bases on zeolit and additive wood powder by using ball mill along as
24 hours ,dried in the oven at 100°C for 3 hours, sieved until through out 100 mesh. The
next step, that wood powder variation in 10, 20, 30, 40, and 50 % (massa) of wood
powder, then sintering at temperatur 900, 1000, dan 1100°C. The sample has already
burning ready to have test the density, burned shrinking, porosity, water absorbtion,
coefficient of thermal expantion, bending strength, compressive strength, XRD and SEM
analysis. From the measure result showed the density between 1,704 -2,303 gr/cm3

,

burned shrinking : 6,55 – 54,096 %, porosity : 25,556 – 82,033 %, water absorbtion :
11,08 – 48,13 %, coefficient of thermal expantion : 4 – 6 x 10 -6/oC, bending strength :
0,851 – 17,859 MPa, compressive strength : 573 – 8,396 MPa. From some of sample
have been made, shown optimum condition is 30% wood powder and 70 % zeolit at
temperatur of sintering is1000 oC, have mullite fase in cristal orthorhombic system by
XRD test. SEM test show that porous ceramic have pour size 0,25 – 5,25 m and the
distribution is not same.

7
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Zat padat yang memiliki pori merupakan teknologi yang sangat penting karena
kemampuan zat padat tersebut bereaksi dengan gas dan zat cair tidak hanya di bagian
permukaan, tetapi diseluruh bagian. Dalam penulisan skripsi ini, penulis akan
membahas mengenai pemanfaatan zat padat berpori yaitu keramik berpori, dengan
memanfaatkan bahan alam dengan menggunakan zeolit dan serbuk kayu . Alasan
penggunaan zeolit sebagai salah satu bahan penyusun dikarenakan struktur zeolit yang
berpori dengan molekul air didalamnya, melalui pemanasan menyebabkan molekul air
mudah lepas sehingga menjadikan zeolit spesifik sebagai adsorben, molecular sieving,
penukar ion, dan katalisator (F.A Mumpton dan L.B Sand, 1978). Kebutuhan manusia
akan kayu sebagai bahan bangunan baik untuk keperluan konstruksi, dekorasi, maupun
furniture terus meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk. Kebutuhan
kayu untuk industri perkayuan di Indonesia diperkirakan sebesar 70 juta m3 per tahun
dengan kenaikan rata-rata sebesar 14,2 % per tahun sedangkan produksi kayu bulat
diperkirakan hanya sebesar 25 juta m3 per tahun, dengan demikian terjadi defisit sebesar
45 juta m3 ( Priyono SKS, 2001) . Hal ini menunjukkan bahwa sebenarnya daya
dukung hutan sudah tidak dapat memenuhi kebutuhan kayu. Keadaan ini diperparah
oleh adanya konversi hutan alam menjadi lahan pertanian, perladangan berpindah,
kebakaran hutan, praktek pemanenan yang tidak efisen dan pengembangan infrastruktur
yang diikuti oleh perambahan hutan. Data Departemen Kehutanan dan Perkebunan
tahun 1999/2000 menunjukkan bahwa produksi kayu lapis Indonesia mencapai 4,61
juta m3 sedangkan kayu gergajian mencapai 2,06 juta m3. Dengan asumsi limbah yang
dihasilkan mencapai 61% maka diperkirakan limbah kayu yang dihasilkan mencapai

13
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

lebih dari 5 juta m3 (Departemen Kehutanan Dan Perkebunan, 2000). Adapun
limbah berupa serbuk gergaji pemanfaatannya masih belum optimal. Sebagai contoh
adalah pada industri penggergajian di Jambi yang berjumlah 150 buah yang
kesemuanya terletak ditepi sungai Batanghari, limbah kayu gergajian yang dihasilkan
dibuang ke tepi sungai tersebut sehingga terjadi proses pendangkalan dan pengecilan
ruas sungai ( Pari G, 2002).
Beberapa penelitian mengenai pembuatan keramik berpori dengan bahan zeolit
atau serbuk kayu antara lain : Penelitian yang dilakukan pada tahun 2006 dengan
pembuatan keramik berpori melalui pencetakan dengan tekanan sebesar 60 kg/cm2,
pada suhu bakar 600, 700, 800, 900 dan 1000 oC selama 3 jam, didapat hasil sebagai
berikut: Dari analisis XRD maupun SEM dapat diamati bahwa struktur zeolit
terdestruksi pada suhu bakar 1000 oC, angka pori keramik yang dihasilkan cukup tinggi
yaitu berkisar antara 30,4 % - 48,41%, angka pori tertinggi dicapai pada suhu bakar 800
o

