METODE PENELITIAN
3.1 Alat Penelitian
3.3.1 Persiapan Alat dan Bahan
Alat-alat dan bahan yang akan digunakan dalam pembuatan komposit disiapkan seperti serat aren,serbuk gergaji kayu sengon laut, resin, katalis, larutan NaOH, urea fomaldehide dan peralatan yang menunjang lainnya dalam pembuatan spesimen.
3.3.2 Pengolahan Bahan Dasar a. Pencucian Serat Aren
Mekanisme pembersihan serat aren yang ada di dalam limbah ampas pati dilakukan dengan menggunakan air bersih. Hasilnya berupa serat bersih yang selanjutnya serat ditiriskan (pengeringan alami) tanpa sinar matahari selama 3 hari hingga kering. Serat yang sudah kering dimasukkan ke dalam plastik dan disimpan di dalam ruangan.
b. Perlakuan Alkali
Proses perlakuan alkali pada serat yaitu dengan cara perendaman serat ke dalam larutan alkali (NaOH 5 %). Perbandingan volume serat dengan larutan alkali adalah 1 : 15 (Ray dkk, 2001).
Untuk kadar NaOH 5 %
Misalkan untuk perendaman dengan NaOH kadar 5 % untuk volume total 10000 ml maka :
commit to user
Vf =
15
1 x 10000 ml
Vf = 666,67 ml = 666,67 cm3 Sehingga massa serat (Mf)
mf = ρf x Vf
= 1,4 gr/cm3 x 666,67 cm3
= 933,34 gram c. Netralisasi Serat
Selanjutnya serat dinetralkan dari larutan NaOH dengan direndam di dalam aquades selama 3 hari dimana setiap 12 jam serat dibilas 3 x dan airnya selalu diganti secara periodik. Serat ditiriskan kembali hingga kering. Setelah kering serat tersebut sudah siap untuk diolah lebih lanjut.
d. Pengeringan Serbuk Gergaji
Bahan serbuk gergaji kayu sengon laut dari industri pengolahan kayu sengon laut di Boyolali kemudian dikeringkan dengan ditiriskan tanpa sinar matahari. Serbuk gergaji yang sudah kering kemudian disimpan di dalam plastik agar tidak mudah menyerap uap air.
3.3.3 Teknik Pembuatan Komposit a. Teknik Manufaktur Core
Kebutuhan serbuk gergaji untuk core dengan ketebalan dimnesi 200 mm x 240 mm x 5 mm adalah 96,43 gram , maka agar setiap spesimen core memiliki densitas yang sama walaupun memiliki ketebalan yang berbeda kebutuhan serbuk gergaji kayu sengon laut untuk core dengan tebal 10 mm besarnya dua kali lipat dari kebutuhan pada core tebal 5 mm untuk luasan cetakan yang sama.
commit to user
Gambar 3.4. core serbuk gergaji kayu sengon laut
Kebutuhan serbuk gergaji kayu sengon laut untuk core dengan ketebalan 10 mm adalah sebanyak 192,86 gram. Maka perhitungan kebutuhan bahan lainnya adalah :
Serbuk gergaji 192, 86 gram = 60% dari berat total komposit a. Maka berat total spesimen core dengan tebal 10 mm adalah : 60
100 x 192, 86 gram = 321,43 gram
b. Berat Urea formaldehide dengan fraksi berat 40 % : 100
40 x 321,43 gram = 128,57 gram
c. Berat Hardener 1 % dari berat Urea formaldehide :
100
1 x 128, 57 gram = 1,2857 gram
b. Teknik Manufaktur Komposit Sandwich
Proses pembuatan panel komposit sandwich dilakukan dengan menggabungkan core serbuk gergaji KSL dengan skin komposit bahan serat aren. Proses penggabungan dilakukan dengan metode hand lay up dan press mold. Proses ini dimulai dengan melakukan perhitungan jumlah serat dan matrik yang dibutuhkan agar terbentuk panel komposit sandwich dengan fraksi volume serat sebesar 30%, dan fraksi volume matrik sebesar 70%, dimana massa jenis serat aren 1,4 gr/cm3.
Core SGKSL hasil pengepresan yang sudah mengering kemudian dilakukan penyemprotan pada permukaannya dan dikeringkan kembali.
Penyemprotan resin ke permukaan core ini dilakukan agar resin cair
commit to user
pada proses manufaktur komposit sandwich tidak meresap ke dalam core.
