PENGARUH JENIS KERTAS, KOMPOSISI SEKAM DAN JUMLAH PEREKAT PVAC TERHADAP KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT CORE BERKEMAMPUAN SERAP BUNYI BERBAHAN DASAR KERTAS SEKAM

commit to user

PENGARUH JENIS KERTAS, KOMPOSISI SEKAM DAN

JUMLAH PEREKAT PVAC TERHADAP KEKUATAN IMPAK

KOMPOSIT

CORE

BERKEMAMPUAN SERAP BUNYI

BERBAHAN DASAR KERTAS-SEKAM

Skripsi

BAYU ERIAN WIDYANTARA

I 0306025

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

commit to user

PENGARUH JENIS KERTAS, KOMPOSISI SEKAM DAN

JUMLAH PEREKAT PVAC TERHADAP KEKUATAN IMPAK

KOMPOSIT

CORE

BERKEMAMPUAN SERAP BUNYI

BERBAHAN DASAR KERTAS-SEKAM

Skripsi

Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

BAYU ERIAN WIDYANTARA

I 0306025

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

commit to user

x

HALAMAN JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN

LEMBAR VALIDASI

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH

SURAT PERNYATAAN PUBLISITAS KARYA ILMIAH

KATA PENGANTAR

ABSTRAK

ABSTRACT

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL

DAFTAR GAMBAR

I ii iii iv v vi viii

ix x xv xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG 1.2 PERUMUSAN MASALAH 1.3 TUJUAN PENELITIAN 1.4 MANFAAT PENELITIAN 1.5 BATASAN MASALAH 1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 DASAR TEORI

2.1.1 Komposit

2.1.2 Komposit Sandwich

2.1.3 Komponen Penyusun Komposit 2.1.4 Ikatan Komposit

2.1.5 Kualitas Komposit 2.1.6 Fraksi Berat Komposit 2.1.7 Pengujian Impak 2.1.8 Pengujian Serap Bunyi

I-1 I-3 I-4 I-4 I-4 I-4

II-1 II-1 II-4 II-6 II-8 II-9

commit to user

xi 2.2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN

3.2 TAHAP PERENCANAAN DAN PERANCANGAN PENELITIAN

3.2.1 Orientasi Penelitian 3.2.2 Perancangan Eksperimen 3.3 TAHAP PEMBUATAN SPESIMEN

3.3.1 Alat dan Bahan

3.3.2 Langkah pembuatan spesimen uji impak charpy dan serap bunyi

3.4 PENGUMPULAN DATA 3.4.1 Uji Impak

3.4.2 Uji Serap Bunyi 3.5 PENGOLAHAN DATA

3.5.1 Uji Asumsi

3.5.2 Uji Anova Factorial Experiment

3.5.3 Uji Pembanding Ganda menggunakan Student Newman-Keuls(SNK)

3.6 ANALISIS

3.7 KESIMPULAN DAN SARAN

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1 PENGUMPULAN DATA 4.2 PENGOLAHAN DATA

4.2.1 Uji Asumsi Dasar 4.2.2 Uji Anova

4.2.3 Uji Pembanding Ganda

4.3 PEMILIHAN SPESIMEN BERDASARKAN NILAI KEKUATAN IMPAK

II-30

III-3

III-3 III-3 III-3 III-8 III-8

III-11 III-13 III-13 III-13 III-14 III-14 III-18

III-21 III-22 III-22

IV-1 IV-2 IV-4 IV-16 IV-23

commit to user

xii

BAB V ANALISIS HASIL

5.1 ANALISIS SPESIMEN KOMPOSIT KERTAS-SEKAM 5.1.1 Analisis Bahan Komposit Kertas-Sekam

5.1.2 Analisa Proses Pembuatan Komposit Kertas-Sekam 5.2 ANALISIS HASIL PENGUJIAN IMPAK

5.2.1 Analisa Nilai Kekuatan Impak

5.2.2 Pengaruh Faktor Jenis Kertas Terhadap Nilai Kekuatan Impak Komposit Kertas-Sekam

5.2.3 Pengaruh Faktor Komposisi Sekam Terhadap Nilai Kekuatan Impak Komposit Kertas-Sekam

5.2.4 Pengaruh Faktor Jumlah Perekat Terhadap Nilai Kekuatan Impak Komposit

5.2.5 Interaksi Faktor Jenis Kertas dengan Komposisi Sekam

5.2.6 Interaksi Faktor Jenis Kertas dengan Jumlah Perekat 5.2.7 Interaksi Faktor Komposisi Sekam dengan Jumlah

Perekat

5.2.8 Interaksi Faktor Jenis Kertas, Komposisi Sekam dan Jumlah Perekat

5.3 ANALISIS HASIL PENGUJIAN SERAP BUNYI

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 KESIMPULAN 6.2 SARAN

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

V-1 V-1 V-3 V-5 V-5 V-10

V-11

V-12

V-13

V-14

V-14

V-15 V-17

commit to user xv Tabel 2.1. Tabel 2.2. Tabel 2.3. Tabel 2.4. Tabel 2.5. Tabel 2.6. Tabel 2.7. Tabel 3.1. Tabel 3.2. Tabel 3.3. Tabel 3.4. Tabel 3.5. Tabel 4.1. Tabel 4.2. Tabel 4.3. Tabel 4.4. Tabel 4.5. Tabel 4.6. Tabel 4.7. Tabel 4.8.

Kandungan kimia sekam padi dan partikel kayu Kelas koefisien absorpsi

Material Akustik Komersial

Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas Skema umum data sampel eksperimen faktorial menggunakan 3 faktor dan dengan n observasi tiap sel Anova eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna

Riset yang sedang dilakukan

Factorial experiment completely randomized design

2x3x3

Urutan eksperimen factorial experiment completely randomized design 2x3x3

Skema daftar analisis ragam uji homogenitas

Skema data sampel eksperimen faktorial 2x3x3 dengan 5 observasi tiap sel

Anova eksperimen faktorial 2x3x3 desain acak sempurna Data luas penampang spesimen (mm2)

Data uji impak sudut pendulum setelah mengenai

spesimen (β)

Data nilai kekuatan impak spesimen (J/mm2) Perhitungan manual uji normalitas untuk perlakuan

a1b1c1

Perhitungan uji normalitas dengan SPSS

Rekapitulasi hasil uji normalitas dengan uji lilliefors

Nilai kekuatan impak dikelompokkan berdasarkan komposisi sekam

Selisih absolut data nilai kekuatan impak dengan rata-ratanya dikelompokkan berdasarkan komposisi

commit to user

xvi Tabel 4.9.

Tabel 4.10.

Tabel 4.11. Tabel 4.12.

Tabel 4.13.

Tabel 4.14. Tabel 4.15. Tabel 4.16. Tabel 4.17. Tabel 4.18.

Tabel 4.19.

Tabel 4.20.

Kuadrat selisih absolut data nilai kekuatan impak dengan rata-ratanya dikelompokkan berdasarkan komposisi sekam

Hasil uji homogenitas data nilai kekuatan impak, dikelompokkan berdasarkan komposisi sekam Perhitungan uji homogenitas dengan SPSS

Hasil uji homogenitas data nilai kekuatan impak, dikelompokkan berdasarkan jenis kertas

Hasil uji homogenitas data nilai kekuatan impak, dikelompokkan berdasarkan jumlah perekat Residual data nilai kekuatan impak

Anova untuk nilai kekuatan impak

Hasil perhitungan anova nilai kekuatan impak Hasil perhitungan SPSS anova nilai kekuatan impak Rata-rata nilai kekuatan impak eksperimen

dikelompokkan berdasarkan komposisi sekam

Rata-rata nilai kekuatan impak eksperimen dikelompokkan berdasarkan jumlah perekat Nilai serap bunyi

IV-11

IV-12 IV-12

IV-13

IV-13 IV-14 IV-18 IV-21 IV-21

IV-24

commit to user

xvii Gambar 2.1. Pembagian kelas material Gambar 2.2. Komposit serat

Gambar 2.3. Komposit laminat Gambar 2.4. Komposit partikel

Gambar 2.5. Struktur komposit sandwich

Gambar 2.6. Komposit sandwich berbentuk honeycomb

Gambar 2.7. Ikatan pada komposit

Gambar 2.8. Dimensi spesimen uji impak, peletakan spesimen uji impak dan mekanisme pengujian impak

Gambar 2.9. Patahan ulet, patahan cukup ulet dan patahan rapuh Gambar 2.10. Mekanisme pengujian serap bunyi

