Gambar 3.1. Diagram alir tahapan penelitian

(1)

18

Universitas Kristen Petra

3. METODE PENYELESAIAN TUGAS AKHIR

3.1. Tahapan Penelitian

Gambar 3.1. Diagram alir tahapan penelitian

(2)

19

Gambar 3.2. Diagram alir tahapan penelitian (Lanjutan)

(3)

20

3.2. Persiapan Sampel Industri

Pada penelitian ini menggunakan sampel dari industri penghasil produk interior mobil. Sampel tersebut berbahan dari serat kayu dengan matriks PP yang digunakan untuk aplikasi pengujian sampel dari sifat mekanis, kekuatan tarik, dan kekuatan flexural sebagai spesifikasi produk industri yang menjadi pembanding produk package tray pada kendaraan sedan.

3.3. Persiapan Serat Tebu

Bahan baku komposit yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari dua komponen penyusun, salah satunya yaitu serat tebu sebagai reinforcing agent dan PP sebagai matrik. Bahan serat tebu yang ditunjukkan pada Gambar 3.3 disediakan oleh Pabrik Gula Candi Baru. Berikut adalah terapan perlakuan pada serat tebu (Anggono et al., 2016) sebelum dicampur dengan serat PP untuk pembuatan komposit:

Gambar 3.3. Serat tebu

1. Netralisasi serat tebu dengan tujuan untuk menghilangkan bau busuk dari serat tebu dan mematikan bakteri yang dapat bereaksi menyebabkan proses fermentasi berlangsung dengan cepat.

2. Serat tebu dibiarkan dalam suhu ruangan selama ± 6 jam

3. Serat tebu kemudian dioven pada temperatur 110 ºC selama 4 jam.

(4)

21

Dalam penelitian ini jug dilakukan proses alkalisasi untuk menghilangkan lignin dan pengotor-pengotor lain hingga diharapkan menghasilkan serat yang sebagian besar terdiri dari selulosa, penguat utama pada struktur alam. Serat tebu diberi perlakuan alkali sehingga terbentuk serat-serat selulosa (Siregar, et al., 2009). Larutan NaOH melarutkan lignin yang ada pada serat tebu sehingga hanya menyisakan selulosa yang berbentuk serat. Larutan NaOH melarutkan lignin yang ada pada serat tebu sehingga hanya menyisakan selulosa yang berbentuk serat.

Perlakuan alkali menggunakan NaOH mengikuti terapan yang dilakukan oleh Anggono et al. (2014):

1. 20 gram tebu direndam menggunakan hotplate dalam 300 ml larutan NaOH 10% dengan suhu 70^°C dalam variasi waktu 2 jam, 4 jam, dan 6 jam (Gambar 3.4).

Gambar 3.4. Proses perendaman

2. Pembilasan serat tebu dengan bantuan saringan berisi air didalam sebuah wadah. Setelah air cukup penuh kemudian air dibuang. Hal ini dilakukan berulang-ulang sehingga PH air = 7 (netral). Pengujian kadar PH air menggunakan kertas lakmus (Gambar 3.5).

(5)

22

Gambar 3.5. Proses pengukuran PH 3. Serat tebu dibiarkan dalam ruang terbuka selama 6 jam.

4. Pengovenan dilakukan pada suhu 110^°C dan kemudian ditahan selama 4 jam.

3.4. Persiapan Serat Polypropylene (PP)

Bahan matrik dalam penelitian ini adalah texturized PP yang disediakan oleh PT. Classic Prima Carpet Industries, kemudian dipotong sepanjang 1 cm (Gambar 3.6).

Gambar 3.6. Serat polypropylene yang telah dipotong sepanjang 1 cm

(6)

23

3.5. Proses Pencampuran Serat Tebu dan PP

Proses pencampuran ini menggunakan mesin pencampur dengan prinsip yang terjadi, pertama adalah proses penguraian dengan dua drum, kedua adalah proses pencampuran dengan mesin pencampur (Gambar 3.7).

1. Persiapan serat tebu dan serat pp yang sudah dipotong sepanjang 1 cm 2. Serat tebu dan PP dicampurkan dengan cara memasukannya ke dalam

mesin pencampur kemudian menyalakan mesin mixing sehingga tercipta aliran sentrifugal yang mengaduk campuran tersebut.

