PENGARUH PERENDAMAN NaOH TERHADAP KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT SANDWICH BAMBU KERTAS YANG BERSIFAT SERAP BISING

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PENGARUH PERENDAMAN NaOH TERHADAP KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT SANDWICH BAMBU KERTAS YANG BERSIFAT SERAP BISING

Tugas Akhir Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

GIRINDRA WAHYU MUKTI I 1307009

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012 commit to user


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ....…………………………………….……….............

i

HALAMAN PENGESAHAN……………………………………………….

ii

HALAMAN VALIDASI…………………………………………………….

iii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH…………..

iv

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH……………….

v

KATA PENGANTAR……………………………………………………….

vi

ABSTRAK…………………………………………………………………… viii ABSTRACT………………………………………………………………….

ix

DAFTAR ISI…………………………………………………………............

x

DAFTAR TABEL…………………………………………………………… xiii DAFTAR GAMBAR…………………………………………………….…..

xiv

DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………….………..

xv

BAB I

PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG MASALAH .......................................

I-1

1.2 PERUMUSAN MASALAH....................................................... I-3 1.3 TUJUAN PENELITIAN ........................................................

I-3

1.4 MANFAAT PENELITIAN.....................................................

I-3

1.5 BATASAN MASALAH ........................................................

I-4

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN.................................................

I-4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 KOMPOSIT............................................................................... II-1 2.1.1 Jenis-jenis Komposit...................................................... II-2 2.2 UJI IMPAK................................................................................ II-4 2.2.1

Keuletan dan perpatahan................................................ II-7

2.3 PERANCANGAN EKSPERIMEN............................................ II-7 2.3.1 Faktor Eksperimen ..................................................... II-10 2.3.2

Uji Normalitas, Homogenitas dan Independensi commit to user data ............................................................................. II-10

x


digilib.uns.ac.id

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 KERANGKA METODE PENELITIAN................................ III-1 3.2 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN ..............................

III-3

3.3 ORIENTASI PENELITIAN ...................................................

III-3

3.4 PERANCANGAN EKSPERIMEN ........................................ III-3 3.4.1

Tahap Perencanaan (planning phase) ........................

III-4

3.4.2

Tahap Design Phase ...................................................

III-6

3.5 PENGUMPULAN DATA....................................................... III-7 3.5.1

Pembuatan Spesimen Uji ...........................................

III-7

3.5.2

Uji Impak Charpy ....................................................... III-12

3.6 PENGOLAHAN DATA.......................................................... III-14 3.6.1 Uji Normalitas, Homogenitas dan Independensi ....... III-14 3.6.2

Uji Anova ................................................................... III-17

3.6.3

Pemilihan desain panel komposit ............................... III-17

3.6.4

Uji Serap Bunyi .......................................................... III-17

3.7 ANALISIS HASIL ................................................................ III-18 3.8 KESIMPULAN DAN SARAN .............................................. III-18

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 4.1 PENGUMPULAN DATA

................................................

IV-1

4.1.1 Dimensi Spesimen ......................................................

IV-1

4.1.2 Uji Impak Spesimen ...................................................

IV-1

4.2 PENGOLAHAN DATA .........................................................

IV-5

4.2.1 Uji Asumsi Dasar .......................................................

IV-5

4.2.2 Uji Normalitas ............................................................

IV-5

4.2.3 Uji Homogenitas ........................................................

IV-8

4.2.4 Uji Independensi ........................................................ IV-13 4.2.5 Uji ANOVA ................................................................ IV-14 4.2.6 Pemilihan Desain Panel Komposit ............................. IV-17 4.2.7 Uji Serap Bunyi .......................................................... IV-17 commit to user

xi


digilib.uns.ac.id

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL 5.1 ANALISIS HASIL UJI IMPAK..............................................

V-1

5.1.1 Analisis Kekuatan Impak Berdasarkan Faktor Perendaman ................................................................

V-1

5.1.2 Analisis Kekuatan Impak Berdasarkan Faktor Komposisi resin dengan bambu ....................................................

V-2

5.2 ANALISIS UJI SERAP BUNYI .............................................

V-3

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 KESIMPULAN....................................................................... VI-1 6.2 SARAN ................................................................................... VI-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

commit to user

xii


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK Girindra Wahyu Mukti, NIM : I 1307009. PENGARUH PERENDAMAN NaOH TERHADAP KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT SANDWICH BAMBU KERTAS YANG BERSIFAT SERAP BISING Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri Fakultas teknik, Universitas Sebelas Maret, Desember 2011. Serat alam yang berasal dari serat bambu dimanfaatkan untuk pembuatan skin sebagai pemerkuat core dari limbah kertas HVS yang telah diteliti sebelumnya pada tahun 2010 dimaksudkan untuk memperkuat core komposit menjadi komposit sandwich yang digunakan sebagai penyekat ruang. Pembuatan komposit sandwich ini dibuat dengan dua tahapan, yang pertama dengan membuat core dari kertas HVS dengan perekat lem kanji dengan metode cetak tekan hidrolis dengan pemadatan 4 : 1 yang diperoleh dari penelitian terdahulu. Tahapan kedua dengan membuat skin dari serat bambu dianyam terlebih dahulu, kemudian direndam pada NaOH. Perendaman NaOH dimaksudkan untuk menghilangkan zat lilin yang terkandung dalam bambu dimaksudkan untuk memperkuat daya rekat resin. Setelah dilakukan perendaman dengan NaOH dilakukan penambahan resin pada serat bambu dengan sisitem hand lay-up dengan rasio komposisi untuk skin pejal pada bagian belakan core 20% bambu dan 80% resin serta 30% bambu dan 70% resin dan untuk bagian depan dengan komposisi 70% bambu dan 30% resin. Pengujian impaknya menggunakan ASTM D : 5942-96 dan uji serap bisingnya ASTM E 1050-98. Hasil penelitian menunjukkan komposisi resin terhadap bambu dan perendaman NaOH berpengaruh terhadap kekuatan impak. Hasil impak teringgi terdapat pada perndaman 30 menit dan pada komposisi resin 20% bambu dan 80% resin pada bagian belakang serta 30% resin dan 70% bambu dan untuk bagian depan dengan nilai 31,1 x 10-3 J/mm2. Untuk hasil serap bunyi Koefisien serap bunyi diukur pada frekuensi audiosonik pada frekuensi 20 Hz, 100 Hz, 200 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 5000 Hz, 10000 Hz dan 20000 Hz. Spesimen komposit ini pada frekuensi 1000 Hz memiliki nilai α = 0.40 dan pada center frekuensi 2000 Hz α = 0.523. Kata Kunci :komposit sandwich serap bising, desain eksperimen faktorial, uji impak, uji serap bunyi. xv + 76 halaman; 17 tabel; 20 gambar; 4 lampiran, Daftar pustaka: 33(1984-2010)

commit to user viii


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT Girindra Wahyu Mukti, NIM : I 1307009. EFFECT OF NaOH IMMERSION IMPACT STRENGTH SANDWICH COMPOSITE BAMBOO PAPER THAT IS NOISE ABSORBER. Thesis. Surakarta: Department of Industrial Engineering Faculty of engineering, University Sebeas March, December 2011. Natural fiber derived from bamboo fibers used to manufacture skin as pemerkuat core of HVS paper waste that has been investigated earlier in 2010 intended to strengthen the composite sandwich core composites are used as a room divider. Manufacture of composite sandwich is made with two stages, first by making the core of HVS paper with adhesive glue starch by the method of printing press with a hydraulic compaction 4: 1 which is obtained from previous studies. Manufacture of composite sandwich is made with two stages, first by making the core of HVS paper with adhesive glue starch by the method of printing press with a hydraulic compaction 4: 1 which is obtained from previous studies. The second stage by making the skin of plaited bamboo fibers first, then soaked in NaOH. Immersion NaOH intended to eliminate the substances contained in bamboo candles are meant to reinforce the adhesive resin. After soaking with the addition of NaOH in bamboo fiber resin with sisitem hand lay-up with the ratio of composition to the skin on the back of solid core of 20% bamboo and 80% resin and 30% bamboo and 70% resin and to the front with a composition of 70% bamboo and 30% resin. Impak testing using ASTM D: 5942-96 and noise absorption test ASTM E 105098. The results showed the resin composition of bamboo and NaOH immersion effect on impact strength. The results contained in the impact teringgi perndaman 30 minutes and the resin composition of 20% bamboo and 80% resin in the back and 30% resin and 70% bamboo and to the front with a value of 31.1 x 10-3 J/mm2. For the results of sound absorption coefficient of sound absorption is measured at a frequency audiosonik at a frequency 20 Hz, 100 Hz, 200 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 5000 Hz, 10000 Hz and 20000 Hz. This composite specimen at a frequency of 1000 Hz has a value of α = 0.40 and the center frequency of 2000 Hz α = 0523. Kata Kunci : sandwich composite is absorber noise, factoria eksperimen design, ompact test, sound absorption. xv + 76 pages; 17 tables; 20 pictures; 4 appendices, bibliography: 33(1984-2010)

commitixto user


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini diuraikan beberapa hal pokok mengenai penelitian ini, yaitu latar belakang penelitian, identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, serta sistematika pembahasan. 1.1 LATAR BELAKANG Komposit merupakan rangkaian dua atau lebih bahan yang digabung menjadi satu bahan secara mikroskopis dimana bahan pembentuknya masih terlihat seperti aslinya dan memiliki hubungan kerja diantaranya sehingga mampu menampilkan sifat-sifat yang diinginkan (Mikell, 1996). Agar komposit mampu menahan beban yang lebih berat, maka perlu adanya komposit sandwich (Diharjo dkk., 2005). Komposit

sandwich

adalah

jenis

komposit

yang

dibuat

dengan

cara

menggabungkan material komposit yang sudah jadi secara berlapis dan ditambahkan core (inti) diantara lapisan material komposit (face) tersebut (Diharjo dkk., 2005). Dengan demikian perlu dipikirkan bahan skin yang sesuai untuk core komposit kertas HVS yang memiliki sifat serap bising tersebut. Menurut Najib (2009) bahan pembuat komposit yang sedang dikembangkan adalah komposit serat alam dibanding serat gelas. Komposit dari serat alam dibagi menjadi tiga bagian antara lain, serat alam dari tumbuhan, serat alam dari hewan, dan serat alam dari mineral. Serat alam lebih dipilih di karenakan memiliki keunggulan dibandingkan dengan serat gelas, diantaranya memiliki kekuatan spesifik yang sesuai, murah, ketangguhan tinggi, sifat termal yang baik, mengurangi keausan alat, mudah dipisahkan, meningkatkan energy recovery, dan dapat terbiodegradasi. Bahan dari serat alam yang

dipilih untuk digunakan

sebagai bahan skin adalah bahan serat alam dari tumbuhan, termasuk jenis tumbuhan bambu. Dipilihnya bambu sebagai bahan serat alam untuk membuat skin dikarenakan sifat bambu yang mudah didapat, bentuk serat bambu yang panjang beruas-ruas serta ringan maka bambu lebih dipilih dari serat alam lainnya sebagai salah satu penyusun material komposit sandwich berbahan dasar core dari kertas HVS yang telah diteliti Maryani (2010) yang memiliki nilai impak commit to user I-1


maksimal sebesar 9,51 x 10-3

digilib.uns.ac.id

J/mm2 dan nilai serap bising α = 0,15 pada

frekuensi (500 Hz - 1000 Hz) dan frekuensi (2000 Hz – 4000 Hz) yaitu α = 0,35, dari penelitian yang dilakukan oleh Maryani (2010) dirasa kekuatan impak dan uji serap bisingnya belum maksimal maka dilakukan penambahan skin dengan bahan dari serat alam tumbuhan bambu untuk memperkuat core yang telah diteliti oleh Maryani (2010) agar dieroleh hasil papan serat yang maksimal dengan menjadikannya komposit sandwich. Komposit sandwich yang berbahan core limbah kertas HVS dan skin dari serat bambu ini mempunyai kendala tentang bagaimana meningkatkan ikatan antara serat dengan perekat yang akan digunakan sebagai skin. Peningkata ikatan serat ini dikarenakan pada serat alam umunya terdapat zat lilin yang akan menghambat daya rekat serat. Menurut Diharjo Kuncoro.2006, peningkatan kekuatan komposit serat alam dapat ditingkatkan dengan dua cara yaitu dengan memberikan perlakuan kimia serat atau dengan coupling agen. Perlakuan serat yang banyak digunakan untuk peningkatan ikatan serat adalah perlakuan NaOH karena lebih ekonomis. Uraian tentang peningkatan kekuatan serat alam khususnya pada bambu menunjukkan bahwa serat bambu memiliki potensi yang sangat besar untuk digunakan dibidang rekayasa, khususnya di bidang komposit. Menurut Gibson (1994) penggunaan matrik atau perekat berfungsi mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur, melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan, mendistribusikan beban ke filler dan memberikan sifat meliputi, kekakuan, ketahanan dan tahanan listrik. Berdasarkan bahan penyusunnya, perekat dibedakan menjadi dua macam yaitu perekat organik dan anorganik. Sebagai contoh perekat anorganik adalah resin. Resin merupakan perekat anorganik yang memiliki sifat mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin lainnya (Diharjo, 2007). Selain itu, karakteristik dari resin ini adalah kaku dan rapuh. Sedangkan perekat organik yang digunakan pada core yang adalah lem kanji. Tepung kanji adalah bahan dasar pembuat lem kanji dengan penambahan air dengan cara direbus. Tepung kanji berasal dari bahan alami yang berasal dari tumbuhan, sehingga ramah lingkungan. commit to user I-2