Gambar 3.1. Metode penelitian Gambar 3.2. Cetakan

Gambar 3.3. Timbangan digital Gambar 3.4. Mesin crushing

Gambar 3.5. Alat press

Gambar 3.6. Moisture analyzer

Gambar 3.7. Alat uji impak charpy

Gambar 3.8. Seperangkat alat uji serap bunyi Gambar 3.9. Dimensi spesimen uji impak (mm) Gambar 3.10. Dimensi spesimen uji serap bunyi (mm) Gambar 4.1 Normal probability plot

Gambar 4.2 Plot residual data nilai kekuatan impak Gambar 5.1 Penampang patahan uji impak

Gambar 5.2 Perbandingan kekuatan impak komposit kertas-sekam dengan komposit lain

Gambar 5.3 Perbandingan kekuatan impak komposit kertas-sekam dengan produk papan serat di pasaran

Gambar 5.4 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan jenis kertas Gambar 5.5 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi sekam

II-2 II-3 II-4 II-4 II-5 II-6 II-9

II-12 II-13 II-16 III-2 III-9 III-9 III-9 III-10 III-10 III-10 III-11 III-12 III-13 IV-7 IV-15

V-6

V-8

commit to user

xviii

Gambar 5.7 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi sekam dan jenis kertas

Gambar 5.8 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan jenis kertas dan jumlah perekat

Gambar 5.9 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi sekam dan jumlah perekat

Gambar 5.10 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi sekam dan jumlah perekat

Gambar 5.11 Grafik nilai koefisien serap bunyi komposit kertas-sekam dibandingkan beberapa material akustik komersial lainnya

V-13

V-14

V-15

V-16

commit to user

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian , manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan.

1.1 LATAR BELAKANG

Menurut Pemerintah Indonesia perkiraan kapasitas produksi kayu tahunan Indonesia mencapai 63 juta meter kubik, sangat jauh dari jumlah produksi kayu nasional yang resmi sebesar 5,7 juta meter kubik, artinya akan ada kekurangan sebesar 57,3 juta meter kubik kayu (Williams, 2004). Laju pengurangan hutan alam di Indonesia pada tahun 1997-2000 adalah 2,84 juta Ha per tahun (Hakim, 2006). Kebutuhan masyarakat pada kayu sangat besar padahal kapasitas produksi kayu masih kurang, maka diperlukan bahan altematif untuk mengurangi ketergantungan terhadap kayu.

commit to user

I-2

menurut data biro pusat statistik tahun 2008 produksi padi di Indonesia berjumlah sekitar 55 juta ton. Sekitar 20 % dari bobot padi adalah sekam padi (Hara, 1986).

Untuk menjadi sebuah komposit, kertas dan sekam memerlukan bahan lain yang berfungsi sebagai matriks atau pengikat. Polivinil asetat (PVAc) atau dapat disebut juga lem putih yang digunakan sebagai lem kayu digunakan sebagai pengikat untuk bahan-bahan berpori, khususnya kayu misalnya dalam industri kayu lapis dan pengerjaan furniture. Bahkan PVAc juga sering dijumpai di tempat fotokopi yang dgunakan saat menjilid buku. PVAc mempunyai banyak kelebihan diantaranya mudah didapat, serba guna dan peka terhadap tekanan (Hamzah, 2004).

Melihat bahan-bahan penyusun komposit yang ringan dan matriks yang digunakan berupa perekat PVAc dimana daya ikatnya lebih rendah daripada resin, komposit ini akan diproyeksikan sebagai sebuah core dalam komposit sandwich. Komposit sandwich terdiri dari bagian skin atau lapisan luar dan bagian core

komposit. Komposit sandwich merupakan jenis komposit yang sangat cocok sebagai sebuah bahan konstruksi karena ringan dan memiliki kekuatan yang relatif tinggi. Core dalam sebuah komposit merupakan suatu bagian yang dominan dalam penyerapan energi, baik energi yang datang secara tiba-tiba (energi impak) maupun energi berupa bunyi. Dalam pengaplikasiannya, core komposit ini diperuntukkan sebagai sebuah panel yang bisa berupa furniture, pintu, jendela dan sekat ruangan dengan dilapisi bahan lain sebagai skin. Pengujian impak diperlukan agar komposit tersebut dapat tetap kokoh saat terjadi sebuah benturan dan pengujian serap bunyi dilakukan untuk mengetahui kemampuan komposit dalam menyerap bunyi yang datang. Kemampuan serap bunyi komposit ini merupakan sebuah nilai tambah apabila panel tersebut dijadikan sebuah sekat ruangan, karena kekuatan mekanik berupa uji impaklah yang menjadi prioritas dimana komposit tersebut ditujukan sebagai sebuah bahan konstruksi. Oleh karena itu pengujian serap bunyi tidak dilakukan pada keseluruhan spesimen, tetapi hanya pada komposit dengan nilai kekuatan impak tertinggi.

commit to user

I-3

komposisi bahan, serta jumlah perekat yang digunakan. Berkaitan dengan bahan yang digunakan berupa kertas, sekam dan perekat PVAc sebagai bahan penyusun komposit, maka faktor- faktor jenis kertas, komposisi sekam dan jumlah perekat PVAc yang akan dijadikan faktor penelitian pada eksperimen pengujian kekuatan komposit. Faktor jenis kertas berdasarkan penelitian Grigoriu (2003) yang menguji papan panel yang terbuat dari tiga buah jenis kertas dan jumlah resin. Faktor jumlah perekat PVAc berdasarkan penelitian Ganguly (2009) yang menggunakan perekat PVAc berjumlah 6%, 9% dan 12% serta memperhatikan kandungan minyak dari rumput alang-alang pembuat komposit. Faktor komposisi sekam berdasarkan penelitian Yang dkk (2004), mengenai komposisi sekam, temperatur pengujian dan kecepatan pengadukan.

Berdasarkan uraian yang telah disampaikan, penelitian dengan desain eksperimen diperlukan untuk mengetahui apakah faktor jenis kertas, komposisi sekam dan jumlah perekat berpengaruh terhadap kekuatan impak komposit core

serap bunyi berbahan dasar limbah kertas dan sekam padi, serta apabila mempunyai pengaruh, dapat diketahui seberapa besar pengaruhnya. Dengan mengkombinasikan faktor-faktor tersebut, diharapkan dapat diketahui seberapa besar kekuatan impak komposit maksimum yang mampu dihasilkan. Informasi yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi pengembangan penelitian selanjutnya.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Perumusan masalah dalam penelitian ini adalah:

Bagaimana pengaruh antara jenis kertas, komposisi sekam dan jumlah perekat PVAc terhadap kekuatan impak komposit serap bunyi berbahan dasar kertas-sekam serta bagaimana pengaruh interaksi faktor-faktor tersebut terhadap kekuatan impak komposit core serap bunyi ini.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini, yaitu:

commit to user

I-4

terhadap nilai kekuatan impak komposit core serap bunyi berbahan dasar kertas-sekam.

2. Mengkaji interaksi pengaruh jenis kertas, komposisi sekam dan jumlah perekat PVAc terhadap nilai kekuatan impak komposit core serap bunyi berbahan dasar kertas-sekam.

3. Mengetahui kombinasi level-level faktor yang memberikan hasil kekuatan impakterbesar.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Memberikan rekomendasi komposisi bahan dan perekat yang dapat

menghasilkan kekuatan impak yang tinggi.

2. Memberikan alternatif bahan baku berkekuatan impak tinggi tetapi juga mempunyai kemampuan untuk menyerap bunyi.

3. Memberikan nilai tambah sampah berupa kertas bekas dan sekam padi menjadi sesuatu yang lebih bermanfaat.

1.5 BATASAN MASALAH

1. Bahan Limbah kertas bekas yang digunakan adalah kertas koran dan kertas HVS.

2. Komposisi sekam ialah 10%,15% dan 20% di dalam bagian berat kertas-sekam.

3. Komposisi perekat PVAc ialah 6% , 9% dan 12% dari total berat kertas-sekam.

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Penulisan penelitian dalam laporan tugas akhir ini mengikuti uraian yang diberikan pads setiap bab yang berurutan untuk mempermudah pembahasannya. Dari pokok-pokok permasalahan dapat dibagi menjadi enam bab seperti dijelaskan, di bawah ini.

