commit to user
PENGARUH PERENDAMAN NaOH TERHADAP KEKUATAN
IMPAK KOMPOSIT SANDWICH BAMBU KERTAS
YANG BERSIFAT SERAP BISING
Tugas Akhir
Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
GIRINDRA WAHYU MUKTI
I 1307009
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user
x
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ....……….………... i
HALAMAN PENGESAHAN………. ii
HALAMAN VALIDASI………. iii
SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH………….. iv
SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH………. v
KATA PENGANTAR………. vi
ABSTRAK……… viii
ABSTRACT………. ix
DAFTAR ISI………... x
DAFTAR TABEL……… xiii
DAFTAR GAMBAR……….….. xiv
DAFTAR LAMPIRAN……….……….. xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG MASALAH ... I-1 1.2 PERUMUSAN MASALAH... I-3 1.3 TUJUAN PENELITIAN ... I-3 1.4 MANFAAT PENELITIAN... I-3 1.5 BATASAN MASALAH ... I-4 1.6 SISTEMATIKA PENULISAN... I-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 KOMPOSIT... II-1 2.1.1 Jenis-jenis Komposit... II-2 2.2 UJI IMPAK... II-4
2.2.1 Keuletan dan perpatahan... II-7 2.3 PERANCANGAN EKSPERIMEN... II-7
2.3.1 Faktor Eksperimen ... II-10 2.3.2 Uji Normalitas, Homogenitas dan Independensi
commit to user
xi
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 KERANGKA METODE PENELITIAN... III-1 3.2 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN ... III-3 3.3 ORIENTASI PENELITIAN ... III-3 3.4 PERANCANGAN EKSPERIMEN ... III-3 3.4.1 Tahap Perencanaan (planning phase) ... III-4 3.4.2 Tahap Design Phase ... III-6 3.5 PENGUMPULAN DATA... III-7
3.5.1 Pembuatan Spesimen Uji ... III-7 3.5.2 Uji Impak Charpy ... III-12 3.6 PENGOLAHAN DATA... III-14 3.6.1 Uji Normalitas, Homogenitas dan Independensi ... III-14 3.6.2 Uji Anova ... III-17 3.6.3 Pemilihan desain panel komposit ... III-17 3.6.4 Uji Serap Bunyi ... III-17 3.7 ANALISIS HASIL ... III-18 3.8 KESIMPULAN DAN SARAN ... III-18
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
commit to user
xii
BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL
5.1 ANALISIS HASIL UJI IMPAK... V-1 5.1.1 Analisis Kekuatan Impak Berdasarkan Faktor
Perendaman ... V-1 5.1.2 Analisis Kekuatan Impak Berdasarkan Faktor Komposisi
resin dengan bambu ... V-2 5.2 ANALISIS UJI SERAP BUNYI ... V-3
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 KESIMPULAN ... VI-1 6.2 SARAN ... VI-1 DAFTAR PUSTAKA
commit to user ABSTRAK
Girindra Wahyu Mukti, NIM : I 1307009. PENGARUH PERENDAMAN NaOH TERHADAP KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT SANDWICH BAMBU KERTAS YANG BERSIFAT SERAP BISING Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri Fakultas teknik, Universitas Sebelas Maret, Desember 2011.
Serat alam yang berasal dari serat bambu dimanfaatkan untuk pembuatan skin sebagai pemerkuat core dari limbah kertas HVS yang telah diteliti sebelumnya pada tahun 2010 dimaksudkan untuk memperkuat core komposit menjadi komposit sandwich yang digunakan sebagai penyekat ruang. Pembuatan komposit sandwich ini dibuat dengan dua tahapan, yang pertama dengan membuat core dari kertas HVS dengan perekat lem kanji dengan metode cetak tekan hidrolis dengan pemadatan 4 : 1 yang diperoleh dari penelitian terdahulu. Tahapan kedua dengan membuat skin dari serat bambu dianyam terlebih dahulu, kemudian direndam pada NaOH. Perendaman NaOH dimaksudkan untuk menghilangkan zat lilin yang terkandung dalam bambu dimaksudkan untuk memperkuat daya rekat resin. Setelah dilakukan perendaman dengan NaOH dilakukan penambahan resin pada serat bambu dengan sisitem hand lay-up dengan rasio komposisi untuk skin pejal pada bagian belakan core 20% bambu dan 80% resin serta 30% bambu dan 70% resin dan untuk bagian depan dengan komposisi 70% bambu dan 30% resin. Pengujian impaknya menggunakan ASTM D : 5942-96 dan uji serap bisingnya ASTM E 1050-98.
Hasil penelitian menunjukkan komposisi resin terhadap bambu dan perendaman NaOH berpengaruh terhadap kekuatan impak. Hasil impak teringgi terdapat pada perndaman 30 menit dan pada komposisi resin 20% bambu dan 80% resin pada bagian belakang serta 30% resin dan 70% bambu dan untuk bagian
xv + 76 halaman; 17 tabel; 20 gambar; 4 lampiran, Daftar pustaka: 33(1984-2010)
commit to user ABSTRACT
Girindra Wahyu Mukti, NIM : I 1307009. EFFECT OF NaOH
IMMERSION IMPACT STRENGTH SANDWICH COMPOSITE
BAMBOO PAPER THAT IS NOISE ABSORBER. Thesis. Surakarta: Department of Industrial Engineering Faculty of engineering, University Sebeas March, December 2011.
Natural fiber derived from bamboo fibers used to manufacture skin as pemerkuat core of HVS paper waste that has been investigated earlier in 2010 intended to strengthen the composite sandwich core composites are used as a room divider. Manufacture of composite sandwich is made with two stages, first by making the core of HVS paper with adhesive glue starch by the method of printing press with a hydraulic compaction 4: 1 which is obtained from previous studies. Manufacture of composite sandwich is made with two stages, first by making the core of HVS paper with adhesive glue starch by the method of printing press with a hydraulic compaction 4: 1 which is obtained from previous studies. The second stage by making the skin of plaited bamboo fibers first, then soaked in NaOH. Immersion NaOH intended to eliminate the substances contained in bamboo candles are meant to reinforce the adhesive resin. After soaking with the addition of NaOH in bamboo fiber resin with sisitem hand lay-up with the ratio of composition to the skin on the back of solid core of 20% bamboo and 80% resin and 30% bamboo and 70% resin and to the front with a composition of 70% bamboo and 30% resin. Impak testing using ASTM D: 5942-96 and noise absorption test ASTM E 1050-98.
The results showed the resin composition of bamboo and NaOH immersion effect on impact strength.The results contained in the impact teringgi perndaman 30 minutes and the resin composition of 20% bamboo and 80% resin in the back and 30% resin and 70% bamboo and to the front with a value of 31.1 x 10-3 J/mm2. For the results of sound absorption coefficient of sound absorption is measured at a frequency audiosonik at a frequency 20 Hz, 100 Hz, 200 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 5000 Hz, 10000 Hz and 20000 Hz. This composite specimen at a
frequency of 1000 Hz has a value of α = 0.40 and the center frequency of 2000 Hz
α = 0523.
Kata Kunci : sandwich composite is absorber noise, factoria eksperimen design, ompact test, sound absorption.
xv + 76 pages; 17 tables; 20 pictures; 4 appendices, bibliography: 33(1984-2010)
commit to user
I-1
BAB I
PENDAHULUAN
Pada bab ini diuraikan beberapa hal pokok mengenai penelitian ini, yaitu latar belakang penelitian, identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, serta sistematika pembahasan.
1.1 LATAR BELAKANG
Komposit merupakan rangkaian dua atau lebih bahan yang digabung menjadi satu bahan secara mikroskopis dimana bahan pembentuknya masih terlihat seperti aslinya dan memiliki hubungan kerja diantaranya sehingga mampu menampilkan sifat-sifat yang diinginkan (Mikell, 1996). Agar komposit mampu menahan beban yang lebih berat, maka perlu adanya komposit sandwich (Diharjo dkk., 2005).