C, daya serap air berkisar antara 31,11% - 40,36%, demikian juga daya serap tertinggi

dicapai juga oleh keramik dengan suhu bakar 800 oC. Penelitian keramik berpori
dengan menggunakan serbuk kayu sebagai aditif juga telah dilakukan pada tahun 2008
dengan komposisi bahan dasar keramik yang digunakan kaolin 30%, feldsfar 30%, clay
20% dan kuarsa 20% serta aditif serbuk kayu damar dengan berbagai komposisi 5%,
10%, 15%, 20% dan 30%. Semua bahan berukuran 100 mesh dibentuk menjadi sampel
berbentuk silinder dengan cara pengecoran dan kemudian dibakar dengan suhu 11000C.
Dari hasil pengukuran menunjukkan bahwa porositas berkisar antara 26,13% - 59,40%;
densitas antara 0,658 – 1,363 gr/cm3 ; kuat tekan 2,533 – 11,447 N/m2 ; kekerasan 94 –
140 Mpa dan absorbsi gas radikal CO 14,76 – 29,73%; CO2 27,85 – 26,09%; HC 0,31 –
17,86%. Dari beberapa sampel yang dibuat ternyata kondisi optimum adalah komposisi
30% serbuk kayu damar dengan suhu 1100 oC. Dari kedua gambaran hasil penelitian
tersebut, saya melanjutkan penelitian mengenai pembuatan keramik berpori dengan
bahan zeolit dan serbuk kayu gergaji dengan efek suhu sintering, komposisi masingmasing bahan penyusun keramik berpori pada pembuatan keramik berpori tersebut .

14
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

1.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk mengembangkan penelitian mengenai pemanfaatan sumber daya alam
yaitu zeolit dan serbuk kayu gergaji sebagai bahan pembuatan keramik berpori.
2. Untuk menganalisa pengaruh variasi komposisi zeolit sebagai basis danpengaruh
variasi komposisi serbuk kayu sebagai zat aditif pada pembuatan keramik berpori.
3. Untuk menganalisa pengaruh variasi suhu sintering terhadap komposisi masingmasing keramik berpori.

1.3 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini batasan masalah yang dibahas meliputi:
1. Pembuatan keramik berpori berbahan dasar zeolit alam dan serbuk kayu dengan
variasi komposisi bahan baku dibuat dalam % massa, seperti diperlihatkan pada
table 1.
Tabel 1. Variasi komposisi pembuatan keramik berpori berbasis zeolit dan
serbuk kayu.
ZEOLIT
(% massa)

SERBUK KAYU GERGAJI
(% massa)

100

0

90

10

80

20

70

30

60

40

50

50

2. Pembuatan keramik berpori dengan variasi suhu pembakaran: 900, 1000, dan
1100 oC dengan waktu tahan 2 jam.

15
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

3. Pada proses pembuatan keramik berpori ini dilakukan dengan penekanan 25
Kg/cm2.
4. Pada proses pembuatan keramik berpori ini menggunakan perekat PVA 50 gr
5. Pengujian Sifat-Sifat Fisis meliputi:
·
·

Densitas.

·

Penyerapan Air

·

Porositas

·

Susut Bakar
Koefesien Ekspansi Termal

6. Pengujian Sifat Mekanik meliputi :
·

·

Kuat Patah ( Bending Strength )
Kuat tekan ( Compressive Strength )

7. Analisa Mikrostuktur
·

SEM ( Scanning Electron Microscope )

8. Analisa Struktur Kristal
·

XRD ( X-Ray Difraction )

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian adalah pemanfaatan limbah sumber daya alam dalam perkembangan
teknologi, yaitu pemanfaatan zeolit sebagai bahan dasar dan serbuk kayu gergaji yang
berfungsi sebagai aditif dalam pembuatan keramik berpori. Ukuran keramik berpori yang
dihasilkan dari penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan karakteristik yang dapat
digunakan sebagai filter.

I.5 Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan Laboratorium Rekayasa Material Keramik dan Gelas, Pusat
Penelitian Fisika LIPI Gd. 440 Kawasan PUSPIPTEK Serpong, Desa Setu, Kecamatan
Setu, Kabupaten Tangerang, Propinsi Banten, Indonesia.

16
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada masing-masing bab adalah sebagai berikut:

Bab I

Pendahuluan
Bab ini mencakup latar belakang penelitian, batasan masalah yang akan
diteliti, tujuan penelitian, tempat penelitian, dan sistematika penulisan.

Bab II

Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk
proses pengambilan data, analisa data serta pembahasan.

Bab III

Metodologi Penelitian
Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian, diagram alir
penelitian, prosedur penelitian, pengujian sampel.

Bab IV

Hasil dan Pembahasan
Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa data yang
diperoleh dari penelitian.

Bab V

Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan
memberikan saran untuk penelitian yang lebih lanjut.

