12

Universitas Muhammadiyah Riau

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini terdiri dari dua tahap yaitu tahap pembuatan dan tahap

pengujian. Waktu penelitian dilakukan selama 3 bulan yaitu, dari bulan Juli

sampai dengan Desember 2019 di Laboratorium Fisika Universitas

Muhammadiyah Riau dan Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Kampar.

3.2. Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Bahan Penelitian

No Bahan Fungsi

1 Serat Kenaf Filler (Pengisi) komposit

2 Cangkang Biji Karet Filler (Pengisi) komposit

3 Resin Epoxy Pelapis atau Perekat

4 NaOH (Natrium Hidroxide) Menghilangkan kandungan lignin pada

serat kenaf

5 Aquades Pelarut

3.3. Alat

Peralatan yang digunakan dalam pembuatan papan komposit dapat dilihat

pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2. Alat Penelitian

No Alat Fungsi

1 Gelas Beker Alat yang berfungsi untuk mengukur volume

bahan

2 Saringan 100 mesh Alat yang berfungsi untuk penyaring Cangkang

biji karet

3 Jangka Sorong Alat yang berfungsi untuk mengukur panjang,

lebar dan tinggi sampel

13

4 Cutter Alat yang berfungsi untuk memotong bahan

5 Spatula Alat yang berfungsi untuk mengaduk bahan

6

7

7

Lumpang dan Alu

Sarung tangan

Blender

Alat berfungsi untuk menumbuk cangkang biji

karet

Alat yang berfungsi untuk melindungi tangan

pada saat proses pencetakan

Alat yang berfungsi menghaluskan cangkang

biji karet

8

9

10

11

12

13

Greending Machine

Cetakan (20x15x1) cm

Cold Press

Mesin Gerinda

Alat Uji HUNG TA HT-

8503 ASTM D 638)

Alat Uji HUNG TA HT-

8503 (ASTM D 256)

Alat yang berfungsi untuk menghaluskan serat

sekaligus penyaring 10 mesh

Alat yang berfungsi untuk mencetak bahan

komposit

Alat untuk mencetak sampel

Alat untuk pemotongan sampel

Alat untuk uji tarik

Alat uji impak

14

3.4. Diagram Alir Penelitian

Adapun diagram alir penelitian ini sebagai berikut :

Gambar 3.1. Diagram Alir Metode Penelitian

Studi Literatur

Persiapan Bahan

Kenaf :

1. Dipisahkan

berdasarkan variasi

waktu perendaman.

2. Pengeringan

3. Penggilingan

4. Penyaringan 10 mesh

Cangkang Biji Karet :

1. Dibersihkan dan

direbus suhu 100ºC

2. Dikeringkan

3. Penggilingan

4. Penyaringan 100 mesh.

Penimbangan dan

Pencampuran Bahan

Pencetakan (Cold Press)

Uji Fisis (SNI 01-4449-2006):

1. Kerapatan

2. Kadar air.

Uji Mekanik :

1. Uji Tarik (ASTM D 256)

2. Uji Impak (ASTM D 638)

Analisis Data

Alkalisasi serat kenaf 5% NaOH

dengan variasi waktu

perendaman 0 jam, 4 jam, 12

jam dan 24 jam

Kesimpulan

Resin Epoxy

15

3.4.1 Studi Literatur

Dalam melakukan penelitian ini perlu diadakan studi literatur ialah mencari

dan mepelajari jurnal-jurnal tentang penelitian yang berkaitan dengan komposit

serat kenaf dan cangkang biji karet, dengan penambahan larutan NaOH serta

penelitian tentang metode pembuatan komposit.

3.4.2. Persiapan Bahan

Adapun persiapan bahan sebelum proses pembuatan papan komposit

sebagai berikut :

1. Larutan 5% NaOH (Natrium Hidroxide)

a. Hitung jumlah padatan NaOH yang dibutuhkan, yaitu sebanyak 5%

NaOH dan 95% aquades dari jumlah total massa serat kenaf dengan

perbandingan 1: 10 zat terlarut dan pelarut.

b. Larutkan padatan NaOH yang ditimbang menggunakan gelas kimia,

dengan diaduk menggunakan spatula dan ditambahkan aquades sedikit

demi sedikit hingga larut.