Komposit sandwich adalah jenis komposit yang dibuat dengan cara menggabungkan material komposit yang sudah jadi secara berlapis dan ditambahkan core (inti) diantara lapisan material komposit (face) tersebut (Diharjo dkk., 2005). Dengan demikian perlu dipikirkan bahan skin yang sesuai untuk core komposit kertas HVS yang memiliki sifat serap bising tersebut.
Menurut Najib (2009) bahan pembuat komposit yang sedang dikembangkan adalah komposit serat alam dibanding serat gelas. Komposit dari serat alam dibagi menjadi tiga bagian antara lain, serat alam dari tumbuhan, serat alam dari hewan, dan serat alam dari mineral. Serat alam lebih dipilih di karenakan memiliki keunggulan dibandingkan dengan serat gelas, diantaranya memiliki kekuatan spesifik yang sesuai, murah, ketangguhan tinggi, sifat termal yang baik, mengurangi keausan alat, mudah dipisahkan, meningkatkan energy recovery, dan dapat terbiodegradasi. Bahan dari serat alam yang dipilih untuk digunakan sebagai bahan skin adalah bahan serat alam dari tumbuhan, termasuk jenis tumbuhan bambu. Dipilihnya bambu sebagai bahan serat alam untuk membuat
commit to user
I-2
maksimal sebesar 9,51 x 10-3 J/mm2 dan nilai serap bising α = 0,15 pada frekuensi (500 Hz - 1000 Hz) dan frekuensi (2000 Hz – 4000 Hz) yaitu α = 0,35, dari penelitian yang dilakukan oleh Maryani (2010) dirasa kekuatan impak dan uji serap bisingnya belum maksimal maka dilakukan penambahan skin dengan bahan dari serat alam tumbuhan bambu untuk memperkuat core yang telah diteliti oleh Maryani (2010) agar dieroleh hasil papan serat yang maksimal dengan menjadikannya komposit sandwich.
Komposit sandwich yang berbahan core limbah kertas HVS dan skin dari serat bambu ini mempunyai kendala tentang bagaimana meningkatkan ikatan antara serat dengan perekat yang akan digunakan sebagai skin. Peningkata ikatan serat ini dikarenakan pada serat alam umunya terdapat zat lilin yang akan menghambat daya rekat serat. Menurut Diharjo Kuncoro.2006, peningkatan kekuatan komposit serat alam dapat ditingkatkan dengan dua cara yaitu dengan memberikan perlakuan kimia serat atau dengan coupling agen. Perlakuan serat yang banyak digunakan untuk peningkatan ikatan serat adalah perlakuan NaOH karena lebih ekonomis. Uraian tentang peningkatan kekuatan serat alam khususnya pada bambu menunjukkan bahwa serat bambu memiliki potensi yang sangat besar untuk digunakan dibidang rekayasa, khususnya di bidang komposit.
Menurut Gibson (1994) penggunaan matrik atau perekat berfungsi mengikat
serat menjadi satu kesatuan struktur, melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan, mendistribusikan beban ke filler dan memberikan sifat
commit to user
I-3
Komposit dari bahan skin serat bambu dan core kertas HVS ini selanjutnya dapat dinamakan sebagai komposit sandwich bambu kertas yang ditujukan dapat diaplikasikan menjadi papan sekat ruangan/dinding dan bahan box speaker. Untuk mengetahui karakteristik mekanik komposit sandwich panel serap bising, penelitian ini difokuskan pada pengujian impak sesuai dengan standar pengujian komposit ASTM D 5942 – 96 yang bertujuan mengukur ketangguhan komposit
sandwich terhadap beban kejut/impak karena salah satu beban yang dominan untuk aplikasi panel sebagai sekat ruangan/dinding adalah beban impak berupa getaran pintu yang terpasang pada dinding saat ditutup atau terkena lemparan benda yang keras, untuk box speaker dan beban impak berupa getaran suara yang ditimbulkan pada speaker.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Bagaimanakah pengaruh dari faktor perendaman menggunakan NaOH yang ditujukan untuk menghilangkan zat lilin pada bambu sebagai bahan skin dan penggunaan komposisi antara cairan resin terhadap komposisi bambu dalam pembuatan komposit sandwich bambu kertas untuk menghasilkan kekuatan impak terbaik.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian pengujian komposit sandwich
panel penyekat ruang berbahan dasar kertas HVS dan serat bambu ini adalah sebagai berikut:
1. Mengkaji pengaruh faktor perendaman NaOH dan komposisi cairan resin terhadap bambu melalui pengujian eksperimen.
2. Menentukan kombinasi level faktor perendaman NaOH dan jumlah resin pada skin yang memberikan hasil nilai impak terbaik pada komposit
sandwich bambu kertas.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
commit to user
I-4
1. Memberikan informasi karakteristik bahan alternatif sebagai papan serap bising.
2. Memberikan informasi mengenai karakteristik skin yang mempunyai sifat terhadap serap bising komposit sandwich.
1.5 BATASAN MASALAH
Batasan masalah dari penelitian komposit limbah kertas HVS dan serat bambu ini antara lain:
1. Pengujian mekanis yang dilakukan adalah uji impak charpy ASTM D 5942 - 96.
2. Uji serap bising yang dilakukan berdasarkan standar ASTM E 1050-98. 3. Jenis perekat yang digunakan untuk core adalah lem kanji. Jenis perkat yang
digunakan telah diteliti oleh peneliti sebelumnya (Maryani, 2010). Kemudian dilakukan penambahan skin untuk membuat komposit sandwich dengan bahan pada skin berperekat resin.
4. Untuk skin dibuat dua sisi, depan dan belakang, dengan satu komposisi untuk bagian depan skin dan dua komposisi pada bagian belakang. Skin bagian depan dibuat berongga, untuk skin bagian belakang dibuat pejal.
5. Kerapatan untuk core yang ditetapkan dengan rasio pemadatan 4:1. Rasio ini diperoleh dari penelitian sebelumnya (Maryani, 2010) yang menghasilkan
perolehan rasio yang terbaik. Rasio pemadatan 4:1 adalah pemadatan bahan dari ketinggian awal 4 cm kemudian dipadatkan hingga ketinggian 1 cm.
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan dibuat agar dapat memudahkan pembahasan penyelesaian masalah dalam penelitian ini. Penjelasan mengenai sistematika penulisan, sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
commit to user
I-5
sandwich panel penyekat ruang berbahan dasar limbah kertas HVS dan skin dari bambu serta diberi tambahan perekat yang dilakukan sehingga sesuai dengan tujuan penelitian dan batasan-batasan yang digunakan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menguraikan penelitian-penelitian tentang komposit yang telah dilakukan serta teori-teori yang akan dipakai untuk mendukung penelitian, sehingga perhitungan dan analisis dapat dilakukan secara teoritis. Teori yang dikemukakan antara lain teori tentang komposit,
core kertas HVS dan skin serat bambu, perekat, kerapatan, uji impak, uji serap bising dan desain eksperimen faktorial.
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini menjelaskan gambaran terstruktur tahap demi tahap proses pelaksanaan penelitian sesuai dengan permasalah dan tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian.
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
Bab ini menjelaskan proses pengumpulan data pengujian mekanis yang berupa uji impak komposit dan uji serap bising. Proses selanjutnya adalah mengolah data hasil penelitian sehingga diperoleh kombinasi level faktor yang memberikan nilai impak dan nilai serap bising
terbesar serta pengaruh faktor-faktor terhadap nilai impak komposit.
BAB V ANALISIS HASIL PENELITIAN
Bab ini menguraikan analisis pengolahan data dengan membandingkan antara hasil penelitian sekarang dengan hasil penelitian sebelumnya.