3. Mesin yang sudah dinyalakan ditunggu ± 5 menit untuk memastikan tidak ada bahan yang tertinggal didalam komponen-komponennya

4. Proses penguraian serat tebu

5. Serat tebu yang digiling akan turun ke tabung hisap yang memanfaatkan sentrifugal blower sehingga serat tebu terhisap masuk ke selang.

Pemberian selang ini mempermudah serat tebu dan serat pp agar tidak tercecer ketika proses pengambilan disebabkan tekanan yang dihasilkan oleh centrifugal blower.

Gambar 3.7. Mesin mixer

(7)

24

6. Serat tebu masuk ke corong yang tidak bertekanan sehingga turun dengan sendirinya.

7. Proses penguraian serat PP.

8. Proses hisap hingga masuk corong, sama halnya dengan proses serat tebu 9. Campuran diolah terlebih dahulu menggunakan tangan tetapi belum

tercampur rata kemudian dimasukkan ke hopper.

10. Mengambil hasil campuran yang tercampur melalui bagian bawah corong.

11. Hasil campuran tersebut diteliti kembali jika ditemukan serat tebu yang belum merata di PP dan serat tebu yang belum terpisah sehelai maka serat tebu tersebut dicampur dan dipisah kembali secara manual.

3.6. Hotpressing

Pembuatan sampel komposit dilakukan dengan cara hotpressing (luas permukaan komposit 570 cm²) menggunakan mesin yang ditunjukkan pada Gambar 3.8. Berikut adalah langkah-langkah proses hotpress:

Gambar 3.8. Mesin hotpress

1. Campuran serat tebu-PP diletakkan di antara plat galvanized steel yang berukuran 38 x 15 cm kemudian diletakkan diantara 2 plat homogen pada mesin hotpress yang suhunya 100°C untuk proses preform. Proses preform

(8)

25

bertujuan untuk memastikan agar sampel berbentuk panel yang dibentuk terisi campuran serat tebu-PP dengan merata (Gambar 3.9).

a) b)

.

Gambar 3.9. Campuran serat tebu-PP: a) Sebelum preform b) Sesudah preform

2. Menutup mesin dan diberi tekanan pada pompa sebesar 5 MPa. Proses hotpress berlangsung selama 3 menit.

3. Membuka tutup mesin hotpress dan membalikkan komposit, dilakukan karena elemen pemanas hanya ada pada sisi bawah mesin hotpress.

4. Plat galvanized steel yang berisi serat tebu dibungkus dengan alumunium foil (Gambar 3.10).

Gambar 3.10. Komposit dibungkus dengan alumunium foil

5. Mengulangi langkah ke 3 tetapi dengan suhu 200 ºC, dilanjutkan dengan langkah seperti pada langkah ke 4 dan ke 5.

6. Membuka plat pada mesin hotpress.

(9)

26

7. Memindahkan komposit ke plat baja yang sama seperti suhu ruangan dengan dibebani seberat 40 kg kemudian dibiarkan selama 15 menit.

8. Mengambil komposit dan membuka alumunium foil (Gambar 3.11).

Gambar 3.11. Komposit hasil proses hotpress

3.7. Identifikasi Sampel

Sampel dari industri dan hasil laboratorium akan diberi kode sampel seperti pada Tabel 3.1 untuk membedakan lama perlakuan dan pengujian yang akan dilakukan. Pemberian kode sampel dimulai ABC untuk komposit dari hasil penelitian kemudian penomeran 1-10 dimana 1-5 adalah sampel dari uji tarik dan 6-10 adalah sampel uji flexural. Kode XY untuk komposit dari industri. Berikut keterangan dari kode-kode tersebut.