Ket:
P = 240 mm L = 40 mm
Dimensi yang direncanakan sesuai dengan ketentuan ASTM-C 393
Gambar 3.5. Dimensi spesimen komposit sandwich
Manufaktur komposit sandwich dilakukan dengan menggabungkan core SGKSL dengan skin serat aren yang diproses dengan metode hand lay up. Spesimen dibuat dengan ukuran (240 x 100 x 14)mm baru kemudian setelah selesai dilakukan pemotongan spesimen uji bending sesuai ukuran yang ditentukan. Menentukan massa serat aren (mf), matrik dan katalis yang dibutuhkan. untuk luas cetakan (A) 48.000 mm2.
Untuk sandwich dengan tebal skin 2 mm Vf 30%:
a. Volume skin bagian atas V1 = p x l x t
= 240 mm x 100 mm x 2 mm
= 48.000 mm3
commit to user b. volume serat aren skin bagian atas
Karena Vf 30% maka = 100
30 x 48.000 mm3
= 14.400 mm3 = 14,4 cm3 Maka massa serat aren :
mf1 = ρf x Vf
= 1,4 gr/ cm3 x 14,4 cm3
= 20,16 gr c. Massa serat aren total
Karena tebal skin bagian atas = tebal skin bagian bawah, maka massa total serat yang dibutuhkan :
mftotal = mf1+ mf2
= 2 x mf1
= 2 x 20,16 gr
= 40,32 gr
d. volume matrik untuk skin bagian atas
volume matrik yang dibutuhkan dengan Vm 70%
Vm1 70% =
e. Massa matrik untuk skin bagian atas
mm1 = ρm x Vm1
= 1,215 gr/ cm3 x 33,6 cm3
= 40,825 gr
f. Massa matrik total tiap spesimen
mm total = mm1+ mm2 (karena mm1= mm2)
= 2 x mm1
commit to user
Setelah melakukan perhitungan komposisi serat dan matrik yang diperlukan, langkah selanjutnya adalah mempersiapkan cetakan dengan cara melapisi seluruh permukaan cetakan yang akan bersentuhan dengan komposit menggunakan mika agar permukaan spesimen yang terbentuk menjadi halus dan rata. Kemudian untuk mempermudah pengambilan panel komposit setelah mengeras, permukaan atas mika yang bersentuhan dengan panel komposit diolesi dengan releaser. Setelah itu dilakukan pemasangan stopper pada kedua ujung cetakan. Fungsi stopper untuk pembatas panjang dan sebagai pemberi batas tebal komposit yang akan dibuat. Pembuatan panel komposit sandwich dilakukan dengan metode kombinasi hand lay up dan press mold. Matrik resin dan hardener yang dipakai adalah unsaturated polyester (UP) Yukalac® 157 BQTN-EX dan MEKPO, produksi PT. Justus Kimia Raya Semarang. Kadar hardener yang digunakan adalah 1% (sesuai acuan dari PT. Justus).
Setelah cetakan, core, matrik, dan serat siap, proses pencetakan panel komposit sandwich dimulai dengan menuangkan matrik secara merata di dalam cetakan kemudian dilanjutkan dengan peletakan serat aren sesuai dengan hasil perhitungan. Penambahan matrik dilakukan ketika lapisan serat diletakkan hingga serat terbasahi seluruhnya. Kemudian core diletakkan di atas serat aren dan dilumuri dengan matrik yaitu resin. Setelah merata kemudian serat aren diletakkan kembali diatas core dan dibasahi kembali dengan resin secara merata, Setelah semua bahan dimasukkan ke dalam cetakan maka segera dilakukan proses penekanan cetakan dengan menggunakan dongkrak hidrolik manual. Setelah proses pengeringan di ruang terbuka (curing) sekitar 7-8 jam, panel komposit
commit to user
sandwich dapat dikeluarkan dari cetakan. Proses manufaktur komposit sandwich ditunjukkan pada Gambar 3.7.
Gambar 3.6. Pengepresan komposit sandwich
Gambar 3.7. Proses manufaktur komposit sandwich
commit to user 3.3.4 Proses Postcure Spesimen.
Sebelum dilakukan pengujian, terlebih dahulu dilakukan proses postcure di dalam oven pada suhu 60°C selama 4 jam. Postcure dilakukan untuk menyempurnakan ikatan rantai polimer polyester.