fabrikasi dan karakterisasi komposit kaca magnetik dengan pemanasan pada suhu rendah

8/18/2019 Fabrikasi Dan Karakterisasi Komposit Kaca Magnetik Dengan Pemanasan Pada Suhu Rendah

1/4

ISBN 978-602-1034-07-1 SEMINAR NASIONAL MAHASISWA FISIKA 2015

Edisi 2, Desember 2015

FMIPA – Universitas Negeri Semarang

Fabrikasi dan Karakterisasi Komposit Kaca Magnetik

Dengan Pemanasan Pada Suhu Rendah

Dhamar Putra F., Margi Fitriawan, Fandi Musthofa A. S., Agus Yulianto

Laboratorium Kemagnetan Bahan, Jurusan Fisika FMIPA UNNES

Jl. Raya Sekaran, Gunungpati, Semarang

[email protected]

Abstrak. Fabrikasi dan karaktersi kaca magnetik dengan pemanasan pada suhu rendah telah berhasil dilakukan. Cult lolos

saring T200 dicampurkan dengan hematit lolos saring T400 dengan perbandingan 20% : 80%, 30% : 70%, 40% : 60%, 60% : 40%,

70% : 30%, 80% : 20%. Pencampuran cult dengan hematit dilakukan dengan menggunakan magnetic stirrer . Serbuk kaca cult dan

hematit yang sudah tercampur kemudian ditambahkan larutan binder dengan perbandingan 1 : 2 sampai terbentuk emulsi. Larutan

berbentuk emulsi kemudian ditambahkan etanol dan dicetak. Sampel pada cetakan kemudian dipanaskan pada suhu 70 – 90 0C

selama 14 jam dan didiamkan dalam suhu ruang selama 6 jam. Karakterisasi respon medan magnet luar menunjukkan sifat

magnetik terbaik dengan sudut simpangan terbesar yang terukur yaitu 11,5 0. akibat penambahan jumlah hematit. Pada pengukuran

sifat optik yang berupa intensitas transmitansi yang terukur menunjukkan nilai 0,1 lux sebanding dengan jumlah kaca cult pada

sampel. Pada perhitungan uji kuat tarik sampel menunjukkan nilai optimum pada komposisi 60% : 40% yaitu sebesar 355,975

N/m2.

Kata kunci: cult, hematit, kaca magnetik

PENDAHULUANTeknologi keramik telah dikenal sejak lama

dalam peradaban manusia. Bentuk sederhana dari

keramik berupa benda-benda kerajinan dan gerabah

yang terbuat dari tanah liat atau tanah lempung, baik

diproses melalui pembakaran ataupun tidak. Seiring

dengan kemajuan teknologi saat ini, bahan keramik

telah dikembangkan menjadi berbagai produk modern

dengan keunggulan sifat yang beragam. Kaca

merupakan salah satu produk keramik modern dengan

pemakaian yang sangat luas [1].

Kaca banyak digunakan pada berbagai

keperluan dan kegiatan manusia, sehingga menuntut

produksi dalam jumlah yang sangat besar. Jumlah

produksi yang besar mengakibatkan banyaknya

jumlah kaca-kaca bekas yang tidak terpakai, sehingga

mempengaruhi lingkungan karena kaca tidak bersifat

korosif [6]. Kaca - kaca bekas (cult) merupakanlimbah yang tidak dapat terurai secara alami, sehingga

perlu dilakukan proses daur ulang (pengolahan

kembali) menjadi barang atau produk berdaya guna.

Kaca cult merupakan kaca hasil olahan dari kaca

rumah tangga sehingga sifat optiknya tidak sebaik

kaca pospat yang dimodifikasi CaO dan MgO [9].

Dengan menggunakan metode metalurgi serbuk,

pengolahan kaca cult dapat melalui temperature lebih

rendah dari kaca biasa [3].

Jumlah pasir besi di Indonesia sangat

melimpah, dengan cara yang sederhana didapatkan

pasir besi dengan ukuran nano, sehingga dapat

digunakan dalam perkembangan industri [1] Hasil

pengolahan pasir besi banyak berupa magnetit

(Fe3O4), maghemit (γ-Fe2O3), dan hematit (α-Fe2O3).

Produk yang dihasilkan berupa magnet, sensor, tinta,

pigmen dan produk berteknologi nanopartikel.

Perkembangan komposit kaca bersifat

magnetik telah dilakukan di Laboratorium

Kemagnetan Bahan Jurusan Fisika Unnes seperti

Barium Ferit dengan pengikat kaca cult [2], Kaca

magnetik berbasis barium ferit [8], dan magnet dengan

pengikat organic yaitu Magnet komposit ferit dengan

pengikat resin [7]. Komposit berbasis magnetik yang

dihasilkan memiliki sifat magnetik yang cukup baik.

Beberapa hasil yang diperoleh mendorong

dilakukannya penelitian tentang fabrikasi kaca

magnetik dengan pemanasan pada suhu rendah dengan

penambahan binder sebagai pengikat.


2/4




METODEPenelitian ini dilakukan di Laboratorium

Kemagnetan Bahan Jurusan Fisika Universitas Negeri

Semarang. Beberapa tahapan yang meliputi penelitian

ini yaitu penggerusan kaca cult secara manual hingga

mendapatkan serbuk berukuran kecil. Kemudian

dilanjutkan dengan menggunakan ball milling denganmetode wet milling selama 48 jam. Kaca cult

kemudian dikeringkan menggunakan oven selama 1

jam. Kaca cult kering disaring menggunakan ayakan

tipe T200. Serbuk hematit lolos saring T400 disiapkan

sebagai doping kaca cult. Penimbangan komposisi

kaca cult dan hematit menggunakan neraca digital.

Komposisi kaca cult dan hematit sesuai pada Tabel 1.

Setelah ditimbang sesuai komposisi, kedua bahan

dicampurkan dengan mortar dan ditambahkan larutan

binder dengan perbandingan 1 : 2 hingga berbentuk

emulsi, yang kemudian dicetak. Setelah didapat

seluruh variasi, kemudian seluruh sampel yang sudahditempatkan didalam cetakan ditambahkan etanol.

Seluruh sampel dipanaskan pada suhu 80 – 90 0C

selama 10 jam menggunakan magnetic stirrer dan

didinginkan selama 24 jam. Tahap akhir pelepasan

sampel dari cetakan secara maual menggunakan

cutter.

Tabel 1. Komposisi Hematit dan Kaca Cult Sampel 1 2 3 4 5 6

Hematit 80% 70% 60% 40% 30% 20%

Kaca Cult 20% 30% 40% 60 70% 80%

Karakterisasi yang digunakan berupa respon

medan magnet luar sampel yang digantungkan danditarik menggunakan menggunakan magnet keras.

Analisis sifat mekanik berupa uji kuat tarik dan yang

terakhir adalah pengujian intensitas transmitansi

sampel menggunakan lux meter.

HASIL DAN PEMBAHASANDari hasil pembuatan kaca lentur dengan

variasi komposisi yang telah ditentukan sebelumnya

dilakukan di Laboratorium Kemagnetan Bahan

Jurusan Fisika Universitas Negeri Semarang,

didapatkan hasil sebagai berikut

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Gambar 1. Foto sampel variasi komposisi kaca cult dan

hematit (a) 20% : 80%, (b) 30% : 70%, (c) 40% : 60%, (d)

60% : 40%, (e) 70% : 30%, (f) 80% : 20%.

Hasil dari variasi komposisi pada Gambar 1.

didapatkan warna sampel yang semakin terang dan

permukaan sampel yang semakin kasar sebanding

dengan penambahan prosentase komposisi kaca cult.

Ditinjau dari warna dan kondisi permukaan dapat

dianggap sebagai adanya ketidakrapatan antara

hematit dan kaca cult yang diikat oleh binder karena

perbedaan ukuran serbuk hematit dan kaca cult.

Karakterisasi respon medan magnet luar yang

digunakan menggunakan metode bandul. Sampel di

ikat pada tali pada posisi setimbangnya. Magnet keras

3000 Gs didekatkan dengan jarak sampel – magnet 0.5

cm. Hasil yang didapat berupa sudut simpangan yang

terukur akibat adanya serbuk hematit pada sampel

yang bersifat magnetik. Hasil respon medan magnet

luar sampel terhadap 6 sampel kaca magnetik dapatdilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Grafik hubungan jumlah hematit dengan nilaisudut simpangan sampel.


3/4




Pada gambar 3, nilai sudut simpangan

tertinggi sebesar 11,50 yang merupakan akibat dari

jumah hematit yang besar yaitu 80%. Nilai sudut

smpangan terendah yaitu 3,40 yang merupakan akibat

dari jumlah kaca cult yang besar. Dari sifat

kemagnetan bahan, kaca cult mengurangi sifat

magnetik sampel karena semakin banyak kaca cultmaka semakin kecil induksi magnetik remanen sampel

[2]. Hasil yang didapat sesuai dengan teori bahwa

semakin banyak kaca cult yang digunakan maka

semakin kecil pula respon medan magnet luar terhadap

sampel, dalam hal ini berupa sudut simpangan.

Karakterisasi sifat optik sampel kaca

magnetik berupa pengukuran nilai intensitas

transmitansi sampel yang bersumber dari laser dengan

intensitas 3,89 lux yang mengenai sampel kemudian

ditangkap oleh sensor dari luxmeter. Hasil yang

terukur dari luxmeter merupakan nilai intensitas

trasmitansi yang menembus sampel. Hasil pengukuran

intensitas transmitansi sampel kaca magnetik dapatdilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Grafik hubungan jumlah kaca cult denganintensitas transmitansi.

Dari hasil pengukuran nilai intensitas

transmitansi sampel nilai intensitas transmitansi

terbesar hanya 0,12 lux pada jumlah kaca cult sebesar

80%. Hal ini diakibatkan karena komposisi kaca cult

yang semakin bertambah, sehingga warna sampel

semakin terang sebanding dengan bertambahnya

jumlah kaca cult. Secara fisis, kaca merupakan

material yang bersifat transparan dan hamper dapat

meneruskan semua gelombang cahaya yang diberikan

[5]. Penambahan hematit doping menghambat jumlah

cahaya yang diteruskan oleh sampel, sehingga jumlah

cahaya terukur pada luxmeter yang menembus sampel

semakin sedikit. Hematit mempunyai warna fisis yang

lebih gelap sebagai akibat dari berkurangnya jumlah

itensitas cahaya yang diteruskan.

Uji kuat tarik dilakukan dengan meletakkan

sampel dengan diberikan penahan disetiap ujungnya

dengan jarak 0,1 cm dari ujung. Sampel diikat dengan

tali pada ujung satu dan ujung yang lain diikat dengan

wadah yang kemudian diisi secara terus menerus

dengan beban pasir hingga sampel putus. Besar gaya

tekan terhadap sampel yang terukur dihitung hinggadari pertambahan massa yang diberikan untuk menarik

tali pada sampel. Grafik uji kuat Tarik dapat dilihat

pada Gambar 4.

Gambar 4. Grafik hubungan konsentrasi kaca cult dengankuat tarik sampel.

Grafik pada gambar 4 menunjukkan nilai uji

kuat tarik yang menunjukkan nilai optimumdengan

nilai kuat tekan tertinggi sebesar 355,16 N/m2 dengan

jumlah kaca cult sebesar 60% dengan hematit sebesar

40%. Kuat tekan dengan komposisi sebelumnyahampir sama sebesar 335,16 N/m2,sehingga komposisi

terbaik adalah diantara nilai tersebut. Nilai uji kuat

tekan semakin rendah pada komposisi hematit

terbanyak yaitu 80%. Pada penelitian sebelumnya

didapatkan bahwa komposisi kaca cult harus lebih

kecil dari serbuk magnetik agar memperoleh kuat

tekan yang lebih besar karena kaca cult memiliki kuat

tekan yang rendah akibat dari pemanasan pada suhu

rendah [2]. Sehingga dari analisis sampel, hal ini

menunjukkan adanya peran dari binder gum arab yang

berfungsi sebagai perekat (binder ) dan pengeras

material sampel, sehingga nilai kuat tekan menjadilebih besar. Pada suhu rendah, pembuatan kaca

magnetik menggunakan binder lebih mengaktifasi

kaca cult daripada hematit. Terlihat dari segi kuat tarik

sampel, binder gum arab yang bersifat hidrofilik (suka

air) dan menyerap 20% dari kadar air yang diberikan

air sakan mengeras akibat dari hilangnya kadar air

karena pemanasan pada suhu yang relatif rendah

dengan jangka waktu yang panjang.


