30
BAB III METODE PENELITIAN METODE PENELITIAN
3.1. Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini ialah jenis penelitian Experimental atau True Experimental, karna data-data yang diperlukan hanya dapat diperoleh dari sebuah percobaan. Penelitian Experimental ini dipilih untuk menguji dengan benar hipotesis yang menyangkut judul tugas akhir. Kajian literature dari berbagai sumber baik dari buku maupun jurnal yang terkait digunakan untuk menambah informasi yang diperlukan. Menggunakan serat daun nanas sebagai campuran komposit resin epoxy yang bertujuan untuk mengetahui nilai optimal pada uji Tarik komposit berpenguat serat daun nanas.
3.2. Tempat Penelitian
Pengambilan data dari tugas akhir saya.
1. Proses produksi
Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang.
2 Proses Vakum
Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang 3. Uji Tarik
Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang.
3.3. Flow Chart
Studi literatur
Persiapan alat dan bahan
Proses penimbangan serat & resin epoxy
Perendaman serat dengan NaoH 5%
Penuangan campuran ke cetakan
Pengovenan dengan suhu 70°C,80°C,90°C
Pengujian tarik
Data percobaan
Analisa data
Kesimpulan
Selesai Mulai
gambar3. 1 Alat Uji tarik serat tunggal
gambar3. 2 Cetakan uji tarik 3.3. Proses Pembuatan Material Uji
3.3.1. Penyiapan Alat
Adapun peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan komposit antara lain :
Sumber : Dokumentasi pribadi a. Mesin Uji Tarik
Mesin uji tarik seperti Gambar 3.1 berfungsi untuk pengujian tarik serat tunggal dari komposit.
Spesifikasi alat:
Merk : SHIMADZU
Produksi : Yuyang Industrial Co., Ltd.
Kapasitas : 0-100 N
Tingkat akurasi : +/-1 % F.S, +/- 0,5%
Metode operasi : kontrol computer b. Cetakan
Cetakan pada Gambar 3.2 digunakan untuk meletakkan resin dan serat yang telah tercampur, dan dicetak sesuai dengan bentuk yang diinginkan serta sesuai dengan standar yang digunakan. Cetakan ini dibagi menjadi cetakan untuk uji tarik.
gambar3. 3 mirror glaze
gambar3. 4 mesh c. Release Agent
Release agent seperti Gambar 3.3 berfungsi untuk memudahkan melepas komposit dari cetakan. Release agent yang digunakan adalah release agent mirror glaze.
Sumber : Dokumentasi pribadi d. Mesh
Mesh seperti Gambar 3.4 berfungsi sebagai jalan masuk resin dan pesebaran resin.
Sumber : Dokumentasi pribadi
e. Plastic Bag
Pada Gambar 3.5 berfungsi sebagai penjebak udara dalam ruang agar tidak ada yang masuk dari lari dan menjaga udara agar hanya keluar.
gambar3. 5 Plastic bag
gambar3. 6 Vacuum compressor Sumber : Dokumentasi pribadi
f. Vacuum Compressor
Pada Gambar 3.6 berfungsi sebagai pemberi ruang hampa dengan menghisap udara yang ada pada tempat cetakan .
Spesifikasi dapur listrik yang digunakan adalah :
Merk : VALUE
Tipe : V-1215S-M
Tingkat aliran : 1.5 CFM
Vacuum tertinggi : 15 micron
Voltage/Frekuensi : 230V/50-60Hz
Daya : 1/5 HP
Buatan : Taiwan
Sumber : Dokumentasi pribadi
gambar3. 7 Resin trap
gambar3. 8 Kaca g. Resin Trap
Seperti Gambar 3.7 Berfungsi sebagai penampung resin agar tidak masuk terus sampai ke Vacum Compressor
.
Sumber : Dokumentasi pribadi
h. Kaca
Seperti Gambar 3.8 berfungsi sebagai alas cetakan.
Sumber : Dokumentasi pribadi
i. Alat bantu lain
Alat bantu lain yang dipergunakan meliputi penjepit klem, gelas, sikat kawat, penggaris, sarung tangan, selang.
gambar3. 9 alat bantu lain
gambar3. 10 serat daun nanas Sumber : Dokumentasi pribadi 3.3.2. Penyiapan Bahan
Bahan yang digunakan dalam pengujian ini antara lain : a. Serat daun nanas
Serat adalah bahan penguat yang memiliki kekuatan serta kekakuan yang bagus. Serat pada Gambar 3.10. digunakan adalah serat daun nanas
Sumber : Dokumentasi pribadi
Tabel 3. 1 Komposisi Serat Daun Nanas
No Komposisi Kimia Serat Daun Nanas (%)
1 Alpha selulosa 4,4-4,7
2 Pentosan 17,0-17,8
3 Lignin 69,5-71,5
4 Pektin 3,0-3,3
5 Lemak dan Wax 1,0-1,2
6 Abu 0,71-0,87
7 Zat-zat lain (protein, asam
organic,dll) 4,5-5,3
gambar3. 11 resin dan katalis Sumber : (Novia et al. 2015)
a. Resin dan Katalis
Resin dan Katalis Resin seperti Gambar 3.11 berbentuk cairan kental yang digunakan untuk penguat pada komposit atau serat. Hardener adalah cairan yang berfungsi untuk mempercepat proses pengerasan pada resin.