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
commit to user
II-1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menguraikan teori-teori yang diperlukan dalam mendukung penelitian, sehingga pelaksanaan eksperimen, pengolahan data dan analisis permasalahan dapat dilakukan secara teoritis. Pengetahuan mengenai komposit, dengan bahan core dari kertas HVS dan skin dari serat bambu serta digunakan perekat guna menunjang pembahasan masalah. Sedangkan pengetahuan mengenai uji impak dan serap bising diperlukan dalam proses pelaksanaan eksperimen. Berikut diuraikan secara lengkap mengenai teori yang berkaitan dengan penelitian.
2.1 KOMPOSIT
Kata komposit (composite) berasal dari kata "to compose" yang berarti
commit to user
II-2
interfacial antara fiber dan matrik yang digunakan (Schwart,1984). Kelebihan komposit dibandingkan dengan material lainnya adalah dapat meningkatkan kualitas material sesuai yang diharapkan. Jones (1975) menjelaskan bahwa beberapa sifat material dapat diperbaiki melalui pembentukan material menjadi material komposit. Sifat- sifat tersebut antara lain:
a. kekuatan (strength). b. kekerasan (stiffness).
c. ketahanan terhadap korosi (corrosion resistance). d. tidak mudah rusak (wear resistance).
e. daya tarik (attractiveness). f. berat (weight).
g. usia fatigue (fatigue life).
h. temperature-dependent behavior. i. hambat panas (thermal insulation).
j. konduktivitas thermal (thermal conductivity). k. serap bising (acoustical insulation).
2.1.1 Jenis-Jenis Komposit
Komposit dapat diklasifikasikan berdasarkan bentuk material yang dipilih atau berdasarkan sifat alami material yang dipilih (Berthelot, 1999) :
1. Berdasarkan bentuk material yang dipilih
Berdasarkan bentuk material yang dipilih, komposit dapat diklasifikasikan
menjadi dua jenis yaitu: a) Fibrous Composites
Fibrous Composites merupakan material komposit yang terdiri atas serat (fiber) di dalam suatu matrik. Serat penguat dapat berbentuk kontinyu ataupun tidak kontinyu. Susunan dan arah serat dapat digunakan untuk memodifikasi sifat-sifat mekanik material komposit.
b) Particle Composites
commit to user
II-3
abrasi, mengurangi pengerutan dan sebagainya. Pemilihan matrik yang digunakan tergantung pada property yang diinginkan.
2. Berdasarkan sifat alam material yang dipilih
Berdasarkan sifat alami material yang dipilih, komposit dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu:
a) Organic matrix Composites (resin, fillers) 1) mineral fiber : glass, karbon
2) organic fiber : kevlar, poliamid 3) metallic fiber : boron, aluminium b) Metallic matrix Composites
1) mineral fiber : karbon, silikon karbida 2) metallic fiber : boron
3) metallo mineral fiber : boron yang diperkuat dengan silikon karbida c) Mineral matrix Composites
1) metallic fibers : boron 2) matallic particles : semen
3) mineral particles : karbida, nitrida
Menurut Kaw (2006), secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakannya, yaitu:
1. 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.
commit to user
II-4
2. LaminatedComposites (Komposit Laminat)
Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.
Gambar 2.2 Komposit laminat Sumber : Kaw, 2006
3. Particulalate Composites (Komposit Partikel)
Merupakan komposit yang menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriknya. Sedangkan berdasarkan
bentuk material pembentuknya, Schwartz (1984) mengklasifikasikan komposit menjadi lima kelas, yaitu :
a. Komposit serat (Fiber composite). b. Komposit serpihan (flake composite). c. Komposit butir (particulate composite). d. Komposit isian (filled composite). e. Komposit lapisan (laminar composite).
2.2UJI IMPAK
commit to user
II-5
mana hal tersebut dilakukan dengan uji impak/benturan. Terdapat dua jenis metode pengujian impak yaitu charpy dan izod, yang biasa disebut juga dengan
notch toughness. Teknik Charpy V-Notch (CVN) paling umum digunakan di Amerika. Dimensi spesimen untuk uji impak cahrpy sama dengan untuk uji impak
izod. Perbedaan kedua jenis pengujian impak ini terletak pada posisi spesimen yang akan diuji. Untuk uji impak cahrpy posisi spesimen horizontal sedangkan untuk uji impak izod posisi spesimen vertikal (Callister,2007).
Uji impak dilakukan dengan memberikan pembebanan secara mendadak yang terbatas pada area tertentu pada suatu material. Energi impak yang diserap oleh spesimen hingga terjadi patahan yang dinyatakan dalam satuan joule digunakan untuk mengetahui tingkat ketangguhan material itu (Kilduff, 1996). Besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk mematahkan spesimen material komposit adalah (Shackelford, 1992):
E serap = W x R (cos β – cos β’ )………(2.1) Keterangan:
W = Berat beban/pembentur (N)
R = Jarak antara pusat gravitasi dan sumbu pendulum (m) E = Energi yang terserap (Joule)
α = Sudut pendulum sebelum diayunkan
β = Sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen
β’ = Sudut ayunan pendulum tanpa spesimen
commit to user
II-6
Sumber : Callister, 2007
Gambar 2.3 Ilustrasi skematis pengujian impak
Skematis pengujian impak digambarkan pada gambar 2.3 Beban dinyatakan dalam bentuk pukulan dari pendulum yang dilepaskan dari posisi tegak pada ketinggian h. Spesimen diletakkan di bawah dengan posisi seperti pada gambar 2.3. Setelah dilepaskan dari posisi awal, bandul pendulum menumbuk spesimen dan mematahkan spesimen pada notch spesimen, yang merupakan titik konsentrasi tegangan untuk kecepatan pukulan impak yang tinggi. Bandul pendulum melanjutkan ayunannya hingga posisi ketinggian maksimum h’ yang
commit to user
II-7
2.2.1Keuletan (Ductility) dan Perpatahan (Fracture)
Pengembangan material dengan kekuatan luluh (yield strength) yang lebih tinggi terus dilakukan hingga saat ini. Tetapi, kekuatan luluh yang tinggi umumnya diimbangi dengan keuletan dan ketangguhan (toughness) yang rendah. Ketangguhan adalah energi yang diserap dalam perpatahan. Material yang kuat memiliki ketangguhan yang rendah karena dapat dikalahkan dengan tekanan yang tinggi. Tekanan yang menyebabkan perpatahan dapat dicapai sebelum material mengalami deformasi plastis untuk menyerap energi. Perpatahan dapat diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu patah ulet (ductile) dan patah getas (brittle) tergantung dari deformasi yang terjadi. Keuletan material menggambarkan jumlah deformasi yang menyebabkan perpatahan. Keuletan dapat dinyatakan dalam persen elongation atau persentase area reduksi pada pengujian tarik. Bentuk kegagalan (failures) material digambarkan sebagai
berikut:
Gambar 2.4 Bentuk kegagalan (failures) material . (A) Rupture dengan necking di tengah (B) Patah pada permukaan sumbu normal (C) Patahgeser. Sumber : Hosford, 2005
2.3PERANCANGAN EKSPERIMEN
commit to user
II-8
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)
Merupakan nilai-nilai atau klasifikasi-klasifikasi dari sebuah faktor. Taraf (levels) faktor dinyatakan dengan bilangan 1, 2, 3 dan seterusnya. Misalkan dalam sebuah penelitian terdapat faktor-faktor :
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)
commit to user
II-9
h. Randomisasi
Yaitu cara mengacak unit-unit eksperimen untuk dialokasikan pada eksperimen. Metode randomisasi yang dipakai dan cara mengkombinasikan level-level dari fakor yang berbeda menentukan jenis desain 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). Berikut langkah –langkah dalam setiap proyek eksperimen : 1. Planning Phase
Tahapan dalam planning phase adalah :
a. Membuat problem statement sejelas-jelasnya.
b. Menentukan variabel bebas (dependent variables), yaitu efek yang ingin diukur, sering disebut sebagai kriteria atau ukuran performansi.
c. Menentukan independent variables.
d. Menentukan level-level yang akan diuji, tentukan sifatnya, yaitu : Kualitatif atau kuantitatif ?
Fixed atau random ?
e. Tentukan cara bagaimana level-level dari beberapa faktor akan
dikombinasikan (khusus untuk eksperimen dua faktor atau lebih). 2. Design Phase
Tahapan dalam design phase adalah :
a. Menentukan jumlah observasi yang diambil.
b. Menentukan urutan eksperimen (urutan pengambilan data). c. Menentukan metode randomisasi.
d. Menentukan model matematik yang menjelaskan variabel respon. e. Menentukan hipotesis yang akan diuji.
3. Analysis Phase
commit to user
II-10
b. Menghitung nilai statistik-statistik uji yang dipakai. c. Menginterpretasikan hasil eksperimen.
2.3.1 Faktorial Eksperimen
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, 1997). 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, 1997).
2.3.2Uji Normalitas, Homogenitas, dan Independensi Data
Apabila menggunakan analisis variansi sebagai alat analisa data eksperimen, maka seharusnya sebelum data diolah, terlebih dahulu dilakukan uji karakteristik data untuk menguji apakah asumsi-asumsi ANOVA telah terpenuhi atau belum. Uji yang dilakukan dapat berupa uji homogenitas variansi, dan independensi, terhadap data hasil eksperimen.
1. Uji Normalitas
Uji normalitas berguna untuk membuktikan data dari sampel yang dimiliki berasal dari populasi yang berdistribusi normal atau data populasi yang dimiliki
commit to user
II-11
Berdasarkan pengalaman empiris beberapa pakar statistik, data yang banyaknya lebih dari 30 angka (n>30), maka sudah dapat diasumsikan berdistribusi normal. Biasa dikatakan sebagai sampel besar. Namun untuk memberikan kepastian, data yang dimiliki berdistribusi normal atau tidak, sebaiknya digunakan uji statistik normalitas. Karena belum tentu data yang lebih dari 30 bisa dipastikan berdistribusi normal, demikian sebaliknya data yang banyaknya kurang dari 30 belum tentu tidak berdistribusi normal, untuk itu perlu suatu pembuktian. Pembuktian normalitas dapat dilakukan dengan manual, yaitu dengan menggunakan kertas peluang normal, atau dengan menggunakan uji statistik normalitas. Banyak jenis uji statistik normalitas yang dapat digunakan diantaranya: Kolmogorov Smirnov, Lilliefors, Chi-Square, Shapiro Wilk atau menggunakan software komputer. Software komputer yang dapat digunakan misalnya SPSS, Minitab, Simstat, Microstat, dsb. Pada hakekatnya software tersebut merupakan hitungan uji statistik Kolmogorov Smirnov, Lilliefors, Chi-
Square, Shapiro Wilk, dsb yang telah diprogram dalam software komputer. Masing-masing hitungan uji statistik normalitas memiliki kelemahan dan kelebihannya, pengguna dapat memilih sesuai dengan keuntungannya. Metode
Kolmogorov-Smirnov tidak jauh beda dengan metode Lilliefors. Langkah-langkah penyelesaian dan penggunaan rumus sama, namun pada signifikansi yang
berbeda. Signifikansi metode Kolmogorov-Smirnov menggunakan tabel pembanding Kolmogorov-Smirnov, sedangkan metode Lilliefors menggunakan
tabel pembanding metode Lilliefors (Cahyono, 2006).
Pemilihan uji kolmogorovsmirnov sebagai alat uji normalitas didasarkan oleh : a. Uji kolmogorov-smirnov berguna untuk membandingkan fungsi distribusi
kumulatif data observasi dari sebuah variabel dengan sebuah distribusi teoritis, yang mungkin bersifat normal, seragam, poisson, atau exponential.
b. Uji kolmogorov-smirnov menggunakan data dasar yang belum diolah dalam tabel distribusi frekuensi. Data ditransformasikan dalam nilai z untuk dapat dihitung luasan kurva normal sebagai probabilitas komulatif normal. Probabilitas tersebut dicari bedanya dengan probabilitas komulatif empiris. c. Uji kolmogorov-smirnov dapat digunakan untuk jumlah data (n) besar maupun
commit to user
II-12
d. Uji kolmogorov-smirnov terdapat di software SPSS yang akan membantu mempermudah proses pengujian data sekaligus bisa mengecek hasil perhitungan secara manual.
Langkah-langkah perhitungan uji kolmogorov-smirnov adalah sebagai berikut: a. Mengurutkan data dari yang terkecil sampai terbesar.
b. Menghitung rata-rata (x) dan standar deviasi (s) data tersebut.
2. Uji homogenitas
Uji homogenitas bertujuan menguji apakah variansi error dari tiap level atau perlakuan bernilai sama. Uji homogenitas dilakukan secara berpasangan antara variabel respon dengan masing-masing faktor. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk memastikan bahwa variansi nilai dependent variable tidak terkonsentrasi/terkumpul pada level tertentu dari independent variable. 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 lavene test. Uji lavene dilakukan dengan menggunakan analisis ragam terhadap selisih absolut dari setiap nilai pengamatan dalam sampel dengan rata rata sampel yang bersangkutan (Sanjaya, 2010).
3. Uji independensi
Banyak data pengamatan yang dapat digolongkan ke dalam beberapa faktor, karakteristik atau atribut dengan tiap faktor atau atribut terdiri dari beberapa
commit to user
II-13
Jika ada pola tertentu, berarti ada korelasi antar residual atau error tidak
independent. Apabila hal tersebut terjadi, berarti pengacakan urutan eksperimen tidak benar (eksperimen tidak terurut secara acak) (Sanjaya, 2010).
4. Uji Pembanding
Uji pembanding dilakukan apabila ada hipotesis nol (H0) yang ditolak atau terdapat perbedaan yang signifikan antar level faktor, blok, atau interaksi faktor. Uji pembanding bertujuan untuk menjawab manakah dari rata-rata taraf perlakuan yang berbeda. Alat uji yang biasa digunakan adalah contras orthogonal, uji rentang Student Newman-Keuls, uji Dunnett dan uji Scheffe. Apabila ingin menggunakan uji contras orthogonal, maka pemakaian alat uji ini sudah harus ditentukan sejak awal (sebelum eksperimen dilakukan), termasuk model perbandingan rata-rata perlakuan. Adapun tiga alat uji lainnya dapat digunakan apabila perlu setelah hasil pengolahan data menunjukkan adanya perbedaan yang berarti antar perlakuan (Sanjaya, 2010). 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
commit to user
III-1
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini akan diuraikan secara sistematis mengenai kerangka berpikir dan metode yang digunakan dalam penelitian.
3.1 KERANGKA METODE PENELITIAN
commit to user
commit to user
III-3
Metode penelitian di atas diuraikan dalam beberapa tahap dan tiap tahapnya akan dijelaskan melalui langkah-langkah yang dilakukan. Uraian lebih lengkap tiap tahapnya akan dijelaskan dalam subbab berikut ini.
3.2 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium. Pelaksanaan penelitian dilakukan pada :
a) Waktu : Maret – Juni 2011 b) Tempat :
1. Untuk pembuatan komposit dilakukan di Laboratorium Perencanaan dan Perancangan Produk Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Untuk uji impak dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Untuk uji serap bunyi dilakukan di Laboratorium Akustik Sub Lab Pengujian Fisika Laboratorium Pusat MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.3 ORIENTASI PENELITIAN
Pada orientasi penelitian ini diperlukan untuk menyederhanakan kompleksitas permasalahan yang diteliti. Orientasi yang digunakan adalah sebagai berikut :
1. Sampah kertas HVS yang dipakai pada penelitian ini berasal dari limbah kertas
fotocopy sehingga pada saat percampuran terdapat tinta yang ikut tercampur kedalam campuran. Namun prosentasenya sangat sedikit dan tidak akan mempengaruhi hasil pengujian mekanik, sehingga dapat diasumsikan tidak terdapat tinta yang ikut tercampur ke dalam komposit.
