PENGARUH FAKTOR JENIS KERTAS, KERAPATAN DAN

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PENGARUH FAKTOR JENIS KERTAS, KERAPATAN DAN PERSENTASE PEREKAT TERHADAP KEKUATAN BENDING KOMPOSIT PANEL SERAP BUNYI BERBAHAN DASAR LIMBAH KERTAS DAN SERABUT KELAPA

Skripsi

NATALIA MAHARANI I 0306048

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit to user 2010


digilib.uns.ac.id

LEMBAR PENGESAHAN Judul Skripsi:

PENGARUH FAKTOR JENIS KERTAS, KERAPATAN DAN PERSENTASE PEREKAT TERHADAP KEKUATAN BENDING KOMPOSIT PANEL SERAP BUNYI BERBAHAN DASAR LIMBAH KERTAS DAN SERABUT KELAPA

Ditulis oleh: Natalia Maharani I 0306048

Mengetahui,

Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Ir. R. Hari Setyanto, Msi NIP. 19630424 199702 1 001

Ilham Priadythama, ST, MT NIP. 19801124 200812 1 002

Pembantu Dekan I Fakultas Teknik

Ketua Jurusan Teknik Industri

Ir. Noegroho Djarwanti, MT NIP. 19561112 198403 2 007

Ir. Lobes Herdiman, MT NIP. 19641007 199702 1 001

commit to user


digilib.uns.ac.id

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik UNS yang bertanda tangan di bawah ini, Nama

: Natalia Maharani

NIM

: I 0306048

Judul tugas akhir

: Pengaruh Faktor Jenis Kertas, Kerapatan dan Persentase Perekat terhadap Kekuatan Bending Komposit Panel Serap Bunyi Berbahan Dasar Limbah Kertas dan Serabut Kelapa.

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir atau Skripsi yang saya susun tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti Tugas Akhir yang saya susun tersebut merupakan hasil plagiat dari karya orang lain maka Tugas Akhir yang saya susun tersebut dinyatakan batal dan gelar sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila di kemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung segala konsekuensinya.

Surakarta, 28 Oktober 2010

Natalia Maharani I 0306048

commit to user


digilib.uns.ac.id

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertanda tangan dibawah ini, Nama

: Natalia Maharani

NIM

: I 0306048

Judul tugas akhir

: Pengaruh Faktor Jenis Kertas, Kerapatan dan Persentase Perekat terhadap Kekuatan Bending Komposit Panel Serap Bunyi Berbahan Dasar Limbah Kertas dan Serabut Kelapa.

Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun sebagai syarat lulus Sarjana S1 disusun secara bersama-sama dengan Pembimbing 1 dan Pembimbing 2. Bersamaan dengan syarat pernyataan ini bahwa hasil penelitian dari Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun bersedia digunakan untuk publikasi dari proceeding, jurnal, atau media penerbit lainnya baik di tingkat nasional maupun internasional sebagaimana mestinya yang merupakan bagian dari publikasi karya ilmiah Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.

Surakarta, 28 Oktober 2010

Natalia Maharani I 0306048

commit to user


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR Dengan segala kerendahan hati dan kebesaran jiwa, penulis panjatkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini seperti yang diharapkan. Laporan akhir ini dapat diselesaikan berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis akan menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak berperan dalam penyelesaian tugas akhir dengan judul “Pengaruh Faktor Jenis Kertas, Kerapatan dan Persentase Perekat terhadap Kekuatan Bending Komposit Panel Serap Bunyi Berbahan Dasar Limbah Kertas dan Serabut Kelapa“. Ucapan terima kasih yang tak ternilai kami sampaikan kepada: 1. Tuhan Yesus Kristus, atas rahmat dan kemudahan dari-Mu, atas semua jalan keluar yang telah Engkau berikan. 2. Kedua orang tua tercinta, Bapak dan Ibu, sodaraku dek Julian dan Mas Fajar, terima kasih atas kasih sayang, dukungan dan doa yang tiada pernah terputus. 3. Bapak Ir. Lobes Herdiman MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta atas dedikasinya demi kemajuan Teknik Industri UNS. 4. Bapak Ir. R. Hari Setyanto, MSi dan Ilham Priadythama, ST, MT, selaku dosen pembimbing yang banyak memberikan motivasi dan masukan untuk kemajuan tugas akhir ini. 5. Ibu Ir. Susy Susmartini, Msie dan Bapak Wakhid Ahmad Jauhari, ST, MT, selaku dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran yang bersifat membangun bagi perbaikan tugas akhir ini. 6. Seluruh dosen Teknik Industri yang telah mewariskan seluruh ilmu Teknik Industri kepada penulis. 7. Karyawan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret, terima kasih atas segala dukungan dan bantuan yang diberikan selama kuliah hingga sidang Tugas Akhir. commit to user

v


digilib.uns.ac.id

8. Teman-teman seperjuangan tim ‘tempe’ komposit, Maryani, Asmaa, Bayu, terima kasih atas dukungan, kekompakan dan kebersamaan kita, selalu semangat dan semoga kita diberi kelancaran menghadapi dunia kerja.Amien. 9. Teman-teman tempat berbagi suka dan duka: Rufaida, Maryani, Rintha, Ajeng (wanita-wanita tangguh) terima kasih telah berbagi pengalaman hidup demi membesarkan jiwaku. Semoga berkat Tuhan melimpah atas kalian...Go Girlsss!!!!! 10. Yohanes Khrisna Indratama, terima kasih atas semangat, kesabaran, pengertian dan kasih sayangnya. 11. Maruto Adi, yang telah membantu dalam pembuatan spesimen dan operator pengujian bending. 12. Teman–teman Teknik Industri angkatan 2006, tiada kata terindah yang bisa terucap selain ungkapan syukur dan terima kasih atas kebersamaan kita selama 4 tahun ini. Di sini ku mencari kawan, namun yang kudapat adalah keluarga. 13. Seluruh rekan dan pihak yang tidak tersebutkan yang telah membantu terselesaikannya laporan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran membangun yang dapat membantu penulis di masa yang akan datang. Semoga apa yang penulis sampaikan dalam laporan ini dapat berguna bagi penulis, rekan-rekan mahasiswa ataupun siapa saja yang memerlukan. Amin. Surakarta, Oktober 2010

Penulis

commit to user

vi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi ABSTRAK .......................................................................................................... viii ABSTRACT .......................................................................................................... ix DAFTAR ISI .......................................................................................................... x DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xv BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................I-1 1.1 LATAR BELAKANG ...................................................................... I-1 1.2 IDENTIFIKASI MASALAH............................................................ I-3 1.3 RUMUSAN MASALAH .................................................................. I-4 1.4 TUJUAN PENELITIAN ................................................................... I-4 1.5 BATASAN MASALAH ................................................................... I-4 1.6 MANFAAT PENELITIAN............................................................... I-5 1.7 SISTEMATIKA PENULISAN ......................................................... I-5 1.7.1 Bagian Awal ............................................................................. I-5 1.7.2 Bagian Isi Skripsi ..................................................................... I-5 1.7.3 Bagian Akhir ............................................................................ I-6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA...................................................................... II-1 2.1 LANDASAN TEORI .....................................................................II-1 2.1.1 Komposit ...............................................................................II-1 2.1.2 kertas .....................................................................................II-5 2.1.3 Serat Serabut Kelapa ...........................................................II-11 2.1.4 Lem Putih (PVAc) ..............................................................II-12 2.1.5 Uji Bending .........................................................................II-14 2.1.6 Material Akustik (Serap Bunyi) ..........................................II-14 2.1.7 Perancangan Eksperimen ....................................................II-17 2.2 KAJIAN PUSTAKA ...................................................................II-27

commit to user

x


digilib.uns.ac.id

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................III-1 3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN ..................................... III-2 3.1.1 Waktu Penelitian .................................................................. III-3 3.1.2 Tempat Penelitian ................................................................ III-3 3.2 PERANCANGAN PENELITIAN ................................................ III-3 3.2.1 Orientasi Penelitian .............................................................. III-3 3.2.2 Perancangan Eksperimen ..................................................... III-4 3.3 PELAKSANAAN PENELITIAN ................................................. III-9 3.3.1 Persiapan Alat dan Bahan .................................................. III-10 3.3.2 Pembuatan Spesimen ......................................................... III-16 3.3.3 Pengujian Spesimen ........................................................... III-17 3.4 TAHAP PENGOLAHAN DATA ............................................... III-18 3.4.1 Pengujian Data Hasil Perhitungan Kuat Bending .............. III-19 3.4.2 Uji ANOVA ....................................................................... III-22 3.4.3 Uji Pembanding Ganda ...................................................... III-24 3.4.4 Pemilihan Desain Panel Komposit Berdasarkan Nilai Kekuatan Bending (MOR) Paling Maksimal ..................... III-25 3.4.5 Pengujian Serap Bunyi ....................................................... III-25 3.5 TAHAP ANALISIS HASIL PENELITIAN ............................... III-26 3.6 TAHAP KESIMPULAN DAN SARAN .................................... III-26 BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA .......................... IV-1 4.1 PENGUMPULAN DATA ............................................................ IV-1 4.1.1 Kebutuhan Komposisi Bahan............................................... IV-1 4.1.2 Proses Pembuatan Spesimen ................................................ IV-3 4.1.3 Dimensi Spesimen dan Nilai Pembebanan Maksimum ....... IV-6 4.1.4 Data Hasil Pengujian Kekuatan Bending ............................. IV-8 4.2 PENGOLAHAN DATA ............................................................... IV-9 4.2.1 Pengujian Data Hasil Perhitungan Kekuatan Bending ........ IV-9 4.2.2 Uji Analisis Variansi (ANOVA) ........................................ IV-18 4.2.3 Uji Student Newman Keuls (SNK) .................................... IV-24 4.2.4 Pemilihan Desain Panel Komposit Berdasarkan Kekuatan bending Maksimal.............................................................. IV-27 commit to user 4.2.5 Uji Serap Bunyi.................................................................. IV-27

xi


digilib.uns.ac.id

BAB V ANALISIS HASIL ............................................................................... V-1 5.1 ANALISIS PROSES PEMBUATAN SPESIMEN........................ V-1 5.2 ANALISIS HASIL UJI BENDING ............................................... V-4 5.2.1 Analisis Kekuatan Bending Komposit Panel Serap Bunyi ... V-5 5.2.2 Analisis Faktor Jenis Kertas .................................................. V-5 5.2.3 Analisis Faktor Kerapatan ..................................................... V-6 5.2.4 Analisis Faktor Persentase Perekat ....................................... V-7 5.2.5 Analisis Interaksi Faktor Jenis Kertas dan Kerapatan .......... V-8 5.2.6 Analisis Interaksi Faktor Jenis Kertas dan Persentase Perekat................................................................................... V-9 5.2.7 Analisis Interaksi Faktor Kerapatan dan Persentase Perekat................................................................................. V-10 5.2.8 Analisis Interaksi Faktor Jenis Kertas, Kerapatan dan Persentase Perekat ............................................................... V-11 5.2.9 Analisis Struktur Patahan .................................................... V-12 5.3 ANALISIS HASIL UJI SERAP BUNYI ..................................... V-13 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ VI-1 6.1 KESIMPULAN ............................................................................. VI-1 6.2 SARAN ......................................................................................... VI-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

commit to user

xii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Sifat mekanis beberapa serat alam ...................................................II-11 Tabel 2. 2 Klasifikasi serapan bunyi .................................................................II-16 Tabel 2. 3 Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas ......................II-22 Tabel 2. 4 Skema umum data sampel eksperimen faktorial menggunakan tiga faktor dan dengan n observasi tiap sel ......................................II-23 Tabel 2. 5 ANOVA eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna .......II-26 Tabel 2. 6 Riset Pendahuluan............................................................................II-29 Tabel 2. 7 Riset yang sedang dilakukan ............................................................II-30 Tabel 3. 1 Layout pengumpulan data eksperimen............................................. III-7 Tabel 3. 2 Urutan eksperimen factorial experiment ......................................... III-9 Tabel 3. 3 Skema daftar analisis ragam homogenitas ..................................... III-21 Tabel 3. 4 Skema (layout) data eksperimen faktorial menggunakan tiga faktor dengan 3 replikasi tiap sel ................................................... III-22 Tabel 3. 5 ANOVA eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna ..... III-24 Tabel 4. 1 Kebutuhan bahan komposit (kertas HVS + sabut + perekat) .......... IV-1 Tabel 4. 2 Kebutuhan bahan komposit (kertas koran + sabut + lem putih) ..... IV-2 Tabel 4. 3 Data dimensi spesimen dan nilai pembebanan maksimum............. IV-8 2

Tabel 4. 4 Data kekuatan bending (kgf/cm ) .................................................. IV-9 Tabel 4. 5 Perhitungan uji normalitas perlakuan a 1 b 2 c 1 ............................. IV-10 Tabel 4. 6 Perhitungan uji Kolmogorov-Smirnov perlakuan a 1 b 2 c 1 ............ IV-12 Tabel 4. 7 Hasil perhitungan uji Kolmogorov-Smirnov ................................ IV-12 Tabel 4. 8 Residual data antar level faktor jenis kertas ................................ IV-13 Tabel 4. 9 Hasil perhitungan uji homogenitas faktor jenis kertas .................. IV-15 Tabel 4. 10 Hasil uji Lavene untuk faktor jenis kertas menggunakan SPSS ... IV-15 Tabel 4. 11 Hasil uji homogenitas terhadap faktor jenis kertas, kerapatan, dan persentase perekat .................................................................. IV-15 Tabel 4. 12 Residual data kekuatan bending.................................................... IV-16 Tabel 4. 13 Hasil uji deret menggunakan software SPSS ................................ IV-18 Tabel 4. 14 ANOVA untuk kekuatan bending ................................................. IV-19 Tabel 4. 15 Hasil perhitungan ANOVA data eksperimen ............................... IV-22 commit to user Tabel 4. 16 Hasil perhitungan ANOVA dengan software SPSS ..................... IV-23

xiii


digilib.uns.ac.id

Tabel 4. 17 Rata-rata hasil pengukuran kekuatan bending untuk faktor kerapatan ....................................................................................... IV-24 Tabel 4. 18 Rata-rata hasil pengukuran kekuatan bending untuk faktor kerapatan ....................................................................................... IV-26 Tabel 4. 19 Tabel koefisien absorpsi ............................................................... IV-29

commit to user

xiv


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Tipe serat pada komposit ...............................................................II-3 Gambar 2. 2 Mekanisme proses pembuatan kertas .............................................II-7 Gambar 3. 1 Metode penelitian ......................................................................... III-2 Gambar 3. 2 Timbangan digital ...................................................................... III-10 Gambar 3. 3 Gelas ukur .................................................................................. III-10 Gambar 3. 4 Mixer .......................................................................................... III-11 Gambar 3. 5 Cetakan besi ............................................................................... III-11 Gambar 3. 6 Dongkrak hidrolik ...................................................................... III-12 Gambar 3. 7 Jangka sorong ............................................................................. III-12 Gambar 3. 8 Moisture meter ........................................................................... III-12 Gambar 3. 9 Oven listrik ................................................................................. III-13 Gambar 3. 10 Universal Testing Machine ...................................................... III-14 Gambar 3. 11 Seperangkat alat uji Noise and Vibration Meter ....................... III-14 Gambar 3. 12 Limbah kertas HVS ................................................................... III-15 Gambar 3. 13 Limbah kertas koran .................................................................. III-15 Gambar 3. 14 Serat serabut kelapa................................................................... III-15 Gambar 3. 15 Uji keteguhan lentur dan modulus elastisitas lentur ................. III-18 Gambar 3. 16 Diagram rangkaian alat ukur koefisien absorpsi bunyi ............. III-26 Gambar 4. 1 Proses pengenceran perekat (lem putih) ..................................... IV-3 Gambar 4. 2 Proses menuangkan perekat ........................................................ IV-3 Gambar 4. 3 Proses penambahan air ke dalam kertas ...................................... IV-4 Gambar 4. 4 Proses penghancuran kertas ........................................................ IV-4 Gambar 4. 5 Proses memasukkan serabut kelapa ............................................ IV-4 Gambar 4. 6 Proses pengadukan campuran kertas dan serabut kelapa ............ IV-5 Gambar 4. 7 Proses memasukkan bahan komposit dalam cetakan .................. IV-5 Gambar 4. 8 Pressing bahan komposit menggunakan dongkrak hidrolik ....... IV-5 Gambar 4. 9 Proses pengeringan spesimen dalam oven .................................. IV-6 Gambar 4. 10 Spesimen uji sebelum pembebanan ............................................ IV-6 Gambar 4. 11 Pengujian kekuatan bending spesimen........................................ IV-6 commit to user Gambar 4. 12 Spesimen hasil uji bending.......................................................... IV-7

xv


digilib.uns.ac.id

Gambar 4. 13 Grafik plot residual kekuatan bending ...................................... IV-17 Gambar 4. 14 Spesimen uji serap bunyi .......................................................... IV-28 Gambar 4. 15 Grafik koefisien absorpsi .......................................................... IV-28 Gambar 5. 1 Serabut kelapa: serat tebal(kiri), serat tipis(kanan) ...................... V-1 Gambar 5. 2 Grafik perbandingan kekuatan bending dengan SNI 01-4449-2006 dan Standar Euro MDF Board (EMB) ......... V-5 Gambar 5. 3 Grafik kekuatan bending berdasar jenis kertas ............................ V-6 Gambar 5. 4 Grafik kekuatan bending berdasar kerapatan ............................... V-7 Gambar 5. 5 Grafik kekuatan bending berdasar persentase perekat ................. V-8 Gambar 5. 6 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor ...................... V-9 Gambar 5. 7 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor ...................... V-9 Gambar 5. 8 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor .................... V-10 Gambar 5. 9 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor .................... V-11 Gambar 5. 10 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor .................... V-11 Gambar 5. 11 Struktur patahan spesimen komposit HVS ................................ V-12 Gambar 5. 12 Struktur patahan spesimen komposit koran ............................... V-13 Gambar 5. 13 Grafik perbandingan koefisien serap bunyi bahan bangunan .... V-14

commit to user

xvi


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK Natalia Maharani, NIM : I0306048. PENGARUH FAKTOR JENIS KERTAS, KERAPATAN DAN PERSENTASE PEREKAT TERHADAP KEKUATAN BENDING KOMPOSIT PANEL SERAP BUNYI BERBAHAN DASAR LIMBAH KERTAS DAN SERABUT KELAPA. Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2010. Penggunaan serat alam sangat potensial untuk menggantikan peran serat sintetis sebagai bahan komposit. Limbah kertas dan serabut kelapa merupakan serat alam yang keberadaannya melimpah di alam. Serat-erat tersebut berpotensi untuk dijadikan komposit serap bunyi. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh faktor jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat terhadap kekuatan bending komposit panel serap bunyi. Penelitian ini menggunakan dua jenis kertas yaitu HVS dan koran, variasi kerapatan yang diuji yaitu 3:1, 4:1 dan 5:1, persentase perekat (PVAc) yaitu 2.5%, 5% dan 7.5%. Metode pengolahan data menggunakan teknik factorial completely randomized design experiment. Pengujian kekuatan bending menggunakan alat Universal Testing Machine dengan metode three point bending. Sedangkan pengujian kemampuan serap bunyi menggunakan metode tabung impedansi yang diujikan untuk spesimen dengan nilai bending tertinggi. Hasil eksperimen diperoleh bahwa masing-masing faktor tersebut berpengaruh terhadap kekuatan bending komposit panel serap bunyi, dengan nilai bending tertinggi sebesar 35,297 kgf/cm2 untuk komposit berbahan dasar kertas HVS dengan kerapatan 5:1 dan persentase perekat 7.5%. Nilai tersebut telah memenuhi standar minimal kekuatan bending papan serat menurut SNI 01-44492006. Spesimen tersebut memiliki koefisien serap bunyi sebesar 0.25 pada frekuensi acuan (500Hz) dan telah memenuhi standar minimal koefisien serap bunyi berdasar ISO 11654:1997. Kata kunci: komposit serap bunyi, kekuatan bending, limbah kertas, serabut kelapa, factorial completely randomized design experiment, tabung impedansi. xv + 107 halaman; 31 tabel; 46 gambar; 4 lampiran; daftar pustaka:46(1963-2009)

commit to user

viii


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT

Natalia Maharani, NIM : I0306048. FACTORS INFLUENCE OF PAPER TYPES, DENSITY AND PERCENTAGE OF ADHESIVE TO MODULUSS OF RAPTURE (MOR) OF SOUND ABSORBER PANEL COMPOSITE BASED WASTE PAPER AND COIR. Thesis. Surakarta : Industrial Engineering Department, Engineering Faculty, Sebelas Maret University, October 2010. Natural fiber is a potential replacement for synthetic material in a composite. Waste paper and coir are natural fiber that was abundant in nature. They are potential to be used as sound absorber composites. The objective of this study is to evaluate the influence factors of paper types, density and percentage of adhesive on the Modulus of Rapture (MOR) of sound absorber panel composite. This research used two types of paper, HVS and newspaper, variation of density tested are 3:1, 4:1 and 5:1, the percentage of adhesive (PVAc) are 2.5%, 5% and 7.5%. The method of data processing used factorial completely randomized design experiment. Testing for MOR used Universal Testing Machine with three point bending method. While testing for the ability of sound absorption used the impedance tube method which was conducted only for the threatment with the highest MOR value. The experimental results show that each of these factors affect the MOR value of sound absorber panel composite with the maximum MOR value at 35.297 kgf/cm2 for 5:1 density HVS with 7.5% adhesive. That amount has sufficed minimum standards MOR value of fiber board according to the SNI 014449-2006. This specimen obtained 0.25 sound absorber coefficient at 500 Hz and successfully passed ISO 11654:1997. Keywords: sound absorber composite, Modulus of Rapture (MOR), waste paper, coir, factorial completely randomized design experiment, impedance tube. xv + 107 pages; 31 tables; 46 pictures; 4 appendices; bibliography: 46(1984-2006)

commit to user

ix


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN Bab ini membahas mengenai latar belakang masalah, identifikasi masalah, perumusan masalah, penentuan tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, serta sistematika penulisan. Keseluruhan pokok bahasan dalam bab ini diharapkan memberikan gambaran umum tentang penelitian ini dan perlunya penelitian ini dilakukan. 1.1

LATAR BELAKANG Kebutuhan manusia terhadap kayu untuk konstruksi, bangunan atau

furniture terus melaju pesat seiring dengan meningkatnya pertambahan jumlah penduduk, sementara ketersediaan kayu sebagai bahan baku terus menurun. Mengingat ketersediaan kayu bulat yang mulai menipis, maka upaya yang sudah dikembangkan adalah pembuatan papan komposit (Lubis dkk, 2009). Komposit adalah struktur material yang terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang digabung atau dicampur secara makroskopis. Makroskopis sendiri menunjukkan bahwa material pembentuk dalam komposit masih terlihat seperti aslinya. (Kaw, 1997). Dewasa ini teknologi komposit mengalami perkembangan pesat terutama pada serat penyusun komposit. Pengembangan dan penggunaan material komposit yang berpenguat serat alam dapat dibuat produk dengan biaya murah karena harga bahan baku yang rendah, karakteristik akustik dan thermal yang baik, penggunaan energi yang rendah serta ramah lingkungan karena sifat biodegradable sehingga dapat diurai dengan mudah dan aman serta pemanfaatan yang berkelanjutan (Biswas dkk, 2001). Salah satu sumber serat alam yang berpotensi untuk dijadikan komposit adalah serat kertas. Berdasar data Dirjen Industri Argo dan Kimia (2009), pada tahun 2008 pemakaian kertas perkapita di Indonesia mencapai 26 kg per kapita per tahun. Ironisnya, sebagian besar buangan dari konsumsi kertas hanya berakhir di Tempat Pembuangan Akhir (TPA). Hal ini menimbulkan problem baru berkaitan dengan kondisi persampahan di Indonesia. Berdasarkan statistik tahun 2001 dalam Wibowo (2009), komposisi terbesar sampah di Indonesia adalah commit to user sampah organik yang layak kompos sebesar 65 %, kertas 13 %, dan plastik 11 %.