4/4




SIMPULANKomposit kaca magnetik dapat dibuat dengan

kaca cult dan hematit pada suhu rendah berkisar 70 –

90 0 dengan menggunakan tambahan binder dan

menggunakan teknik pencetakan agar sampel menjadikeras tanpa melalui suhu yang tinggi. Sifat magnetik

sampel dimiliki oleh sampel dengan komposisi

hematit terbesar. Sifat optik berupa intensitas

transmitansi sampel sangat rendah, sehingga tidak

dimungkinkan digunakan sebagai kaca yang

digunakan pada secara umum. Pada komposisi kaca

cult sebesar 60% diperoleh kuat tekan yang paling

besar, hal ini dipandang akibat dari adanya binder

yang berinteraksi dengan kaca cult. Penggunaan

binder berpengaruh terhadap nilai uji kuat tekan yang

dihasilkan oleh sampel.

DAFTAR PUSTAKA[1] Aji, M. P., A. Yulianto dan S. Bijaksana. 2007.

Sintesis Nano Partikel Magnetit, Maghemit dan

Hematit dari Bahan Lokal . Jurnal Sains Materi

Indonesia Ed. Khusus Oktober 2007, hal: 106 –

108

[2] Alif, M. I. 2012. Komposit Barium Ferit Dengan

Pengikat Kaca Cult . Unnes Physics Journal 1(1)

2012

[3] Andarini, P. O., Sulhadi dan A. Yulianto 2011.

Fabrikasi dan Karakterisasi Sifat Listrik Kaca

Cult yang didoping Copper (II) Oxide. Skripsi

Jurusan Fisika FMIPA UNNES[4] Callister, W. D., D. G. Rethwisch. 1940.

Fundamentals of Materials Sciene and

Engineering: An Integrated Approach (4th ed.).

USA: John Wiley and Sons

[5] Doremus, R. 1973. Glass Science. Canada: John

Wiley and Sons

[6] El-Mallawany, R. A. H. 2002. Tellurite Glass

Handbook: Physical Properties and Data.

Florida:CRC Press

[7] Mukhlisin, I., A. Yulianto dan Sulhadi. 2013.

Pembuatan dan Karakterisasi Magnet Komposit

Ferit Dengan Bahan Pengikat Resin. Skripsi

Jurusan Fisika FMIPA UNNES

[8] Rohman, L. H. K., A. Yulianto dan Sulhadi. 2012.

Fabrikasi dan Karakterisasi Sifat Mekanik Kaca

Magnetik Berbasis Barium Ferit . Unnes Physics

Journal 1(1) 2012

[9] Sulhadi, A. Rinto. 2011. Preparasi dan

Karakterisasi Sifat Optik Kaca Posfat . Jurnal

Pendidikan Fisika Indonesia 7 (2011): 145 – 147

[10] Sulhadi, Khumaedi dan A. Yulianto. 2010.

Aplikasi Proses Oksidasi Untuk Meentukan

Potensi Daur Ulang Limbah Kaca (Cult).

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXIV HFI Jateng &

DIY[11] Yulianto, A., S. Bijaksana, W. Loeksmanto dan

D. Kurnia. 2003. Produksi Hematit (α-Fe2O3)

dari Pasir Besi : Pemanfaatan Potensi Alam

Sebagai Bahan Industri Berbasis Sifat

Kemagnetan Bahan. Jurnal Sains Materi

Indonesia Vol. 5 No. 1 Oktober 2003, hal: 51 –

54

fabrikasi dan karakterisasi komposit kaca magnetik dengan pemanasan pada suhu rendah

Documents