A1

X1

X = woodboard coklat Y = woodboard hitam

1-5 = Uji tarik 6-10 = Uji flexural A = 2 jam perlakuan alkali

B = 4 jam perlakuan alkali C = 6 jam perlakuan alkali

1-5 = Uji tarik 6-10 = Uji flexural

(10)

27

Tabel 3.1. Identifikasi Sampel

Penelitian Industri

Kode Sampel

Lama perlakuan

alkali

Pengujian Kode

Sampel Pengujian A1

2

Tarik

X1

Tarik

A2 X2

A3 X3

A4 X4

A5 X5

A6

Flexural

X6

Flexural

A7 X7

A8 X8

A9 X9

A10 X10

B1

4

Tarik

Y1

Tarik

B2 Y2

B3 Y3

B4 Y4

B5 Y5

B6

Flexural

Y6

Flexural

B7 Y7

B8 Y8

B9 Y9

B10 Y10

C1

6

Tarik C2

C3 C4 C5 C6

Flexural C7

C8 C9 C10

(11)

28

3.8. Pengukuran Berat

Berat komposit diukur dengan menggunakan timbangan digital merk Digital Scale (Gambar 3.12) yang memiliki kapasitas 3 Kg dengan ketelitian 0.1 gram.

Gambar 3.12. Timbangan digital

Sumber : (http://www.smokeshopofficial.com/product/tbbsc-digital-weigh-scale- 500g0-01g)

3.9. Pengukuran Tebal

Pengukuran ketebalan komposit dilakukan dengan menggunakan micrometer (Gambar 3.13) dengan merk Mitutoyo yang memiliki akurasi 0.01 mm.

Gambar 3.13. Micrometer

Sumber : (https://www.amazon.co.uk/Mitutoyo-103-137-Ratchet-Outside- Micrometer/dp/B0006J421I)

Pengukuran dilakukan pada 5 titik dalam 1 spesimen uji tarik seperti pada Gambar 3.14 dan uji flexural pada gambar 3.15.

Gambar 3.14. Lima titik pengukuran tebal spesimen uji tarik

(12)

29

Gambar 3.15. Lima titik pengukuran tebal spesimen uji flexural

3.10. Uji Tarik

Untuk pengujian tarik sampel yang diperlukan sebanyak 5 spesimen setiap variasi waktu yang dilakukan dengan menggunakan ASTM D 638-03 tipe 1 yang ditunjukkan pada Gambar 3.16. Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat kekuatan tarik, kekakuan, dan keuletan bahan komposit. Pengujian ini dilakukan di Sentra Teknologi Polimer Tangerang.

Gambar 3.16. ASTM D638-03 tipe 1 Sumber : ASTM D638 (2004) Dimana:

Lo: Gage length (mm) b : Lebar (mm)

Z : Panjang total spesimen (mm) d : Tebal (mm)

A : Lebar pegangan (mm)

3.11. Uji Flexural

Untuk pengujian flexural sampel yang diperlukan sebanyak 5 spesimen setiap variasi waktu yang dilakukan dengan menggunakan ASTM D 790 mengacu pada poin High-Strength Reinforced Composites dengan span to depth ratio sebesar 40 dan ketebalan komposit terbesar adalah 2.46 mm ditambah 20%

(13)

30

sehingga panjang dibulatkan menjadi 120 mm. Lebar spesimen mengacu pada poin Materials 1.6 mm [1⁄16 in.] or Greater in Thickness sehingga ukuran lebar adalah 12.8 mm dibulatkan menjadi 13 mm. Pengujian flexural dilakukan untuk mengetahui besar kekuatan flexural komposit. Pengujian ini dilakukan di Sentra Teknologi Polimer Tangerang.

3.12. Pengamatan menggunakan SEM (Scanning Electron Microscopy) Pengamatan ini dilakukan untuk mengetahui pendistribusian serat tebu, arah orientasi serat tebu, dan mekanisme patahan yang terjadi. Kedua patahan yang berpasangan ditempatkan pada posisi berdampingan dan dilapisi dengan emas menggunakan metode sputter coating lalu dimasukkan ke dalam chamber SEM, kemudian pengamatan dilakukan pada sepasang patahan tersebut sehingga dapat dipelajari struktur mikro komposit dan homogenitas campuran melalui pengamatan pada permukaan serat tebu dan penampang komposit. Mesin SEM yang digunakan merk FEI tipe S50 milik Jurusan Metalurgi dan Teknik Material ITS.

Gambar 3.17. Mesin SEM