2. Serat Kenaf

a. Kenaf direndam dengan larutan 5 % NaoH dengan masing-masing variasi

waktu perendaman 0 jam, 4 jam, 12 jam dan 24 jam. Setelah itu kenaf

dikeringkan dengan cara menjemurnya ±1 hari (Catur, 2012).

b. Serat kenaf dihaluskan menjadi serbuk menggunakan cutter milling.

c. Serbuk kemudian diayak dengan ukuran 10 mesh (Prastito dkk,2016).

3. Cangkang Biji Karet

a. Cangkang biji karet dicuci menggunakan air bersih, kemudian ditumbuk

menggunakan lumpang alu untuk memisahkan cangkang dan biji buah

karet.

b. Cangkang biji karet direbus dengan suhu 100℃ dan direndam

menggunakan air bersih selama 7 hari dan setiap hari dilakukan

pergantian air, kemudian dikeringkan dengan sinar matahari ±1 hari.

c. Kemudian biji karet dihaluskan dengan blender dan diayak dengan cutter

milling 100 mesh (Banon, 2016).

16

3.4.3. Penimbangan dan Pecampuran Bahan Baku

Penimbangan adalah proses menghitung massa bahan yang dilakukan

sebelum pencampuran bahan baku. Pecampuran bahan baku papan komposit serat

kenaf dan cangkang biji karet serta epoxy dengan perbandingan 30:70% dapat

dilihat pada Tabel 3.2. Tahapan yang akan dilakukan sebagai berikut:

1. Serat kenaf dan cangkang biji karet ditimbang sesuai dengan Tabel 3.3. dan

masing-masing dimasukkan kedalam wadah.

2. Resin epoxy yang telah ditimbang dimasukkan kedalam wadah.

3. Serat kenaf dan cangkang biji karet kemudian dimasukkan dalam satu

wadah, setelah itu ditambahkan resin dan diaduk menggunakan spatula

sehingga homogen.

4. Dilakukan step 1 sampai 4 untuk masing-masing serat kenaf dengan variasi

waktu perendaman sesuai Tabel 3.3. menggunakan cetakan yang sama.

3.4.4. Proses Pencetakan Sampel

Tahapan yang akan dilakukan dalam proses pencetakan sampel adalah

sebagai berikut :

1. Sampel yang telah dicampur homogen kemudian dimasukkan kedalam

cetakan yang berukuran 20 x 15 x 1,5 cm.

2. Sampel kemudian ditekan menggunakan cetakan dengan diberi beban

konstan dan sampel dibiarkan kering selama lebih kurang 1 hari.

3. Kemudian dilakukan pemotongan sampel uji dapat dilihat pada Gambar 3.2.

4. Dilakukan step 1 sampai 3 untuk masing-masing serat kenaf dengan variasi

waktu perendaman sesuai Tabel 3.3. menggunakan cetakan yang sama.

(a)

UK

UDSA

UI

UT

15 cm

20 cm

17

(b)

(c)

Gambar 3.2 (a) Pola Spesimen, (b) Ukuran Spesimen Uji Kerapatan (UK) dan

Uji Daya Serap Air (UDSA) dan (c) Ukuran Spesimen Uji Impak (UI) dan Uji

Tarik (UT)

Tabel 3.3. Kadar Perbandingan Bahan

Alkalisasi

Serat

Kenaf 5%

NaOH

(jam)

Serat

Kenaf +

Cangkang

biji karet

(%)

Serat Kenaf +

Cangkang biji

karet (gram)

Total massa bahan

dan resin

Kode

Sampel

Serat

Kenaf +

Cangkang

biji karet

(gram)

Epoxy

(gram)

A 0 jam 75 : 25 67.5 22.5 90 210

B 4 jam 75 : 25 67.5 22.5 90 210

C 12 jam 75 : 25 67.5 22.5 90 210

D 24 jam 75 : 25 67.5 22.5 90 210

Proses pengujian yang dilakukan adalah pengujian fisis yaitu uji kerapatan,

dan uji kadar air, serta pengujian mekanis uji tarik dan uji impak.

3.4.5. Proses Pengujian Sifat Fisis

1) Uji Kerapatan

a) Sampel UK (A,B,C,D) disiapkan dengan ukuran (10x10) cm.

b) Sampel uji terlebih dahulu ditimbang massa (B). Kemudian diukur serta

rata-ratakan nilai panjang (p) dengan dua titik pengukuran, arah lebar

(l) dengan dua titik pengukuran dan tebal (t) dengan empat titik

pengukuran untuk menghitung volume (I).

UT 1,9

cm

16,5 cm

UI 1

cm

5,5 cm

UK

DSA KA

10 cm

10 cm

UDS 10 cm

10 cm

18

c) Kemudian dihitung kerapatan (K) menggunakan rumus persamaan 2.1.