Sumber : Dokumentasi pribadi c. Alkalisasi
Alkali (NaOH) Natrium Hidroxida pada Gambar 3.12 adalah larutan yang digunakan untuk membersihkan lignin, selulosa dan hemiselulosa. Untuk meningkatkan penyatuan atau impregnasi antara serat dan matrik.
gambar3. 12 NaOH
3.3.3 proses pembuatan komposit serat 30 %
Akan dibuat komposit dengan komposisi serat 30% dan resin 70%
dengan menggunakan berat sebagai berikut : 1. Membuat sepesimen tanpa serat
2. Menyiapkan peralatan : timbangan, serat, resin 3. Menimbang specimen yang sudah jadi
4. Untuk membuat komposit dengan berat 30% serat dilakuakn dengan membagi 30% serat dengan sepesimen tanpa serat yang sudah ditimbang
5. Mencetak dengan komposisi komposit yang sudah ditentukan dengan vacuum sampai menjadi sepesimen siap uji.
3.4 Komposisi Komposit Polyester Serat Daun Nanas Diketahui :
Resin Polyester
Jenis = Yukalac 157 BQNT-EX
Kekuatan tarik = 12.07 Mpa
Modulu elastisitas = 1.18 Gpa
Massa jenis = 1,19 gram/cm3
Dari setiap masing-masing presentase diatas dibuat masing-masing 3 buah sampel uji tarik, jadi total spesimen uji tarik pada penelitian ini adalah 12 buah sampel uji
tarik. Spesimen uji tarik pada pengujian tarik seperti yang di tunjukan pada Gambar 3.1 menggunakan ukuran spesimen sebagai berikut.
gambar3. 13 Dimensi Spesimen tarik berdasarkan ASTMD D628-03
3.5 Variabel Penelitian 3.5.1 Variabel Bebas
Variabel bebas adalah variabel yang bebas ditentukan nilainya sebelum dilakukan penelitian. Dalam penelitian ini variable bebas yang digunakan adalah variasi Fraksi kandungan NaOH pada saat perendaman.
Perlakuan panas dengan suhu : 70̊C, 80̊C, 90̊C 3.5.2 Variabel Terikat
Variabel terikat adalah variabel hasil yang nilainya tidak dapat ditentukan oleh peneliti dan tergantung pada nilai variabel bebasnya. Dalam penelitian ini variabel terikat yang diamati adalah kekuatan tarik komposit serat daun nanas.
1. Material yang digunakan sebagai matriks adalah epoxy dengan 25 gram hardener per 50 gram resin
2. Material serat jumlah fraksi massa dengan berat 3,4 gram 3. Waktu perendaman larutan alkali NaOH selama 60 menit.
4. NaOH yang digunakan sebagai larutan alkali memiliki kadar kemurnian NaOH sebesar 99%.
5. Uji tarik menggunakan standar ASTM D683-03.
6. Menggunakan serat daun nanas
7. Resin yang di gunakan adalah resin epoxy
8. Metode pembuatan spesimen yang digunakan adalah Vacuum Infusion.
9. Orientasi serat yang digunakan adalah searah 3.6. Proses Pelaksanan
3.6.1 Proses Perendaman Alkali
gambar3. 14 Proses perendaman NaOH Sumber : Dokumentasi pribadi
Pada proses perendaman serat daun nanas dilakukan beberapa tahapan proses pengerjaan, sebagai berikut :