BAB I PENDAHULUAN

commit to user

I-5

masalah, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan. Uraian bab ini dimaksudkan untuk menjelaskan latar belakang penelitian sehingga dapat memberi masukan sesuai dengan tujuan penelitian dengan batasan-batasan, serta menjelaskan manfaat dari penelitian

BAB II DASAR TEORI

Bab ini berisi mengenai landasan teori yang mendukung dan terkait langsung dengan penelitian yang akan dilakukan dari buku, jurnal penelitian, dan sumber literatur lain, serta berisi studi pustaka terhadap penelitian terdahulu.

BAB IIIMETODE PENELITIAN

Bab ini berisi tentang uraian kerangka berpikir dan langkah-langkah penelitian yang dilakukan meliputi kerangka penelitian, waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan, perancangan penelitian, pengolahan data, analisis dan kesimpulan.

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Bab ini menyajikan pelaksanaan pengumpulan data, pengolahan data berdasarkan teori dan data yang didapat dari pengujian.

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

Bab ini membahas tentang analisis dari output yang didapatkan dan interpretasi hasil penelitian.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

commit to user

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. LANDASAN TEORI

2.1.1 Komposit

Struktur material yang biasa didalam bidang engineering dapat dibagi menjadi empat kategori, yaitu logam, polimer, keramik, dan komposit. Diantara definisi tentang material komposit, yang paling umum adalah: "Komposit merupakan material gabungan yang dibuat melalui penyusunan secara sintetik dua atau lebih komponen yaitu, suatu bahan pengisi (filler) atau semacam senyawa penguat tertentu dan bahan pengikatnya (yang umumnya ada dalam jumlah dominan/matrik), yang dinamakan resin untuk mendapatkan karakteristik dan sifat-sifat tertentu"(Jang, 1994).

Komposit merupakan bahan yang terdiri atas serat yang diselubungi oleh matrik, biasanya berupa polimer, metal, atau keramik. Serat biasanya berupa bahan dengan kekuatan dan modulus yang tinggi yang berperan sebagai penyandang beban utama. Sedangkin matrik harus menjaga serat tetap dalam lokasi dan orientasi yang dikehendaki. Matrik juga berfungsi sebagai media transfer beban antar serat, pelindung serat dari kerusakan karena pengaruh lingkungan (environtment damage) sebelum, ketika dan setelah proses pembuatan komposit, serta melindungi dari pengaruh abrasif antar serat (IPTN, 1993).

commit to user

II-2

POLYMERS

ELASTOMERS

GLASSES METALS

CERAMICS

Gambar 2.1. Pembagian kelas material

Sumber: IPTN, 1993

Penggabungan kedua atau lebih material yang berbeda tersebut dimaksudkan untuk menciptakan material baru yang merupakan penggabungan sifat komponen penyusunnya. Diharapkan dengan digabungnya beberapa material ini, masing-masing komponen dapat saling mendukung dan memperbaiki kelemahannya. Penggabungan dua material atau lebih dibedakan menjadi dua macam (Kaw, 2007), yaitu :

a. Penggabungan makro, yang memiliki ciri-ciri:

1. Dapat dibedakan secara langsung dengan cara melihat 2. Penggabungannya lebih secara fisis dan mekanis

3. Penggabungannya dapat dipisahkan secara fisis ataupun secara mekanis Contoh : Kevlar, Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP)

b. Penggabungan mikro, yang memiliki ciri-ciri:

1. Tidak dapat dibedakan dengan cara melihat secara langsung 2. Penggabunganya lebih secara kimiawi

3. Penggabungannya tidak dapat dipisahkan secara fisik dan mekanis, tetapi dapat dilakukan secara kimiawi. Contoh : logam paduan, besi, dan baja.

commit to user

II-3

Komposit memiliki tiga karakteristik mekanik yang khas (IPTN, 1993) yaitu:

a. Tidak homogen, sifat-sifatnya tidak seragam diseluruh volume material, yang berarti merupakan suatu fungsi dari posisi.

b. Ortotrofik, sifat-sifat material berbeda pada ketiga arah yang saling tegak lurus pada suatu titik dalam volume material tertentu dan memiliki tiga buah bidang simetri yang juga saling tegak.lurus, sehingga merupakan fungsi dari orientasi.

c. Anisotrop, sifatnya pada suatu titik tertentu berbeda dalam semua arah. Tidak ada lagi bidang simetri. Dengan demikian sifat-sifat yang ada merupakan fungsi dari orientasi suatu titik dalam suatu volume material tertentu.

Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakannya (Kaw, 2007) yaitu:

a. Fibrous Composites (Komposit Serat),

Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat/fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (poly aramide), dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman.

Gambar 2.2. Komposit serat

Sumber : Kaw, 2007

b. Laminated Composites (Komposit Laminat),

commit to user

II-4

Gambar 2.3. Komposit laminat

Sumber : Kaw, 2007

c. Particulalate Composites (Komposit Partikel),

Merupakan komposit yang menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriksnya.

Gambar 2.4. Komposit partikel

Sumber : Kaw, 2007

2.1.2 Komposit Sandwich

Komposit Sandwich dianggap sebagai jenis bentuk komposit yang dirancang untuk mendapatkan sebuah panel yang ringan dan memiliki kekakuan yang relatif tinggi. Komposit sandwich terdiri dari dua lembar di bagian luar atau

skin, yang dipisahkan oleh dan perekat yang terikat pada inti yang tebal (core)

(Gambar 2.5). Lembaran luar terbuat dari bahan yang relatif kaku dan kuat, seperti paduan aluminium, plastik yang diperkuat serat, titanium, baja, atau kayu lapis, mereka memberi kekakuan yang tinggi dan kekuatan untuk struktur, dan harus cukup kuat untuk menahan gaya tarik dan tekan dari hasil pembebanan. Material

Core mempunyai berat yang ringan dan biasanya memiliki modulus elastisitas yang rendah. Material Core biasanya dibagi dalam tiga kategori: busa polimer kaku (yakni phenolic, epoxy, poliuretan), kayu (yaitu kayu balsa), dan honeycomb

commit to user

II-5

Gambar 2.5. Struktur komposit sandwich

Sumber : Callister, 2007

Secara struktural, core mempunyai beberapa fungsi. Pertama-tama, terus menerus menyediakan dukungan untuk skin. Selain itu, ia harus memiliki kekuatan geser yang cukup untuk menahan tegangan geser melintang, dan juga cukup kuat untuk memberikan kekakuan geser tinggi (Untuk menahan tekukan panel). Core populer yang lain ialah struktur honeycomb (lembaran tipis yang telah dibentuk menjadi sel heksagonal, dengan orientasi tegak lurus pada sisi

commit to user

II-6

Gambar 2.6. Komposit sandwich berbentuk honeycomb

Sumber : Callister, 2007

2.1.3 Komponen Penyusun Komposit

a. Matrik

Polimer, logam, dan keramik digunakan sebagai material matrik dalam komposit tergantung pada kebutuhan tertentu. Matrik didalam komposit mengikat serat secara bersama-sama dalam suatu unit struktural dan melindungi serat dari kerusakan eksternal, mentransfer dan mendistribusikan beban ke serat, dan pada beberapa kasus memberikan sifat yang diinginkan seperti keuletan, ketangguhan, atau isolasi listrik (Gibson, 1994).

commit to user

II-7

Polivinil asetat (PVAc) atau dapat disebut juga lem putih yang digunakan sebagai lem kayu dan kertas merupakan salah satu produk jenis polimer emulsi.Polimer emulsi adalah Polimerisasi emulsi adalah polimerisasi adisi terinisiasi radikal bebas dimana suatu monomer atau campuran monomer dipolimerisasikan di dalam air dengan perubahan surfaktan untuk membentuk suatu produk polimer emulsi yang bisa disebut lateks. Lateks didefinisikan sebagai dispersi koloidal dari partikel polimer dalam medium air. Bahan utama di dalam polimerisasi emulsi selain dari monomer dan air adalah surfaktan , inisiator dan zat pengalih rantai.

Produk-produk polimer emulsi ini merupakan bahan yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan dalam berbagai jenis sektor industri. Dalam industri tekstil berbagai macam emulsi digunakan dalam proses pengkanjian (sizing), pencapan (printing), dan penyempurnaan (finishing). Dalam industri cat tembok berbagai macam polimer emulsi digunakan sebagai pengikat dan pengental. Polimer emulsi digunakan sebagai perekat dalam industri kayu lapis dan pengerjaan furniture selain itu sifat khusus dari beberapa kopolimer emulsi yang lengket terhadap aksi tekanan merupakan suatu sarana bagi penggunaan material tersebut sebagai lem striker dan lem

celorape yang dikenal dengan lem peka tekanan (Hamzah, 2004).

commit to user

II-8

b. Material Pengisi (Filler)

Karakteristik mekanik maupun fisik material komposit sangat dipengaruhi material penyusunnya. Perbandingan komposisi antara matriks dan material pengisinya merupakan faktor yang sangat menentukan dalam memberikan karakteristik mekanik maupun fisik produk komposit yang dihasilkan. Ukuran serta bentuk material pengisi juga mempunyai peranan penting dalam menentukan kekuatan komposit (Gibson, 1994).