2. Pada saat proses pengepresan, suhu diasumsikan tidak berpengaruh terhadap kekuatan impak. Pada Penelitian ini yang ingin dilihat adalah pengaruh faktor lamanya perendaman NaOH, dan faktor komposisi resin dengan bambu.
3.4 PERANCANGAN EKSPERIMEN
commit to user
III-4
komposisi pembuatan skin terhadap kekuatan impak komposit sandwich panel serap bising. Dalam tahap ini, dilakukan beberapa langkah awal (tahap pra eksperimen) sebagai persiapan dalam pelaksanaan eksperimen. Penelitian akan menguji pengaruh kombinasi dua faktor, yaitu faktor perendaman alkali (A), faktor komposisi bahan resin dan katalis terhadap bambu (B), untuk mendapatkan kekuatan impak komposit
sandwich berbahan serat bambu sebagai skinnya dan kertas HVS sebagai corenya. Penentuan faktor-faktor beserta level-level tiap faktor tersebut berdasarkan penelitian
trial and error.
1. Hasil dari serat bambu yang dianyam sebagai bahan skin juga hasil dari trial dan
error. Serat bambu awalnya menggunakan bambu jenis ori dan betung namun dari keduanya diperoleh hasil rautan dan menganyam lebih mudah didapat pada bambu betung. Maka dipilihnya bambu jenis betung.
2. Anyaman serat bambu yang sudah jadi, dilakukan perendaman pada NaOH dimaksudkan untuk menghilangkan zat lilin.
3. Penentuan perendaman NaOH dilakukan dengan menggunakan trial waktu 10 menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit, 60 menit, 70 menit, 80 menit, 90 menit, 100 menit, 110 menit, 120 menit. Dari perendaman NaOH itu diperoleh kesimpulan dari trial and error, perendaman yang perlu diuji dengan dilakukan
pada tiga perlakuan, yaitu pada perendaman diwaktu 30 menit, 60 menit, 90 menit, untuk mengetahui seberapa pengaruh terhadap kekuatan komposit sandwich.
4. Penetapan komposisi cairan resin dengan serat bambu untuk dijadikan skin sebagai pelindung core dengan trial komposisi 50 : 50 lalu 60 : 40 ditingkatkan menjadi 70 : 30 selanjutnya bambu ditingkatkan menjadi 80 : 20, maka dari itu untuk pembuatan skin yang berlubang dipilih untuk menggunakan komposisi sebesar 70 : 30 (70% untuk ukuran bambunya dan 30% untuk ukuran larutan resin).
Faktor-faktor dalam penelitian ini ditentukan di awal penelitian (fixed factor). Rancangan penelitian pada penelitian ini ditentukan melalui beberapa tahapan. Urut-urutan tahap tersebut dijelaskan sebagai berikut:
3.4.1 Tahap Perencanaan (Planning Phase) a. Merumuskan Problem Statement
commit to user
III-5
perendaman, dan komposisi bahan dan material pembuatan skin. b. Menentukan Variabel dependent (respon)
Variabel dependent (respon) yang diukur pada penelitian ini adalah nilai impak komposit untuk tiap spesimen. Sifat variabel dependent (respon) adalah
kuantitatif. Unit eksperimen pada penelitian ini adalah panel komposit sandwich . c. Menentukan Variabel independent (faktor)
Faktor-faktor yang ingin diuji pada penelitian ini antara lain:
komposisi pembuatan skin (a),
1. lamanya perendaman NaOH (b),
2. Faktor A bersifat kualitatif, sedangkan faktor B bersifat kuantitatif. d. Faktor komposisi perekat
Faktor komposisi perekat bersifat kuantitatif dan memiliki dua level yaitu: yang pertama skin yang berongga yang akan digunakan pada bagian depan dengan komposisi 30% :70% yang dimaksud 30%:70% adalah 30% untuk komposisi perekat (cairan resin) dan 70% untuk bahan skinnya yaitu serat bambu. Sedangkan untuk skin pada bagian penahannya (bagian belakang) adalah 80% : 20% adalah 80% untuk komposisi perekat (cairan resin) dan 20% untuk bahan skinnya yaitu bambu. Maka jenis skin yang dihasilkan dari komposisi
ini adalah skin yang pejal. Faktor yang kedua untuk bagian depan (muka) komposisinya sama yaitu 30% :70% akan tetapi dilakukan perbedaan pada bagian penahannya atau belakangnya dengan komposisi yang berbeda akan tetapi masih dalam bentuk pejal yaitu 70% : 30%. Perbedaan pada bagian penahannya sengaja dilakukan untuk mendapatkan hasil kekuatan impak yang terbaik. e. Faktor lamanya perendaman
Faktor lamanya perendaman NaOH bersifat kualitatif dan memiliki tiga level level yaitu: perendaman 30 menit (b1) perendaman 60 menit (b2) dan perendaman 90 menit (b3). Penentuan level ini dilakukan untuk mengetahui seberapa lama zat lilin dapat keluar dari bambu.
f. Menentukan kombinasi level faktor
commit to user
III-6
Tabel 3.1 Kombinasi Level-Level Faktor skin komposit
Variasi Replikasi Perlakuan alkali ( b )
3.4.2 Tahap Design Phase a. Menentukan jumlah observasi
Setiap kombinasi level faktor pada penelitian ini akan dilakukan pengulangan/replikasi sebanyak tiga kali. Penentuan jumlah replikasi ini berdasarkan pada rumus untuk penentuan jumlah replikasi pada penelitian eksperimen dengan rancangan acak lengkap, acak kelompok atau faktorial menurut Supranto (2000). Rumus tersebut adalah:
(t-1)(r-1)≥15 ………...….(3.1)
keterangan : t = banyaknya kelompok perlakuan r = jumlah replikasi
Namun pada penelitian dilakukan replikasi sebanyak tiga kali karena adanya keterbatasan peralatan serta pertimbangan waktu dan biaya. Semakin banyak
commit to user
III-7
a. Urutan eksperimen dilakukan secara random.
b. Menentukan model matematik yang menjelaskan variabel respon
Yijkl = m + Ai + Bj + Ck + ABij+ ACik +BCjk + ABCijk+ el(ijk) ...(3.2) Keterangan :
Yijkl = Variabel respon
Ai = Faktor campuran antara resin dengan bambu Bj = faktor perlakuan alkali
i = Jumlah faktor campuran antara resin dengan bambu j = Jumlah faktor perlakuan alkali
c. Menentukan hipotesis eksperimen
Hipotesis umum yang diajukan dalam eksperimen ini adalah faktor yang berpengaruh terhadap impak komposit, dimana faktor tersebut mungkin berdiri
sendiri ataupun berinteraksi dengan faktor yang lain. Hipotesis umum ini disebut sebagai hipotesis satu (H1). Adapun hipotesis nol dari eksperimen dalam penelitian ini adalah:
H01 = s2A =0
Perbedaan komposisi campuran antara resin dengan bambu tidak berpengaruh terhadap besarnya kekuatan impak
H02 = 0
2 =
B s
Perbedaan perlakuan alkali tidak berpengaruh terhadap besarnya kekuatan impak
H03 = 0
2 =
C s
Perbedaan interaksi antara komposisi resin dengan bambu dan perlakuan alkali dalam pembuatan skin tidak berpengaruh terhadap besarnya kekuatan impak
3.5 PENGUMPULAN DATA
commit to user
III-8 3.5.1 Pembuatan Spesimen Uji
Pembuatan spesimen uji dimulai dari mempersiapkan alat dan bahan yang
diperlukan kemudian proses pembuatan spesimen.
a) Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
1) Timbangan digital
Timbangan digital digunakan untuk menimbang massa bahan-bahan yang
dibutuhkan dalam pembuatan komposit. Timbangan ini memiliki auto power
saving unit function dengan tingkat akurasi sebesar 1/5000 dan dilengkapi dengan stability indicator, memiliki ukuran pan 150 mm x 150 mm dan kapasitas 500 gr serta menggunakan sumber energi berupa baterai.