1. Menyiapkan peralatan, antara lain: timbangan, gelas ukur, sendok pengaduk.
2. Menyiapkan bahan,: aquades, NaOH 99 % dan serat daun nanas.
3. Menggunakan perlengkapan safety : kaos tangan, masker.
4. Menimbang NaOH sebanyak 5%, dari jumlah aquadest yang digunakan.
5. Menuangkan aquades kedalam gelas ukur.
6. Memasukkan NaOH kedalam gelas ukur yang telah dituangkan aquades.
7. Merendam serat daun nanas pada larutan alkali yang telah disiapkan.
8. Serat daun nanas direndam selama 60 menit.
9. Jika perendaman telah mencapai 60 menit, maka serat di cuci dengan air bersih dan kemudian dikeringkan.
gambar3. 15 Proses vacuum infusion resin 3.6.2 Proses Vacuum Infusion Resin
Sumber : Dokumentasi pribadi
Tahapan dalam proses ini, antara lain:
1. Menyiapkan alat bahan
2. Menyiapkan serat yang akan digunakan 3. Meletakkan alas cetakan pola di atas meja 4. Meletakkan cetakan pola di atas alas
5. Memberi tanda pada alas sesuai ukuran cetakan pola
6. Memberikan release agent pada alas sesuai dengan daerah yang sudah ditandai dan berikan pula release agent pada cetakan pola
7. Menaruh kembali cetakan pola di atas alas
8. Memasang sealant tape pada alas cetakan mengitari cetakan pola 9. Mengukur dan potong mesh, plastic bag
10. Memasukkan serat pengisi pada cetakan pola 11. Memasang mesh diatas cetakan pola, dan rekatkan
12. Mengukur selang PE-tube sesuai panjang salah satu sisi cetakan pola dan di potong menjadi dua.
13. Menaruh kedua selang PE-tube pada kedua sisi cetakan pola 14. Memberi sealant tape diatas dan bawah cetakan
15. Menutup semua bagian yang ada di atas alas cetakan dengan plastic bag
16. Merekatkan plastic bag dengan sealant tape yang terpasang pada alas cetakan
17. Memotong PE-tube sesuai panjang yang disesuaikan dengan jarak dari penampung resin kecetakan pola, cetakan pola ke resin trap dan dari resin trap ke vacuum compressor
18. Memasang PE-tube pada lubang pada penampung resin yang sebelumnya telah dibuat
19. Menyumbat PE-tube arah masuk resin dengan clamp 20. Meyambungkan PE-tube arah keluar ke resin trap
21. Menyambungkan PE-tube dari resin trap ke vacuum compressor 22. Menyalakan vacuum compressor
23. Menunggu sampai pressure gauge sudah tidak dapat naik (kondisi maksimal)
24. Matikan vacuum compressor dan tunggu selama 10 menit untuk mengetahui kebocoran.
25. Jika tekanan stabil selama 10 menit, lakukan pencampuran resin dan katalis dengan berat yang sudah di sesuaikan
3.7. Pengujian Mekanis Komposit 3.7.1. Proses Serat Tunggal
Sumber : Dokumentasi pribadi gambar3. 16 Proses serat tunggal
1. Menyiapkan serat daun nanas yang telah diproses Alkalisasi, kertas, gunting dan lem
2. Setelah selesai, serat tersebut dipilih dan diukur setiap variasi.
3. Kertas sudah di bentuk sesuai standar yang sudah di tentukan dan serat tersebut direkatkan dengan lem.
4. Benda uji siap di uji tarik.
3.7.2. Proses Uji Tarik
Sumber : Dokumentasi pribadi
Pengujian mekanis dilakukan untuk mengetahui dan memperoleh data atau nilai seberapa besar sifat komoosit maupun menerima ketangguhan tarik. Adapun
pengujian mekanik dalam penelitian ini
adalah sebagai berikut.
Pengujian Tarik
Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat mekanik berdasarkan ASTM D 683-03. Adapun langkah- langkah pengujian tarik sebagai berikut :
1. Memasang beban pada kait pembebanan,sesuaikan beban yang digunakan, A;A+B;A+B+C
2. Memutar chuck lever searah jarum jam untuk mengangkat chuck spesimen.
Menyesuaikan dengan ukuran spesimen yang akan diuji.
gambar3. 17 proses uji tarik
3. Memasang spesimen yang telah dilakukan heat treatment serta telaah diukur panjang serta diameternya pada chuck spesimen. Memposisikan diameter terkecil spesimen pada posisi bawah untuk mempermudah pengukuran.
4. Memutar lever berlawanan arah jarum jam hingga spesimen tidak bergeser untuk mengunci spesimen agar tidak bergeser/lepas saat pengujian tarik dilakukan.
5. Mengatur alat pengukur pertambahan panjang pada posisi nol.
6. Memposisikan jarum beban pada posisi nol.
7. Mengatur crane pengatur kecepatan tarik pada ukuran yang diinginkan.
8. Memutar crane pengunci fluida berlawanan arah jarum jam untuk menutup aliran fluida. Alat siap untuk digunakan
3.8 Metode Analisa Data
Data yang diperoleh dalam penelitian ini selanjutnya diolah dan di analisa.
Berikut adalah langkah-langkah dalam proses pengolahan dan analisa data:
Data yang diperoleh setelah uji tarik nanti digunakan dalam perhitungan untuk mencari nilai kekuatan tarik dan modulus elastisitas komposit.
Selanjutnya menganalisa pengaruh pemanasan serat daun nanas yang menggunakan pengovenan dan tanpa pemanasan pada komposit terhadap kekuatan tarik.
Menganalisa hasil penelitian dengan mengolah data dan grafik dengan metode deskriptif.
Menyimpulkan hasil penelitian