Secara umum struktur sel serat tumbuhan hampir sama atau mirip dimana tersusun dari tiga komponen utama, yaitu selulosa, hemiselulosa, lignin ditambah bahan-bahan lain (Rowell, dkk, 2000). Kertas adalah bahan yang tipis dan rata, yang dihasilkan dengan kompresi serat yang berasal dari pulp. Serat yang digunakan biasanya adalah alami, dan mengandung selulosa dan hemiselulosa. Material pengisi (filler) sampah pertanian sekarn padi adalah

filler alam yang berasal dari ekstraksi kelopak padi (Oryza sativa Sp).

Tabel 2.1. Kandungan kimia sekam padi dan partikel kayu

No. Code Moisture Lignin Cellulose Fat Ash

1 Rice husk flour

particle size 30 µm 5,8 16,9 58,7 0,3 18,3

2 Rice husk flour

particle size 300 µm 6 21 60 0,2 12,8

3 Wood flour Particle

size 163 µm 10,3 26,2 62,5 0,6 0,4

Sumber : Lee,dkk (2003)

2.1.4 Ikatan Komposit

Material komposit merupakan gabungan dari unsur-unsur yang berbeda. Hal itu menyebabkan munculnya daerah perbatasan antara serat dan matrik seperti ditampilkan pada gambar 2.2. Daerah pencampuran antara serat dan matrik disebut dengan daerah interphase (bonding agent), sedangkan batas pencampuran antara serat dan matrik disebut interface.

commit to user

II-9

adhesi. George, dkk (1995) mengungkapkan bahwa adhesi yang kuat diantara permukaan antara matrik dan serat diperlukan untuk efektifnya perpindahan dan distribusi beban melalui ikatan perrnukaan.

Gambar 2.7. Ikatan pada komposit

Sumber : Kaw, 2007

2.1.5 Kualitas Komposit

Ada tiga faktor yang sangat menentukan sifat-sifat komposit (Kaw, 2007), yaitu:

a. Material pembentuk

Sifat-sifat yang dimiliki oleh material pembentuk memegang peranan yang sangat penting karena sangat besar pengaruhnya dalam menentukan sifat kompositnya. Sifat dari komposit itu merupakan gabungan dari sifat-sifat komponennya.

b. Bentuk atau susunan struktural komponen.

Karakteristik struktural dan geometri komponen juga memberikan andil yang besar bagi sifat-sifat komposit. Bentuk dan ukuran tiap-tiap komponen penyusun, struktur dan distribusinya, serta jumlah relatif masing-masing merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan komposit secara keseluruhan.

c. Hubungan antar komponen.

Karena komposit merupakan campuran atau kombinasi komponen komponen yang berbeda, baik dalam hal bahannya maupun bentuknya, maka sifat

Matrik

Interface

Serat

( Agent)

commit to user

II-10

kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda. Prinsip yang mendasari rancangan, pengembangan dan penggunaan dari komposit adalah pemakaian komponen yang berlainan untuk mendapatkan kombinasi sifat-sifat dan atau nilai-nilai sifat yang berbeda dengan sifat masing-masing komponen.

Dari faktor utama diatas, secara nyata terlihat bahwa sifat individu yang dimiliki oleh material penyusun sangatlah penting. Sifat ini sebagian besar akan menentukan sifat-sifat dari produk komposit. Meskipun, seperti yang sudah kita ketahui, hubungan dari material penyusun akan menghasilkan sifat-sifat baru, dan sifat-sifat gabungan dari komposit ini berasal dari sifat-sifat individu material penyusun itu sendiri.

Karakteristik struktural dan geometrikal dari material penyusun juga memberikan kontribusi yang penting pada sifat komposit. Bentuk dan ukuran, susunan struktur dan distribusi, dan jumlah relatif dari material penyusun merupakan faktor utama yang memberikan kontribusi pada kualitas komposit secara keseluruhan.

2.1.6 Fraksi Berat Komposit

Jumlah kandungan serat atau material pengisi (filler) dalam komposit yang biasa disebut fraksi volume atau fraksi berat merupakan hal yang menjadi perhatian khusus pada komposit penguatan serat maupun komposit dengan material pengisi. Salah satu elemen kunci dalam analisa mikromekanik komposit adalah karakteristikisasi dari volume atau berat relatif dari material penyusun. Persamaan mikromekanik meliputi fraksi volume dari material penyusun, tapi pengukuran secara aktual sering berdasarkan pada fraksi berat (Gibson, 1994).

Fraksi berat adalah perbandingan antara berat material penyusun dengan berat komposit. Fraksi berat material penyusun dapat dihitung dengan persamaan 2.1.

獨됃 諈 ... 2.1 Keterangan :

wi = fraksi berat, i. material penyusun.

Wi = berat, i. material penyusun, gr

commit to user

II-11

2.1.7 Pengujian Impak

a. Teknik Pengujian Kekuatan Impak

commit to user

II-12

Gambar 2.8. a) Dimensi spesimen uji impak b) Peletakan spesimen uji impak

dan mekanisme pengujian impak

commit to user

II-13

b. Patahan Pengujian Kekuatan Impak

Terdapat dua jenis patahan pada suatu benda yaitu ductile (ulet) dan

brittle (rapuh). Klasifikasi ini berdasarkan kemampuan material dalam menerima deformasi plastik. Bila digambarkan maka patahan tersebut dapat dilihat sebagai berikut

(a) (b) (c)

Gambar 2.9. a) Patahan ulet dengan patahan berada di tengah pusat b) Patahan

cukup ulet c) Patahan rapuh

Sumber : Callister., 2007

c. Kekuatan Impak

Kekuatan material komposit terhadap beban kejut dapat diketahui dengan melakukan uji impak pada material komposit tersebut. Dengan uji impak ini dapat diketahui tingkat kegetasan atau ketangguhan dari material. Kekuatan impak 'material komposit rata-rata masih dibawah kekuatan impak logam. Kekuatan impak komposit sangat bergantung pada ikatan antar penyusun material komposit tersebut. Semakin kuat ikatan tersebut maka akan semakin tinggi pula kekuatan impaknya.

Besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk mematahkan spesimen material komposit dihitung dengan persamaan 2.2. (Shackleford, 1992)

E =W.R.[(cosβ-cosα) - (cos α'-cosα)(畘

畘 畘′)] ... 2.2

Keterangan :

commit to user

II-14 spesirnen, Joule

W = berat pendulum, N

R = jarak antara pusat gravitasi dan sumbu pendulum, m

α = sudut pendulum sebelurn diayunkan

β = sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen

α' = sudut ayunan pendulum tanpa spesimen

Setelah diketahui besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk mematahkan spesimen, maka besamya kekuatan/energi impak dapat dihitung dengan persamaan 2.4.(Shackleford, 1992)

Kekuatan lmpak = ... 2.3

Keterangan :

E = energi serap, Joule

A = luas penampang spesimen uji impak, mm2

2.1.8 Pengujian Serap Bunyi

a. Absorpsi

Sesuai dengan karakteristik materialnya, sebuah bidang batas selain dapat memantulkan kembali gelombang bunyi yang datang, juga dapat menyerap gelombang bunyi. Tingkat penyerapan suatu material ditentukan oleh koefisien serap/koefisien absorpsi material tersebut. Meskipun karakteristik material tidak berubah, koefisien absorpsi material dapat berubah, menyesuaikan dengan frekuensi bunyi yang datang. Adapun koefisien absorpsi adalah angka yang menunjukkan jumlah/proporsi dari keseluruhan energy bunyi yang datang yang mampu diserap oleh material tersebut. (Mediastika, 2005)

Koerisien absorpsi α 諈祰 a�ྠ ྠĖ 됃� 捸됃ྠĖ�ਆ �a

ྠ ྠĖ 됃 �Ė�捸� �

commit to user

II-15 a. Material berpori

Penyerap yang terbuat dari material berpori bermanfaat untuk menyerap bunyi yang berfrekuensi tinggi, sebab pori-porinya yang kecil sesuai dengan besaran panjang gelombang bunyi yang datang. Material berpori efektif untuk menyerap bunyi berfrekuensi di atas 1000 Hz. Material berpori yang banyak digunakan adalah: soft-board, selimut akustik, dan acoustic tiles.

b. Panel penyerap

Penyerap ini terbuat dari lembaran-lembaran atau papan yang mungkin saja tidak memiliki permukaan bepori. Panel semacam ini cocok untuk menyerap bunyi yang berfrekuensi rendah.

c. Rongga penyerap

Penyerap semaca ini disebut juga Helholtz resonator, sesuai dengan nama penemunya. Rongga penyerap bermanfaat untuk menyerap bunyi pada frekuensi khusus yang telah diketahui sebelumnya. Rongga penyerap terdiri dari sebuah lubang sempit yang diikuti dengan ruang tertutup di belakangnya. Penyerap semacam ini sangat efektif bekerja pada frekuensi yang telah ditentukan dengan jalan menyerap atau ‘menangkap’ bunyi yang datang masuk ke dalam rongga tersebut.