17
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Zeolit

Zeolit baru dikenal sebagai bahan tambang setelah ditemukan pada tahun 1756 oleh
B.A.F.Cronsted seorang ahli mineral dari Swedia. Nama zeolit berasal dari dua kata
Yunani, zeo artinya mendidih dan lithos artinya batuan ( Kirk-Othmer, 1993). Diberi
nama zeolit karena sifatnya yaitu mendidih dan mengeluarkan uap jika dipanaskan ( Dyer,
1994). Constedt menggambarkan kekhasan mineral ini ketika berada dalam pemanasan
terlihat seperti mendidih karena molekulnya kehilangan air dengan sangat cepat. Sesuai
dengan sifatnya tersebut maka mineral ini diberi nama zeolit yang berasal dari kata ‘zein’
yang berarti mendidih dan ‘lithos’ yang berarti batuan. Zeolit terbentuk dari abu vulkanik
yang telah mengendap jutaan tahun silam. Sifat-sifat mineral zeolit sangat bervariasi
tergantung dari jenis dan kadar mineral zeolit. Zeolit mempunyai struktur berongga
biasanya rongga ini diisi oleh air serta kation yang bisa dipertukarkan dan memiliki
ukuran pori tertentu. Oleh karena itu zeolit dapat dimanfaatkan sebagai penyaring
molekuler, senyawa penukar ion, sebagai filter dan katalis. Warna dari zeolit adalah putih
keabu-abuan, putih kehijau-hijauan, atau putih kekuning-kuningan. Ukuran kristal zeolit
kebanyakan tidak lebih dari 10–15 mikron (Mursi Sutarti, 1994).
Pada umumnya komposisi zeolit alam mengandung klinoptilolit, mordenit,
chabazit, dan erionit. Warna dari zeolit adalah putih keabu-abuan, putih kehijau-hijauan,
atau putih kekuning-kuningan. Densitas zeolit antara 2,0 - 2,3 g/cm3, dengan bentuk halus
dan lunak. Pada penelitian ini digunakan zeolit Pahae, adapun komposisi dari zeolit pahae
diperlihatkan pada tebal dibawah :

18
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

Tabel 2.1 Komposisi Zeolit Pahae (Distam PropSu, 2004 )
- CaO, MgO, Al2O3, Fe2O3, SiO2, K2O, Na2O, TiO2
- SiO2 = 60,18 %
- Al2O3 = 14,25 %
- Warna hijau kebiru-biruan, putih, dan coklat
Sifat Fisik
- Kekerasan : 1 - 2
- Berat Jenis : 2.0 - 2.4
- Endapan berlapis
- Bahan bangunan dan ornament
Kegunaan
- Semen Pozzolan, bahan agregat ringan
- Bahan pengembang dan pengisi pasta gigi
- Bahan penjernih air
- Campuran makanan ternak
Keterdapatan Simangumban (Taput)
+/- 6.000.000 Ton
Cadangan
Komposisi
Kimia

2.1.1 Struktur dan Sifat Zeolit
Kerangka dasar struktur zeolit terdiri dari unit-unit tetrahedral [AlO ] dan [SiO ] yang
4

4

saling berhubungan melalui atom O (Barrer, 1987). Pada struktur 3-dimensi yang
digambarkan pada gambar 2.1 di bawah, dapat dilihat bahwa empat ikatan tetravalen
silikon adalah netral sedangkan empat ikatan trivalen aluminium adalah negatif. Sehingga
dibutuhkan ion bermuatan positif untuk menetralkan senyawa tersebut, seperti Na, yang
diindikasikan secara umum. Struktur zeolit dapat digambarkan seperti sarang lebah
dengan saluran-saluran dan rongga-rongga yang dihasilkan oleh sambungan-sambungan
kaku tetrahedral (Dyer, 1994).

Gambar 2.1 Struktur Zeolit

19
Universitas Sumatera Utara

w.

A B B Y Y.c

om

Y

F T ra nsf o

to
he
re
k

he
A B B Y Y.c

C

lic

C
lic
k
w.

om

w

w

w

w

rm

bu
y

ABB

PD

re

to

Y

2.0

2.0

bu

y

rm

er

Y

F T ra n sf o

ABB

PD

er

Y

Struktur zeolit yang berpori dengan molekul air didalamnya, melalui pemanasan
menyebabkan molekul air mudah lepas sehingga menjadikan zeolit spesifik sebagai
adsorben, molecular sieving, penukar ion, dan katalisator (F.A Mumpton dan L.B Sand,
1978) . Zeolit juga bersifat sebagai penyaring molekul, hal ini dikarenakan zeolit
memiliki struktur yang berongga sehingga molekul-molekul yang berukuran lebih kecil
atau sesuai dengan ukuran rongganya dapat lewat atau tersaring. Partikel zeolit memiliki
tiga tipe pori, yaitu macropore dan micropore (masing-masing dengan ukuran >50nm dan

Dokumen baru

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

119 3984 16

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

40 1057 43

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

40 945 23

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

21 632 24

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

28 790 23

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

60 1348 14

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

66 1253 50

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

20 825 17

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

32 1111 30

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

41 1350 23