2) Oven
Oven digunakan untuk mempercepat proses pengeringan spesimen komposit yang digunakan dalam penelitian ini dapat diatur suhu dan waktu pengeringan yang digunakan sehingga jika telah mencapai batas waktu pengeringan oven secara otomatis akan mati.
3) Gelas ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dan resin, dengan ukuran sampai 100 ml.
4) Cetakan besi
Cetakan besi ukuran 20cm x 5cm digunakan sebagai tempat pengepresan bahan komposit standar uji serap bising (SNI 01-4449-2006 untuk Papan Serat).
Gambar 3.2 Cetakan besi 5) Alat uji serap bunyi
Alat uji serap bunyi berupa tabung impedansi dua microphone. Peralatan uji serap bunyi terdiri dari impedance tube, acoustic material testing, power
commit to user
III-9 6) Jangka Sorong
Jangka sorong digunakan untuk mengukur dimensi spesimen agar presisi. Jangka sorong yang digunakan memiliki ketelitian hingga 0,05 mm dengan panjang 150 mm.
7) Moisture meter
Moisture meter digunakan untuk mengukur kadar air komposit. Skala yang ditunjukkan pada alat ini berkisar antara 6% sampai 25%.
8) Mixer
Mixer digunakan untuk mencampur bahan-bahan komposit agar homogen. Kecepatan putaran mixer dapat diatur sesuai dengan kebutuhan mulai dari kecepatan pada level 1 hingga level 5.
9) Resin UPRS
Unsaturated Polyester Resin merupakan jenis resin thermoset, dalam kebanyakan hal resin ini disebut polyester saja.
10) Anyaman Bambu
Anyaman bambu adalah bahan utama pembuat skin.
11) Dongkrak hidrolik
Dongkrak hidrolik digunakan untuk menekan bahan komposit sesuai ketebalan yang diinginkan dan mengeluarkan air yang masih terkandung didalam spesimen, dengan kekuatan Tekanan maksimal yang mampu dihasilkan oleh dongkrak ini sebesar 10.000 Psi. .
12) NaOH
Berupa padatan yang berfungsi untuk membersihkan lapisan lilin (lignin dan kotoran) pada permukaan serat sehingga menghasilkan mechanical
interlocking antara serat.
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: a. Kertas HVS bekas
b. Lem Kanji c. Air
d. Larutan resin dan kaltalis e. Serat bambu
commit to user
III-10 b) Proses pembuatan spesimen
Sebelum membuat spesimen, terlebih dahulu ditentukan komposisi bahan yang akan digunakan. Komposisi bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen ditetapkan sebagai berikut:
1. Membuat problem statement :
Problem statement dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh ketebalan core, perlakuan alkali dan komposisi core terhadap kekuatan impak dan serap bising komposit sandwich dengan core kertas HVS dengan skin serat bambu sebagai material yang bersifat penyerap bising.
2. Menentukan variabel dependent
a. Variabel dependent yang diukur pada penelitian ini adalah nilai kekuatan impak komposit sandwich.Sifat variabel respon adalah kuantitatif.
b. Unit eksperimen pada penelitian ini adalah panel komposit sandwich limbah kertas HVS dengan skin serat bambu.
3. Menentukan Variabel independent (faktor)
Menentukan faktor-faktor yang ingin diuji pengaruhnya dalam eksperimen. Faktor yang ingin diuji:
a. komposisi resin dan bambu
b. perlakuan alkali
Sifatnya : komposisi resin dan bambu dan perlakuan alkali bersifat kuantitatif.
4. Menentukan banyaknya level dari setiap faktor yang diuji. Level-level dipilih secara fixed berdasar trial and error.
a. Komposisi resin dan bambu (A) terdiri dari dua level, yaitu:
1. 30% resin : 70% bambu (skin depan) 80% resin : 20% bambu (skin blkg) 2. 30% resin : 70% bambu (skin depan) 70% resin : 30% bambu (skin blkg) b. Faktor perlakuan alkali (B) terdiri dari tiga level, yaitu:
1. 30 menit (b1) 2. 60 menit (b2) 3. 90 menit (b3)
c) Pembuatan core
commit to user
III-11
dilakukan sebelum pembuatan spesimen, yang telah dilakukan oleh penelitian sebelumnya (Maryani.2010)
2. Berat bahan yang diperlukan untuk pembuatan 1 spesimen komposit dengan cetakan ukuran 20 x 5 x 1 cm ditetapkan berdasarkan perhitungan seperti pada lampiran kebutuhan bahan sepesimen sesuai ASTM D 5942.
3. Sedangkan pada pembuatan core serap bising ukuran cetakannya lebih besar yaitu diameter 10 cm.
Langkah-langkah pembuatan spesimen adalah sebagai berikut:
a. Kertas dicrusing kemudian ditimbang sesuai yang dibutuhkan. b. Lem ditimbang seberat 2,5% dari massa kertas.
c. Menimbang air sebanyak 3 kali massa kertas. d. Mencampur lem dengan setengah bagian air.
e. Mencampur kertas, air lem dan setengah bagian air yang masih tersisa kemudian dilakukan proses mixing selama 10 -15 menit sehingga diperoleh bubur kertas. f. Meletakkan cetakan di atas plastik astralon untuk landasan spesimen.
g. Bahan campuran dituangkan ke dalam cetakan hingga setinggi 4 cm, dipress dengan menggunakan penekan (dongkrak hidrolik). Penekan ditekan hingga diperoleh ketebalan bahan 1 cm (kerapatan 4:1).
h. Spesimen dikeluarkan kemudian didiamkan pada suhu kamar selama 2 hari kemudian dikeringkan menggunakan oven hingga kadar air maksimal sebesar 13% (SNI papan serat, 2006).
d) Pembuatan Skin
Pembuatan skin dibedakan menjadi dua bagian : 1. Pembuatan skin pejal
Pembuatan skin pejal, langkah awalnya disiapkan serat bambu yang sudah dihilangkan kulit bagian luarnya dan dipotongi dengan ukuran lebar kurang
lebih 1cm, dan panjang 10 cm. Serat bambu keudian dianyam menyilang dengan diberi rongga antar ruas-ruasnya dengan ukuran jarak antar rongga kurang
commit to user
III-12
ketiga dengan perendaman selama 90 menit. Setelah serat bambu selesa direndam serat bambu dibilas dengan air PAM sampai bersih kemudian dikeringkan di bawah terik sinar matahari. Setelah serat bambu tersebut sudah terlepas zat lilinnya anyaman serat bambu tersebut ditimbang dengan dua prosentase yaitu untuk skin yang dikehendaki pejal pertama ukuran bambu 20% dari resinnya dan campuran dari resin dan katalis sebanyak 80% dari ukuran bambu dan untuk skin yang dikehendaki berbentuk pejal kedua ukuran bambu 30% dari resinnya dan campuran dari resin dan katalis sebanyak 70% dari ukuran bambu. Setelah larutan resin dan serat bambu juga sudah siap, resin siap untuk dioleskan kepada serat bambu dengan metode hand lay up.
2. Pembuatan skin berongga
Pembuatan skin berongga tidak jauh beda dengan pembuatan skin pejal, langkah awalnya disiapkan serat bambu yang sudah dihilangkan kulit bagian luarnya dan dipotongi dengan ukuran lebar kurang lebih 1 cm, dan panjang 10 cm. Serat bambu keudian dianyam menyilang dengan diberi rongga antar ruas-ruasnya dengan ukuran jarak antar rongga kurang lebihnya 1cm, serat bambu dianyam sampai dengan ukuran 10 cm x 10 cm. Serat bambu yang sudah selesai dianyam kemudian direndam pada larutan NaOH selama tiga perlakuan, perlakuan
pertama yaitu perendaman selama 30 menit, perlakuan kedua dengan perendaman selama 60 menit, dan perlakuan ketiga dengan perendaman selama 90 menit. Setelah serat bambu selesa direndam serat bambu dibilas dengan air PAM sampai bersih kemudian dikeringkan di bawah terik sinar matahari. Setelah serat bambu tersebut sudah terlepas zat lilinnya anyaman serat bambu tersebut ditimbang dengan dua prosentase yaitu untuk pejal ukuran bambu 60% dari resinnya dan campuran dari resin dan katalis sebanyak 30% dari ukuran bambu dan resin. Setelah larutan dan serat bambu juga sudah siap, resin siap untuk dioleskan kepada serat.
3.5.2 Uji Impak Charpy
Pengujian ini dilakukan untuk menguji sifat mekanik komposit spesimen yang telah dibuat. Pengujian yang dilakukan adalah uji impak charpy. Pengujian impak
commit to user
III-13
charpy ditentukan secara random (complete randomization) seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.2.
Tabel 3.2 Urutan eksperimen factorial experiment completely randomized design
Variasi
30 menit 60 menit 90 menit
b1 b2 b3
Replikasi Perlakuan Alkali ( b ) Resim dengan Bambu
(a)
Langkah-langkah pengujian impak charpy adalah sebagai berikut:
1) Menyiapkan spesimen uji berbentuk balok dengan dimensi p x l x t = 80 mm x 10 mm x 10 mm.
2) Menaikkan pengangkat pembentur sesuai dengan sudut yang ditentukan dengan memutar handle beban pembentur, kemudian pembentur dikunci. 3) Melepaskan pengunci pembentur setelah beban berada dalam tahanan
pemberat benda uji (sudut α ).
4) Setelah kembali dari puncak, ayunan dihentikan perlahan-lahan menggunakan rem.
5) Mengamati simpangan jarum yang terdorong kemudian mencatat berapa derajat sudut ayunan tanpa benda uji.
6) Memasang pembentur dengan benar.
7) Memasang benda uji pada dudukan/anvil, kemudian ditepatkan pada
penyenter. Dudukan dapat distel sesuai dengan petunjuk.
8) Menaikkan pembentur secara perlahan-lahan dengan memutar handle tepat pada sudut yang ditentukan.
9) Melepaskan pengunci dengan menarik pengunci lengan.
10) Setelah pembentur selesai berayun mematahkan benda uji, pembentur dihentikan dengan menarik pengunci lengan.
commit to user
III-14
3.6 PENGOLAHAN DATA
Tahap selanjutnya adalah pengolahan data untuk mendapatkan hasil sesuai dengan tujuannya. Pengolahan data dimulai dengan pengujian karakteristik data,
pengujian signifikansi (ANOVA), dan uji pembanding ganda. Langkah-langkah pengolahan data dijelaskan dalam uraian berikut:
3.6.1 Uji Normalitas, Homogenitas dan Independensi Data
Pengujian karakteristik data perlu dilakukan agar metode dalam penelitian dapat diyakini memberikan hasil/analisis yang valid, yaitu:
1. Uji normalitas dengan metode Kolmogorov Smirnov
Langkah-langkah perhitungan uji kolmogorov smirnov sebagai berikut:
a. Mengurutkan data nilai impak dari yang terkecil sampai terbesar untuk setiap perlakuan.
b. Menghitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi ( s ) data tersebut.
n
commit to user
III-15
e. Menentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan rumus sebagai berikut: g. Menentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(xi-1) dan P( z ) yaitu: maks
| P(xi-1) - P( z ) | ………...………..(3.8)
h. Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data observasi dalam beberapa kali replikasi berdistribusi normal. Hipotesis yang diajukan adalah :
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
Pengujian homogenitas dapat dilakukan dengan metode lavene test, yaitu menguji kesamaan ragam data observasi antar level faktornya. Uji levene dilakukan dengan menggunakan analisis ragam terhadap selisih absolut dari setiap nilai pengamatan dalam sampel dengan rata-rata sampel yang bersangkutan. Data dinyatakan homogen apabila nilai Uji lavene lebih besar dari 0,05. Langkah-langkah uji homogenitas dengan Lavene Test adalah:
a. Mengelompokkan data berdasarkan faktor yang akan diuji.
b. Menghitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratannya pada tiap level.
c. Menghitung nilai faktor koreksi (FK) sebagai berikut.
commit to user
yi = selisih absolut data hasil pengamatan dengan rata-ratanya untuk tiap level g. Menghitung SS Eror
SS error = SStotal-SSfaktor...(3.12)
h. hipotesis yang diajukan sebagai berikut :
H0 : s12 = s22
H1 : Ragam seluruh level faktor tidak semuanya sama i. Taraf nyata yang dipilih adalah a= 0,05
j. Wilayah kritik : F > Fa(v1 ; v2)
Taraf nyata yang dipilih adalah a = 0.05, dengan wilayah kritik Lhitung >
Ltabel (k-1) Apabila nilai Lhitung < Ltabel , maka terima H0 dan simpulkan bahwa
data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal.
3. Uji independensi
Pengujian independensi eksperimen dilakukan dengan melakukan pengacakan terhadap observasi. Pengujian independensi eksperimen dapat dilakukan dengan uji
commit to user
III-17 3.6.2 Uji ANOVA
Pengujian ANOVA dilakukan terhadap nilai kuat impak untuk mengetahui apakah faktor-faktor yang diteliti berpengaruh signifikan terhadap variabel respon tersebut. Hipotesis umum yang diajukan adalah ada perbedaan yang signifikan antar faktor maupun level dalam setiap faktor yang diteliti.
3.6.3 Pemilihan desain panel komposit berdasarkan nilai impak
Pada tahap ini dilakukan pemilihan desain panel komposit dengan memepertimbangkan nilai impak yang diperoleh pada pengujian impak. Desain panel komposit yang dipilih adalah yang memiliki nilai impak terbesar.
3.6.4 Uji Serap Bunyi
Pada tahap ini dilakukan penelitian uji serap bunyi untuk mengetahui bahwa komposit pada penelitian ini adalah komposit panel serap bising yaitu dengan melihat nilai koefisien serap bunyi komposit. Prosedur uji serap bunyi dilakukan berdasarkan
standar ASTM E1050-98 dengan menggunakan peralatan berupa tabung impedansi 2 mikrofon. Diagram rangkaian alatnya ditunjukkan pada gambar 3.12 berikut ini:
Gambar 3.3 Diagram alat pengukuran koefisien absorbsi bunyi Sumber: Khuriati dkk., 2006
Langkah-langkah uji serap bunyi menggunakan tabung impedansi 2 mikrofon adalah sebagai berikut:
1. Menyiapkan spesimen uji berbentuk lingkaran dengan diameter 10 cm dan ketebalan 1 cm.
commit to user
III-18
3. Melakukan penyetingan frekuensi gelombang bunyi yang digunakan melaluisoftware komputer.
4. Melakukan pengujian melalui komputer dan data grafik penyerapan bunyi akan tertampil pada komputer.
3.7 ANALISIS HASIL
Pada tahap ini dilakukan analisis dari hasil penelitian untuk memberikan gambaran hasil eksperimen secara menyeluruh. Analisis dilakukan dengan membandingkan hasil penelitian dengan penelitian serupa yang telah dilakukan sebelumnya.
3.8 KESIMPULAN DAN SARAN
commit to user
IV-1
BAB IV
PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
Pada bab ini akan diuraikan mengenai pengumpulan dan pengolahan data eksperimen. Data yang dikumpulkan meliputi nilai impak dari spesimen yang dieksperimenkan.
4.1.PENGUMPULAN DATA
Pengumpulan data dilakukan menggunakan metode eksperimen, yaitu melakukan serangkaian pengujian pada objek yang diteliti untuk mendapatkan
data yang diperlukan sebagai bahan perhitungan. Data-data hasil pengujian impak akan digunakan untuk menghitung nilai impak komposit. Data nilai
impak tersebut selanjutnya akan digunakan sebagai input untuk uji ANOVA. Uji ANOVA dilakukan untuk mengetahui apakah faktor-faktor yang telah dipilih berpengaruh secara signifikan terhadap nilai impak.
4.1.1 Dimensi Spesimen
Spesimen yang digunakan dalam uji impak dibuat berdasarkan standar
pada ASTM D 5942 – 96. Adapun ketentuan dimensi spesimen adalah panjang
(l) 80 mm, lebar (w) 10 mm, dan tebal (t) 10 mm.
Gambar 4.1 Dimensi spesimen impak
4.1.2 Uji Impak Spesimen
Uji impak komposit dilakukan berdasarkan pada ASTM D 5942 – 96. Spesimen hasil uji impak ditunjukkan sebagai berikut:
commit to user
IV-2
Spesimen yang telah dicetak dan diberi perlakuan post cure, diuji dengan mesin uji impak charpy di Laboratorium Logam Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta. Spesimen diletakkan secara horizontal didaerah tumpuan. Jarak lebar tumpuan berdasarkan ketentuan ASTM D 5942-96. Gambar 4.3 dan gambar 4.4 adalah gambar peletakan spesimen dan sebelum dilakukannya uji impak.
Gambar 4.3 Peletakan spesimen Gambar 4.4 Sebelum pengujian
Eksperimen dilakukan sesuai dengan kombinasi level faktor yang telah ditentukan pada desain eksperimen. Data hasil eksperimen diolah untuk mendapatkan kombinasi level faktor optimal yang diharapkan dapat menghasilkan kualitas komposit dengan nilai impak. Perhitungan dengan rumus nilai impak dari data hasil pengujian sebagai berikut:
Besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk mematahkan spesimen material komposit adalah:
E serap= W x R (cos β – cos β’ )………......(4.1) Keterangan:
W = Berat beban/pembentur (N)
R = Jarak antara pusat gravitasi dan sumbu pendulum (m) E = Energi yang terserap (Joule)
α = Sudut pendulum sebelum diayunkan
β = Sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen
β’ = Sudut ayunan pendulum tanpa spesimen
Harga impak (HI) suatu bahan yang diuji dengan metode Charpy diberikan oleh:
A E =
HI ...(4.2)
Keterangan:
E = energi yang diserap (Joule)
commit to user
IV-3 serap
Contoh perhitungan spesimen nilai impak berdasarkan hasil pengujian adalah sebagai berikut :
E serap= W x R (cos β – cos β’ )
= 93,1 N x 0.83 m (cos 840 – cos 880) = 5,378 J
A E HI =
10 3 , 13 2 , 13
378 , 5
x x
HI = 3
= 30,635 J/mm2
Tabel 4.1Nilai cos β uji impak
commit to user
IV-4
Tabel 4.3 Daftar tabel nilai E serap uji impak
Tabel 4.4 Nilai tebal uji impak
Tabel 4.5 Nilai Impak
commit to user
IV-5 4.2.PENGOLAHAN DATA
Pada tahap pengolahan data dilakukan uji asumsi dasar, uji ANOVA, dan uji pembanding ganda untuk mengetahui tingkat signifikansi variabel respon. Setelah itu dilakukan pemilihan spesimen berdasarkan nilai kuat impak spesimen.
4.2.1 Uji Asumsi Dasar
Uji asumsi dasar merupakan langkah awal dalam pengolahan data, yang meliputi uji normalitas, uji homogenitas, dan uji independensi. Proses pengujian asumsi dasar dilakukan terhadap data hasil pengukuran nilai kuat impak pada masing-masing perlakuan
4.2.2 Uji Normalitas
Uji normalitas dilakukan terhadap data observasi dengan tujuan untuk mengetahui apakah data observasi berdistribusi secara normal atau tidak. Jumlah perlakuan yang terdapat pada eksperimen adalah 18 perlakuan. Cara perhitungan uji normalitas sampel data observasi dilakukan dengan metode
lilliefors. Data nilai kuat impak yang telah didapat melalui pengukuran, selanjutnya dibuat dalam suatu tabel interaksi. Adapun bentuk tabulasi seperti dijelaskan pada tabel 4.6.
Tabel 4.6 Nilai kuat impak
Langkah-langkah perhitungan uji lilliefors, sebagai berikut : a. Urutkan data observasi dari yang terkecil sampai terbesar,
commit to user
commit to user
IV-7
Tabel 4.7 Perhitungan uji lilliefors
d. Berdasarkan 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 fungsi NORMSDIST, sebagaimana dapat dilihat pada kolom P(z) tabel 4.7.
e. Tentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan cara, sebagai
berikut: P(xi ) = i / n
P(x1)=1/18 =0.0556
Dengan cara yang sama akan diperoleh seluruh nilai P(x) sebagaimana pada kolom P(x) tabel 4.7.
f. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(z) dan P(x), yaitu : maks | P(z) - P(x)| , sebagai nilai Lhitung 1.
maks | P(z) - P(x)| = 0,012
g. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(xi-1) dan P(z), yaitu: maks | P(xi-1) - P(z) |, sebagai nilai Lhitung 2.
commit to user
IV-8
h. Tentukan nilai maksimum antara maks| P(z) - P(x)| dan maks | P(xi-1) - P(z)|. Nilai maks tersebut merupakan nilai Lhitung uji liliefors.
Maks [| P(z) - P(x)| dan | P(xi-1) - P(z)|] = 0,180
i. Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah semua sampel data observasi berdistribusi normal. Hipotesis yang diajukan adalah :
H0: Sampel data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal H1: Sampel data observasi berasal dari populasi yang tidak berdistribusi normal.
Gambar 4.5 Test Normalitas dengan SPSS
Hasil perhitungan uji lilliefors impakdengan menggunakan software SPSS dapat dilihat pada gambar 4.5 kolom kolmogorov-smirnova bagian sig, terlihat
bahwa nilai signifikansi impak 0,129 lebih besar dari 0,05. Selain itu berdasarkan
tabel 4.7 untuk impak dimana taraf nyata yang dipilih a= 0,05, dengan wilayah
kritik penolakan terhadap Lhitung > L(a,n). Diperoleh hasil perhitungan uji
normalitas semua perlakuan pada impak Lhitung < Ltabel . (0,180) < (0,209) untuk impak , maka terima H0, dari hasil tersebut menyatakan bahwa seluruh data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal. Kedua kriteria yakni signifikansi dan nilai statistik hitung menunjukkan penerimaan terhadap H0 dan dapat disimpulkan bahwa 18 data observasi berasal dari populasi berdistribusi normal.
4.2.3 Uji Homogenitas
Pengujian homogenitas dilakukan dengan metode lavene test, yakni menguji kesamaan ragam data observasi antar level faktornya. Uji homogenitas dilakukan terhadap data yang dikelompokkan berdasarkan faktor perendaman alkali dan komposisi resin dengan bambu.
commit to user
IV-9
H0 : s12 = s22 = s32 (Data antarlevel perendaman alkali memiliki ragam yang
sama atau bersifat homogen)
H1 : Data antar level perendaman alkali memiliki ragam yang tidak sama atau bersifat tidak homogen
Taraf nyata a = 0,05 dan wilayah kritik F > F0,05 (1 ; 18)
Prosedur pengujian adalah dengan mengelompokkan data berdasarkan perendaman alkali, kemudian dicari rata-rata tiap level perendaman alkali dan dihitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya. Nilai residual faktor perendaman alkali dapat dilihat pada tabel 4.8.
Tabel 4.8 Nilai residual faktor perendaman alkali
Tabel 4.9 Komposisi resin dan bambu
Selanjutnya dihitung nilai-nilai berikut : 1. Faktor koreksi (FK)
(FK) =
( )
n x 2
commit to user
IV-10
= (27,18+23,53+29,18)2/18
= 354,53
2. Hitung sum square (SS) faktor, total, dan error
a. SSperendaman alkali =
(
)
3. Hitung mean square (MS) faktor dan error