Nilai Koefisien Serap bunyi biasanya disajikan dalam bentuk oktaf band dengan frekuensi 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz dan 2000 Hz .Jika pengkuran nilai koefisien absorpsi dilakukan pada Frekuensi 250 Hz) diberikan notasi L, Frekuensi 500 Hz atau 1000 Hz diberikan notasi M, frekuensi 2000 Hz atau 4000 Hz diberikan notasi L. Nilai koefisien serap bunyi digolongkan menjadi beberapa kelas (ISO 11654, 1997):

Tabel 2.2. Kelas koefisien absorpsi

Sound Absorption Class α

A 0,90 ; 0,95 ; 1,00 B 0,80 ; 0,85 C 0,60 ; 0,65 ; 0,70 ; 0,75 D 0,30 ; 0,35 ; 0,40 ; 0,45 ; 0,50 ; 0,55 E 0,25 ; 0,20 ; 0,15

Not Classified 0,10 ; 0,05 ; 0,00

commit to user

II-16

b. Prosedur Pengujian

[image:30.595.120.515.227.533.2]

Pengujian menggunakan tabung impedansi dengan sumber bunyi terhubung pada salah satu ujung dan sampel uji dipasang di ujung lain. Dalam metode pengujian, gelombang bunyi dihasilkan dalam tabung dengan menggunakan sinyal pita lebar dari sumber bunyi daripada sinusoida diskrit dari osilator. Perhitungan koefisien penyerapan untuk material akustik dilakukan dengan memproses berbagai data yang kompleks melalui computer (ASTM E 1050, 1998).

Gambar 2.10. Mekanisme pengujian serap bunyi

Sumber : ASTM E 1050, 1998

c. Material Akustik Komersial

commit to user

[image:31.595.114.518.115.491.2]

II-17

Tabel 2.3. Material Akustik Komersial

Material

Koefisien Serap Bunyi (α)

125 Hz

250 Hz

500 Hz

1000 Hz

2000 Hz

Plywood, tebal 0,25 inchi 1 0,600 0,300 0,100 0,090 0,090 Acoustical Plaster 1 0,070 0,170 0,500 0,600 0,680 Gypsum Board, tebal 0,5 inchi 1 0,290 0,100 0,050 0,040 0,070 Ceiling E 400 P.E.P.P, tebal 1 inchi 2 0,460 0,590 0,420 0,490 0,760

Sumber : Doelle, 1993 1; www.acousticalsurfaces.com2

2.1.9 Desain Eksperimen

Desain eksperimen merupakan langkah-langkah lengkap yang perlu diambil jauh sebelum eksperimen dilakukan agar supaya data yang semestinya diperlukan dapat diperoleh sehingga akan membawa kepada analisis objektif dan kesimpulan yang berlaku untuk persoalan yang sedang dibahas. (Sudjana, 1995).

An experiment is a test of tests in wihch purposeful changes are made to the

input variables of a process or system so that we may observe and identify

the reasons for changes that may be observed in the output response. (Montgomery, 1997).

Beberapa istilah atau pengertian yang perlu diketahui dalam desain eksperimen (Sudjana, 1985 ; Montgomery, 1997):

a. Experimental unit (unit eksperimen)

Objek eksperimen dimana nilai-nilai variabel respon diukur. b. Variabel respon(effect)

Disebut juga dependent variable atau ukuran performansi, yaitu output yang ingin diukur dalam eksperimen.

c. Faktor

Disebut juga independent variable atau variabel bebas, yaitu input yang nilainya akan diubah-ubah dalam eksperimen.

d. Level (taraf)

commit to user

II-18 a = jenis kelamin

b = cara mengajar

Selanjutnya taraf untuk faktor a adalah 1 menyatakan laki-laki, 2 menyatakan perempuan (a1, a2). Bila cara mengajar ada tiga, maka dituliskan dengan b1,

b2, dan b3.

e. Treatment (perlakuan)

Sekumpulan kondisi eksperimen yang akan digunakan terhadap unit eksperimen dalam ruang lingkup desain yang dipilih. Perlakuan merupakan kombinasi level-level dari seluruh faktor yang ingin diuji dalam eksperimen. f. Replikasi

Pengulangan eksperimen dasar yang bertujuan untuk menghasilkan taksiran yang lebih akurat terhadap efek rata-rata suatu faktor ataupun terhadap kekeliruan eksperimen.

g. Faktor Pembatas/ Blok (Restrictions)

Sering disebut juga sebagai variabel kontrol (dalam Statistik Multivariat). Yaitu faktor-faktor yang mungkin ikut mempengaruhi variabel respon tetapi tidak ingin diuji pengaruhnya oleh eksperimenter karena tidak termasuk ke dalam tujuan studi.

h. Randomisasi

Yaitu cara mengacak unit-unit eksperimen untuk dialokasikan pada eksperimen. Metode randomisasi yang dipakai dan cara mengkombinasikan level-level dari fakor yan berbeda menentukan jenis disain eksperimen yang akan terbentuk.

i. Kekeliruan eksperimen

Merupakan kegagalan daripada dua unit eksperimen identik yang dikenai perlakuan untuk memberi hasil yang sama.

Langkah-langkah dalam setiap proyek eksperimen secara garis besar terdiri atas tiga tahapan, yaitu planning phase, design phase dan analysis phase. (Hicks, 1993).

a. Planning Phase

commit to user

II-19

1) Membuat problem statement sejelas-jelasnya.

2) Menentukan variabel bebas (dependent variables), yaitu efek yang ingin diukur, sering disebut sebagai kriteria atau ukuran performansi.

3) Menentukan independent variables.

4) Menentukan level-level yang akan diuji, tentukan sifatnya, yaitu : a) Kualitatif atau kuantitatif ?

b) Fixed atau random ?

5) Tentukan cara bagaimana level-level dari beberapa faktor akan dikombinasikan (khusus untuk eksperimen dua faktor atau lebih).

b. Design Phase

Tahapan dalam design phase adalah :

1) Menentukan jumlah observasi yang diambil.

2) Menentukan urutan eksperimen (urutan pengambilan data). 3) Menentukan metode randomisasi.

4) Menentukan model matematik yang menjelaskan variabel respon. 5) Menentukan hipotesis yang akan diuji.

c. Analysis Phase

Tahapan dalam analysis phase adalah : 1) Pengumpulan dan pemrosesan data.

2) Menghitung nilai statistik-statistik uji yang dipakai. 3) Menginterpretasikan hasil eksperimen.

a. Uji Asumsi

Apabila menggunakan analisis variansi sebagai alat analisa data eksperimen, maka seharusnya sebelum data diolah, terlebih dahulu dilakukan uji asumsi-asumsi ANOVA berupa uji homogenitas variansi, dan independensi, terhadap data hasil eksperimen.

1) Uji Normalitas

Untuk memeriksa apakah populasi berdistribusi normal atau tidak, dapat ditempuh uji normalitas dengan menggunakan metode

commit to user

II-20

Pemilihan uji lilliefors sebagai alat uji normalitas didasarkan oleh (Wijaya, 2000) :

1) Uji lilliefors adalah uji kolmogorov-smirnov yang telah dimodifikasi dan secara khusus berguna untuk melakukan uji normalitas bilamana

mean dan variansi tidak diketahui, tetapi merupakan estimasi dari data (sampel). Uji kolmogorov-smirnov masih bersifat umum karena berguna untuk membandingkan fungsi distribusi kumulatif data observasi dari sebuah variabel dengan sebuah distribusi teoritis, yang mungkin bersifat normal, seragam, poisson, atau exponential.