2) Uji Daya Serap Air

a) Sampel uji UDS (A,B,C,D) disiapkan dengan ukuran (10x10) cm.

b) Sampel uji ditimbang untuk mengetehui nilai massa (B1) sebelum

melakukan perendaman.

c) Contoh uji direndam dengan posisi tegak (vertikal) sekitar 2 cm

dibawah permukaan air selama 24 jam.

d) Contoh uji dikeluarkan dan diletakkan di atas 10 lembar kertas hisap

berukuran 120 mm2 untuk membuang atau menyingkirkan kelebihan

air yang masih melekat pada permukaan. Kemudian beri pemberat

(3kg) di atas contoh uji papan serat tersebut selama 30 detik.

e) Sampel uji ditimbang kembali untuk mengetahui nilai massa (B2)

setelah melakukan perendaman.

f) Kemudian dihitung daya serap air (PA) menggunakan rumus

Persamaan 2.2.

3.4.6. Proses Pengujian Sifat Mekanik

1) Uji Tarik

Pengujian dilakukan dengan alat uji HUNG TA HT-8503 buatan jepang.

Spesimen pengujian tarik di bentuk menurut standar ASTM D 638 yang

ditunjukkan pada Gambar 3.3.

A = LO = Panjang keseluruhan (Length Overral) = 165 mm

B = WO = Lebar keseluruhan (Width Overral) = 19 mm

C = L = Panjang bagian sempit (Length of narrow section) = 57 mm

D = WC = Lebar bagian sempit (Width of narrow section) = 13 mm

E = R = (Radius of fillet) = 76 mm

F = T = Ketebalan (Thickness) = 3 mm

G = G = Mengukur panjang (Gage length) = 50 mm

H = D = Jarak antar gengaman (Distance between grips) = 115 mm

Gambar 3.3 Contoh Spesimen Uji Tarik

19

Langkah-langkah pengujian tarik dalam penelitian ini adalah sebagai berikut

1. Sampel UT (A,B,C,D) disiapkan dengan ukuran (16,5x1,9) cm.

2. Menghidupkan mesin uji tarik yang digunakan dan pemasangan pencekam

(gripp holder)

3. Memastikan data spesimen uji yang telah diukur pada komputer dan

menetapkan kecepatan pengujian.

4. Memastikan jarak pencekam sesuai dengan panjang minimal daerah

cekaman (gripped length).

5. Pemasangan spesimen uji, dan memastikan tercekam.

6. Jalankan mesin uji tarik dan setelah patah, hentikan proses penarikan.

7. Ambil hasil rekaman nilai gaya (F) untuk memutuskan serat pada mesin

plotter dari proses penarikan.

8. Kemudian dihitung tegangan tarik menggunakan rumus persamaan 2.3.

2) Uji Impak

Uji impact digunakan dalam dunia industri khususnya uji impact charphy.

Dasar pengujian ini adalah penyerapan energi potensial dari beban yang

mengayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk material uji sehingga

terjadi deformasi. Spesimen pengujian impak dibentuk menurut standar ASTM D

256 dengan menggunakan alat uji HUNG TA HT-8503 pada Gambar 3.2 dapat

dilihat bentuk spesimen uji impak. Langkah-langkah pengujian adalah:

1. Sampel uji UI (A,B,C,D) disiapkan dengan ukuran (5,5x1) cm.

2. Mempersiapkan alat uji impact Charphy sebelum digunakan.

3. Mengukur tebal lebar dan panjang, kemudian memberi nomor spesimen

yang akan diuji.

4. Meletakan spesimen pada tumpuan dengan bantuan penjepit

5. Melepaskan palu dengan cara menekan tombol dan menarik handel-nya.

6. Palu akan jatuh dan memukul spesimen secara otomatis.

7. Mencatat energi serap (E) yang ditunjukan jarum pada alat uji impact izod.

8. Kemudian dihitung harga impak menggunakan rumus persamaan 2.4.

20

Gambar 3.4 Contoh Spesimen Uji impak

3.4.7. Analisis Hasil Pengujian

Pada tahap ini membahas tentang analisa karakterisasi nilai sifat fisis dan

mekanik dari serat kenaf dan cangkang biji karet terhadap variasi waktu lama

perendaman 5% NaOH untuk memperoleh kualitas papan komposit yang lebih

baik dengan standar uji SNI-01-4449-2006.