digilib.uns.ac.id

Komposit dari bahan skin serat bambu dan core kertas HVS ini selanjutnya dapat dinamakan sebagai komposit sandwich bambu kertas yang ditujukan dapat diaplikasikan menjadi papan sekat ruangan/dinding dan bahan box speaker. Untuk mengetahui karakteristik mekanik komposit sandwich panel serap bising, penelitian ini difokuskan pada pengujian impak sesuai dengan standar pengujian komposit ASTM D 5942 – 96 yang bertujuan mengukur ketangguhan komposit sandwich terhadap beban kejut/impak karena salah satu beban yang dominan untuk aplikasi panel sebagai sekat ruangan/dinding adalah beban impak berupa getaran pintu yang terpasang pada dinding saat ditutup atau terkena lemparan benda yang keras, untuk box speaker dan beban impak berupa getaran suara yang ditimbulkan pada speaker. 1.2 PERUMUSAN MASALAH Bagaimanakah pengaruh dari faktor perendaman menggunakan NaOH yang ditujukan untuk menghilangkan zat lilin pada bambu sebagai bahan skin dan penggunaan komposisi antara cairan resin terhadap komposisi bambu dalam pembuatan komposit sandwich bambu kertas untuk menghasilkan kekuatan impak terbaik. 1.3 TUJUAN PENELITIAN Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian pengujian komposit sandwich panel penyekat ruang berbahan dasar kertas HVS dan serat bambu ini adalah sebagai berikut: 1.

Mengkaji pengaruh faktor perendaman NaOH dan komposisi cairan resin terhadap bambu melalui pengujian eksperimen.

2.

Menentukan kombinasi level faktor perendaman NaOH dan jumlah resin pada skin yang memberikan hasil nilai impak terbaik pada komposit sandwich bambu kertas.

1.4 MANFAAT PENELITIAN Manfaat penelitian komposit sandwich bambu kertas ini antara lain: commit to user I-3


1.

digilib.uns.ac.id

Memberikan informasi karakteristik bahan alternatif sebagai papan serap bising.

2.

Memberikan informasi mengenai karakteristik skin yang mempunyai sifat terhadap serap bising komposit sandwich.

1.5 BATASAN MASALAH Batasan masalah dari penelitian komposit limbah kertas HVS dan serat bambu ini antara lain: 1.

Pengujian mekanis yang dilakukan adalah uji impak charpy ASTM D 5942 96.

2.

Uji serap bising yang dilakukan berdasarkan standar ASTM E 1050-98.

3.

Jenis perekat yang digunakan untuk core adalah lem kanji. Jenis perkat yang digunakan telah diteliti oleh peneliti sebelumnya (Maryani, 2010). Kemudian dilakukan penambahan skin untuk membuat komposit sandwich dengan bahan pada skin berperekat resin.

4.

Untuk skin dibuat dua sisi, depan dan belakang, dengan satu komposisi untuk bagian depan skin dan dua komposisi pada bagian belakang. Skin bagian depan dibuat berongga, untuk skin bagian belakang dibuat pejal.

5.

Kerapatan untuk core yang ditetapkan dengan rasio pemadatan 4:1. Rasio ini diperoleh dari penelitian sebelumnya (Maryani, 2010) yang menghasilkan perolehan rasio yang terbaik. Rasio pemadatan 4:1 adalah pemadatan bahan dari ketinggian awal 4 cm kemudian dipadatkan hingga ketinggian 1 cm.

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN Sistematika

penulisan

dibuat

agar

dapat

memudahkan

pembahasan

penyelesaian masalah dalam penelitian ini. Penjelasan mengenai sistematika penulisan, sebagai berikut : BAB I

PENDAHULUAN Bab ini menguraikan berbagai hal mengenai latar belakang penelitian, identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat npenelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan. Uraian bab ini commit to user dimaksudkan untuk menjelaskan latar belakang penelitian komposit I-4


digilib.uns.ac.id

sandwich panel penyekat ruang berbahan dasar limbah kertas HVS dan skin dari bambu serta diberi tambahan perekat yang dilakukan sehingga sesuai dengan tujuan penelitian dan batasan-batasan yang digunakan. BAB II

TINJAUAN PUSTAKA Bab ini menguraikan penelitian-penelitian tentang komposit yang telah dilakukan serta teori-teori yang akan dipakai untuk mendukung penelitian, sehingga perhitungan dan analisis dapat dilakukan secara teoritis. Teori yang dikemukakan antara lain teori tentang komposit, core kertas HVS dan skin serat bambu, perekat, kerapatan, uji impak, uji serap bising dan desain eksperimen faktorial.

BAB III METODE PENELITIAN Bab ini menjelaskan gambaran terstruktur tahap demi tahap proses pelaksanaan penelitian sesuai dengan permasalah dan tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian. BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA Bab ini menjelaskan proses pengumpulan data pengujian mekanis yang berupa uji impak komposit dan uji serap bising. Proses selanjutnya adalah mengolah data hasil penelitian sehingga diperoleh kombinasi level faktor yang memberikan nilai impak dan nilai serap bising terbesar serta pengaruh faktor-faktor terhadap nilai impak komposit. BAB V

ANALISIS HASIL PENELITIAN Bab ini menguraikan analisis pengolahan data dengan membandingkan antara hasil penelitian sekarang dengan hasil penelitian sebelumnya.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini menguraikan target pencapaian dari tujuan penelitian dan kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan masalah. Bab ini juga menguraikan saran dan masukan bagi kelanjutan penelitian.

commit to user I-5


digilib.uns.ac.id

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini menguraikan teori-teori yang diperlukan dalam mendukung penelitian, sehingga pelaksanaan eksperimen, pengolahan data dan analisis permasalahan dapat dilakukan secara teoritis. Pengetahuan mengenai komposit, dengan bahan core dari kertas HVS dan skin dari serat bambu serta digunakan perekat guna menunjang pembahasan masalah. Sedangkan pengetahuan mengenai uji impak dan serap bising diperlukan dalam proses pelaksanaan eksperimen. Berikut diuraikan secara lengkap mengenai teori yang berkaitan dengan penelitian. 2.1 KOMPOSIT Kata komposit (composite) berasal dari kata "to compose" yang berarti menyusun atau menggabung. Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda-beda (Jones, 1999), karena bahan komposit merupakan bahan gabungan secara makro, maka bahan komposit dapat didefinisikan sebagai suatu sistem material yang tersusun dari campuran/kombinasi dua atau lebih unsur-unsur utama yang secara makro berbeda di dalam bentuk dan atau komposisi material yang pada dasarnya tidak dapat dipisahkan (Schwartz, 1984). Pada umumnya material komposit terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) dan bahan pengikat serat-serat tersebut yang disebut matrik. Komposit juga dapat dibentuk dari kombinasi dua atau lebih material, baik organik ataupun anorganik. Kombinasi material yang mungkin di dalam komposit tidak terbatas, namun unsur pokok dari bentuknya terbatas. Unsur pokok dalam komposit adalah serat, partikel, lamina atau lapisan, flake, filler, dan matrik. Matrik adalah unsur pokok tubuh komposit yang menjadi bagian penutup dan pengikat struktur komposit. Serat, partikel, lamina (lapisan), flake, filler dan matrik merupakan unsur pokok struktur karena unsur tersebut menentukan struktur internal komposit (Schwartz, 1984). Berdasarkan uraian tersebut di atas, maka aspek yang penting dalam commit to user menjelaskan sifat-sifat mekanis dari komposit tersebut adalah optimasi dari ikatan II-1


digilib.uns.ac.id

interfacial antara fiber dan matrik yang digunakan (Schwart,1984). Kelebihan komposit dibandingkan dengan material lainnya adalah dapat meningkatkan kualitas material sesuai yang diharapkan. Jones (1975) menjelaskan bahwa beberapa sifat material dapat diperbaiki melalui pembentukan material menjadi material komposit. Sifat- sifat tersebut antara lain: a.

kekuatan (strength).

b.

kekerasan (stiffness).

c.

ketahanan terhadap korosi (corrosion resistance).

d.

tidak mudah rusak (wear resistance).

e.

daya tarik (attractiveness).

f.

berat (weight).

g.

usia fatigue (fatigue life).

h.

temperature-dependent behavior.

i.

hambat panas (thermal insulation).

j.

konduktivitas thermal (thermal conductivity).

k.

serap bising (acoustical insulation).

2.1.1 Jenis-Jenis Komposit Komposit dapat diklasifikasikan berdasarkan bentuk material yang dipilih atau berdasarkan sifat alami material yang dipilih (Berthelot, 1999) : 1.

Berdasarkan bentuk material yang dipilih Berdasarkan bentuk material yang dipilih, komposit dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu: a) Fibrous Composites Fibrous Composites merupakan material komposit yang terdiri atas serat (fiber) di dalam suatu matrik. Serat penguat dapat berbentuk kontinyu ataupun tidak kontinyu. Susunan dan arah serat dapat digunakan untuk memodifikasi sifat-sifat mekanik material komposit. b) Particle Composites Particle Composites merupakan komposit yang terbuat dari serbuk atau partikel. Partikel biasanya digunakan untuk memperbaiki property material secara particular seperti:commit kekakuan, sifat thermal, ketahanan terhadap to user II-2


digilib.uns.ac.id

abrasi, mengurangi pengerutan dan sebagainya. Pemilihan matrik yang digunakan tergantung pada property yang diinginkan. 2.

Berdasarkan sifat alam material yang dipilih Berdasarkan sifat alami material yang dipilih, komposit dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu: a) Organic matrix Composites (resin, fillers) 1) mineral fiber : glass, karbon 2) organic fiber : kevlar, poliamid 3) metallic fiber : boron, aluminium b) Metallic matrix Composites 1) mineral fiber : karbon, silikon karbida 2) metallic fiber : boron 3) metallo mineral fiber : boron yang diperkuat dengan silikon karbida c) Mineral matrix Composites 1) metallic fibers : boron 2) matallic particles : semen 3) mineral particles : karbida, nitrida Menurut Kaw (2006), secara garis besar ada 3 macam jenis komposit

berdasarkan penguat yang digunakannya, yaitu: 1.

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

Gambar 2.1 Komposit commit toserat user

Sumber : Kaw, 2006

II-3


2.

digilib.uns.ac.id

Laminated Composites (Komposit Laminat) Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.

Gambar 2.2 Komposit laminat Sumber : Kaw, 2006

3.

Particulalate Composites (Komposit Partikel) Merupakan komposit yang menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriknya. Sedangkan berdasarkan bentuk

material

pembentuknya,

Schwartz

(1984) mengklasifikasikan

komposit menjadi lima kelas, yaitu : a. Komposit serat (Fiber composite). b. Komposit serpihan (flake composite). c. Komposit butir (particulate composite). d. Komposit isian (filled composite). e. Komposit lapisan (laminar composite). 2.2 UJI IMPAK Untuk mengetahui sifat-sifat material dilakukan pengujian material terhadap material yang bersangkutan. Ada berbagai pengujian yang dapat dilakukan seperti uji tarik, uji bending, uji impact, uji keras, uji puntir, dan uji keausan. Kekuatan impak merupakan kriteria penting untuk mengetahui ketangguhan suatu bahan. Ketangguhan adalah suatu ukuran energi yang diperlukan untuk mematahkan suatu bahan. Energi ini merupakan hasil kali gaya dan jarak, dinyatakan dalam to user satuan joule (Van Vlack, 1985). commit Oleh karena itu ketangguhan perlu diukur yang II-4


digilib.uns.ac.id

mana hal tersebut dilakukan dengan uji impak/benturan. Terdapat dua jenis metode pengujian impak yaitu charpy dan izod, yang biasa disebut juga dengan notch toughness. Teknik Charpy V-Notch (CVN) paling umum digunakan di Amerika. Dimensi spesimen untuk uji impak cahrpy sama dengan untuk uji impak izod. Perbedaan kedua jenis pengujian impak ini terletak pada posisi spesimen yang akan diuji. Untuk uji impak cahrpy posisi spesimen horizontal sedangkan untuk uji impak izod posisi spesimen vertikal (Callister,2007). Uji impak dilakukan dengan memberikan pembebanan secara mendadak yang terbatas pada area tertentu pada suatu material. Energi impak yang diserap oleh spesimen hingga terjadi patahan yang dinyatakan dalam satuan joule digunakan untuk mengetahui tingkat ketangguhan material itu (Kilduff, 1996). Besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk mematahkan spesimen material komposit adalah (Shackelford, 1992): E serap = W x R (cos β – cos β’ )………………………………………………(2.1) Keterangan: W = Berat beban/pembentur (N) R = Jarak antara pusat gravitasi dan sumbu pendulum (m) E = Energi yang terserap (Joule) α = Sudut pendulum sebelum diayunkan β = Sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen β’ = Sudut ayunan pendulum tanpa spesimen Setelah diketahui besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk mematahkan spesimen.

commit to user II-5


digilib.uns.ac.id

Sumber : Callister, 2007

Gambar 2.3 Ilustrasi skematis pengujian impak Skematis pengujian impak digambarkan pada gambar 2.3 Beban dinyatakan dalam bentuk pukulan dari pendulum yang dilepaskan dari posisi tegak pada ketinggian h. Spesimen diletakkan di bawah dengan posisi seperti pada gambar 2.3. Setelah dilepaskan dari posisi awal, bandul pendulum menumbuk spesimen dan mematahkan spesimen pada notch spesimen, yang merupakan titik konsentrasi tegangan untuk kecepatan pukulan impak yang tinggi. Bandul pendulum melanjutkan ayunannya hingga posisi ketinggian maksimum h’ yang lebih rendah daripada h. Penyerapan energi dihitung dari perbedaan ketinggian h commit to user 2007). yang dinyatakan sebagai energi impak (Callister, II-6


digilib.uns.ac.id

2.2.1 Keuletan (Ductility) dan Perpatahan (Fracture) Pengembangan material dengan kekuatan luluh (yield strength) yang lebih tinggi terus dilakukan hingga saat ini. Tetapi, kekuatan luluh yang tinggi umumnya diimbangi dengan keuletan dan ketangguhan (toughness) yang rendah. Ketangguhan adalah energi yang diserap dalam perpatahan. Material yang kuat memiliki ketangguhan yang rendah karena dapat dikalahkan dengan tekanan yang tinggi. Tekanan yang menyebabkan perpatahan dapat dicapai sebelum material mengalami deformasi plastis untuk menyerap energi. Perpatahan dapat diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu patah ulet (ductile) dan patah getas (brittle)

tergantung

dari

deformasi

yang

terjadi.

Keuletan

material

menggambarkan jumlah deformasi yang menyebabkan perpatahan. Keuletan dapat dinyatakan dalam persen elongation atau persentase area reduksi pada pengujian tarik. Bentuk kegagalan (failures) material digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2.4 Bentuk kegagalan (failures) material . (A) Rupture dengan necking di tengah (B) Patah pada permukaan sumbu normal (C) Patah geser. Sumber : Hosford, 2005

2.3 PERANCANGAN EKSPERIMEN Perancangan 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):

commit to user II-7


digilib.uns.ac.id

a. Experimental unit (unit eksperimen) Objek eksperimen dimana nilai-nilai variabel respon diukur. b. Variabel respon (effect) Disebut juga dependent variable atau ukuran performansi, yaitu output yang ingin diukur dalam eksperimen. c. Faktor Disebut juga independent variable atau variabel bebas, yaitu input yang nilainya akan diubah-ubah dalam eksperimen. d. Level (taraf) Merupakan nilai-nilai atau klasifikasi-klasifikasi dari sebuah faktor. Taraf (levels) faktor dinyatakan dengan bilangan 1, 2, 3 dan seterusnya. Misalkan dalam sebuah penelitian terdapat faktor-faktor : a = jenis kelamin b = cara mengajar Selanjutnya taraf untuk faktor a adalah 1 menyatakan laki-laki, 2 menyatakan perempuan (a1 , a2). Bila cara mengajar ada tiga, maka dituliskan dengan b1, b2, dan b3. e. Treatment (perlakuan) Sekumpulan kondisi eksperimen yang akan digunakan terhadap unit eksperimen dalam ruang lingkup desain yang dipilih. Perlakuan merupakan kombinasi level-level dari seluruh faktor yang ingin diuji dalam eksperimen. f. Replikasi Pengulangan eksperimen dasar yang bertujuan untuk menghasilkan taksiran yang lebih akurat terhadap efek rata-rata suatu faktor ataupun terhadap kekeliruan eksperimen. g. Faktor Pembatas/ Blok (Restrictions) 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. commit to user II-8


digilib.uns.ac.id

h. Randomisasi Yaitu cara mengacak unit-unit eksperimen untuk dialokasikan pada eksperimen. Metode randomisasi yang dipakai dan cara mengkombinasikan level-level dari fakor yang berbeda menentukan jenis desain eksperimen yang akan terbentuk. i. Kekeliruan eksperimen Merupakan kegagalan daripada dua unit eksperimen identik yang dikenai perlakuan untuk memberi hasil yang sama. Langkah-langkah dalam setiap proyek eksperimen secara garis besar terdiri atas tiga tahapan, yaitu planning phase, design phase dan analysis phase (Hicks,1993). Berikut langkah –langkah dalam setiap proyek eksperimen : 1. Planning Phase Tahapan dalam planning phase adalah : a.

Membuat problem statement sejelas-jelasnya.

b.

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

c.

Menentukan independent variables.

d.

Menentukan level-level yang akan diuji, tentukan sifatnya, yaitu : Kualitatif atau kuantitatif ? Fixed atau random ?

e.

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

2. Design Phase Tahapan dalam design phase adalah : a.

Menentukan jumlah observasi yang diambil.

b.

Menentukan urutan eksperimen (urutan pengambilan data).

c.

Menentukan metode randomisasi.

d.

Menentukan model matematik yang menjelaskan variabel respon.

e.

Menentukan hipotesis yang akan diuji.

3. Analysis Phase Tahapan dalam analysis phase adalah : a.

Pengumpulan dan pemrosesan data. commit to user II-9


digilib.uns.ac.id

b.

Menghitung nilai statistik-statistik uji yang dipakai.

c.

Menginterpretasikan hasil eksperimen.

2.3.1 Faktorial Eksperimen Eksperimen faktorial digunakan bilamana jumlah faktor yang akan diuji lebih dari satu. Eksperimen faktorial adalah eksperimen dimana semua (hampir semua) taraf (levels) sebuah faktor tertentu dikombinasikan dengan semua (hampir semua) taraf (levels) faktor lainnya yang terdapat dalam eksperimen. (Sudjana, 1997). Di dalam eksperimen faktorial, bisa terjadi hasilnya dipengaruhi oleh lebih dari satu faktor, atau dikatakan terjadi interaksi antar faktor. Secara umum

interaksi

didefinisikan

sebagai

perubahan

dalam

sebuah

faktor

mengakibatkan perubahan nilai respon, yang berbeda pada tiap taraf untuk faktor lainnya, maka antara kedua faktor itu terdapat interaksi (Sudjana, 1997). 2.3.2 Uji Normalitas, Homogenitas, dan Independensi Data Apabila menggunakan analisis variansi sebagai alat analisa data eksperimen, maka seharusnya sebelum data diolah, terlebih dahulu dilakukan uji karakteristik data untuk menguji apakah asumsi-asumsi ANOVA telah terpenuhi atau belum. Uji yang dilakukan dapat berupa uji homogenitas variansi, dan independensi, terhadap data hasil eksperimen. 1. Uji Normalitas Uji normalitas berguna untuk membuktikan data dari sampel yang dimiliki berasal dari populasi yang berdistribusi normal atau data populasi yang dimiliki berdistribusi normal. Banyak cara yang dapat dilakukan untuk membuktikan suatu data berdistribusi normal atau tidak. Metode klasik dalam pengujian normalitas suatu data tidak begitu rumit. Uji normalitas perlu dilakukan untuk menentukan teknik statistik apa yang akan digunakan. Jika data berdistribusi tidak normal maka pengolahan data dilakukan dengan menggunakan statistik non parametrik (Korelasi Rank Spearman, Korelasi Kendall, dll). Sebaliknya, jika data berdistribusi normal maka pengolahan data dilakukan dengan menggunakan statistik parametrik (Korelasi Product Moment/Pearson, Regresi, dll) (Cahyono, 2006).

commit to user II-10


digilib.uns.ac.id

Berdasarkan pengalaman empiris beberapa pakar statistik, data yang banyaknya lebih dari 30 angka (n>30), maka sudah dapat diasumsikan berdistribusi normal. Biasa dikatakan sebagai sampel besar. Namun untuk memberikan kepastian, data yang dimiliki berdistribusi normal atau tidak, sebaiknya digunakan uji statistik normalitas. Karena belum tentu data yang lebih dari 30 bisa dipastikan berdistribusi normal, demikian sebaliknya data yang banyaknya kurang dari 30 belum tentu tidak berdistribusi normal, untuk itu perlu suatu pembuktian. Pembuktian normalitas dapat dilakukan dengan manual, yaitu dengan menggunakan kertas peluang normal, atau dengan menggunakan uji statistik normalitas. Banyak jenis uji statistik normalitas yang dapat digunakan diantaranya: Kolmogorov Smirnov, Lilliefors, Chi-Square, Shapiro Wilk atau menggunakan software komputer. Software komputer yang dapat digunakan misalnya SPSS, Minitab, Simstat, Microstat, dsb. Pada hakekatnya software tersebut merupakan hitungan uji statistik Kolmogorov Smirnov, Lilliefors, ChiSquare, Shapiro Wilk, dsb yang telah diprogram dalam software komputer. Masing-masing hitungan uji statistik normalitas memiliki kelemahan dan kelebihannya, pengguna dapat memilih sesuai dengan keuntungannya. Metode Kolmogorov-Smirnov tidak jauh beda dengan metode Lilliefors. Langkah-langkah penyelesaian dan penggunaan rumus sama, namun pada signifikansi yang berbeda.

Signifikansi

metode

Kolmogorov-Smirnov

menggunakan

tabel

pembanding Kolmogorov-Smirnov, sedangkan metode Lilliefors menggunakan tabel pembanding metode Lilliefors (Cahyono, 2006). Pemilihan uji kolmogorovsmirnov sebagai alat uji normalitas didasarkan oleh : a. Uji kolmogorov-smirnov berguna untuk membandingkan fungsi distribusi kumulatif data observasi dari sebuah variabel dengan sebuah distribusi teoritis, yang mungkin bersifat normal, seragam, poisson, atau exponential. b. Uji kolmogorov-smirnov menggunakan data dasar yang belum diolah dalam tabel distribusi frekuensi. Data ditransformasikan dalam nilai z untuk dapat dihitung luasan kurva normal sebagai probabilitas komulatif normal. Probabilitas tersebut dicari bedanya dengan probabilitas komulatif empiris. c. Uji kolmogorov-smirnov dapat digunakan untuk jumlah data (n) besar maupun kecil.



digilib.uns.ac.id

d. Uji kolmogorov-smirnov terdapat di software SPSS yang akan membantu mempermudah proses pengujian data sekaligus bisa mengecek hasil perhitungan secara manual. Langkah-langkah perhitungan uji kolmogorov-smirnov adalah sebagai berikut: a. Mengurutkan data dari yang terkecil sampai terbesar. b. Menghitung rata-rata (x) dan standar deviasi (s) data tersebut. 2. Uji homogenitas Uji homogenitas bertujuan menguji apakah variansi error dari tiap level atau perlakuan bernilai sama. Uji homogenitas dilakukan secara berpasangan antara variabel respon dengan masing-masing faktor. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk

memastikan

bahwa

variansi

nilai

dependent

variable

tidak

terkonsentrasi/terkumpul pada level tertentu dari independent variable. Alat uji yang sering dipakai adalah uji bartlett. Namun uji bartlett dapat dilakukan setelah uji normalitas terlampaui. Untuk menghindari adanya kesulitan dalam urutan proses pengolahan, maka alat uji yang dipilih adalah uji lavene test. Uji lavene dilakukan dengan menggunakan analisis ragam terhadap selisih absolut dari setiap nilai pengamatan dalam sampel dengan rata rata sampel yang bersangkutan (Sanjaya, 2010). 3. Uji independensi Banyak data pengamatan yang dapat digolongkan ke dalam beberapa faktor, karakteristik atau atribut dengan tiap faktor atau atribut terdiri dari beberapa klasifikasi, kategori, golongn atau mungkin tingkatan. Berdasarkan hasil pengamatan terhadap fenomena ini akan diselidiki mengenai asosiasi atau hubungan atau keterkaitan antar faktor. Dengan kata lain akan dipelajari apakah terdapat atau tidak suatu kaitan diantara faktor-faktor itu. Jika ternyata tidak terdapat kaitan diantara faktor-faktor, biasa dikatakan bahwa faktor-faktor itu bersifat independen atau bebas, tepatnya bebas statistik (Sudjana, 1996). 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. commit to user II-12


digilib.uns.ac.id

Jika ada pola tertentu, berarti ada korelasi antar residual atau error tidak independent. Apabila hal tersebut terjadi, berarti pengacakan urutan eksperimen tidak benar (eksperimen tidak terurut secara acak) (Sanjaya, 2010). 4. Uji Pembanding Uji pembanding dilakukan apabila ada hipotesis nol (H0) yang ditolak atau terdapat perbedaan yang signifikan antar level faktor, blok, atau interaksi faktor. Uji pembanding bertujuan untuk menjawab manakah dari rata-rata taraf perlakuan yang berbeda. Alat uji yang biasa digunakan adalah contras orthogonal, uji rentang Student Newman-Keuls, uji Dunnett dan uji Scheffe. Apabila ingin menggunakan uji contras orthogonal, maka pemakaian alat uji ini sudah harus ditentukan sejak awal (sebelum eksperimen dilakukan), termasuk model perbandingan rata-rata perlakuan. Adapun tiga alat uji lainnya dapat digunakan apabila perlu setelah hasil pengolahan data menunjukkan adanya perbedaan yang berarti antar perlakuan (Sanjaya, 2010). Uji Student Newman-Keuls (SNK) lebih tepat digunakan dibandingkan uji dunnett ataupun scheffe, untuk melihat pada level mana terdapat perbedaan dari suatu faktor yang dinyatakan berpengaruh signifikan oleh uji ANOVA. Pemilihan uji dunnett atau scheffe tidak tepat untuk melihat pada level mana terdapat perbedaan terhadap suatu faktor, karena uji dunnett hanya digunakan untuk membandingkan suatu kontrol dengan perlakuan lainnya, sedangkan uji scheffe lebih ditujukan untuk membandingkan antara dua kelompok perlakuan (bukan level tunggal) (Sanjaya, 2010).



digilib.uns.ac.id

BAB III METODOLOGI PENELITIAN Pada bab ini akan diuraikan secara sistematis mengenai kerangka berpikir dan metode yang digunakan dalam penelitian. 3.1 KERANGKA METODE PENELITIAN

commit3.1 to user Gambar Metode penelitian III-1


digilib.uns.ac.id

A

Pembuatan skin dengan penambahan resin

Pengepresan Core

Sepesimen komposit sandwich uji impak charpy Komposit sandwich

Uji homogenitas

Uji normalitas

Asumsi terpenuhi Tidak Uji signifikasi (Anova) YA Berpengaruh signifikan?

Tidak

YA Uji Pembanding ganda Pemilihan desain panel komposit Uji serap bunyi Analisis Kesimpulan dan Saran

commit to user Gambar 3.1 (Lanjutan) Metode penelitian III-2


digilib.uns.ac.id

Metode penelitian di atas diuraikan dalam beberapa tahap dan tiap tahapnya akan dijelaskan melalui langkah-langkah yang dilakukan. Uraian lebih lengkap tiap tahapnya akan dijelaskan dalam subbab berikut ini. 3.2 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium. Pelaksanaan penelitian dilakukan pada : a) Waktu : Maret – Juni 2011 b) Tempat : 1. Untuk pembuatan komposit dilakukan di Laboratorium Perencanaan dan Perancangan Produk Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas

Maret

Surakarta. 2. Untuk uji impak dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Untuk uji serap bunyi dilakukan di Laboratorium Akustik Sub Lab Pengujian Fisika Laboratorium Pusat MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3.3 ORIENTASI PENELITIAN Pada orientasi penelitian ini diperlukan untuk menyederhanakan kompleksitas permasalahan yang diteliti. Orientasi yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Sampah kertas HVS yang dipakai pada penelitian ini berasal dari limbah kertas fotocopy sehingga pada saat percampuran terdapat tinta yang ikut tercampur kedalam campuran. Namun prosentasenya sangat sedikit dan tidak akan mempengaruhi hasil pengujian mekanik, sehingga dapat diasumsikan tidak terdapat tinta yang ikut tercampur ke dalam komposit. 2. Pada saat proses pengepresan, suhu diasumsikan tidak berpengaruh terhadap kekuatan impak. Pada Penelitian ini yang ingin dilihat adalah pengaruh faktor lamanya perendaman NaOH, dan faktor komposisi resin dengan bambu. 3.4 PERANCANGAN EKSPERIMEN Kekuatan impak suatu material dipengaruhi oleh beberapa faktor. Penelitian ini dilakukan untuk melihat pengaruh faktor-faktor lamanya perendaman NaOH, dan commit to user III-3


digilib.uns.ac.id

komposisi pembuatan skin terhadap kekuatan impak komposit sandwich panel serap bising. Dalam tahap ini, dilakukan beberapa langkah awal (tahap pra eksperimen) sebagai persiapan dalam pelaksanaan eksperimen. Penelitian akan menguji pengaruh kombinasi dua faktor, yaitu faktor perendaman alkali (A), faktor komposisi bahan resin dan katalis terhadap bambu (B), untuk mendapatkan kekuatan impak komposit sandwich berbahan serat bambu sebagai skinnya dan kertas HVS sebagai corenya. Penentuan faktor-faktor beserta level-level tiap faktor tersebut berdasarkan penelitian trial and error. 1.

Hasil dari serat bambu yang dianyam sebagai bahan skin juga hasil dari trial dan error. Serat bambu awalnya menggunakan bambu jenis ori dan betung namun dari keduanya diperoleh hasil rautan dan menganyam lebih mudah didapat pada bambu betung. Maka dipilihnya bambu jenis betung.

2.

Anyaman serat bambu yang sudah jadi, dilakukan perendaman pada NaOH dimaksudkan untuk menghilangkan zat lilin.

3.

Penentuan perendaman NaOH dilakukan dengan menggunakan trial waktu 10 menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit, 60 menit, 70 menit, 80 menit, 90 menit, 100 menit, 110 menit, 120 menit. Dari perendaman NaOH itu diperoleh kesimpulan dari trial and error, perendaman yang perlu diuji dengan dilakukan pada tiga perlakuan, yaitu pada perendaman diwaktu 30 menit, 60 menit, 90 menit, untuk mengetahui seberapa pengaruh terhadap kekuatan komposit sandwich.

4.

Penetapan komposisi cairan resin dengan serat bambu untuk dijadikan skin sebagai pelindung core dengan trial komposisi 50 : 50 lalu 60 : 40 ditingkatkan menjadi 70 : 30 selanjutnya bambu ditingkatkan menjadi 80 : 20, maka dari itu untuk pembuatan skin yang berlubang dipilih untuk menggunakan komposisi sebesar 70 : 30 (70% untuk ukuran bambunya dan 30% untuk ukuran larutan resin). Faktor-faktor dalam penelitian ini ditentukan di awal penelitian (fixed factor).

Rancangan penelitian pada penelitian ini ditentukan melalui beberapa tahapan. Uruturutan tahap tersebut dijelaskan sebagai berikut: 3.4.1 a.

Tahap Perencanaan (Planning Phase)

Merumuskan Problem Statement Problem statement dalam penelitian iniuser adalah bagaimanakah pengaruh lamanya commit to III-4


digilib.uns.ac.id

perendaman, dan komposisi bahan dan material pembuatan skin. b.

Menentukan Variabel dependent (respon) Variabel dependent (respon) yang diukur pada penelitian ini adalah nilai impak komposit untuk tiap spesimen. Sifat variabel dependent (respon) adalah kuantitatif. Unit eksperimen pada penelitian ini adalah panel komposit sandwich .

c.

Menentukan Variabel independent (faktor) Faktor-faktor yang ingin diuji pada penelitian ini antara lain: komposisi pembuatan skin (a), 1. lamanya perendaman NaOH (b), 2. Faktor A bersifat kualitatif, sedangkan faktor B bersifat kuantitatif.

d.

Faktor komposisi perekat Faktor komposisi perekat bersifat kuantitatif dan memiliki dua level yaitu: yang pertama skin yang berongga yang akan digunakan pada bagian depan dengan komposisi 30% :70% yang dimaksud 30%:70% adalah 30% untuk komposisi perekat (cairan resin) dan 70% untuk bahan skinnya yaitu serat bambu. Sedangkan untuk skin pada bagian penahannya (bagian belakang) adalah 80% : 20% adalah 80% untuk komposisi perekat (cairan resin) dan 20% untuk bahan skinnya yaitu bambu. Maka jenis skin yang dihasilkan dari komposisi ini adalah skin yang pejal. Faktor yang kedua untuk bagian depan (muka) komposisinya sama yaitu 30% :70% akan tetapi dilakukan perbedaan pada bagian penahannya atau belakangnya dengan komposisi yang berbeda akan tetapi masih dalam bentuk pejal yaitu 70% : 30%. Perbedaan pada bagian penahannya sengaja dilakukan untuk mendapatkan hasil kekuatan impak yang terbaik.

e.

Faktor lamanya perendaman Faktor lamanya perendaman NaOH bersifat kualitatif dan memiliki tiga level level yaitu: perendaman 30 menit (b1) perendaman 60 menit (b2) dan perendaman 90 menit (b3). Penentuan level ini dilakukan untuk mengetahui seberapa lama zat lilin dapat keluar dari bambu.

f.

Menentukan kombinasi level faktor Kombinasi level-level faktor ditunjukkan pada tabel 3.1. commit to user III-5


digilib.uns.ac.id

Tabel 3.1 Kombinasi Level-Level Faktor skin komposit Replikasi Perlakuan alkali ( b )

Variasi Resin dengan Bambu (a) 1 2 3 1 2 3

30% : 70% (depan) 80% : 20% (blkng) 30% : 70% (depan) 70% : 30% (blkng)

3.4.2

30 menit

60 menit

90 menit

b1 a1b1c1 a1b1c2 a1b1c3 a2b1c1 a2b1c2 a2b1b3

b2 a1b2c1 a1b2c2 a1b2c3 a2b2c1 a2b2c2 a2b2c3

b3 a1b3c1 a1b3c2 a1b3c3 a2b3c1 a2b3c2 a2b3c3

Tahap Design Phase

a. Menentukan jumlah observasi Setiap

kombinasi

level

faktor

pada

penelitian

ini

akan

dilakukan

pengulangan/replikasi sebanyak tiga kali. Penentuan jumlah replikasi ini berdasarkan pada rumus untuk penentuan jumlah replikasi pada penelitian eksperimen dengan rancangan acak lengkap, acak kelompok atau faktorial menurut Supranto (2000). Rumus tersebut adalah: (t-1)(r-1)≥15 ………………………………………………………...........….(3.1) keterangan : t = banyaknya kelompok perlakuan r = jumlah replikasi Penelitian

ini

terdapat

18

perlakuan

sehingga

jumlah

replikasi

yang

dibutuhkan adalah: (18-1) (r-1) ≥ 15 (r-1) ≥ 0.32 r ≥ 1.32 r ≥ 2 (dibulatkan) Namun pada penelitian dilakukan replikasi sebanyak tiga kali karena adanya keterbatasan peralatan serta pertimbangan waktu dan biaya. Semakin banyak replikasi maka waktu penelitian semakin lama dan biaya penelitian semakin besar. Selain itu komposit yang dihasilkan sudah di cek lagi dimensinya baik secara visual maupun ukurannya sehingga dengan tiga kali replikasi data sudah bisa commit to user mewakili populasi. III-6


digilib.uns.ac.id

a.

Urutan eksperimen dilakukan secara random.

b.

Menentukan model matematik yang menjelaskan variabel respon

Yijkl = m + Ai + Bj + Ck + ABij + ACik + BCjk + ABCijk + el(ijk) ..............................(3.2) Keterangan : Yijkl = Variabel respon Ai = Faktor campuran antara resin dengan bambu Bj = faktor perlakuan alkali i = Jumlah faktor campuran antara resin dengan bambu j = Jumlah faktor perlakuan alkali c.

Menentukan hipotesis eksperimen Hipotesis umum yang diajukan dalam eksperimen ini adalah faktor yang berpengaruh terhadap impak komposit, dimana faktor tersebut mungkin berdiri sendiri ataupun berinteraksi dengan faktor yang lain. Hipotesis umum ini disebut sebagai hipotesis satu (H1). Adapun hipotesis nol dari eksperimen dalam penelitian ini adalah: H01

= s A2 = 0 Perbedaan komposisi campuran antara resin dengan bambu tidak berpengaruh terhadap besarnya kekuatan impak

H02

2 = sB =0

Perbedaan perlakuan alkali tidak berpengaruh terhadap besarnya kekuatan impak H03

2 =s C = 0

Perbedaan interaksi antara komposisi resin dengan bambu dan perlakuan alkali dalam pembuatan skin tidak berpengaruh terhadap besarnya kekuatan impak 3.5 PENGUMPULAN DATA Tahap pengumpulan data dimulai dengan persiapan pembuatan spesimen kemudian dilanjutkan dengan proses pembuatan spesimen komposit dan dilakukan uji impak charpy terhadap spesimen. Setelah diperoleh hasil nilai impak yang optimal, spesimen yang memiliki nilai impak optimal kemudian dilakukan uji serap bunyinya. commit to user III-7


digilib.uns.ac.id

3.5.1 Pembuatan Spesimen Uji Pembuatan spesimen uji dimulai dari mempersiapkan alat dan bahan yang diperlukan kemudian proses pembuatan spesimen. a) Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: 1) Timbangan digital Timbangan digital digunakan untuk menimbang massa bahan-bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan komposit. Timbangan ini memiliki auto power saving unit function dengan tingkat akurasi sebesar 1/5000 dan dilengkapi dengan stability indicator, memiliki ukuran pan 150 mm x 150 mm dan kapasitas 500 gr serta menggunakan sumber energi berupa baterai. 2) Oven Oven digunakan untuk mempercepat proses pengeringan spesimen komposit yang digunakan dalam penelitian ini dapat diatur suhu dan waktu pengeringan yang digunakan sehingga jika telah mencapai batas waktu pengeringan oven secara otomatis akan mati. 3) Gelas ukur Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dan resin, dengan ukuran sampai 100 ml. 4) Cetakan besi Cetakan besi ukuran 20cm x 5cm digunakan sebagai tempat pengepresan bahan komposit standar uji serap bising (SNI 01-4449-2006 untuk Papan Serat).

Gambar 3.2 Cetakan besi 5) Alat uji serap bunyi Alat uji serap bunyi berupa tabung impedansi dua microphone. Peralatan uji serap bunyi terdiri dari impedance tube, acoustic material testing, power amplifier, dan komputer. commit to user III-8


digilib.uns.ac.id

6) Jangka Sorong Jangka sorong digunakan untuk mengukur dimensi spesimen agar presisi. Jangka sorong yang digunakan memiliki ketelitian hingga 0,05 mm dengan panjang 150 mm. 7) Moisture meter Moisture meter digunakan untuk mengukur kadar air komposit. Skala yang ditunjukkan pada alat ini berkisar antara 6% sampai 25%. 8) Mixer Mixer digunakan untuk mencampur bahan-bahan komposit agar homogen. Kecepatan putaran mixer dapat diatur sesuai dengan kebutuhan mulai dari kecepatan pada level 1 hingga level 5. 9) Resin UPRS Unsaturated Polyester Resin merupakan jenis resin thermoset, dalam kebanyakan hal resin ini disebut polyester saja. 10) Anyaman Bambu Anyaman bambu adalah bahan utama pembuat skin. 11) Dongkrak hidrolik Dongkrak hidrolik digunakan untuk menekan bahan komposit sesuai ketebalan yang diinginkan dan mengeluarkan air yang masih terkandung didalam spesimen, dengan kekuatan Tekanan maksimal yang mampu dihasilkan oleh dongkrak ini sebesar 10.000 Psi. . 12) NaOH Berupa padatan yang berfungsi untuk membersihkan lapisan lilin (lignin dan kotoran)

pada

permukaan

serat

sehingga

menghasilkan

interlocking antara serat. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: a.

Kertas HVS bekas

b.

Lem Kanji

c.

Air

d.

Larutan resin dan kaltalis

e.

Serat bambu

f.

Larutan NaOH

commit to user III-9

mechanical


digilib.uns.ac.id

b) Proses pembuatan spesimen Sebelum membuat spesimen, terlebih dahulu ditentukan komposisi bahan yang akan digunakan. Komposisi bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen ditetapkan sebagai berikut: 1. Membuat problem statement : Problem statement dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh ketebalan core, perlakuan alkali dan komposisi core terhadap kekuatan impak dan serap bising komposit sandwich dengan core kertas HVS dengan skin serat bambu sebagai material yang bersifat penyerap bising. 2. Menentukan variabel dependent a. Variabel dependent yang diukur pada penelitian ini adalah nilai kekuatan impak komposit sandwich. Sifat variabel respon adalah kuantitatif. b. Unit eksperimen pada penelitian ini adalah panel komposit sandwich limbah kertas HVS dengan skin serat bambu. 3. Menentukan Variabel independent (faktor) Menentukan faktor-faktor yang ingin diuji pengaruhnya dalam eksperimen. Faktor yang ingin diuji: a.

komposisi resin dan bambu

b.

perlakuan alkali

Sifatnya : komposisi resin dan bambu dan perlakuan alkali bersifat kuantitatif. 4. Menentukan banyaknya level dari setiap faktor yang diuji. Level-level dipilih secara fixed berdasar trial and error. a. Komposisi resin dan bambu (A) terdiri dari dua level, yaitu: 1. 30% resin : 70% bambu (skin depan) 80% resin : 20% bambu (skin blkg) 2. 30% resin : 70% bambu (skin depan) 70% resin : 30% bambu (skin blkg) b. Faktor perlakuan alkali (B) terdiri dari tiga level, yaitu: 1. 30 menit (b1) 2. 60 menit (b2) 3. 90 menit (b3) c)

Pembuatan core 1. Untuk pembuatan bubur kertas, perbandingan kertas : air = 1:3. Penetapan perbandingan

ini berdasarkan commit to pada user percobaan trial and error III-10

yang


digilib.uns.ac.id

dilakukan sebelum pembuatan spesimen, yang telah dilakukan oleh penelitian sebelumnya (Maryani.2010) 2. Berat bahan yang diperlukan untuk pembuatan 1 spesimen komposit dengan cetakan ukuran 20 x 5 x 1 cm ditetapkan berdasarkan perhitungan seperti pada lampiran kebutuhan bahan sepesimen sesuai ASTM D 5942. 3. Sedangkan pada pembuatan core serap bising ukuran cetakannya lebih besar yaitu diameter 10 cm. Langkah-langkah pembuatan spesimen adalah sebagai berikut: a.

Kertas dicrusing kemudian ditimbang sesuai yang dibutuhkan.

b.

Lem ditimbang seberat 2,5% dari massa kertas.

c.

Menimbang air sebanyak 3 kali massa kertas.

d.

Mencampur lem dengan setengah bagian air.

e.

Mencampur kertas, air lem dan setengah bagian air yang masih tersisa kemudian dilakukan proses mixing selama 10 -15 menit sehingga diperoleh bubur kertas.

f.

Meletakkan cetakan di atas plastik astralon untuk landasan spesimen.

g.

Bahan campuran dituangkan ke dalam cetakan hingga setinggi 4 cm, dipress dengan menggunakan penekan (dongkrak hidrolik). Penekan ditekan hingga diperoleh ketebalan bahan 1 cm (kerapatan 4:1).

h.

Spesimen dikeluarkan kemudian didiamkan pada suhu kamar selama 2 hari kemudian dikeringkan menggunakan oven hingga kadar air maksimal sebesar 13% (SNI papan serat, 2006).

d) Pembuatan Skin Pembuatan skin dibedakan menjadi dua bagian : 1. Pembuatan skin pejal Pembuatan skin pejal, langkah awalnya disiapkan serat bambu yang sudah dihilangkan kulit bagian luarnya dan dipotongi dengan ukuran lebar kurang lebih 1cm, dan panjang 10 cm. Serat bambu keudian dianyam menyilang dengan diberi rongga antar ruas-ruasnya dengan ukuran jarak antar rongga kurang lebihnya 1cm, serat bambu dianyam sampai dengan ukuran 10 cm x 10 cm. Serat bambu yang sudah selesai dianyam kemudian direndam pada larutan NaOH selama tiga perlakuan, perlakuan pertama yaitu perendaman selama 30 menit, perlakuan kedua dengan selama 60 menit, dan perlakuan commitperendaman to user III-11


digilib.uns.ac.id

ketiga dengan perendaman selama 90 menit. Setelah serat bambu selesa direndam serat bambu dibilas dengan air PAM sampai bersih kemudian dikeringkan di bawah terik sinar matahari. Setelah serat bambu tersebut sudah terlepas zat lilinnya anyaman serat bambu tersebut ditimbang dengan dua prosentase yaitu untuk skin yang dikehendaki pejal pertama ukuran bambu 20% dari resinnya dan campuran dari resin dan katalis sebanyak 80% dari ukuran bambu dan untuk skin yang dikehendaki berbentuk pejal kedua ukuran bambu 30% dari resinnya dan campuran dari resin dan katalis sebanyak 70% dari ukuran bambu. Setelah larutan resin dan serat bambu juga sudah siap, resin siap untuk dioleskan kepada serat bambu dengan metode hand lay up. 2. Pembuatan skin berongga Pembuatan skin berongga tidak jauh beda dengan pembuatan skin pejal, langkah awalnya disiapkan serat bambu yang sudah dihilangkan kulit bagian luarnya dan dipotongi dengan ukuran lebar kurang lebih 1 cm, dan panjang 10 cm. Serat bambu keudian dianyam menyilang dengan diberi rongga antar ruas-ruasnya dengan ukuran jarak antar rongga kurang lebihnya 1cm, serat bambu dianyam sampai dengan ukuran 10 cm x 10 cm. Serat bambu yang sudah selesai dianyam kemudian

direndam pada larutan NaOH selama tiga perlakuan, perlakuan

pertama yaitu perendaman selama 30 menit, perlakuan kedua dengan perendaman selama 60 menit, dan perlakuan ketiga dengan perendaman selama 90 menit. Setelah serat bambu selesa direndam serat bambu dibilas dengan air PAM sampai bersih kemudian dikeringkan di bawah terik sinar matahari. Setelah serat bambu tersebut sudah terlepas zat lilinnya anyaman serat bambu tersebut ditimbang dengan dua prosentase yaitu untuk pejal ukuran bambu 60% dari resinnya dan campuran dari resin dan katalis sebanyak 30% dari ukuran bambu dan resin. Setelah larutan dan serat bambu juga sudah siap, resin siap untuk dioleskan kepada serat. 3.5.2 Uji Impak Charpy Pengujian ini dilakukan untuk menguji sifat mekanik komposit spesimen yang telah dibuat. Pengujian yang dilakukan adalah uji impak charpy. Pengujian impak dilakukan sesuai dengan standarcommit ASTMtoDuser 5942. Langkah-langkah pengujian impak III-12


digilib.uns.ac.id

charpy ditentukan secara random (complete randomization) seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.2. Tabel 3.2 Urutan eksperimen factorial experiment completely randomized design Variasi Resim dengan Bambu (a) 30% : 70% (dpan) 80% : 20% (blkng) 30% : 70% (dpan) 70% : 30% (blkng)

Skin Komposit Replikasi Perlakuan Alkali ( b ) 30 menit 60 menit 90 menit No b1 b2 b3 1 12 6 1 2 9 2 13 3 5 15 4 1 3 17 18 2 10 7 8 3 16 11 14

Langkah-langkah pengujian impak charpy adalah sebagai berikut: 1) Menyiapkan spesimen uji berbentuk balok dengan dimensi p x l x t = 80 mm x 10 mm x 10 mm. 2) Menaikkan pengangkat pembentur sesuai dengan sudut yang ditentukan dengan memutar handle beban pembentur, kemudian pembentur dikunci. 3) Melepaskan pengunci pembentur setelah beban berada dalam tahanan pemberat benda uji (sudut α ). 4) Setelah

kembali

dari puncak,

ayunan

dihentikan

perlahan-lahan

menggunakan rem. 5) Mengamati simpangan jarum yang terdorong kemudian mencatat berapa derajat sudut ayunan tanpa benda uji. 6) Memasang pembentur dengan benar. 7) Memasang benda uji pada dudukan/anvil, kemudian ditepatkan pada penyenter. Dudukan dapat distel sesuai dengan petunjuk. 8) Menaikkan pembentur secara perlahan-lahan dengan memutar handle tepat pada sudut yang ditentukan. 9) Melepaskan pengunci dengan menarik pengunci lengan. 10) Setelah pembentur selesai berayun mematahkan benda uji, pembentur dihentikan dengan menarik pengunci lengan. 11) Mengamati sudut pada dial yang ditunjukkan oleh jarum beban dan diperoleh harga energi impak (Joule). commit to user III-13


digilib.uns.ac.id

3.6 PENGOLAHAN DATA Tahap selanjutnya adalah pengolahan data untuk mendapatkan hasil sesuai dengan tujuannya. Pengolahan data dimulai dengan pengujian karakteristik data, pengujian signifikansi (ANOVA), dan uji pembanding ganda. Langkah-langkah pengolahan data dijelaskan dalam uraian berikut: 3.6.1 Uji Normalitas, Homogenitas dan Independensi Data Pengujian karakteristik data perlu dilakukan agar metode dalam penelitian dapat diyakini memberikan hasil/analisis yang valid, yaitu: 1. Uji normalitas dengan metode Kolmogorov Smirnov Langkah-langkah perhitungan uji kolmogorov smirnov sebagai berikut: a.

Mengurutkan data nilai impak dari yang terkecil sampai terbesar untuk setiap perlakuan.

b.

Menghitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi ( s ) data tersebut. æ ç ç x=è

s=

ö

n

å x ÷÷ø i

i =1

n

åx

……………………………………………………………..……..(3.3)

(å x ) -

2

2 i

i

n -1

n

……………………………...………………...……..(3.4)

Keterangan: x i = data ke-i n = banyaknya data c.

Transformasikan data tersebut menjadi nilai baku ( z ). z i = (x i - x ) / s

……………………………………………………..……….(3.5)

Keterangan : x i = nilai impak pengamatan ke-i x = rata-rata s = standar deviasi d.

Dari nilai baku (z), kemudian menentukan nilai probabilitasnya P (z) berdasarkan sebaran normal baku, sebagai probabilitas pengamatan dengan menggunakan tabel standar luas wilayah di bawah kurva normal, atau dengan bantuan Ms. Excel.



e.

digilib.uns.ac.id

Menentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan rumus sebagai berikut: P( xi ) = i / n

f.

……………………………………………………...…......…...(3.6)

Menentukan nilai maksimum dari selisih absolut P( z ) dan P( x ) yaitu: maks | P( z ) - P( x )| , sebagai nilai L hitung…………………………………….....(3.7)

g.

Menentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(xi-1) dan P( z ) yaitu: maks | P(xi-1) - P( z ) | …………………………………………...………………..(3.8)

h.

Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data observasi dalam beberapa kali replikasi berdistribusi normal. Hipotesis yang diajukan adalah : H0 : data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal H1 : data observasi berasal dari populasi yang tidak berdistribusi normal Taraf nyata yang dipilih a = 0.05, dengan wilayah kritik Lhitung > La(k-1) Apabila nilai Lhitung < Ltabel , maka terima H0 dan simpulkan bahwa data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal.

2. Uji homogenitas Pengujian homogenitas dapat dilakukan dengan metode lavene test, yaitu menguji kesamaan ragam data observasi antar level faktornya. Uji levene dilakukan dengan menggunakan analisis ragam terhadap selisih absolut dari setiap nilai pengamatan dalam sampel dengan rata-rata sampel yang bersangkutan. Data dinyatakan homogen apabila nilai Uji lavene lebih besar dari 0,05. Langkah-langkah uji homogenitas dengan Lavene Test adalah: a. Mengelompokkan data berdasarkan faktor yang akan diuji. b. Menghitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratannya pada tiap level. c. Menghitung nilai faktor koreksi (FK) sebagai berikut. d. Faktor koreksi ( FK ) =

(å x i ) 2 n

........................................................................(3. 9)

Keterangan : xi = data hasil pengamatan i = 1, 2, . . ., n = banyaknya data commit to user III-15


digilib.uns.ac.id

e. Menghitung SS Faktor

æ SS faktor = ç ç è

(å x )ö÷ - FK ...........................................................................(3.10) 2

i

÷ ø

k

Keterangan : k = banyaknya data pada tiap level f. Menghitung SS Total SS total

=

(å y ) - FK ...............................................................................(3.11) 2

i

Keterangan : yi = selisih absolut data hasil pengamatan dengan rata-ratanya untuk tiap level g. Menghitung SS Eror SS error

= SS total - SSfaktor .............................................................................(3.12)

h. hipotesis yang diajukan sebagai berikut : H0

: s12 = s22

H1

: Ragam seluruh level faktor tidak semuanya sama

i. Taraf nyata yang dipilih adalah a = 0,05 j. Wilayah kritik : F > Fa (v1 ; v2) Taraf nyata yang dipilih adalah a = 0.05, dengan wilayah kritik Lhitung > Ltabel (k-1) Apabila nilai Lhitung < Ltabel , maka terima H0 dan simpulkan bahwa data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal. 3. Uji independensi Pengujian independensi eksperimen dilakukan dengan melakukan pengacakan terhadap observasi. Pengujian independensi eksperimen dapat dilakukan dengan uji 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).



digilib.uns.ac.id

3.6.2 Uji ANOVA Pengujian ANOVA dilakukan terhadap nilai kuat impak untuk mengetahui apakah faktor-faktor yang diteliti berpengaruh signifikan terhadap variabel respon tersebut. Hipotesis umum yang diajukan adalah ada perbedaan yang signifikan antar faktor maupun level dalam setiap faktor yang diteliti. 3.6.3 Pemilihan desain panel komposit berdasarkan nilai impak Pada

tahap

ini

dilakukan

pemilihan

desain

panel

komposit

dengan

memepertimbangkan nilai impak yang diperoleh pada pengujian impak. Desain panel komposit yang dipilih adalah yang memiliki nilai impak terbesar. 3.6.4 Uji Serap Bunyi Pada tahap ini dilakukan penelitian uji serap bunyi untuk mengetahui bahwa komposit pada penelitian ini adalah komposit panel serap bising yaitu dengan melihat nilai koefisien serap bunyi komposit. Prosedur uji serap bunyi dilakukan berdasarkan standar ASTM E1050-98 dengan menggunakan peralatan berupa tabung impedansi 2 mikrofon. Diagram rangkaian alatnya ditunjukkan pada gambar 3.12 berikut ini:

Gambar 3.3 Diagram alat pengukuran koefisien absorbsi bunyi Sumber: Khuriati dkk., 2006

Langkah-langkah uji serap bunyi menggunakan tabung impedansi 2 mikrofon adalah sebagai berikut: 1. Menyiapkan spesimen uji berbentuk lingkaran dengan diameter 10 cm dan ketebalan 1 cm. 2. Melepaskan pengunci pada tabung impedansi kemudian memasukkan spesimen commit to userdan mengunci tabung. ke dalam ujung tabung impedansi (holder) III-17


digilib.uns.ac.id

3. Melakukan penyetingan frekuensi gelombang bunyi yang digunakan melaluisoftware komputer. 4. Melakukan pengujian melalui komputer dan data grafik penyerapan bunyi akan tertampil pada komputer. 3.7 ANALISIS HASIL Pada tahap ini dilakukan analisis dari hasil penelitian untuk memberikan gambaran hasil eksperimen

secara menyeluruh. Analisis dilakukan dengan membandingkan

hasil penelitian dengan penelitian serupa yang telah dilakukan sebelumnya. 3.8 KESIMPULAN DAN SARAN Tahap ini merupakan tahap akhir penelitian yang membahas kesimpulan dari hasil yang diperoleh serta usulan untuk implementasi lebih lanjut dan bagi penelitian selanjutnya.



digilib.uns.ac.id

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA Pada bab ini akan diuraikan mengenai pengumpulan dan pengolahan data eksperimen. Data yang dikumpulkan meliputi nilai impak dari spesimen yang dieksperimenkan. 4.1. PENGUMPULAN DATA Pengumpulan data dilakukan menggunakan metode eksperimen, yaitu melakukan serangkaian pengujian pada objek yang diteliti untuk mendapatkan data yang diperlukan sebagai bahan perhitungan. Data-data hasil pengujian impak

akan digunakan untuk menghitung nilai impak komposit. Data nilai

impak tersebut selanjutnya

akan

digunakan

sebagai

input

untuk

uji

ANOVA. Uji ANOVA dilakukan untuk mengetahui apakah faktor-faktor yang telah dipilih berpengaruh secara signifikan terhadap nilai impak. 4.1.1 Dimensi Spesimen Spesimen yang digunakan dalam uji impak dibuat berdasarkan standar pada ASTM D 5942 – 96. Adapun ketentuan dimensi spesimen adalah panjang (l) 80 mm, lebar (w) 10 mm, dan tebal (t) 10 mm.

Gambar 4.1 Dimensi spesimen impak 4.1.2 Uji Impak Spesimen Uji impak komposit dilakukan berdasarkan pada ASTM D 5942 – 96. Spesimen hasil uji impak ditunjukkan sebagai berikut:

Gambar 4.2 Spesimen impak yang telah diuji commit to user

IV-1


digilib.uns.ac.id

Spesimen yang telah dicetak dan diberi perlakuan post cure, diuji dengan mesin uji impak charpy di Laboratorium Logam Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta. Spesimen diletakkan secara horizontal didaerah tumpuan. Jarak lebar tumpuan berdasarkan ketentuan ASTM D 5942-96. Gambar 4.3 dan gambar 4.4 adalah gambar peletakan spesimen dan sebelum dilakukannya uji impak.

Gambar 4.3 Peletakan spesimen

Gambar 4.4 Sebelum pengujian

Eksperimen dilakukan sesuai dengan kombinasi level faktor yang telah ditentukan pada desain eksperimen. Data hasil eksperimen diolah untuk mendapatkan kombinasi level faktor optimal yang diharapkan dapat menghasilkan kualitas komposit dengan nilai impak. Perhitungan dengan rumus nilai impak dari data hasil pengujian sebagai berikut: Besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk mematahkan spesimen material komposit adalah: E serap = W x R (cos β – cos β’ )…………………………………….....................(4.1) Keterangan: W = Berat beban/pembentur (N) R = Jarak antara pusat gravitasi dan sumbu pendulum (m) E = Energi yang terserap (Joule) α = Sudut pendulum sebelum diayunkan β = Sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen β’ = Sudut ayunan pendulum tanpa spesimen Harga impak (HI) suatu bahan yang diuji dengan metode Charpy diberikan oleh: HI =

E ..............................................................................................................(4.2) A

Keterangan: E = energi yang diserap (Joule) 2 A = luas penampang di bawahcommit takik (mm ) to user

IV-2


digilib.uns.ac.id

Contoh perhitungan spesimen nilai impak berdasarkan hasil pengujian adalah sebagai berikut : E serap = W x R (cos β – cos β’ ) = 93,1 N x 0.83 m (cos 840 – cos 880) = 5,378 J

HI =

E serap A

HI =

5,378 x10 3 13,2 x13,3

= 30,635 J/mm2 Tabel 4.1 Nilai cos β uji impak

Tabel 4.2 Nilai lebar uji impak

commit to user

IV-3


digilib.uns.ac.id

Tabel 4.3 Daftar tabel nilai E serap uji impak

Tabel 4.4 Nilai tebal uji impak

Tabel 4.5 Nilai Impak

Berdasar tabel 4.5 pada lampiran diperoleh bahwa nilai impak tertinggi (terbaik) terdapat pada variasi komposisi pertama yaitu 30% : 70% untuk bagian depan dan 80% : 20% untuk bagian belakang, pada replikasi perendaman 30 menit pada percobaan ke dua.

commit to user

IV-4


digilib.uns.ac.id

4.2. PENGOLAHAN DATA Pada tahap pengolahan data dilakukan uji asumsi dasar, uji ANOVA, dan uji pembanding ganda untuk mengetahui tingkat signifikansi variabel respon. Setelah itu dilakukan pemilihan spesimen berdasarkan nilai kuat impak spesimen. 4.2.1 Uji Asumsi Dasar Uji asumsi dasar merupakan langkah awal dalam pengolahan data, yang meliputi uji normalitas, uji homogenitas, dan uji independensi. Proses pengujian asumsi dasar dilakukan terhadap data hasil pengukuran nilai kuat impak pada masing-masing perlakuan 4.2.2 Uji Normalitas Uji

normalitas

dilakukan

terhadap

data

observasi

dengan

tujuan

untuk mengetahui apakah data observasi berdistribusi secara normal atau tidak.

Jumlah perlakuan yang terdapat pada eksperimen adalah 18 perlakuan. Cara perhitungan uji normalitas sampel data observasi dilakukan dengan metode lilliefors. Data nilai kuat impak yang telah didapat melalui pengukuran, selanjutnya dibuat dalam suatu tabel interaksi. Adapun bentuk tabulasi seperti dijelaskan pada tabel 4.6. Tabel 4.6 Nilai kuat impak

Langkah-langkah perhitungan uji lilliefors, sebagai berikut : a. Urutkan data observasi dari yang terkecil sampai terbesar, 14,24;15,13; 15,36; …;21,69 sebagaimana ditunjukan pada tabel 4.6.

commit to user

IV-5


digilib.uns.ac.id

b. Hitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi ( s ) data tersebut, æ n ö ç å xi ÷ x = è i =1 ø n 14,24 + 15,13 + 15,363 + ... + 21,691 x= = 23,553 18

(å X ) -

2

s=

s=

åX

2

n

n -1

(14,242 + 15,132 + ... + 121,6912 ) -

(14,24+ 15,13+ 15,36+ ... + 21,61)2

18 - 1

s = 5,648

18

c. Transformasikan data (x) tersebut menjadi nilai baku ( z ), z i = (x i - x ) / s

Keterangan: xi = nilai pengamatan ke-i x = rata-rata s = standar deviasi

z1 = (14,24 - 23,553) / 5,648 = - 1,490

Dengan cara yang sama diperoleh seluruh nilai baku, sebagaimana ditunjukan pada kolom z tabel 4.7.

commit to user

IV-6


digilib.uns.ac.id

Tabel 4.7 Perhitungan uji lilliefors

d. Berdasarkan nilai baku ( z ), tentukan nilai probabilitasnya P( z ) berdasarkan sebaran normal baku, sebagai probabilitas pengamatan. Gunakan tabel standar luas wilayah di bawah kurva normal atau dengan bantuan Ms.Excel dengan fungsi NORMSDIST, sebagaimana dapat dilihat pada kolom P( z ) tabel 4.7. e. Tentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan cara, sebagai berikut: P ( x i ) = i / n P ( x1 ) = 1 / 18 = 0.0556

Dengan cara yang sama akan diperoleh seluruh nilai P(x) sebagaimana pada kolom P( x ) tabel 4.7. f. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P( z ) dan P( x ), yaitu : maks | P( z ) - P( x )| , sebagai nilai Lhitung 1. maks | P( z ) - P( x )| = 0,012 g. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(xi-1) dan P( z ), yaitu: maks | P(xi-1) - P( z ) |, sebagai nilai Lhitung 2. maks | P(xi-1) - P( z ) | = 0.068 commit to user

IV-7


digilib.uns.ac.id

h. Tentukan nilai maksimum antara maks| P( z ) - P( x )| dan maks | P(xi-1) P( z )|. Nilai maks tersebut merupakan nilai Lhitung uji liliefors. Maks [| P( z ) - P( x )| dan | P(xi-1) - P( z )|] = 0,180 i. Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah semua sampel data observasi berdistribusi normal. Hipotesis yang diajukan adalah : H0: Sampel data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal H1: Sampel data observasi berasal dari populasi yang tidak berdistribusi normal.

Gambar 4.5 Test Normalitas dengan SPSS Hasil perhitungan uji lilliefors impak dengan menggunakan software SPSS dapat dilihat pada gambar 4.5 kolom kolmogorov-smirnova bagian sig, terlihat bahwa nilai signifikansi impak 0,129 lebih besar dari 0,05. Selain itu berdasarkan tabel 4.7 untuk impak dimana taraf nyata yang dipilih a= 0,05, dengan wilayah kritik penolakan

terhadap

Lhitung > L(a,n). Diperoleh hasil perhitungan uji

normalitas semua perlakuan pada impak Lhitung < Ltabel . (0,180) < (0,209) untuk impak , maka terima H0, dari hasil tersebut menyatakan bahwa seluruh data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal. Kedua kriteria yakni signifikansi dan nilai statistik hitung menunjukkan penerimaan terhadap H0 dan dapat disimpulkan bahwa 18 data observasi berasal dari populasi berdistribusi normal. 4.2.3 Uji Homogenitas Pengujian homogenitas dilakukan dengan metode lavene test, yakni menguji kesamaan ragam data observasi antar level faktornya. Uji homogenitas dilakukan terhadap data yang dikelompokkan berdasarkan faktor perendaman alkali dan komposisi resin dengan bambu. a. Uji homogenitas antar level faktor perendaman alkali commit to user Hipotesis yang diajukan, adalah: IV-8


digilib.uns.ac.id

H0 : s12 = s22 = s32 (Data antar level perendaman alkali memiliki ragam yang sama atau bersifat homogen) H1 : Data antar level perendaman alkali memiliki ragam yang tidak sama atau bersifat tidak homogen Taraf nyata a = 0,05 dan wilayah kritik F > F0,05 (1 ; 18) Prosedur pengujian adalah dengan mengelompokkan data berdasarkan perendaman alkali, kemudian dicari rata-rata tiap level perendaman alkali dan dihitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya. Nilai residual faktor perendaman alkali dapat dilihat pada tabel 4.8. Tabel 4.8 Nilai residual faktor perendaman alkali

Tabel 4.9 Komposisi resin dan bambu

Selanjutnya dihitung nilai-nilai berikut : 1. Faktor koreksi (FK)

(å x) =

2

(FK)

commit to user n

IV-9


digilib.uns.ac.id

= (27,18+23,53+29,18)2/18 = 354,53

2. Hitung sum square (SS) faktor, total, dan error a. SSperendaman alkali

é = ê êë

(å xi ) 2

k

ù - FK ú úû

= (27,182+23,532+29,182) 2/9 – 354,53 = 2,74 b. SStotal

=

(å xi ) - FK 2

= (43,0402+49,3952+… + 0,4942) – FK = 532,544 – 354,53 = 178,01 c. SSError

= SStotal – SSperendaman alkali = 178,01- 2,74 = 175,27

3. Hitung mean square (MS) faktor dan error a. MSperendaman alkali

=

SS perendaman alkali df t perendamanalkali

= 2,737/ 2 = 1,368 b. MSError

=

SS error df error

= 175,273/15 = 11,684

4. Hitung nilai F (F hitung) F hitung

=

MS perendamanalkali MSerror

= 1,368/11,684 commit to user

IV-10


digilib.uns.ac.id

= 0,117 Hasil perhitungan uji homogenitas terhadap faktor perendaman alkali dapat dilihat pada tabel tabel 4.10. Tabel 4.10 Uji lavene dikelompokkan berdasarkan perendaman alkali Sumber Keragaman

df

SS

MS

Fhitung

Ftabel

Perendaman alkali Error Total

2 15 17

2,737252 175,273576 178,010828

1,368626 11,684905

0,117

3,68

Taraf nyata yang dipilih a= 0,05, dengan wilayah kritik penolakan terhadap Fhitung > Ftabel. Berdasarkan tabel 4.10, nilai Fhitung sebesar 0,117 < Ftabel (3,68), sehingga H0 diterima dan disimpulkan bahwa data antar level faktor komposisi volume HVS memiliki ragam yang sama (homogen).

Gambar 4.6 Uji homogenitas menggunakan SPSS Berdasarkan gambar 4.6 dapat dilihat bahwa data residual antara satu dengan yang lain dalam faktor perendaman alkali tiap levelnya memiliki jarak yang tidak jauh sehingga data dinyatakan homogen. Pengolahan homogenitas data perendaman alkali menggunakan SPSS. Berdasarkan perhitungan SPSS pada gambar 4.6 menunjukkan nilai Fhitung yang sama dengan perhitungan uji lavene, yaitu 0,117 dan nilai signifikansi sebesar 0,89 lebih besar dari 0,05 sehingga H0 diterima dan disimpulkan bahwa data antar level faktor perendaman alkali memiliki ragam yang sama (homogen). b. Uji homogenitas antar level komposisi resin dengan bambu commit to user Hipotesis yang diajukan, adalah:

IV-11


digilib.uns.ac.id

H0 : s12 = s22 (Data antar level faktor campuran bahan memiliki ragam yang sama atau bersifat homogen) H1 : Data antar level faktor campuran bahan memiliki ragam yang tidak sama atau bersifat tidak homogen Taraf nyata a = 0,05 dan wilayah kritik F > F0,05(1 ; 24) Prosedur perhitungan uji homogenitas antar faktor level komposisi resin dengan bambu, sama dengan pembahasan sebelumnya. Tabel 4.11 merupakan hasil perhitungan uji homogenitas antar level komposisi resin dengan bambu. Tabel 4.11 Uji lavene dikelompokkan berdasarkan komposisi resin dengan bambu

Taraf nyata yang dipilih a= 0,05, dengan wilayah kritik penolakan terhadap Fhitung > Ftabel. Berdasarkan tabel 4.11, nilai Fhitung sebesar 0,456> Ftabel 4,49, sehingga H0 diterima dan disimpulkan bahwa data antar level faktor komposisi resin dengan bambu yang sama (homogen).

] Gambar 4.7 Uji homogenitas komposisi resin dengan bambu dengan SPSS Berdasarkan gambar 4.7 dapat dilihat bahwa data residual antara satu dengan yang lain dalam faktor campuran bahan tiap levelnya memiliki jarak yang tidak jauh sehingga data dinyatakan homogen. Pengolahan

homogenitas

data

campuran

bahan

menggunakan

SPSS

menunjukkan nilai Fhitung yang sama dengan perhitungan uji lavene, yaitu 0,456 dan nilai signifikansi sebesar 0,509 lebih besar dari 0,05 sehingga H0 diterima dan commit to user

IV-12


digilib.uns.ac.id

disimpulkan bahwa data antar level faktor campuran bahan memiliki ragam yang sama (homogen). 4.2.4 Uji Independensi Pengujian

independensi

eksperimen

dilakukan

dengan

melakukan

pengacakan terhadap observasi. Pengujian independensi eksperimen dapat dilakukan dengan uji run test (uji deret). Data yang skala pengukurannya ordinal dimana untuk mengukur urutan suatu kejadian. Pengujian dilakukan dengan cara mengukur kerandoman populasi yang didasarkan atas data hasil pengamatan melalui data sampel. Tujuan uji deret adalah untuk menentukan apakah keacakan akan terjadi atau apakah terdapat suatu pola yang mendasari urutan data sampel. (Supranto, 1994). 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 ratarata tiap perlakuan. Hasil perhitungan nilai residual untuk tiap perlakuan dapat dilihat pada tabel tabel 4.12. Tabel 4.12 Residual data nilai kuat impak

Data residual kemudian diplotkan berdasarkan urutan pengambilan data eksperimen seperti gambar 4.8. Grafik Uji Independensi GGGGG

Gambar 4.8 Plot commit residual to user data kuat impak

IV-13


digilib.uns.ac.id

Berdasarkan gambar 4.8 terlihat bahwa nilai residual tersebar merata dan tidak membentuk pola tertentu, sehingga dapat disimpulkan bahwa data hasil eksperimen memenuhi syarat independensi. Hasil uji asumsi yang dibahas di atas, diketahui bahwa data observasi yang dilakukan memenuhi asumsi normalitas dan independensi. Oleh karena itu, data observasi tersebut dapat digunakan untuk pengolahan Analysis of Variance (ANOVA). 4.2.5 Uji ANOVA Pengujian ANOVA dilakukan terhadap nilai kuat impak untuk mengetahui apakah faktor-faktor yang diteliti berpengaruh signifikan terhadap variabel respon tersebut. Hipotesis umum yang diajukan adalah ada perbedaan yang signifikan antar faktor maupun level dalam setiap faktor yang diteliti. 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 nilai impak yang dapat dilihat pada tabel 4.13. Tabel 4.13 ANOVA untuk nilai kuat impak

commit to user

IV-14


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. FK (Faktor Koreksi) : 3

=( å

FK

i =1

2

3

3

j =1

k =1

l =1

å å åY

ijkl

)/ (abcn)

= 423,956/18 = 998,501

b. Jumlah kuadrat total (SStotal) : 3

SS

total

=

3

3

åååå i

SStotal

2 j

k

2

Y ijkl - FK

l

= (30,6352+31,1022+…+28,4472)- 13638,24 = 10527, 915 -998,501 = 542,414

Tabel 4.14 Sumber variansi ANOVA

Dengan MS. Office excel, nilai kuat impak penggunaan Fhitung menampilkan hasil uji hipotesis analisis variansi, nilai Fhitung > Ftabel, sehingga tolak H0 dan nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0.

commit to user

IV-15


digilib.uns.ac.id

Gambar 4.9 Hasil perhitungan ANOVA Sumber: Pengolahan Data, 2011

Hasil perhitungan ANOVA baik dengan SPSS ataupun dengan MS. Office excel, nilai kuat impak penggunaan Fhitung memberikan kesimpulan tentang hasil uji hipotesis analisis variansi. Keputusan yang diambil terhadap hasil analisis variansi data eksperimen untuk nilai impak, yaitu: 1.

Ditinjau dari faktor komposisi antara resin dengan bambu, nilai Fhitung > Ftabel, sehingga tolak H0 dan simpulkan bahwa komposisi berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat impak.

2. Ditinjau dari faktor perlakuan alkali, nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa komposisi perlakuan alkali tidak berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat impak. Ditinjau dari faktor interaksi antara komposisi dengan perlakuan, nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa perlakuan faktor interaksi antara komposisi dengan perlakuan tidak berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat impak. 4.2.6 Pemilihan Desain Panel Komposit Pemilihan desain panel komposit dilakukan dengan mempertimbangkan kekuatan impak terbaik. Berdasarkan data hasil pengukuran aktual kekuatan impak pada tabel 4.6, diketahui bahwa rata-rata kekuatan impak maksimal sebesar 31,10 J/mm2, pada perlakuan a1b2c2 , yaitu komposit berbahan core dari kertas HVS dan skin dari serat bambu. Dengan mempertimbangkan besarnya rata-rata kekuatan impak darito ketiga commit user replikasi, maka desain panel

IV-16


komposit

untuk

digilib.uns.ac.id

perlakuan

a1b2c2

dapat

dijadikan

rekomendasi

untuk

pengembangan panel komposit berbahan dasar serat alam. 4.2.7 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 yang ditunjukkan dengan nilai koefisien serap bunyi. Untuk mengetahui koefisien serap bunyi yang dimiliki oleh

komposit

yang

memiliki kekuatan

impak maksimal, dilakukan

pengujian serap bunyi dengan menggunakan alat uji berupa tabung impedansi 2 mikrofon berdasar standar uji ASTM E1050-98. Berikut adalah grafik koefisien absorpsi hasil pengujian:

Gambar 4.10 Grafik perbandingan koefisien serap bising Untuk frekuensi bunyi yang diatas 20.000 Hz ini tidak dapat didengar oleh telinga manusia karena terlalu besar kalau kita bisa dengar, telinga kita akan merasa sakit, dan bunyi ini dapat didengar oleh beberapa hewan saja, seperti lumba-lumba dan kelelawar. Frekuensi ini dinamakan frekuensi bunyi ultrasonik. Dari grafik 4.10 dapat dilihat perbedaan antara komposit A (komposit yang nilai impaknya rendah) dan komposit B (komposit dengan nilai Impak tinggi) dan juga dengan kaarpet dan plywood. Komposit A cenderung lebih bagus energi serap bunyinya dibandingkan dengan komposit B ataupun Karpet pada ferkuensi sedang. Akan tetapi karpet energi serap bunyinya mengungguli lainnya baik komposit A, komposit B ataupun plywood pada frekuensi tinggi. Karpet energi serap bunyinya sangat bagus untuk meredam bunyi pada frekuensi diatas 2.000 Hz sampai terus naik pada frekuensi 20.000 Hz.

commit to user

IV-17


digilib.uns.ac.id

BAB V ANALISIS HASIL Pada bab ini akan diuraikan analisis hasil berdasarkan hasil pengolahan data. Hal-hal yang dilakukan analisis dalam penelitian ini adalah proses, analisis hasil pengujian impak, serta analisis hasil uji serap bising. Analisis hasil tersebut diuraikan dalam sub bab dibawah ini. 5.1 ANALISIS HASIL UJI IMPAK Analisis hasil uji impak meliputi analisis mengenai kekuatan impak komposit sandwich serap bising, analisis pengaruh faktor komposisi cairan resin terhadap serat bambu dan juga perlakukan alkali serta interaksi dua faktor maupun ketiga faktor terhadap kekuatan impak. Pengujian impak dilakukan untuk mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut. Pada uji impak terjadi proses penyerapan energi yang besar ketika beban menumbuk spesimen. Energi yang diserap material dapat dihitung dengan menggunakan prinsip perbedaan energi potensial. Ada dua jenis pengujian impak yang biasanya digunakan yaitu uji impak charpy dan izod. Perbedaan kedua jenis pengujian ini terletak pada posisi peletakan spesimen. Untuk impak charpy, spesimen diletakkan secara horizontal pada dudukan spesimen sehingga energi yang terukur adalah energi yang diserap oleh material seutuhnya untuk mematahkan spesimen. Untuk impak izod, spesimen diletakkan

secara

vertikal. Pada

dudukan

spesimen

kemudian dijepit

menggunakan pemegang spesimen. pemegang spesimen ikut menyerap energi sehingga energi yang terukur bukanlah energi yang terserap material seutuhnya (Callister, 2007). 5.1.1 Analisis Kekuatan Impak Berdasarkan Faktor Perendaman Hasil uji ANOVA untuk faktor perendaman NaOH menunjukkan bahwa faktor perendaman NaOH berpengaruh terhadap kekuatan impak. Kekuatan impak pada perendaman 30 menit memiliki kekuatan impak lebih besar dibandingkan dengan perendaman 60 menit dan 90 menit. Besarnya kekuatan impak komposit sandwich dari kedua perendaman disajikan pada gambar 5.1. commit to user

V-1


digilib.uns.ac.id

Gambar 5.1 Grafik kekuatan impak berdasarkan lamanya perendaman NaOH Gambar 5.1 menunjukkan bahwa rata-rata kekuatan impak komposit sandwich menggunakan core kertas HVS dan skin serat bambu dengan perendaman 30 menit 60 menit dan 90 menit diperoleh rata-rata 23,551 kgf/cm2 dengan diperoleh nilai maksimal 31,1, kgf/cm2 dan nilai minimal 15,13 kgf/cm2. Hasil ini menunjukan bahwa adanya perbedaan waktu pada perendaman dengan NaOH mempengaruhi hasil dari kekuatan komposit sandwich yang bervariasi. 5.1.2 Analisis Kekuatan Impak Berdasarkan Faktor Komposisi resin dengan Bambu Hasil uji ANOVA untuk faktor komposisi resin dengan bambu dari komposit sandwich menunjukkan bahwa sangat berpengaruh terhadap kekuatan impak. Komposisi komposit sandwich a1 ( 30% resin, 70% bambu, pada bagian muka dan 80% resin, 20% bambu pada bagian belakang) dapat memperoleh nilai maksimal dengan nilai 31,1 kgf/cm2sedangkan komposisi komposit sandwich a2 (30% resin, 70% bambu, pada bagian muka dan 70% resin, 30% bambu pada bagian belakang) memiliki kekuatan impak lebih kecil dengan nilai maksimal dengan nilai 23,37 kgf/cm2. Besarnya nilai impak komposit sandwich dari kedua komposisi disajikan pada gambar 5.2.

commit to user

V-2


digilib.uns.ac.id

Gambar 5.2 Grafik kekuatan impak berdasarkan komposisi resin dengan bambu Gambar 5.2 menunjukkan bahwa rata-rata kekuatan impak komposit sandwich menggunakan core kertas Hvs dan skin serat bambu dengan komposisi resin terhadap bambu a1 sebesar 27,67 kgf/cm2, sedangkan untuk komposisi a2 sebesar 19,44 kgf/cm2. Hasil ini memberikan informasi bahwa hasil dari penambahan skin pada core yang telah dibuat oleh Maryani (2010) mengalami peningkatan pada nilai impak yang dihasilkan. Distribusi campuran yang tidak merata sebelum dicetak akan menghasilkan kepadatan yang berbeda pada bagian spesimen, sehingga mempengaruhi kekuatan impak. 5.2 Analisis Uji Serap Bunyi Uji serap bunyi pada penelitian ini dilakukan pada spesimen dengan nilai impak yang optimal dan dilakukan pembanding hasil serap bunyinya untuk nilai impak yang rendah, apakah hasil uji serap bunyinya mempunyai selisih sangat banyak atau tidak. Spesimen yang diuji hanya 1 dari komposisi a 1 yaitu spesimen yang mempunyai nilai impak maksimal dengan perendaman 30 menit dan komposisi skin 30% resin dan 70% bambu pada bagian depan dan 80% resin dan 20% bambu pada bagian belakang dan tidak dilakukan replikasi pengujian. Dan sebagai pembandingnya juga dilakukan 1 pengujian serap bunyi pada nilai impak yang mempunyai nilai minimal dilakukan pengujian pada spesimen dengan bahan user yang sama dengan perendaman 60commit menit to dan komposisi skin 30% resin dan 70%

V-3


digilib.uns.ac.id

bambu pada bagian depan dan 70% resin dan 30% bambu pada bagian belakang dan tidak dilakukan replikasi pengujian karena pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pada frekuensi berapakah bunyi dapat diserap oleh panel komposit yang berbahan dasar kertas dan lem sesuai dengan standar yang berlaku yaitu standar ISO 11654:1997(E), yaitu koefisien serap bunyi minimal sebesar 0,15, bukan untuk mengetahui faktor apa saja yang berpengaruh terhadap koefisien serap bunyi. Dimensi spesimen untuk uji serap bunyi berbeda dengan spesimen untuk uji impak. Untuk uji serap bunyi, spesimen yang digunakan berbentuk lingkaran dengan diameter 100 mm dan tebal 10 mm. Uji serap dilakukan terkait

bunyi

aplikasi dari panel sebagai panel serap bising, selain

dibutuhkan panel dengan kekuatan impak yang tinggi, panel juga memiliki nilai tambah yaitu mampu menyerap bunyi sesuai dengan standar. Gambar 5.3 menunjukkan perbandingan koefisien serap bunyi antara spesimen komposit dan beberapa material akustik yang biasanya digunakan.

Frekuensi rendah

Frekuensi tinggi

Frekuensi sedang

Extra bising

Gambar 5.3 Grafik kemampuan material serap bunyi Sumber : Laboratorium akustik MIPA

Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa panel komposit dapat menyerap bunyi dengan baik sesuai dengan standar yaitu minimum α = 0.15. mengungguli panel komposit dan karpet pada frekuensi rendah yang hanya mempunyai nilai maksimal α = 0.13. Akan tetapi frekuensi rendah antara 20 Hz - 200 Hz tidak berpengaruh karena tidak banyak mengganggu manusia. Sedangkan pada frekuensi sedang (antara 500 Hz - 1000 Hz) nilai serap bunyi baik itu panel komposit A ataupun panel komposit B cenderung meningkat energi serap commit user bunyinya dan begitu juga karpet yang tomengalami peningkatan energi serap

V-4


digilib.uns.ac.id

bunyinya, hal ini berbanding terbalik pada plywood yang malah cenderung mengalami penurunan pada frekuensi ini. Panel komposit mempunyai nilai α tertinggi pada panel komposit A dengan nilai α = 0.6. Spesimen komposit yang mempunyai kekuatan impak maksimal ini pada center frequency 1000 Hz memiliki nilai α = 0.4 dan pada high frequency 2000 Hz α = 0.523. Tabel 5.1 menunjukkan nilai koefiseien serap bunyi spesimen komposit dan beberapa material akustik. Dari gambar 5.3 terlihat bahwa koefisien serap bunyi spesimen komposit lemah pada frekuensi yang rendah begitu pula pada karpet yang energi serap bunyinya terpaut jauh oleh plywood yang unggul pada frekuensi rendah. Pada frekuensi sedang plywood cenderung mulai turun energi serap bunyinya dibandingkan dengan panel komposit ataupun karpet. Penurunan energi serap bunyi pada plywood ini terjadi karena sifat dari material plywood yang pejal pada kedua sisinya dibandingkan dengan material komposit yang hanya pejal pada salah satu sisinya dan berongga pada sisi satunya demikian pula pada karpet yang mempunyai banyak rongga. Pada frekuensi tinggi panel komposit juga masih mempunyai energy serap bunyi yang masih bagus demikian pula pada karpet yang terus menaglami peningkatan dan berbanding terbalik dengan plywood yang cenderung tetap dengan energi serap bunyinya yang hanya bagus pada frekuensi rendah saja. Koefisien serap bunyi spesimen komposit memiliki karakteristik yang berbeda dengan koefisien serap bunyi plywood ataupun pada karpet. Pada spesimen komposit koefisien serap bunyi meningkat seiring dengan pertambahan frekuensi, sesuai dengan koefisien serap bunyi karpet, sampai pada penyerapan bunyi yang maksimal baru mulai penurunan. Sedangakan pada plywood panels koefisien serap bunyi menurun seiring dengan pertambahan frekuensi. Komposit pada penelitian ini baik sebagai panel serap bising untuk frekuensi sedang dengan maksimal frekuensi suara 2.000Hz. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Maryani (2010) bahwa kertas dapat meredam kebisingan pada frekuensi 1.000Hz dengan nilai 0,15 dan maksimal pada frekuensi 2.000Hz sebesar 0,35. Pengukuran koefisien serap bunyi yang direkomendasikan ISO commit to user

V-5


digilib.uns.ac.id

11654 : 1997 (E) adalah menggunakan metode ruang gaung namun pada penelitian ini diukur menggunakan metode tabung impedansi sesuai dengan ASTM ASTM E1050-98 Pengukuran

karena

keterbatasan

peralatan

yang

dimiliki.

dengan metode tabung impedansi memiliki kekurangan jika

dibandingkan dengan metode ruang gaung (Khuriati, 2006). Pengukuran koefisien serap bunyi dengan metode tabung impedansi sebenarnya tidak tepat untuk keseluruhan pengukuran koefisien serap

bunyi karena metode ini

mengabaikan kenyataan bahwa gelombang bunyi dalam ruang menumbuk bahan penyerap bunyi dari berbagai sudut serta ukuran dan cara pemasangan sampel tidak sama dengan kondisi pekerjaan sesungguhnya. Oleh karena itu hasil yang diperoleh dengan metode tabung impedansi digunakan untuk pekerjaan teoritik, untuk pengembangan material akustik baru, membandingkan bahan yang ada, dan untuk pengendalian kualitas. Sedangkan pengukuran koefisien serap bunyi dengan metode ruang gaung akan memberikan nilai penyerapan yang lebih besar daripada metode tabung impedansi. Sehingga penyerapan sampel yang ada harusnya lebih besar dari nilai yang terukur (Doelle, 1993). Namun pada penelitian ini penggunaan metode tabung impedansi sudah sesuai karena pengukuran koefisien serap bunyi dilakukan untuk skala laboratorium dengan tujuan menguji material baru. Selain itu dengan metode tabung impedansi memberikan keuntungan dalam hal kepraktisan pengujian.

commit to user

V-6


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 impak komposit sandwich bersifat serap bising dengan core berbahan dasar limbah kertas HVS dan skin dari serat bambu. Pemberian saran dimaksudkan untuk pengembangan penelitian lebih lanjut. Penjelasan dari kesimpulan dan saran tersebut diuraikan pada sub bab berikut ini. 6.1 KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Interaksi antar faktor tidak berpengaruh terhadap kekuatan impak komposit sandwich bambu kertas. 2. Nilai serap bising yang dimiliki komposit sandwich berdasar rata-rata kekuatan impak tertinggi 31,1 kgf/cm2 mampu menyerap bising sebesar α = 0,523 Hz lebih bagus dari yang terdahulu yaitu sebesar α = 0,35 Hz. 6.2 SARAN Saran yang dapat diberikan berdasarkan hasil penelitian untuk langkah pengembangan atau penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut : 1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai skin dari serat bambu dengan perekat resin untuk papan penyekat ruangan ataupun box speaker. 2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kemampuan serap bunyi komposit sandwich dari berbagai kombinasi skin dan persentase bahan yang berbeda.

commit to user VI-1

PENGARUH PERENDAMAN NaOH TERHADAP KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT SANDWICH BAMBU KERTAS YANG BERSIFAT SERAP BISING

Recommend Documents