2) Uji lilliefors sangat tepat digunakan untuk data kontinu, jumlahnya kurang dari 50 data, dan data tidak disusun dalam bentuk interval (bentuk frekuensi). Apabila data tidak bersifat seperti di atas maka uji yang tepat untuk digunakan adalah khi-kuadrat.

3) Uji lilliefors terdapat di software SPSS yang akan membantu mempermudah proses pengujian data sekaligus bisa mengecek hasil perhitungan secara manual.

Langkah-langkah perhitungan uji lilliefors (Wijaya, 2000) sebagai berikut:

1) Urutkan data dari yang terkecil sampai terbesar.

2) Hitung rata-rata (x) dan standar deviasi (s) data tersebut.

n x x

n

i i÷

ø ö ç è æ

=

å

=1

…... 2.4

(

)

1 2 2

-=

å

å

n n

X X

s …... 2.5

3) Transformasikan data tersebut menjadi nilai baku (z).

(

x x

)

s

z_i = _i - / …... 2.6 Keterangan:

xi = nilai pengamatan ke-i

x _{= rata-rata}

commit to user

II-21

4) Dari nilai baku (z), tentukan nilai probabilitasnya P(z) berdasarkan

sebaran normal baku, sebagai probabilitas pengamatan. Gunakan tabel standar luas wilayah di bawah kurva normal, atau dengan bantuan Ms. Excel dengan function NORMSDIST.

5) Tentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan rumus sebagai berikut :

n i x

P( _i)= / …... 2.7 6) Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(z) dan P(x) yaitu

maks | P(z) - P(x)| , sebagai nilai L hitung.

7) Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(xi-1) dan P(z) yaitu

maks | P(xi-1) - P(z) |

Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data observasi dalam beberapa kali replikasi berdistribusi normal. Hipotesis yang diajukan :

H0 : data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal

H1 : data observasi berasal dari populasi yang tidak berdistribusi normal

Taraf nyata yang dipilih a = 0.05, dengan wilayah kritik Lhitung >

La(k-1) . Apabila nilai Lhitung < Ltabel , maka terima H0 dan simpulkan

bahwa data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal.

2) Uji homogenitas

Uji homogenitas bertujuan menguji apakah variansi error dari tiap level atau perlakuan bernilai sama. Alat uji yang sering dipakai adalah uji

bartlett. Namun uji bartlett dapat dilakukan setelah uji normalitas terlampaui. Untuk menghindari adanya kesulitan dalam urutan proses pengolahan, maka alat uji yang dipilih adalah uji levene test. Uji levene

dilakukan dengan menggunakan analisis ragam terhadap selisih absolut dari setiap nilai pengamatan dalam sampel dengan rata-rata sampel yang bersangkutan.

[image:35.595.153.512.176.485.2]

commit to user

II-22

2) Hitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya pada tiap level.

3) Hitung nilai-nilai berikut ini :

a) Faktor Koreksi (FK) =

(

å

x_i

)

2 n ... 2.8 Keterangan: xi = data hasil pengamatan

i = 1, 2, . . ., n (n banyaknya data)

b) JK-Faktor = x_i k_÷÷-FK

ø ö ç

ç è æ

÷ ø ö ç

è æ

å

2

... 2.9

Keterangan: k = banyaknya data pada tiap level

c) JK-Total (JKT) =

(

å

y_i2

)

-FK ... 2.10 Keterangan: yi = selisih absolut data hasil pengamatan dengan

rata-ratanya untuk tiap level

[image:36.595.149.514.156.585.2]

d) JK-Error (JKE) = JKT – JK(Faktor)... 2.11 Nilai-nilai hasil perhitungan di atas dapat dirangkum dalam sebuah daftar analisis ragam sebagaimana tabel 2.4 di bawah ini.

Tabel 2.4. Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas

Sumber

Keragaman Db JK KT F

Faktor _{f JK(Faktor) JK(Faktor) / db}

) (

) (

error KT

faktor KT

Error _{n-1-f JKE JKE / db} Total _{n-1 JKT}

4) Hipotesis yang diajukan adalah :

H0 : 62

2 5 2 4 2 3 2 2 2

1 s s s s s

s = = = = =

H1 : Ragam seluruh level faktor tidak semuanya sama

5) Taraf nyata yang dipilih adalah α = 0.05

commit to user

II-23

3) Uji independensi

Salah satu upaya mencapai sifat independen adalah dengan melakukan pengacakan terhadap observasi. Namun demikian, jika masalah acak ini diragukan maka dapat dilakukan pengujian dengan cara memplot residual versus urutan pengambilan observasinya. Hasil plot tersebut akan memperlihatkan ada tidaknya pola tertentu. Jika ada pola tertentu, berarti ada korelasi antar residual atau error tidak independen. Apabila hal tersebut terjadi, berarti pengacakan urutan eksperimen tidak benar (eksperimen tidak terurut secara acak).

Pengujian independensi juga dapat dilakukan dengan uji Durbin-Watson, yaitu untuk mengetahui apakah pengambilan data hasil eksperimen yang telah dilakukan bersifat acak atau tidak. Langkah-langkah pengujian Durbin-Watson ialah sebagai berikut

1) Menentukan nilai residualei

2) Menentukan tingkat kepercayaan dan hipotesis pengujian

Tingkat kepercayaan yang digunakan dalam pengujian independensi ini adalah= 0,05. Hipotesis yang diajukan dalam uji independensi pada nilai kekuatan impak, yaitu:

Ho : data observasi bersifat acak

H1 : data observasi tidak bersifat acak atau mempunyai pola tertentu

Nilai kritis untuk hipotesis diatas yaitu:

d<dL tolak Ho

d>dU: terima ho

dL≤ d ≤ dU pengujian tidak meyakinkan

3) Hitung nilai durbin Watson sebagai berikut

捸 諈 ∑ ྠ됃 ྠ됃 1 2∑ྠ됃2

4) Untuk ukuran sampel tertentu dan banyak variabel tertentu, dapatkan nilai kritis dL dan dU lihat table statistik d dari Durbin-Watson).

commit to user

II-24

nilai dU (1,72), maka Ho diterima, dari hasil tersebut menyatakan bahwa

data bersifat acak dan tidak membentuk pola tertentu.

b. Factorial Experiment

Eksperimen faktorial digunakan bilamana jumlah faktor yang akan diuji lebih dari satu. Eksperimen faktorial adalah eksperimen dimana semua (hampir semua) taraf (levels) sebuah faktor tertentu dikombinasikan dengan semua hampir semua) taraf (levels) faktor lainnya yang terdapat dalam eksperimen. (Sudjana, 1985).

Di dalam eksperimen faktorial, bisa terjadi hasilnya dipengaruhi oleh lebih dari satu faktor, atau dikatakan terjadi interaksi antar faktor. Secara umum interaksi didefinisikan sebagai ‘perubahan dalam sebuah faktor mengakibatkan perubahan nilai respon, yang berbeda pada tiap taraf untuk faktor lainnya, maka antara kedua faktor itu terdapat interaksi’ (Sudjana, 1985).

[image:38.595.126.514.243.497.2]

commit to user

[image:39.595.137.491.132.589.2]

II-25

Tabel 2.5. Skema umum data sampel eksperimen faktorial menggunakan 3

faktor dan dengan n observasi tiap sel

Faktor C Faktor B Faktor A Jumlah

1 2 … a

1

1

Y1111 Y2111 … Ya111

Y1112 Y2112 … Ya112

… … … …

Y111n Y211n … Ya11n

… … … … … … … … … … … … b

Y1b11 Y2b11 Y3b11 Y4b11

Y1b12 Y2b12 Y3b12 Y4b12

… … … …

Y1b1n Y2b1n Y3b1n Y4b1n

… … … … … … … … … … … … … … c 1

Y1111 Y2111 … Ya111

Y1112 Y2112 … Ya112

… … … …

Y111n Y211n … Ya11n

… … … … … … … … … … … … b

Y1bc1 Y2bc1 … Yabc1

Y1bc2 Y2bc2 … Yabc2

… … … …

Y1bcn Y2bcn … Yabcn

Total T…1 T...2 T...3 T…a Sumber : Sudjana, 1985

Berdasarkan model persamaan (2.5), maka untuk keperluan ANOVA dihitung harga-harga (Hicks, 1993) sebagai berikut :

a. Jumlah kuadrat total (SStotal) :

na b c T Y ....