I-1


digilib.uns.ac.id

Kertas bekas merupakan salah satu sumber serat yang potensial dan mempunyai prospek ekonomis tinggi. Pemanfaatan limbah kertas sebagai bahan pembuat komposit ramah lingkungan tak hanya mengurangi polusi lingkungan, tetapi juga memberikan kontribusi yang besar dalam hal daur ulang limbah. Selain kertas, serat dari serabut kelapa juga mempunyai potensi yang baik untuk dijadikan bahan komposit karena sifatnya yang tahan lama, kuat terhadap gesekan dan tidak mudah patah, tidak mudah membusuk, serta tahan terhadap jamur dan hama (Ulfa, 2007). Indonesia memiliki lahan perkebunan kelapa terluas di dunia, dengan luas areal mencapai 3,86 juta hektare (ha) atau 31,2 % dari total areal dunia. Berdasar data Asia Pasific Coconut Community tahun 2008 dalam Dewan Kelapa Indonesia (2009), total produksi kelapa tahun 2007 mencapai 3,3 juta ton setara kopra, atau sebesar 29,8% dari total produksi dunia sebesar 10,3 juta ton . Serabut kelapa yang dihasilkan dari sebuah kelapa adalah sekitar 35% berat buah. Serat sangat menentukan karakteristik bahan komposit, seperti kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanis lainnya. Serat inilah yang menahan sebagian besar gaya-gaya yang bekerja pada bahan komposit. Melihat potensi yang cukup besar, Laboratorium Material Teknik Mesin UNS mengembangkan komposit berbahan dasar limbah kertas yang diperkuat dengan serat serabut kelapa, sedangkan perekat yang digunakan berupa lem putih (PVAc). PVAc merupakan perekat yang cocok digunakan untuk bahan kertas dan kayu, selain itu penggunaan perekat PVAc dinilai lebih ramah lingkungan dibanding penggunaan resin karena PVAc merupakan polimer karet yang bersifat biodegradable. Karena sifatnya yang lunak dan berpori, kertas dan serabut kelapa berpotensi untuk dijadikan bahan panel serap bunyi. Kemampuan serap bunyi yang baik pada kertas telah dibuktikan oleh Miasa dan Sriwijaya (2004), sedangkan kemampuan serap bunyi pada serabut kelapa telah dibuktikan oleh Khuriati, dkk (2006). Kedua penelitian tersebut membuktikan bahwa komposit berbahan dasar limbah kertas dan serabut kelapa memiliki kemampuan serap bunyi yang telah memenuhi standar ISO 11654:1997(E). Meski kedua bahan tersebut telah memenuhi standar koefisien serap bunyi, namun perlu juga diketahui seberapa besar kekuatan mekanisnya untuk mengetahui katahanan suatu material terhadap beban yang diterimanya, karena panel serap bunyi yang kuat commit to user

I-2


digilib.uns.ac.id

akan memiliki keuntungan dalam kemudahan dan fleksibilitas instalasi. Salah satu aplikasi komposit ini antara lain sebagai papan serat yang dapat digunakan untuk aplikasi interior seperti panel sekat ruangan. Panel sekat ruangan sangat berpotensi memperoleh beban tekan kontinyu akibat beban sandaran, sehingga pada penelitian ini karakteristik yang diuji difokuskan pada kekuatan bending atau modulus of rupture (MOR). Berdasarkan SNI 01-4449-2006 batas mutu nilai modulus of rupture (MOR) papan serat minimal 5,0 kgf/cm2. Penelitian mengenai pemanfaatan limbah kertas sebagai material papan serat terus dikembangkan mulai dari jenis kertas yang dipakai, kombinasi dengan serat lain, serta variasi jenis perekat yang digunakan. Grigoriou (2003) dalam penelitiannya membuktikan bahwa jenis kertas dan persentase perekat berpengaruh terhadap kekuatan bending komposit berbahan dasar limbah kertas dan partikel kayu. Subyakto (1996) dalam penelitiannya membuktikan bahwa variasi kerapatan (densitas) komposit berpengaruh terhadap kekuatan bending komposit berbahan dasar pulp kertas koran dan bambu. Penelitian ini akan menguji kekuatan bending komposit panel serap bunyi dengan melibatkan faktor jenis kertas, kerapatan komposit dan persentase perekat. Hal tersebut perlu dibuktikan melalui sebuah eksperimen untuk mengetahui apakah faktor-faktor tersebut berpengaruh terhadap kekuatan bending komposit panel serap bunyi berbahan dasar limbah kertas dan serabut kelapa. Dengan mengkombinasikan faktor-faktor tersebut, diharapkan dapat diketahui seberapa besar kekuatan bending maksimum komposit panel serap bunyi yang mampu dihasilkan untuk mendukung pemanfaatan komposit alternatif berdasar standar mutu yang ada. 1.2

IDENTIFIKASI MASALAH Berdasarkan uraian di atas, maka permasalahan yang teridentifikasi dalam

penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Adanya dugaan bahwa masing- masing faktor (jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat (PVAc)) berpengaruh terhadap kekuatan bending komposit panel serap bunyi.

commit to user

I-3


digilib.uns.ac.id

2. Adanya dugaan bahwa kombinasi faktor

(jenis kertas, kerapatan dan

persentase perekat (PVAc)) berpengaruh terhadap kekuatan bending komposit panel serap bunyi. 1.3

RUMUSAN MASALAH Berdasarkan latar belakang dan identifikasi masalah, maka permasalahan

yang dikaji dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh masing- masing faktor (jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat (PVAc)) terhadap kekuatan bending dan bagaimana pengaruh kombinasi faktor-faktor tersebut terhadap kekuatan bending komposit panel serap bunyi? 1.4

TUJUAN PENELITIAN Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah :

1. Mengetahui seberapa besar pengaruh masing-masing faktor (jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat (PVAc)) dan kombinasi faktor-faktor tersebut terhadap kekuatan bending komposit panel serap bunyi. 2. Mengetahui kombinasi level-level faktor manakah yang memberikan hasil kekuatan bending terbesar. 1.5

BATASAN MASALAH Dalam penelitian ini, batasan permasalahannya adalah sebagai berikut :

1. Variasi persentase perekat (PVAc) yang diuji berdasar fraksi volume yaitu 2,5%, 5% dan 7,5% dari keseluruhan volume spesimen, sedangkan sisanya terdiri dari kertas dan serabut kelapa dengan perbandingan volume 85:15. 2. Variasi limbah kertas yang diuji adalah kertas HVS (diperoleh dari sisa potongan-potongan kertas fotocopy sekitar kampus UNS) dan koran (diperoleh dari limbah rumah tangga di daerah Surakarta). 3. Variasi kerapatan yang diuji yaitu 3:1, 4:1 dan 5:1. Kerapatan 3:1 berarti rasio pemadatan bahan dalam cetakan setinggi 4,5 cm dipadatkan hingga ketinggian 1,5 cm. 4. Limbah serabut kelapa diperoleh di daerah Kebumen, Jawa Tengah. commit to user

I-4


1.6

digilib.uns.ac.id

MANFAAT PENELITIAN Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini, yaitu:

1. Memberi informasi mengenai seberapa besar pengaruh variasi jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat (PVAc) terhadap kekuatan bending komposit panel serap bunyi yang dapat digunakan sebagai referensi bagi pengembangan komposit limbah kertas dan serabut kelapa selanjutnya. 2. Hasil dari penelitian ini dapat digunakan sebagai salah satu bahan pertimbangan untuk mengolah sampah organik yang mudah didapatkan di sekitar kita menjadi bahan yang lebih berdaya guna. 1.7

SISTEMATIKA PENULISAN Penulisan laporan Skripsi ini terdiri dari tiga bagian utama, yaitu:

1.7.1

Bagian Awal Bagian Awal terdiri dari halaman sampul, judul, pengesahan, validasi,

motto dan persembahan, kata pengantar, abstraksi, daftar isi, daftar gambar, daftar tabel dan daftar lampiran. 1.7.2

Bagian Isi Skripsi Bagian ini terdiri dari enam bab, yaitu:

BAB I

Pendahuluan, yang mencakup latar belakang yang mendasari perlunya dilakukan penelitian mengenai komposit serap bunyi berbahan dasar limbah kertas dan serabut kelapa, identifikasi masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika penulisan skripsi.

BAB II Tinjauan Pustaka, berisi landasan teori mengenai jenis-jenis komposit, bahan penyusun komposit, uji bending, desain eksperimen, uji serap bunyi serta kajian-kajian pustaka yang berkaitan dengan pengembangan komposit serap bunyi berbahan dasar limbah kertas dan serat alam lainnya. BAB III Metode Penelitian, berisi waktu dan tempat penelitian dan perancangan penelitian yang meliputi tahapan pembuatan spesimen komposit panel serap bunyi, pengujian komposit panel serap bunyi, serta langkahuser langkah pengolahan datacommit hasil ujitobending.

I-5


digilib.uns.ac.id

BAB IV Pengumpulan dan Pengolahan Data, berisi data hasil uji bending dan pengolahan data dengan menggunakan metode Factorial Experiment Completely Randomized Design. BAB V Analisis Hasil, berisi analisis hasil pengolahan data yang meliputi analisis mengenai pembuatan spesimen komposit, analisisi patahan spesimen, analisis karakteristik serap bunyi komposit berbahan dasar limbah kertas dan serabur kelapa serta analisis pengujian ANOVA. BAB VI Penutup yang berisi kesimpulan dan saran, yang akan menjadi masukan bagi penelitian berikutnya. 1.7.3

Bagian Akhir Bagian akhir terdiri dari daftar pustaka dan lampiran yang berupa gambar

dan tabel sebagai informasi tambahan.

commit to user

I-6


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... I-1 1.1 LATAR BELAKANG ...................................................................... I-1 1.2 IDENTIFIKASI MASALAH ........................................................... I-3 1.3 RUMUSAN MASALAH .................................................................. I-4 1.4 TUJUAN PENELITIAN ................................................................... I-4 1.5 BATASAN MASALAH ................................................................... I-4 1.6 MANFAAT PENELITIAN .............................................................. I-5 1.7 SISTEMATIKA PENULISAN ......................................................... I-5 1.7.1 Bagian Awal............................................................................. I-5 1.7.2 Bagian Isi Skripsi ..................................................................... I-5 1.7.3 Bagian Akhir ............................................................................ I-6

commit to user

I-7


digilib.uns.ac.id

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini menguraikan tentang landasan teori dan kajian pustaka yang digunakan untuk menunjang penelitian yang akan dilakukan. Pengetahuan tentang komposit, bahan kertas, sabut kelapa serta perekat lem putih (PVAc) digunakan dalam pembahasan masalah. Sedangkan pengetahuan tentang sifat mekanik komposit yaitu ketahanan bending bahan dan serap bunyi serta teori konsep dasar desain eksperimen faktorial dan ANOVA diperlukan dalam proses pengolahan data dan analisis hasil penelitian. 2.1

LANDASAN TEORI Pada subbab berikut akan dibahas teori-teori mengenai komposit, kertas,

serat sabut kelapa, lem putih (PVAc), uji bending, material akustik dan perancangan eksperimen. 2.1.1

Komposit Menurut Kaw (1997) komposit adalah sruktur material yang terdiri dari 2

kombinasi bahan atau lebih, yang dibentuk pada skala makroskopik dan menyatu secara fisika. Kata komposit dalam pengertian bahan komposit berarti terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang digabung atau dicampur secara makroskopis. Ada dua hal yang perlu diperhatikan pada komposit yang diperkuat agar dapat membentuk produk yang efektif. (1) Komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada komponen matriksnya. (2) Harus ada ikatan permukaan yang kuat antara komponen penguat dan matriks (Vlack, 1989). Menurut Schwartz (1984), Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan stukturnya. Secara umum klasifikasi komposit yang sering digunakan antara lain seperti: 1. Klasifikasi menurut kombinasi material utama, seperti metal-organic atau metalanorganic. commit to user

II-1


digilib.uns.ac.id

2. Klasifikasi menurut karakteristik bulk-form, seperti sistem matrik atau laminate. 3. Klasifikasi

menurut

distribusi

unsur

pokok,

seperti

continous

dan

discontinous. 4. Klasifikasi menurut fungsinya, seperti elektrikal atau struktural Sedangkan klasifikasi untuk komposit serat (fiber-matrik composites) dibedakan menjadi beberapa macam antara lain (Schwartz, 1984): 1. Fiber composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik. 2. Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik. 3. Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik. 4. Filled composites adalah gabungan matrik continous skeletal dengan matrik yang kedua. 5. Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina. Menurut Gibson (1994 ), berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit, yaitu: 1. Continuous Fiber Composite Continuous atau uni-directional, mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriksnya. Jenis komposit ini paling banyak digunakan. Kekurangan tipe ini adalah lemahnya kekuatan antar antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriksnya. 2. Woven Fiber Composite (bi-dirtectional) Komposit ini tidak mudah terpengaruh pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan tidak sebaik tipe continuous fiber. 3. Discontinuous Fiber Composite (chopped fiber composite) Komposit dengan tipe serat pendek masih dibedakan lagi menjadi a) Aligned discontinuous fiber, b) Off-axis aligned discontinuous fiber, c) Randomly oriented discontinuous fiber. Randomly oriented discontinuous fiber merupakan komposit dengan serat pendek yang tersebar secara acak diantara matriksnya. Kekurangan dari jenis serat acak adalah sifat mekanik yang masih di bawah dari penguatan dengan serat to lurus commit userpada jenis serat yang sama.

II-2


digilib.uns.ac.id

4. Hybrid fiber composite Hybrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus dengan serat acak. Pertimbangannya supaya dapat mengeliminir kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.

(a) Continuous fiber composite

(b) Woven fiber composite (bi-dirtectional)

(c) Discontinuous fiber composite (d) Hybrid fiber composite (chopped fiber composite) Gambar 2. 1 Tipe serat pada komposit Sumber: Gibson, 1994

Komposit serat dalam dunia industri mulai dikembangkan dari pada mengunakan bahan partikel. Bahan komposit serat mempunyai keunggulan yang utama yaitu strong (kuat), stiff (tangguh), dan lebih tahan terhadap panas pada saat didalam matrik (Schwartz, 1984). Dalam perkembangan teknologi pengolahan serat, membuat serat sekarang makin diunggulkan dibandingkan material matrik yang digunakan. Cara yang digunakan untuk mengkombinasi serat berkekuatan tarik tinggi dan bermodulus elastisitas tinggi dengan matrik yang bermassa ringan, berkekuatan tarik rendah, serta bermodulus elastisitas rendah makin banyak dikembangkan guna untuk memperoleh hasil yang maksimal. Secara umum komposit dengan penguatan serat tersusun dari dua material utama yaitu matrik dan serat. Antar kedua unsur material tersebut tidak terjadi reaksi kimia dan tidak larut satu sama lain, melainkan hanya ikatan antar muka commit to user diantara keduanya. Serat yang memiliki kekuatan lebih tinggi berperan sebagai

II-3


digilib.uns.ac.id

komponen penguat, sedangkan matrik yang bersifat lemah dan liat bekerja sebagai pengikat dan memberi bentuk pada struktur komposit (Schwartz, 1984). 1.

Matrik Matrik, sebagai pengisi ruang komposit, memegang peranan penting dalam

mentransfer tegangan, melindungi serat dari lingkungan dan menjaga permukaan serat dari pengikisan. Matrik harus memiliki kompatibilitas yang baik dengan serat. Beberapa jenis matrik polimer termoset yang sering digunakan ialah polyester, epoxy, phenolics, dan polyamids, sedangkan yang termasuk jenis matrik polimer termoplast adalah polyethylene, polypropylene, nilon, polycarbonate, dan polyether-ether keton (Schwartz, 1984). Fungsi penting matriks dalam komposit yaitu: a

Mengikat serat menjadi satu dan mentransfer beban ke serat. Hal ini akan menghasilkan kekakuan dan membentuk struktur komposit.

b Mengisolasi serat sehingga serat tunggal dapat berlaku terpisah. Hal ini dapat menghentikan atau memperlambat penyebaran retakan. c Memberikan suatu permukaan yang baik pada kualitas akhir komposit dan menyokong produksi bagian yang berbentuk benang-benang. d Memberikan perlindungan untuk memperkuat serat terhadap serangan kimia dan kerusakan mekanik karena pemakaian. e Berdasarkan matrik yang digunakan, karakteristik perfomansi meliputi kelenturan, kekuatan impak, dan sebagainya, juga turut dipengaruhi. Sebuah matrik yang ulet akan meningkatkan ketangguhan struktur komposit. 2.

Serat Serat secara umum terdiri dari dua jenis yaitu serat alam dan serat sintetis.

Serat alam adalah serat yang dapat langsung diperoleh dari alam. Biasanya berupa serat yang dapat langsung diperoleh dari tumbuh-tumbuhan dan binatang. Serat ini telah banyak digunakan oleh manusia diantaranya adalah kapas, wol, sutera, pelepah pisang, sabut kelapa, ijuk, bambu, nanas dan kenaf atau goni. Serat alam memiliki kelemahan yaitu ukuran serat yang tidak seragam, kekuatan serat sangat dipengaruhi oleh usia. Serat sintetis adalah serat yang dibuat dari bahan-bahan anorganik dengan komposisi kimia tertentu. Serat sintetis mempunyai beberapa kelebihan yaitu sifat dan ukurannya yang commit to relatif user seragam, kekuatan serat dapat

II-4


digilib.uns.ac.id

diupayakan sama sepanjang serat. Serat sintetis yang telah banyak digunakan antara lain serat gelas, serat karbon, Kevlar, nylon, dan lain-lain (Schwartz, 1984). Menurut Biswas dkk (2001), beberapa karakteristik yang juga merupakan kelebihan dari komposit yang diperkuat serat alam yaitu, 1) dapat dicat, dipoles, maupun dilaminasi, 2) tahan terhadap penyerapan air, 3) murah karena bahan baku seratnya banyak tersedia di alam dan proses pembuatannya relatif muda dan sederhana, 4) kuat dan kaku, 5) ramah lingkungan, karena materialnya merupakan bahan organik dan bisa didaur ulang secara alami oleh lingkungan, 6) memiliki kemampuan dan diproses dengan baik. 2.1.2

kertas Kertas adalah bahan yang tipis dan rata, yang dihasilkan dengan kompresi

serat. Serat yang digunakan biasanya adalah alami, dan mengandung selulosa. Kertas dikenal sebagai media utama untuk menulis, mencetak serta melukis dan banyak kegunaan lain yang dapat dilakukan dengan kertas misalnya kertas pembersih (tissue) yang digunakan untuk hidangan, kebersihan ataupun toilet. Kertas terutama terdiri dari serat selulosa yang diperoleh dari kayu atau bahan selulosa lainnya yang melalui salah satu proses pembuatan pulp. Sifat pengemasan kertas sangat beragam, tergantung pada proses pengolahan dan pada perlakuan tambahan yang menghasilkan produk akhir. Sifat kekuatan dan mekanisnya bergantung pada perlakuan mekanis pada serat serta pada penambahan bahan pengisi dan pengikat (Antekpert, 2008). Proses pembuatan kertas dibagi menjadi dua bagian proses (Berita Iptek, 2008), yaitu: 1. Proses Pembuatan Kertas (pulp) a Kayu diambil dari hutan produksi kemudian dipotong - potong atau lebih dikenal dengan log. log disimpan ditempat penampungan beberapa bulan sebelum diolah dengan tujuan untuk melunakan log dan menjaga kesinambungan bahan baku b Kayu dibuang kulitnya dengan mesin atau dikenal dengan istilah De Barker commit to user

II-5


digilib.uns.ac.id

c Kayu dipotong - potong menjadi ukuran kecil (chip) dengan mesin chipping. Chip yang sesuai ukuran diambil dan yang tidak sesuai diproses ulang. d Chip dimasak didalam digester untuk memisahkan serat kayu (bahan yang diunakan untuk membuat kertas) dengan lignin. proses pemasakan ini ada dua macam yaitu Chemical Pulping Process dan Mechanical pulping Process. Hasil dari digester ini disebut pulp (bubur kertas). Pulp ini yang diolah menjadi kertas pada mesin kertas (paper machine). 2. Proses Pembuatan Kertas (Paper machine) a Sebelum masuk ke areal paper machine pulp diolah dulu pada bagian stock preparation. bagian ini berfung si untuk meramu bahan baku seperti: menambahkan pewarna untuk kertas (dye), menambahkan zat retensi, menambahkan filler (untuk mengisi pori - pori diantara serat kayu), dan lain-lain. Bahan yang keluar dari bagian ini di sebut stock 9campuran pulp, bahan kimia dan air) b Dari stock preparation sebelum masuk ke headbox dibersihkan dulu dengan alat yang disebut cleaner. Dari cleaner stock masuk ke headbox. headbox berfungsi untuk membentuk lembaran kertas (membentuk formasi) diatas fourdinier table. c Fourdinier berfungsi untuk membuang air yang berada dalam stock (dewatering). Hasil yang keluar disebut dengan web (kertas basah). Kadar padatnya sekitar 20 %. d Press part berfungsi untuk membuang air dari web sehingga kadar padatnya mencapai 50 %. Hasilnya masuk ke bagaian pengering (dryer). Cara kerja press part ini adalah. Kertas masuk diantara dua roll yang berputar. Satu roll bagian atas di beri tekanan sehingga air keluar dari web. Bagian ini dapat menghemat energi, karena kerja dryer tidak terlalu berat (air sudah dibuang 30 %). e Dryer berfungsi untuk mengeringkan web sehingga kadar airnya mencapai 6 %. Hasilnya digulung di pop reel sehingga berbentuk gulungan kertas yang besar (paper roll). Paper roll ini yang dipotong - potong sesuai ukuran dan dikirim ke konsumen. commit to user

II-6


digilib.uns.ac.id

Gambar 2. 2 Mekanisme proses pembuatan kertas Sumber: Berita Iptek, 2008.

Menurut Kertas Grafis (2008) yang mengacu pada Techninal Information Paper - TIP 0404-36 Paper Grade Classifaction, ada 12 jenis kertas, yaitu: 1. Uncoated groundwood Kertas yang tidak mempunyai lapisan coating pigmen dan diproduksi menggunakan pulp mekanis (mechanical pulps), bubur kertas yang diproduksi tanpa proses kimiawi. Kurang lebih 80% kertas jenis ini adalah kertas koran (newsprint). Gramatur (berat kertas dalam gram per satu meter persegi) adalah 24-75 g/m2, dengan kertas koran dari 38 g/m2 to 52 g/m2. Disamping itu, jenis kertas lainnya adalah kertas untuk direktori (seperti yellow page), computer paper, katalog, dan advertising supplements (brosur sisipan yang umumnya dicetak dengan sistem rotogravure). commit to user

II-7


digilib.uns.ac.id

2. Coated groundwood Kertas jenis ini paling tidak mempunyai 10% pulp mekanis (umumnya 5055% groundwood) dengan sisanya menggunakan pulp kimia. Kategori kertas ini di USA masuk dalan kertas No. 5 enamel paper (kertas coated dengan tingkat kecerahan paling rendah, sekitar 80%) dan kertas No. 4 (tingkat kecerahan sekitar 85%), keduanya mempunyai lapisan coating pigmen di kedua sisi. Umumnya kertas ini berwarna kekuningan karena banyak pulp mekanis dan mempunyai gramtur dari 45 g/m2 to 130 g/m2. Kertas ini umumnya ditemukan pada kegunaan kertas dengan mesin cetak letterpress dan offset, seperti LWC (light weight coated – kertas yang mempunyai lapisan coating rendah sekitar 7-10 gr/m2 dan kertas coated untuk majalah. 3. Uncoated woodfree Kertas jenis ini mempunyai kandungan pulp mekanis lebih rendah dari 10% umumnya bisa 0% dan tidak mempunyai lapisan coating pigmen sama sekali. Kegunaan kertas ini termasuk office papers (formulir, kertas fotokopi, kertas buku tulis, dan kertas amplop), kertas carbonless (NCR), dan kertas cetak atau biasa disebut HVS untuk brosur, selebaran, iklan, dan kartu pos bila tebal. Dalam pasar ekspor, jenis kertas ini sering juga disebut printing, writing, and book papers (kertas cetak, tulis dan buku). 4. Coated woodfree Jenis kertas ini juga mengandung kurang 10% pulp mekanis, tetapi mempunyai lapisan coating pigmen baik dua sisi atau satu sisi. Di USA kertas ini disebut No. 1-3 enamel (dimana kertas coated dengan tingkat kecerahan berkisar dari 88% sampai dengan 96%). Di pasar lokal sering disebut Art Paper dan Art Board yang mempunyai lapisan coating dua sisi yang bisa berkisar antara 20 gr/m2 dan 35 gr/m2. Kertas C1S Label masuk dalam kategori ini dimana hanya mempunyai lapisan coating disatu sisi. Gramatur kertas berkisar antara 70 gr/m2 dan 300 dr/m2. Art Paper umumnya mulai dari 70 gr/m2 sampai dengan 150 gr/m2, sementara Art Board mulai dari 170 gr/m2 sampai dengan 300 gr/m2. Kegunaan paling umum adalah untuk majalah, buku, cetak komersial dengan mutu yang tinggi dan mahal karena tingkat kecerahan yang relatif commit tinggi dibanding to user kertas uncoated groundwood.

II-8


digilib.uns.ac.id

5. Kraft paper Kertas kraft, arti harfiahnya adalah kertas kuat, mempunyai 4 kegunaan utama: a). Kertas bungkus (wrapping) seperti untuk bungkus kertas plano, kertas bungkus nasi dll, b). Kantong (bag/sack) seperti kantong belanja, c). Karung (shipping sack) seperti karung atau kantong semen, dan d). Berbagai fungsi converting. Gramatur berkisar antara 50 gr/m2 dan 134 gr/m2. Pulp kertas yang dipakai bisa melalui proses pemutihan (bleaching) atau tidak. Bila tidak diputihkan maka berwarna coklat. 6. Bleached paperboard Pulp kertas yang dipakai adalah beached sulfate dan kegunaan utama adalah untuk membuat box, dan kertas karton susu atau juice. Karena melalui proses pemutihan maka warna kertas karon ini putih dan sekitar setengah jumlah produksi adalah coated. Biasanya di pasar USA, kertas ini disebut dengan nama SBS (solid bleached board). Gramatur bervariasi mulai dari 200 gr/m2 sampai dengan 500 gr/m2. Golongan jenis kertas ini termasuk untuk membuat gelas kertas, piring kertas, karton tebal cetak, tag stock (kertas karton untuk gantungan, kartu komputer, file folders (map folio), dan kartu index nama. Dipasar lokal sering disebut sebagai C2S Board atau C1S Board tergantung jumlah sisi yang mempunyai lapisan coating pigmen. Dipasar lokal, sering dijumpai Ivory Boars yang bisa dikategorikan dalam jenis kertas ini. Namun sebetulnya sedikit berbeda karena dicampur dengan pulp mekanis, jadi warna agak sedikit kekuningan bila dibanding SBS. Ivory juga terdiri dari beberapa lapisan kertas yang digabung jadi satu, sementara SBS hanya satu lapisan yang tebal saja. 7. Unbleached paperboard Kertas karton ini tidak diputihkan dengan bleaching dan diproduksi dari virgin kraft (pulp kimia dengan serat non-recycle) atau neutral sulfitesemichemical pulp (bubur kertas dengan proses semi-kimia sulfite yang netral). Produk utama adalah linerboard, jenis kertas yang digunakan untuk membuat corrugated containers (corrugated box yang biasanya berwarna coklat). Berat gramatur umumnya 130 gr/m2 sampai dengan 450 g/m2. Corrugating medium commit to user

II-9


digilib.uns.ac.id

atau kertas medium juga masuk dalam kaetgori ini yang dibuat dengan sebagian campuran kertas daur ulang. 8. Recycled paperboard Pulp yang digunakan terdiri atas kertas daur ulang. Jenis kertas ini meliputi rentang variasi kertas yang luas mulai dari kertas medium untuk corrugated box, folding boxboard atau clay coated news back yang serimg disebut Duplex dan Triplex, setup boxboard- layaknya duplex tetapi uncoated, dan berbagai jenis kertas dan kertas karton. Juga gypsum liner- kertas yang digunakan sebagai pelapis luar gypsum board, kertas untuk core tube dan lain sebagainya. 9. MG Kraft specialties Kertas jenis ini mempunyai permukaan dengan penampakan yang licin dan seperti kaca (glaze) dimana kertas tersebut diproduksi diatas mesin yang mempunyai silinder pengering / pemanas yang diameternya sangat besar. Di pasar lokal sering disebut kertas Litho, Doorslag. Jenis kertas lainnya seperti kertas dasar (base paper) untuk wax paper, kertas bungkus, carbonizing, dan kraft specialties. 10. Tissue Bubur kertas yang dipakai untuk tisu adalah pulp kimia yang di-bleach dengan tambahan bisa 50 atau lebih pulp mekanis. Mayoritas kertas tisu digunakan untuk produk sanitari seperti tisu gulung, dll. Gramatur mempunyai rentang dari 13 gr/m2 sampai dengan 75 gr/m2. Jenis kertas ini diproduksi dengan sistem through air dried (TAD) or mesin kertas Yankee (silinder pemanas yang diameternya sangat besar) yang mempunyai wet atau dry crepe operation. 11. Market pulp Pulp atau bubur kertas juga dikategorikan sebagai kertas yang dibagi jenisnya berdasarkan jenis kayu, proses pembuatan pulp, dan proses pemutihan atau bleaching. Bubur kertas dijual dalam bentuk lembaran, bal, dan gulungan. 12. Lain-lain Kategori lain-lain digunakan untuk jenis kertas yang tidak masuk dalam ke 11 golongan kertas diatas. Kurang dari to5% jumlah kertas dunia masuk dalam commit user

II-10


digilib.uns.ac.id

kategori ini, jadi sebetulnya relatif kecil. Contohnya seperti kertas hardboard, asbestosboard, kertas cigarette, condenser, kertas bible, glassine, kertas tahan minyak, kertas release untuk sticker, dan kertas yang tersusun dari serat tetumbuhan bukan pohon (sperti kertas serat pisang abaca dll.). 2.1.3

Serat Serabut Kelapa Salah satu unsur penyusun bahan komposit adalah serat. Serat inilah yang

terutama menentukan karakteristik bahan komposit, seperti kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik lainnya. Serat inilah yang menahan sebagian besar gayagaya yang bekerja pada bahan komposit. Menurut Jamasri dalam Munir (2009), jenis-jenis serat alam dapat dibagi menjadi 3, yaitu (1) serat dari tanaman (bast plant), seperti rami, kenaf, rosella, flax dan hemp. (2) serat buah (fruit fiber), seperti kapok, kapas, buah kelapa sawit (palm fiber) serta buah kelapa (coconut fiber atau coir). (3) serat daun (leaf fiber) seperti sisal dan nanas. Secara kimiawi, semua serat yang berasal dari tumbuhan unsur utama yang ada dalam serat adalah cellulose, meskipun unsur-unsur lain yang jumlahnya bervariasi juga terdapat didalamnya, seperti hemicellulose, lignin, pectin, ash, waxes dan zat-zat lainnya (Kirby, 1963). Sifat mekanis dan dimensi dari beberapa serat alam ditunjukkan oleh tabel berikut : Tabel 2. 1 Sifat mekanis beberapa serat alam Serat Bambu Pisang Sabut Flax Jute Kenaf Sisal

Panjang (mm)

Diameter Massa jenis (mm) (Kg/m3)

0.1-0,4 0,8-2,5 50-350 0,1-0,4 500 NA 1800-3000 0,1-0,2 30-750 0,04-0,09 0,5-2

1500 1350 1440 1540 1500 1450

Modulus Young (GPa) 27 1,4 0,9 100 32 22 100

Kekuatan Regangan Tarik (MPa) (%) 575 95 200 1000 350 295 1100

3 5,9 29 2 1,7 -

Sumber : Building Material and Technology Promotion Council (BMTPC).

Sabut kelapa merupakan bagian terluar buah kelapa yang membungkus tempurung kelapa. Ketebalan sabut kelapa berkisar 5-6 cm yang terdiri atas commit to user lapisan terluar (exocarpium) dan lapisan dalam (endocarpium). Endocarpium

II-11


digilib.uns.ac.id

mengandung serat-serat halus yang dapat digunakan sebagai bahan pembuat tali, karung, pulp, karpet, sikat, keset, isolator panas dan suara, filter, bahan pengisi jok kursi/mobil dan papan hardboard. Menurut Rindengan dalam Mahmud (2005), komposisi kimia sabut kelapa terdiri atas selulosa, lignin, pyroligneous acid, gas, arang, ter, tannin, dan potassium. Produk primer dari pengolahan sabut kelapa terdiri atas serat (serat panjang), bristle (serat halus dan pendek), dan debu abut. Serat dapat diproses menjadi serat berkaret, matras, geotextile, karpet, dan produk-produk kerajinan/ industri rumah tangga. Matras dan serat berkaret banyak digunakan dalam industri jok, kasur, dan pelapis panas. Debu sabut dapat diproses jadi kompos dan cocopeat, dan particle board/hardboard. Cocopeat digunakan sebagai substitusi gambut alam untuk industri bunga dan pelapis lapangan golf. Di samping itu, bersama bristle dapat diolah menjadi hardboard. Menurut Menegristek 2001, Sabut kelapa merupakan bagian yang cukup besar dari buah kelapa, yaitu 35 % dari berat keseluruhan buah. Sabut kelapa terdiri dari serat dan gabus yang menghubungkan satu serat dengan serat lainnya. Serat adalah bagian yang berharga dari sabut. Setiap butir kelapa mengandung serat 525 gram (75 % dari sabut), dan gabus 175 gram (25 % dari sabut). Kelebihan serat serabut kelapa (coir fiber) menurut Choir Institute yaitu, 1) anti ngengat, tahan terhadap jamur dan membusuk, 2) memberikan insulasi yang sangat baik terhadap suhu dan suara, 3) tidak mudah terbakar, 4) flameretardant, 5) tidak terkena oleh kelembaban dan kelembaban, 6) alot dan tahan lama, 7) resilient, kembali ke bentuk konstan bahkan setelah digunakan., 8) totally statis, 9) mudah dibersihkan, 10) mampu menampung air 3x dari beratnya, 11) sabut 15 kali lebih lama daripada kapas untuk rusak, 12) sabut tujuh kali lebih lama dari rami untuk rusak, dan 13) sabut geotextiles adalah 100% biodegradable dan ramah lingkungan. 2.1.4

Lem Putih (PVAc) Polivinil asetat (Polyvinyl acetate atau PVAc) adalah suatu polimer karet

sintetis. Polivinil asetat dibuat dari monomernya, vinil asetat (vinyl acetate monomer, VAM). Senyawa ini ditemukan di Jerman oleh Dr. Flitz Klatte pada 1912. Hidrolisis sempurna atau commit sebagianto dari user senyawa ini akan menghasilkan

II-12


digilib.uns.ac.id

polivinil alkohol (PVOH). Rasio hasil hidrolisis ini berkisar antara 87% - 99%. PVA dijual dalam bentuk emulsi di air, sebagai bahan perekat untuk bahan-bahan berpori, khususnya kayu. PVAc adalah lem kayu yang paling sering digunakan, baik sebagai lem putih atau lem tukang kayu (lem kuning). Lem kuning tersebut juga digunakan secara luas untuk mengelem bahan-bahan lain seperti kertas, kain, dan rokok. PVAc juga umum dipakai dalam percetakan buku karena fleksibilitasnya dan tidak bersifat asam seperti banyak polimer lain. Lem Elmer adalah merk lem PVAc terkenal di Amerika Serikat. PVAc juga sering dijadikan kopolimer bersama akrilat (yang lebih mahal), digunakan pada kertas dan cat. Kopolimer ini disebut vinil akrilat. PVAc juga bisa digunakan untuk melindungi keju dari jamur dan kelembapan. PVAc bereaksi perlahan dengan basa membentuk asam asetat sebagai hasil hidrolisis. Senyawa boron seperti asam borat

atau

boraks

akan

terbentuk

sebagai

endapan

(http://id.wikipedia.org/wiki/Polivinil_asetat). PVAc biasa dijual dalam bentuk latex, emulsi atau spray dried solid. Bentuk emulsi adalah bentuk yang paling sering digunakan di dalam dunia perekat. Emulsi PVAc terbuka untuk kompatibilitas yang luar biasa dengan resinresin termodifikasi, membuatnya menjadi luas untuk bemacam-macam aplikasi. Perekat PVAc dapat bervariasi dalam sensitifitas kelembabannya dengan mengubah isi dan tipe dari koloid pelindungnya. Walaupun lapisan PVAc memiliki karakteristik umur yang bagus terhadap ketahanannya pada UV dan oksidasi, PVAc adalah hard polymer dan sensitif terhadap air. Inilah alasan mengapa biasanya PVAc diformulasikan dengan plasticizers untuk meningkatkan fleksibilitasnya. Ini juga merupakan alasan mengapa PVAc homopolymer tidak cocok untuk digunakan pada eksterior. PVAc ini banyak digunakan di industri pengepakan dan furniture yang menggunakan bahan baku kertas dan kayu. Jenis yang biasa digunakan adalah jenis emulsi atau bahasa yang lebih sering dikenal adalah lem putih. Industri pengepakan meliputi pembuatan boxboard, tas kertas, laminasi kertas. Pada konstruksi, PVAc digunakan dalam prefab construction termasuk instalasi lantai dan panel. PVAc merupakan bahan adhesive yang tak berbau dan tidak mudah terbakar. Aplikasi dari jenis perekat ini sangat mudah dan tidak berbahaya, tetapi ketahanan mekanisnya commit to user menurun dengan meningkatnya

II-13


digilib.uns.ac.id

suhu. Densitas PVAc sebesar 1,19 gr/cm3, viskositas 16.000 ± 3.000 mPa s, PH 5% (Uysal, 2006). 2.1.5

Uji Bending Pengujian suatu bahan dimaksudkan untuk memperoleh kepastian

mengenai sifat-sifat dan kekuatan bahan tersebut. Melalui pengujian yang teliti akan diketahui apakah bahan tersebut dapat digunakan untuk suatu konstruksi tertentu. Kekuatan bending atau kekuatan lengkung adalah tegangan bending terbesar yang dapat diterima akibat pembebanan luar tanpa mengalami deformasi yang besar atau kegagalan. Akibat pengujian bending, pada bagian atas spesimen akan mengalami tekanan, dan bagian bawah akan mengalami tegangan tarik. Material komposit kekuatan tekannya lebih tinggi terhadap tegangan tariknya. Kegagalan yang terjadi akibat pengujian bending, komposit akan mengalami patah pada bagian bawah yang disebabkan karena tidak mampu menahan tegangan tarik yang diterima (Harbrian, 2007). Pengujian bending atau Modulus of Rupture (MOR) dilakukan dengan menggunakan standar SNI 01-4449-2006 untuk papan serat. Modulus pecah (MOR) telah menjadi suatu pengukuran yang umum tentang kekuatan lengkung pada komposit, dalam hal ini adalah papan serat. MOR adalah tegangan lengkung akhir yaitu sebelum terjadinya patah dari suatu material dalam kelengkungannya, dan itu sering digunakan untuk membandingkan material satu dengan lainnya. Adapun rumus yang digunakan adalah : MOR =

3BS x100(kgf/cm 2 ) ..........................................................................(2. 1) 2 2LT

Keterangan: B adalah besarnya beban maksimum (kgf) S = jarak sangga (cm) L = lebar contoh uji papan serat (cm) T = tebal contoh uji papan serat (cm) 2.1.6

Material Akustik (Serap Bunyi) Bahan-bahan akustik dimaksudkan untuk mengkombinasikan fungsi

penyerapan bunyi dan penyelesaian interior, maka dalam pemilihan lapisan akustik sejumlah pertimbangan commit di luar tosegi userakustik juga harus diperhatikan.

II-14


digilib.uns.ac.id

Perincian berikut ini harus diperiksa dalam pemilihan lapisan-lapisan penyerap bunyi yaitu mengenai koefisien penyerapan bunyi pada frekuensi-frekuensi wakil jangkauan frekuensi audio, penampilan (ukuran, tepi, sambungan, warna, jaringan), daya tahan terhadap kebakaran dan hambatan terhadap penyebaran api, biaya instalasi, kemudahan instalasi, keawetan (daya tahan terhadap tumbukan, luka-luka mekanis, dan goresan), pemantulan cahaya, ketebalan dan berat, nilai insulasi termis, daya tarik terhadap kutu, kutu busuk, jamur, kemungkinan penggantiannya dan kebutuhan serentak akan insulasi bunyi yang cukup (Doelle,1990). Bahan lembut, berpori dan kain serta juga manusia, menyerap sebagian besar gelombang bunyi yang menumbuk mereka, dengan perkataan lain, mereka adalah penyerap energi bunyi. Dari definisi, penyerapan bunyi adalah perubahan perubahan energi bunyi menjadi suatu bentuk lain, biasanya panas, ketika melewati suatu bahan atau ketika menumbuk suatu permukaan. Jumlah panas yang dihasilkan pada perubahan energi ini adalah sangat kecil, sedang kecepatan perambatan gelombang bunyi tidak dipengaruhi oleh penyerapan (Doelle,1990). Menurut (Doelle, 1990), bahan-bahan dan konstruksi penyerap bunyi yang digunakan dalam rancangan akustik dapat diklasifikasikan menjadi: 1. Bahan berpori-pori Bahan berpori adalah suatu jaringan seluler dengan pori-pori yang saling berhubungan, seperti papan serat (fiberboard), plesteran lembut (soft plasters), mineral wools, dan selimut isolasi. 2. Panel absorber Panel penyerap yang tak dilubangi mewakili kelompok bahan-bahan penyerap bunyi yang kedua. Tiap bahan kedap yang dipasang pada lapisan penunjang yang padat (solid backing) tetapi terpisah oleh suatu ruang udara akan berfungsi sebagai panel penyerap dan akan bergetar bila tertumbuk oleh gelombang bunyi. getaran lentur (flexural) dari panel akan menyerap sejumlah energi bunyi datang dengan mengubahnya menjadi energi panas. 3. Resonator rongga (Helmholtz) Resonator rongga (Helmholtz) merupakan kelompok penyerap bunyi ketiga dan terakhir, terdiri dari sejumlah udara tertutup yang dibatasi oleh dindingcommit to user

II-15


digilib.uns.ac.id

dinding tegar dihubungkan oleh lubang/ celah sempit (disebut leher) ke ruang sekitarnya, dimana gelombang bunyi merambat. Kebanyakan bunyi (pembicaraan, musik, bising) terdiri dari banyak frekuensi, yaitu komponen-komponen frekuensi rendah, tengah, dan medium. Karena itu amatlah penting untuk memeriksa masalah-masalah akustik meliputi spectrum frekuensi yang dapat didengar. Frekuensi standar yang dipilih secara bebas sebagai wakil yang penting dalam akustik lingkungan adalah 125, 250, 500, 1000, 2000, dan 4000 Hz atau 128, 256, 512, 1024, 2048, dan 4096 Hz (Doelle, 1990). Efisiensi penyerapan bunyi suatu bahan pada suatu frekuensi tertentu dinyatakan oleh koefisien penyerapan bunyi. Koefisien penyerapan bunyi suatu permukaan adalah bagian energi bunyi datang yang diserap, atau tidak dipantulkan oleh permukaan. Koefisien ini dinyatakan dalam huruf Greek α. Nilai α dapat berada antara 0 dan 1, misalnya pada 500 Hz bila bahan akustik menyerap 65 persen dari energi bunyi datang dan memantulkan 35 persen daripadanya, maka koefisien penyerapan bunyi bahan ini adalah 0,65 (Doelle, 1990). Menurut

standar

ISO

11654:1997(E)

koefisien

serapan

bunyi

diklasifikasikan menjadi beberapa kelas seperti pada tabel 2.2 berikut ini. Nilai koefisien serapan tersebut menggunakan frekuensi 500 Hz (frekuensi tengah) sebagai acuan. Tabel 2. 2 Klasifikasi serapan bunyi No Sound absorption class αw 1

A

0,90; 0,95; 1,00

2

B

0,80; 0,85

3

C

0,60; 0,65; 0,70; 0,75

4

D

0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; 0,55

5

E

0,25; 0,20; 0,15

6

Not classified

0,1; 0,05; 0,00

Sumber : ISO 11654:1997(E)

commit to user

II-16


2.1.7

digilib.uns.ac.id

Perancangan 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, 1997). Beberapa istilah atau pengertian yang perlu diketahui dalam desain eksperimen (Sudjana, 1997 ; 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) 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 commit to user kekeliruan eksperimen.

II-17


digilib.uns.ac.id

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 Tahapan dalam planning phase adalah : 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. commit to user

II-18


digilib.uns.ac.id

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. Adapun tahap-tahap dalam pengolahan data hasil eksperimen meliputi uji

krakteristik data, uji ANOVA dan uji pembanding ganda. 1. Uji Karakteristik Data Apabila menggunakan analisis variansi sebagai alat analisa data eksperimen, maka seharusnya sebelum data diolah, terlebih dahulu dilakukan uji karakteristik data berupa uji kenormalan, homogenitas variansi, dan independensi, terhadap data hasil eksperimen. a Uji Normalitas Uji normalitas adalah uji untuk mengukur apakah data kita memiliki distribusi normal sehingga dapat dipakai dalam statistik parametrik (statistik inferensial). Ada beberapa metode yang bisa digunakan untuk menguji pola distribusi. Dua diantaranya adalah metode statistik Chi Squared dan KolmogorovSmimov. Namun uji chi-squared tidak cocok digunakan untuk menentukan pola distribusi dari data yang berjumlah kecil. Hal ini dikarenakan terjadinya kesulitan atau kesalahan dalam penentuan interval pada data jumlah kecil. Akibatnya adalah terjadinya kesalahan pengelompokan, selanjutnya ini menyebabkan uji chisquared ini tidak sensitif dalam penolakan atau penerimaan temadap H0 (Tjahyanto, 2008). Konsep dasar dari uji normalitas Kolmogorov Smirnov adalah dengan membandingkan distribusi data (yang akan diuji normalitasnya) dengan distribusi normal baku. Distribusi normal baku adalah data yang telah ditransformasikan ke dalam bentuk Z-Score dan diasumsikan normal. Jadi sebenarnya uji Kolmogorov Smirnov adalah uji beda antara data yang diuji normalitasnya dengan data normal commit to user baku (Konsultan Statistik, 2009).

II-19


digilib.uns.ac.id

Uji Kolmogorov-Smirnov ini dilakukan pada tiap threatment/perlakuan, dimana pada tiap perlakuan terdiri dari n buah data (replikasi). Persyaratan dalam melakukan uji Kolmogorov-Smirnov adalah sebagai berikut (Cahyono, 2006): 1. Data berskala interval atau ratio (kuantitatif) 2. Data tunggal / belum dikelompokkan pada tabel distribusi frekuensi 3. Dapat digunakan untuk n besar maupun n kecil. Langkah - langkah uji Kolmogorov-Smirnov (Sudjana, 2005) yaitu: 1. Urutkan data dari yang terkecil sampai terbesar. 2. Hitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi ( s ) data tersebut. æ ç ç x=è

s=

ö

n

å x ÷÷ø i

i =1

n

åx

....................................................................................................(2. 2)

(å x ) -

2

2 i

i

n -1

n

.............................................................................(2. 3)

Keterangan: xi = data ke-i n = banyaknya data 3. Transformasikan data tersebut menjadi nilai baku ( z ). z i = (x i - x ) / s

.................................................................................................(2. 4)

Keterangan: xi = data ke-i x = rata-rata s = standar deviasi 4. 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. 5. Tentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan rumus, sebagai berikut: P( x i ) = i / n

....................................................................................................(2. 5)

Keterangan: i = data ken = jumlah data commit to user

II-20


digilib.uns.ac.id

6. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P( z ) dan P( x ) yaitu: maks | P( z ) - P( x )| , sebagai nilai L hitung. Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data observasi dalam n kali replikasi 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 7. Memilih taraf nyata a, dengan wilayah kritik Lhitung > La(n). Apabila nilai Lhitung < Ltabel , maka terima H0 dan simpulkan bahwa data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal. b 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 (Permana, 2008). Prosedur uji homogenitas levene (Wijaya, 2000) sebagai berikut : 1. Kelompokkan data berdasarkan faktor yang akan diuji. 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. 6)

Keterangan :

b

xi = data hasil pengamatan i = 1, 2, . . ., n (n banyaknya data) æ å xi 2 ö ÷ - FK .................................................................(2. 7) SS faktor = ç ç k ÷ è ø

(

)

Keterangan : k = banyaknya data pada tiap level commit to user

II-21


digilib.uns.ac.id

=

(å y ) - FK ...................................................................(2. 8) 2

c

SS total

d

Keterangan : yi = selisih absolut data hasil pengamatan dengan rata-ratanya untuk tiap level SS error = SS total - SS faktor ...................................................................(2. 9)

i

Nilai-nilai hasil perhitungan di atas dapat dirangkum dalam sebuah daftar analisis ragam sebagaimana tabel 2.3 berikut ini. Tabel 2. 3 Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas Sumber df SS MS F Keragaman Faktor

F

SS(Faktor)

SS(Faktor)/ Df

Error

n-1-f

SSe

SSe / Df

Total

n-1

SStotal

MS faktor MS error

Sumber: Wijaya, 2000.

4. Hipotesis yang diajukan adalah : 2 2 2 2 2 2 H0 : s 1 = s 2 = s 3 = s 4 = s 5 = s 6

H1 :

Ragam seluruh level faktor tidak semuanya sama.

5. Memilih taraf nyata α . 6. Wilayah kritik : F > F α (v1 ; v2) c 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 (Hicks, 1993).

commit to user

II-22


digilib.uns.ac.id

2. Experimen Faktorial 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). Skema umum data sampel untuk desain eksperimen dapat dilihat pada tabel 2.4 berikut ini. Tabel 2. 4 Skema umum data sampel eksperimen faktorial menggunakan tiga faktor dan dengan n observasi tiap sel Faktor C

Faktor B

1 1 … … b … … c

… … 1 … … b

Total Sumber : Sudjana, 1997

Faktor A 1 2 Y1111 Y2111 Y1112 Y2112 … … Y111n Y211n … … … … Y1b11 Y2b11 Y1b12 Y2b12 … … Y1b1n Y2b1n … … … … Y1111 Y2111 Y1112 Y2112 … … Y111n Y211n … … … … Y1bc1 Y2bc1 Y1bc2 Y2bc2 … … Y1bcn Y2bcn T…1 T...2

commit to user

II-23

… … … … … … … Y3b11 Y3b12 … Y3b1n … … … … … … … … … … … … T...3

a Ya111 Ya112 … Ya11n … … Y4b11 Y4b12 … Y4b1n … … Ya111 Ya112 … Ya11n … … Yabc1 Yabc2 … Yabcn T…a

Jumlah

… …

… …

… …


digilib.uns.ac.id

Adapun model matematik yang digunakan untuk pengujian data eksperimen yang menggunakan tiga faktor adalah sebagai berikut : Yi jkl = m + A i + B j + ABij + C k + AC ik + BC jk + ABC ijk + e l ( ijk ) ..................(2. 10)

Keterangan: Yijkl Ai Bj Ck ABij ACik BCjk ABCijk el(ijk) i j k l

: variabel respon : faktor A : faktor B : faktor C : interaksi faktor A dan faktor B : interaksi faktor A dan faktor C : interaksi faktor B dan faktor C : interaksi faktor A, faktor B, dan faktor C : random error : jumlah faktor A, i = 1, 2....,n : jumlah faktor B, j = 1, 2,...,n : jumlah faktor C, k= 1,2,...,n : jumlah observasi l = 1, 2, ...,n

Berdasarkan model persamaan (2.10), maka untuk keperluan ANOVA dihitung harga-harga (Hicks, 1993) sebagai berikut : a

Jumlah kuadrat total (SStotal) : SS total =

b

a

b

c

n

i

j

k

l

åååå

2

2 Yijkl

-

T. . . . n abc

................................................................(2. 11)

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-i faktor A (SSA): a

SS A =

c

2

Ti . . . .

ån i =1

2

-

bc

T. . . . n abc

...............................................................................(2. 12)

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-j faktor B (SSB): b

SS B =

d

2

Tj . . . .

ån j =1

2

-

ac

T. . . . n abc

................................................................................(2. 13)

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-k faktor C (SSC) : C

SS C =

2

T k . .. .

ån k =1

ab

2

-

T. . . . n abc

...............................................................................(2. 14) commit to user

II-24


e

digilib.uns.ac.id

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ij antara faktor A dan faktor B (SSAxB) : a

SS AxB

f

b

n

= ååå

2

Tij.l n

i =1 j =1 l =1

2

Ti . . .

a

-å i

n

2

bc

2

T. j . .

b

-å

n

j

-

ac

T .... n

..................................(2. 15)

abc

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ik antara faktor A dan faktor C (SSAxC) : a

SS AxC

g

c

2

n

= ååå

-å

n

i =1 k =1 l =1

2

Ti . . .

a

Tik.l

i

n

c

bc

-å j

2

2

T. k . . n

-

ab

T .... n

...................................(2. 16)

abc

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-jk antara faktor B dan faktor C (SSBxC) : b

SS BxC

h

c

n

= ååå

2

b

Tij.l

j =1 k =1 l =1

-å

n

j

2

Tj ... n

ac

2

c

T. k . .

k

n ab

-å

2

-

T . . .. n abc

.....................................(2. 17)

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ijk antara faktor A, faktor B, dan faktor C (SSAxBxC) SS AxBxC =

i

a

b

c

n

å ååå i =1

j =1 k =1 l =1

2

Tijk.l n

a

-å i

2

Ti . . . n

bc

2

Tj ...

b

-å j

n

ac

c

-å k

2

T. k . . n

ab

2

-

T .... n

................(2. 18)

abc

Jumlah kuadrat error (SSE) : SS E = SS total - SS A - SS B SS C - SS A B - SS AC SS BC - SS ABC

...................(2. 19)

Tabel ANOVA untuk eksperimen faktorial dengan tiga faktor (a, b, dan c), dengan nilai-nilai perhitungan dalam bentuk diatas adalah sebagaimana tabel 2.5. 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 m buah perlakuan, sedangkan model acak menunjukkan bahwa dilakukan pengambilan m buah perlakuan secara acak dari populasi yang ada.

commit to user

II-25


digilib.uns.ac.id

Tabel 2. 5 ANOVA eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna Sumber Variansi

Derajat Bebas

Jumlah

Kuadrat

(df)

Kuadrat (SS)

Tengah (MS)

F

Faktor A

a –1

SSA

SSA/dfA

MSA/MSE

Faktor B

b–1

SSB

SSB/dfB

MSB/MSE

Faktor C

c –1

SSC

SSC/dfC

MSC/MSE

Interaksi AxB

(a – 1)(b – 1)

SSAxB

SSAxB/dfAxB

MSAxB/MSE

Interaksi AxC

(a – 1)(c – 1)

SSAxC

SSAxC/dfAxC

MSAxC/MSE

Interaksi BxC

(b – 1)(c – 1)

SSBxC

SSBxC/dfBxC

MSBxC/MSE

Interaksi AxBxC

(a–1)(b–1)(c–1)

SSAxBxC

SSAxBxC/dfAxBxC

MSAxBxC/MSE

Error

abc(n - 1)

SSE

SSE/dfE

Total

abcn

SSTotal

Sumber: Sudjana, 1997.

2

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 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. 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) (Permana, 2008). Prosedur uji Student Newman-Keuls (SNK) (Hicks, 1993) terhadap suatu commit to user level yang pengaruhnya dinyatakan cukup signifikan adalah sebagai berikut :

II-26


digilib.uns.ac.id

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 : S Y .j =

MS error k

............................................................................................(2. 20)

Keterangan : k = jumlah data tiap 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. 21)

6. Hitung beda (selisih) mean antar dua level (akan terbentuk kK2 = k(k – 1)/2 pasang), dimulai dari mean terbesar dengan sampai dengan mean terkecil. Bandingkan kembali beda second largest dan next smallest dengan LSR untuk p = k – 1, demikian seterusnya sampai diperoleh kK2 perbandingan. 2.2

KAJIAN PUSTAKA C.M. Clemons dan G.E. Myers (1993) meneliti tentang komposit berbahan

dasar limbah kertas dan limbah plastik. Jenis kertas yang digunakan adalah limbah kertas koran dan majalah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa campuran limbah plastik dan kertas koran menghasilkan nilai kekuatan mekanis yang lebih tinggi dibanding campuran plastik dengan kertas majalah. Hal ini disebabkan karena kertas majalah lebih sukar dalam proses fiberizing sehingga sulit terdispersi dalam matrik plastik. A.H. Grigoriou (2003) meneliti tentang komposit berbahan dasar limbah kertas dan partikel kayu dengan perbandingan berat (0:100,15:85, 25:75, 50:50, 75:25 and 100:0). Jenis limbah kertas yang digunakan adalah limbah koran, HVS dan majalah. Perekat yang digunakan adalah resin PMDI (polymeric methyl diisocyanate) dengan variasi 5%, 8% dan 10%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan bending meningkat sejalan dengan kenaikan persentase perekat commit to user

II-27


digilib.uns.ac.id

resin PMDI. Jenis limbah kertas yang menghasilkan kekuatan bending terbesar adalah kertas koran, disusul oleh kertas HVS dan yang paling rendah adalah kertas majalah. Hse dan Choong (2000) meneliti tentang variasi penggunaan resin untuk komposit berbahan sekam padi dan partikel kayu. Jenis resin yang digunakan yaitu urea formaldehyde (UF), phenol formaldehyde (PF), dan polyisocyanate (ISO). Kandungan resin antara lain 2,5%, 5% dan 7%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kandungan resin berpengaruh signifikan terhadap kualitas papan komposit, semakin tinggi kandungan resin maka papan komposit semakin kuat. Kekuatan bending terbesar didapat dari kombinasi resin ISO dan UF sebanyak 7%, yaitu sebesar 3162.4 Psi. Subyakto dan Bambang Prasetyo (1996) meneliti tentang komposit berbahan dasar pulp kertas koran dan bambu dengan perekat berupa semen. Perbandingan pulp dan semen dalah 1:5; 1:3,75; dan 1:2,50. Variasi kerapatan (densitas) yaitu 0,8; 1,0 dan 1,2 kg/cm3. Hasil penelitian menunjukkan bahwa campuran pulp bambu dan semen memiliki kekuatan mekanik lebih rendah dibanding campuran pulp kertas koran dan semen. densitas memberikan pengaruh nyata terhadap kekuatan bending (MOR), semakin besar densitas maka nilainya semakin besar. pada campuran pulp kertas koran dan semen, nilai MOR terbesar 123,32 kg/cm2. Ellyawan S. Arbintarso dan Hary Wibowo (2008) meneliti tentang papan partikel berbahan dasar sekam padi. Pembentukan papan partikel dengan komposisi campuran resin dan sekam padi 1:2 dan 1:3 dengan rasio pemadatan 2:1, 3:1, 4:1 dan 5:1. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rasio pemadatan berpengaruh signifikan terhadap kekuatan bending (MOR). Nilai MOR tertinggi sebesar 63,75kg/cm2 terjadi pada papan komposit dengan perbandingan komposisi 1 : 2 dan rasio pemadatan 5:1. Mohamed dan Osman (2009) meneliti tentang komposit berbahan dasar serabut kelapa dengan matriks (perekat) resin polypropylene. Variasi persentase serabut kelapa adalah 10%, 15%, 20%, 25% dan 30%. Hasil penelitian menunjukkan kekuatan bending dan tarik komposit berturut-turut naik seiring kenaikan persentase serat dari 10% hingga commit to user20% lalu menurun berturut-turut

II-28


digilib.uns.ac.id

seiring kenaikan persentase serat dari 20% hingga 30%. Kekuatan bending dan tarik tertinggi pada komposit dengan persentase serat 20%. Berikut adalah tabel rekapitulasi riset pendahuluan yang menjadi acuan penentuan penentuan faktor maupun level faktor serta variabel lain yang dilibatkan dalam penelitian ini. Tabel 2. 6 Riset Pendahuluan No. Nama Peneliti Tahun

1

C.M. Clemons dan G.E. Myers

Judul

Bahan

Properties of MeltBlended Composites 1993 from Postconsumer Polypropylenes and Wastepapers

Faktor

Jenis kertas (koran,majalah) Serat:limbah kertas, Matriks:limbah plastik(Polypropylene ) Jenis plastik (Virgin PP, Ketchup PP, Battery case PP ) Jenis kertas (koran,HVS,majalah)

2

A.H. Grigoriou

Wastepaper–wood 2003 Composites Bonded with Isocyanate

Serat:limbah kertas, partikel kayu; Matriks:resin PMDI (polymeric methyl diisocyanate )

Perbandingan berat kertas:kayu (0:100, 15:85, 25:75, 50:50, 75:25, 100:0) Persentase resin PMDI (5%, 8%, 10%)

3

Modified Formaldehyde-based Hse dan Choong 2000 Resin Adhesives for Rice Hull–Wood Particleboard

Serat:sekam dan partikel kayu; Matrik:resin formaldehyde

Jenis resin (urea formaldehyde (UF), phenol formaldehyde (PF), polyisocyanate (ISO)) Persentase resin (2.5%, 5%, 7%) Jenis serat (koran, bambu)

4

Subyakto dan Bambang Prasetyo

1996

Sifat Fisik dan Mekanik Papan Pulp Semen dari Bahan Lignoselulosa

Serat:pulp kertas, bambu; Matriks:semen

Variasi densitas (0,8; 1,0; 1,2) Perbandingan berat serat:semen (1:5.00, 1:3.75, 1:2.50)

5

6

Ellyawan S. Arbintarso dan Hary Wibowo

Mohamed dan Osman

2007

Modulus Elastisitas dan Modulus Pecah Papan Partikel Sekam Padi

Mechanical Properties of Coir 2009 Fiber Reinforced Polypropylene Composites

Serat:sekam padi; Matriks:resin

Perbandingan berat resin:sekam (1:2 dan 1:3)

Rasio pemadatan (2:1, 3:1, 4:1 dan 5:1)

Serat:serabut kelapa; Persentase serat (10%, Matriks:polypropylene 15%, 20%, 25%, 30%)

commit to user

II-29

Hasil Kekuatan bending komposit serat majalah < kertas koran, matriks kechup PP menghasilkan komposit dengan kekuatan bending terbaik. Penggunaan serat koran menghasilkan kekuatan bending tertinggi, sedangkan serat majalah menghasilkan kekuatan bending terendah; Kenaikan persentase kertas dari 15% hingga 75% tidak berpengaruh signifkan terhadap kekuatan bending; Kenaikan persen resin men

Kenaikan persen resin meningkatkan kekuatan bending. Penggunaan resin ISO menghasilkan kekuatan bending terbaik. Penggunaan serat koran menghasilkan kekuatan bending lebih tinggi dibanding serat bambu; Semakin besar densitas, semakin besar nilai bending ; Perbandingan berat serat:semen 1:2.50 memberikan nilai bending terbaik. Kenaikan rasio pemadatan berbanding lurus terhadap kekuatan bending; Kekuatan bending tertinggi didapat dari perbandingan berat resin:sekam 1:2 dengan rasio pemadatan 5:1.

Kekuatan bending dan tarik naik berturut-turut pada persentase serat 10%-20%, lalu turun berturut-turut pada persentase 20%-30%; Kekuatan bending dan tarik terbesar dihasilkan oleh komposit dengan perentase serabut kelapa 20%.


digilib.uns.ac.id

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

1

2

3

4

5

Jurusan

Judul

Bahan

Faktor

Hasil

Jenis kertas (HVS Faktor jenis perekat dan Pengaruh Faktor Jenis kerapatan serta interaksi faktor dan koran) Kertas, Perekat dan Serat:limbah jenis perekat dan kerapatan Jenis perekat Kerapatan Terhadap Teknik kertas; berpengaruh terhadap nilai (tanpa, lem kanji, Maryani Kekuatan Impak Komposit Industri UNS Matriks:lem impak; nilai impak terbesar PVAc) Panel Serap Bising kanji, PVAc diperoleh dari komposit berbahan Berbahan Dasar Limbah Kerapatan (2:1, dasar kertas HVS, lem kanji Kertas 3:1, 4:1) dengan rasio kerapatan 4:1. Pengaruh Faktor Jenis Jenis kertas (HVS Persentase sekam dan perekat Kertas, Komposisi sekam berpengaruh terhadap nilai dan koran) Serat:limbah dan Jumlah Perekat impak; semakin tinggi persen Teknik Persen sekam Bayu Erian Terhadap Kekuatan Impak kertas, sekam; sekam, nilai impak semakin Industri UNS (10%, 15%, 20%) Matriks:PVAc Komposit Panel Serap turun; semakin tinggi persen Persen perekat Bising Berbahan Dasar perekat, semakin tinggi nilai (6%, 9%, 12%) Limbah Kertas dan Sekam impak. Persen HVS (80%, Faktor yang berpengaruh Pengaruh Komposit Core terhadap nilai bending adalah 85%, 90%) Berbasis Limbah Kertas, Serat:kertas persentase HVS, jenis perekat, Campuran dengan Pencampur Sekam HVS, sekam, bahan(sekam, interaksi persentase HVS dan Asmaa Teknik Padi dan Serabut Kelapa serabut kelapa; serabut kelapa) campuran bahan, interaksi Askarotillah Industri UNS Terhadap Kekuatan Matriks:lem campuran bahan dan jenis Jenis perekat Bending Panel Serap kanji, PVAc perekat; semakin rendah persen (tanpa, lem kanji, HVS, nilai bending semakin Bising. PVAc) meningkat. Kekuatan bending dan Pengaruh Kandungan ketangguhan impak meningkat Serat:kertas Kanji Terhadap Kekuatan Persen perekat seiring dengan penambahan lem Teknik koran; Muhamad Rafi Bending dan Ketangguhan (5%, 10%, 15%, kanji; Nilai kekuatan bending Mesin UNS Matriks:lem Impak Bahan Komposit 20%) tertinggi sebesar 6,25 Mpa; Nilai kanji. Kertas Koran Bekas. kekuatan impak tertinggi sebesar 0,01455 J/mm2. Kekuatan tarik, regangan tarik Pengaruh Kandungan Lem Serat:kertas Persen perekat dan densitas komposit meningkat Danang Suto Teknik Kanji Terhadap Sifat koran; (0%, 5%, 10%, seiring dengan penambahan lem Hapsoro Mesin UNS Tarikdan Densitas Matriks:lem 15%, 20%) kanji, namun nilai modulus tarik Komposit Koran Bekas. kanji. menurun.

commit to user

II-30


digilib.uns.ac.id

BAB II TINJAUAN PUSTAKA.........................................................................II-1 2.1 LANDASAN TEORI .....................................................................II-1 2.1.1 Komposit ...............................................................................II-1 2.1.2 kertas .....................................................................................II-5 2.1.3 Serat Serabut Kelapa ...........................................................II-11 2.1.4 Lem Putih (PVAc) ..............................................................II-12 2.1.5 Uji Bending .........................................................................II-14 2.1.6 Material Akustik (Serap Bunyi) ..........................................II-14 2.1.7 Perancangan Eksperimen ....................................................II-17 2.2 KAJIAN PUSTAKA ...................................................................II-27

Gambar 2. 1 Tipe serat pada komposit ................................................................II-3 Gambar 2. 2 Mekanisme proses pembuatan kertas ..............................................II-7

Tabel 2. 1 Sifat mekanis beberapa serat alam ....................................................II-11 Tabel 2. 2 Klasifikasi serapan bunyi ..................................................................II-16 Tabel 2. 3 Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas .......................II-22 Tabel 2. 4 Skema umum data sampel eksperimen faktorial menggunakan tiga faktor dan dengan n observasi tiap sel ........................................II-23 Tabel 2. 5 ANOVA eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna ........II-26 Tabel 2. 6 Riset Pendahuluan.............................................................................II-29 Tabel 2. 7 Riset yang sedang dilakukan .............................................................II-30

commit to user

II-31


digilib.uns.ac.id

BAB III METODE PENELITIAN Metode penelitian menggambarkan langkah-langkah penelitian yang dilakukan dalam pemecahan masalah. Adapun langkah-langkah penyelesaian masalah adalah seperti dalam gambar 3.1.

Tahap Perancangan Penelitian

Tahap Pelaksanaan Penelitian

to user Gambarcommit 3.1 Metode penelitian

III-1


digilib.uns.ac.id

A

Data Hasil Uji Bending

Uji Normalitas

Uji Homogenitas

Uji Independensi

Uji ANOVA

Tahap Pengolahan Data

Signifikan?

Tidak

Ya Uji Pembanding Ganda

Pemilihan Kombinasi Desain Panel Komposit Maksimal

Pengujian Serap Bunyi

Tahap Analisis

Analisis Hasil Penelitian

Tahap Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan dan Saran

Gambar 3. 1 Metode penelitian (lanjutan) 3.1

WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN Data waktu dan tempat penelitian memberikan keterangan mengenai

waktu dan tempat berlangsungnya penelitian yang meliputi pembuatan spesimen, pengujian spesimen, hingga pengambilan dan pengolahan data. commit to user

III-2


3.1.1

digilib.uns.ac.id

Waktu Penelitian Penelitian dimulai dari bulan Mei hingga Juli 2010. Pembuatan spesimen

dan pengujian spesimen dilakukan pada bulan Mei-Juni 2010, sedangkan pengolahan data dilakukan pada bulan Juni-Juli 2010. 3.1.2

Tempat Penelitian Pembuatan spesimen dilakukan di Laboratorium Perancangan dan

Perencanaan Produk (P3) Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta (UNS), sedangkan pengujian kuat bending spesimen serta pengambilan data dilakukan di Laboratorium Material Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta (UNS). Uji serap bunyi dilakukan di Laboratorium Akustik Sub Lab Pengujian Fisika Laboratorium Pusat MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3.2

PERANCANGAN PENELITIAN Tahap

perancangan

penelitian

meliputi

orientasi

penelitian

dan

perancangan eksperimen. 3.2.1

Orientasi Penelitian Orientasi penelitian diperlukan untuk menyederhanakan kompleksitas

permasalahan yang diteliti. Orientasi penelitian yang digunakan antara lain: 1. Variabel bebas lain yang muncul pada saat pembuatan dan pengujian spesimen (suhu ruangan dan kelembaban udara) tidak berpengaruh terhadap variabel respon. 2. Kandungan benda asing (serpihan cocopeat pada serabut kelapa, serpihan mika pada potongan kertas HVS dan debu) yang ikut terbawa pada proses pembuatan spesimen diabaikan, karena jumlahnya sangat kecil sehingga tidak mempengaruhi kekuatan bending spesimen komposit. 3. Jenis kelapa dan dimensi/ukuran serabut kelapa dianggap homogen, demikian juga ukuran serat kertas dan kandungan mekanis serta kimia kertas yang berasal dari pabrik berbeda dianggap homogen dan tidak menimbulkan perbedaan hasil pada pengujian kekuatan bending. commit to user

III-3


3.2.2

digilib.uns.ac.id

Perancangan Eksperimen Dalam tahap ini, dilakukan beberapa langkah awal (tahap pra eksperimen)

sebagai persiapan dalam pelaksanaan eksperimen. Penelitian akan menguji pengaruh kombinasi tiga faktor, yaitu faktor jenis kertas (A), faktor kerapatan komposisi bahan (B), dan faktor persentase perekat (C) terhadap kekuatan bending komposit kertas dan serabut kelapa. Penentuan faktor-faktor beserta level-level tiap faktor tersebut berdasarkan penelitian terdahulu dan juga berdasar trial and error. 1. Penentuan level-level faktor jenis kertas berdasar penelitian yang dilakukan oleh A.H. Grigoriou (2003) yang memvariasikan jenis kertas, yaitu kertas koran, HVS dan majalah. Pada akhir penelitiannya disimpulkan bahwa kertas majalah merupakan bahan yang paling sulit dihancurkan dan paling kecil kekuatan bendingnya. Hal ini dikarenakan kertas majalah merupakan jenis kertas coated groundwood yang mempunyai lapisan coating pigmen di kedua sisi sehingga sulit dihancurkan ketika dicampur dengan air dan kemampuan rekat antar seratnya rendah. Berdasar penelitian tersebut, maka hanya jenis kertas koran dan HVS yang akan diteliti. 2. Penentuan level-level faktor kerapatan berdasar trial and error. Dari hasil perhitungan massa bahan berdasar fraksi volum, didapat tinggi bahan komposit setinggi 6 cm yang kemudian ditekan hingga setinggi 1,5 cm. Rasio pemadatan ini ditetapkan sebagai kerapatan 4:1. Percobaan pertama dilakukan pada kerapatan 5:1, dari hasil percobaan ini ternyata dongkrak hidrolik mencapai kemampuan compress maksimum yaitu 9000-10.000 Psi. Untuk kerapatan di atas 5:1, dongkrak hidrolik sudah tidak mampu menahan beban tekanan (terjadi kebocoran). Percobaan berikutnya dilakukan pada tingkat kerapatan 3:1, untuk mencapai kerapatan ini dibutuhkan tekanan 1000 Psi. Percobaan terakhir dilakukan pada kerapatan 2:1, untuk mencapai kerapatan ini preasure gauge yang dipasang pada dongkrak hidrolik tidak menunjukkan adanya tekanan (0 Psi) dan hasil spesimen ini sangat rapuh karna tidak ada tekanan pada saat pengepresan. Berdasar trial and error tersebut, maka level kerapatan yang dipilih yaitu kerapatan 3:1, 4:1, dan 5:1. commit to user

III-4


digilib.uns.ac.id

3. Penentuan level-level faktor persentase perekat berdasar penelitian terdahulu dan trial and error. Hse dan Choong (2000) dalam penelitiannya memvariasikan persen perekat resin pada komposit partikel kayu dan sekam padi, yaitu 2,5%, 5% dan 7%. Level-level tersebut diujicobakan pada komposit kertas menggunakan perekat lem putih. Percobaan pembuatan spesimen komposit pada persentase perekat di bawah 2,5% menghasilkan spesimen yang rapuh terutama pada kerapatan paling rendah, yaitu 3:1. Berdasar penelitian terdahulu dan juga trial and error tersebut, maka level persentase perekat yang dipilih yaitu level kelipatan 2,5%, yaitu 2,5%, 5% dan 7,5%. Selain untuk menentukan faktor-faktor dan level-level yang dilibatkan dalam eksperimen ini, tahap pra eksperimen juga dilakukan untuk menentukan jumlah air yang digunakan dalam proses penghancuran kertas, panjang serabut kelapa, serta perbandingan kertas dan serabut kelapa yang digunakan. 1. Penentuan jumlah air yang digunakan dalam proses penghancuran kertas. Tahap pra eksperimen ini dilakukan percobaan untuk menentukan jumlah air dengan perbandingan massa air dan kertas sebanyak 1:1, 2:1, 3:1, 4:1 dan 5:1. Kondisi optimal didapat dari perbandingan air dan kertas sebanyak 4:1. Pada perbandingan

tersebut,

posisi

air

tepat

membasahi

seluruh

kertas.

Perbandingan 5:1 tidak digunakan dikarenakan pada kondisi tersebut jumlah air terlalu banyak, sehingga dikhawatirkan semakin banyak kandungan perekat alami kertas yang ikut terbuang saat proses pengepresan. 2. Penentuan panjang serabut kelapa Pada percobaan pertama, dilakukan pemotongan serabut sepanjang 2 cm dan spesimen yang dihasilkan mengalami pengembangan tebal seketika setelah dilepas dari cetakan. Hal ini dikarenakan serabut-serabut terlalu panjang sehingga melengkung pada saat ditekan (proses pengepresan) dan kembali ke bentuk semula ketika dilepas dari cetakan. Selain itu serabut dengan panjang 2 cm mengalami kendala pada proses mixing dengan kertas, dimana serabut tidak dapat bercampur secara merata dengan kertas melainkan cenderung bergumpal dengan serabut-serabut yang lain. commit to user

III-5


digilib.uns.ac.id

Percobaan kedua dilakukan pemotongan serabut sepanjang 1 cm dan spesimen yang dihasilkan tidak mengalami pengembangan yang terlalu besar. Pada proses mixing dengan kertas pun tidak mengalami kendala, sehingga ditetapkan potongan serabut kelapa sepanjang 1 cm. 3. Penentuan perbandingan volum kertas dan serabut kelapa. Percobaan pertama dilakukan pembuatan spesimen dengan perbandingan kertas dan serabut kelapa sebanyak 75:25. Percobaan kedua dengan perbandingan 80:20 dan yang terakhir dengan perbandingan 85:15. Percobaan pertama dan kedua menghasilkan spesimen dengan pengembangan tebal yang nyata terlihat secara fisik, hal ini dikarenakan kandungan perekat alami kertas dan tambahan perekat tidak cukup kuat untuk mengikat serabut kelapa yang terlalu banyak, sehingga menghasilkan spesimen yang rapuh. Percobaan ketiga dengan perbandingan kertas dan serabut kelapa sebanyak 85:15 menghasilkan spesimen yang lebih presisi (tidak terlalu mengembang) ketika dilepas dari cetakan, sehingga perbandingan fraksi volum bahan tersebut ditetapkan untuk pembuatan spesimen komposit. Setelah melakukan tahap pra eksperimen, langkah selanjutnya adalah melakukan tahap eksperimen yang terdiri dari tiga tahapan, yaitu planning phase, design phase dan analysis phase. 1. Tahap Perencanaan (Planning Phase) a. Membuat problem statement : Problem statement dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat terhadap kekuatan bending panel komposit berbahan dasar limbah kertas dan serabut kelapa. b. Menentukan variabel respon atau kriteria atau ukuran performansi. 1. Variabel respon

: nilai kekuatan bending panel komposit.

2. Unit eksperimen

: 54 spesimen panel komposit.

c. Menentukan faktor-faktor yang ingin diuji pengaruhnya dalam eksperimen. 1. Faktor yang ingin diuji: a

jenis kertas (A)

b

kerapatan komposisi bahan (B) commit to user persentase perekat (C).

c

III-6


digilib.uns.ac.id

2. Sifatnya : faktor jenis kertas bersifat kualitatif sedangkan faktor persentase perekat dan kerapatan komposisi bahan bersifat kuantitatif. d. Menentukan banyaknya level dari setiap faktor yang diuji. Level-level dipilih secara fix berdasar penelitian terdahulu dan trial and error. 1. Faktor jenis kertas (A) terdiri dari dua level, yaitu: a

kertas HVS (a1)

b

kertas koran (a2)

2. Faktor kerapatan komposisi bahan (B) terdiri dari tiga level, yaitu: a

kerapatan 3:1 (b1)

b

kerapatan 4:1 (b2)

c

kerapatan 5:1 (b3)

3. Faktor persentase perekat (C) terdiri dari tiga level, yaitu: a

2,5% (c1)

b

5% (c2)

c

7,5% (c3)

e. Menentukan jenis desain eksperimen yang dipakai. 1. Desain

eksperimen

yang

dipakai

adalah

Factorial

Experiment

Completely Randomized Design. 2. Tabulasi Factorial Experiment Completely Randomized Design adalah seperti tabel 3.1. Tabel 3. 1 Layout pengumpulan data eksperimen Jenis kertas Replikasi

Persentase Lem Putih (PVAc)

1 2

2,5% (c1)

3 jumlah

1 2

5%

(c2)

3 jumlah

1 2

7,5% (c3)

3 jumlah

Kerapatan (3:1) (b1)

HVS-Sabut (a1) Kerapatan (4:1) (b2)


Y 1111 Y 1112 Y 1113 ΣY 111

Y 1211 Y 1212 Y 1213 ΣY 121

Y 1311 Y 1312 Y 1313 ΣY 131

Y 2111 Y 2112 Y 2113 ΣY 211

Y 2211 Y 2212 Y 2213 ΣY 221

Y 2311 Y 2312 Y 2313 ΣY 231

Y 1121 Y 1122 Y 1123

Y 1221 Y 1222 Y 1223

Y 2121 Y 2122 Y 2123

Y 2221 Y 2222 Y 2223

Y 2321 Y 2322 Y 2323

ΣY 112

ΣY 122

Y 1331 Y 1332 Y 1333 ΣY 133

ΣY 212

ΣY 222

ΣY 232

Y 1131 Y 1132 Y 1133

Y 1231 Y 1232 Y 1233

Y 2131 Y 2132 Y 2133

Y 2231 Y 2232 Y 2233

Y 2331 Y 2332 Y 2333

ΣY 213

ΣY 223

ΣY 233

ΣY 113

ΣY 123

Y 1331 Y 1332 Y 1333 ΣY 133

commit to user

III-7

Koran-Sabut (a2) Kerapatan Kerapatan Kerapatan (3:1) (4:1) (5:1) (b1) (b2) (b3)


digilib.uns.ac.id

2. Tahap Desain (Design Phase) a. Menentukan jumlah observasi atau jumlah replikasi Masing-masing kombinasi dilakukan tiga kali pengujian kuat bending dengan spesimen yang berbeda. Jumlah ini sudah cukup untuk memberikan informasi yang jelas terhadap faktor-faktor yang diteliti. Replikasi minimal yang harus dilakukan dalam sebuah penelitian dengan desain eksperimen adalah sebanyak tiga kali (Montgomery,1997) b. Urutan eksperimen : secara random. c. Menentukan Hipotesis yang diuji Hipotesis umum yang diajukan dalam eksperimen ini adalah faktor yang berpengaruh terhadap kekuatan bending 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 :

s A2 = 0 Perbedaan jenis kertas tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending.

H02 :

s B2 = 0 Perbedaan kerapatan tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending.

H03 :

s C2 = 0 Perbedaan persentase perekat tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending.

H04 :

2 s AB =0

Perbedaan interaksi jenis kertas dan kerapatan tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending. H05 :

2 s AC =0

Perbedaan interaksi jenis kertas dan persentase perekat tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending. commit to user

III-8


H06 :

digilib.uns.ac.id

2 s BC =0

Perbedaan

interaksi

kerapatan

dan

persentase perekat

tidak

menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending. H07 :

2 s ABC =0

Perbedaan interaksi jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending. Urutan eksperimen (pengujian spesimen) ditentukan secara random (complete randomization) seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.2. Misal eksperimen ke-1 dilakukan untuk menguji spesimen komposit berbahan dasar koran dan serabut kelapa (85:15), kerapatan 4:1, dan persentase perekat 2,5%, replikasi pertama. Tabel 3. 2 Urutan eksperimen factorial experiment completely randomized design

Replikasi


1 2 3

2,5% (c1 )

1 2 3

5%

1 2 3

7,5% (c3 )

3.3

(c2 )

Jenis kertas HVS+Sabut Koran+Sabut (a1) (a2) Kerapatan Kerapatan Kerapatan Kerapatan Kerapatan Kerapatan (3:1) (4:1) (5:1) (3:1) (4:1) (5:1) (b1) (b2) (b3) (b1) (b2) (b3)

13 36 43 18 26 50 24 42 48

2 4 21

12 19 40

6 29 53

22 37 49

8 30 34

16 35 46

15 33 44 23 39 47 11 27 52

1 3 14

20 32 45

5 28 54

17 38 51

7 9 31

10 25 41

PELAKSANAAN PENELITIAN Pelaksanaan penelitian meliputi persiapan alat dan bahan serta pembuatan

dan pengujian spesimen.

commit to user

III-9


3.3.1

digilib.uns.ac.id

Persiapan Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam pembuatan spesimen adalah:

1. Gunting Gunting digunakan untuk memotong serabut kelapa sepanjang ± 1cm dan limbah kertas menjadi ukuran yang lebih kecil sehingga mudah dihancurkan. 2. Baskom Baskom digunakan sebagai tempat untuk menghancurkan kertas serta mencampur dengan lem dan serabut kelapa. 3. Timbangan digital Timbangan digital digunakan untuk menimbang massa limbah kertas, serabut kelapa, lem, dan air yang akan dicetak menjadi komposit.

Gambar 3. 2 Timbangan digital Sumber: Lab. Sistem Kualitas TI UNS

4. Gelas ukur Gelas ukur digunakan untuk mengukur massa jenis bahan komposit (limbah kertas, serabut kelapa, lem PVAc).

Gambar 3. 3toGelas commit user ukur

Sumber: Lab. Sistem Kualitas TI UNS

III-10


digilib.uns.ac.id

5. Mixer Mixer digunakan sebagai alat untuk menghancurkan kertas agar lebih homogen serta berfungsi untuk mencampur kertas dengan lem dan serabut kelapa.

Gambar 3. 4 Mixer Sumber: Teknik Industri UNS

6. Cetakan besi dengan ukuran 20cmx5cmx5cm. Cetakan besi digunakan sebagai tempat pengepresan bahan komposit menjadi ukuran sesuai standar uji (SNI 01-4449-2006 untuk Papan Serat).

Gambar 3. 5 Cetakan besi Sumber: Lab. Material TM UNS

7. Dongkrak hidrolik Dongkrak hidrolik digunakan untuk menekan bahan komposit sesuai ketebalan yang diinginkan. Dongkrak ini dilengkapi dengan preasure gauge untuk mengetahui berapa besar tekanan yang dihasilkan. Tekanan maksimal yang mampu dihasilkan oleh dongkrak ini sebesar 10.000 Psi.

commit to user

III-11


digilib.uns.ac.id

Gambar 3. 6 Dongkrak hidrolik Sumber: Lab. Material TM UNS

8. Jangka sorong Jangka sorong digunakan untuk mengukur dimensi spesimen uji. Alat ukur ini memiliki ketelitian 0,05 mm.

Gambar 3. 7 Jangka sorong Sumber: Lab. P3 TI UNS

9. Moisture meter Moisture meter digunakan untuk mengetahui kandungan/kadar air dalam spesimen komposit. Alat ini memiliki jangkauan deteksi kadar air mulai 6% hingga 25%.

Gambar 3. 8 Moisture meter Sumber: Lab. Material TM UNS

commit to user

III-12


digilib.uns.ac.id

10. Oven listrik Oven listrik digunakan untuk mengurangi kadar air pada komposit agar tidak melebihi kadar air dalam standar papan serat yang diijinkan oleh SNI 01-4449-2006 (≤ 13%). Spesifikasi oven listrik: Tipe

: Kirin kbo-350ra

Voltase

: 220v-50Hz

Daya Listrik : 600 watt Kapasitas

: 35 L

Timer

: 60 menit

Dimensi

: 589 x 408 x 430 (mm) – 9,5kg.

Gambar 3. 9 Oven listrik Sumber: Lab. Material TM UNS

11. Universal Testing Machine (UTM) Mesin ini digunakan pada uji bending komposit untuk mengetahui besarnya beban tekan kontinyu yang menyebabkan spesimen komposit patah. Spesifikasi UTM: Merk

: SANS (Servo Hidraulic Universal Testing Machine)

Tipe

: SHT 4106

Kapasitas

: 1000 KN

Voltase

: 220/240VAC, 50-60 Hz

Fungsi

: Performing tensile, compressing, bending, shearing, peeling, and tearing test specimen.

commit to user

III-13


digilib.uns.ac.id

Gambar 3. 10 Universal Testing Machine Sumber: Lab. Material TM UNS

12. Noise and Vibration meter Alat ini digunakan untuk mengetahui informasi-informasi tentang bunyi dan suara, terkait dengan intensitas dan kebisingan. alat ini terdiri dari (a)impedance tube untuk menempatkan spesimen, (b)power amplifier untuk memperkuat frekuensi suara (c)accoustic material testing untuk menyeting frekuensi yang diinginkan. Penyetingan frekuensi dilakukan melaui komputer dengan menggunakan software Pulse Labshop yang disambungkan dengan accoustic material testing.

Kelengkapan alat

lainnya adalah Sound Level Meter Digital. Dengan perangkat Noise and Vibration, peneliti dapat melakukan pengujian terhadap bahan-bahan yang dapat digunakan untuk meredam bunyi.

(a)

(b)

(c)

Gambar 3. 11 Seperangkat alat uji Noise and Vibration Meter (a)impedance tube, (b)power amplifier, (c)accoustic material testing. Sumber: Sublab Fisika MIPA UNS

commit to user

III-14


digilib.uns.ac.id

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antar lain: 1. Limbah kertas HVS Limbah kertas HVS dipotong kecil-kecil untuk memudahkan proses penghancuran.

Gambar 3. 12 Limbah kertas HVS 2. Limbah kertas koran Limbah kertas koran dipotong kecil-kecil untuk memudahkan proses penghancuran.

Gambar 3. 13 Limbah kertas koran 3. Serabut kelapa Serat sabut kelapa dipotong-potong dengan ukuran ± 1cm.

Gambar 3. 14 Serabut kelapa 4. Lem putih (PVAc) Lem putih berfungsi sebagai bahan adhesive (perekat) bahan komposit. commit to user

III-15


digilib.uns.ac.id

5. Air Air digunakan untuk membasahi kertas agar mudah selama proses penghancuran dengan mixer. 3.3.2

Pembuatan Spesimen Langkah-langkah pembuatan spesimen adalah sebagai berikut:

Eksperimen akan me-running 18 buah treatment dengan 3 replikasi untuk setiap treatment. Berikut adalah contoh alur pembuatan spesimen uji ( fraksi volum perekat 5%, bahan kertas koran + serabut kelapa, dan kerapatan/rasio pemadatan 4:1). 1. Mengukur massa jenis masing-masing bahan untuk menentukan massa bahan yang digunakan untuk membentuk satu spesimen komposit berdasar fraksi volum. Berikut contoh langkah-langkah mengukur massa jenis kertas koran: a

Menimbang dan mencatat massa gelas ukur dengan timbangan digital.

b

Memasukkan air sebanyak 50 ml ke dalam gelas ukur.

c

Memasukkan potongan-potongan kertas koran sebanyak 3 gram ke dalam gelas ukur.

d

Mencatat kenaikan air setelah diberi potongan-potongan kertas (dalam satuan ml).

e

Menghitung massa jenis kertas koran dengan rumus: ρ=

m ....................................................................................................(3. 1) v

Keterangan: ρ = massa jenis kertas koran (gr/cm3). m = massa kertas koran (gr). v = volum kertas koran, yang dihitung dari kenaikan tinggi air/selisih tinggi air sebelum dan sesudah dimasuki kertas koran. 2. Serabut kelapa dipotong-potong dengan ukuran panjang ± 1 cm. 3. Menimbang perekat (lem putih PVAc) sebanyak 5% dari volum spesimen yang diinginkan (20cm x 5cm x 1,5cm). 4. Menimbang kertas koran sebanyak 85% dari 95% volum spesimen 5. Menimbang serabut kelapa sebanyak 15% dari 95% volum spesimen. commit to user

III-16


digilib.uns.ac.id

6. Menimbang air sebanyak 4 kali massa kertas koran (kertas:air = 1:4), yang 1 bagian untuk mengencerkan lem, dan 3 bagian lainnya untuk membasahi kertas. 7. Lem putih diberi air sebanyak massa kertas untuk mengencerkan lem putih sehingga memudahkan dalam proses pencampuran dengan bahan kertas koran dan serat. 8. Lem putih yang sudah encer dicampur dengan kertas koran lalu diremas-remas agar lem tercampur rata. 9. Campuran lem dan kertas koran diberi air dengan perbandingan kertas:air = 1:3 10. Campuran lem, kertas koran dan air diaduk menggunakan mixer hingga menjadi bubur kertas (±15 menit). 11. Bubur kertas dicampur dengan serabut kelapa dan diaduk menggunakan mixer. 12. Campuran bahan dimasukkan dalam cetakan (tinggi campuran bahan dalam cetakan ± 6 cm tanpa tekanan). 13. Campuran bahan dalam cetakan setinggi ± 6 cm dipres dengan dongkrak hidrolik hingga ketebalan 1,5 cm (kerapatan 4:1) dengan holding time selama 30 menit agar komposit tidak langsung mengembang ketika dilepas dari cetakan. 14. Spesimen dibiarkan pada suhu kamar selama 3 hari agar kandungan air menguap secara alami. 15. Dilakukan post cure terhadap spesimen dengan pemanasan di dalam oven pada suhu 600C selama 60 menit untuk mendapatkan ikatan sempurna komposisi bahan dan mengurangi kadar air (sesuai SNI 01-4449-2006, kadar air yang diijinkan ≤13%). 3.3.3

Pengujian Spesimen Tahapan pengujian bending dilakukan sesuai dengan langkah berikut:

1. Mengukur dimensi spesimen meliputi: panjang, lebar dan tebal. 2. Pemberian label pada setiap spesimen yang telah diukur untuk mengindari kesalahan pembacaan.

commit to user

III-17


digilib.uns.ac.id

3. Menghidupkan mesin Torsee untuk uji bending. 4. Pemasangan spesimen uji pada tumpuan dengan tepat dan pastikan indentor tepat di tengah-tengah kedua tumpuan. 5. Pemasangan dial indicator dengan posisi 0 mm sebagai penghitung defleksinya ( 1 putaran = 1 mm). 6. Beban diberikan pada bagian pusat contoh uji, kemudian dicatat defleksi dan beban sampai beban maksimum. 7. Setelah mendapatkan data hasil pengujian dilanjutkan dengan perhitungan karakteristik kekuatan bending (keteguhan lentur dan modulus elastisitas).

Gambar 3. 15 Uji keteguhan lentur dan modulus elastisitas lentur Sumber : SNI 01-4449-2006 Keterangan gambar: B = beban (kgf). S = jarak sangga (mm). a = diameter span (mm). T = tebal spesimen (mm) Pernyataan hasil: Kekuatan Bending atau Modulus of Rapture (MOR) MOR =

3BS x100 (kgf/cm 2 )............................................................ (3. 2) 2 2 LT

Keterangan : B = besarnya beban maksimum (kgf); S = jarak sangga (cm); L = lebar contoh uji papan serat (cm); T = tebal contoh uji papan serat (cm). 3.4

TAHAP PENGOLAHAN DATA Tahap pengolahan data dilakukan setelah menentukan teknik desain

eksperimen yang digunakan dalam penelitian. Pengolahan data dimulai dengan uji commit to user karakteristik data, uji ANOVA, dan uji pembanding ganda.

III-18


3.4.1

digilib.uns.ac.id

Pengujian Data Hasil Perhitungan Kuat Bending Pengujian data hasil perhitungan kuat bending perlu dilakukan agar

metode dalam penelitian dapat diyakini memberikan hasil/analisis yang valid. Adapun pengujian data yang harus dilakukan sebagai sebelum uji ANOVA, yaitu: a) Uji normalitas Uji normalitas dilakukan dengan uji Kolmogorov-Smirnov. Uji ini dilakukan pada tiap threatment/perlakuan, dimana pada tiap perlakuan terdiri dari 3 buah data (replikasi). Langkah-langkah uji Kolmogorov-Smirnov (Sudjana, 2005) yaitu: 1. Mengurutkan data dari yang terkecil sampai terbesar. 2. Menghitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi ( s ) data tersebut. æ ç ç x=è

s=

ö

n

å x ÷÷ø i

i =1

..........................................................................................(3. 3)

n

åx

(å x ) -

2

2 i

i

n -1

n

......................................................................(3. 4)

Keterangan: xi = nilai kekuatan bending pada pengamatan ke-i n = banyaknya data nilai kuat bending 3. Mentransformasikan data tersebut menjadi nilai baku ( z ). z i = (x i - x ) / s ..........................................................................................(3. 5)

Keterangan: xi = nilai kekuatan bending pada pengamatan ke-i x = rata-rata s = standar deviasi 4. Berdasarkan nilai baku ( z ), mentukan nilai probabilitasnya

P( z )

berdasarkan sebaran normal baku, sebagai probabilitas pengamatan. Menggunakan tabel standar luas wilayah di bawah kurva normal. 5. Menentukan nilai probabilitas harapan kumulatif

P(x) dengan rumus,

sebagai berikut: P( x i ) = i / n ..............................................................................................(3. 6)

Keterangan: i = data ken = jumlah data

commit to user

III-19


digilib.uns.ac.id

6. Menentukan nilai maksimum dari selisih absolut P( z ) dan P( x ) yaitu: maks | P( z ) - P( x )| , sebagai nilai L hitung. Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data observasi dalam 3 kali replikasi 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 Taraf nyata yang dipilih a = 0.05, dengan wilayah kritik Lhitung > La(n). Apabila nilai Lhitung < Ltabel , maka terima H0 dan simpulkan bahwa data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal. b) Uji homogenitas dengan Levene Test, Pengujian homogenitas dapat dilakukan dengan metode lavene test, yaitu menguji kesamaan ragam data observasi antar level faktornya. Uji homogenitas dilakukan terhadap data yang dikelompokkan berdasarkan faktor jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat. Perhitungan pengujian homogenitas masingmasing faktor dapat dijelaskan, sebagai berikut: 1. Mengelompokkan data berdasarkan faktor yang akan diuji. 2. Menghitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya pada tiap level. 3. Menghitung nilai-nilai berikut ini: a

b

Faktor koreksi ( FK ) =

(å x i ) 2 n

............................................................(3. 7)

Keterangan: xi = data total nilai residual hasil uji bending i = level ken = banyaknya data seluruh pengamatan æ å xi 2 ö ÷ - FK ................................................................(3. 8) SS faktor = ç ç k ÷ è ø

(

)

Keterangan: k = banyaknya data pada tiap level

commit to user

III-20


c

digilib.uns.ac.id

SS total

=

(å y ) - FK .................................................................(3. 9) 2

i

Keterangan: yi = selisih absolut data hasil pengamatan dengan rata-ratanya untuk tiap level d

SS error = SS total - SS faktor ................................................................(3. 10)

e

MSfaktor

f

=

SS faktor df faktor

.....................................................................(3. 11)

Keterangan: df = derajat kebebasan (j-1) j = jumlah level tiap faktor SS error MSError = ...........................................................................(3. 12) df error Keterangan: df = derajat kebebasan (n-j) n = banyaknya data seluruh pengamatan j = jumlah level tiap faktor

4. Merangkum nilai-nilai hasil perhitungan di atas dalam sebuah daftar analisis ragam sebagaimana tabel 3.3 berikut ini. Tabel 3. 3 Skema daftar analisis ragam homogenitas Sumber Keragaman Faktor

df

SS

MS

F

SS(Faktor)

SS(Faktor)/ Df

n-1-f

SSe

SSe / Df

n-1

SStotal

F

MS faktor MS error

Error Total

5. Membuat hipotesis sebagai berikut (contoh untuk faktor jenis kertas): H0 : s12 = s22 Data antar level faktor jenis kertas memiliki ragam yang sama (homogen). H1 : s12 ≠ s22 Data antar level faktor jenis kertas memiliki ragam yang tidak sama (homogen). 6. Memilih taraf signifikan,yaitu a = 0.05 7. Menentukan wilayah kritik : Fcommit > Fa(v1to; v2) atau F > F0.05(1 ; 52) user

III-21


digilib.uns.ac.id

c) Uji independensi Pengujian independensi eksperimen dilakukan dengan melakukan pengacakan terhadap observasi. Pengujian independensi eksperimen dapat dilakukan dengan uji run test (uji deret). 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). Uji independensi dilakukan untuk mengetahui bahwa error yang terjadi tidak berkorelasi (tidak terlihat adanya pola tertentu jika error diplotkan). Hipotesis yang diajukan dalam uji independensi pada nilai kekuatan bending adalah sebagai berikut, dengan taraf nyata yang dipilih a= 0,05, yaitu: H0: Sampel data observasi berasal dari populasi tersebut bersifat acak, H1: Sampel data observasi berasal dari populasi tersebut tidak acak Setelah dilakukan uji karakteritik data dan data hasil observasi dinyatakan normal, homogen dan independen, maka uji ANOVA dapat dilakukan. 3.4.2

Uji ANOVA Pengujian data pada penelitian ini menggunakan metode Analysis of

Variance dengan tiga faktor. Tabel 3. 4 Skema (layout) data eksperimen faktorial menggunakan tiga faktor dengan 3 replikasi tiap sel Replikasi

Jenis kertas HVS+Sabut Koran+Sabut Persentase a1 a2 Lem Putih Kerapatan Kerapatan Kerapatan Kerapatan Kerapatan Kerapatan (PVAc) (3:1) (4:1) (5:1) (3:1) (4:1) (5:1) (b1) (b2) (b3) (b1) (b2) (b3)

1 2 3

2,5% (c1)

1 2 3

5%

1 2 3

7,5% (c3)

(c2)

a1b1c1(1) a1b1c1(2) a1b1c1(3) Σa1b1c1 a1b1c2(1) a1b1c2(2) a1b1c2(3) Σa1b1c2 a1b1c3(1) a1b1c3(2) a1b1c3(3) Σa1b1c3 Σa1b1

a1b2c1(1) a1b2c1(2) a1b2c1(3) Σa1b2c1 a1b2c2(1) a1b2c2(2) a1b2c2(3) Σa1b2c2 a1b2c3(1) a1b2c3(2) a1b2c3(3) Σa1b2c3


a2b1c1(1) a2b1c1(2) a2b1c1(3) Σa2b1c1 a2b1c2(1) a2b1c2(2) a2b1c2(3) Σa2b1c2 a2b1c3(1) a2b1c3(2) a2b1c3(3) Σa2b1c3 Σa2b1


Σa1b2

Σa2b2

Σa1

Σa2

commitΣa1b3 to user

III-22


Σa2b3

Σc1

Σc2

Σc3

Σb1 Σb2 Σb3


digilib.uns.ac.id

Menurut Hicks (1993), untuk keperluan ANOVA dihitung harga-harga sebagai berikut : a

Jumlah kuadrat total (SStotal) : 2

SS total =

b

3

3

3

åååå i =1 j =1 k =1 l =1

2

2 Yijkl

T. . . .

-

n abc

...............................................................(3. 13)

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-i faktor A (SSA): SS A =

c

2

Ti . . .

2

ån i =1

2

T . . ..

-

n abc

bc

..............................................................................(3. 14)

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-j faktor B (SSB): 2

T. j . .

3

SS B

d

=å

n

j =1

2

-

ac

T .... n

..............................................................................(3. 15)

abc

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-k faktor C (SSC) : 2

T. k . .

3

SS C

e

=å j =1

n

2

-

ab

T .... n

.............................................................................(3. 16)

abc

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ij antara faktor A dan faktor B (SSAxB) : 2

SS AxB

f

3

3

= ååå i =1 j =1 l =1

2

Tij.l n

2

Ti . . .

2

-å i

n

3

bc

-å j

2

T. j . . n

2

-

ac

T . . .. n

...................................(3. 17)

abc

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ik antara faktor A dan faktor C (SSAxC) : 2

SS AxC

g

3

3

= ååå i =1 k =1 l =1

2

Tik.l n

2

Ti . . .

2

-å i

n

3

bc

-å j

2

T. k . . n

2

-

ab

T .... n

...................................(3. 18)

abc

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-jk antara faktor B dan faktor C (SSBxC) : 3

SS BxC

3

3

= ååå j =1 k =1 l =1

2

Tij.l n

3

-å j

2

Tj . .. n

ac

3

-å k

2

T. k . . n

ab

2

-

T . .. . n

abc

commit to user

III-23

....................................(3. 19)


h

digilib.uns.ac.id

Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ijk antara faktor A, faktor B, dan faktor C (SSAxBxC) SS AxBxC =

i

2

3

3

3

å ååå i =1

2

Tijk.l

j =1 k =1 l =1

n

2

-å i

2

Ti . . . n

bc

2

Tj ...

3

-å j

n

ac

3

-å k

2

T. k . . n

2

-

ab

T .... n

...............(3. 20)

abc

Jumlah kuadrat error (SSE) : SS E = SS total - SS A - SS B SS C - SS AB - SS AC SS BC - SS ABC ....................(3. 21)

Tabel ANOVA untuk eksperimen faktorial dengan tiga faktor (A, B, dan C), dengan nilai-nilai perhitungan dalam bentuk diatas adalah sebagaimana tabel 3.5. Pada kolom terakhir tabel 3.5, 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 m buah perlakuan, sedangkan model acak menunjukkan bahwa dilakukan pengambilan m buah perlakuan secara acak dari populasi yang ada. Tabel 3. 5 ANOVA eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna Sumber Variansi

Derajat Bebas (df)

Jumlah Kuadrat

Kuadrat Tengah

(SS)

(MS)

F

Faktor A

a –1

SSA

SSA/dfA

MSA/MSE

Faktor B

b–1

SSB

SSB/dfB

MSB/MSE

Faktor C

c –1

SSC

SSC/dfC

MSC/MSE

Interaksi AxB

(a – 1)(b – 1)

SSAxB

SSAxB/dfAxB

MSAxB/MSE

Interaksi AxC

(a – 1)(c – 1)

SSAxC

SSAxC/dfAxC

MSAxC/MSE

Interaksi BxC

(b – 1)(c – 1)

SSBxC

SSBxC/dfBxC

MSBxC/MSE

Interaksi AxBxC

(a–1)(b–1)(c–1)

SSAxBxC

SSAxBxC/dfAxBxC

MSAxBxC/MSE

Error

abc(n - 1)

SSE

SSE/dfE

Total

abcn

SSTotal

3.4.3

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

terdapat perbedaan yang signifikan antar level faktor atau interaksi faktor-faktor. Uji pembanding menggunakan uji SNK. Uji SNK digunakan untuk menentukan faktor jenis kertas, fraksi volum perekat, dan kerapatan terhadap nilai ketahanan bending yang ditunjukan dengancommit kecilnya yang terjadi. Hasil uji to penyimpangan user

III-24


digilib.uns.ac.id

SNK berupa penentuan level optimal dari faktor yang berpengaruh signifikan terhadap nilai ketahanan bending dalam eksperimen. Prosedur uji Student Newman-Keuls (SNK) (Hicks, 1993) terhadap suatu level yang pengaruhnya dinyatakan cukup signifikan adalah sebagai berikut : 1. Menyusun rata-rata tiap level yang diuji dari kecil ke besar. 2. Mengambil nilai mean squareerror dan dferror dari tabel ANOVA. 3. Menghitung nilai error standar untuk mean level dengan rumus berikut :

SY × j =

MS error ........................................................................................(3. 22) k

Keterangan: k = jumlah data tiap level 4. Menetapkan 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. Mengalikan tiap nilai significant range (SR) yang diperoleh dengan error standar sehingga diperoleh least significant range (LSR). LSR = SR x

S Y .j

.........................................................................................(3. 23)

6. Menghitung beda (selisih) mean antar dua level (akan terbentuk kK2 = k(k – 1)/2 pasang), dimulai dari mean terbesar dengan sampai dengan mean terkecil. Membandingkan kembali beda second largest dan next smallest dengan LSR untuk p = k – 1, demikian seterusnya sampai diperoleh kK2 perbandingan. 3.4.4

Pemilihan Desain Panel Komposit Berdasarkan Nilai Kekuatan Bending (MOR) Paling Maksimal Pada tahap ini dilakukan pemilihan desain panel komposit dengan

mempertimbangkan nilai kekuatan bending maksimal. Desain panel komposit yang dipilih adalah desain yang memiliki nilai kekuatan bending maksimal. 3.4.5

Pengujian Serap Bunyi Pada tahap ini dilakukan pengujian serap bunyi untuk mengetahui apakah

panel komposit yang memiliki nilai kuat bending maksimal masih mempunyai kemampuan untuk menyerap bunyi. Prosedur uji serap bunyi dilakukan commit to user berdasarkan standar ASTM E1050-98 dengan menggunakan peralatan berupa

III-25


digilib.uns.ac.id

tabung impedansi 2 mikrofon. Diagram rangkaian alatnya ditunjukkan pada gambar 3.16 berikut ini:

Gambar 3. 16 Diagram rangkaian alat ukur koefisien absorpsi bunyi Sumber: Khuriati, 2006

Langkah-langkah uji serap bunyi menggunakan tabung impedansi 2 mikrofon adalah sebagai berikut: a

Menyiapkan spesimen uji berbentuk lingkaran dengan diameter 10 cm dan ketebalan 1,5 cm.

b

Melepaskan pengunci pada tabung impedansi kemudian memasukkan spesimen ke dalam tabung dan mengunci tabung.

c

Melakukan penyetingan frekuensi gelombang bunyi yang digunakan menggunakan software Pulse Labshop melalui komputer.

d

Melakukan pengujian menggunakan software Pulse Labshop melalui komputer dan data grafik penyerapan bunyi akan tertampil pada komputer.

3.5

ANALISIS HASIL PENELITIAN Pada tahap ini dilakukan analisis dan interpretasi hasil penelitian untuk

memberikan gambaran secara menyeluruh sebagai bahan pertimbangan dalam rekomendasi desain panel komposit. 3.6

KESIMPULAN DAN SARAN Tahap ini merupakan bagian akhir dari penelitian yang membahas

kesimpulan dari hasil yang diperoleh serta usulan atau rekomendasi untuk to user implementasi lebih lanjut dan bagicommit penelitian selanjutnya

III-26


digilib.uns.ac.id

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... III-1 3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN ..................................... III-2 3.1.1 Waktu Penelitian .................................................................. III-3 3.1.2 Tempat Penelitian ................................................................ III-3 3.2 PERANCANGAN PENELITIAN ................................................ III-3 3.2.1 Orientasi Penelitian .............................................................. III-3 3.2.2 Perancangan Eksperimen ..................................................... III-4 3.3 PELAKSANAAN PENELITIAN ................................................. III-9 3.3.1 Persiapan Alat dan Bahan .................................................. III-10 3.3.2 Pembuatan Spesimen ......................................................... III-16 3.3.3 Pengujian Spesimen ........................................................... III-17 3.4 TAHAP PENGOLAHAN DATA ............................................... III-18 3.4.1 Pengujian Data Hasil Perhitungan Kuat Bending .............. III-19 3.4.2 Uji ANOVA ....................................................................... III-22 3.4.3 Uji Pembanding Ganda ...................................................... III-24 3.4.4 Pemilihan Desain Panel Komposit Berdasarkan Nilai Kekuatan Bending (MOR) Paling Maksimal ..................... III-25 3.4.5 Pengujian Serap Bunyi ....................................................... III-25 3.5 TAHAP ANALISIS HASIL PENELITIAN ............................... III-26 3.6 TAHAP KESIMPULAN DAN SARAN .................................... III-26

Gambar 3. 1 Metode penelitian .......................................................................... III-2 Gambar 3. 2 Timbangan digital ....................................................................... III-10 Gambar 3. 3 Gelas ukur ................................................................................... III-10 Gambar 3. 4 Mixer ........................................................................................... III-11 Gambar 3. 5 Cetakan besi ................................................................................ III-11 Gambar 3. 6 Dongkrak hidrolik ....................................................................... III-12 Gambar 3. 7 Jangka sorong .............................................................................. III-12 Gambar 3. 8 Moisture meter ............................................................................ III-12 Gambar 3. 9 Oven listrik .................................................................................. III-13 commit to user

III-27


digilib.uns.ac.id

Gambar 3. 10 Universal Testing Machine ...................................................... III-14 Gambar 3. 11 Seperangkat alat uji Noise and Vibration Meter ....................... III-14 Gambar 3. 12 Limbah kertas HVS ................................................................... III-15 Gambar 3. 13 Limbah kertas koran .................................................................. III-15 Gambar 3. 14 Serat serabut kelapa................................................................... III-15 Gambar 3. 15 Uji keteguhan lentur dan modulus elastisitas lentur ................. III-18 Gambar 3. 16 Diagram rangkaian alat ukur koefisien absorpsi bunyi ............. III-26

Tabel 3. 1 Layout pengumpulan data eksperimen.............................................. III-7 Tabel 3. 2 Urutan eksperimen factorial experiment .......................................... III-9 Tabel 3. 3 Skema daftar analisis ragam homogenitas ...................................... III-21 Tabel 3. 4 Skema (layout) data eksperimen faktorial menggunakan tiga faktor dengan 3 replikasi tiap sel ................................................... III-22 Tabel 3. 5 ANOVA eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna ...... III-24

commit to user

III-28


digilib.uns.ac.id

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA Pada bab ini diuraikan proses pengumpulan data dan dilanjutkan dengan pengolahan data eksperimen. Langkah-langkah serta hasil pengumpulan dan pengolahan data diuraikan pada sub bab di bawah ini. 4.1

PENGUMPULAN DATA Data-data yang dikumpulkan dalam penelitian meliputi data kebutuhan

komposisi bahan, proses pembuatan spesimen, data pengukuran dimensi spesimen komposit dan pembebanan maksimum (Newton), serta data hasil pengujian kekuatan bending. 4.1.1

Kebutuhan Komposisi Bahan Kebutuhan masing-masing bahan penyusun komposit dihitung berdasar

fraksi volume, dimana massa masing-masing bahan dihitung dari persentase kebutuhan bahan dikalikan dengan massa jenis masing-masing bahan. Tabel 4. 1 Kebutuhan bahan komposit (kertas HVS + sabut + perekat) Kerapatan

3:1

Kerapatan

4:1

Kerapatan

5:1

Bahan Lem HVS Sabut Bahan Lem HVS Sabut Bahan Lem HVS Sabut

Persentase 2.50% 82.88% 14.63% Persentase 5.00% 80.75% 14.25% Persentase 7.50% 78.63% 13.88%

Volume(cm3) 2.81 93.23 16.45 Volume(cm3) 5.63 90.84 16.03 Volume(cm3) 8.44 88.45 15.61

Densitas(gr/cm3) massa(gr) 1.19 3.35 0.74 69.29 0.72 11.79 Densitas(gr/cm3) massa(gr) 1.19 6.69 0.74 67.51 0.72 11.49 Densitas(gr/cm3) massa(gr) 1.19 10.04 0.74 65.73 0.72 11.19









Sumber: Pengumpulan Data, 2010commit to

IV-1

user

a1b1c1

a1b1c2

a1b1c3

a1b2c1

a1b2c2

a1b2c3

a1b3c1

a1b3c2

a1b3c3


digilib.uns.ac.id

Tabel 4. 2 Kebutuhan bahan komposit (kertas koran + sabut + lem putih) Kerapatan Bahan Lem Koran Sabut Bahan Lem 3 :1 Koran Sabut Bahan Lem Koran Sabut


Volume(cm3) Densitas(gr/cm3) massa(gr) 2.81 1.19 3.35 93.23 0.65 60.91 16.45 0.72 11.79 Volume(cm3) Densitas(gr/cm3) massa(gr) 5.63 1.19 6.69 90.84 0.65 59.35 16.03 0.72 11.49 Volume(cm3) Densitas(gr/cm3) massa(gr) 8.44 1.19 10.04 88.45 0.65 57.79 15.61 0.72 11.19

Kerapatan Bahan Lem Koran Sabut Bahan Lem 4 :1 Koran Sabut Bahan Lem Koran Sabut



Kerapatan Bahan Lem Koran Sabut Bahan Lem 5 :1 Koran Sabut Bahan Lem Koran Sabut



a2b1c1

a2b1c2

a2b1c3

a2b2c1

a2b2c2

a2b2c2

a2b3c1

a2b3c2

a2b3c3

Sumber: Pengumpulan Data, 2010

Contoh perhitungan kebutuhan bahan penyusun komposit untuk perlakuan a 1 b 2 c 1 adalah sebagai berikut: ·

Dimensi spesimen : p = 20 cm l = 5 cm t = 1,5 cm

·

Volum spesimen (V s ) Vs = p x l x t = 20cm x 5cm x 1,5cm = 150 cm 3

·

Massa perekat/lem putih (m lem ) m lem

= fraksi volum x V s x ρ lem = 2,5% x 150 cm 3 x 1,19 gr/ cm 3 commit to user = 4,46 gr

IV-2


·

digilib.uns.ac.id

Massa kertas HVS (m HVS ) m HVS = fraksi volum x V s x ρ HVS = 85% x (100% - 2,5%) x 150 cm 3 x 0,74 gr/ cm 3 = 92,38 gr

·

Massa sabut kelapa (m sabut ) m sabut = fraksi volum x V s x ρ sabut =15% x (100% - 2,5%) x 150 cm 3 x 0,72 gr/ cm 3 = 15,72 gr

4.1.2

Proses Pembuatan Spesimen Perhitungan kebutuhan komposisi bahan pada subbab di atas digunakan

untuk menentukan massa bahan pada proses pembuatan spesimen. Secara garis besar, langkah-langkah proses pembuatan spesimen adalah sebagai berikut: 1. Mengencerkan perekat dengan air sebanyak massa kertas yang digunakan. Pengenceran perekat agar perekat mudah bercampur dengan kertas.

Gambar 4. 1 Proses pengenceran perekat (lem putih) Sumber: Pengumpulan Data, 2010.

2. Menuangkan dan mencampur perekat ke dalam kertas, kemudian meremasremas potongan-potongan kertas agar perekat benar-benar meresap ke dalam kertas.

Gambar 4. 2 Proses menuangkan perekat commit to user Sumber: Pengumpulan Data, 2010.

IV-3


digilib.uns.ac.id

3. Menambahkan air sebanyak tiga kali massa kertas (air:kertas = 3 :1). Penambahan air ini untuk membasahi potongan-potongan kertas agar mudah dihancurkan.

Gambar 4. 3 Proses penambahan air ke dalam kertas Sumber: Pengumpulan Data, 2010.

4. Menghancurkan

kertas

dengan

mixer

selama

10-15

menit.

Proses

penghancuran kertas HVS membutuhkan waktu 10 menit, sedangkan kertas koran membutuhkan waktu 15 menit. Hal ini karena kertas koran lebih ulet sehingga membutuhkan waktu yang lebih lama pada proses penghancuran.

Gambar 4. 4 Proses penghancuran kertas Sumber: Pengumpulan Data, 2010.

5. Menambahkan serabut kelapa yang telah dipotong-potong ± 1 cm ke dalam kertas yang sudah hancur.

Gambar 4. 5 Proses memasukkan serabut kelapa Sumber: Pengumpulan Data, 2010.

6. Mengaduk campuran kertas dan serabut kelapa menggunakan mixer. Proses pengadukan ini berlangsung selama 2-3 menit sampai dispersi serabut merata commit to user di seluruh bagian kertas.

IV-4


digilib.uns.ac.id

Gambar 4. 6 Proses pengadukan campuran kertas dan serabut kelapa Sumber: Pengumpulan Data, 2010.

7. Memasukkan campuran bahan komposit ke dalam cetakan besi yang berukuran 20cm x 5cm x 5cm.

Gambar 4. 7 Proses memasukkan bahan komposit dalam cetakan Sumber: Pengumpulan Data, 2010.

8. Menekan bahan komposit menggunakan dongkrak hidrolik hingga mencapai ketebalan 1,5 cm. Proses penekanan ini berlangsung selama 30 menit (holding time) agar komposit tidak langsung mengembang ketika dilepas dari cetakan.

Gambar 4. 8 Pressing bahan komposit menggunakan dongkrak hidrolik Sumber: Pengumpulan Data, 2010.

9. Mengeringkan spesimen komposit dalam oven listrik pada suhu 600C selama 60 menit untuk mengurangi kadar air sesuai SNI 01-4449-2006 yaitu ≤13%. Proses ini dilakukan setelah spesimen dibiarkan kering pada suhu kamar selama 3 hari agar kandungan air menguap secara alami.

commit to user

IV-5


digilib.uns.ac.id

Gambar 4. 9 Proses pengeringan spesimen dalam oven Sumber: Pengumpulan Data, 2010.

4.1.3

Dimensi Spesimen dan Nilai Pembebanan Maksimum Sebelum dilakukan pembebanan terhadap spesimen uji, terlebih dahulu

perlu dicatat dimensi spesimen, meliputi panjang, lebar, dan tebal guna menghitung kekuatan bendingnya.

Gambar 4. 10 Spesimen uji sebelum pembebanan Sumber: Pengumpulan Data, 2010

Uji bending dilakukan dengan menggunakan metode three point bending. Menurut standar uji SNI 01-4449-2006. Uji bending menggunakan Universal Testing Machine yang ada di Laboratorium Material Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Gambar 4. 11 Pengujian kekuatan bending spesimen Sumber: Pengumpulan Data, 2010

commit to user

IV-6


digilib.uns.ac.id

Spesimen diberi beban tekan kontinyu tepat di bagian tengah hingga spesimen patah dan tercatat besarnya beban maksimum yang diterima.

Gambar 4. 12 Spesimen hasil uji bending Sumber: Pengumpulan Data, 2010

commit to user

IV-7


digilib.uns.ac.id

Berikut adalah rekapitulasi data dimensi spesimen dan pembebanan maksimum (Newton) yang dikenakan pada spesimen uji. Tabel 4. 3 Data dimensi spesimen dan nilai pembebanan maksimum Jenis kertas

Hasil Pengukuran

Replikasi


1 p (mm)

2 3

l (mm)

1 2 3

t (mm)

1 2 3

B (N)

1 2 3

2,5% (c1 )

1 p (mm)

2 3

l (mm)

1 2 3

t (mm)

1 2 3

B (N)

1 2 3

5%

(c2 )

1 p (mm)

l (mm)

t (mm)

B (N)

2 3 1 2 3

7,5% (c3 )

1 2 3 1 2 3

HVS+Sabut a1 Kerapatan (4:1) (b2)



200 200 200 50 50 50 15 15.5 14.66 75 60.6 74.4 200 200 200 50 50 50 14.66 14.33 14.33 98.1 71.7 91.4 200 200 200 50 50 50 15 15 15

200 200 200 50 50 50 16.6 15.33 15.66 117.7 128.9 121.7

200 200 200 50 50 50 16.5 16.33 16.83 182.9 207.3 217

200 200 200 50 50 50 15.16 15.33 15.66 115.1 118.4 122.7

200 200 200 50 50 50 16.16 16.33 16.33 213.6 212.9 182.9

200 200 200 50 50 50 14.5 14.66 14

81 77.7 71.7

125.5 125.5 132.2


Koran+Sabut a2 Kerapatan (4:1) (b2)


200 200 200 50 50 50 15.3 15.66 15.66 91.4 101.4 94.7

200 200 200 50 50 50 17.33 17.33 17 176.2 169.6 149.2

200 200 200 50 50 50 17.16 16 15.83 91.4 121.7 105.2

200 200 200 50 50 50 17.66 17 17 159.2 179.5 149.2

200 200 200 50 50 50 16.3 16.5 16.66

200 200 200 50 50 50 14.83 15.33 16 50.7 44.1 54 200 200 200 50 50 50 15.16 15.33 16.33 60.6 54 57.3 200 200 200 50 50 50 14.16 16 15

200 200 200 50 50 50 16.87 15 16.33

200 200 200 50 50 50 16.16 16.66 16.66

220.3 203.2 203.2

77.7 54 54

105.2 121.7 118.4

210.3 207 179.5

Sumber: Pengumpulan Data, 2010

keterangan: p = panjang spesimen (mm) l = lebar spesimen (mm) t = tebal spesimen (mm) B = beban maksimum (N) 4.1.4

Data Hasil Pengujian Kekuatan Bending Data hasil pengujian kekuatan bending atau Modulus of Rapture (MOR)

disajikan dalam tabel 4.4 berikut. commit to user

IV-8


digilib.uns.ac.id

2

Tabel 4. 4 Data kekuatan bending (kgf/cm )

Replikasi


1

Jenis kertas HVS+Sabut Koran+Sabut a1 a2 Kerapatan Kerapatan Kerapatan Kerapatan Kerapatan Kerapatan (3:1) (4:1) (5:1) (3:1) (4:1) (5:1) (b1 ) (b2 ) (b3 ) (b1 ) (b2 ) (b3 )

15.296

19.600

30.827

10.578

17.916

26.921

11.574

25.168

35.671

8.611

18.973

25.913

15.885

22.772

35.154

9.679

17.719

23.690

20.945

22.981

37.532

12.099

14.243

23.423

16.022

23.118

36.634

10.544

21.814

28.500

20.424

22.959

31.472

9.860

19.264

23.690

16.519

27.390

38.047

17.782

16.962

36.952

15.846

26.795

34.248

9.679

24.819

34.222

3 14.622 Sumber: Pengumpulan Data, 2010

30.950

33.594

11.013

20.373

29.676

2,5% (c1 )

2 3 1

5% (c2 )

2 3 1

7,5% (c3 )

2

Contoh perhitungan kekuatan bending komposit untuk perlakuan a 1 b 2 c 1 replikasi pertama adalah sebagai berikut: MOR = =

3BS 2 LT 2

3 x117,7 Nx150mm = 1,922 N/mm 2 = 19,6 kgf/cm 2 2 2 2 x50mmx(16,6 )mm

Keterangan: B = beban maksimum (N) S = jarak sangga/span (mm) L = lebar spesimen (mm) T = tebal spesimen (mm) 1 N/mm 2 = 10,197 kgf/cm 2 4.2

PENGOLAHAN DATA Pada tahap pengolahan data dilakukan pengujian data hasil perhitungan

kekuatan bending, uji ANOVA, dan uji pembanding ganda untuk mengetahui tingkat signifikansi variabel respon. 4.2.1

Pengujian Data Hasil Perhitungan Kekuatan Bending Pengujian data hasil perhitungan kekuatan bending sebelum uji ANOVA

meliputi uji normalitas, uji homogenitas dan uji independensi. commit to user

IV-9


digilib.uns.ac.id

1. Uji Normalitas Uji normalitas dengan metode Kolmogorov-Smirnov dilakukan terhadap data observasi di tiap perlakuan dengan tujuan untuk mengetahui apakah data observasi dari tiga kali pengambilan data (replikasi), berdistrbusi normal. Jumlah perlakuan yang terdapat pada eksperimen adalah 18 perlakuan. Tabel 4. 5 Perhitungan uji normalitas perlakuan a 1 b 2 c 1 i

x

z

P(z)

P(x)

|P(z)-P(x)|

1 2 3

-1.043 0.093 0.951

0.148 0.537 0.829

0.333 0.667 1.000

rata2

19.60 22.77 25.17 22.51

max = L hitung

0.185 0.130 0.171 0.185

stdv

2.79

L tabel

0.708

Sumber: Pengolahan Data, 2010

Contoh perhitungan uji normalitas kekuatan bending komposit untuk perlakuan a 1 b 2 c 1 adalah sebagai berikut : a

Mengurutkan data observasi dari yang terkecil sampai terbesar : 19,60; 22,77; 25,17 sebagaimana ditunjukan pada tabel 4.5 di atas.

b

Menghitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi (s) data tersebut, æ n ö ç å xi ÷ i =1 ø x=è n 19,60 + 22,77 + 25,17 x= = 22,51 3

s=

åx

i

c

i

n -1

n

(19,60 + 22,77 + 25,17 2

s=

(å x ) -

2

2

2

2

2 ( 19,60 + 22,77 + 25,17 ) )-

3

3 -1 Mentransformasikan data (x) tersebut menjadi nilai baku (z), ( x i - x) s (19,60 - 22,51) z1 = = -1,04 2,79 Keterangan: xi = nilai pengamatan ke-i x = rata-rata commit to user s = standar deviasi

zi =

IV-10

= 2,79


digilib.uns.ac.id

Dengan cara yang sama diperoleh seluruh nilai baku, sebagaimana ditunjukan pada kolom z tabel 4.5 di atas. d

Menentukan nilai probabilitasnya P(z) berdasarkan sebaran normal baku, sebagai probabilitas pengamatan. Nilai P (z) didapat dari tabel standar luas wilayah di bawah kurva normal, sebagaimana dapat dilihat pada kolom P(z) tabel 4.5.

e

Menentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan cara, sebagai berikut: P ( xi ) =

i n

P( x1 ) =

1 = 0,33 3

Dengan cara yang sama akan diperoleh seluruh nilai P(x) sebagaimana pada kolom P( x ) tabel 4.5 di atas. f

Menentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(z) dan P(x), yaitu : maks | P(z) - P(x)| , sebagai nilai L hitung. maks | P(z) - P(x)| = 0,18

g

Menganalisis apakah semua 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 berdistribusi tidak normal.. h

Memilih taraf nyata a = 0.05, dengan wilayah kritik Lhitung > Ltabel. Lhitung = 0,18 L 0, 05(3) = 0,708 Hasil = Lhitung < Ltabel, maka terima H0 dan disimpulkan bahwa data observasi berdistribusi normal. Hasil perhitungan uji Kolmogorov-Smirnov dengan menggunakan software

SPSS dapat dilihat pada tabel 4.6 brikut ini. commit to user

IV-11


digilib.uns.ac.id

Tabel 4. 6 Perhitungan uji Kolmogorov-Smirnov perlakuan a 1 b 2 c 1 menggunakan SPSS


Berdasarkan tabel 4.6 terlihat bahwa nilai signifikansi (1,000) lebih besar dari 0,05. Selain itu nilai statistik hitungnya (most extreme differences positive) sebesar 0,185, lebih kecil dari nilai Ltabel (0,708). Kedua kriteria yakni signifikansi dan nilai statistik hitung menunjukkan penerimaan terhadap H0 dan dapat disimpulkan bahwa ketiga data observasi dari a 1 b 2 c 1 berdistribusi normal. Hasil perhitungan uji Kolmogorov-Smirnov untuk semua perlakuan secara lengkap dapat dilihat pada tabel 4.7 berikut ini. Tabel 4. 7 Hasil perhitungan uji Kolmogorov-Smirnov No

Perlakuan

L hitung

L tabel

Ho (Ho diterima jika L hitung
1 a1b1c1 0.24 0.708 2 a1b1c2 0.25 0.708 3 a1b1c3 0.19 0.708 4 a1b2c1 0.18 0.708 5 a1b2c2 0.34 0.708 6 a1b2c3 0.34 0.708 7 a1b3c1 0.25 0.708 8 a1b3c2 0.24 0.708 9 a1b3c3 0.34 0.708 10 a2b1c1 0.18 0.708 11 a2b1c2 0.27 0.708 12 a2b1c3 0.33 0.708 13 a2b2c1 0.33 0.708 14 a2b2c2 0.20 0.708 15 a2b2c3 0.20 0.708 16 a2b3c1 0.20 0.708 17 a2b3c2 0.37 0.708 18 a2b3c3 0.19 commit 0.708 to user Sumber: Pengolahan Data, 2010

IV-12

Kesimpulan

diterima

normal

diterima

normal

diterima

normal

diterima

normal

diterima

normal

diterima

normal

diterima

normal

diterima diterima

normal normal

diterima

normal

diterima

normal

diterima

normal

diterima

normal

diterima

normal

diterima

normal

diterima diterima diterima

normal normal normal


digilib.uns.ac.id

2. Uji Homogenitas Pengujian homogenitas dilakukan dengan metode lavene test, yaitu menguji kesamaan ragam data observasi antar level faktornya. Uji homogenitas dilakukan terhadap data yang dikelompokkan berdasarkan faktor jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat. Untuk uji homogenitas antar level faktor jenis kertas, hipotesis yang diajukan, adalah: H0 : s12 = s22 (Data antar level faktor jenis kertas memiliki ragam yang sama) H1 :s12≠ s22 (Data antar level faktor jenis kertas memiliki ragam yang tidak sama) Taraf nyata a = 0.05 dan wilayah kritik F > F0.05 (3 ; 53) Prosedur pengujian adalah dengan mengelompokkan data berdasarkan faktor jenis kertas, kemudian dicari rata-rata tiap level faktor jenis kertas dan dihitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya sebagaimana diperoleh tabel 4.8. Tabel 4. 8 Residual data antar level faktor jenis kertas No

Faktor jenis kertas HVS+sabut koran+sabut

Residual HVS+sabut koran+sabut

Kuadrat Residual HVS+sabut koran+sabut

1 2

15.296 11.574

10.578 8.611

9.965 13.687

8.863 10.831

99.310 187.325

78.555 117.302

3 4 5

15.885 20.945 16.022

9.679 12.099 10.544

9.376 4.316 9.239

9.762 7.342 8.898

87.907 18.625 85.362

95.299 53.906 79.167

6 7

20.424 16.519

9.860 17.782

4.837 8.742

9.582 1.659

23.397 76.419

91.806 2.753

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 rata-rata jumlah

15.846 14.622 19.600 25.168 22.772 22.981 23.118 22.959 27.390 26.795 30.950 30.827 35.671 35.154 37.532 36.634 31.472 38.047 34.248 33.594 25.261 682.046

9.679 11.013 17.916 18.973 17.719 14.243 21.814 19.264 16.962 24.819 20.373 26.921 25.913 23.690 23.423 28.500 23.690 36.952 34.222 29.676 19.441 524.915

9.415 10.638 5.661 0.093 2.489 2.280 2.143 2.302 2.129 1.534 5.689 5.566 10.410 9.893 12.271 11.373 6.211 12.786 8.987 8.333

9.762 8.429 1.525 0.468 1.722 5.198 2.373 0.178 2.480 5.378 0.932 7.480 6.471 4.248 3.982 9.059 4.248 17.511 14.781 10.234

88.639 113.177 32.052 0.009 6.197 5.200 4.592 5.301 4.533 2.355 32.365 30.980 108.363 97.875 150.582 129.354 38.579 163.492 80.775 69.436

95.299 71.040 2.326 0.219 2.965 27.024 5.630 0.032 6.148 28.925 0.869 55.948 41.880 18.047 15.856 82.068 18.047 306.635 218.469 104.741

190.368 commit to user 173.395

1742.199

1620.954


IV-13


digilib.uns.ac.id

Selanjutnya menghitung nilai-nilai berikut : a

Faktor koreksi (FK),

(å x )

2

(FK)

n = = (190,368+173,395)2/54

= 2450,440 b

Sum Square (SS) faktor, total, dan error é å xi 2 ù ê - FK ú ê k úû SSjenis kertas = ë = (190,3682+73,3952) /27 – 2450,440

(

)

= 5,335

(å xi ) - FK 2

SStotal

=

= (9,9652 +13,6872 +… + 10,2342) – 2450,440 = 912,712 SSError

= SStotal – SSjenis kertas = 912,712 – 5,335 = 907.378

c

Mean Square (MS) faktor dan error SS jenis.kertas a. MSjenis kertas = df jenis.kertas = 5,335/ 1 = 5,335 b. MSError

=

SS error df error = 907,378/52 = 17,450

d

Nilai F (F hitung) F hitung

=

MS jenis.kertas

MS error = 5,335/17,450

= 0,306 Hasil perhitungan uji homogenitas terhadap faktor jenis kertas dapat dilihat pada tabel 4.9 berikut ini. commit to user

IV-14


digilib.uns.ac.id

Tabel 4. 9 Hasil perhitungan uji homogenitas faktor jenis kertas Sumber Keragaman df SS Jenis kertas 1 5.335 Error 52 907.378 Total 53 912.712 Sumber: Pengolahan Data, 2010

MS 5.335 17.450

F hitung 0.306

F tabel 4.027

Hasil diterima

kesimpulan homogen

Taraf nyata yang dipilih a= 0,05, dengan wilayah kritik penolakan terhadap Fhitung > Ftabel. Berdasarkan tabel 4.9, nilai Fhitung sebesar 0,306 < Ftabel (4,027), sehingga H0 diterima dan disimpulkan bahwa data antar level faktor jenis kertas memiliki ragam yang sama (homogen). Pengolahan homogenitas data antar level faktor jenis kertas menggunakan SPSS dapat dilihat pada tabel 4.10 berikut ini. Tabel 4. 10 Hasil uji Lavene untuk faktor jenis kertas menggunakan SPSS


Berdasarkan tabel 4.10, terlihat bahwa nilai signifikansi (0,583) lebih besar dari 0,05. Selain itu nilai Fhitung sebesar 0,306, lebih kecil dari nilai Ftabel (4,027). Kedua kriteria yakni signifikansi dan nilai Fhitung menunjukkan penerimaan terhadap H0 dan dapat disimpulkan bahwa data observasi antar level faktor jenis kertas memiliki ragam yang sama (homogen). Dengan cara yang sama, dilakukan perhitungan uji homogenitas antar level pada faktor kerapatan dan perentase perekat. Berikut adalah rekapitulasi hasil uji homogenitas semua faktor. Tabel 4. 11 Hasil uji homogenitas terhadap faktor jenis kertas, kerapatan, dan persentase perekat Faktor Jenis kertas Kerapatan Persentase perekat Sumber: Pengolahan Data, 2010

F hitung 0.31 1.25 1.50

F tabel 4.03 3.18 3.18

Hasil diterima diterima diterima

kesimpulan homogen homogen homogen

Dari hasil perhitungan uji homogenitas didapat bahwa data observasi faktor jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat memiliki ragam yang sama (homogen). commit to user

IV-15


digilib.uns.ac.id

3. Uji Independensi Pengujian independensi dilakukan dengan membuat plot residual data untuk setiap perlakuan berdasarkan urutan pengambilan data pada eksperimen. Nilai residual tersebut merupakan selisih data observasi dengan rata-rata tiap perlakuan. Hasil perhitungan nilai residual untuk tiap perlakuan dapat dilihat pada tabel 4.12. Tabel 4. 12 Residual data kekuatan bending urutan eksperimen 1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 13

14 15

16 17

18 19

20 21

22 23

24 25

26 27

28 29

30 31

32 33

34 35

36 37

38 39

40 41

42 43

44 45

46 47

48 49

50 51

52 53

54

Perlakuan

a2b2c1(1) a1b2c1(1) a2b2c1(2) a1b2c1(2) a2b2c2(1) a1b2c2(1) a2b2c3 (1) a1b2c3(1) a2b2c3 (2) a2b3c3(1) a2b1c3(1) a1b3c1(1) a1b1c1(1) a2b2c1(3) a2b1c1(1) a1b3c3(1) a2b3c2(1) a1b1c2(1) a1b3c1(2) a2b3c1(1) a1b2c1(3) a1b3c2(1) a2b1c2(1) a1b1c3(1) a2b3c3(2) a1b1c2(2) a2b1c3(2) a2b2c2(2) a1b2c2(2) a1b2c3(2) a2b2c3(3) a2b3c1(2) a2b1c1(2) a1b2c3(3) a1b3c3(2) a1b1c1(2) a1b3c2(2) a2b3c2(2) a2b1c2(2) a1b3c1(3) a2b3c3(3) a1b1c3(2) a1b1c1(3) a2b1c1(3) a2b3c1(3) a1b3c3(3) a2b1c2(3) a1b1c3(3) a1b3c2(3) a1b1c2(3) a1b3c2(3) a2b1c3(3) a1b2c2(3) a2b2c2(3)

Kgf/cm2 17.916

rata-rata 18.203

residual -0.287

19.600 18.973 25.168 14.243 22.981 16.962 27.390 24.819 36.952 17.782 30.827 15.296 17.719 10.578 38.047 23.423 20.945 35.671

22.513 18.203 22.513 18.440 23.019 20.718 28.378 20.718 33.617 12.825 33.884 14.252 18.203 9.623 35.297 25.204 19.130 33.884

-2.914 0.770 2.655 -4.197 -0.038 -3.756 -0.988 4.101 3.336 4.957 -3.057 1.044 -0.483 0.955 2.751 -1.781 1.815 1.787

26.921 22.772 37.532 12.099 16.519 34.222 16.022 9.679 21.814 23.118 26.795 20.373 25.913 8.611 30.950 34.248 11.574 36.634 28.500 10.544 35.154 29.676 15.846 15.885 9.679 23.690 33.594 9.860 14.622 31.472 20.424 31.472 11.013 22.959 19.264

25.508 22.513 35.213 10.834 15.663 33.617 19.130 12.825 18.440 23.019 28.378 20.718 25.508 9.623 28.378 35.297 14.252 35.213 25.204 10.834 33.884 33.617 15.663 14.252 9.623 25.508 35.297 10.834 15.663 35.213 19.130 35.213 12.825 23.019 18.440

1.413 0.258 2.319 1.265 0.857 0.605 -3.109 -3.145 3.374 0.099 -1.583 -0.345 0.405 -1.012 2.571 -1.048 -2.677 1.421 3.296 -0.291 1.270 -3.941 0.184 1.633 0.056 -1.818 -1.703 -0.974 -1.040 -3.741 1.294 -3.741 -1.812 -0.060 0.823

commit to user


IV-16


digilib.uns.ac.id

Data residual kemudian diplotkan berdasarkan urutan pengambilan data eksperimen seperti gambar 4.13. Grafik Uji Independensi 6.000

4.000

residual

2.000

0.000 0

10

20

30

40

50

60

-2.000

-4.000

-6.000 urutan eksperimen

Gambar 4. 13 Grafik plot residual kekuatan bending Sumber: Pengolahan Data, 2010

Berdasarkan Gambar 4.13 terlihat bahwa nilai residual tersebar di sekitar garis nol dan tidak membentuk pola khusus, sehingga dapat disimpulkan bahwa data hasil eksperimen memenuhi syarat independensi. Pengujian independensi eksperimen juga dilakukan dengan uji run test (uji deret) melalui sotfware SPSS seperti pada tabel 4.13 berikut. Tujuan uji deret adalah untuk menentukan apakah keacakan akan terjadi atau apakah terdapat suatu pola yang mendasari urutan data observasi. Hipotesis yang diajukan dalam uji independensi pada nilai kekuatan bending adalah sebagai berikut, dengan taraf nyata yang dipilih a= 0,05, yaitu: H0: Sampel data observasi berasal dari populasi tersebut bersifat acak, H1: Sampel data observasi berasal dari populasi tersebut tidak acak

commit to user

IV-17


digilib.uns.ac.id

Tabel 4. 13 Hasil uji deret menggunakan software SPSS


Berdasarkan tabel 4.13, nilai signifikansi sebesar 0,169 lebih besar dari taraf nyata yang dipilih yaitu a= 0,05, dengan demikian Ho diterima dan dapat disimpulkan bahwa data observasi bersifat acak. 4.2.2

Uji Analisis Variansi (ANOVA) Pengujian analisis variansi (ANOVA) dilakukan terhadap kekuatan

bending 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. Hipotesis umum ini disebut sebagai hipotesis satu (H1). Hipotesis nol yang diajukan dalam analisis variansi, adalah: H01 :

s A2 = 0 Perbedaan jenis kertas tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending.

H02 :

s B2 = 0 Perbedaan kerapatan tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending.

H03 :

s C2 = 0 Perbedaan persentase perekat tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending.

H04 :

2 s AB =0

Perbedaan interaksi jenis kertas dan kerapatan tidak menimbulkan commit to user

IV-18


digilib.uns.ac.id

pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending. H05 :

2 s AC =0

Perbedaan

interaksi

jenis kertas

dan persentase perekat tidak

menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending. H06 :

2 s BC =0

Perbedaan interaksi kerapatan dan persentase perekat tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending. H07 :

2 s ABC =0

Perbedaan interaksi jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya kekuatan bending. Selanjutnya dilakukan perhitungan nilai-nilai yang dibutuhkan untuk perhitungan ANOVA. Prosedur perhitungan nilai-nilai tersebut dijelaskan oleh pembahasan di bawah ini. Adapun data yang digunakan adalah data eksperimen kekuatan bending yang dapat dilihat pada tabel 4.4. Sedangkan pengolahan data seperti pada tabel 4.14. Tabel 4. 14 ANOVA untuk kekuatan bending Jenis kertas

Replikasi


1 2 3

2,5% (c1 )

1 2 3

5% (c2 )

1 2 3

7,5% (c3 )

HVS+Sabut a1

(b1)

(b2)

(b3)


15.296 11.574 15.885 42.755 20.945 16.022 20.424 57.391 16.519 15.846 14.622 46.988

19.600 25.168 22.772 67.539 22.981 23.118 22.959 69.057 27.390 26.795 30.950 85.135

30.827 35.671 35.154 101.652 37.532 36.634 31.472 105.639 38.047 34.248 33.594 105.890

10.578 8.611 9.679 28.868 12.099 10.544 9.860 32.503 17.782 9.679 11.013 38.474

Kerapatan (3:1) Kerapatan (4:1) Kerapatan (5:1)

147.134

Koran+Sabut a2 Kerapatan (4:1) (b2)


17.916 18.973 17.719 54.609 14.243 21.814 19.264 55.321 16.962 24.819 20.373 62.155

26.921 25.913 23.690 76.523 23.423 28.500 23.690 75.613 36.952 34.222 29.676 100.850

99.845 221.732

172.084 313.180

682.046 Σ a1


252.986 524.915 Σ a2

commit to user

IV-19

371.946

Σ c1

395.523

Σ c2

439.491

Σ c3

246.978 Σ b1 393.816 Σ b2 566.166 Σ b3


digilib.uns.ac.id

Kemudian dilakukan perhitungan jumlah kuadrat/ sum of square (SS) dari masing-masing faktor dan interaksinya. Proses perhitungan SS dan hasilnya, adalah: a

Jumlah kuadrat total (SStotal) : 2

SS total =

3

3

åå å å i =1 j =1 k =1 l =1

SS total = ((15, 296 )

b

2

T. . . .

2

Yijkl -

n

+ (11,574 )

abc

2

æ

( 682,046 + 542,915) 2 + .... + ( 29,676) ) - ç ç 54

2

è

ö ÷ =3820,374 ÷ ø

Jumlah kuadrat faktor jenis kertas (SSA) : SS A =

SS A =

c

2

3

2

Ti . . .

2

ån i =1

2

-

bc

T . . .. n abc

(( 682,046) 2 + (524,915) 2 ) æç ( 682,046 + 542,915) 2 ö÷ =457,222 ç ÷ 27 54

è Jumlah kuadrat faktor kerapatan (SSB) : 2

T. j . .

3

SS B

=å

n

j =1

ø

2

-

ac

T .... n

abc

(( 246,978) 2 + (393,816 ) 2 + (566,166 ) 2 ) æç ( 682,046 + 542,915) 2 ö÷ =2836,054 SS B = ç ÷ 18 54

d

è Jumlah kuadrat faktor persentase perekat (SSC) : 3

SS C

e

=å j =1

2

T. k . . n

ø

2

-

ab

T .... n

abc

SS C =

((371,946 ) 2 + (395,523) 2 + ( 439,491) 2 ) æç ( 682,046 + 542,915) 2 ö÷ =130,580 ç ÷ 18 54

SS AxB

= ååå

è Jumlah kuadrat interaksi antara faktor A dan B (SSAxB) : 2

SS AxB =

3

3

i =1 j =1 l =1

2

Tij.l n

2

-å i

2

Ti . . . n

bc

3

-å j

2

T. j . . n

ac

ø

2

-

T . . .. n

abc

(147,134 ) + ( 221,732 ) + (313,180 ) 2 + ..... + ( 252,986 ) 2 9 2

2

æ (682,046 + 542,915) 2 ö ÷ - 457,222 - 2836,054 = 5,246 -ç ç ÷ 54 è ø

commit to user

IV-20


f

digilib.uns.ac.id

Jumlah kuadrat interaksi antara faktor A dan C (SSAxC) : 2

SS AxC

3

3

= ååå i =1 k =1 l =1

2

Tik.l n

2

Ti . . .

2

-å i

n

2

-å

n

j

bc

2

T. k . .

3

-

ab

T .... n

abc

( 42,755 + 67,539 + 101,652) + ..... + (38,474 + 62,155 + 100,850 ) 2 = 9 2

SS AxC

æ (682,046 + 542,915) 2 ö ÷ - 457,222 - 130,580 = 28,667 ç ÷ 54 è ø

-ç

g

Jumlah kuadrat interaksi antara faktor B dan C (SSBxC) : 3

SS BxC

3

3

= ååå j =1 k =1 l =1

2

Tij.l n

2

Tj . ..

3

-å j

n

2

-å k

ac

2

T. k . .

3

n

-

ab

T . .. . n

abc

( 42,755 + 101,652 ) + (67,539 + 54,609) 2 + ..... + (105,890 + 100,850 ) 2 = 6 æ (682,046 + 542,915) 2 ö ÷ - 2836,054 - 130,580 = 46,199 -ç ç ÷ 54 2

SS BxC

è

h

Jumlah kuadrat interaksi antara faktor A, B, dan C (SSAxBxC) : 2

SS AxBxC

SS AxB xC

i

ø

=å i =1

=

3

3

3

ååå j =1 k =1 l =1

2

Tijk.l n

2

-å i

2

Ti . . . n

bc

3

-å j

2

Tj ... n

ac

2

T. k . .

3

-å k

n

2

-

ab

T .. . . n

abc

( 42,755) + (57 ,391) + ( 46,988) ..... + (100,850 ) æç (682,046 + 542,915) 2 ö÷ ç ÷ 54 3 è ø - 457, 222 - 2836,054 - 130,580 - 5, 246 - 28,667 - 46,199 = 63,386 2

2

2

2

Jumlah kuadrat error (SSE) : SSE = SStotal - SSA - SSB – SSC - SSAB – SSAC – SSBC - SSABC = 3820,374 – 457,222 – 2836,054 – 130,580 – 5,246 – 28,667 – 46,199 – 63,386 = 253,019 Mean of square (MS) atau disebut juga kuadrat tengah (KT), dihitung

dengan membagi antara jumlah kuadrat (SS) yang diperoleh dengan derajat bebasnya (df). Contoh perhitungan MS, sebagai berikut: MS A =

SS A 457,222 = 457,222 = (a - 1) (2 - 1)

commit to user

IV-21


digilib.uns.ac.id

Besarnya Fhitung didapat dari pembagian antara MS faktor yang ada dengan MSerror dari eksperimen. Contoh perhitungannya adalah sebagai berikut :

Fhitung =

SS A 457,222 = =65,05 SS E 253,019

Berpedoman pada contoh di atas, maka didapat MS dan Fhitung semua faktor selengkapnya yang dapat dilihat pada Tabel 4.15. Keputusan terhadap hipotesis nol didasarkan pada nilai Fhitung, yakni hipotesis nol (H0) ditolak jika Fhitung > Ftabel dan diterima jika Fhitung < Ftabel. Ftabel diperoleh dari tabel distribusi F kumulatif, dengan df1 = df yang bersangkutan dan df2 = dferror. Perhitungan Ftabel dengan menggunakan Microsoft excel dengan rumus: FINV(probability, df1, df2) Contoh perhitungan Ftabel adalah Ftabel untuk faktor jenis kertas, df1 = 1 dan df2 = 36. Berdasarkan hasil perhitungan Microsoft excel diperoleh Ftabel = FINV (0.05, 1, 36) = 4,11. Tabel 4. 15 Hasil perhitungan ANOVA data eksperimen Sumber Keragaman A B C AxB AxC BxC AxBxC Error Total

df 1 2 2 2 2 4 4 36 53

F hitung SS MS 457.22 457.22 65.05 2836.05 1418.03 201.76 130.58 65.29 9.29 5.25 2.62 0.37 28.67 14.33 2.04 46.20 11.55 1.64 63.39 15.85 2.25 253.02 7.03


commit to user

IV-22

F tabel 4.11 3.26 3.26 3.26 3.26 2.63 2.63

Hasil ditolak ditolak ditolak diterima diterima diterima diterima

kesimpulan ada pengaruh ada pengaruh ada pengaruh tidak ada pengaruh tidak ada pengaruh tidak ada pengaruh tidak ada pengaruh


digilib.uns.ac.id

Hasil uji ANOVA data eksperimen dengan SPSS dapat dilihat pada tabel 4.16 berikut ini. Tabel 4. 16 Hasil perhitungan ANOVA dengan software SPSS


Penggunaan Fhitung memberikan kesimpulan tentang hasil uji hipotesis analisis variansi. Keputusan yang diambil terhadap hasil analisis variansi data eksperimen untuk gaya tarik dinamis, yaitu: 1. Ditinjau dari faktor jenis kertas (faktor A), nilai Fhitung > Ftabel, sehingga tolak H0 dan simpulkan bahwa jenis kertas berpengaruh signifikan terhadap kekuatan bending. 2. Ditinjau dari faktor kerapatan (faktor B), nilai Fhitung > Ftabel, sehingga tolak H0 dan simpulkan bahwa kerapatan berpengaruh signifikan terhadap kekuatan bending. 3. Ditinjau dari faktor persentase perekat (faktor C), nilai Fhitung > Ftabel, sehingga tolak H0 dan simpulkan bahwa persentase perekat berpengaruh terhadap kekuatan bending. 4. Ditinjau dari interaksi antara faktor jenis kertas (faktor A) dan kerapatan (faktor B), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa interaksi antara faktor jenis kertas (faktor A) dan kerapatan (faktor B) tidak berpengaruh signifikan terhadap kekuatan bending. commit to user

IV-23


digilib.uns.ac.id

5. Ditinjau dari interaksi antara faktor jenis kertas (faktor A) dan persentase perekat (faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa interaksi antara faktor jenis kertas (faktor A) dan persentase perekat (faktor C) tidak berpengaruh signifikan terhadap kekuatan bending. 6. Ditinjau dari interaksi antara faktor kerapatan (faktor B) dan persentase perekat (faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa interaksi antara faktor kerapatan (faktor B) dan persentase perekat (faktor C) tidak berpengaruh signifikan terhadap kekuatan bending. 7. Ditinjau dari interaksi antara faktor jenis kertas (faktor A), kerapatan (faktor B), dan persentase perekat (faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa interaksi antara faktor jenis kertas (faktor A), kerapatan (faktor B) dan persentase perekat (faktor C) tidak berpengaruh signifikan terhadap kekuatan bending. 4.2.3

Uji Student Newman Keuls (SNK) Informasi yang belum diberikan oleh ANOVA, akan diberikan oleh uji

setelah ANOVA dengan menentukan level optimal dari tiap faktor eksperimen. Pengujian yang digunakan adalah uji student newman keuls. Uji Student Newman Keuls (SNK) terhadap kekuatan bending dilakukan untuk semua faktor yang berpengaruh terhadap kekuatan bending berdasarkan hasil uji ANOVA. Pengujian Student Newman Keuls (SNK) dilakukan untuk faktor kerapatan dan persentase perekat, sedangkan untuk faktor jenis kertas tidak dilakukan karena faktor tersebut hanya terdiri dari dua level yang dapat dilihat dari hasil uji ANOVA. 1. Uji SNK Faktor Kerapatan Tabel 4.17 adalah rata-rata kekuatan bending yang dikelompokkan berdasarkan faktor kerapatan, kemudian diurutkan dari nilai terkecil hingga terbesar. Tabel 4. 17 Rata-rata hasil pengukuran kekuatan bending untuk faktor kerapatan kerapatan rata-rata

b1 13.721


b2 21.879

commit to user

IV-24

b3 31.454


digilib.uns.ac.id

Selanjutnya dihitung beberapa nilai untuk keperluan perbandingan SNK, yaitu: a

Mean Square

error

= 7,03

dengan dferror

= 36, diperoleh dari proses

perhitungan uji ANOVA. b

c

Nilai error standar:

SY × j =

MS error k

SY × j =

7,03 = 0,625 18

, k = jumlah data tiap level

Nilai significant ranges untuk α = 0,05 dan n2 = 36 diperoleh dari tabel significant ranges (tabel SNK).

d

P

:

2

3

Range

:

2,86

3,44

Nilai Least Significant Range (LSR) diperoleh dengan mengalikan significant range dengan error standar. Misal LSR p = 2 = 2,86 x 0,625 = 1,787 Nilai Least Significant Range (LSR) secara lengkap adalah sebagai berikut:

e

P

:

2

3

LSR

:

1,787

2,150

Menghitung beda (selisih) rata-rata antar perlakuan (interaksi) secara berpasangan dan membandingkannya dengan nilai LSR. Jika nilai selisih > LSR menyatakan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan antara rata-rata interaksi tersebut. Hasil perhitungan beda antar level adalah sebagai berikut : b3 vs b1 b3 vs b2 b2 vs b1

17.733 9.575 8.158

> > >

2.150 1.787 1.787

Hasil uji SNK tersebut menunjukkan bahwa ada tiga kelompok data yang berbeda dari hasil uji SNK tersebut, yaitu : b1

b2

b3 commit to user

IV-25


digilib.uns.ac.id

2. Uji SNK Faktor Persentase Perekat Tabel 4.18 adalah rata-rata kekuatan bending yang dikelompokkan berdasarkan faktor kerapatan, kemudian diurutkan dari nilai terkecil hingga terbesar. Tabel 4. 18 Rata-rata hasil pengukuran kekuatan bending untuk faktor kerapatan %perekat rata-rata

c1 20.664

c2 21.974

c3 24.416


Selanjutnya dihitung beberapa nilai untuk keperluan perbandingan SNK, yaitu: a

Mean Square

error

= 7,03

dengan dferror

= 36, diperoleh dari proses

perhitungan uji ANOVA. b

c

Nilai error standar:

SY × j =

MS error k

SY × j =

7,03 = 0,625 18

, k = jumlah data tiap level

Nilai significant ranges untuk α = 0,05 dan n2 = 36 diperoleh dari tabel significant ranges (tabel SNK).

d

P

:

2

3

Range

:

2,86

3,44

Nilai Least Significant Range (LSR) diperoleh dengan mengalikan significant range dengan error standar. Misal LSR p = 2 = 2,86 x 0,625 = 4,378 Nilai Least Significant Range (LSR) secara lengkap adalah sebagai berikut:

e

P

:

2

3

LSR

:

1,787

2,150

Menghitung beda (selisih) rata-rata antar perlakuan (interaksi) secara berpasangan dan membandingkannya dengan nilai LSR. Jika nilai selisih > LSR menyatakan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan antara rata-rata commit to user interaksi tersebut. Hasil perhitungan beda antar level adalah sebagai berikut :

IV-26


digilib.uns.ac.id

c3 vs c1 c3 vs c2 c2 vs c1

3.752 2.443 1.310

> > <

2.150 1.787 1.787

Hasil uji SNK tersebut menunjukkan bahwa ada dua kelompok data yang berbeda dari hasil uji SNK tersebut, yaitu : c1 c2

c3

Hal ini berarti tidak terdapat perbedaan yang signifikan antara rata-rata interaksi pada level perekat 2,5% dan 5%. 4.2.4

Pemilihan Desain Panel Komposit Berdasarkan Kekuatan bending Maksimal. Pemilihan desain panel komposit dilakukan dengan mempertimbangkan

kekuatan bending maksimal. Berdasarkan data hasil pengukuran aktual kekuatan bending pada tabel 4.14, diketahui bahwa rata-rata kekuatan bending maksimal sebesar 35,297 kgf/cm2 pada perlakuan a1b3c3, yaitu komposit berbahan dasar kertas HVS dan campuran sabut kelapa dengan rasio kerapatan 5:1 dan persentase perekat sebanyak 7,5% dari total volum spesimen komposit. Kekuatan bending tersebut sudah memenuhi standar minimal kekuatan bending untuk papan serat, yaitu sebesar 5 kgf/cm2. Dengan mempertimbangkan besarnya rata-rata kekuatan bending dari ketiga replikasi, maka desain panel komposit untuk perlakuan a1b3c3 dapat dijadikan rekomendasi untuk pengembangan panel komposit berbahan dasar serat alam. 4.2.5

Uji Serap Bunyi Komposit pada penelitian ini ditujukan untuk aplikasi panel sekat ruangan.

Selain kekuatan mekanis yang tinggi, diharapkan panel sekat ruangan mempunyai kemampuan serap bunyi. Untuk mengetahui koefisien serap bunyi yang dimiliki oleh komposit yang memiliki kekuatan bending maksimal, dilakukan pengujian serap bunyi dengan menggunakan alat uji berupa tabung impedansi 2 mikrofon berdasar standar uji ASTM E1050-98. Spesimen pada pengujian ini berbentuk tabung dengan diameter 10 cm dan tebal 1,5 cm. commit to user

IV-27


digilib.uns.ac.id

Gambar 4. 14 Spesimen uji serap bunyi Sumber: Pengumpulan Data, 2010

Berikut ini adalah grafik koefisien absorpsi hasil pengujian serap bunyi pada frekuensi 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, dan 2000 Hz.

Koefisien Absorbsi

Grafik Koefisien Absorpsi 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 125

250

500

1000

2000

Frekuensi (Hz)

Gambar 4. 15 Grafik koefisien absorpsi Sumber: Pengolahan Data, 2010

Dalam ilmu akustik biasa digunakan frekuensi 500 Hz sebagai acuan. Hal ini disebabkan pada ilmu akustik, umumnya digunakan sistem pengukuran octave bands, yang diidentifikasi oleh frekuensi-frekuensi seperti pada tabel 4.19, yaitu 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, dan 2000 Hz. Dalam range octave bands, frekuensi dibedakan menjadi frekuensi rendah (≤ 250 Hz), sedang (500 Hz s.d. 1000 Hz) dan tinggi (≥ 2000 Hz). Besarnya koefisien absorpsi ditunjukkan oleh tabel berikut:

commit to user

IV-28


digilib.uns.ac.id

Tabel 4. 19 Tabel koefisien absorpsi αs αp αw Frekuensi (Hz) 100 0.00 125 0.00 160 0.01 200 0.06 250 0.11 315 0.13 400 0.17 500 0.23 630 0.35 800 0.46 1000 0.38 1250 0.20 1600 0.14 2000 0.00 2500 0.28 Sumber: Pengolahan Data, 2010

0.00

0.10

0.25

0.25

0.35

0.14

Keterangan: αs = koefisien absorpsi pada frekuensi 1/3 octave bands αp = koefisien absorpsi pada frekuensi octave bands αw = koefisien absorpsi pada frekuensi acuan (500 Hz) Dari tabel 4.19 dapat dilihat bahwa nilai koefisien absorpsi (αw) sebesar 0,25 telah memenuhi standar minimal peredam suara yang ditetapkan oleh ISO 11654:1997(E), yaitu sebesar 0,15. Standar ISO 11654:1997(E) memakai frekuensi tengahan yaitu 500 Hz sebagai acuan penetapan standar redaman bunyi.

commit to user

IV-29


digilib.uns.ac.id

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA ............................. IV-1 4.1 PENGUMPULAN DATA ............................................................ IV-1 4.1.1 Kebutuhan Komposisi Bahan .............................................. IV-1 4.1.2 Proses Pembuatan Spesimen ................................................ IV-3 4.1.3 Dimensi Spesimen dan Nilai Pembebanan Maksimum ....... IV-6 4.1.4 Data Hasil Pengujian Kekuatan Bending ............................. IV-8 4.2 PENGOLAHAN DATA ............................................................... IV-9 4.2.1 Pengujian Data Hasil Perhitungan Kekuatan Bending ........ IV-9 4.2.2 Uji Analisis Variansi (ANOVA) ........................................ IV-18 4.2.3 Uji Student Newman Keuls (SNK) ................................... IV-24 4.2.4 Pemilihan Desain Panel Komposit Berdasarkan Kekuatan bending Maksimal.............................................................. IV-27 4.2.5 Uji Serap Bunyi.................................................................. IV-27

Gambar 4. 1 Proses pengenceran perekat (lem putih) ..................................... IV-3 Gambar 4. 2 Proses menuangkan perekat ........................................................ IV-3 Gambar 4. 3 Proses penambahan air ke dalam kertas ...................................... IV-4 Gambar 4. 4 Proses penghancuran kertas ........................................................ IV-4 Gambar 4. 5 Proses memasukkan serabut kelapa ............................................ IV-4 Gambar 4. 6 Proses pengadukan campuran kertas dan serabut kelapa ............ IV-5 Gambar 4. 7 Proses memasukkan bahan komposit dalam cetakan .................. IV-5 Gambar 4. 8 Pressing bahan komposit menggunakan dongkrak hidrolik ....... IV-5 Gambar 4. 9 Proses pengeringan spesimen dalam oven .................................. IV-6 Gambar 4. 10 Spesimen uji sebelum pembebanan ............................................ IV-6 Gambar 4. 11 Pengujian kekuatan bending spesimen ....................................... IV-6 Gambar 4. 12 Spesimen hasil uji bending ......................................................... IV-7 Gambar 4. 13 Grafik plot residual kekuatan bending ...................................... IV-17 Gambar 4. 14 Spesimen uji serap bunyi .......................................................... IV-28 Gambar 4. 15 Grafik koefisien absorpsi .......................................................... IV-28 commit to user

IV-30


digilib.uns.ac.id

Tabel 4. 1 Kebutuhan bahan komposit (kertas HVS + sabut + perekat).......... IV-1 Tabel 4. 2 Kebutuhan bahan komposit (kertas koran + sabut + lem putih) ..... IV-2 Tabel 4. 3 Data dimensi spesimen dan nilai pembebanan maksimum ............ IV-8 2

Tabel 4. 4 Data kekuatan bending (kgf/cm ) .................................................. IV-9 Tabel 4. 5 Perhitungan uji normalitas perlakuan a 1 b 2 c 1 ............................. IV-10 Tabel 4. 6 Perhitungan uji Kolmogorov-Smirnov perlakuan a 1 b 2 c 1 ............ IV-12 Tabel 4. 7 Hasil perhitungan uji Kolmogorov-Smirnov ................................ IV-12 Tabel 4. 8 Residual data antar level faktor jenis kertas ................................ IV-13 Tabel 4. 9 Hasil perhitungan uji homogenitas faktor jenis kertas.................. IV-15 Tabel 4. 10 Hasil uji Lavene untuk faktor jenis kertas menggunakan SPSS ... IV-15 Tabel 4. 11 Hasil uji homogenitas terhadap faktor jenis kertas, kerapatan, dan persentase perekat ................................................................ IV-15 Tabel 4. 12 Residual data kekuatan bending ................................................... IV-16 Tabel 4. 13 Hasil uji deret menggunakan software SPSS ................................ IV-18 Tabel 4. 14 ANOVA untuk kekuatan bending................................................. IV-19 Tabel 4. 15 Hasil perhitungan ANOVA data eksperimen ............................... IV-22 Tabel 4. 16 Hasil perhitungan ANOVA dengan software SPSS ..................... IV-23 Tabel 4. 17 Rata-rata hasil pengukuran kekuatan bending untuk faktor kerapatan ..................................................................................... IV-24 Tabel 4. 18 Rata-rata hasil pengukuran kekuatan bending untuk faktor kerapatan ..................................................................................... IV-26 Tabel 4. 19 Tabel koefisien absorpsi ............................................................... IV-29

commit to user

IV-31


digilib.uns.ac.id

BAB V ANALISIS HASIL Pada bab ini akan diuraikan analisis dan intepretasi hasil terhadap hasil pengolahan data. Pembahasan diawali dengan analisis proses pembuatan spesimen komposit serap bunyi, analisis hasil pengujian bending, serta analisis hasil uji serap bunyi. Analisis dan interpretasi data dapat dijelaskan dalam sub bab di bawah ini. 5.1

ANALISIS PROSES PEMBUATAN SPESIMEN Data hasil pengujian kekuatan bending dari ketiga replikasi dalam satu

perlakuan yang sama memiliki nilai yang bervariasi. Variasi data tersebut disebabkan proses pembuatan spesimen komposit serap bunyi dilakukan secara manual, mulai dari tahap pemotongan serabut kelapa, penghancuran dan pencampuran bahan, hingga tahap pengepresan dengan dongkrak hidrolik. Pembuatan spesimen secara manual ini berpotensi menimbulkan variabel-variabel error yang sebenarnya tidak ingin diikutsertakan dalam penelitian ini. Berikut adalah beberapa proses yang berpotensi menimbulkan variasi data dalam satu perlakuan: 1. Pemotongan serabut kelapa sepanjang 1 cm dilakukan secara manual dengan menggunakan gunting. Karena proses pemotongan dilakukan secara manual, maka hasil potongan serat tidak semuanya memiliki dimensi panjang yang sama. Diameter serabut kelapa juga tidak sama dikarena serabut kelapa merupakan serat alam dimana dimensinya cenderung beragam (tidak homogen).

commit to user Gambar 5. 1 Serabut kelapa: serat tebal(kiri), serat tipis(kanan) Sumber: Pengolahan Data, 2010.

V-1


digilib.uns.ac.id

Gambar 5.1 tersebut menunjukkan bahwa diameter ketebalan serat berbedabeda meski berasal dari satu buah kelapa yang sama. Ukuran serat dapat mempengaruhi

kekuatan

komposit.

Secara

teoritis

komposit

yang

menggunakan serat panjang akan memberikan nilai penguatan yang lebih efisien dan seragam dibanding serat pendek dikarenakan beban yang terjadi disalurkan secara merata sepanjang serat meskipun dalam prakteknya hal tersebut sulit dicapai dikarenakan sulit didapatkan nilai kekuatan optimum sepanjang serat serta tegangan yang terjadi tidak terbagi merata ke semua serat (Schwart, 1984). Panjang serat kritis dipengaruhi oleh kekuatan dan diameter serat serta kekuatan ikatan serat dengan matriks/perekat (Callister, 2007). 2. Pada proses penghancuran kertas dengan mixer, parameter yang digunakan adalah lamanya waktu pengadukan, yaitu 10 menit untuk kertas HVS dan 15 menit untuk kertas koran tanpa mempertimbangkan kehomogenan butiran serat yang dihasilkan. Pengadukan kertas HVS membutuhkan waktu yang lebih singkat dibanding kertas koran, dikarenakan kertas HVS lebih mudah hancur menjadi serat-serat yang lebih kecil. Pada proses mixing ini sulit untuk memastikan butiran serat-serat kertas memiliki kehalusan yang sama, karena arah pengadukan yang acak. 3. Pada proses memasukkan bahan-bahan yang telah dihancurkan dan dicampur ke dalam cetakan, sangat sulit untuk mengatur dan menjaga agar distribusi serat merata dalam cetakan. Distribusi serat yang kurang merata sebelum dicetak akan menghasilkan dimensi spesimen yang tidak merata setelah spesimen dilepas dari cetakan, sehingga mempengaruhi kekuatan bending saat pengujian. Penyusunan/orientasi serat, konsentrasi serat, dan distribusi serat berpengaruh signifikan terhadap kekuatan komposit berpenguat serat. Keseluruhan sifat mekanis komposit akan lebih baik ketika distribusi serat homogen/merata (Callister, 2007). 4. Proses pengepresan dilakukan dengan dongkrak hidrolik. Untuk menghasilkan spesimen dengan ketebalan 1,5 cm digunakan jangka sorong sebagai alat ukur manual. Pengukuran dilakukan sedikit commit to userdemi sedikit hingga ketebalan

V-2


digilib.uns.ac.id

mencapai 1,5 cm, namun dalam proses ini tidak selalu diperoleh ketebalan tepat 1,5 cm di semua sisi spesimen karena tidak ada elemen dari alat press yang memastikan penutup cetakan selalu dalam keadaan tegak lurus dengan arah penekanan. Pada proses pengepresan ini juga tidak dapat diukur banyaknya lem yang ikut terbuang bersama air. Menurut teori aliran material, material mengalir dibawah pengaruh tekanan dari daerah bertekanan tinggi menuju daerah yang bertekanan rendah. Kecepatan aliran tergantung dari kekentalan/viskositas zat (Ozdemir, 2004). Bubur kertas pada penelitian ini merupakan zat yang memiliki viskositas tinggi, sehingga kecepatan alirannya rendah, sedangkan pada proses pengepresan tidak ada batas waktu yang sama dalam tiap penekanan tuas dongkrak. Hal ini menyebabkan sebagian spesimen komposit memiliki dimensi yang berbeda-beda di tiap sisinya. 5. Proses pengeringan spesimen dilakukan dengan cara membiarkan kandungan air pada spesimen menguap secara alami pada suhu kamar selama tiga hari, kemudian dilakukan post cure ke dalam oven listrik pada suhu 600C selama 60 menit hingga kandungan air ≤13%. Berdasar trial yang dilakukan, semakin kering spesimen maka spesimen semakin kuat, sebaliknya semakin basah spesimen maka akan semakin rapuh/mudah dipatahkan. Namun dalam hal ini sulit untuk menyamakan kandungan air pada tiap spesimen sebelum dilakukan uji bending, karena kadar air spesimen dipengaruhi oleh suhu dan kelembaban udara saat pengeringan alami maupun penyimpanan pada suhu kamar. Pemuaian yang tidak seragam pada tiap bagian spesimen akan menghasilkan struktur yang berbeda pula. 6. Selama proses pembuatan hingga pengujian spesimen, alat-alat ukur yang digunakan tidak mengalami proses kalibrasi. Alat-alat tersebut antara lain timbangan digital, jangka sorong, preasure gauge pada dongkrak hidrolik, moisture meter, dan Universal Testing Machine. Tidak adanya proses kalibrasi secara berkala setelah alat ukur telah lama digunakan mengakibatkan validitas hasil pengukuran kurang terjamin. commit to user

V-3


digilib.uns.ac.id

Selain dari proses pembuatan spesimen, sumber variansi data dapat ditimbulkan oleh sebab-sebab berikut: 1. Pada penelitian ini sumber perolehan limbah kertas dibatasi menurut tempat perolehan limbah, yaitu limbah kertas fotocopy di sekitar kampus UNS, bukan menurut pabrik pembuat kertas. Secara garis besar, proses pembuatan kertas sejenis hampir sama pada setiap pabrik, namun tiap pabrik kertas memiliki komposisi tersendiri dalam memproduksi kertas yang akan menentukan kualitas produk kertas yang dihasilkan dari pabrik tersebut. 2. Kandungan air pada lem PVAc mempengaruhi massa lem yang ditimbang. Meski dalam penelitian ini menggunakan lem dengan satu merk dagang, namun kadar air yang dikandung lem pada saat awal pertama kali membuka kemasan dengan proses membuka kemasan berikutnya akan berbeda, karena semakin sering membuka kemasan maka lem akan semakin sering bersentuhan dengan udara luar yang akan mempengaruhi kadar airnya karena terjadi penguapan. 3. Varietas kelapa dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu kelapa dalam, genjah dan hibrida. Tiap varietas memiliki ketebalan dan panjang serabut kelapa yang berbeda-beda yang akan mempengaruhi kekuatan serabut kelapa. Serabut kelapa pada penelitian ini diambil dari limbah perkebunan kelapa di daerah Kebumen, Jawa Tengah. Penggunaan serabut tidak dibedakan atas jenis varietas kelapa, sehingga tidak dapat dipastikan bahwa limbah serabut kelapa yang digunakan dalam penelitian ini memiliki karakteristik dan kekuatan yang sama yang akan mempengaruhi kekuatan komposit yang dihasilkan.. 5.2

ANALISIS HASIL UJI BENDING Analisis hasil uji bending meliputi analisis mengenai kekuatan bending

komposit panel serap bunyi, analisis pengaruh faktor jenis kertas, kerapatan, persentase perekat serta interaksi dua faktor maupun ketiga faktor terhadap kekuatan bending dan analisis patahan spesimen.

commit to user

V-4


5.2.1

digilib.uns.ac.id

Analisis Kekuatan Bending Komposit Panel serap bunyi Berdasarkan pengujian bending menggunakan mesin Universal Testing

Machine diperoleh data pembebanan maksimal. Data-data dari pengujian kemudian dimasukkan dalam persamaan untuk memperoleh besarnya kekuatan bending. Hasil pengujian bending komposit berbahan dasar limbah kertas dan serabut kelapa pada 18 perlakuan ditunjukkan oleh grafik berikut. Grafik Perbandingan Nilai Bending Komposit dengan Standar SNI 01-4449-2006 dan Standar Euro MDF Board (EMB)

nilai bending (kgf/cm2)

40.00 30.00

Nilai Bending

20.00

Standar SNI

10.00

Standar EMB

0.00 1

3

5

7

9

11

13

15

17

perlakuan ke-

Gambar 5. 2 Grafik perbandingan kekuatan bending dengan SNI 01-4449-2006 dan Standar Euro MDF Board (EMB) Sumber: Pengolahan Data, 2010

Gambar 5.2 menunjukkan grafik nilai kekuatan bending komposit yang berada di atas garis standar nilai bending papan serat berdasar SNI 01-4449-2006. Hal ini berarti rata-rata hasil pengujian bending dari ketiga replikasi pada seluruh perlakuan (18 perlakuan) telah memenuhi standar SNI 01-4449-2006 yaitu sebesar 5 kgf/cm2. Namun kekuatan bending komposit pada penelitian ini masih berada di bawah nilai bending minimum menurut standar Euro MDF Board (EMB), yaitu sebesar 38 kgf/cm2. Nilai kekuatan bending terbesar pada perlakuan ke-9, yaitu komposit berbahan campuran kertas HVS dan serabut kelapa, kerapatan 5:1 dan persentase perekat 7,5% dengan nilai 35,30 kgf/cm2 dan yang terendah pada eksperimen ke-10, yaitu komposit berbahan kertas koran dan serabut kelapa, kerapatan 3:1 dan persentase perekat 2,5% dengan nilai 9,62 kgf/cm2. 5.2.2

Analisis Faktor Jenis Kertas Hasil uji ANOVA untuk faktor jenis kertas menunjukkan bahwa faktor

jenis kertas berpengaruh terhadap kekuatan bending. Penggunaan kertas HVS commit to user kekuatan bending lebih besar sebagai bahan penyusun komposit menghasilkan

V-5


digilib.uns.ac.id

dibanding penggunaan kertas koran. Besarnya kekuatan bending komposit dari kedua jenis kertas disajikan dalam gambar 5.3 berikut ini.


Grafik Kekuatan Bending Berdasar Jenis Kertas 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0.000 HVS

koran Jenis Kertas

Gambar 5. 3 Grafik kekuatan bending berdasar jenis kertas Sumber: Pengolahan Data, 2010

Dari Gambar 5.3 diketahui rata-rata kekuatan bending komposit berbahan dasar kertas HVS sebesar 25,261 kgf/cm2, sedangkan untuk bahan kertas koran sebesar 19,441 kgf/cm2. Hasil ini berbeda dengan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Grigoriou (2003) yang menyatakan bahwa komposit berbahan kertas koran menghasilkan kekuatan bending lebih besar dibanding bahan kertas HVS. Hal ini dikarenakan pada penelitian ini kertas HVS lebih mudah dihancurkan dibanding kertas koran. Selain itu, serat kertas koran sukar bercampur dengan serabut kelapa dan cenderung menggumpal dengan sesama serat koran, sehingga ikatan antara serat kertas dengan serabut kelapa cenderung lebih rendah dan menghasilkan komposit yang lebih rapuh. Rendahnya kemampuan ikat serat koran dikarenakan koran termasuk jenis kertas yang berasal dari pulp mekanis yang tidak mengalami proses kimia sehingga masih mengandung banyak lignin yang ditandai dari warna kertas koran yang gelap (Peel, 1999). Lignin merupakan zat yang terkandung dalam kayu berfungsi untuk mempererat serat-serat menjadi satu dan menjadikan permukaan kayu menjadi licin. Karena sifatnya yang licin, maka kandungan lignin yang tinggi pada kertas koran menjadikan serat koran sukar bersatu dengan serabut kelapa. 5.2.3

Analisis Faktor Kerapatan

Hasil uji ANOVA untuk faktor kerapatan menunjukkan bahwa faktor commit tobending user dan berdasarkan hasil uji SNK kerapatan berpengaruh terhadap kekuatan

V-6


digilib.uns.ac.id

diketahui bahwa tiap peningkatan level kerapatan berpengaruh signifikan terhadap kekuatan bending. Semakin tinggi kerapatan komposit, semakin tinggi kekuatan bendingnya. Peningkatan kekuatan bending berdasarkan tingkat kerapatan ditunjukkan pada gambar 5.4 berikut ini. Grafik Kekuatan Bending Berdasar Kerapatan nilai bending (kgf/cm2)

40.000 30.000 20.000 10.000 0.000 3:1

4:1

5:1

Kerapatan

Gambar 5. 4 Grafik kekuatan bending berdasar kerapatan Sumber: Pengolahan Data, 2010

Dari Gambar 5.4 diketahui rata-rata kekuatan bending komposit dengan kerapatan 3:1 yaitu sebesar 13,721 kgf/cm2, kerapatan 4:1 sebesar 21,879 kgf/cm2, kerapatan 5:1 sebesar 31,454 kgf/cm2. Hasil ini sejalan dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Subyakto dan Prasetyo (1996) serta Arbintarso dan Wibowo (2008) yang menyatakan bahwa kerapatan mempengaruhi kekuatan bending komposit. Secara teori, porositas mempengaruhi kekuatan bending karena poripori mengurangi area perlintasan/penyaluran beban antar serat. Semakin besar fraksi volum pori akan semakin menurunkan kekuatan bending komposit (Callister, 2001). 5.2.4

Analisis Faktor Persentase Perekat Hasil uji ANOVA untuk faktor persentase perekat menunjukkan bahwa

faktor tersebut berpengaruh terhadap kekuatan bending. Semakin tinggi persentase perekat, semakin tinggi kekuatan bendingnya. Sedangkan dari hasil uji SNK diketahui bahwa peningkatan kekuatan bending dari persentase perekat 2,5% ke 5% tidak signifikan. Peningkatan kekuatan bending yang signifikan terjadi saat perpindahan dari level persentase perekat 2,5% menuju ke level 7,5% sehingga untuk penelitian berikutnya sebaiknya memperlebar jarak antar level persentase perekat agar perbedaan nilai kekuatan dapat terlihat. Peningkatan commit to bending user

V-7


digilib.uns.ac.id

kekuatan bending berdasarkan fraksi volum perekat ditunjukkan pada gambar 5.5 berikut ini.


Grafik Kekuatan Bending Berdasar Persentase Perekat 26.000 24.000 22.000 20.000 18.000 2.5%

5%

7.5%

Persentase Perekat

Gambar 5. 5 Grafik kekuatan bending berdasar persentase perekat Sumber: Pengolahan Data, 2010

Dari Gambar 5.5 diketahui rata-rata kekuatan bending komposit dengan perekat 2,5% yaitu sebesar 20,664 kgf/cm2, perekat 5% sebesar 21,974 kgf/cm2, perekat 7,5% sebesar 24,416 kgf/cm2. Hasil ini sejalan dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Grigoriou (2003), serta Tse dan Choong (2000) yang menyatakan bahwa persentase perekat mempengaruhi kekuatan bending komposit. Kegunaan matriks (perekat) dalam komposit adalah untuk mengikat serat menjadi satu dan mentransfer beban ke serat. Hal ini akan menghasilkan kekakuan dan membentuk struktur komposit. Di dalam kertas sendiri telah terkandung bahan perekat antar serat kertas, kandungan perekat ini berbeda pada tiap pabrik yang akan mempengaruhi kualitas kekuatan produk kertas yang diproduksi. Penambahan perekat lem PVAc dalam penelitian ini dimaksudkan untuk mensubstitusi kandungan perekat kertas yang ikut terbuang pada saat proses pengepresan, juga untuk menambah daya ikat antara serat kertas dengan serabut kelapa. 5.2.5

Analisis Interaksi Faktor Jenis Kertas dan Kerapatan Selain faktor jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat tersebut yang

diuji, maka diuji pula apakah ada interaksi yang terjadi antar faktor-faktor tersebut. Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa tidak terjadi interaksi antara faktor jenis kertas dengan kerapatan komposit. Hubungan antara faktor jenis kertas dengan kerapatan komposit dapat dilihat pada gambar berikut ini. commit to user

V-8


digilib.uns.ac.id


Grafik Interaksi Faktor Jenis Kertas vs Kerapatan 40.000 30.000 level a1=HVS

20.000

level a2=koran

10.000 0.000 3:1

4:1

5:1

Kerapatan

Gambar 5. 6 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor jenis kertas dan kerapatan Sumber: Pengolahan Data, 2010

Dari Gambar 5.6 terlihat bahwa kedua garis nyaris sejajar dan linier, dimana kenaikan level kerapatan (dari 3:1 hingga 5:1) pada kertas HVS dan pada kertas koran sama-sama menghasilkan kenaikan kekuatan bending, sehingga dapat dikatakan tidak terjadi interaksi antara faktor jenis kertas dengan kerapatan pada level-level tersebut. Jika perubahan dalam satu faktor menghasilkan perubahan variabel respon yang sama pada satu level dengan level lainnya pada faktor lain, maka dapat disimpulkan tidak ada interaksi antara kedua faktor tersebut (Hicks, 1993). 5.2.6

Analisis Interaksi Faktor Jenis Kertas dan Persentase Perekat Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa tidak terjadi interaksi antara faktor

jenis kertas dengan persentase perekat. Hubungan antara faktor jenis kertas dengan persentase perekat dapat dilihat pada gambar berikut ini.


Grafik Interaksi Faktor Jenis Kertas vs Persentase Perekat 30.000 20.000

level a1=HVS

10.000

level a2=koran

0.000 2.5%

5%

7.5%

% perekat

Gambar 5. 7 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor commit to user perekat. jenis kertas dan persentase Sumber: Pengolahan Data, 2010

V-9


digilib.uns.ac.id

Dari Gambar 5.7 terlihat bahwa kenaikan level persentase perekat (dari 2,5% hingga 7,5%) pada kertas HVS dan pada kertas koran sama-sama menghasilkan kenaikan kekuatan bending. Meski kenaikan kekuatan bending pada kertas HVS dan kertas koran tidak sama (kedua garis tidak sejajar), namun berdasar hasil uji ANOVA perbedaan tersebut tidak signifikan, sehingga dapat disimpulkan tidak terjadi interaksi antara faktor jenis kertas dengan persentase perekat pada level-level tersebut. 5.2.7

Analisis Interaksi Faktor Kerapatan dan Persentase Perekat Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa tidak terjadi interaksi antara faktor

kerapatan dengan persentase perekat. Hubungan antara faktor kerapatan dengan persentase perekat dapat dilihat pada gambar berikut ini.


Grafik Interaksi Faktor kerapatan vs Persentase Perekat 40.000 30.000

kerapatan 3:1

20.000

kerapatan 4:1

10.000

kerapatan 5:1

0.000 2.5%

5%

7.5%

% perekat

Gambar 5. 8 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor kerapatan dan persentase perekat. Sumber: Pengolahan Data, 2010 Dari Gambar 5.8 terlihat kenaikan level persentase perekat (dari 2,5% hingga 7,5%) pada kerapatan 4:1 dan kerapatan 5:1 sama-sama menghasilkan kenaikan kekuatan bending. Hasil yang berbeda terdapat pada kerapatan 3:1, dimana kenaikan persentase perekat dari 2,5% ke 5% menghasilkan kenaikan kekuatan bending, sedangkan kenaikan persentase perekat dari 5% ke 7,5% menghasilkan penurunan kekuatan bending. Meski pola perubahan kekuatan bending pada level kerapatan 3:1 berbeda dengan level lainnya, namun berdasar hasil uji ANOVA perbedaan tersebut tidak signifikan, sehingga dapat disimpulkan tidak terjadi interaksi antara faktor kerapatan dengan persentase perekat pada commit to user level-level tersebut.

V-10


5.2.8

digilib.uns.ac.id

Analisis Interaksi Faktor Jenis Kertas, Kerapatan dan Persentase Perekat Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa tidak terjadi interaksi antara faktor

jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat. Hubungan antar faktor-faktor tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini.


Grafik Interaksi Faktor Kerapatan vs Persentase Perekat Pada Kertas HVS 40.000 30.000

kerapatan 3:1

20.000

kerapatan 4:1 kerapatan 5:1

10.000 0.000 2.5%

5%

7.5%

% perekat

Gambar 5. 9 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor kerapatan dan persentase perekat pada HVS. Sumber: Pengolahan Data, 2010


Grafik Interaksi Faktor Kerapatan vs Persentase Perekat Pada Kertas Koran 40.000 30.000

kerapatan 3:1

20.000

kerapatan 4:1 kerapatan 5:1

10.000 0.000 2.5%

5%

7.5%

% perekat

Gambar 5. 10 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor kerapatan dan persentase perekat pada koran. Sumber: Pengolahan Data, 2010

Dari Gambar 5.9 dan 5.10 terlihat kenaikan level persentase perekat (dari 2,5% hingga 7,5%) pada kerapatan 3:1, 4:1 dan 5:1 sama-sama menghasilkan kenaikan kekuatan bending baik pada komposit berbahan dasar commit to user HVS maupun koran, kecuali pada komposit HVS dengan kerapatan 3:1, dimana

V-11


digilib.uns.ac.id

kenaikan persentase perekat dari 2,5% ke 5% menghasilkan kenaikan kekuatan bending, sedangkan kenaikan persentase perekat dari 5% ke 7,5% menghasilkan penurunan kekuatan bending. Meski pola perubahan kekuatan bending komposit HVS pada level kerapatan 3:1 berbeda dengan level lainnya baik pada komposit HVS maupun koran, namun berdasar hasil uji ANOVA perbedaan tersebut tidak signifikan, sehingga dapat disimpulkan tidak terjadi interaksi antar faktor jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat pada level-level tersebut. 5.2.9

Analisis Struktur Patahan Kegagalan bending dapat terjadi karna serat yang patah atau serat yang

keluar/lepas dari matriks (Hosford, 2005). Mekanisme penguatan yang dilakukan serat acak terhadap spesimen sebelum terjadi patahan pada saat dilakukan uji bending cenderung estafet atau saling bergantian. Apabila serat satu sudah mencapai panjang kritis dan patah, selanjutnya akan ditahan oleh serat yang lain. Sehingga penampang patahan papan serat tidak halus/rata dan cenderung berbentuk zigzag seperti pada gambar 5.11 dan 5.12. Panjang serat kritis berbeda satu sama lain, dipengaruhi oleh kekuatan dan diameter serat serta kekuatan ikatan serat dengan matriks/perekat (Callister, 2007). 10 mm

Fiber pull out

Fiber pull out

Gambar 5. 11 Struktur patahan spesimen komposit HVS Sumber:Pengolahan Data, 2010.

commit to user

V-12


digilib.uns.ac.id

10 mm

Fiber pull out

Fiber pull out

Gambar 5. 12 Struktur patahan spesimen komposit koran Sumber:Pengolahan Data, 2010.

Jenis patahan pada permukaan spesimen komposit pada gambar 5.11 dan 5.12 tersebut adalah fiber pull out yang ditandai dengan keluarnya serabut kelapa pada permukaan patahan. Fiber pull out dapat terjadi karena kekuatan matrik mengikat serat lebih rendah dibanding kekuatan serat itu sendiri. Jika matrik dapat mengikat serat dengan kuat melebihi kekuatan serat, maka jenis patahan yang terbentuk adalah fiber break yang ditandai dengan patahnya serat pada permukaan patahan (Hosford, 2005). Penampang patahan yang berserabut menunjukkan bahwa spesimen komposit pada penelitian ini bersifat ulet, baik pada komposit berbahan dasar kertas koran maupun kertas HVS. Namun struktur patahan pada komposit berbahan kertas koran cenderung lebih berserabut dikarenakan serat-serat koran yang sukar bersatu dengan serabut kelapa dan cenderung menggumpal yang disebabkan kandungan lignin yang tinggi pada kertas koran. Hal ini mengakibatkan ikatan antar serat tersebut kurang kuat dibanding komposit berbahan kertas HVS. 5.3

ANALISIS HASIL UJI SERAP BUNYI Uji serap bunyi pada penelitian ini digunakan sebagai validasi apakah

komposit panel serap bunyi yang memiliki kekuatan bending tertinggi masih mempunyai kemampuan serap bunyi. Pengujian serap bunyi dilakukan pada spesimen komposit yang memiliki kekuatan bending tertinggi, yaitu pada commit to user perlakuan a1b3c3 (komposit berbahan dasar kertas HVS dengan campuran sabut

V-13


digilib.uns.ac.id

kelapa, rasio kerapatan 5:1 dan persentase perekat 7,5%). Hasil pengujian serap bunyi dengan menggunakan alat uji berupa tabung impedansi 2 mikrofon menghasilkan nilai koefisien absorpsi (αw) sebesar 0,25 pada frekuensi tengah (500 Hz) yang dijadikan acuan penetapan standar koefisien absorpsi. Nilai koefisien absorpsi yang dihasilkan dari komposit dengan kekuatan bending tertinggi tersebut masih memenuhi standar minimal nilai koefisien absorpsi yang ditetapkan oleh ISO 11654:1997(E) yaitu sebesar 0,15. Grafik Perbandingan Koefisien Serap Bunyi Bahan Bangunan komposit kertas+sabut

koefisien serap bunyi

1.00

glasswool

0.80

rockwool

0.60

panel kayu

0.40

plywood

0.20

gypsum

0.00

standar ISO 125

250

500

1000

2000

Frekuensi (Hz)

Gambar 5. 13 Grafik perbandingan koefisien serap bunyi bahan bangunan Sumber:Pengolahan Data, 2010.

Berdasar gambar 5.13 pada frekuensi acuan (500 Hz), komposit serap bunyi pada penelitian ini memiliki koefisien absorpsi bunyi lebih tinggi dibanding panel kayu, plywood dan gypsum, namun masih di bawah glasswool dan rockwool. Nilai koefisien absorpsi tertinggi ada pada frekuensi 1000 Hz dengan nilai 0,35, sedangkan untuk frekuensi rendah (≤ 250 Hz) dan frekuensi tinggi (≥ 2000 Hz) nilai koefisien absorpsi bunyi rendah, yaitu di bawah 0,15. Rentang frekuensi 1000 Hz masih termasuk dalam kategori frekuensi sedang, oleh karena itu komposit panel serap bunyi pada penelitian ini cocok diaplikasikan sebagai panel sekat untuk ruangan dengan rentang frekuensi sedang.

commit to user

V-14


digilib.uns.ac.id

BAB V ANALISIS HASIL....................................................................................... V-1 5.1 ANALISIS PROSES PEMBUATAN SPESIMEN.............................. V-1 5.2 ANALISIS HASIL UJI BENDING...................................................... V-4 5.2.1 Analisis Kekuatan Bending Panel Komposit .............................. V-5 5.2.2 Analisis Faktor Jenis Kertas ........................................................ V-5 5.2.3 Analisis Faktor Kerapatan ........................................................... V-6 5.2.4 Analisis Faktor Persentase Perekat ............................................. V-7 5.2.5 Analisis Interaksi Faktor Jenis Kertas dan Kerapatan ................ V-8 5.2.6 Analisis Interaksi Faktor Jenis Kertas dan Persentase Perekat ... V-9 5.2.7 Analisis Interaksi Faktor Kerapatan dan Persentase Perekat .... V-10 5.2.8 Analisis Interaksi Faktor Jenis Kertas, Kerapatan dan Persentase Perekat ..................................................................... V-11 5.2.9 Analisis Struktur Patahan .......................................................... V-12 5.3 ANALISIS HASIL UJI SERAP BUNYI ........................................... V-13

Gambar 5. 1 Serabut kelapa: serat tebal(kiri), serat tipis(kanan) ........................ V-1 Gambar 5. 2 Grafik perbandingan kekuatan bending dengan SNI 01-4449-2006 V-5 Gambar 5. 3 Grafik kekuatan bending berdasar jenis kertas .............................. V-6 Gambar 5. 4 Grafik kekuatan bending berdasar kerapatan ................................. V-7 Gambar 5. 5 Grafik kekuatan bending berdasar persentase perekat ................... V-8 Gambar 5. 6 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor ........................ V-9 Gambar 5. 7 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor ........................ V-9 Gambar 5. 8 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor ...................... V-10 Gambar 5. 9 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor ...................... V-11 Gambar 5. 10 Grafik kekuatan bending berdasar interaksi faktor .................... V-11 Gambar 5. 11 Struktur patahan spesimen komposit HVS ................................ V-12 Gambar 5. 12 Struktur patahan spesimen komposit koran ............................... V-13 Gambar 5. 13 Grafik perbandingan koefisien serap bunyi bahan bangunan .... V-14

commit to user

V-15


digilib.uns.ac.id

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini membahas tentang kesimpulan yang diperoleh berdasar pengolahan data dan pembahasan mengenai faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kekuatan bending kompoit serap bunyi berbahan dasar limbah kertas dan serabut kelapa, serta usulan atau saran untuk pengembangan penelitian lebih lanjut. Penjelasan dari kesimpulan dan saran tersebut diuraikan pada subbab berikut ini. 6.1

KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut: 1. Faktor jenis kertas berpengaruh terhadap kekuatan bending dimana kompoit serap bunyi berbahan dasar kombinasi kertas HVS dan serabut kelapa memiliki nilai kekuatan bending lebih tinggi dibanding kompoit serap bunyi berbahan dasar kombinasi kertas koran dan serabut kelapa. 2. Faktor kerapatan berpengaruh terhadap kekuatan bending dimana semakin tinggi tingkat kerapatan, maka nilai kekuatan bending semakin meningkat. 3. Faktor persentase perekat dari 2,5% hingga 7,5% berpengaruh terhadap kekuatan bending dimana semakin besar persentase perekat, maka nilai kekuatan bending semakin meningkat. 4. Tidak ada pengaruh interaksi antar faktor yang mempengaruhi kekuatan bending kompoit serap bunyi berbahan dasar limbah kertas dan serabut kelapa. 5. Kekuatan bending tertinggi diperoleh pada spesimen kompoit serap bunyi berbahan dasar kombinasi kertas HVS dan serabut kelapa dengan kerapatan 5:1 dan persentase perekat 7,5%, yaitu sebesar 35,297 kgf/cm2 dan telah memenuhi standar minimal kekuatan bending papan serat menurut SNI 014449-2006. 6.2

SARAN

Saran yang dapat diberikan berdasarkan hasil penelitian untuk langkah commit to user pengembangan atau penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut: VI-1


digilib.uns.ac.id

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai keseragam serabut kelapa ditinjau dari jenis varietas kelapa untuk mengurangi variansi hasil pengujian. 2. Perlu dilakukan prosedur penelitian yang lebih teliti meliputi pemilihan bahan, proses pembuatan spesimen dan alat ukur untuk meningkatkan validitas data hasil pengukuran. 3. Diharapkan untuk penelitian selanjutnya ditemukan bagaimana cara perlakuan serat untuk meningkatkan daya ikat serat sehingga menghasilkan ikatan antar serat dan matrik yang semakin kuat. 4. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kemampuan serap bunyi komposit dari berbagai kombinasi dan persentase bahan yang berbeda.

commit to user VI-2


digilib.uns.ac.id

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... VI-1 6.1 KESIMPULAN ............................................................................. VI-1 6.2 SARAN ......................................................................................... VI-1

commit to user VI-3

PENGARUH FAKTOR JENIS KERTAS, KERAPATAN DAN

Recommend Documents