a i b j c k n l ijkm 2 2

to ta l

SS =

åååå

- .…………..…..…….. 2.12

b. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-i faktor A

commit to user II-26

å

= -= a i . . . . . . . i A

na b c T nb c T 1 2 2

SS ……..………. 2.13

c. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-j faktor B

(SSB):

å

= -= b j . . . . . . j . B

na b c T na c T 1 2 2

SS ………... 2.14

d. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-k faktor C

(SSC) :

å

= -= b j . . . . . . k . C

na b c d T

na b d T

1

2 2

SS …………... 2.15

e. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ij

antara faktor A dan faktor B (SSAxB) :

na b c T na c T nb c T n

T b _....

j . . j . a i b j n m a i . . . i ij.m B A 2 2

1 1 1

2 2

x

SS =

ååå

-

å

-

å

+

= = =

………... 2.16

f. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ik

antara faktor A dan faktor C (SSAxC) :

na b c T na b T nb c T n

T c ....

j . . k . a i c k n m a i . . . i ik.m A 2 2

1 1 1

2 2

xC

SS =

ååå

-

å

-

å

+

= = =

…………... 2.17

g. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-jk

antara faktor B dan faktor C (SSBxC) :

na b c T na b T na c T n

T c _....

k . . . b j c k n m b j . . . j ij.m BxC 2 2

1 1 1

2 2

SS =

ååå

-

å

-

å

+

= = =

k

…………... 2.18

h. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ijk

antara faktor A, faktor B, dan faktor C (SSAxBxC)

å å å

å

å

å

= = = = -= b j c k n m b j . . . j a i . . . i ijk.m AxBxC na c T nb c T n T

1 1 1

2 2 2 SS a i 1

na b c T

na b T _....

c k . . . 2 2 + -

å

k

………….……... 2.19

i. Jumlahkuadrat error (SSE) :

commit to user

II-27

Tabel ANOVA untuk eksperimen faktorial dengan tiga faktor (a, b, dan

c), dengan nilai-nilai perhitungan dalam bentuk diatas adalah sebagaimana tabel 2.6. Pada kolom terakhir tabel 2.5, untuk menghitung harga F yang digunakan sebagai alat pengujian statistik, maka perlu diketahui model mana yang diambil. Model yang dimaksud ditentukan oleh sifat tiap faktor, apakah tetap atau acak. Model tetap menunjukkan di dalam eksperimen terdapat hanya

[image:41.595.109.550.239.534.2]

m buah perlakuan, sedangkan model acak menunjukkan bahwa dilakukan pengambilan m buah perlakuan secara acak dari populasi yang ada.

Tabel 2.6. ANOVA eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna

Sumber Variansi Derajat Bebas (df) Jumlah Kuadrat (SS) Kuadrat

Tengah (MS) F

Faktor A

Faktor B

Faktor C Interaksi AxB

Interaksi AxC

Interaksi BxC

Interaksi AxBxC

Error

a –1

b – 1 c –1 (a – 1)(b – 1) (a – 1)(c – 1) (b – 1)(c – 1)

(a–1)(b–1)(c–1)

abc(n - 1)

SSA

SSB

SSC

SSAxB

SSAXC

SSBXC

SSAXBXC

SSE

SSA/dfA

SSB/dfB

SSC/dfC

SSAxB/dfAxB

SSAxC/dfAxC

SSBxC/dfBxC

SSAXBXC/dfAxBxC

SSE/dfE

MSA/MSE

MSB/MSE

MSC/MSE

MSAxB/MSE

MSAxC/MSE

MSBxC/MSE

MSAxBxC/MSE

Total abcn-1 SSTotal

Sumber : Hicks, 1993

c. Uji Pembanding Ganda

Uji Pembanding Ganda dilakukan apabila ada hipotesis nol (H0) yang

ditolak atau terdapat perbedaan yang signifikan antar level faktor, blok, atau interaksi faktor-faktor. Uji Pembanding Ganda bertujuan untuk menjawab manakah dari rata-rata taraf perlakuan yang berbeda.

Alat uji yang biasa digunakan adalah contras orthogonal, uji rentang

commit to user

II-28

perbandingan rata-rata perlakuan. Adapun tiga alat uji lainnya dapat digunakan apabila perlu setelah hasil pengolahan data menunjukkan adanya perbedaan yang berarti antar perlakuan.

Uji Student Newman-Keuls (SNK) lebih tepat digunakan dibandingkan uji dunnett ataupun scheffe, untuk melihat pada level mana terdapat perbedaan dari suatu faktor yang dinyatakan berpengaruh signifikan oleh uji ANOVA. Pemilihan uji dunnett atau scheffe tidak tepat untuk melihat pada level mana terdapat perbedaan terhadap suatu faktor, karena uji dunnett hanya digunakan untuk membandingkan suatu kontrol dengan perlakuan lainnya, sedangkan uji

scheffe lebih ditujukan untuk membandingkan antara dua kelompok perlakuan (bukan level tunggal).

1) Metode Orthogonal Contrast

Ditetapkan sebelum eksperimen. Syarat :

1) Jumlah contrast tidak melebihi df treatment.

2) Jika ukuran sampel dari setiap level yang dibandingkan sama, yang akan dibandingkan adalah T.j. misal level 1 dibandingkan dengan

level 2, contrastnya : T.1 – T.2

3) Jika gabungan dua level dibandingkan dengan satu level, maka bobot yang satu level harus digandakan (syarat : jml replikasi sama)

ex : T.1+T.2 – 2T.3

4) Jumlah koefisien setiap contrast harus = 0 (u/ kasus replikasi sama). 5) Orthogonal contrast : himpunan contrast dimana masing-masing

contrast adalah independent. Setiap contrast bukan proyeksi dari contrast yang lain & komponen yang dibandingkan dalam satu contrast hanya boleh muncul satu kali.

2) Scheffe’s Test

Bisa menguji mean yang merupakan kombinasi dari beberapa level tanpa harus berpasangan. Tidak harus orthogonal dan bersifat lebih general. (Hicks, 1993)

commit to user

II-29 1) Tentukan contrast, hitung nilainya.

2) Tentukan alpha, hitung statistik F dari tabel.

3) Hitung A menggunakan F dari langkah 2. Dengan rumus :

... 2.21 4) Hitung error standar :

... 2.22 Keterangan :

Scm = error standar,

nj = jumlah observasi/replikasi pd level j,

cjm = koefisien contrast ke-m untuk level j (besarnya 0 atau 1).

5) Jika nilai mutlak contrast Cm >AxScm, maka contrast dikatakan

signifikan. Artinya tolak Ho bila Ho = nilai contrast antar mean adalah nol.

3) Student Newman-Keuls (SNK)

Prosedur uji Student Newman-Keuls (SNK) (Hicks, 1993) terhadap suatu level yang pengaruhnya dinyatakan cukup signifikan adalah sebagai berikut :

1) Susun rata-rata tiap level yang diuji dari kecil ke besar. 2) Ambil nilai mean squareerror dan dferror dari tabel ANOVA.

3) Hitung nilai error standar untuk mean level dengan rumus berikut :

k

S_Y.j = MSe rro r ... 2.23

Keterangan :

k = jumlah level

4) Tetapkan nilai a dan ambil nilai-nilai significant ranges dari Tabel

Stundentized range dengan n2 = dferror dan p = 2, 3, … ,k sehingga

diperoleh significant range (SR).

5) Kalikan tiap nilai significant range (SR) yang diperoleh dengan error standar sehingga diperoleh least significant range (LSR).

LSR = SR x S_Y.j ... 2.24

6) Hitung beda (selisih) mean antar dua level (akan terbentuk kK2 = k(k –

1)/2 pasang), dimulai dari mean terbesar dengan sampai dengan mean

å

= _{error j j} jm

cm MS n c

S 2

commit to user

II-30

terkecil. Bandingkan kembali beda second largest dan next smallest

dengan LSR untuk p = k – 1, demikian seterusnya sampai diperoleh

k

K2 perbandingan.

2.2. KAJIAN PUSTAKA

Grigoriu (2003) melakukan penelitian tentang papan panel yang terbuat dari tiga buah jenis kertas berupa kertas koran, kertas kantor dan kertas majalah . Penelitian ini juga memakai resin polymeric methyl diisocyanate (PMDI) yang dibagi menjadi 3 level yaitu 5%, 8% dan 10%. Hasil terbaik penelitian ini ialah papan panel dari kertas koran dengan campuran resin 10% dan yang terburuk ialah papan panel dari kertas majalah dengan campuran resin 5%.

Yang dkk (2004), melakukan penelitian tentang komposit polypropylene-serbuk sekam padi dengan fraksi berat serat 10%, 20%, 30% dan 40%, temperatur pengujian -300C, 00C, 200C, 500C, 800C dan 110 C dan kecepatan pengadukan 2 mm/min, 10 mm/min, 100 mm/min, 500 mm/min dan 1500 mm/min. Hasil penelitian ini adalah kekuatan tarik dan impak komposit menurun seiring dengan pertambahan serbuk sekam padi, menjadi rapuh saat diaduk dengan kecepatan tinggi dan menunjukkan deformasi plastic seiring peningkatan temperature pengujian.

Ganguly (2009) melakukan penelitian tentang komposit dari batang rumput alang-alang dengan menggunakan perekat berupa PVAc dengan variasi jumlah PVAc 6%, 9%, dan 12 %. Penelitian ini juga mempertimbangkan kandungan minyak dalam rumput alang-alang dengan variasi 1%, 0,7% dan 0,54%. Hasil penelitian ini adalah dengan hasil seiring pertambahan perekat PVAc kekuatan lentur dan kekuatan tarik komposit juga ikut meningkat, sedangkan semakin banyak kandungan minyak pada rumput alang- alang kekuatan lentur dan kekuatan tarik komposit turun.

commit to user

II-31

bertambahnya fraksi berat sekam maka kekuatan tarik, kekuatan bending dan kekuatan impak komposit menurun.

Material komposit dalam bentuk komposit panel telah banyak digunakan untuk berbagai aplikasi struktural maupun non struktural, seperti untuk furniture

dan struktur pendukung pada gedung (Youngquist, 1997). Serat alam sebagai

filler komposit polimer mulai banyak digunakan sebagai pengganti filler sintetik dalam kehidupan sehari-hari,mengingat serat alam ini memiliki banyak kelebihan dibanding serat buatan. Kelebihan utama penggunaan serat alam sebagai filler

pada plastik yaitu densitasnya rendah, non abrasif, mudah didaur ulang, mampu hancur sendiri di alam (biodegradable), mampu sebagai bahan pengisi dengan level tinggi sehingga menghasilkan sifat kekakuan yang tinggi, tidak mudah patah, jenis dan variasinya banyak, hemat energi, dan murah (Rowell, 1997).

Muehl dkk (2004) menyimpulkan bahwa panel komposit yang terbuat dari sampah kertas memiliki sifat mekanik yang rendah ketika dipadukan dengan

phenollic resin 5% dan 10% polyprophylene dibandingkan dengan panel komposit dari serat kenaf. Meskipun demikian, panel komposit dari sampah kertas lebih tahan terhadap kelembaban daripada panel komposit dari kenaf. Menurut Strak dkk (1997), serbuk kayu memiliki kelebihan sebagai filler bila dibanding dengan

filler mineral seperti mika, kasium karbonat dan mika, yaitu: temperatur proses lebih rendah (kurang dari 400 F) dengan demikian mengurangi biaya energi, dapat terdegradasi secara alami, berat jenisnya jauh lebih rendah, gaya gesek rendah sehingga tidak merusak peralatan pada proses pembuatan serta berasal dari sumber yang dapat diperbaharui.

Sekam padi mempunyai banyak keunggulan dibanding serat alam lainnya, seperti kemampuan menahan kelembaban, tidak mudah terbakar, tidak mudah berjamur, tidak berbau, tidak menimbulkan emisi dan tidak berkarat seperti logam (Oliver, 2002).

commit to user

II-32

impaknya. Bentuk dan ukuran filler juga berpengaruh besar terhadap komposit yang dihasilkan. Filler dengan bentuk yang tidak beraturan (irregular), kekuatan kompositnya menurun disebabkan oleh ketidakmarnpuan filler mendukung tegangan yang disalurkan dari matrik polimer (Ismail, dkk, 2002).

[image:46.595.119.510.245.714.2]

Berikut adalah tabel rekapitulasi riset yang sedang berjalan terhitung mulai bulan Februari 2010 hingga September 2010 mengenai penggunaan limbah kertas sebagai bahan komposit.

Tabel 2.7. Riset yang sedang dilakukan

No. Nama Peneliti

Jurusan Judul Bahan Faktor Hasil

1 Maryani Teknik Industri UNS

Pengaruh Faktor JenisKertas, Perekat dan Kerapatan Terhadap Kekuatan Impak Komposit Panel Serap Bising Berbahan Dasar Limbah Kertas

Serat:limbah kertas; Matriks:lem kanji, PVAc

Jenis kertas (HVS dan koran) Jenis perekat (tanpa, lem kanji, PVAc) Kerapatan (2:1, 3:1, 4:1)

Faktor jenis perekat dan kerapatan serta interaksi factor jenis perekat dan kerapatan berpengaruh terhadap nilai impak; nilai impak terbesar diperoleh dari komposit berbahan dasar kertas HVS, lem kanji dengan rasio kerapatan 4:1. 2 Asmaa

Askarotillah

Teknik Industri UNS

Pengaruh

Komposit Core Berbasis Limbah Kertas, dengan Pencampur Sekam Padi dan Serabut Kelapa Terhadap Kekuatan Bending Panel Serap Bising.

Serat:kertas HVS, sekam, serabut kelapa; Matriks:lem kanji, PVAc

Persen HVS (80%,85%, 90%)` Campuran bahan(sekam, serabut kelapa) Jenis perekat (tanpa, lem kanji, PVAc)

Faktor yang berpengaruh terhadap nilai bending adalah persentase HVS, jenis perekat, interaksi persentase HVS dan campuran bahan, interaksi campuran bahan dan jenis perekat; semakin rendah persen HVS, nilai bending semakin meningkat.

3 Natalia Maharani

Teknik Industri UNS

pengaruh faktor jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat terhadap kekuatan bending komposit panel serap bunyi berbahan dasar limbah kertas dan serabut kelapa

limbah kertas, serabut kelapa, lem PVAc

Jenis kertas :HVS, koran Kerapatan: 3:1, 4:1, 5:1 Persen perekat :2.5%, 5%, 7.5%

kenaikan persen perekat maupun kenaikan kerapatan meningkatkan kekuatan bending.

penggunaan kertas HVS menghasilkan kekuatan bending lebih besar

dibanding koran.

kekuatan bending tertinggi pada : kertas HVS, kerapatan 5:1, perekat 7.5% 4 Muhamad

Rafi

Teknik Mesin UNS

Pengaruh Kandungan Kanji Terhadap Kekuatan Bending dan KetangguhanImpak Bahan Komposit Kertas Koran Bekas.

Serat:kertas koran; Matriks:lem kanji.

Persen perekat (5%, 10%, 15%, 20%)

Kekuatan bending dan ketangguhan impak meningkat seiring dengan penambahan lem kanji; Nilai kekuatanbending tertinggi sebesar 6,25 Mpa; Nilai kekuatan impak tertinggi sebesar 0,01455 J/mm2. 5 Danang Suto

Hapsoro Teknik Mesin UNS Pengaruh Kandungan Lem Kanji Terhadap Sifat Tarik dan Densitas Komposit Koran Bekas. Serat:kertas koran; Matriks:lem kanji.

Persen perekat (0%, 5%, 10%, 15%, 20%)

commit to user

III-1

METODE PENELITIAN

commit to user

III-2

[image:48.595.124.506.83.761.2]

commit to user

III-3

Waktu Penelitian ini dilaksanakan selama 8 bulan mulai dari tanggal 25 Februari 2010. Tempat Penelitian terdiri dari tiga tempat yaitu tempat pembuatan spesimen, tempat uji impak spesimen dan tempat uji serap bunyi spesimen. Tempat-tempat tersebut ialah sebagai berikut:

a. Tempat pembuatan spesimen :

Laboratorium Material Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta

b. Tempat uji impak spesimen :

Laboratorium Ilmu Logam Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

c. Tempat uji serap bunyi spesimen :

Laboratorium Akustik Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta

3.2 TAHAP PERENCANAAN DAN PERANCANGAN PENELITIAN

3.2.1 Orientasi Penelitian

Orientasi penelitian berfungsi sebagai pengenalan terhadap penelitian yang akan dilakukan, penunjang data berupa data sekunder apabila memang diperlukan, serta dapat sebagai asumsi sebuah penelitian. Berikut ini adalah orientasi penelitian pada penelitian ini: