perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PENGARUH JENIS KERTAS, KOMPOSISI SEKAM DAN JUMLAH PEREKAT PVAC TERHADAP KEKUATAN IMPAK
KOMPOSIT CORE BERKEMAMPUAN SERAP BUNYI BERBAHAN DASAR KERTAS-SEKAM
Skripsi
BAYU ERIAN WIDYANTARA I 0306025
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2010
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PENGARUH JENIS KERTAS, KOMPOSISI SEKAM DAN JUMLAH PEREKAT PVAC TERHADAP KEKUATAN IMPAK
KOMPOSIT CORE BERKEMAMPUAN SERAP BUNYI BERBAHAN DASAR KERTAS-SEKAM
Skripsi
Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
BAYU ERIAN WIDYANTARA I 0306025
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2010
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
LEMBAR PENGESAHAN
LEMBAR VALIDASI
SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH
SURAT PERNYATAAN PUBLISITAS KARYA ILMIAH
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
I
ii
iii
iv
v
vi
viii
ix
x
xv
xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
1.2 PERUMUSAN MASALAH
1.3 TUJUAN PENELITIAN
1.4 MANFAAT PENELITIAN
1.5 BATASAN MASALAH
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 DASAR TEORI
2.1.1 Komposit
2.1.2 Komposit Sandwich
2.1.3 Komponen Penyusun Komposit
2.1.4 Ikatan Komposit
2.1.5 Kualitas Komposit
2.1.6 Fraksi Berat Komposit
2.1.7 Pengujian Impak
2.1.8 Pengujian Serap Bunyi
I-1
I-3
I-4
I-4
I-4
I-4
II-1
II-1
II-4
II-6
II-8
II-9
II-10
II-11
II-14
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
2.1.9 Desain Eksperimen
2.2 TINJAUAN PUSTAKA
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN
3.2 TAHAP PERENCANAAN DAN PERANCANGAN
PENELITIAN
3.2.1 Orientasi Penelitian
3.2.2 Perancangan Eksperimen
3.3 TAHAP PEMBUATAN SPESIMEN
3.3.1 Alat dan Bahan
3.3.2 Langkah pembuatan spesimen uji impak charpy dan
serap bunyi
3.4 PENGUMPULAN DATA
3.4.1 Uji Impak
3.4.2 Uji Serap Bunyi
3.5 PENGOLAHAN DATA
3.5.1 Uji Asumsi
3.5.2 Uji Anova Factorial Experiment
3.5.3 Uji Pembanding Ganda menggunakan Student
Newman-Keuls(SNK)
3.6 ANALISIS
3.7 KESIMPULAN DAN SARAN
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1 PENGUMPULAN DATA
4.2 PENGOLAHAN DATA
4.2.1 Uji Asumsi Dasar
4.2.2 Uji Anova
4.2.3 Uji Pembanding Ganda
4.3 PEMILIHAN SPESIMEN BERDASARKAN NILAI
KEKUATAN IMPAK
II-17
II-30
III-3
III-3
III-3
III-3
III-8
III-8
III-11
III-13
III-13
III-13
III-14
III-14
III-18
III-21
III-22
III-22
IV-1
IV-2
IV-4
IV-16
IV-23
IV-27
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
4.4 PENGUJIAN SERAP BUNYI
BAB V ANALISIS HASIL
5.1 ANALISIS SPESIMEN KOMPOSIT KERTAS-SEKAM
5.1.1 Analisis Bahan Komposit Kertas-Sekam
5.1.2 Analisa Proses Pembuatan Komposit Kertas-Sekam
5.2 ANALISIS HASIL PENGUJIAN IMPAK
5.2.1 Analisa Nilai Kekuatan Impak
5.2.2 Pengaruh Faktor Jenis Kertas Terhadap Nilai
Kekuatan Impak Komposit Kertas-Sekam
5.2.3 Pengaruh Faktor Komposisi Sekam Terhadap Nilai
Kekuatan Impak Komposit Kertas-Sekam
5.2.4 Pengaruh Faktor Jumlah Perekat Terhadap Nilai
Kekuatan Impak Komposit
5.2.5 Interaksi Faktor Jenis Kertas dengan Komposisi
Sekam
5.2.6 Interaksi Faktor Jenis Kertas dengan Jumlah Perekat
5.2.7 Interaksi Faktor Komposisi Sekam dengan Jumlah
Perekat
5.2.8 Interaksi Faktor Jenis Kertas, Komposisi Sekam dan
Jumlah Perekat
5.3 ANALISIS HASIL PENGUJIAN SERAP BUNYI
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 KESIMPULAN
6.2 SARAN
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
IV-27
V-1
V-1
V-3
V-5
V-5
V-10
V-11
V-12
V-13
V-14
V-14
V-15
V-17
VI-1
VI-2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Tabel 2.2.
Tabel 2.3.
Tabel 2.4.
Tabel 2.5.
Tabel 2.6.
Tabel 2.7.
Tabel 3.1.
Tabel 3.2.
Tabel 3.3.
Tabel 3.4.
Tabel 3.5.
Tabel 4.1.
Tabel 4.2.
Tabel 4.3.
Tabel 4.4.
Tabel 4.5.
Tabel 4.6.
Tabel 4.7.
Tabel 4.8.
Kandungan kimia sekam padi dan partikel kayu
Kelas koefisien absorpsi
Material Akustik Komersial
Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas
Skema umum data sampel eksperimen faktorial
menggunakan 3 faktor dan dengan n observasi tiap sel
Anova eksperimen faktorial 3 faktor desain acak
sempurna
Riset yang sedang dilakukan
Factorial experiment completely randomized design
2x3x3
Urutan eksperimen factorial experiment completely
randomized design 2x3x3
Skema daftar analisis ragam uji homogenitas
Skema data sampel eksperimen faktorial 2x3x3 dengan 5
observasi tiap sel
Anova eksperimen faktorial 2x3x3 desain acak sempurna
Data luas penampang spesimen (mm2)
Data uji impak sudut pendulum setelah mengenai
spesimen (β)
Data nilai kekuatan impak spesimen (J/mm2)
Perhitungan manual uji normalitas untuk perlakuan
a1b1c1
Perhitungan uji normalitas dengan SPSS
Rekapitulasi hasil uji normalitas dengan uji lilliefors
Nilai kekuatan impak dikelompokkan berdasarkan
komposisi sekam
Selisih absolut data nilai kekuatan impak dengan
rata-ratanya dikelompokkan berdasarkan komposisi
II-8
II-15
II-17
II-22
II-25
II-27
II-32
III-6
III-7
III-16
III-19
III-21
IV-1
IV-2
IV-4
IV-5
IV-6
IV-8
IV-9
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xvi
Tabel 4.9.
Tabel 4.10.
Tabel 4.11.
Tabel 4.12.
Tabel 4.13.
Tabel 4.14.
Tabel 4.15.
Tabel 4.16.
Tabel 4.17.
Tabel 4.18.
Tabel 4.19.
Tabel 4.20.
sekam
Kuadrat selisih absolut data nilai kekuatan impak
dengan rata-ratanya dikelompokkan berdasarkan
komposisi sekam
Hasil uji homogenitas data nilai kekuatan impak,
dikelompokkan berdasarkan komposisi sekam
Perhitungan uji homogenitas dengan SPSS
Hasil uji homogenitas data nilai kekuatan impak,
dikelompokkan berdasarkan jenis kertas
Hasil uji homogenitas data nilai kekuatan impak,
dikelompokkan berdasarkan jumlah perekat
Residual data nilai kekuatan impak
Anova untuk nilai kekuatan impak
Hasil perhitungan anova nilai kekuatan impak
Hasil perhitungan SPSS anova nilai kekuatan impak
Rata-rata nilai kekuatan impak eksperimen
dikelompokkan berdasarkan komposisi sekam
Rata-rata nilai kekuatan impak eksperimen
dikelompokkan berdasarkan jumlah perekat
Nilai serap bunyi
IV-10
IV-11
IV-12
IV-12
IV-13
IV-13
IV-14
IV-18
IV-21
IV-21
IV-24
IV-25
IV-27
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xvii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Pembagian kelas material
Gambar 2.2. Komposit serat
Gambar 2.3. Komposit laminat
Gambar 2.4. Komposit partikel
Gambar 2.5. Struktur komposit sandwich
Gambar 2.6. Komposit sandwich berbentuk honeycomb
Gambar 2.7. Ikatan pada komposit
Gambar 2.8. Dimensi spesimen uji impak, peletakan spesimen uji
impak dan mekanisme pengujian impak
Gambar 2.9. Patahan ulet, patahan cukup ulet dan patahan rapuh
Gambar 2.10. Mekanisme pengujian serap bunyi
Gambar 3.1. Metode penelitian
Gambar 3.2. Cetakan
Gambar 3.3. Timbangan digital
Gambar 3.4. Mesin crushing
Gambar 3.5. Alat press
Gambar 3.6. Moisture analyzer
Gambar 3.7. Alat uji impak charpy
Gambar 3.8. Seperangkat alat uji serap bunyi
Gambar 3.9. Dimensi spesimen uji impak (mm)
Gambar 3.10. Dimensi spesimen uji serap bunyi (mm)
Gambar 4.1 Normal probability plot
Gambar 4.2 Plot residual data nilai kekuatan impak
Gambar 5.1 Penampang patahan uji impak
Gambar 5.2 Perbandingan kekuatan impak komposit kertas-sekam
dengan komposit lain
Gambar 5.3 Perbandingan kekuatan impak komposit kertas-sekam
dengan produk papan serat di pasaran
Gambar 5.4 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan jenis kertas
Gambar 5.5 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi sekam
II-2
II-3
II-4
II-4
II-5
II-6
II-9
II-12
II-13
II-16
III-2
III-9
III-9
III-9
III-10
III-10
III-10
III-11
III-12
III-13
IV-7
IV-15
V-6
V-8
V-9
V-10
V-11
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xviii
Gambar 5.6 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan jumlah perekat
Gambar 5.7 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi
sekam dan jenis kertas
Gambar 5.8 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan jenis kertas dan
jumlah perekat
Gambar 5.9 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi
sekam dan jumlah perekat
Gambar 5.10 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi
sekam dan jumlah perekat
Gambar 5.11 Grafik nilai koefisien serap bunyi komposit kertas-sekam
dibandingkan beberapa material akustik komersial
lainnya
V-12
V-13
V-14
V-15
V-16
V-18
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I-1
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan
penelitian , manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan.
1.1 LATAR BELAKANG
Menurut Pemerintah Indonesia perkiraan kapasitas produksi kayu tahunan
Indonesia mencapai 63 juta meter kubik, sangat jauh dari jumlah produksi kayu
nasional yang resmi sebesar 5,7 juta meter kubik, artinya akan ada kekurangan
sebesar 57,3 juta meter kubik kayu (Williams, 2004). Laju pengurangan hutan
alam di Indonesia pada tahun 1997-2000 adalah 2,84 juta Ha per tahun (Hakim,
2006). Kebutuhan masyarakat pada kayu sangat besar padahal kapasitas produksi
kayu masih kurang, maka diperlukan bahan altematif untuk mengurangi
ketergantungan terhadap kayu.
Salah satu cara menutupi kekurangan dari produksi kayu adalah mencari
bahan penggantinya. Komposit serat alam merupakan salah satu alternatif yang
pootensial, karena biaya bahan baku yang murah dan ramah lingkungan. Diantara
sejumlah sumber serat alam, limbah kertas merupakan sumber yang
ketersediaannya melimpah. Kertas mengandung serat selulosa yang mempunyai
beberapa kelebihan yaitu tidak mengandung asbestos, serat berbahaya ataupun
kimia berbahaya lainnya dan tidak menimbulkan iritasi. Pada tahun 2003
konsumsi kertas mencapai 5,31 juta ton, tahun 2004 kebutuhan konsumsi kertas
mencapai 5,40 juta ton, tahun 2005 konsumsi kertas mencapai 5,61 juta ton
(pusgrafin.go.id, 2009). Banyaknya jumlah konsumsi kertas tersebut akan
membuka peluang untuk pengolahan sampah kertas bekas menjadi bahan yang
lebih bernilai. Selain penggunaan kertas bekas sebagai bahan alternatif, sekam
padi juga mempunyai potensi sebagai bahan pembuat komposit karena
mempunyai keunggulan seperti kemampuan menahan kelembaban, tidak mudah
terbakar, tidak mudah berjamur, tidak berbau dan memiliki kemampuan menyerap
bunyi (Murdiyono, 2009). Jumlah sekam padi di Indonesia juga melimpah,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I-2
menurut data biro pusat statistik tahun 2008 produksi padi di Indonesia berjumlah
sekitar 55 juta ton. Sekitar 20 % dari bobot padi adalah sekam padi (Hara, 1986).
Untuk menjadi sebuah komposit, kertas dan sekam memerlukan bahan lain
yang berfungsi sebagai matriks atau pengikat. Polivinil asetat (PVAc) atau dapat
disebut juga lem putih yang digunakan sebagai lem kayu digunakan sebagai
pengikat untuk bahan-bahan berpori, khususnya kayu misalnya dalam industri
kayu lapis dan pengerjaan furniture. Bahkan PVAc juga sering dijumpai di tempat
fotokopi yang dgunakan saat menjilid buku. PVAc mempunyai banyak kelebihan
diantaranya mudah didapat, serba guna dan peka terhadap tekanan (Hamzah,
2004).
Melihat bahan-bahan penyusun komposit yang ringan dan matriks yang
digunakan berupa perekat PVAc dimana daya ikatnya lebih rendah daripada resin,
komposit ini akan diproyeksikan sebagai sebuah core dalam komposit sandwich.
Komposit sandwich terdiri dari bagian skin atau lapisan luar dan bagian core
komposit. Komposit sandwich merupakan jenis komposit yang sangat cocok
sebagai sebuah bahan konstruksi karena ringan dan memiliki kekuatan yang relatif
tinggi. Core dalam sebuah komposit merupakan suatu bagian yang dominan
dalam penyerapan energi, baik energi yang datang secara tiba-tiba (energi impak)
maupun energi berupa bunyi. Dalam pengaplikasiannya, core komposit ini
diperuntukkan sebagai sebuah panel yang bisa berupa furniture, pintu, jendela dan
sekat ruangan dengan dilapisi bahan lain sebagai skin. Pengujian impak
diperlukan agar komposit tersebut dapat tetap kokoh saat terjadi sebuah benturan
dan pengujian serap bunyi dilakukan untuk mengetahui kemampuan komposit
dalam menyerap bunyi yang datang. Kemampuan serap bunyi komposit ini
merupakan sebuah nilai tambah apabila panel tersebut dijadikan sebuah sekat
ruangan, karena kekuatan mekanik berupa uji impaklah yang menjadi prioritas
dimana komposit tersebut ditujukan sebagai sebuah bahan konstruksi. Oleh karena
itu pengujian serap bunyi tidak dilakukan pada keseluruhan spesimen, tetapi
hanya pada komposit dengan nilai kekuatan impak tertinggi.
Pada penelitian mengenai komposit ada beberapa faktor yang diteliti untuk
mengetahui pengaruhnya terhadap nilai kekuatan komposit seperti jenis bahan,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I-3
komposisi bahan, serta jumlah perekat yang digunakan. Berkaitan dengan bahan
yang digunakan berupa kertas, sekam dan perekat PVAc sebagai bahan penyusun
komposit, maka faktor- faktor jenis kertas, komposisi sekam dan jumlah perekat
PVAc yang akan dijadikan faktor penelitian pada eksperimen pengujian kekuatan
komposit. Faktor jenis kertas berdasarkan penelitian Grigoriu (2003) yang
menguji papan panel yang terbuat dari tiga buah jenis kertas dan jumlah resin.
Faktor jumlah perekat PVAc berdasarkan penelitian Ganguly (2009) yang
menggunakan perekat PVAc berjumlah 6%, 9% dan 12% serta memperhatikan
kandungan minyak dari rumput alang-alang pembuat komposit. Faktor komposisi
sekam berdasarkan penelitian Yang dkk (2004), mengenai komposisi sekam,
temperatur pengujian dan kecepatan pengadukan.
Berdasarkan uraian yang telah disampaikan, penelitian dengan desain
eksperimen diperlukan untuk mengetahui apakah faktor jenis kertas, komposisi
sekam dan jumlah perekat berpengaruh terhadap kekuatan impak komposit core
serap bunyi berbahan dasar limbah kertas dan sekam padi, serta apabila
mempunyai pengaruh, dapat diketahui seberapa besar pengaruhnya. Dengan
mengkombinasikan faktor-faktor tersebut, diharapkan dapat diketahui seberapa
besar kekuatan impak komposit maksimum yang mampu dihasilkan. Informasi
yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi
pengembangan penelitian selanjutnya.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Perumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
Bagaimana pengaruh antara jenis kertas, komposisi sekam dan jumlah perekat
PVAc terhadap kekuatan impak komposit serap bunyi berbahan dasar kertas-
sekam serta bagaimana pengaruh interaksi faktor-faktor tersebut terhadap
kekuatan impak komposit core serap bunyi ini.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini, yaitu:
1. Mengkaji pengaruh jenis kertas, komposisi sekam dan jumlah perekat PVAc
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I-4
terhadap nilai kekuatan impak komposit core serap bunyi berbahan dasar
kertas-sekam.
2. Mengkaji interaksi pengaruh jenis kertas, komposisi sekam dan jumlah
perekat PVAc terhadap nilai kekuatan impak komposit core serap bunyi
berbahan dasar kertas-sekam.
3. Mengetahui kombinasi level-level faktor yang memberikan hasil kekuatan
impak terbesar.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Memberikan rekomendasi komposisi bahan dan perekat yang dapat
menghasilkan kekuatan impak yang tinggi.
2. Memberikan alternatif bahan baku berkekuatan impak tinggi tetapi juga
mempunyai kemampuan untuk menyerap bunyi.
3. Memberikan nilai tambah sampah berupa kertas bekas dan sekam padi
menjadi sesuatu yang lebih bermanfaat.
1.5 BATASAN MASALAH
1. Bahan Limbah kertas bekas yang digunakan adalah kertas koran dan kertas
HVS.
2. Komposisi sekam ialah 10%,15% dan 20% di dalam bagian berat kertas-
sekam.
3. Komposisi perekat PVAc ialah 6% , 9% dan 12% dari total berat kertas-sekam.
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN
Penulisan penelitian dalam laporan tugas akhir ini mengikuti uraian yang
diberikan pads setiap bab yang berurutan untuk mempermudah pembahasannya.
Dari pokok-pokok permasalahan dapat dibagi menjadi enam bab seperti
dijelaskan, di bawah ini.
BAB I PENDAHULUAN
Menguraikan berbagai hal mengenai latar belakang penelitian, identifikasi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I-5
masalah, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan
masalah dan sistematika penulisan. Uraian bab ini dimaksudkan untuk
menjelaskan latar belakang penelitian sehingga dapat memberi masukan sesuai
dengan tujuan penelitian dengan batasan-batasan, serta menjelaskan manfaat dari
penelitian
BAB II DASAR TEORI
Bab ini berisi mengenai landasan teori yang mendukung dan terkait
langsung dengan penelitian yang akan dilakukan dari buku, jurnal penelitian, dan
sumber literatur lain, serta berisi studi pustaka terhadap penelitian terdahulu.
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini berisi tentang uraian kerangka berpikir dan langkah-langkah
penelitian yang dilakukan meliputi kerangka penelitian, waktu dan tempat
penelitian, alat dan bahan, perancangan penelitian, pengolahan data, analisis dan
kesimpulan.
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
Bab ini menyajikan pelaksanaan pengumpulan data, pengolahan data
berdasarkan teori dan data yang didapat dari pengujian.
BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL
Bab ini membahas tentang analisis dari output yang didapatkan dan
interpretasi hasil penelitian.
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini menguraikan target pencapaian dari tujuan penelitian dan
simpulan-simpulan yang diperoleh dari pembahasan bab-bab sebelumnya. Bab
juga menguraikan saran dan masukan bagi kelanjutan penelitian yang telah
dilakukan dan masukan bagi penanggung jawab dari tempat penelitian.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. LANDASAN TEORI
2.1.1 Komposit
Struktur material yang biasa didalam bidang engineering dapat dibagi
menjadi empat kategori, yaitu logam, polimer, keramik, dan komposit. Diantara
definisi tentang material komposit, yang paling umum adalah: "Komposit
merupakan material gabungan yang dibuat melalui penyusunan secara sintetik dua
atau lebih komponen yaitu, suatu bahan pengisi (filler) atau semacam senyawa
penguat tertentu dan bahan pengikatnya (yang umumnya ada dalam jumlah
dominan/matrik), yang dinamakan resin untuk mendapatkan karakteristik dan
sifat-sifat tertentu" (Jang, 1994).
Komposit merupakan bahan yang terdiri atas serat yang diselubungi oleh
matrik, biasanya berupa polimer, metal, atau keramik. Serat biasanya berupa
bahan dengan kekuatan dan modulus yang tinggi yang berperan sebagai
penyandang beban utama. Sedangkin matrik harus menjaga serat tetap dalam
lokasi dan orientasi yang dikehendaki. Matrik juga berfungsi sebagai media
transfer beban antar serat, pelindung serat dari kerusakan karena pengaruh
lingkungan (environtment damage) sebelum, ketika dan setelah proses pembuatan
komposit, serta melindungi dari pengaruh abrasif antar serat (IPTN, 1993).
Komponen penyusun komposit tidak saling melarutkan ataupun bergabung
satu sama lain dengan sempurna, akan tetapi bertindak bersama-sama. Semua
komponen serta interfasa (yang memegang peranan penting dalam mengontrol
sifat-sifat komposit) yang berada diantaranya, umumnya dapat didefinisikan
secara fisik. Sifat komposit secara keseluruhan tidak bisa dicapai hanya dari tiap-
tiap komponen yang bertindak sendiri-sendiri.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-2
POLYMERS
ELASTOMERS GLASSES
METALS
CERAMICS
Gambar 2.1. Pembagian kelas material Sumber: IPTN, 1993
Penggabungan kedua atau lebih material yang berbeda tersebut
dimaksudkan untuk menciptakan material baru yang merupakan penggabungan
sifat komponen penyusunnya. Diharapkan dengan digabungnya beberapa
material ini, masing-masing komponen dapat saling mendukung dan
memperbaiki kelemahannya. Penggabungan dua material atau lebih dibedakan
menjadi dua macam (Kaw, 2007), yaitu :
a. Penggabungan makro, yang memiliki ciri-ciri:
1. Dapat dibedakan secara langsung dengan cara melihat
2. Penggabungannya lebih secara fisis dan mekanis
3. Penggabungannya dapat dipisahkan secara fisis ataupun secara mekanis
Contoh : Kevlar, Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP)
b. Penggabungan mikro, yang memiliki ciri-ciri:
1. Tidak dapat dibedakan dengan cara melihat secara langsung
2. Penggabunganya lebih secara kimiawi
3. Penggabungannya tidak dapat dipisahkan secara fisik dan mekanis, tetapi
dapat dilakukan secara kimiawi. Contoh : logam paduan, besi, dan baja.
COMPOSITES
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-3
Komposit memiliki tiga karakteristik mekanik yang khas (IPTN, 1993)
yaitu:
a. Tidak homogen, sifat-sifatnya tidak seragam diseluruh volume material,
yang berarti merupakan suatu fungsi dari posisi.
b. Ortotrofik, sifat-sifat material berbeda pada ketiga arah yang saling tegak
lurus pada suatu titik dalam volume material tertentu dan memiliki tiga
buah bidang simetri yang juga saling tegak.lurus, sehingga merupakan
fungsi dari orientasi.
c. Anisotrop, sifatnya pada suatu titik tertentu berbeda dalam semua arah.
Tidak ada lagi bidang simetri. Dengan demikian sifat-sifat yang ada
merupakan fungsi dari orientasi suatu titik dalam suatu volume material
tertentu.
Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang
digunakannya (Kaw, 2007) yaitu:
a. Fibrous Composites (Komposit Serat),
Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu
lapisan yang menggunakan penguat berupa serat/fiber. Fiber yang
digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (poly
aramide), dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun
dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih
kompleks seperti anyaman.
Gambar 2.2. Komposit serat Sumber : Kaw, 2007
b. Laminated Composites (Komposit Laminat),
Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang
digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat
sendiri.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-4
Gambar 2.3. Komposit laminat Sumber : Kaw, 2007
c. Particulalate Composites (Komposit Partikel),
Merupakan komposit yang menggunakan partikel/serbuk sebagai
penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriksnya.
Gambar 2.4. Komposit partikel Sumber : Kaw, 2007
2.1.2 Komposit Sandwich
Komposit Sandwich dianggap sebagai jenis bentuk komposit yang
dirancang untuk mendapatkan sebuah panel yang ringan dan memiliki kekakuan
yang relatif tinggi. Komposit sandwich terdiri dari dua lembar di bagian luar atau
skin, yang dipisahkan oleh dan perekat yang terikat pada inti yang tebal (core)
(Gambar 2.5). Lembaran luar terbuat dari bahan yang relatif kaku dan kuat, seperti
paduan aluminium, plastik yang diperkuat serat, titanium, baja, atau kayu lapis,
mereka memberi kekakuan yang tinggi dan kekuatan untuk struktur, dan harus
cukup kuat untuk menahan gaya tarik dan tekan dari hasil pembebanan. Material
Core mempunyai berat yang ringan dan biasanya memiliki modulus elastisitas
yang rendah. Material Core biasanya dibagi dalam tiga kategori: busa polimer
kaku (yakni phenolic, epoxy, poliuretan), kayu (yaitu kayu balsa), dan honeycomb
(sarang lebah).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-5
Gambar 2.5. Struktur komposit sandwich Sumber : Callister, 2007
Secara struktural, core mempunyai beberapa fungsi. Pertama-tama, terus
menerus menyediakan dukungan untuk skin. Selain itu, ia harus memiliki
kekuatan geser yang cukup untuk menahan tegangan geser melintang, dan juga
cukup kuat untuk memberikan kekakuan geser tinggi (Untuk menahan tekukan
panel). Core populer yang lain ialah struktur honeycomb (lembaran tipis yang
telah dibentuk menjadi sel heksagonal, dengan orientasi tegak lurus pada sisi
skin). Gambar 2.6 menunjukkan pandangan potongan dari sebuah komposit
sandwich core sarang lebah. Bahan honeycomb biasanya paduan aluminium atau
polimer aramid. Kekuatan dan kekakuan struktur sarang lebah tergantung pada
ukuran sel, tebal dinding sel, dan bahan dimana honeycomb dibuat. Sandwich
panel digunakan dalam berbagai aplikasi termasuk atap, lantai,
dan dinding bangunan, dan, di kedirgantaraan dan pesawat terbang (misalnya,
untuk sayap dan ekor pesawat) (Callister, 2007).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-6
Gambar 2.6. Komposit sandwich berbentuk honeycomb Sumber : Callister, 2007
2.1.3 Komponen Penyusun Komposit
a. Matrik
Polimer, logam, dan keramik digunakan sebagai material matrik dalam
komposit tergantung pada kebutuhan tertentu. Matrik didalam komposit
mengikat serat secara bersama-sama dalam suatu unit struktural dan
melindungi serat dari kerusakan eksternal, mentransfer dan mendistribusikan
beban ke serat, dan pada beberapa kasus memberikan sifat yang diinginkan
seperti keuletan, ketangguhan, atau isolasi listrik (Gibson, 1994).
Sebagai komponen utama pembentuk komposit, dalam melakukan
pemilihan terhadap matrik harus memperhatikan elongasi/batas mulur. Matrik
yang digunakan sebaiknya mempunyai elongasi yang lebih besar daripada
elongasi serat. Sebagai contoh, jika elongasi yang dimiliki oleh serat 3%, maka
matrik harus mempunyai elongasi lebih dari 3%. lkatan antarmuka yang kuat
antara matrik dan serat sangat diperlukan, oleh karena itu matrik harus mampu
menghasilkan ikatan mekanis atau kimia dengan serat. Matrik ini juga harus
cocok secara kimia dengan serat, sehingga reaksi yang tidak diinginkan tidak
terjadi pada interface. Matrik dan serat sebaiknya juga mempunyai sifat-sifat
mekanis yang saling melengkapi dia.ntara keduanya(Gibson, 1994).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-7
Polivinil asetat (PVAc) atau dapat disebut juga lem putih yang
digunakan sebagai lem kayu dan kertas merupakan salah satu produk jenis
polimer emulsi.Polimer emulsi adalah Polimerisasi emulsi adalah polimerisasi
adisi terinisiasi radikal bebas dimana suatu monomer atau campuran monomer
dipolimerisasikan di dalam air dengan perubahan surfaktan untuk membentuk
suatu produk polimer emulsi yang bisa disebut lateks. Lateks didefinisikan
sebagai dispersi koloidal dari partikel polimer dalam medium air. Bahan utama
di dalam polimerisasi emulsi selain dari monomer dan air adalah surfaktan ,
inisiator dan zat pengalih rantai.
Produk-produk polimer emulsi ini merupakan bahan yang banyak
digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan dalam berbagai jenis sektor
industri. Dalam industri tekstil berbagai macam emulsi digunakan dalam proses
pengkanjian (sizing), pencapan (printing), dan penyempurnaan (finishing).
Dalam industri cat tembok berbagai macam polimer emulsi digunakan sebagai
pengikat dan pengental. Polimer emulsi digunakan sebagai perekat dalam
industri kayu lapis dan pengerjaan furniture selain itu sifat khusus dari
beberapa kopolimer emulsi yang lengket terhadap aksi tekanan merupakan
suatu sarana bagi penggunaan material tersebut sebagai lem striker dan lem
celorape yang dikenal dengan lem peka tekanan (Hamzah, 2004).
Polivinil asetat adalah suatu polimer karet sintesis. Polivinil asetat
dibuat dari monomernya, vinil asetat (vinyl acetate monomer, VAM). Senyawa
ini ditemukan di Jerman oleh Dr. Flitz Klatte pada 1912. Hidrolisis sempurna
atau sebagian dari senyawa ini akan menghasilkan polivinil alkohol (PVOH).
Rasio hasil hidrolisis ini berkisar antara 87% - 99%. PVAc dijual dalam bentuk
emulsi di air, sebagai bahan perekat untuk bahan-bahan berpori, khususnya
kayu. PVAc adalah lem kayu yang paling sering digunakan, baik sebagai "lem
putih" atau "lem tukang kayu" (lem kuning). "Lem kuning" tersebut juga
digunakan secara luas untuk mengelem bahan-bahan lain seperti kertas, kain,
dan rokok. PVA juga umum dipakai dalam percetakan buku karena
fleksibilitasnya dan tidak bersifat asam seperti banyak polimer lain.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-8
b. Material Pengisi (Filler)
Karakteristik mekanik maupun fisik material komposit sangat
dipengaruhi material penyusunnya. Perbandingan komposisi antara matriks dan
material pengisinya merupakan faktor yang sangat menentukan dalam
memberikan karakteristik mekanik maupun fisik produk komposit yang
dihasilkan. Ukuran serta bentuk material pengisi juga mempunyai peranan
penting dalam menentukan kekuatan komposit (Gibson, 1994).
Secara umum struktur sel serat tumbuhan hampir sama atau mirip
dimana tersusun dari tiga komponen utama, yaitu selulosa, hemiselulosa, lignin
ditambah bahan-bahan lain (Rowell, dkk, 2000). Kertas adalah bahan yang
tipis dan rata, yang dihasilkan dengan kompresi serat yang berasal dari pulp.
Serat yang digunakan biasanya adalah alami, dan mengandung selulosa dan
hemiselulosa. Material pengisi (filler) sampah pertanian sekarn padi adalah
filler alam yang berasal dari ekstraksi kelopak padi (Oryza sativa Sp).
Tabel 2.1. Kandungan kimia sekam padi dan partikel kayu
No. Code Moisture Lignin Cellulose Fat Ash 1 Rice husk flour
particle size 30 µm 5,8 16,9 58,7 0,3 18,3
2 Rice husk flour particle size 300 µm 6 21 60 0,2 12,8
3 Wood flour Particle size 163 µm
10,3 26,2 62,5 0,6 0,4
Sumber : Lee,dkk (2003)
2.1.4 Ikatan Komposit
Material komposit merupakan gabungan dari unsur-unsur yang berbeda.
Hal itu menyebabkan munculnya daerah perbatasan antara serat dan matrik seperti
ditampilkan pada gambar 2.2. Daerah pencampuran antara serat dan matrik
disebut dengan daerah interphase (bonding agent), sedangkan batas pencampuran
antara serat dan matrik disebut interface.
Ikatan antarmuka (interface bonding) yang optimal antara matrik dan serat
merupakan aspek yang penting dalam penunjukan sifat-sifat mekanik komposit.
Transfer beban/tegangan diantara dua fase yang berbeda ditentukan oleh derajat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-9
adhesi. George, dkk (1995) mengungkapkan bahwa adhesi yang kuat diantara
permukaan antara matrik dan serat diperlukan untuk efektifnya perpindahan dan
distribusi beban melalui ikatan perrnukaan.
Gambar 2.7. Ikatan pada komposit Sumber : Kaw, 2007
2.1.5 Kualitas Komposit
Ada tiga faktor yang sangat menentukan sifat-sifat komposit (Kaw, 2007),
yaitu:
a. Material pembentuk
Sifat-sifat yang dimiliki oleh material pembentuk memegang peranan yang
sangat penting karena sangat besar pengaruhnya dalam menentukan sifat
kompositnya. Sifat dari komposit itu merupakan gabungan dari sifat-sifat
komponennya.
b. Bentuk atau susunan struktural komponen.
Karakteristik struktural dan geometri komponen juga memberikan andil
yang besar bagi sifat-sifat komposit. Bentuk dan ukuran tiap-tiap komponen
penyusun, struktur dan distribusinya, serta jumlah relatif masing-masing
merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan komposit
secara keseluruhan.
c. Hubungan antar komponen.
Karena komposit merupakan campuran atau kombinasi komponen
komponen yang berbeda, baik dalam hal bahannya maupun bentuknya, maka sifat
Matrik
Interface
Serat
( Agent) Interphase (Bonding Agent)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-10
kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda. Prinsip yang mendasari rancangan,
pengembangan dan penggunaan dari komposit adalah pemakaian komponen yang
berlainan untuk mendapatkan kombinasi sifat-sifat dan atau nilai-nilai sifat yang
berbeda dengan sifat masing-masing komponen.
Dari faktor utama diatas, secara nyata terlihat bahwa sifat individu yang
dimiliki oleh material penyusun sangatlah penting. Sifat ini sebagian besar akan
menentukan sifat-sifat dari produk komposit. Meskipun, seperti yang sudah kita
ketahui, hubungan dari material penyusun akan menghasilkan sifat-sifat baru, dan
sifat-sifat gabungan dari komposit ini berasal dari sifat-sifat individu material
penyusun itu sendiri.
Karakteristik struktural dan geometrikal dari material penyusun juga
memberikan kontribusi yang penting pada sifat komposit. Bentuk dan ukuran,
susunan struktur dan distribusi, dan jumlah relatif dari material penyusun
merupakan faktor utama yang memberikan kontribusi pada kualitas komposit
secara keseluruhan.
2.1.6 Fraksi Berat Komposit
Jumlah kandungan serat atau material pengisi (filler) dalam komposit yang
biasa disebut fraksi volume atau fraksi berat merupakan hal yang menjadi
perhatian khusus pada komposit penguatan serat maupun komposit dengan
material pengisi. Salah satu elemen kunci dalam analisa mikromekanik komposit
adalah karakteristikisasi dari volume atau berat relatif dari material penyusun.
Persamaan mikromekanik meliputi fraksi volume dari material penyusun, tapi
pengukuran secara aktual sering berdasarkan pada fraksi berat (Gibson, 1994).
Fraksi berat adalah perbandingan antara berat material penyusun dengan
berat komposit. Fraksi berat material penyusun dapat dihitung dengan persamaan
2.1.
獨됃 諈 票平票品 .................................... 2.1
Keterangan : wi = fraksi berat, i. material penyusun. Wi = berat, i. material penyusun, gr We = berat komposit, gr
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-11
2.1.7 Pengujian Impak
a. Teknik Pengujian Kekuatan Impak
Terdapat Dua buah standar tes pengujian untuk uji impak yaitu Charpy
dan Izod. Teknik Pengujian Impak Charpy ialah teknik yang paling sering
digunakan di Amerika Serikat. Ukuran dan bentuk spesimen untuk uji impak
charpy dan izod ialah sama dan ditunjukkan oleh gambar 2.6a. Prosedur
pengujian kekuatan impak dan posisi peletakan spesimen ditunjukkan oleh
gambar 2.6b. Pengujian dilakukan dengan melepaskan beban pendulum dari
ketinggian h dari pengunci yang ada pada alat penguji sehingga terjadi ayunan
dari beban yang akan mematahkan spesimen. Pendulum akan berayun sehingga
mencapai h’ dimana nilainya lebih kecil dari h, nilai inilah yang diserap benda
uji yang merupakan nilai kekuatan impak spesimen. Perbedaan uji impak
charpy dan impak izod hanyalah terletak pada peletakan spesimen seperti yang
ditunjukkan gambar a. Variabel seperti ukuran dan bentuk spesimen, bentuk
dan kedalaman takik akan mempengaruhi nilai dari kekuatan impak.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-12
Gambar 2.8. a) Dimensi spesimen uji impak b) Peletakan spesimen uji impak dan mekanisme pengujian impak Sumber : Callister, 2007
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-13
b. Patahan Pengujian Kekuatan Impak
Terdapat dua jenis patahan pada suatu benda yaitu ductile (ulet) dan
brittle (rapuh). Klasifikasi ini berdasarkan kemampuan material dalam
menerima deformasi plastik. Bila digambarkan maka patahan tersebut dapat
dilihat sebagai berikut
(a) (b) (c)
Gambar 2.9. a) Patahan ulet dengan patahan berada di tengah pusat b) Patahan
cukup ulet c) Patahan rapuh Sumber : Callister., 2007
c. Kekuatan Impak
Kekuatan material komposit terhadap beban kejut dapat diketahui dengan
melakukan uji impak pada material komposit tersebut. Dengan uji impak ini
dapat diketahui tingkat kegetasan atau ketangguhan dari material. Kekuatan
impak 'material komposit rata-rata masih dibawah kekuatan impak logam.
Kekuatan impak komposit sangat bergantung pada ikatan antar penyusun
material komposit tersebut. Semakin kuat ikatan tersebut maka akan semakin
tinggi pula kekuatan impaknya.
Besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk mematahkan spesimen
material komposit dihitung dengan persamaan 2.2. (Shackleford, 1992)
E =W.R.[(cosβ-cosα) - (cos α'-cosα)(畘嫩脐畘嫩畘′
)] ........................ 2.2
Keterangan :
E = energi serap/energi yang diperlukan pendulum untuk mematahkan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-14
spesirnen, Joule W = berat pendulum, N R = jarak antara pusat gravitasi dan sumbu pendulum, m α = sudut pendulum sebelurn diayunkan β = sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen α' = sudut ayunan pendulum tanpa spesimen
Setelah diketahui besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk
mematahkan spesimen, maka besamya kekuatan/energi impak dapat dihitung
dengan persamaan 2.4.(Shackleford, 1992)
Kekuatan lmpak = 琵霹 ........................ 2.3
Keterangan :
E = energi serap, Joule A = luas penampang spesimen uji impak, mm2
2.1.8 Pengujian Serap Bunyi
a. Absorpsi
Sesuai dengan karakteristik materialnya, sebuah bidang batas selain dapat
memantulkan kembali gelombang bunyi yang datang, juga dapat menyerap
gelombang bunyi. Tingkat penyerapan suatu material ditentukan oleh koefisien
serap/koefisien absorpsi material tersebut. Meskipun karakteristik material
tidak berubah, koefisien absorpsi material dapat berubah, menyesuaikan
dengan frekuensi bunyi yang datang. Adapun koefisien absorpsi adalah angka
yang menunjukkan jumlah/proporsi dari keseluruhan energy bunyi yang datang
yang mampu diserap oleh material tersebut. (Mediastika, 2005) Koerisien absorpsi 纵α邹諈 祰锅桂a�闺 ྠ柜ྠĖ龟됃 �柜龟 捸됃ྠĖ�ਆ棍跪棍�a ྠ柜ྠĖ龟됃 锅�Ė� 捸�棍�柜龟 Nilai maksimum α adalah 1 untuk permukaan yang menyerap
(mengabsorpsi) sempurna, dan minimum adalah 0 untuk permukaan yang
memantulkan (merefleksi) sempurna. Oleh karena kemampuan absorpsi suatu
material berubah-ubah sesuai frekuensi yang ada, maka ada beberapa jenis
absorber yang sengaja diciptakan untuk bekerja efektif pada frekuensi
tertentu.Adapun jenis-jenis absorber yang umumnya dijumpai adalah
(Mediastika, 2005):
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-15
a. Material berpori
Penyerap yang terbuat dari material berpori bermanfaat untuk
menyerap bunyi yang berfrekuensi tinggi, sebab pori-porinya yang kecil
sesuai dengan besaran panjang gelombang bunyi yang datang. Material
berpori efektif untuk menyerap bunyi berfrekuensi di atas 1000 Hz.
Material berpori yang banyak digunakan adalah: soft-board, selimut
akustik, dan acoustic tiles.
b. Panel penyerap
Penyerap ini terbuat dari lembaran-lembaran atau papan yang
mungkin saja tidak memiliki permukaan bepori. Panel semacam ini cocok
untuk menyerap bunyi yang berfrekuensi rendah.
c. Rongga penyerap
Penyerap semaca ini disebut juga Helholtz resonator, sesuai dengan
nama penemunya. Rongga penyerap bermanfaat untuk menyerap bunyi
pada frekuensi khusus yang telah diketahui sebelumnya. Rongga penyerap
terdiri dari sebuah lubang sempit yang diikuti dengan ruang tertutup di
belakangnya. Penyerap semacam ini sangat efektif bekerja pada frekuensi
yang telah ditentukan dengan jalan menyerap atau ‘menangkap’ bunyi
yang datang masuk ke dalam rongga tersebut.
Nilai Koefisien Serap bunyi biasanya disajikan dalam bentuk oktaf band
dengan frekuensi 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz dan 2000 Hz .Jika
pengkuran nilai koefisien absorpsi dilakukan pada Frekuensi 250 Hz) diberikan
notasi L, Frekuensi 500 Hz atau 1000 Hz diberikan notasi M, frekuensi 2000
Hz atau 4000 Hz diberikan notasi L. Nilai koefisien serap bunyi digolongkan
menjadi beberapa kelas (ISO 11654, 1997):
Tabel 2.2. Kelas koefisien absorpsi Sound Absorption Class α
A 0,90 ; 0,95 ; 1,00 B 0,80 ; 0,85 C 0,60 ; 0,65 ; 0,70 ; 0,75 D 0,30 ; 0,35 ; 0,40 ; 0,45 ; 0,50 ; 0,55 E 0,25 ; 0,20 ; 0,15
Not Classified 0,10 ; 0,05 ; 0,00 Sumber : ISO 11654. 1997
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-16
b. Prosedur Pengujian
Pengujian menggunakan tabung impedansi dengan sumber bunyi
terhubung pada salah satu ujung dan sampel uji dipasang di ujung lain.
Dalam metode pengujian, gelombang bunyi dihasilkan dalam tabung
dengan menggunakan sinyal pita lebar dari sumber bunyi daripada
sinusoida diskrit dari osilator. Perhitungan koefisien penyerapan untuk
material akustik dilakukan dengan memproses berbagai data yang
kompleks melalui computer (ASTM E 1050, 1998).
Gambar 2.10. Mekanisme pengujian serap bunyi Sumber : ASTM E 1050, 1998
c. Material Akustik Komersial
Material akustik komersial ialah material yang mempunyai
kemampuan untuk menyerap bunyi dan diperdagangkan di pasaran.
Berikut ni akan diberikan contoh jenis-jenis material akustik komersial
yang ada.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-17
Tabel 2.3. Material Akustik Komersial
Material Koefisien Serap Bunyi (α)
125 Hz
250 Hz
500 Hz
1000 Hz
2000 Hz
Plywood, tebal 0,25 inchi 1 0,600 0,300 0,100 0,090 0,090 Acoustical Plaster 1 0,070 0,170 0,500 0,600 0,680 Gypsum Board, tebal 0,5 inchi 1 0,290 0,100 0,050 0,040 0,070 Ceiling E 400 P.E.P.P, tebal 1 inchi 2 0,460 0,590 0,420 0,490 0,760
Sumber : Doelle, 1993 1; www.acousticalsurfaces.com 2
2.1.9 Desain Eksperimen
Desain eksperimen merupakan langkah-langkah lengkap yang perlu
diambil jauh sebelum eksperimen dilakukan agar supaya data yang semestinya
diperlukan dapat diperoleh sehingga akan membawa kepada analisis objektif dan
kesimpulan yang berlaku untuk persoalan yang sedang dibahas. (Sudjana, 1995).
An experiment is a test of tests in wihch purposeful changes are made to the
input variables of a process or system so that we may observe and identify
the reasons for changes that may be observed in the output response.
(Montgomery, 1997).
Beberapa istilah atau pengertian yang perlu diketahui dalam desain
eksperimen (Sudjana, 1985 ; Montgomery, 1997):
a. Experimental unit (unit eksperimen)
Objek eksperimen dimana nilai-nilai variabel respon diukur.
b. Variabel respon (effect)
Disebut juga dependent variable atau ukuran performansi, yaitu output yang
ingin diukur dalam eksperimen.
c. Faktor
Disebut juga independent variable atau variabel bebas, yaitu input yang
nilainya akan diubah-ubah dalam eksperimen.
d. Level (taraf)
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 :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-18
a = jenis kelamin
b = cara mengajar
Selanjutnya taraf untuk faktor a adalah 1 menyatakan laki-laki, 2 menyatakan
perempuan (a1, a2). Bila cara mengajar ada tiga, maka dituliskan dengan b1,
b2, dan b3.
e. Treatment (perlakuan)
Sekumpulan kondisi eksperimen yang akan digunakan terhadap unit
eksperimen dalam ruang lingkup desain yang dipilih. Perlakuan merupakan
kombinasi level-level dari seluruh faktor yang ingin diuji dalam eksperimen.
f. Replikasi
Pengulangan eksperimen dasar yang bertujuan untuk menghasilkan taksiran
yang lebih akurat terhadap efek rata-rata suatu faktor ataupun terhadap
kekeliruan eksperimen.
g. Faktor Pembatas/ Blok (Restrictions)
Sering disebut juga sebagai variabel kontrol (dalam Statistik Multivariat).
Yaitu faktor-faktor yang mungkin ikut mempengaruhi variabel respon tetapi
tidak ingin diuji pengaruhnya oleh eksperimenter karena tidak termasuk ke
dalam tujuan studi.
h. Randomisasi
Yaitu cara mengacak unit-unit eksperimen untuk dialokasikan pada
eksperimen. Metode randomisasi yang dipakai dan cara mengkombinasikan
level-level dari fakor yan berbeda menentukan jenis disain eksperimen yang
akan terbentuk.
i. Kekeliruan eksperimen
Merupakan kegagalan daripada dua unit eksperimen identik yang dikenai
perlakuan untuk memberi hasil yang sama.
Langkah-langkah dalam setiap proyek eksperimen secara garis besar
terdiri atas tiga tahapan, yaitu planning phase, design phase dan analysis phase.
(Hicks, 1993).
a. Planning Phase
Tahapan dalam planning phase adalah :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-19
1) Membuat problem statement sejelas-jelasnya.
2) Menentukan variabel bebas (dependent variables), yaitu efek yang ingin
diukur, sering disebut sebagai kriteria atau ukuran performansi.
3) Menentukan independent variables.
4) Menentukan level-level yang akan diuji, tentukan sifatnya, yaitu :
a) Kualitatif atau kuantitatif ?
b) Fixed atau random ?
5) Tentukan cara bagaimana level-level dari beberapa faktor akan
dikombinasikan (khusus untuk eksperimen dua faktor atau lebih).
b. Design Phase
Tahapan dalam design phase adalah :
1) Menentukan jumlah observasi yang diambil.
2) Menentukan urutan eksperimen (urutan pengambilan data).
3) Menentukan metode randomisasi.
4) Menentukan model matematik yang menjelaskan variabel respon.
5) Menentukan hipotesis yang akan diuji.
c. Analysis Phase
Tahapan dalam analysis phase adalah :
1) Pengumpulan dan pemrosesan data.
2) Menghitung nilai statistik-statistik uji yang dipakai.
3) Menginterpretasikan hasil eksperimen.
a. Uji Asumsi
Apabila menggunakan analisis variansi sebagai alat analisa data
eksperimen, maka seharusnya sebelum data diolah, terlebih dahulu dilakukan
uji asumsi-asumsi ANOVA berupa uji homogenitas variansi, dan independensi,
terhadap data hasil eksperimen.
1) Uji Normalitas
Untuk memeriksa apakah populasi berdistribusi normal atau
tidak, dapat ditempuh uji normalitas dengan menggunakan metode
lilliefors (kolmogorov-smirnov yang dimodifikasi), atau dengan normal
probability –plot.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-20
Pemilihan uji lilliefors sebagai alat uji normalitas didasarkan oleh
(Wijaya, 2000) :
1) Uji lilliefors adalah uji kolmogorov-smirnov yang telah dimodifikasi
dan secara khusus berguna untuk melakukan uji normalitas bilamana
mean dan variansi tidak diketahui, tetapi merupakan estimasi dari
data (sampel). Uji kolmogorov-smirnov masih bersifat umum karena
berguna untuk membandingkan fungsi distribusi kumulatif data
observasi dari sebuah variabel dengan sebuah distribusi teoritis, yang
mungkin bersifat normal, seragam, poisson, atau exponential.
2) Uji lilliefors sangat tepat digunakan untuk data kontinu, jumlahnya
kurang dari 50 data, dan data tidak disusun dalam bentuk interval
(bentuk frekuensi). Apabila data tidak bersifat seperti di atas maka
uji yang tepat untuk digunakan adalah khi-kuadrat.
3) Uji lilliefors terdapat di software SPSS yang akan membantu
mempermudah proses pengujian data sekaligus bisa mengecek hasil
perhitungan secara manual.
Langkah-langkah perhitungan uji lilliefors (Wijaya, 2000) sebagai
berikut:
1) Urutkan data dari yang terkecil sampai terbesar.
2) Hitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi ( s ) data tersebut.
n
x
x
n
ii ÷ø
öçè
æ
=å=1
…............................... 2.4
( )
1
2
2
-
-=
åån
n
XX
s …................................ 2.5
3) Transformasikan data tersebut menjadi nilai baku ( z ).
( ) sxxz ii /-= …............................... 2.6
Keterangan: xi = nilai pengamatan ke-i x = rata-rata s = standar deviasi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-21
4) Dari nilai baku ( z ), tentukan nilai probabilitasnya P( z ) berdasarkan
sebaran normal baku, sebagai probabilitas pengamatan. Gunakan
tabel standar luas wilayah di bawah kurva normal, atau dengan
bantuan Ms. Excel dengan function NORMSDIST.
5) Tentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan rumus
sebagai berikut :
nixP i /)( = …........................................... 2.7
6) Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P( z ) dan P( x ) yaitu
maks | P( z ) - P( x )| , sebagai nilai L hitung.
7) Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(xi-1) dan P( z ) yaitu
maks | P(xi-1) - P( z ) |
Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data observasi
dalam beberapa kali replikasi berdistribusi normal. Hipotesis yang
diajukan :
H0 : data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal
H1 : data observasi berasal dari populasi yang tidak berdistribusi normal
Taraf nyata yang dipilih a = 0.05, dengan wilayah kritik Lhitung >
La(k-1) . Apabila nilai Lhitung < Ltabel , maka terima H0 dan simpulkan
bahwa data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal.
2) Uji homogenitas
Uji homogenitas bertujuan menguji apakah variansi error dari tiap
level atau perlakuan bernilai sama. Alat uji yang sering dipakai adalah uji
bartlett. Namun uji bartlett dapat dilakukan setelah uji normalitas
terlampaui. Untuk menghindari adanya kesulitan dalam urutan proses
pengolahan, maka alat uji yang dipilih adalah uji levene test. Uji levene
dilakukan dengan menggunakan analisis ragam terhadap selisih absolut
dari setiap nilai pengamatan dalam sampel dengan rata-rata sampel yang
bersangkutan.
Prosedur uji homogenitas levene (Wijaya, 2000) sebagai berikut :
1) Kelompokkan data berdasarkan faktor yang akan diuji.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-22
2) Hitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya pada
tiap level.
3) Hitung nilai-nilai berikut ini :
a) Faktor Koreksi (FK) = ( ) nxi
2å .................................... 2.8
Keterangan: xi = data hasil pengamatan
i = 1, 2, . . ., n (n banyaknya data)
b) JK-Faktor = FKkxi -÷÷ø
öççè
æ÷øöç
èæå 2
.................................... 2.9
Keterangan: k = banyaknya data pada tiap level
c) JK-Total (JKT) = ( ) FKyi -å 2 .................................... 2.10
Keterangan: yi = selisih absolut data hasil pengamatan dengan rata-ratanya untuk tiap level
d) JK-Error (JKE) = JKT – JK(Faktor).................................... 2.11
Nilai-nilai hasil perhitungan di atas dapat dirangkum dalam
sebuah daftar analisis ragam sebagaimana tabel 2.4 di bawah ini.
Tabel 2.4. Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas
Sumber Keragaman Db JK KT F
Faktor f JK(Faktor) JK(Faktor) / db )()(
errorKTfaktorKT
Error n-1-f JKE JKE / db
Total n-1 JKT
4) Hipotesis yang diajukan adalah :
H0 : 26
25
24
23
22
21 ssssss =====
H1 : Ragam seluruh level faktor tidak semuanya sama
5) Taraf nyata yang dipilih adalah α = 0.05
6) Wilayah kritik : F > F α (v1 ; v2) atau F > F0.05 (5 ; 90)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-23
3) Uji independensi
Salah satu upaya mencapai sifat independen adalah dengan
melakukan pengacakan terhadap observasi. Namun demikian, jika
masalah acak ini diragukan maka dapat dilakukan pengujian dengan cara
memplot residual versus urutan pengambilan observasinya. Hasil plot
tersebut akan memperlihatkan ada tidaknya pola tertentu. Jika ada pola
tertentu, berarti ada korelasi antar residual atau error tidak independen.
Apabila hal tersebut terjadi, berarti pengacakan urutan eksperimen tidak
benar (eksperimen tidak terurut secara acak).
Pengujian independensi juga dapat dilakukan dengan uji Durbin-
Watson, yaitu untuk mengetahui apakah pengambilan data hasil
eksperimen yang telah dilakukan bersifat acak atau tidak. Langkah-
langkah pengujian Durbin-Watson ialah sebagai berikut
1) Menentukan nilai residual ei
2) Menentukan tingkat kepercayaan dan hipotesis pengujian
Tingkat kepercayaan yang digunakan dalam pengujian independensi
ini adalah= 0,05. Hipotesis yang diajukan dalam uji independensi pada
nilai kekuatan impak, yaitu:
Ho : data observasi bersifat acak
H1 : data observasi tidak bersifat acak atau mempunyai pola tertentu
Nilai kritis untuk hipotesis diatas yaitu:
d<dL tolak Ho
d>dU: terima ho
dL ≤ d ≤ dU pengujian tidak meyakinkan
3) Hitung nilai durbin Watson sebagai berikut
捸 諈 顺∑纵 ྠ됃 石ྠ됃 石1邹2∑ྠ됃2
4) Untuk ukuran sampel tertentu dan banyak variabel tertentu, dapatkan
nilai kritis dL dan dU lihat table statistik d dari Durbin-Watson).
Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data bersifat acak
atau tidak. Berdasarkan hasil perhitungan, terlihat bahwa nilai d (1,933) >
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-24
nilai dU (1,72), maka Ho diterima, dari hasil tersebut menyatakan bahwa
data bersifat acak dan tidak membentuk pola tertentu.
b. Factorial Experiment
Eksperimen faktorial digunakan bilamana jumlah faktor yang akan diuji
lebih dari satu. Eksperimen faktorial adalah eksperimen dimana semua (hampir
semua) taraf (levels) sebuah faktor tertentu dikombinasikan dengan semua
hampir semua) taraf (levels) faktor lainnya yang terdapat dalam eksperimen.
(Sudjana, 1985).
Di dalam eksperimen faktorial, bisa terjadi hasilnya dipengaruhi oleh
lebih dari satu faktor, atau dikatakan terjadi interaksi antar faktor. Secara
umum interaksi didefinisikan sebagai ‘perubahan dalam sebuah faktor
mengakibatkan perubahan nilai respon, yang berbeda pada tiap taraf untuk
faktor lainnya, maka antara kedua faktor itu terdapat interaksi’ (Sudjana,
1985).
Skema umum data sampel untuk desain eksperimen dapat dilihat pada
Tabel 2.5 berikut ini:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-25
Tabel 2.5. Skema umum data sampel eksperimen faktorial menggunakan 3 faktor dan dengan n observasi tiap sel
Faktor C Faktor B Faktor A
Jumlah 1 2 … a
1
1
Y1111 Y2111 … Ya111
Y1112 Y2112 … Ya112
… … … …
Y111n Y211n … Ya11n
… …
… … … … … … … …
… …
b
Y1b11 Y2b11 Y3b11 Y4b11
Y1b12 Y2b12 Y3b12 Y4b12
… … … …
Y1b1n Y2b1n Y3b1n Y4b1n
… …
… …
… … … … … … … …
… …
c
1
Y1111 Y2111 … Ya111
Y1112 Y2112 … Ya112
… … … … Y111n Y211n … Ya11n
…
…
… … … …
… … … …
…
…
b
Y1bc1 Y2bc1 … Yabc1
Y1bc2 Y2bc2 … Yabc2
… … … … Y1bcn Y2bcn … Yabcn
Total T…1 T...2 T...3 T…a Sumber : Sudjana, 1985
Berdasarkan model persamaan (2.5), maka untuk keperluan ANOVA
dihitung harga-harga (Hicks, 1993) sebagai berikut :
a. Jumlah kuadrat total (SStotal) :
nabc
TY
....a
i
b
j
c
k
n
lijkm
22
totalSS -= åååå .…………..…..…….. 2.12
b. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-i faktor A
(SSA):
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-26
å=
-=a
i
.......iA
nabc
T
nbc
T
1
22
SS ……..………………. 2.13
c. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-j faktor B
(SSB):
å=
-=b
j
......j.B
nabc
T
nac
T
1
22
SS ……………............... 2.14
d. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-k faktor C
(SSC) :
å=
-=b
j
......k.C
nabcd
T
nabd
T
1
22
SS …………................... 2.15
e. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ij
antara faktor A dan faktor B (SSAxB) :
nabc
T
nac
T
nbc
T
n
T ....b
j
..j.a
i
b
j
n
m
a
i
...iij.mBA
22
1 1 1
22
xSS +--= åååå å= = =
………................. 2.16
f. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ik
antara faktor A dan faktor C (SSAxC) :
nabc
T
nab
T
nbc
T
n
T ....c
j
..k.a
i
c
k
n
m
a
i
...iik.mA
22
1 1 1
22
xCSS +--= åååå å= = =
………….............. 2.17
g. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-jk
antara faktor B dan faktor C (SSBxC) :
nabc
T
nab
T
nac
T
n
T ....c
k
...b
j
c
k
n
m
b
j
...jij.mBxC
22
1 1 1
22
SS +--= åååå å= = =
k …………............... 2.18
h. Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ijk
antara faktor A, faktor B, dan faktor C (SSAxBxC)
ååå ååå= = ==
--=b
j
c
k
n
m
b
j
...ja
i
...iijk.mAxBxC
nac
T
nbc
T
n
T
1 1 1
222
SSa
i 1
nabc
T
nab
T ....c
k
...22
+-å k ………….…….............. 2.19
i. Jumlah kuadrat error (SSE) :
SSE = SStotal - SSA - SSB – SSC - SSAB – SSAC – SSBC - SSABC …........... 2.20
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-27
Tabel ANOVA untuk eksperimen faktorial dengan tiga faktor (a, b, dan
c), dengan nilai-nilai perhitungan dalam bentuk diatas adalah sebagaimana
tabel 2.6. Pada kolom terakhir tabel 2.5, untuk menghitung harga F yang
digunakan sebagai alat pengujian statistik, maka perlu diketahui model mana
yang diambil. Model yang dimaksud ditentukan oleh sifat tiap faktor, apakah
tetap atau acak. Model tetap menunjukkan di dalam eksperimen terdapat hanya
m buah perlakuan, sedangkan model acak menunjukkan bahwa dilakukan
pengambilan m buah perlakuan secara acak dari populasi yang ada.
Tabel 2.6. ANOVA eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna
Sumber Variansi
Derajat Bebas (df)
Jumlah Kuadrat
(SS)
Kuadrat Tengah (MS)
F
Faktor A
Faktor B
Faktor C
Interaksi AxB
Interaksi AxC
Interaksi BxC
Interaksi AxBxC
Error
a –1
b – 1
c –1
(a – 1)(b – 1)
(a – 1)(c – 1)
(b – 1)(c – 1)
(a–1)(b–1)(c–1)
abc(n - 1)
SSA
SSB
SSC
SSAxB
SSAXC
SSBXC
SSAXBXC
SSE
SSA/dfA
SSB/dfB
SSC/dfC
SSAxB/dfAxB
SSAxC/dfAxC
SSBxC/dfBxC
SSAXBXC/dfAxBxC
SSE/dfE
MSA/MSE
MSB/MSE
MSC/MSE
MSAxB/MSE
MSAxC/MSE
MSBxC/MSE
MSAxBxC/MSE
Total abcn-1 SSTotal
Sumber : Hicks, 1993
c. Uji Pembanding Ganda
Uji Pembanding Ganda dilakukan apabila ada hipotesis nol (H0) yang
ditolak atau terdapat perbedaan yang signifikan antar level faktor, blok, atau
interaksi faktor-faktor. Uji Pembanding Ganda bertujuan untuk menjawab
manakah dari rata-rata taraf perlakuan yang berbeda.
Alat uji yang biasa digunakan adalah contras orthogonal, uji rentang
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-28
perbandingan rata-rata perlakuan. Adapun tiga alat uji lainnya dapat digunakan
apabila perlu setelah hasil pengolahan data menunjukkan adanya perbedaan
yang berarti antar perlakuan.
Uji Student Newman-Keuls (SNK) lebih tepat digunakan dibandingkan
uji dunnett ataupun scheffe, untuk melihat pada level mana terdapat perbedaan
dari suatu faktor yang dinyatakan berpengaruh signifikan oleh uji ANOVA.
Pemilihan uji dunnett atau scheffe tidak tepat untuk melihat pada level mana
terdapat perbedaan terhadap suatu faktor, karena uji dunnett hanya digunakan
untuk membandingkan suatu kontrol dengan perlakuan lainnya, sedangkan uji
scheffe lebih ditujukan untuk membandingkan antara dua kelompok perlakuan
(bukan level tunggal).
1) Metode Orthogonal Contrast
Ditetapkan sebelum eksperimen.
Syarat :
1) Jumlah contrast tidak melebihi df treatment.
2) Jika ukuran sampel dari setiap level yang dibandingkan sama, yang
akan dibandingkan adalah T.j. misal level 1 dibandingkan dengan
level 2, contrastnya : T.1 – T.2
3) Jika gabungan dua level dibandingkan dengan satu level, maka bobot
yang satu level harus digandakan (syarat : jml replikasi sama)
ex : T.1+T.2 – 2T.3
4) Jumlah koefisien setiap contrast harus = 0 (u/ kasus replikasi sama).
5) Orthogonal contrast : himpunan contrast dimana masing-masing
contrast adalah independent. Setiap contrast bukan proyeksi dari
contrast yang lain & komponen yang dibandingkan dalam satu
contrast hanya boleh muncul satu kali.
2) Scheffe’s Test
Bisa menguji mean yang merupakan kombinasi dari beberapa level
tanpa harus berpasangan. Tidak harus orthogonal dan bersifat lebih
general. (Hicks, 1993)
Langkah-langkah :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-29
1) Tentukan contrast, hitung nilainya.
2) Tentukan alpha, hitung statistik F dari tabel.
3) Hitung A menggunakan F dari langkah 2. Dengan rumus :
................................... 2.21
4) Hitung error standar :
................................... 2.22
Keterangan : Scm = error standar, nj = jumlah observasi/replikasi pd level j, cjm = koefisien contrast ke-m untuk level j (besarnya 0 atau 1).
5) Jika nilai mutlak contrast Cm >AxScm, maka contrast dikatakan
signifikan. Artinya tolak Ho bila Ho = nilai contrast antar mean adalah
nol.
3) Student Newman-Keuls (SNK)
Prosedur uji Student Newman-Keuls (SNK) (Hicks, 1993)
terhadap suatu level yang pengaruhnya dinyatakan cukup signifikan
adalah sebagai berikut :
1) Susun rata-rata tiap level yang diuji dari kecil ke besar.
2) Ambil nilai mean squareerror dan dferror dari tabel ANOVA.
3) Hitung nilai error standar untuk mean level dengan rumus berikut :
kS error
.jY
MS= .................................... 2.23
Keterangan :
k = jumlah level
4) Tetapkan nilai a dan ambil nilai-nilai significant ranges dari Tabel
Stundentized range dengan n2 = dferror dan p = 2, 3, … ,k sehingga
diperoleh significant range (SR).
5) Kalikan tiap nilai significant range (SR) yang diperoleh dengan error
standar sehingga diperoleh least significant range (LSR).
LSR = SR x .jY
S .................................... 2.24
6) Hitung beda (selisih) mean antar dua level (akan terbentuk kK2 = k(k –
1)/2 pasang), dimulai dari mean terbesar dengan sampai dengan mean
å= jmjjerrorcm cnMSS 2
FkA )1( -=
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-30
terkecil. Bandingkan kembali beda second largest dan next smallest
dengan LSR untuk p = k – 1, demikian seterusnya sampai diperoleh kK2 perbandingan.
2.2. KAJIAN PUSTAKA
Grigoriu (2003) melakukan penelitian tentang papan panel yang terbuat
dari tiga buah jenis kertas berupa kertas koran, kertas kantor dan kertas majalah .
Penelitian ini juga memakai resin polymeric methyl diisocyanate (PMDI) yang
dibagi menjadi 3 level yaitu 5%, 8% dan 10%. Hasil terbaik penelitian ini ialah
papan panel dari kertas koran dengan campuran resin 10% dan yang terburuk
ialah papan panel dari kertas majalah dengan campuran resin 5%.
Yang dkk (2004), melakukan penelitian tentang komposit polypropylene-
serbuk sekam padi dengan fraksi berat serat 10%, 20%, 30% dan 40%, temperatur
pengujian -300C, 00C, 200C, 500C, 800C dan 110 C dan kecepatan pengadukan 2
mm/min, 10 mm/min, 100 mm/min, 500 mm/min dan 1500 mm/min. Hasil
penelitian ini adalah kekuatan tarik dan impak komposit menurun seiring dengan
pertambahan serbuk sekam padi, menjadi rapuh saat diaduk dengan kecepatan
tinggi dan menunjukkan deformasi plastic seiring peningkatan temperature
pengujian.
Ganguly (2009) melakukan penelitian tentang komposit dari batang
rumput alang-alang dengan menggunakan perekat berupa PVAc dengan variasi
jumlah PVAc 6%, 9%, dan 12 %. Penelitian ini juga mempertimbangkan
kandungan minyak dalam rumput alang-alang dengan variasi 1%, 0,7% dan
0,54%. Hasil penelitian ini adalah dengan hasil seiring pertambahan perekat
PVAc kekuatan lentur dan kekuatan tarik komposit juga ikut meningkat,
sedangkan semakin banyak kandungan minyak pada rumput alang- alang
kekuatan lentur dan kekuatan tarik komposit turun.
Prianto (2004) melakukan penelitian tentang komposit yang terdiri dari
serbuk sekam padi dengan menggunakan perekat berupa resin unsaturated
polyester Yukalac 157 BQTN-EX. Komposisi serbuk sekam ialah 0%, 5%, 15%,
25% dan 30 % dari berat komposit.Hasil penelitian menunjukkan bahwa seiring
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-31
bertambahnya fraksi berat sekam maka kekuatan tarik, kekuatan bending dan
kekuatan impak komposit menurun.
Material komposit dalam bentuk komposit panel telah banyak digunakan
untuk berbagai aplikasi struktural maupun non struktural, seperti untuk furniture
dan struktur pendukung pada gedung (Youngquist, 1997). Serat alam sebagai
filler komposit polimer mulai banyak digunakan sebagai pengganti filler sintetik
dalam kehidupan sehari-hari,mengingat serat alam ini memiliki banyak kelebihan
dibanding serat buatan. Kelebihan utama penggunaan serat alam sebagai filler
pada plastik yaitu densitasnya rendah, non abrasif, mudah didaur ulang, mampu
hancur sendiri di alam (biodegradable), mampu sebagai bahan pengisi dengan
level tinggi sehingga menghasilkan sifat kekakuan yang tinggi, tidak mudah
patah, jenis dan variasinya banyak, hemat energi, dan murah (Rowell, 1997).
Muehl dkk (2004) menyimpulkan bahwa panel komposit yang terbuat dari
sampah kertas memiliki sifat mekanik yang rendah ketika dipadukan dengan
phenollic resin 5% dan 10% polyprophylene dibandingkan dengan panel komposit
dari serat kenaf. Meskipun demikian, panel komposit dari sampah kertas lebih
tahan terhadap kelembaban daripada panel komposit dari kenaf. Menurut Strak
dkk (1997), serbuk kayu memiliki kelebihan sebagai filler bila dibanding dengan
filler mineral seperti mika, kasium karbonat dan mika, yaitu: temperatur proses
lebih rendah (kurang dari 400 F) dengan demikian mengurangi biaya energi, dapat
terdegradasi secara alami, berat jenisnya jauh lebih rendah, gaya gesek rendah
sehingga tidak merusak peralatan pada proses pembuatan serta berasal dari
sumber yang dapat diperbaharui.
Sekam padi mempunyai banyak keunggulan dibanding serat alam lainnya,
seperti kemampuan menahan kelembaban, tidak mudah terbakar, tidak mudah
berjamur, tidak berbau, tidak menimbulkan emisi dan tidak berkarat seperti logam
(Oliver, 2002).
Lee, dkk (2003), menyatakan bahwa komposit yang dibuat dari serbuk
sekam padi memiliki kekuatan yang lebih rendah bila dibandingkan dari serbuk
kayu, dan dengan penambahan fraksi berat serbuk sekam dalam komposit (5%
dan 10%) tidak menghasilkan perubahan yang signifikan pada kekuatan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-32
impaknya. Bentuk dan ukuran filler juga berpengaruh besar terhadap komposit
yang dihasilkan. Filler dengan bentuk yang tidak beraturan (irregular), kekuatan
kompositnya menurun disebabkan oleh ketidakmarnpuan filler mendukung
tegangan yang disalurkan dari matrik polimer (Ismail, dkk, 2002).
Berikut adalah tabel rekapitulasi riset yang sedang berjalan terhitung mulai
bulan Februari 2010 hingga September 2010 mengenai penggunaan limbah kertas
sebagai bahan komposit.
Tabel 2.7. Riset yang sedang dilakukan
No. Nama Peneliti
Jurusan Judul Bahan Faktor Hasil
1 Maryani Teknik Industri UNS
Pengaruh Faktor JenisKertas, Perekat dan Kerapatan Terhadap Kekuatan Impak Komposit Panel Serap Bising Berbahan Dasar Limbah Kertas
Serat:limbah kertas; Matriks:lem kanji, PVAc
Jenis kertas (HVS dan koran) Jenis perekat (tanpa, lem kanji, PVAc) Kerapatan (2:1, 3:1, 4:1)
Faktor jenis perekat dan kerapatan serta interaksi factor jenis perekat dan kerapatan berpengaruh terhadap nilai impak; nilai impak terbesar diperoleh dari komposit berbahan dasar kertas HVS, lem kanji dengan rasio kerapatan 4:1.
2 Asmaa Askarotillah
Teknik Industri UNS
Pengaruh Komposit Core Berbasis Limbah Kertas, dengan Pencampur Sekam Padi dan Serabut Kelapa Terhadap Kekuatan Bending Panel Serap Bising.
Serat:kertas HVS, sekam, serabut kelapa; Matriks:lem kanji, PVAc
Persen HVS (80%,85%, 90%)` Campuran bahan(sekam, serabut kelapa) Jenis perekat (tanpa, lem kanji, PVAc)
Faktor yang berpengaruh terhadap nilai bending adalah persentase HVS, jenis perekat, interaksi persentase HVS dan campuran bahan, interaksi campuran bahan dan jenis perekat; semakin rendah persen HVS, nilai bending semakin meningkat.
3 Natalia Maharani
Teknik Industri UNS
pengaruh faktor jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat terhadap kekuatan bending komposit panel serap bunyi berbahan dasar limbah kertas dan serabut kelapa
limbah kertas, serabut kelapa, lem PVAc
Jenis kertas :HVS, koran Kerapatan: 3:1, 4:1, 5:1 Persen perekat :2.5%, 5%, 7.5%
kenaikan persen perekat maupun kenaikan kerapatan meningkatkan kekuatan bending. penggunaan kertas HVS menghasilkan kekuatan bending lebih besar dibanding koran. kekuatan bending tertinggi pada : kertas HVS, kerapatan 5:1, perekat 7.5%
4 Muhamad Rafi
Teknik Mesin UNS
Pengaruh Kandungan Kanji Terhadap Kekuatan Bending dan KetangguhanImpak Bahan Komposit Kertas Koran Bekas.
Serat:kertas koran; Matriks:lem kanji.
Persen perekat (5%, 10%, 15%, 20%)
Kekuatan bending dan ketangguhan impak meningkat seiring dengan penambahan lem kanji; Nilai kekuatanbending tertinggi sebesar 6,25 Mpa; Nilai kekuatan impak tertinggi sebesar 0,01455 J/mm2.
5 Danang Suto Hapsoro
Teknik Mesin UNS
Pengaruh Kandungan Lem Kanji Terhadap Sifat Tarik dan Densitas Komposit Koran Bekas.
Serat:kertas koran; Matriks:lem kanji.
Persen perekat (0%, 5%, 10%, 15%, 20%)
Kekuatan tarik, regangan tarik dan densitas komposit meningkat seiring dengan penambahan lem kanji, namun nilai modulus tarik menurun.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-1
BAB III METODE PENELITIAN
Metode penelitian menggambarkan langkah-langkah penelitian yang
dilakukan dalam pemecahan masalah. Adapun langkah-langkah penyelesaian
masalah adalah seperti dalam gambar 3.1.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-2
Gambar 3.1. Metode penelitian
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-3
3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN
Waktu Penelitian ini dilaksanakan selama 8 bulan mulai dari tanggal 25
Februari 2010. Tempat Penelitian terdiri dari tiga tempat yaitu tempat
pembuatan spesimen, tempat uji impak spesimen dan tempat uji serap bunyi
spesimen. Tempat-tempat tersebut ialah sebagai berikut:
a. Tempat pembuatan spesimen :
Laboratorium Material Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret
Surakarta
b. Tempat uji impak spesimen :
Laboratorium Ilmu Logam Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
c. Tempat uji serap bunyi spesimen :
Laboratorium Akustik Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret
Surakarta
3.2 TAHAP PERENCANAAN DAN PERANCANGAN PENELITIAN
3.2.1 Orientasi Penelitian
Orientasi penelitian berfungsi sebagai pengenalan terhadap penelitian yang
akan dilakukan, penunjang data berupa data sekunder apabila memang diperlukan,
serta dapat sebagai asumsi sebuah penelitian. Berikut ini adalah orientasi
penelitian pada penelitian ini:
a. Sebaran serat pada komposit merata pada seluruh bagian karena telah
dilakukan pencampuran dengan memakai mixer selama 5 menit.
b. Selama proses penekanan, distribusi gaya-gaya tekan yang mengenai
permukaan bidang tekan spesimen sama karena pengepresan dilakukan
dengan sebuah bidang datar untuk pendistribusian tegangan.
3.2.2 Perancangan Eksperimen
Perancangan eksperimen terdiri dari tiga tahapan yaitu tahap pra
eksperimen, tahap perencanaan (planning phase) dan tahap perancangan (design
phase.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-4
a. Tahap pra eksperimen
Tahap pra eksperimen diperlukan untuk menentukan faktor dan level
eksperimen serta metode pembuatan spesimen. Faktor dan level dari penelitian
ini didasarkan pada jurnal penelitian terdahulu serta disesuaikan dengan
kondisi lapangan setelah terlebih dahulu melakukan metode trial dalam
pembuatan spesimen. Berikut adalah proses penentuan faktor dan level dalam
penelitian ini:
1) Penentuan level-level faktor jenis kertas berdasar penelitian yang
dilakukan oleh A.H. Grigoriou (2003) yang memvariasikan jenis kertas,
yaitu kertas koran, HVS dan majalah. Pada akhir penelitiannya
disimpulkan bahwa kertas majalah merupakan bahan yang paling kecil
kekuatannya karena kemampuan rekat antar seratnya rendah. Berdasar
penelitian tersebut, maka hanya jenis kertas koran dan HVS yang akan
diteliti.
2) Penentuan level-level faktor komposisi sekam berdasar penelitian yang
dilakukan oleh Yang dkk (2004), melakukan penelitian tentang komposit
polypropylene-serbuk sekam padi dengan fraksi berat serat 10%, 20%,
30% dan 40%. Sekam padi dalam penelitian ini tetap dibiarkan dalam
bentuk butiran tanpad dibuat menjadi serbuk, untuk tetap menjaga
kemampuan meredam bunyi, karena sekam dalam bentuk butiran tetap
mempunyai rongga udara. Level yang dipakai adalah 10%, 15% dan 20%.
Level 30% dan 40% tidak dipakai karena pada saat trial, komposit terlalu
mudah patah. Level 15% dipakai untuk melihat kenaikan dan penurunan
nilai kekuatan impak dengan lebih jelas.
3) Penentuan level-level faktor jumlah perekat berdasar penelitian yang
dilakukan oleh Ganguly (2009) yang melakukan penelitian tentang
komposit dari batang rumput alang-alang dengan menggunakan perekat
berupa PVAc dengan variasi jumlah PVAc 6%, 9%, dan 12 %.
Setelah mendapatkan faktor dan level dari penelitian, maka dilakukan
trial pembuatan spesimen untuk mendapatkan metode yang paling baik yang
meliputi penentuan berat komposit, lama pengadukan dan jumlah air (sebagai
media pencampur). Berikut ini adalah trial pembuatan spesimen yang meliputi:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-5
1) Berat komposit ditentukan dari berat kertas-sekam sebesar 90 gr,
sedangkan jumlah perekat ialah di luar dari fraksi berat kertas-sekam 90
gr. Berat kertas sekam dipilih 90 gr karena pada trial 100 gr, dongkrak
sudah tidak mampu mengepres komposit menjadi setebal 1 cm (standar
ASTM D 5942).
2) Penentuan jumlah air dilakukan dengan percobaan perbandingan massa air
dan kertas sebanyak 1:1, 2:1, 3:1, 4:1 dan 5:1. Kondisi optimal didapat
dari perbandingan air dan kertas sebanyak 4:1. Pada perbandingan
tersebut, posisi air tepat membasahi seluruh kertas. Perbandingan 5:1 tidak
digunakan dikarenakan pada kondisi tersebut jumlah air terlalu banyak,
sehingga dikhawatirkan semakin banyak kandungan perekat alami kertas
yang ikut terbuang saat proses pengepresan.
3) Lama pengadukan ditentukan dalam waktu 5 menit karena dipandang telah
mampu mencampur kertas, sekam dan PVAc.
b. Tahap Perencanaan (Planning Phase)
1) Membuat problem statement :
Problem statement dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh jenis
kertas, komposisi sekam dan perekat terhadap kekuatan impak komposit
dalam menghasilkan nilai kekuatan komposit core kertas-sekam.
2) Menentukan variabel respon atau kriteria atau ukuran performansi.
a) Variabel respon : Kekuatan impak, yaitu besarnya gaya yang serap
benda ketika mengalami tumbukan yang tiba-tiba.
b) Unit eksperimen : 90 spesimen komposit core kertas-sekam.
3) Menentukan faktor-faktor yang ingin diuji pengaruhnya dalam
eksperimen.
a) Faktor yang ingin diuji:
(1) faktor jenis kertas (A),
(2) faktor komposisi sekam (B),
(3) faktor jumlah perekat (C).
b) Sifat faktor :
(1) Jenis kertas bersifat kualitatif.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-6
(2) Komposisi sekam dan jumlah perekat bersifat kuantitatif
4) Menentukan banyaknya level (nilai) dari setiap faktor yang diuji.
a) Banyaknya level yang diuji dari setiap faktor :
(1) Faktor jenis kertas (A) terdiri dari dua level, yaitu kertas HVS
(A1), dan kertas koran (A2).
(2) Faktor komposisi sekam (B) terdiri dari tiga level, yaitu 10%
sekam, 15% sekam, dan 20% sekam.
(3) Faktor jumlah perekat (C) terdiri dari tiga level, yaitu 6% PVAc,
9% PVAc, 12% PVAc.
b) Level-level dari semua faktor dipilih secara fixed.
5) Menentukan jenis desain eksperimen yang dipakai.
Dalam tahap ini dilakukan penentuan teknik desain eksperimen yang
digunakan. Teknik desain eksperimen yang dipilih yaitu Factorial
Experiment Completely Randomized Design. Desain ini digunakan
karena eksperimen ini terdiri dari tiga faktor, yaitu faktor jenis kertas
(A), faktor komposisi sekam (B), dan faktor jumlah perekat (C).
a) Desain eksperimen yang dipakai adalah Factorial Experiment
Completely Randomized Design
b) Tabulasi Factorial Experiment Completely Randomized Design
adalah seperti tabel 3.1.
Tabel 3.1. Factorial experiment completely randomized design 2x3x3
% Perekat
Jenis Kertas HVS (a1) Koran (a2)
10% sekam
(b1)
15% sekam
(b2)
20% sekam
(b3)
10% sekam
(b1)
15% sekam
(b2)
20% sekam (b3)
6% PVAc (c1) A1B1C1 A1B2C1 A1B3C1 A2B1C1 A2B2C1 A2B3C1 9% PVAc (c2) A1B1C2 A1B2C2 A1B3C2 A2B1C2 A2B2C2 A2B3C2 12% PVAc (c3) A1B1C3 A1B2C3 A1B3C3 A2B1C3 A2B2C3 A2B3C3
c. Tahap Desain (Design Phase)
1) Menentukan jumlah observasi atau jumlah replikasi, masing-masing
kombinasi dilakukan lima kali pengukuran.
2) Urutan eksperimen : secara random.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-7
Urutan eksperimen ditentukan secara random (complete
randomization) seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.2. misal
eksperimen ke-1 dilakukan pada komposit dengan bahan kertas
koran, komposisi sekam 15% dan menggunakan 9% PVAc.
Tabel 3.2. Urutan eksperimen factorial experiment completely randomized design 2x3x3
% Perekat
Jenis Kertas HVS (a1) Koran (a2)
10% sekam
15% sekam
20% sekam
10% sekam
15% sekam
20% sekam
(b1) (b2) (b3) (b1) (b2) (b3)
6% PVAc (c1)
90 84 35 65 44 25 69 15 43 59 22 1 31 46 87 9 29 76 20 11 24 81 27 6 49 56 2 75 61 38
9% PVAc (c2)
72 74 67 89 13 5 80 4 48 73 66 30 28 40 88 82 86 23 83 19 70 21 57 42 54 47 41 71 53 37
12% PVAc (c3)
77 68 63 33 78 50 64 58 32 26 3 7 52 34 36 12 17 62 51 8 18 55 60 10 39 14 16 45 79 85
3) Menentukan Hipotesis yang diuji
Hipotesis umum yang diajukan dalam eksperimen ini adalah faktor
yang berpengaruh terhadap gaya kekuatan impak komposit kertas-
sekam, 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:
a) Faktor Utama
1) H01 : 閸挐挠 = 0
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-8
Perbedaan jenis kertas tidak menimbulkan pengaruh yang
signifikan terhadap besarnya nilai kekuatan impak .
2) H02 : 閸4挠 = 0
Perbedaan komposisi sekam tidak menimbulkan pengaruh
yang signifikan terhadap nilai kekuatan impak .
3) H03 : 閸5挠 = 0
Perbedaan jumlah perekat tidak menimbulkan pengaruh yang
signifikan terhadap besarnya nilai kekuatan impak .
b) Interaksi Dua Faktor
1) H04 :閸挐4挠 = 0
Perbedaan interaksi desain jenis kertas dan komposisi sekam
tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap
besarnya nilai kekuatan impak.
2) H05 : 閸挐5挠 = 0
Perbedaan interaksi jenis kertas dan jumlah perekat tidak
menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya
kekuatan impak.
3) H06 : 閸45挠 = 0
Perbedaan interaksi komposisi sekam dan jumlah perekat
tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap
besarnya kekuatan impak.
c) Interaksi Tiga Faktor
4) H07 : 閸挐45挠 = 0
Perbedaan interaksi desain jenis kertas , komposisi sekam
dan jumlah perekat tidak menimbulkan pengaruh yang
signifikan terhadap besarnya kekuatan impak.
3.3 TAHAP PEMBUATAN SPESIMEN
3.3.1 Alat dan Bahan
Berikut adalah alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan unit
eksperimen tersebut.
a. Alat yang digunakan dalam penelitian, adalah:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1) Cetakan besi bentuk balok
impak), bentuk lingkaran dengan diameter 10 cm tinggi 5 cm
serap bunyi).
2) Baskom
3) Jangka sorong dengan tingkat ketelitian 0,05 mm dan panjang 150 mm.
4) Timbangan digital
150mm x 150mm dan kapasitas 500gr, sumber energi berupa baterai
AA.
Sumber:
5) Mesin crushing, digunakan untuk membuat lembaran kertas menjadi
serbuk.
6) Mixer, untuk mencampur semua komposisi bahan.
7) Alat press dengan tingkat kemampuan pres hingga 12000 psi.
III-9
bentuk balok dengan ukuran 20 cm x 5 cm x 1 cm (untuk uji
impak), bentuk lingkaran dengan diameter 10 cm tinggi 5 cm (untuk uji
Gambar 3.2. Cetakan Sumber: Lab. Material Teknik Mesin
UNS Surakarta, 2010
dengan tingkat ketelitian 0,05 mm dan panjang 150 mm.
digital dengan tingkat akurasi sebesar 1/5000, ukuran
150mm x 150mm dan kapasitas 500gr, sumber energi berupa baterai
Gambar 3.3. Timbangan digital
Sumber: Lab. Sistem Kualitas Teknik Industri UNS Surakarta, 2010
crushing, digunakan untuk membuat lembaran kertas menjadi
Gambar 3.4. Mesin crushing
Sumber: Lab. Material Teknik Mesin UNS Surakarta, 2010
, untuk mencampur semua komposisi bahan.
dengan tingkat kemampuan pres hingga 12000 psi.
cm (untuk uji
(untuk uji
dengan tingkat ketelitian 0,05 mm dan panjang 150 mm.
ukuran pan
150mm x 150mm dan kapasitas 500gr, sumber energi berupa baterai
, digunakan untuk membuat lembaran kertas menjadi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-10
Gambar 3.5. Alat press
Sumber: Lab. Material Teknik Mesin UNS Surakarta, 2010
8) Moisture analyzer
Digunakan untuk mengukur kadar air dalam suatu benda, skala alat ini
antara 0% sampai 25%.
Gambar 3.6. Moisture analyzer Sumber: Lab. Material Teknik Mesin
UNS Surakarta, 2010 9) Gerinda, untuk memotong spesimen.
10) Alat uji impak charpy dengan sudut ayunan(α) 1500, jarak pusat
gravitasi dengan sumbu pendulum 39,48 cm dan berat pendulum
1,357 kg.
Gambar 3.7. Alat uji impak charpy
Sumber: Lab. Ilmu Logam Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, 2010
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-11
11) Alat uji serap bunyi
(a) (b) (c)
Gambar 3.8. Seperangkat alat uji serap bunyi yaitu (a) Amplifier (b) Tabung impedansi (c) Komputer
Sumber: Lab. Akustik MIPA UNS Surakarta, 2010
b. Bahan yang digunakan untuk membuat spesimen, sebagai berikut:
1) Kertas bekas
2) Sekam padi
3) Lem PVAc
4) Air
3.3.2 Langkah pembuatan spesimen uji impak charpy dan serap bunyi
a. Langkah-langkah pembuatan spesimen uji impak:
1) Memotong kertas bekas.
2) Menghancurkan potongan kertas bekas dengan mesin crushing.
3) Menimbang kertas yang telah di crushing, sekam padi, lem PVAc.
dan air sesuai dengan komposisinya masing-masing (jumlah PVAc
berdasar berat campuran kertas dan sekam seberat 90 gram).
Ketentuan massa tiap bahan adalah sebagai berikut,
misalkan ditentukan 10 % sekam , 6 % PVAc
maka massa sekam = 9 gr (10% x 90), kertas = 81 gr (90-9), PVAc =
5,4 gr (6 % x 90) dan berat air = 360 gr ( 90 x 4, karena
perbandingan massa air = 4:1).
4) Mencampur air dengan lem PVAc, massa air yang digunakan
sebesar 90 gr, 270 gr air digunakan pada pencampuran kertas dan
sekam.
5) Mencampur bubuk kertas, sekam padi dan air dengan air lem yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-12
telah ditimbang dengan mixer selama 5 menit agar tercampur secara
merata.
6) Memasukkan bahan tersebut ke dalam cetakan besi berbentuk balok
berukuran 10 x 5 x 5 cm.
7) Melakukan pengepresan bahan-bahan yang telah dicampur dengan
menggunakan alat press sampai mendapatkan ketebalan 1 cm
selama 30 menit.
8) Menjemur spesimen sampai kadar air <14.
9) Menguji kadar air spesimen dengan moisture analyzer.
10) Memotong spesimen dengan ukuran 10 x 1 x 1 cm (berdasarkan
ASTM D-5942) untuk uji impak komposit kertas sekam.
11) Mengulangi langkah 1-9 untuk ke 54 spesimen.
Gambar 3.9. Dimensi spesimen uji impak (mm) Sumber: ASTM D-5942
b. Langkah-langkah pembuatan spesimen uji serap bunyi:
1) Memotong kertas bekas.
2) Menghancurkan potongan kertas bekas dengan mesin crushing.
3) Menimbang bubuk kertas, sekam padi, lem PVAc dan air sesuai
dengan komposisinya masing-masing sesuai dengan level yang
terpilih pada uji impak, dengan menyesuaikan terhadap karakteristik
dari spesimen uji impak.
4) Mencampur air dengan lem PVAc.
5) Mencampur bubuk kertas, sekam padi dan air dengan air lem yang
telah ditimbang dengan mixer selama 5 menit agar tercampur secara
merata.
6) Memasukkan bahan tersebut ke dalam cetakan berbentuk lingkaran
dengan diameter 10 cm dan tinggi 5 cm.
80
10 10
10
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-13
7) Melakukan pengepresan bahan-bahan yang telah dicampur dengan
menggunakan mesin press sampai mendapatkan ketebalan 1 cm
selama 30 menit.
8) Menjemur spesimen sampai kadar air <14.
9) Menguji kadar air spesimen dengan moisture analyzer.
Gambar 3.10. Dimensi spesimen uji serap bunyi (mm) Sumber: ASTM E-1050
3.4 PENGUMPULAN DATA
3.4.1 Uji Impak
Langkah pengambilan data untuk uji impak:
1) Meletakkan pendulum pada titik awal.
2) Mencatat sudut awal pendulum sebelum mengenai spesimen.
3) Meletakkan spesimen uji pada tempat pengujian.
4) Melepaskan pendulum sehingga mengenai spesimen.
5) Mencatat nilai sudut pendulum setelah mengenai spesimen.
6) Meletakkan pendulum pada titik awal lagi untuk pengujian yang
selanjutnya.
Setelah mendapat data untuk kekuatan impak, spesimen juga akan diuji
nilai serap bunyinya.
3.4.2 Uji Serap Bunyi
Langkah pengambilan data untuk uji serap bunyi:
1) Mempersiapkan spesimen yang akan diuji.
2) Melakukan set up alat pengujian.
3) Melepaskan tabung impedansi.
4) Memasukkan spesimen ke dalam tabung impedansi.
5) Menyambung kembali tabung impedansi yang telah berisi spesimen.
6) Menjalankan program pulse shop dalam komputer dengan variasi
rentang frekuensi antara 0-3200 Hz.
100 10
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-14
3.5 PENGOLAHAN DATA
3.5.1 Uji Asumsi
a. Uji Normalitas
Untuk memeriksa apakah populasi berdistribusi normal atau tidak,
dapat ditempuh uji normalitas dengan menggunakan metode lilliefors
(kolmogorov-smirnov yang dimodifikasi), atau dengan normal probability
–plot.
Pemilihan uji lilliefors sebagai alat uji normalitas didasarkan oleh :
1) Uji lilliefors adalah uji kolmogorov-smirnov yang telah dimodifikasi
dan secara khusus berguna untuk melakukan uji normalitas bilamana
mean dan variansi tidak diketahui, tetapi merupakan estimasi dari data
(sampel). Uji kolmogorov-smirnov masih bersifat umum karena berguna
untuk membandingkan fungsi distribusi kumulatif data observasi dari
sebuah variabel dengan sebuah distribusi teoritis, yang mungkin bersifat
normal, seragam, poisson, atau exponential.
2) Uji lilliefors sangat tepat digunakan untuk data kontinu, jumlahnya
kurang dari 50 data, dan data tidak disusun dalam bentuk interval
(bentuk frekuensi). Apabila data tidak bersifat seperti di atas maka uji
yang tepat untuk digunakan adalah khi-kuadrat. (Miller, 1991).
3) Uji lilliefors terdapat di software SPSS yang akan membantu
mempermudah proses pengujian data sekaligus bisa mengecek hasil
perhitungan secara manual.
Langkah-langkah perhitungan uji lilliefors (Wijaya, 2000) sebagai berikut:
1) Urutkan data dari yang terkecil sampai terbesar.
2) Hitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi ( s ) data tersebut.
n
x
x
n
ii ÷ø
öçè
æ
=å=1
….............................. 3.2
( )
1
2
2
-
-=
åån
n
XX
s .................................. 3.3
3) Transformasikan data tersebut menjadi nilai baku ( z ).
( ) sxxz ii /-= ….............................. 3.4
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-15
keterangan: xi = nilai pengamatan ke-i x = rata-rata s = standar deviasi
4) Dari nilai baku ( z ), tentukan nilai probabilitasnya P( z ) berdasarkan
sebaran normal baku, sebagai probabilitas pengamatan. Gunakan tabel
standar luas wilayah di bawah kurva normal, atau dengan bantuan Ms.
Excel dengan function NORMSDIST.
5) Tentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan rumus
sebagai berikut :
nixP i /)( = ….............................. 3.5
6) Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P( z ) dan P( x ) yaitu
maks | P( z ) - P( x )| , sebagai nilai L hitung.
7) Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(xi-1) dan P( z ) yaitu
maks | P(xi-1) - P( z ) |.
8) 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.
b. Uji homogenitas
Uji homogenitas bertujuan menguji apakah variansi error dari tiap
level atau perlakuan bernilai sama. Alat uji yang sering dipakai adalah uji
bartlett. Namun uji bartlett dapat dilakukan setelah uji normalitas
terlampaui. Untuk menghindari adanya kesulitan dalam urutan proses
pengolahan, maka alat uji yang dipilih adalah uji levene test. Uji levene
dilakukan dengan menggunakan analisis ragam terhadap selisih absolut
dari setiap nilai pengamatan dalam sampel dengan rata-rata sampel yang
bersangkutan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-16
Prosedur uji homogenitas levene (Wijaya, 2000) sebagai berikut :
1) Kelompokkan data berdasarkan faktor yang akan diuji.
2) Hitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya pada tiap
level.
3) Hitung nilai-nilai berikut ini :
a) Faktor Koreksi (FK) = ( ) nxi2å .…............................. 3.6
keterangan xi = data hasil pengamatan i = 1, 2, . . ., n (n banyaknya data)
b) JK-Faktor = FKkxi -÷÷ø
öççè
æ÷øöç
èæå 2
.….............................. 3.7
keterangan k = banyaknya data pada tiap level
c) JK-Total (JKT) = ( ) FKyi -å 2 .….............................. 3.8
keterangan yi = selisih absolut data hasil pengamatan dengan rata- ratanya untuk tiap level
d) JK-Error (JKE) = JKT – JK(Faktor) .….............................. 3.9
Nilai-nilai hasil perhitungan di atas dapat dirangkum dalam sebuah daftar
analisis ragam sebagaimana tabel 3.3 di bawah ini.
Tabel 3.3. Skema daftar analisis ragam uji homogenitas
Sumber Keragaman Db JK KT F
Faktor f JK(Faktor) JK(Faktor) / db )()(
errorKTfaktorKT
Error n-1-f JKE JKE / db
Total n-1 JKT
4) Hipotesis yang diajukan adalah :
H0 : 26
25
24
23
22
21 ssssss =====
H1 : Ragam seluruh level faktor tidak semuanya sama
5) Taraf nyata yang dipilih adalah α = 0.05
6) Wilayah kritik : F > F α (v1 ; v2) atau F > F0.05 (5 ; 90)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-17
c. Uji independensi
Salah satu upaya mencapai sifat independen adalah dengan
melakukan pengacakan terhadap observasi. Namun demikian, jika masalah
acak ini diragukan maka dapat dilakukan pengujian dengan cara memplot
residual versus urutan pengambilan observasinya. Hasil plot tersebut akan
memperlihatkan ada tidaknya pola tertentu. Jika ada pola tertentu, berarti
ada korelasi antar residual atau error tidak independen. Apabila hal
tersebut terjadi, berarti pengacakan urutan eksperimen tidak benar
(eksperimen tidak terurut secara acak).
Pengujian independensi juga dapat dilakukan dengan uji Durbin-
Watson, yaitu untuk mengetahui apakah pengambilan daa hasil
eksperimen yang telah dilakukan bersifat acak atau tidak. Langkah-
langkah pengujian Durbin-Watson ialah sebagai berikut
1) Menentukan nilai residual ei
2) Menentukan tingkat kepercayaan dan hipotesis pengujian
Tingkat kepercayaan yang digunakan dalam pengujian independensi
ini adalah= 0,05. Hipotesis yang diajukan dalam uji independensi pada
nilai kekuatan impak, yaitu:
Ho : data observasi bersifat acak
H1 : data observasi tidak bersifat acak atau mempunyai pola tertentu
Nilai kritis untuk hipotesis diatas yaitu:
d<dL tolak Ho
d>dU: terima ho
dL ≤ d ≤ dU pengujian tidak meyakinkan
3) Hitung nilai Durbin-Watson sebagai berikut
侠 实顺∑纵 硅Ƽ石硅Ƽ石1邹2∑硅Ƽ2
4) Untuk ukuran sampel tertentu dan banyak variabel tertentu, dapatkan
nilai kritis dL dan dU lihat table statistik d dari Durbin-Watson).
5) Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data bersifat acak atau
tidak. Berdasarkan hasil perhitungan, terlihat bahwa nilai d (1,933) >
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-18
nilai dU (1,72), maka Ho diterima, dari hasil tersebut menyatakan
bahwa data bersifat acak dan tidak membentuk pola tertentu.
3.5.2 Uji ANOVA Factorial Experiment
Eksperimen faktorial digunakan bilamana jumlah faktor yang akan diuji
lebih dari satu. Eksperimen faktorial adalah eksperimen dimana semua (hampir
semua) taraf (levels) sebuah faktor tertentu dikombinasikan dengan semua
(hampir semua) taraf (levels) faktor lainnya yang terdapat dalam eksperimen.
(Sudjana, 1985).
Di dalam eksperimen faktorial, bisa terjadi hasilnya dipengaruhi oleh lebih
dari satu faktor, atau dikatakan terjadi interaksi antar faktor. Secara umum
interaksi didefinisikan sebagai ‘perubahan dalam sebuah faktor mengakibatkan
perubahan nilai respon, yang berbeda pada tiap taraf untuk faktor lainnya, maka
antara kedua faktor itu terdapat interaksi’ (Sudjana, 1985).
Skema data sampel untuk desain eksperimen dapat dilihat pada Tabel 3.4
berikut ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-19
Tabel 3.4. Skema data sampel eksperimen faktorial 2x3x3 dengan 5 observasi tiap sel
% Perekat
Jenis Kertas HVS(a1) Koran(a2)
10% sekam
15% sekam
20% sekam
10% sekam
15% sekam
20% sekam
(b1) (b2) (b3) (b1) (b2) (b3)
6% PVAc (c1)
Y1111 Y1211 Y1311 Y2111 Y2111 Y2111 Y1112 Y1212 Y1312 Y2112 Y2112 Y2112 Y1113 Y1213 Y1313 Y2113 Y2113 Y2113 Y1114 Y1211 Y1314 Y2114 Y2114 Y2114 Y1115 Y1215 Y1315 Y2115 Y2115 Y2115
9% PVAc (c2)
Y1121 Y1221 Y1321 Y2121 Y2121 Y2121 Y1122 Y1222 Y1322 Y2122 Y2122 Y2122 Y1123 Y1223 Y1323 Y2123 Y2123 Y2123 Y1124 Y1221 Y1324 Y2124 Y2124 Y2124 Y1125 Y1225 Y1325 Y2125 Y2125 Y2125
12% PVAc (c3)
Y1131 Y1231 Y1331 Y2131 Y2131 Y2131 Y1132 Y1232 Y1332 Y2132 Y2132 Y2132 Y1133 Y1233 Y1333 Y2133 Y2133 Y2133 Y1134 Y1231 Y1334 Y2134 Y2134 Y2134 Y1135 Y1235 Y1335 Y2135 Y2135 Y2135
Berdasarkan model persamaan (3.10), maka untuk keperluan ANOVA
dihitung harga-harga (Hicks, 1993) sebagai berikut :
1) Jumlah kuadrat total (SStotal) :
nabc
TY
....2
i
3
j
3
k
n
lijkm
22
totalSS -= åååå .….............................. 3.11
2) Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-i faktor A
(SSA):
å=
-=2
i
.......iA
nabc
T
nbc
T
1
22
SS .….............................. 3.12
3) Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-j faktor B
(SSB):
å=
-=3
j
......j.B
nabc
T
nac
T
1
22
SS .….............................. 3.13
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-20
4) Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-k faktor C
(SSC) :
å=
-=3
k
......k.C
nabcd
T
nabd
T
1
22
SS .….............................. 3.14
5) Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ij
antara faktor A dan faktor B (SSAxB) :
nabc
T
nac
T
nbc
T
n
T ....3
j
..j.2
i
3
j
n
m
3
i
...iij.mBA
22
1 1 1
22
xSS +--= åååå å= = =
…...... 3.15
6) Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ik
antara faktor A dan faktor C (SSAxC) :
nabc
T
nab
T
nbc
T
n
T ....3
j
..k.2
i
3
k
n
m
2
i
...iik.mA
22
1 1 1
22
xCSS +--= åååå å= = =
........................ 3.16
7) Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-jk
antara faktor B dan faktor C (SSBxC) :
nabc
T
nab
T
nac
T
n
T ....3
k
...3
j
3
k
n
m
3
j
...jij.mBxC
22
1 1 1
22
SS +--= åååå å= = =
k
........................ 3.17
8) Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ijk
antara faktor A, faktor B, dan faktor C (SSAxBxC)
ååå ååå= = ==
--=3
j
3
k
n
m
3
j
...j2
i
...iijk.mAxBxC
nac
T
nbc
T
n
T
1 1 1
222
SS2
1i
nabc
T
nab
T ....3
k
...22
+-å k .….............................. 3.18
9) Jumlah kuadrat error (SSE) :
SSE = SStotal - SSA - SSB – SSC - SSAB – SSAC – SSBC - SSABC …........ 3.19
Tabel ANOVA untuk eksperimen faktorial dengan tiga faktor (a, b, dan c),
dengan nilai-nilai perhitungan dalam bentuk diatas adalah sebagaimana tabel 3.5.
Pada kolom terakhir tabel 3.5., untuk menghitung harga F yang digunakan sebagai
alat pengujian statistik, maka perlu diketahui model mana yang diambil. Model
yang dimaksud ditentukan oleh sifat tiap faktor, apakah tetap atau acak. Model
tetap menunjukkan di dalam eksperimen terdapat hanya m buah perlakuan,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-21
sedangkan model acak menunjukkan bahwa dilakukan pengambilan m buah
perlakuan secara acak dari populasi yang ada.
Tabel 3.5 ANOVA eksperimen faktorial 2x3x3 desain acak sempurna
Sumber Variansi Derajat Bebas (df)
Jumlah Kuadrat
(SS)
Kuadrat Tengah (MS)
F
Faktor A
Faktor B
Faktor C
Interaksi AxB
Interaksi AxC
Interaksi BxC
Interaksi AxBxC
Error
a –1
b – 1
c –1
(a – 1)(b – 1)
(a – 1)(c – 1)
(b – 1)(c – 1)
(a–1)(b–1)(c–1)
abc(n - 1)
SSA
SSB
SSC
SSAxB
SSAXC
SSBXC
SSAXBXC
SSE
SSA/dfA
SSB/dfB
SSC/dfC
SSAxB/dfAxB
SSAxC/dfAxC
SSBxC/dfBxC
SSAXBXC/dfAxBxC
SSE/dfE
MSA/MSE
MSB/MSE
MSC/MSE
MSAxB/MSE
MSAxC/MSE
MSBxC/MSE
MSAxBxC/MSE
Total abcn SSTotal
Sumber : Sudjana, 1985
3.5.3 Uji Pembanding Ganda menggunakan Student Newman-Keuls
(SNK)
Prosedur uji Student Newman-Keuls (SNK) (Hicks, 1993) terhadap suatu
level yang pengaruhnya dinyatakan cukup signifikan adalah sebagai berikut :
a. Susun rata-rata tiap level yang diuji dari kecil ke besar.
b. Ambil nilai mean squareerror dan dferror dari tabel ANOVA.
c. Hitung nilai error standar untuk mean level dengan rumus berikut :
kS error
.jY
MS= .….............................. 3.20
keterangan k = jumlah level
d. Tetapkan nilai a dan ambil nilai-nilai significant ranges dari Tabel
Stundentized range dengan n2 = dferror dan p = 2, 3, … ,k sehingga
diperoleh significant range (SR).
e. Kalikan tiap nilai significant range (SR) yang diperoleh dengan error
standar sehingga diperoleh least significant range (LSR).
LSR = SR x .jY
S .….............................. 3.21
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-22
f. Hitung beda (selisih) mean antar dua level (akan terbentuk kK2 = k(k
– 1)/2 pasang), dimulai dari mean terbesar dengan sampai dengan
mean terkecil. Bandingkan kembali beda second largest dan next
smallest dengan LSR untuk p = k – 1, demikian seterusnya sampai
diperoleh kK2 perbandingan.
3.6 ANALISIS
Pada tahap ini dilakukan analisis dan interpretasi hasil penelitian untuk
memberikan gambaran secara menyeluruh sebagai bahan pertimbangan dalam
rekomendasi setting level optimal komposit kertas-sekam.
3.7 KESIMPULAN DAN SARAN
Tahap ini merupakan bagian akhir dari penelitian yang membahas
kesimpulan dari hasil yang diperoleh serta usulan atau rekomendasi untuk
implementasi lebih lanjut dan bagi penelitian selanjutnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-1
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
Pada bab ini diuraikan proses pengambilan data yang dilanjutkan dengan
pengolahan data sesuai dengan rumusan masalah dan tujuan yang ingin dicapai
dari penelitian ini. Pada bagian awal akan dibahas karakteristik eksperimen dan
proses pengumpulan data eksperimen. Bagian selanjutnya tentang proses
pengolahan data yang meliputi pengujian data, perhitungan pengaruh faktor
dengan pengujian ANOVA dan penentuan level terbaik dari faktor-faktor yang
berpengaruh signifikan terhadap variabel respon dengan menggunakan pengujian
Student-Newman-Keuls (SNK).
4.1 PENGUMPULAN DATA
Berikut ini adalah data yang diperoleh dalam pelaksanaan eksperimen:
Tabel 4.1. Data luas penampang spesimen (mm2)
% Perekat
Jenis Kertas HVS (a1) Koran (a2)
10% sekam
15% sekam
20% sekam
10% sekam
15% sekam
20% sekam
(b1) (b2) (b3) (b1) (b2) (b3)
6% PVAc
(c1)
120,75 110,00 110,00 149,50 120,75 126,00 121,00 120,00 138,00 132,25 115,50 120,75 120,75 121,00 132,00 138,00 115,00 132,25 115,00 110,25 126,50 126,50 126,50 110,00 105,00 143,00 110,00 126,50 120,00 131,25
9% PVAc
(c2)
110,00 121,00 150,00 121,00 120,75 115,50 120,00 115,50 132,00 121,00 126,50 120,75 120,00 115,50 115,00 121,00 115,50 137,50 110,00 132,00 132,00 132,25 132,00 126,50 110,00 120,00 121,00 110,25 126,50 126,50
12% PVAc
(c3)
144,00 130,00 126,50 138,00 121,00 143,75 121,00 132,00 143,00 115,50 110,00 126,00 115,50 110,00 121,00 126,00 121,00 143,75 121,00 110,00 121,00 131,25 120,75 126,50 115,50 110,00 121,00 132,00 120,75 110,25
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-2
Tabel 4.2. Data uji impak sudut pendulum setelah mengenai spesimen (β)
% Perekat
Jenis Kertas HVS (a1) Koran (a2)
10% sekam
15% sekam
20% sekam
10% sekam
15% sekam
20% sekam
(b1) (b2) (b3) (b1) (b2) (b3)
6% PVAc (c1)
118 125 130 117 125 129 117 120 130 116 126 131 115 123 129 119 123 127 120 127 125 120 123 129 122 122 132 115 124 130
9% PVAc (c2)
118 119 123 115 119 124 115 120 126 117 122 123 114 122 125 114 120 122 119 121 125 116 121 126 118 122 128 120 120 124
12% PVAc (c3)
105 117 121 111 114 121 111 114 118 112 116 124 113 120 122 110 116 120 109 118 118 111 118 115 112 115 120 108 117 119
Tabel di atas bukanlah data yang akan diolah dalam perancangan
eksperimen, karena yang menjadi variable respon adalah nilai kekuatan impak.
4.2 PENGOLAHAN DATA
Sebelum dilakukan pengolahan data perlu dilakukan perhitungan nilai
kekuatan impak yang dihitung dari nilai β spesimen. Pada tahap pengolahan data
dilakukan uji asumsi dasar, uji ANOVA, dan uji pembanding ganda untuk
mengetahui tingkat signifikansi variabel respon. Setelah itu dilakukan pemilihan
komposit kertas-sekam berdasarkan nilai kekuatan impak komposit kertas-sekam.
Berikut ini adalah contoh perhitungan nilai kekuatan impak spesimen:
E =W.R.[(cosβ-cosα) - (cos α'-cosα)(閸司脐閸司閸′)]
keterangan :
E : energi serap/energi yang diperlukan pendulum untuk mematahkan spesirnen, Joule W : berat pendulum, Newton R : jarak antara pusat gravitasi dan sumbu pendulum, meter
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-3
A : sudut pendulum sebelurn diayunkan Β : sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen α' : sudut ayunan pendulum tanpa spesimen
Setelah diketahui besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk
mematahkan spesimen, maka besarnya kekuatan/energi impak dapat dihitung.
Kekuatan lmpak = 琵霹
keterangan:
E : energi serap, Joule A : luas penampang spesimen uji impak, mm2
W : 13,2986 N R : 0,3948 m
Contoh perhitungan:
Untuk perlakuan a1b1c1 replikasi ke-1,
E = 13,2986 x 0,3948 [ (cos 1180 – cos 1500) – (cos 1450- cos 1500)(ੰmǴ司ੰੰ馁ੰmǴ司ੰ恼m)]
= 13,2986 x 0,3948 [ 0,397 – 0,047 ( 0,098 )]
= 1,858 Joule
Kekuatan impak = 1,858 J/ 120,75 mm2
= 0,015 J/mm2
Contoh perhitungan nilai kekuatan impak pada perlakuan a1b1c1 replikasi
ke-1 cukup memberikan gambaran mengenai cara memperoleh nilai kekuatan
impak. Selanjutnya rekapitulasi hasil nilai kekuatan impak untuk 54 buah
spesimen dapat dilihat pada tabel 4.3.
.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-4
Tabel 4.3. Data nilai kekuatan impak spesimen (J/mm2)
% Perekat
Jenis Kertas HVS (a1) Koran (a2)
10% sekam
15% sekam
20% sekam
10% sekam
15% sekam
20% sekam
(b1) (b2) (b3) (b1) (b2) (b3)
6% PVAc (c1)
0,015 0,012 0,009 0,013 0,011 0,008 0,016 0,014 0,007 0,015 0,011 0,007 0,017 0,012 0,008 0,013 0,013 0,009 0,015 0,010 0,010 0,013 0,012 0,009 0,015 0,011 0,007 0,017 0,012 0,007
9% PVAc (c2)
0,017 0,015 0,010 0,017 0,015 0,012 0,018 0,015 0,009 0,016 0,012 0,012 0,018 0,013 0,011 0,018 0,015 0,011 0,016 0,012 0,010 0,015 0,012 0,010 0,017 0,013 0,009 0,015 0,013 0,011
12% PVAc (c3)
0,021 0,015 0,013 0,018 0,018 0,011 0,020 0,017 0,013 0,020 0,018 0,011 0,020 0,015 0,013 0,020 0,017 0,012 0,022 0,017 0,015 0,019 0,015 0,017 0,020 0,019 0,014 0,021 0,016 0,016
4.2.1 Uji Asumsi Dasar
Uji asumsi dasar merupakan langkah awal dalam pengolahan data, yang
meliputi uji normalitas, uji homogenitas, dan uji independensi. Apabila seluruh
hasil pengujian asumsi dasar tidak terpenuhi, maka data hasil eksperimen harus
ditransformasi ke bentuk lain sehingga data hasil transformasi memenuhi asumsi
dasar. Beberapa metode transformasi data adalah dengan cara dikuadratkan, di-
akar-kan, di-log-kan, dan lainnya. Proses pengujian asumsi dasar dilakukan
terhadap data nilai kekuatan impak komposit kertas-sekam pada masing-masing
perlakuan.
a. Uji Normalitas
Uji normalitas dilakukan terhadap data observasi di tiap perlakuan dengan
tujuan untuk mengetahui apakah data observasi dari lima kali pengambilan
(replikasi), berdistrbusi normal. Jumlah perlakuan yang terdapat pada eksperimen
adalah 18 perlakuan. Cara perhitungan uji normalitas sampel data observasi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-5
dilakukan dengan metode Lilliefors. Berikut ini adalah contoh perhitungan uji
normalitas pada perlakuan a1b1c1.
Langkah-langkah perhitungan uji lilliefors, sebagai berikut :
1) Urutkan data observasi dari yang terkecil sampai terbesar sebagaimana pada
kolom x tabel 4.4.
2) Hitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi (s) data tersebut. 果侧实 纵∑ 果骄坡平妮Ǵ 邹柜
果侧实0,015+0,016+…+0,0155
实15,974
滚实舜∑果弥石纵∑果邹弥柜柜石1
滚实顺纵0,015弥十0,016弥十赋十0,015弥邹石纵0,078邹弥55石1
= 0,001
Tabel 4.4. Perhitungan manual uji normalitas untuk perlakuan a1b1c1
No. x z P(z) P(x) |P(z)-P(x)| |P(x-1)-P(z)|
1 0,015 -0,880 0,189 0,200 0,011 0,189 2 0,015 -0,787 0,216 0,400 0,184 0,016 3 0,015 -0,230 0,409 0,600 0,191 0,009 4 0,016 0,334 0,631 0,800 0,169 0,031
5 0,017 1,563 0,941 1,000 0,059 0,141
3) Transformasikan data (x) tersebut menjadi nilai baku (z).
sxxz ii )/( -=
Keterangan : xi = nilai pengamatan ke-i x = rata-rata s = standar deviasi
misal :
z1 = (0,015-0,016)/ (0,001) = -0,880
dengan cara yang sama diperoleh seluruh nilai baku sebagaimana pada kolom z
Tabel 4.4 di atas.
4) Dari nilai baku (z), tentukan nilai probabilitasnya P(z) berdasarkan sebaran
normal baku, sebagai probabilitas pengamatan. Gunakan tabel standar luas
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-6
wilayah di bawah kurva normal, atau dengan bantuan Ms. Excel dengan
function NORMSDIST.
5) Tentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan cara, yaitu:
P(xi) = i/n
misal :
P(x1) = 1/ 5 = 0,2
Dengan cara yang sama akan diperoleh seluruh nilai P(x) sebagaimana pada
kolom P(x) tabel 4.4 di atas.
6) Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(z) dan P(x), yaitu
Maks |P(z) – P(x)|, sebagai nilai Lhitung
Maks |P(z) – P(x)| = 0,191
7) Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(xi-1) dan P(z), yaitu
Maks |P(xi-1) – P(z)| = 0,189
Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah ke-5 sampel data observasi
berdistribusi normal. Hipotesis yang diajukan, adalah:
H0 : Ke-5 sampel data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi
normal
H1 : Ke-5 sampel data observasi berasal dari populasi yang tidak
berdistribusi normal
Taraf nyata yang dipilih a = 0,05, dengan wilayah kritik Lhitung > La(n).
Nilai Ltabel dari distribusi L yaitu La(n) = L0.05(5)= 0,337.
Berdasarkan hasil perhitungan, terlihat bahwa nilai Lhitung (0,191) < Ltabel
(0,337), maka terima H0 dan simpulkan bahwa ke-5 sampel data observasi dari
nilai kekuatan impak perlakuan a1b1c1 berasal dari populasi yang berdistribusi
normal.
Perhitungan uji normalitas juga dapat dilakukan dengan SPSS, Berikut ini
contoh perhitungan dengan menggunakan SPSS:
Tabel 4.5. Perhitungan uji normalitas dengan SPSS Level Kolmogorov-Smirnova Shapiro-Wilk
Statistic df Sig. Statistic df Sig nilai_impak A1B1C1 0,191 5 0,200 0,897 5 0,392
a. Liliefors Signifcance Correction
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-7
Nilai Sig = 0,200 > nilai α 0,05 maka Ho diterima atau berdistribusi
normal. Bentuk sebaran normal pada perlakuan diperkuat oleh normal probability
plot (P-P) dan histogram yang ditunjukkan dalam gambar 4.1
Gambar 4.1. Normal probability plot
Contoh perhitungan uji normalitas pada perlakuan a1b1c1 cukup
memberikan gambaran mengenai cara melakukan uji normalitas dengan uji
Lilliefors. Selanjutnya rekapitulasi hasil uji normalitas pada 18 perlakuan dapat
dilihat pada tabel 4.6.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-8
Tabel 4.6. Rekapitulasi hasil uji normalitas dengan uji lilliefors Perlakuan L hitung L tabel Ho Kesimpulan
a1b1c1 0,191 0,337 terima normal
a1b1c2 0,227 0,337 terima normal
a1b1c3 0,234 0,337 terima normal a1b2c1 0,245 0,337 terima normal a1b2c2 0,248 0,337 terima normal a1b2c3 0,229 0,337 terima normal a1b3c1 0,230 0,337 terima normal
a1b3c2 0,281 0,337 terima normal a1b3c3 0,295 0,337 terima normal a2b1c1 0,292 0,337 terima normal
a2b1c2 0,229 0,337 terima normal
a2b1c3 0,291 0,337 terima normal a2b2c1 0,253 0,337 terima normal a2b2c2 0,240 0,337 terima normal a2b2c3 0,218 0,337 terima normal a2b3c1 0,230 0,337 terima normal
a2b3c2 0,197 0,337 terima normal
a2b3c3 0,312 0,337 terima normal
b. Uji Homogenitas
Pengujian homogenitas dilakukan dengan metode levene test, yakni
menguji kesamaan ragam data observasi antar level faktornya. Uji homogenitas
dilakukan terhadap data yang dikelompokkan berdasarkan faktor jenis kertas,
faktor komposisi sekam, dan jumlah perekat.
a) Uji homogenitas antar level komposisi sekam
Hipotesis yang diajukan, adalah:
H0 : s12 = s2
2 = s32
H1 : Data antar level komposisi sekam memiliki ragam yang tidak sama
Taraf nyata a = 0.05 dan wilayah kritik F > F0.05 (5 ; 90)
Prosedur pengujian adalah dengan mengelompokkan data berdasarkan
komposisi sekam dan dicari rata-rata tiap level komposisi sekam sebagaimana
tabel 4.7, kemudian dihitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-
ratanya dan mengkuadratkan nilai selisihnya sebagaimana diperoleh tabel 4.8
dan table 4.9.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-9
Tabel 4.7. Nilai kekuatan impak dikelompokkan berdasarkan komposisi sekam
%Perekat %Sekam
10% (b1)
15% (b2)
20% (b3)
6% PVAc (c1)
0,015 0,012 0,009 0,016 0,014 0,007 0,017 0,012 0,008 0,015 0,010 0,010 0,015 0,011 0,007 0,013 0,011 0,008 0,015 0,011 0,007 0,013 0,013 0,009 0,013 0,012 0,009 0,017 0,012 0,007
9% PVAc (c2)
0,017 0,015 0,010 0,018 0,015 0,009 0,018 0,013 0,011 0,016 0,012 0,010 0,017 0,013 0,009 0,017 0,015 0,012 0,016 0,012 0,012 0,018 0,015 0,011 0,015 0,012 0,010 0,015 0,013 0,011
12% PVAc (c3)
0,021 0,015 0,013 0,020 0,017 0,013 0,020 0,015 0,013 0,022 0,017 0,015 0,020 0,019 0,014 0,018 0,018 0,011 0,020 0,018 0,011 0,020 0,017 0,012 0,019 0,015 0,017 0,021 0,016 0,016
Rata-rata 0,017 0,014 0,011
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-10
Tabel 4.8. Selisih absolut data nilai kekuatan impak dengan rata-ratanya dikelompokkan berdasarkan komposisi sekam
%Perekat %Sekam
10% (b1)
15% (b2)
20% (b3)
6% PVAc (c1)
0,002 0,002 0,002 0,001 0,000 0,004 0,000 0,002 0,003 0,003 0,003 0,000 0,003 0,003 0,003 0,004 0,003 0,003 0,002 0,003 0,004 0,005 0,001 0,002 0,004 0,002 0,002 0,001 0,002 0,004
9% PVAc (c2)
0,001 0,001 0,001 0,000 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,002 0,001 0,001 0,001 0,002 0,000 0,001 0,001 0,001 0,002 0,001 0,001 0,001 0,000 0,002 0,002 0,001 0,002 0,001 0,000
12% PVAc (c3)
0,003 0,001 0,002 0,003 0,003 0,002 0,002 0,001 0,002 0,004 0,003 0,005 0,003 0,005 0,003 0,000 0,004 0,001 0,003 0,004 0,000 0,003 0,003 0,001 0,001 0,001 0,006 0,003 0,002 0,005
Jumlah 0,065 0,062 0,064
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-11
Tabel 4.9. Kuadrat selisih absolut data nilai kekuatan impak dengan rata-ratanya dikelompokkan berdasarkan komposisi sekam
%Perekat %Sekam
10% (b1) 15% (b2) 20% (b3)
6% PVAc (c1)
0,000003479 0,000004410 0,000004652 0,000001485 0,000000027 0,000015115 0,000000037 0,000003648 0,000009222 0,000006270 0,000012159 0,000000133 0,000006817 0,000010366 0,000011760 0,000018282 0,000009967 0,000007142 0,000003827 0,000011013 0,000012252 0,000019173 0,000001640 0,000003789 0,000014785 0,000005927 0,000002269 0,000000361 0,000006018 0,000012518
9% PVAc (c2)
0,000000130 0,000000509 0,000000917 0,000000091 0,000000512 0,000001865 0,000001007 0,000000435 0,000000447 0,000001212 0,000002977 0,000000631 0,000000130 0,000001342 0,000003033 0,000000025 0,000000554 0,000001639 0,000001485 0,000003301 0,000001959 0,000000727 0,000000512 0,000000245 0,000003827 0,000002977 0,000000922 0,000003491 0,000000316 0,000000057
12% PVAc (c3)
0,000011598 0,000000911 0,000004376 0,000008833 0,000006899 0,000005326 0,000006001 0,000002101 0,000004081 0,000019440 0,000008538 0,000021815 0,000010176 0,000026842 0,000011104 0,000000231 0,000017104 0,000000312 0,000010176 0,000019550 0,000000080 0,000008163 0,000007559 0,000001239 0,000001939 0,000002010 0,000035609 0,000010682 0,000004401 0,000029488
Jumlah 0,00021621 0,00017452 0,0002017
Selanjutnya dihitung nilai-nilai berikut :
a) Faktor koreksi (FK) = (0,060 + 0,062 + 0,064)2/90
= 0,000384
b) JK-komposisi sekam = (0,0602 + 0,0622 + 0,0642)/30 – FK
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-12
= 0,0000002
c) JK-Total (JKT) = (0,0002162 + 0,0001752 + 0,0002022) – FK
= 0,0001681
d) JK-Error (JKE) = JKT – JK(% sekam)
= 0,0001679
Tabel 4.10. Hasil uji homogenitas data nilai kekuatan impak, dikelompokkan berdasarkan komposisi sekam
Sumber Keragaman Df JK KT Fhitung Ftabel
% Sekam 2 0,0000002 0,00000004 0,022 3,101 Error 87 0,0001679 0,000002 Total 89 0,0001681
Berdasarkan Tabel 4.10, nilai Fhitung sebesar 0,022 lebih kecil dari Ftabel
(3,101), sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa data nilai kekuatan impak
antar level komposisi sekam memiliki ragam yang sama ( homogen).
Perhitungan uji normalitas juga dapat dilakukan dengan SPSS, Berikut ini
contoh perhitungan dengan menggunakan SPSS:
Tabel 4.11. Perhitungan uji homogenitas dengan SPSS Lavene
Statistic df1 df2 Sig.
B Based On Mean 1,675 2 87 0,193 Based on Median 1,394 2 87 0,253 Based on Median and with adjusted df 1,394 2 76,879 0,254 Based on trimmed mean 1,497 2 87 0,230
Ho diterima bila nilai sig > nilai α. Ternyata dari pengujian SPSS dengan
statistik Based on Mean seperti table 4.11 diperoleh signifikansi 0,193 melebihi
0,05. Dengan demikian data penelitian di atas homogen.
b. Uji homogenitas antar level jenis kertas,
Hipotesis yang diajukan, adalah:
H0 : s12 = s2
2
H1 : Data antar level jenis kertas, memiliki ragam yang tidak sama
Taraf nyata a = 0,05 dan wilayah kritik F > F0,05 (1 ; 88)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-13
Prosedur perhitungan uji homogenitas antar level arah jenis kertas, sama
dengan pembahasan sebelumnya. Tabel 4.12 merupakan rekapitulasi hasil
perhitungan uji homogenitas antar level jenis kertas.
Tabel 4.12. Hasil uji homogenitas data nilai kekuatan impak, dikelompokkan berdasarkan jenis kertas
Sumber Keragaman Df JK KT Fhitung Ftabel
Jenis Kertas 1 0,00000026 0,00000026 0,066 3,949
Error 88 0,000351 0,000004
Total 89 0,000351
Berdasarkan Tabel 4.10, nilai Fhitung sebesar 0,066 lebih kecil dari Ftabel
(3,949), sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa data nilai kekuatan impak
antar level jenis kertas memiliki ragam yang sama (homogen).
c. Uji homogenitas antar level jumlah perekat
Hipotesis yang diajukan, adalah:
H0 : s12 = s2
2
H1 : Data antar level jumlah perekat memiliki ragam yang tidak sama
Taraf nyata a = 0,05 dan wilayah kritik F > F0,05 (2 ; 87)
Prosedur perhitungan uji homogenitas antar level jumlah perekat, sama
dengan pembahasan sebelumnya. Tabel 4.13 merupakan rekapitulasi hasil
perhitungan uji homogenitas antar level jumlah perekat.
Tabel 4.13. Hasil uji homogenitas data nilai kekuatan impak, dikelompokkan berdasarkan jumlah perekat
Sumber Keragaman Df JK KT Fhitung Ftabel
% Sekam 2 0,0000003 0,0000002 0,068 3,101
Error 87 0,000222 0,000003
Total 89 0,000223
Berdasarkan Tabel 4.13, nilai Fhitung sebesar 0,068 lebih kecil dari Ftabel
(3,101), sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa data nilai kekuatan impak
antar level jumlah perekat memiliki ragam yang sama (homogen).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-14
c. Uji Independensi
Pengujian independensi dilakukan dengan membuat plot residual data
untuk setiap perlakuan berdasarkan urutan pengambilan data pada eksperimen
yang telah diacak. Nilai residual tersebut merupakan selisih data observasi dengan
rata-rata tiap perlakuan. Hasil perhitungan nilai rata-rata untuk tiap perlakuan
dapat dilihat pada tabel 4.14 dan hasil perhitungan nilai residual untuk tiap
perlakuan dapat dilihat pada tabel 4.14.
Tabel 4.14. Residual data nilai kekuatan impak
% Perekat
Jenis Kertas
HVS (a1) Koran (a2) 10%
Sekam (b1)
15% Sekam
(b2)
20% Sekam
(b3)
10% Sekam
(b1)
15% Sekam
(b2)
20% Sekam
(b3)
6% PVAc (c1)
-0,0003 0,0000 0,0004 -0,0013 -0,0006 0,0000
0,0004 0,0023 -0,0013 -0,0021 -0,0008 -0,0009
0,0018 0,0002 -0,0005 -0,0032 0,0012 0,0007
-0,0009 -0,0014 0,0022 -0,0047 0,0001 0,0011
-0,0010 -0,0011 -0,0009 0,0014 0,0001 -0,0009
9% PVAc (c2)
-0,0003 0,0011 -0,0001 0,0010 0,0013 0,0008
0,0004 0,0011 -0,0005 -0,0004 -0,0013 0,0009
0,0011 -0,0002 0,0015 0,0017 0,0012 0,0000
-0,0010 -0,0013 0,0000 -0,0011 -0,0012 -0,0015
-0,0003 -0,0007 -0,0009 -0,0011 0,0000 -0,0003
12% PVAc (c3)
0,0001 -0,0017 -0,0008 -0,0018 0,0012 -0,0021
-0,0003 0,0000 -0,0006 0,0010 0,0015 -0,0024
-0,0008 -0,0012 -0,0009 0,0006 -0,0002 -0,0016
0,0011 0,0003 0,0018 -0,0008 -0,0015 0,0033
-0,0001 0,0026 0,0004 0,0010 -0,0009 0,0028
Data residual kemudian diplotkan berdasarkan urutan pengambilan data
eksperimen seperti gambar 4.2.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-15
Gambar 4.2. Plot residual data nilai kekuatan impak
Berdasarkan Gambar 4.2 terlihat bahwa nilai residual tersebar di sekitar
garis nol dan tidak membentuk pola khusus, sehingga dapat disimpulkan bahwa
data hasil eksperimen memenuhi syarat independensi.
Pengujian independensi juga dapat dilakukan dengan uji Durbin-Watson,
yaitu untuk mengetahui apakah pengambilan daa hasil eksperimen yang telah
dilakukan bersifat acak atau tidak. Langkah-langkah pengujian Durbin-Watson
ialah sebagai berikut
1) Menentukan nilai residual ei
2) Menentukan tingkat kepercayaan dan hipotesis pengujian
Tingkat kepercayaan yang digunakan dalam pengujian independensi ini
adalah 0,05. Hipotesis yang diajukan dalam uji independensi pada nilai
kekuatan impak, yaitu:
Ho : data observasi bersifat acak
H1 : data observasi tidak bersifat acak atau mempunyai pola tertentu
Nilai kritis untuk hipotesis diatas yaitu:
d<dL: tolak Ho
d>dU: terima ho
dL ≤ d ≤ dU: pengujian tidak meyakinkan
3) Hitung nilai Durbin Watson sebagai berikut
-0,006
-0,005
-0,004
-0,003
-0,002
-0,001
0,000
0,001
0,002
0,003
0,004
0 20 40 60 80 100
residual
residual
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-16
圭实顺∑纵 6 石6 石1邹2∑62
圭实 0,0003010,00015k = 1,93
4) Untuk ukuran sampel tertentu dan banyak variabel tertentu, dapatkan nilai
kritis dL dan dU lihat table statistik d dari Durbin-Watson).
Nilai dL dan dU pada table statistik d untuk jumlah faktor sama dengan 3
dan jumlah pengamatan 90 yaitu:
dL(0,05) : 1,56
dU(0,05) : 1,72
5) Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data bersifat acak atau
tidak. Berdasarkan hasil perhitungan, terlihat bahwa nilai d (1,965) > nilai
dU (1,72), maka Ho diterima, dari hasil tersebut menyatakan bahwa data
bersifat acak dan tidak membentuk pola tertentu
Hasil uji asumsi yang dibahas di atas, diketahui bahwa data observasi yang
dilakukan memenuhi asumsi normalitas, homogenitas dan independensi. Oleh
karena itu, data observasi tersebut dapat digunakan untuk pengolahan analisis
variansi (ANOVA).
4.2.2 Uji ANOVA
Pengujian analisis variansi (ANOVA) dilakukan terhadap nilai kekuatan
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. Hipotesis umum ini disebut sebagai hipotesis satu (H1).
Hipotesis nol yang diajukan dalam analisis variansi, adalah:
H01 : 䣸㔨弥 = 0
Perbedaan jenis kertas tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan
terhadap besarnya nilai kekuatan impak.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-17
H02 : 䣸 弥 = 0
Perbedaan komposisi sekam tidak menimbulkan pengaruh yang
signifikan terhadap nilai kekuatan impak.
H03 : 䣸键弥 = 0
Perbedaan jumlah perekat tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan
terhadap besarnya nilai kekuatan impak.
H04 : 䣸㔨 弥 = 0
Perbedaan interaksi jenis kertas dan komposisi sekam tidak
menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya nilai kekuatan
impak.
H05 : 䣸㔨键弥 = 0
Perbedaan interaksi jenis kertas dan jumlah perekat tidak menimbulkan
pengaruh yang signifikan terhadap besarnya nilai kekuatan impak.
H06 : 䣸 键弥 = 0
Perbedaan interaksi komposisi sekam dan jumlah perekat tidak
menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya nilai kekuatan
impak.
H07 : 䣸㔨 键弥 = 0
Perbedaan interaksi jenis kertas, komposisi sekam dan jumlah perekat
tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya nilai
kekuatan impak.
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 kekuatan impak yang dapat dilihat pada tabel 4.3. Sedangkan pengolahan
data seperti pada tabel 4.15.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-18
Tabel 4.15. ANOVA untuk nilai kekuatan impak
% Perekat
Jenis Kertas
Total HVS (a1) Koran (a2)
10% Sekam
(b1)
15% Sekam
(b2)
20% Sekam
(b3)
10% Sekam
(b1)
15% Sekam
(b2)
20% Sekam
(b3)
6% PVAc (c1)
0,015 0,012 0,009 0,013 0,011 0,008 0,016 0,014 0,007 0,015 0,011 0,007 0,017 0,012 0,008 0,013 0,013 0,009 0,015 0,010 0,010 0,013 0,012 0,009 0,015 0,011 0,007 0,017 0,012 0,007
Jumlah 0,078 0,059 0,041 0,071 0,057 0,040 0,347
9% PVAc (c2)
0,017 0,015 0,010 0,017 0,015 0,012 0,018 0,015 0,009 0,016 0,012 0,012 0,018 0,013 0,011 0,018 0,015 0,011 0,016 0,012 0,010 0,015 0,012 0,010 0,017 0,013 0,009 0,015 0,013 0,011
Jumlah 0,086 0,068 0,049 0,082 0,067 0,056 0,408
12% PVAc (c3)
0,021 0,015 0,013 0,018 0,018 0,011 0,020 0,017 0,013 0,020 0,018 0,011 0,020 0,015 0,013 0,020 0,017 0,012 0,022 0,017 0,015 0,019 0,015 0,017 0,020 0,019 0,014 0,021 0,016 0,016
Jumlah 0,103 0,083 0,068 0,097 0,085 0,067 0,503 Total 1,258
Kemudian dilakukan perhitungan jumlah kuadrat/ sum of square (SS) dari
masing-masing faktor dan interaksinya. Proses perhitungan SS dan hasilnya,
adalah:
a. Jumlah kuadrat total (SStotal) :
nabc
TY
....a
i
b
j
c
k
n
lijkm
22
totalSS -= åååå
섘섘麀V麀al 实纵0,0015邹弥十 纵0,01k邹弥十 … 十 纵0,01k邹弥 –纵1,258邹弥90 实0,001
b. Jumlah kuadrat faktor jenis kertas (SSA) :
å=
-=a
i
.......iA
nabc
T
nbc
T
1
22
SS
섘섘霹实纵0,k34邹弥十纵0,k24邹弥45 石纵1,258邹弥90 实0,0000014k
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-19
c. Jumlah kuadrat faktor komposisi sekam (SSB) :
å=
-=b
j
......j.B
nabc
T
nac
T
1
22
SS 섘섘b 实纵0,523邹弥十纵0,419邹弥十纵0,322邹弥30 石纵1,258邹弥90 实0,000k47
d. Jumlah kuadrat factor jumlah perekat (SSC) :
å=
-=b
j
......k.C
nabcd
T
nabd
T
1
22
SS 섘섘c 实纵0,348邹弥十纵0,408邹弥十纵0,508邹弥30 石纵1,258邹弥90 实 0,00041
e. Jumlah kuadrat interaksi antara faktor A dan B (SSAxB) :
nabc
T
nac
T
nbc
T
n
T ....b
j
..j.a
i
b
j
n
m
a
i
...iij.mBA
22
1 1 1
22
xSS +--= åååå å= = =
섘섘霹b实纵0,2k7邹弥十纵0,210邹弥十纵0,158邹弥十赋十纵0,1k4邹弥15 石纵1,258邹弥90 石0,00000114 石0,000k38 = 0,00000783
f. Jumlah kuadrat interaksi antara faktor A dan C (SSAxC) :
nabc
T
nab
T
nbc
T
n
T ....c
j
..k.a
i
c
k
n
m
a
i
...iik.mA
22
1 1 1
22
xCSS +--= åååå å= = = 섘섘霹c实纵0,178邹弥十纵0,203邹弥十纵0,254邹弥十赋十纵0,254邹弥15 石纵1,258邹弥90石0,00000114 石0,000403
= 0,00000244
g. Jumlah kuadrat interaksi antara faktor B dan C (SSBxC) :
nabc
T
nab
T
nac
T
n
T ....c
k
...b
j
c
k
n
m
b
j
...jij.mBxC
22
1 1 1
22
SS +--= åååå å= = =
k
섘섘bc 实纵0,149邹弥十纵0,117邹弥十纵0,082邹弥十赋十纵0,135邹弥10 石纵1,258邹弥90 石0,000k38石0,000403
= 0,00000114
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-20
h. Jumlah kuadrat interaksi antara faktor A, B, dan C (SSAxBxC) :
nabc
T
nab
T
nac
T
nbc
T
n
T ....c
k
...b
j
c
k
n
m
b
j
...ja
i
...iijk.mAxBxC
22
1 1 1
222
SS +---= åååå ååå= = ==
ka
i 1 섘섘霹bc实纵0,078邹弥十纵0,08k邹弥十纵0,103邹弥十赋十纵0,0k7邹弥5 石纵1,258邹弥90石0,00000114 石0,000k38石0,000403
= 0,00000755
i. Jumlah kuadrat error (SSE) :
SSE = SStotal - SSA–SSB – SSC–SSAB – SSAC – SSBC – SSABC
= 0,001199 – 0,00000146 – 0,000647 – 0,00041 – 0,00000783 –
0,00000244 – 0,00000114 – 0,00000755
= 0,000143
Mean of square (MS) atau disebut juga kuadrat tengah (KT), dihitung
dengan membagi antara jumlah kuadrat (SS) yang diperoleh dengan derajat
bebasnya (df).
Contoh perhitungan MS, sebagai berikut: 怪섘㔨 实 섘섘㔨纵荒石1邹实0,0000014k纵2石1邹 实0,0000014k
Besarnya Fhitung didapat dari pembagian antara MS faktor yang ada dengan
MSerror dari eksperimen. Contoh perhitungannya adalah sebagai berikut : 瓜萍平麀粕坡苹实怪섘㔨怪섘件实0,0000014k0,00000198 实0,859
Berpedoman pada contoh di atas, maka didapat MS dan Fhitung semua
faktor selengkapnya yang dapat dilihat pada Tabel 4.16.
Keputusan terhadap hipotesis nol didasarkan pada nilai Fhitung, yakni
hipotesis nol (H0) ditolak jika Fhitung > Ftabel dan diterima jika Fhitung < Ftabel. Ftabel
diperoleh dari tabel distribusi F kumulatif, dengan df1 = df yang bersangkutan dan
df2 = dferror. Perhitungan Ftabel dengan menggunakan Microsoft excel dengan
rumus:
= FINV(probability, df1, df2)
Contoh perhitungan Ftabel adalah Ftabel untuk jenis kertas, df1 = 1 dan df2 =
144. Berdasarkan hasil perhitungan Microsoft excel diperoleh Ftabel = FINV (0.05,
1, 72) = 3,974.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-21
Tabel 4.16. Hasil perhitungan ANOVA nilai kekuatan impak Sumber variansi df SS MS F hitung F tabel Ho
Jenis kertas (A) 1 0,00000146 0,00000146 0,859 3,974 terima Komposisi bahan (B) 2 0,00064703 0,00032352 190,720 4,913 tolak Jumlah perekat (C) 2 0,00040984 0,00020492 120,806 3,124 tolak Interaksi AxB 2 0,00000783 0,00000391 0,064 4,913 terima Interaksi AxC 2 0,00000244 0,00000122 0,720 3,124 terima Interaksi BxC 4 0,00000114 0,00000029 0,168 3,591 terima Interaksi AxBxC 4 0,00000755 0,00000189 1,113 2,499 terima Error 72 0,00012213 0,00000170 Total 89 0,001
Hasil perhitungan ANOVA nilai kekuatan impak dengan menggunakan
SPSS, dapat dilihat pada tabel 4.17.
Tabel 4.17. Hasil perhitungan SPSS ANOVA nilai kekuatan impak Source Type III
Sum of Squares
df Mean Square
F Sig.
Corrected Model 0,001042 17 6,1294E-05 31,523 0,00 Intercept 0,01764 1 0,01764 9072,000 0,00 jenis_kertas 1,11111E-06 1 1,1111E-06 0,571 0,45 komposisi_bahan 0,000627267 2 0,00031363 161,297 0,00 jumlah_kandungan_perekat 0,0003986 2 0,0001993 102,497 0,00 jenis_kertas * komposisi_bahan 1,01556E-05 2 5,0778E-06 2,611 0,08 jenis_kertas * jumlah_kandungan_perekat 9,55556E-07 2 4,7778E-07 0,246 0,78 komposisi_bahan * jumlah_kandungan_perekat 9,33333E-07 4 2,3333E-07 0,120 0,97 jenis_kertas * komposisi_bahan * jumlah_kandungan_perekat 2,97778E-06 4 7,4444E-07 0,383 0,82 Error 0,00014 72 1,9444E-06 Total 0,018822 90 Corrected Total 0,001182 89
a. R Squared = .882 (Adjusted R Squared = .854)
Berdasarkan Tabel 4.17, untuk memutuskan diterima atau ditolaknya H0
adalah dengan melihat nilai-nilai pada kolom sig (signifikansi). Diketahui bahwa
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-22
nilai signifikansi komposisi bahan dan jumlah perekat pada tabel 4.17 lebih kecil
dari pada signifikansi yang ditetapkan 疥 = 0,05, maka tolak H0 dan berarti bahwa
variabel faktor komposisi bahan dan jumlah perekat berpengaruh signifikan pada
variable respon.
Penggunaan Fhitung memberikan kesimpulan tentang hasil uji hipotesis
analisis variansi. Keputusan yang diambil terhadap hasil analisis variansi data
eksperimen untuk nilai kekuatan impak, yaitu:
a. Faktor Utama
1) Ditinjau dari faktor jenis kertas (faktor A), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima
H0 dan simpulkan bahwa pengaruh jenis kertas terhadap nilai kekuatan impak
yang dihasilkan tidak berbeda secara signifikan.
2) Ditinjau dari faktor komposisi sekam (faktor B), nilai Fhitung > Ftabel, sehingga
tolak H0 dan simpulkan bahwa pengaruh komposisi sekam terhadap nilai
kekuatan impak yang dihasilkan berbeda secara signifikan.
3) Ditinjau dari faktor jumlah perekat (faktor C), nilai Fhitung > Ftabel, sehingga
tolak H0 dan simpulkan bahwa pengaruh jumlah perekat terhadap nilai
kekuatan impak yang dihasilkan berbeda secara signifikan.
b. Interaksi Dua Faktor
1) Ditinjau dari interaksi antara faktor jenis kertas (faktor A) dan komposisi
sekam (faktor B), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan
bahwa pengaruh interaksi antara faktor jenis kertas (faktor A) dan komposisi
sekam (faktor B) terhadap nilai kekuatan impak yang dihasilkan tidak berbeda
secara signifikan.
2) Ditinjau dari interaksi antara faktor jenis kertas (faktor A) dan jumlah perekat
(faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa
pengaruh interaksi antara faktor jenis kertas (faktor A) dan komposisi sekam
(faktor B) terhadap nilai kekuatan impak yang dihasilkan tidak berbeda secara
signifikan.
3) Ditinjau dari interaksi antara faktor komposisi sekam (faktor B) dan jumlah
perekat (faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan
bahwa pengaruh interaksi antara faktor komposisi sekam (faktor B) dan
jumlah perekat (faktor C) terhadap nilai kekuatan impak yang dihasilkan
tidak berbeda secara signifikan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-23
c. Interaksi Tiga Faktor
1) Ditinjau dari interaksi antara faktor jenis kertas (faktor A), komposisi sekam
(faktor B), dan jumlah perekat (faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga tolak
H0 dan simpulkan bahwa pengaruh interaksi antara faktor jenis kertas (faktor
A), komposisi sekam (faktor B) dan jumlah perekat (C) terhadap nilai
kekuatan impak yang dihasilkan tidak berbeda secara signifikan.
4.2.3 Uji Pembanding Ganda
Uji ANOVA yang dilakukan hanya menjelaskan apakah ada perbedaan
yang signifikan antar level-level atau treatment yang diuji dalam eksperimen atau
menjelaskan apakah variasi antar treatment itu signifikan atau tidak. Namun
demikian, bilamana terdapat faktor yang dinyatakan berpengaruh signifikan
terhadap variabel respon, maka ANOVA belum memberikan informasi tentang
level mana saja dari faktor tersebut yang memberikan perbedaan, atau ANOVA
belum bisa menggambarkan model matematis akibat pengaruh suatu faktor
terhadap variabel respon.
Informasi yang belum diberikan ANOVA, diberikan oleh uji Pembanding
Ganda. Uji Pembanding Ganda banyak jenisnya. Penggunaan salah satu jenis uji
Pembanding Ganda disesuaikan dengan tujuan yang ingin dicapai atau informasi
yang ingin diperoleh lebih jauh. Misalnya ingin diketahui bentuk pengaruh suatu
faktor (variabel bebas/ independent) terhadap variabel respon (dependent), maka
model regresi bisa menjadi pilihan tepat.
Sesuai hasil perhitungan ANOVA sebelumnya, maka tujuan atau informasi
utama yang dicari lebih jauh dari hasil ANOVA adalah pada komposisi sekam dan
jumlah perekat. Uji Student Newman-Keuls (SNK) dilakukan untuk mengetahui
pada level mana dari faktor atau interaksi faktor yang memberikan perbedaan nilai
kekuatan impak dan juga menentukan level yang terbaik dari faktor atau interaksi
faktor yang memberikan perbedaan nilai kekuatan impak.
a. Uji SNK Faktor Komposisi Sekam
Uji student Newman-Keuls (SNK) dilakukan terhadap Komposisi Sekam,
karena hasil eksperimen menunjukkan bahwa pengaruh komposisi sekam terhadap
nilai kekuatan impak berbeda secara signifikan untuk setiap nilai kekuatan impak
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-24
level yang diuji. Prosedur uji SNK dibahas pada pembahasan selanjutnya. Tabel
4.18 adalah rata-rata variabel respon yang dikelompokkan berdasarkan komposisi
sekam, kemudian diurutkan dari nilai terkecil hingga terbesar.
Tabel 4.18 Rata-rata nilai kekuatan impak eksperimen dikelompokkan berdasarkan komposisi sekam Komposisi Sekam b3 b2 b1
Rata-rata 0,01069 0,01397 0,01726
Selanjutnya dihitung beberapa nilai untuk keperluan perbandingan SNK :
a. Mean Squareerror = 0,0000017 dengan dferror = 72, diperoleh dari proses
perhitungan uji ANOVA.
b. Nilai error standar untuk mean level :
섘酱.伸娇实顺怪섘呈AAVA诡 实顺0,00000173 实0,00000057
k = jumlah level
c. Untuk a = 0.05 dan n2 = 72 diperoleh significant range (dari tabel SNK)
Significant Range P 2 3
Range 3,76 4,28
d. Nilai Least Significant Range (LSR) diperoleh dengan mengalikan significant
range dengan error standar.
Least Significant Range P 2 3
Range 0,00283 0,00322
e. Menghitung beda (selisih) antar-level secara berpasangan dan
membandingkannya dengan nilai LSR. Jika nilai selisih > LSR menyatakan
bahwa terdapat perbedaan yang signifikan antara rata-rata interaksi tersebut.
Proses perhitungan beda antar level adalah sebagai berikut :
Komposisi Sekam b3 b2 b1 Rata-rata 0,01069 0,01397 0,01726
¡ b1 versus b3 0,00669 > 0,00322
¡ b1 versus b2 0,00345 > 0,00283
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-25
¡ b2 versus b3 0,00324 > 0,00283
Hasil uji SNK di atas menunjukkan bahwa ada tiga kelompok data yang
berbeda dari hasil uji SNK tersebut, yaitu :
b1 b2 b3
Ketiga level dari komposisi sekam berbeda.
b. Uji SNK Jumlah Perekat
Uji student Newman-Keuls (SNK) dilakukan terhadap jumlah perekat,
karena hasil eksperimen menunjukkan bahwa pengaruh jumlah perekat terhadap
nilai kekuatan impak berbeda secara signifikan untuk setiap nilai kekuatan impak
level yang diuji. Prosedur uji SNK dibahas pada pembahasan selanjutnya. Tabel
4.19 adalah rata-rata variabel respon yang dikelompokkan berdasarkan jumlah
perekat, kemudian diurutkan dari nilai terkecil hingga terbesar..
Tabel 4.19 Rata-rata nilai kekuatan impak eksperimen dikelompokkan berdasarkan jumlah perekat
Jumlah Perekat c1 c2 c3 Rata-rata 0,01156 0,.01360 0,01675
Selanjutnya dihitung beberapa nilai untuk keperluan perbandingan SNK :
a. Mean Squareerror = 0,00000177 dengan dferror = 72, diperoleh dari proses
perhitungan uji ANOVA.
b. Nilai error standar untuk mean level :
섘酱.伸娇实顺怪섘胶角角侥角诡 实顺0,00000173 实0,00000057
k = jumlah level
c. Untuk a = 0.05 dan n2 = 72 diperoleh significant range (dari tabel SNK)
Significant Range P 2 3
Range 3,76 4,28
d. Nilai Least Significant Range (LSR) diperoleh dengan mengalikan significant
range dengan error standar.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-26
Least Significant Range P 2 3
Range 0,00283 0,00322
e. Menghitung beda (selisih) antar-level secara berpasangan dan
membandingkannya dengan nilai LSR. Jika nilai selisih > LSR menyatakan
bahwa terdapat perbedaan yang signifikan antara rata-rata interaksi tersebut.
Proses perhitungan beda antar level adalah:
Jumlah Perekat c1 c2 c3 Rata-rata 0,012 0,014 0,017
¡ c1 versus c3 0,00531 > 0,00322
¡ c1 versus c2 0,00200 < 0,00283
¡ c2 versus c3 0,00331 > 0,00283
Hasil uji SNK di atas menunjukkan bahwa ada dua kelompok data yang
berbeda dari hasil uji SNK tersebut, yaitu :
c1 c2 c3
Level c1 (jumlah perekat 6% sama dengan Level c2 (jumlah perekat 9%)
sehingga berada dalam satu kelompok. Sedangkan level c3 (jumlah perekat
12%), berada pada kelompok yang lain.
4.3 PEMILIHAN SPESIMEN BERDASARKAN NILAI KEKUATAN
IMPAK
Pemilihan spesimen didasarkan pada nilai kekuatan impak yang tertinggi,
maka spesimen yang terpilih ialah spesimen dengan perlakuan a1b1c3 atau
spesimen dengan jenis kertas HVS, komposisi sekam 10% dan jumlah perekat
12% .Spesimen yang terbuat dari kertas HVS, komposisi sekam 10% dan jumlah
perekat 12% inilah yang kemudian akan diuji kemampuan serap bunyinya.
4.4 PENGUJIAN SERAP BUNYI
Pengujian serap bunyi dilakukan untuk mengetahui nilai serap bunyi dari
spesimen yang memiliki kekuatan impak tertinggi. Dari pengujian serap bunyi
yang telah dilakukan didapatkan nilai serap bunyi yang terdapat pada tabel 4.20
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-27
Tabel 4.20. Nilai serap bunyi Frekuensi
(Hz) Koefisien serap
bunyi (α) 125 0 250 0,08 500 0,012 1000 0,234 2000 0,69
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-1
BAB V ANALISIS HASIL
Pada bab ini membahas tentang analisis dari hasil penelitian yang telah
dikumpulkan dan diolah pada bab sebelumnya. Pembahasan diawali dengan
analisis proses pembuatan spesimen komposit, analisis hasil pengujian impak,
serta analisis hasil uji serap bunyi. Analisis hasil tersebut diuraikan dalam sub
bab, dibawah ini.
5.1 ANALISIS SPESIMEN KOMPOSIT KERTAS-SEKAM
5.1.1 Analisis Bahan Komposit Kertas-Sekam
Hasil penelitian menunjukkan hasil data yang baik dengan dipenuhinya
syarat kenormalan kehomogenitasan dan independensi data. Meskipun ketiga
syarat data tersebut terpenuhi, tetap terdapat variansi data dalam tiap perlakuan
(perbedaan nilai kekuatan impak tiap spesimen walaupun berada dalam perlakuan
yang sama). Hal tersebut bisa diakibatkan dari bahan penyusun komposit.
a. Kertas
Limbah kertas yang dipakai pada penelitian ini ialah kertas HVS dan kertas
Koran. Kertas HVS berasal dari limbah tempat fotokopi, juga berasal dari limbah
rumah tangga yang merupakan kertas HVS yang tidak digunakan, biasanya kertas
HVS bekas tersebut masih dalam kondisi baik dan terdapat tinta di dalamnya baik
tinta dari printer maupun tinta pulpen. Limbah kertas koran didapat dari limbah
rumah tangga, pada penelitian ini kertas koran berasal dari berbagai macam jenis
merk. Kertas HVS dan kertas Koran walaupun merupakan limbah yang telah
dibuang akan tetapi tetap dipilih kertas yang masih dalam keadaan bagus, kering,
tidak kotor dan tidak bercampur dengan minyak.
Variansi kekuatan impak komposit yang mungkin disebabkan oleh kertas
bekas ialah spesifikasi yang tidak tentu sama karena berasal dari berbagai jenis
produsen kertas. Spesifikasi yang berbeda tersebut adalah densitas kertas
(grammatur), kandungan utama kertas yaitu selulosa, daya serap air (kemampuan
kertas untuk menyerap cairan) dan zat tambahan dalam kertas (tinta, zat pelapis
permukaan). Grammatur tentunya mempengaruhi kekuatan komposit, padahal
grammatur jenis kertas yang sama bisa berbeda-beda misalkan kertas HVS sama-
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-2
sama berukuran A4 tetapi ada yang bermassa 70 gr dan 80 gr. Selulosa ialah
komponen utama pada kertas, semakin tinggi selulosa dalam kertas maka akan
semakin tinggi pula nilai kekuatan impak komposit. Daya serap air sangat
berkaitan dengan zat tambahan dalam kertas seperti tinta karena pemakaian
konsumen dan sizer yang merupakan tambahan untuk meningkatkan ketahaan
kertas terhadap cairan. Permukaan sizer umumnya selaput tipis tepung, getah, dan
polimer sintetis.Tinta pada kertas bekas jumlahnya tentu tidak sama karena
tergantung pada pemakaian penggunanya. Hal tersebut yang memungkinkan
terjadinya perbedaan nilai kekuatan impak komposit walaupun pada perlakuan
yang sama (Casey, 1998).
b. Sekam
Sekam padi didapat dari penggilingan padi yang berada di wilayah Surakarta
dimana sekam padi tersebut berasal dari berbagai macam jenis padi. Semua
tempat penggilingan padi tidak pernah menggolongkan sampah sekam
berdasarkan jenis padinya dan dibiarkan begitu saja bahwa sekam dari jenis padi
yang berbeda bercampur menjadi satu. Sekam padi dari jenis yang berbeda tentu
akan mempengaruhi kekuatan impak dari komposit. Sekam padi langsung
digunakan sebagai bahan pembuat komposit tanpa mengalami proses pencucian
dengan air dan tanpa proses pengeringan. Sekam padi yang tidak dicuci dan
dikeringkan akan mengandung abu yang bisa menyebabkan perbedaan kekuatan
impak komposit karena jumlah abu yang berbeda-beda pada tiap gramnya. Sekam
padi juga tidak dilakukan proses penyamaan bentuk dan ukuran, padahal ukuran
serat mempengaruhi kekuatan komposit (Callister, 2007).
c. PVAc
Perekat PVAc merupakan matrik yang digunakan pada penelitian ini untuk
mengikat kertas dan sekam. Perekat PVAc diperoleh dari toko sehingga masih
dalam keadaan yang bagus (basah), tidak dalam kondisi kering. Kekuatan perekat
PVAc yang dalam kondisi baru (basah) tentu akan berbeda dengan perekat PVAc
dalam kondisi kering. Lem PVAc ialah lem yang terbentuk dari monomer vinil
asetat dan dijual dalam bentuk emulsi dengan air. Kekuatan mengikat PVAc
sangat dipengaruhi dari jumlah kandungan monomer vinil asetat dalam air
sehingga kondisi PVAc yang kering atau basah akan berpengaruh pada kekuatan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-3
impak komposit. PVAc yang dipakai pada kondisi awal pembuatan komposit akan
mempunyai tingkat konsentrasi yang berbeda dengan PVAc yang dipakai pada
pembuatan komposit selanjutnya karena bersinggungan dengan udara luar dapat
mengurangi kadar air dalam PVAc.
5.1.2 Analisa Proses Pembuatan Komposit Kertas-Sekam
Nilai kekuatan komposit yang beraneka ragam walaupun mendapat
perlakuan yang sama selain bisa disebabkan oleh bahan penyusun komposit juga
bisa disebabkan oleh proses pembuatan komposit itu sendiri. Oleh karena itu
analisa terhadap proses pembuatan komposit akan dilakukan satu per satu seperti
berikut ini.
a. Pencampuran PVAc dengan Air
Pencampuran PVAc dengan air bertujuan untuk dapat meratakan seluruh
bahan-bahan penyusun komposit. Pencampuran PVAc dengan air dilakukan
dengan mixer dengan perbandingan volume 4:1. Pada saat proses pencampuran
terdapat sedikit kendala yaitu ada sedikit sisa PVAc yang menempel pada bagian
besi pengaduk mixer serta terdapat air keluar dari wadah tempat pengadukan
karena berukuran kecil. Pada proses pencampuran PVAc yang selanjutnya wadah
yang digunakan dicuci dengan air sehingga sisa kadar PVAc di dalamnya
menghilang. Tingkat pemerataan konsentrasi PVAc dalam air sangat berpengaruh
pada daya ikat antar material dalam komposit. Pada saat pencampuran konsentrasi
PVAc, semuanya merata dengan baik karena semua PVAc telah terlarut di air.
b. Pencampuran Kertas, Sekam dan Larutan PVAc
Proses pencampuran ini dimulai dari pencampuran kertas dengan larutan
PVAc karena kertas yang lebih bersifat menyerap air daripada sekam padi serta
merupakan bahan yang lebih dominan. Proses pencampuran kertas dengan air
PVAc dilakukan selam 3 menit kemudian sekam dimasukkan dan dicampur
selama 2 menit. Proses pengadukan dengan mixer dilakukan secara memutar pada
seluruh bagian baskom. Pada saat proses pencampuran ketiga bahan ini tidak ada
kendala yang dapat menyebabkan variansi data . Pencampuran ketiga bahan ini
sangat berpengaruh pada nilai kekuatan impak komposit, karena pencampuran ini
menentukan terjadinya ikatan antara matriks dan filler. Ikatan yang semakin kuat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-4
antara matriks dan filler berbanding lurus dengan kenikan niali kekuatan impak
komposit.
c. Pemindahan Campuran Kertas, Sekam dan Larutan PVAc
Pemindahan campuran kertas, sekam dan larutan PVAc dilakukan dari
baskom menuju cetakan besi berukuran 20 x 5x 1 cm. Pada saat pemindahan
campuran bahan-bahan tersebut ke dalam cetakan, tidak bisa dipastikan meratanya
distribusi bahan pada tiap volume cetakan, hal ini dikarenakan proses pemindahan
dilakukan secara manual dengan tangan. Jumlah distribusi bahan yang sama pada
pada tiap volume dalam cetakan tidak bisa dipastikan karena tidak adanya alat
pengukur yang bisa digunakan, sehingga pada saat pemindahan hanya dilakukan
dengan cara memperkirakan dan proses perataan permukaan dilakukan secara
manual dengan tangan dan penggaris saja. Penyusunan/orientasi serat, konsentrasi
serat, dan distribusi serat berpengaruh signifikan terhadap kekuatan komposit
berpenguat serat. Keseluruhan sifat mekanis komposit akan lebih baik ketika
distribusi serat homogen/merata (Callister, 2007).
d. Penekanan dengan Alat Press
Penekanan dimulai dengan menutup cetakan yang telah terisi campuran
bahan-bahan penyusun komposit dengan plat besi untuk menyalurkan tekanan dari
dongkrak. Penekanan dengan alat press dilakukan untuk mendapatkan ketebalan
yang diinginkan berdasarkan standar ASTM D 5942 sebesar 1 cm. Untuk
mendapatkan ketebalan yang sama bernilai 1 cm pada seluruh bagian merupakan
hal yang sangat sulit dilakukan. Hal ini disebabkan tangkai alat press yang tidak
langsung berukuran 20 x 5 x 1 cm akan tetapi berbentuk bulat dengan diameter
kurang lebih 3 cm. Walaupun sudah diminimasi dengan adanya proses
pengontrolan posisi penutup cetakan yang harus sama pada sisi kanan dan kiri saat
awal penekanan. Dimensi ukuran yang sama yaitu 1 cm pada seluruh bagian
merupakan hal yang sulit dilakukan. Hal ini dapat berpengaruh pada kekutan
impak komposit karena berhubungan erat dengan kerapatan komposit.
e. Pengeringan Komposit Kertas-Sekam
Pengeringan komposit dilakukan di bawah terik sinar matahari saat siang
hari dengan treatment selama 4 jam. Pengeringan komposit bertujuan menurunkan
kadar air dalam komposit sampai didapatkan kadar air kurang dari 14 sesuai
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-5
dengan SNI papan serat. Setelah dikeringkan selama 4 jam , komposit diukur
kadar airnya menggunakan moisture analyzer ternyata kadar air sudah memenuhi
standar yaitu kurang dari 14. Pengeringan dengan menjemur di bawah sinar
matahari mengakibatkan pengeringan pada spesimen tidak terjadi pada semua
bagian komposit terjadi secara bersamaan. Pengeringan yang tidak homogen
mempengaruhi struktur komposit yang ditandai proses pelengkungan komposit.
f. Pemotongan Komposit Kertas-Sekam
Komposit yang masih berukuran 20 x 5 x 1 cm belum sesuai dengan standar
untuk pengujian impak komposit yang berukuran 8 x 1 x 1 cm (ASTM D 5942).
Pemotongan komposit diperlukan untuk mendapatkan ukuran yang distandarkan
tersebut. Pemotongan komposit dilakukan dengan menggunakan gerinda potong.
Pada proses pemotongan komposit timbul getaran kuat dari gerinda karena
komposit sudah dalam keadaan kering sehingga sedikit banyak berpengaruh pada
struktur komposit. Selain getaran, kalor yang terjadi akibat gesekan mata gerinda
juga berpengaruh pada struktur komposit.
5.2 ANALISIS HASIL PENGUJIAN IMPAK
Analisis hasil pengujian impak meliputi analisis mengenai kekuatan
impak komposit, analisis pengaruh faktor jenis kertas, kerapatan, persentase
perekat serta interaksi dua faktor maupun ketiga faktor terhadap kekuatan impak
dan analisis patahan spesimen.
5.2.1 Analisa Nilai Kekuatan Impak
Dari hasil penelitian yang dilakukan telah diperoleh bahwa nilai kekuatan
impak komposit kertas-sekam yang paling tinggi ialah pada perlakuan a1b1c3.
Perlakuan a1b1c3 merupakan komposit kertas-sekam yang tersusun dari kertas
HVS, komposisi sekam 10% dan perekat PVAc 12%. Nilai rata-rata kekuatan
impak komposit kertas-sekam perlakuan a1b1c3 dari 5 buah replikasi adalah 20,54
x 10-3 J/mm2. Sedangkan nilai kekuatan impak terendah terdapat pada perlakuan
a2b3c1, yaitu komposit kertas sekam dengan komposisi kertas buram, komposisi
sekam 20% dan perekat PVAc 6% dengan nilai rata-rata sebesar 8 x 10-3 J/mm2.
Nilai kekuatan impak juga bisa dilihat dari analisa patahan uji impak seperti dapat
dilihat pada gambar di bawah ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-6
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
Gambar 5.1 Penampang patahan uji impak (a) kertas HVS (b) Kertas Koran (c) PVAc 6% (d) PVAc 12% (e) komposisi sekam 10% (f) komposisi sekam 20%
Pada gambar 5.8 terlihat terdapat 6 buah gambar yang terdiri dari
perbedaan level pada tiap faktor dengan level yang lain sama, misalkan pada
gambar a dan b ialah kertas HVS dan koran dengan komposisi sekam dan perekat
yang sama, begitu juga gambar c, d ,e dan f. Debonding ialah terlepasnya ikatan
10 mm
debonding
10 mm
10 mm 10 mm
10 mm 10 mm
debonding
debonding debonding
debonding debonding
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-7
material karena matrik tidak mampu mengikat serat lebih kuat. Pada gambar a dan
b terlihat bahwa penampang patahan spesimen hampir sama, hal ini sesuai dengan
nilai kekuatan impak yang nilainya hampir sama. Pada gambar c dan d terlihat
terdapat perbedaan yang terjadi pada ikatan-ikatan material, pada gambar d
patahan terlihat lebih berserat yang menandakan ikatan antar material lebih kuat
dengan jumlah debonding yang lebih sedikit daripada gambar c. Pada komposit
dengan jumlah PVAc 6 % terlihat bahwa patahan terlihat merata dengan sedikit
serat yang tampak menonjol, sehingga nilai kekuatan impak lebih tinggi pada
komposit dengan jumlah PVAc 12%. Pada gambar e dan f , semakin menurunnya
nilai kekuatan impak komposit disebabkan karena lepasnya ikatan material
(debonding) sekam pada bagian komposit. Gambar f lebih banyak terjadi
debonding daripada gambar e karena bertambahnya jumlah sekam mengurangi
ikatan serat dan matriks pada komposit. Lepasnya ikatan material disebabkan
karena ketidak mampuan matrik, dalam hal ini PVAc untuk menjadikan sebuah
ikatan yang kuat antara sekam dan kertas. Pada komposit dengan komposisi
sekam 20% terjadinya pelepasan ikatan material lebih banyak dibandingkan
dengan komposit dengan komposisi 10%. Hal inilah yang menyebabkan
penurunan nilai kekuatan impak.
Untuk mengetahui posisi nilai kekuatan impak komposit kertas-sekam, maka
akan dilakukan perbandingan dengan beberapa penelitian tentang nilai kekuatan
impak daru jenis komposit yang lain. Perbandingan tersebut dapat digambarkan
pada gambar di bawah ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-8
Gambar 5.2 Perbandingan kekuatan impak komposit kertas-sekam dengan
komposit lain
Pada gambar 5.2 terlihat bahwa kekuatan komposit kertas-sekam lebih tinggi
daripada komposit yang terbuat dari serat enceng gondok dan serbuk kacang
tanah, akan tetapi masih dibawah komposit karung goni-fiber glass-kayu sengon
laut. Perbedaan nilai kekuatan impak komposit tersebut bisa disebabkan oleh
perekat yang digunakan, tekanan yang diberikan, bentuk susunan komposit, ,
kerapatan, perbandingan komposisi filler dan matriks dan sebagainya. Pada
komposit enceng gondok penelitian purboputro, 2006 dan komposit kacang tanah
penelitian Haryono, 2008, matrik yang digunakan berupa resin polyester yang
mempunyai daya ikat lebih tinggi dari PVAc sehingga bisa dikatakan kertas-
sekam lebih baik digunakan sebagai filler daripada serat enceng gondok dan
kacang tanah. Pada komposit karung goni-fiber glass-kayu sengon nilainya lebih
tinggi dari komposit kertas sekam disebabkan karena komposit tersebut sudah
dalam bentuk sandwich, apabila hanya core nya yaitu kayu sengon laut maka nilai
kekuatan impaknya sebesar 1,1 x 10-3 J/mm2.
Analisis mengenai kekuatan impak komposit kertas-sekam ini dilakukan
terkait dengan layak atau tidaknya untuk dapat diaplikasikan secara nyata. Untuk
mengetahui kelayakan pada pengaplikasian, seharusnya terdapat standar yang
memberikan nilai kekuatan impak minimal dari komposit kertas-sekam yang
0
10
20
30
40
50
60
70
kertas-sekam enceng gondok kacang tanah karung goni-fiberglass-kayu
sengon laut
Widyantara, 2009
Purboputro, 2006
Febrianto, 2004
haryono, 2008
NILAI KEKUATAN IMPAKJ/mm2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-9
berbentuk papan serat ini. Akan tetapi karena dalam SNI, JIS maupun ISO tidak
terdapat nilai standar minimal untuk kekuatan impak papan serat maka akan
digunakan produk yang berada di pasaran sebagai pembanding kelayakan.
Pengujian produk papan serat yang ada di pasaran menghasilkan nilai kekuatan
impak sebesar 8 x 10-3 J/mm2.Dari perbandingan antara nilai kekuatan impak
produk di pasaran sebesar 8 x 10-3 J/mm2 dengan rata-rata nilai kekuatan impak
tertinggi dari komposit yang sebesar 20,54 x 10-3 J/mm2 maka komposit ini layak
untuk bisa diaplikasikan. Seperti yang terlihat pada grafik di bawah ini.
Gambar 5.3 Perbandingan kekuatan impak komposit kertas-sekam dengan Produk papan serat di pasaran
Melihat dari segi biaya pembuatan material komposit kertas-sekam yang
berupa kertas sekam dan perekat PVAc tergolong murah bila dibandingkan
dengan komposit yang terbuat dari bahan berupa berupa resin dan dengan serat
sintetis. Limbah sekam dan kertas bisa didapatkan secara gratis, harga perekat
PVAc adalah Rp. 15.000,00/kg sedangkan harga resin misalkan polyester merk
yukalac BQTN-ex 157 berharga Rp. 26.000,00/kg katalis yang berfungsi sebagai
mempercepat proses pengerasan resin misalkan MEKPO (metal metal keton
peroxida) berharga Rp. 6.000,00/ons dan serat misalkan serat kaca berharga
Rp. 30.000,00/kg Maka dari segi nilai ekonomis pun komposit ini layak untuk
dapat diaplikasikan pada kehidupan sehari-hari.
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
Komposit kertas-sekam
Produk Papan Serat di Pasaran (Bahan Berupa Melamine Chipboard)
NILAI KEKUATAN IMPAKJ/mm2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-10
5.2.2 Pengaruh Faktor Jenis Kertas Terhadap Nilai Kekuatan Impak
Komposit Kertas-Sekam
Faktor yang diduga mempengaruhi kekuatan impak komposit kertas –sekam
adalah jenis kertas penyusun komposit yang terdiri kertas koran dan kertas HVS.
Dari data nilai kekuatan impak, dilakukan uji ANOVA untuk membuktikan
dugaan tersebut. Hasil uji ANOVA untuk faktor jenis kertas menunjukkan bahwa
faktor jenis kertas tidak berpengaruh terhadap kekuatan impak komposit kertas-
sekam. Komposit kertas sekam baik pada saat menggunakan jenis kertas koran
maupun HVS memiliki nilai yang relatif sama dengan kenaikan atau penurunan
nilai kekuatan impak yang tidak terlalu jelas terlihat polanya sehingga dapat
dikatakan jenis kertas tidak berpengaruh pada nilai kekuatan komposit kertas-
sekam seperti terlihat pada grafik di bawah ini.
(a) (b)
(c) Gambar 5.4 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan jenis kertas dengan
(a) PVAc 6% (b) PVAc 9% (c) PVAc 12%
Dari Gambar 5.4 pada PVAc 6% diketahui rata-rata kekuatan impak untuk
kertas HVS bernilai 11,9 x 10-3 J/mm2 sedangkan untuk kertas buram bernilai 11,2
x 10-3 J/mm2. Pada PVAc 9% rata-rata kekuatan impak untuk kertas HVS bernilai
13,5 x 10-3 J/mm2 sedangkan untuk kertas buram bernilai 13,7 x 10-3 J/mm2. Pada
0,01000,01100,01200,01300,01400,01500,01600,01700,01800,01900,0200
HVS
Buram
NILAI KEKUATAN IMPAK
PVAc 6 %
J/mm2
0,01000,01100,01200,01300,01400,01500,01600,01700,01800,01900,0200
HVS
Buram
NILAI KEKUATAN IMPAK
PVAc 9 %
J/mm2
0,01000,01100,01200,01300,01400,01500,01600,01700,01800,01900,0200
HVS
Buram
NILAI KEKUATAN IMPAK
PVAc 12 %
J/mm2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PVAc 12% rata-rata kekuatan impak
sedangkan untuk kertas buram bernilai
dapat diketahui bahwa kertas HVS belum tentu lebih baik daripada kertas buram,
begitu pula sebaliknya. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa jenis kertas tidak
mempengaruhi kekuatan impak komposit.
5.2.3 Pengaruh Faktor Komposisi Sekam
Komposit Kertas-Sekam
Faktor berikutnya yang diduga mempengaruhi kekuatan impak kompos
kertas–sekam adalah komposisi sekam penyusun
15%, 20%. Dari data nilai kekuatan impak, dilakukan uji
membuktikan dugaan tersebut.
menunjukkan bahwa faktor k
impak. Berdasarkan hasil uji pembanding ganda, diketahui bahwa
perpindahan level menunjukkan terdapat penurunan kekuatan yang signifikan
ini dapat ditunjukkan pada grafik di bawah ini.
Gambar 5.5 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi sekam
Gambar 5.5 menunjukkan bahwa rata
komposisi 10% sekam bernilai
bernilai 14 x 10-3 J/mm2
yang mempunyai nilai 11
semakin banyak komposisi sekam, maka akan menurunkan nilai kekuatan impak
komposit kertas-sekam.
0,01
0,012
0,014
0,016
0,018
0,02
Sekam 10 %
NILAI KEKUATAN IMPAKJ/mm2
V-11
kekuatan impak untuk kertas HVS bernilai 13,5 x 10
k kertas buram bernilai 13,7 x 10-3 J/mm2. Dari gambar tersebut
dapat diketahui bahwa kertas HVS belum tentu lebih baik daripada kertas buram,
sebaliknya. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa jenis kertas tidak
mempengaruhi kekuatan impak komposit.
Komposisi Sekam Terhadap Nilai Kekuatan Impak
Sekam
Faktor berikutnya yang diduga mempengaruhi kekuatan impak kompos
sekam adalah komposisi sekam penyusun komposit yang terdiri level 10%,
%. Dari data nilai kekuatan impak, dilakukan uji ANOVA
membuktikan dugaan tersebut. Hasil uji ANOVA untuk faktor komposisi sekam
menunjukkan bahwa faktor komposisi sekam berpengaruh terhadap kekuatan
erdasarkan hasil uji pembanding ganda, diketahui bahwa
menunjukkan terdapat penurunan kekuatan yang signifikan
ini dapat ditunjukkan pada grafik di bawah ini.
nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi sekam
menunjukkan bahwa rata-rata nilai kekuatan impak pada
komposisi 10% sekam bernilai 17 x 10-3 J/mm2, pada komposisi 15% sekam
. Nilai terendah terdapat pada komposisi 20% sekam
11 x 10-3 J/mm2. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa
semakin banyak komposisi sekam, maka akan menurunkan nilai kekuatan impak
Sekam 10 % Sekam 15 % Sekam 20 %
Sekam 10 %
Sekam 15 %
Sekam 20 %
NILAI KEKUATAN IMPAK
x 10-3 J/mm2
Dari gambar tersebut
dapat diketahui bahwa kertas HVS belum tentu lebih baik daripada kertas buram,
sebaliknya. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa jenis kertas tidak
Terhadap Nilai Kekuatan Impak
Faktor berikutnya yang diduga mempengaruhi kekuatan impak komposit
komposit yang terdiri level 10%,
ANOVA untuk
untuk faktor komposisi sekam
berpengaruh terhadap kekuatan
erdasarkan hasil uji pembanding ganda, diketahui bahwa tiap
menunjukkan terdapat penurunan kekuatan yang signifikan. Hal
nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi sekam
ta nilai kekuatan impak pada
, pada komposisi 15% sekam
pada komposisi 20% sekam
karena itu dapat dikatakan bahwa
semakin banyak komposisi sekam, maka akan menurunkan nilai kekuatan impak
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Dari penelitian terdahulu yang dilakukan oleh Witanto,
bahwa penurunan kekuatan impak yang signifikan terjadi apabila perbedaan
komposisi sekam berbeda 10%. Hal ini mungkin disebabkan bahwa sekam padi
yang digunakan telah mengalami proses pengeringan terlebih dahulu sehingga
mengurangi kadar air dan abu dalam sekam.
yang berbeda karena sekam yang diperoleh belum tentu mempunyai jenis yang
sama. Mungkin juga karena perekat yang digunakan pada penelitian Witanto
sebesar 25% sehingga ikatan sekam pada material kom
5.2.4 Pengaruh Faktor Jumlah Perekat
Komposit
Faktor terakhir yang diduga mempengaruhi kekuatan impak komposit
kertas–sekam adalah jumlah perekat pada
9% PVAc dan 12% PVAc. Dari data nilai kekuatan impak, dilakukan uji
untuk membuktikan dugaan tersebut. Hasil uji
perekat menunjukkan bahwa faktor
kekuatan impak. Berdasarkan hasil uji pembanding ganda,
peningkatan yang signifikan terjadi saat perpindahan dari level 6% PVAc menuju
ke level 12% PVAc sehingga untuk penelitian berikutnya sebaiknya menggunakan
selang perekat 6% agar perbedaan nilai kekuatan impak dapat terlihat.
dapat ditunjukkan pada grafik di bawah ini.
Gambar 5.6 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan Gambar 5.6 menunjukkan bahwa rata
kertas-sekam dengan 6% PVAc bernilai
0,01
0,012
0,014
0,016
0,018
0,02
PVAc 6 %
NILAI KEKUATAN IMPAKJ/mm2
V-12
Dari penelitian terdahulu yang dilakukan oleh Witanto, 2009 menunjukkan
bahwa penurunan kekuatan impak yang signifikan terjadi apabila perbedaan
komposisi sekam berbeda 10%. Hal ini mungkin disebabkan bahwa sekam padi
yang digunakan telah mengalami proses pengeringan terlebih dahulu sehingga
air dan abu dalam sekam. Bisa disebabkan pada jenis sekam
yang berbeda karena sekam yang diperoleh belum tentu mempunyai jenis yang
Mungkin juga karena perekat yang digunakan pada penelitian Witanto
sebesar 25% sehingga ikatan sekam pada material komposit menjadi lebih kuat.
Jumlah Perekat Terhadap Nilai Kekuatan Impak
yang diduga mempengaruhi kekuatan impak komposit
jumlah perekat pada komposit yang terdiri level 6%
. Dari data nilai kekuatan impak, dilakukan uji ANOVA
untuk membuktikan dugaan tersebut. Hasil uji ANOVA untuk faktor
menunjukkan bahwa faktor jumlah perekat berpengaruh terhadap
kekuatan impak. Berdasarkan hasil uji pembanding ganda, diketahui bahwa
peningkatan yang signifikan terjadi saat perpindahan dari level 6% PVAc menuju
ke level 12% PVAc sehingga untuk penelitian berikutnya sebaiknya menggunakan
selang perekat 6% agar perbedaan nilai kekuatan impak dapat terlihat.
ditunjukkan pada grafik di bawah ini.
Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan jumlah perekat
menunjukkan bahwa rata-rata nilai kekuatan impak komposit
sekam dengan 6% PVAc bernilai 12 x 10-3 J/mm2, dengan 9% PVAc
PVAc 6 % PVAc 9 % PVAc 12 %
PVAc 6 %
PVAc 9 %
PVAc 12 %
NILAI KEKUATAN IMPAK
2009 menunjukkan
bahwa penurunan kekuatan impak yang signifikan terjadi apabila perbedaan
komposisi sekam berbeda 10%. Hal ini mungkin disebabkan bahwa sekam padi
yang digunakan telah mengalami proses pengeringan terlebih dahulu sehingga
disebabkan pada jenis sekam
yang berbeda karena sekam yang diperoleh belum tentu mempunyai jenis yang
Mungkin juga karena perekat yang digunakan pada penelitian Witanto
posit menjadi lebih kuat.
Terhadap Nilai Kekuatan Impak
yang diduga mempengaruhi kekuatan impak komposit
% PVAc,
ANOVA
untuk faktor jumlah
berpengaruh terhadap
iketahui bahwa
peningkatan yang signifikan terjadi saat perpindahan dari level 6% PVAc menuju
ke level 12% PVAc sehingga untuk penelitian berikutnya sebaiknya menggunakan
selang perekat 6% agar perbedaan nilai kekuatan impak dapat terlihat.. Hal ini
jumlah perekat
rata nilai kekuatan impak komposit
dengan 9% PVAc
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
bernilai 14 x 10-3 J/mm2 . Nilai tertinggi terdapat pada komposisi 12% PVAc yang
mempunyai nilai 17 x 10-3
banyak jumlah perekat, maka akan menaikkan nilai kekuatan impak komposit
kertas-sekam. Hal ini disebabkan
antar material dalam komposit semakin kuat.
5.2.5 Interaksi Faktor Jenis Kertas
Selain faktor jenis kertas
yang diuji, maka diuji pula apakah
tersebut. Jika perubahan dalam satu faktor menghasilkan perubahan variabel
respon yang sama pada satu level dengan level lainnya pada faktor lain, maka
dapat disimpulkan tidak ada interaksi antara kedua faktor t
1993).Salah satu interaksi antar faktor tersebut ialah faktor jenis kertas dan
komposisi sekam. Hasil uji
antara faktor jenis kertas dengan komposisi sekam. Hubungan antara faktor jenis
kertas dan komposisi sekam dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 5.7 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan jenis kertas
Dari Gambar 5.7 terlihat bahwa semakin tinggi komposisi sekam baik
memakai kertas HVS maupun kertas buram, maka kekuatan impak akan turun.
Pada saat komposisi sekam 10% dengan kertas HVS rata
impak sebesar 18 x 10-3 J/mm
J/mm2. Apabila komposisi sekam di
maka nilai kekuatan impak akan terus
0,010
0,012
0,014
0,016
0,018
0,020
Sekam 10%
J/mm2
V-13
. Nilai tertinggi terdapat pada komposisi 12% PVAc yang
J/mm2. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa semakin
banyak jumlah perekat, maka akan menaikkan nilai kekuatan impak komposit
Hal ini disebabkan semakin banyak jumlah perekat maka ikatan
antar material dalam komposit semakin kuat.
Jenis Kertas dengan Komposisi Sekam
jenis kertas, komposisi sekam dan jumlah perekat
ula apakah ada interaksi yang terjadi antara faktor
Jika perubahan dalam satu faktor menghasilkan perubahan variabel
respon yang sama pada satu level dengan level lainnya pada faktor lain, maka
dapat disimpulkan tidak ada interaksi antara kedua faktor tersebut (Hicks,
Salah satu interaksi antar faktor tersebut ialah faktor jenis kertas dan
Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa tidak terjadi interkasi
antara faktor jenis kertas dengan komposisi sekam. Hubungan antara faktor jenis
dan komposisi sekam dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi sekam dan jenis kertas
terlihat bahwa semakin tinggi komposisi sekam baik
memakai kertas HVS maupun kertas buram, maka kekuatan impak akan turun.
Pada saat komposisi sekam 10% dengan kertas HVS rata-rata nilai kekuatan
J/mm2, sedangkan pada komposisi 20% bernilai 11
. Apabila komposisi sekam dinaikkan dengan memakai jenis kertas apa pun
maka nilai kekuatan impak akan terus turun sehingga dapat dikatakan tidak terjadi
Sekam 10% Sekam 15% Sekam 20%
HVS
Buram
NILAI KEKUATAN IMPAK
. Nilai tertinggi terdapat pada komposisi 12% PVAc yang
. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa semakin
banyak jumlah perekat, maka akan menaikkan nilai kekuatan impak komposit
semakin banyak jumlah perekat maka ikatan
jumlah perekat tersebut
antara faktor-faktor
Jika perubahan dalam satu faktor menghasilkan perubahan variabel
respon yang sama pada satu level dengan level lainnya pada faktor lain, maka
ersebut (Hicks,
Salah satu interaksi antar faktor tersebut ialah faktor jenis kertas dan
menunjukkan bahwa tidak terjadi interkasi
antara faktor jenis kertas dengan komposisi sekam. Hubungan antara faktor jenis
komposisi sekam dan
terlihat bahwa semakin tinggi komposisi sekam baik
memakai kertas HVS maupun kertas buram, maka kekuatan impak akan turun.
nilai kekuatan
11 x 10-3
naikkan dengan memakai jenis kertas apa pun,
sehingga dapat dikatakan tidak terjadi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
interkasi antara jenis kertas
disebabkan oleh tidak adanya reaksi kimia yang terjadi antara jenis kertas dan
komposisi sekam yang bisa menyebabkan keanehan data.
5.2.6 Interaksi Faktor Jenis Kertas
Interaksi yang kedua ialah interaksi antara factor jenis kert
perekat. Hubungan antara faktor jenis kertas dan komposisi sekam dapat dilihat
pada gambar berikut ini.
Gambar 5.8 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan jumlah perekat
Dari Gambar 5.8 terlihat bahwa semakin
kertas HVS maupun kertas buram, maka kekuatan impak akan
jumlah perekat 6% dengan kertas HVS rata
10-3 J/mm2. Apabila jumlah perekat
pun, maka nilai kekuatan impak akan terus naik
terjadi interkasi antara faktor
interaksi disebabkan oleh tidak adanya reaksi kimia yang terjadi antara jenis
kertas dan jumlah perekat yang bisa menyebabkan keanehan data.
5.2.7 Interaksi Faktor Komposisi Sekam dengan Jumlah Perekat
Interaksi dua buah factor yang terakhir ialah interaksi antara komposisi
sekam dan jumlah perekat
sekam dapat dilihat pada gambar berikut ini.
0,010
0,012
0,014
0,016
0,018
0,020
PVAc 6%
J/mm2
V-14
jenis kertas dan komposisi sekam. Tidak terjadinya
disebabkan oleh tidak adanya reaksi kimia yang terjadi antara jenis kertas dan
komposisi sekam yang bisa menyebabkan keanehan data.
Jenis Kertas dengan Jumlah Perekat
Interaksi yang kedua ialah interaksi antara factor jenis kertas dan jumlah
. Hubungan antara faktor jenis kertas dan komposisi sekam dapat dilihat
Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan jenis kertas jumlah perekat
terlihat bahwa semakin besar jumlah perekat baik memakai
kertas HVS maupun kertas buram, maka kekuatan impak akan naik. Pada saat
dengan kertas HVS rata-rata nilai kekuatan impak sebesar
jumlah perekat dinaikkan dengan memakai jenis kertas a
kekuatan impak akan terus naik sehingga dapat dikatakan tidak
terjadi interkasi antara faktor jenis kerta dan jumlah perekat. Tidak terjadinya
interaksi disebabkan oleh tidak adanya reaksi kimia yang terjadi antara jenis
jumlah perekat yang bisa menyebabkan keanehan data.
Komposisi Sekam dengan Jumlah Perekat
Interaksi dua buah factor yang terakhir ialah interaksi antara komposisi
dan jumlah perekat. Hubungan antara faktor jenis kertas dan komposisi
sekam dapat dilihat pada gambar berikut ini.
PVAc 6% PVAc 9% PVAc 12%
HVS
Buram
NILAI KEKUATAN IMPAK
Tidak terjadinya interaksi
disebabkan oleh tidak adanya reaksi kimia yang terjadi antara jenis kertas dan
as dan jumlah
. Hubungan antara faktor jenis kertas dan komposisi sekam dapat dilihat
jenis kertas dan
baik memakai
. Pada saat
lai kekuatan impak sebesar 12 x
dinaikkan dengan memakai jenis kertas apa
sehingga dapat dikatakan tidak
Tidak terjadinya
interaksi disebabkan oleh tidak adanya reaksi kimia yang terjadi antara jenis
Interaksi dua buah factor yang terakhir ialah interaksi antara komposisi
. Hubungan antara faktor jenis kertas dan komposisi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-15
Gambar 5.9 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi sekam dan jumlah perekat
Dari Gambar 5.9 terlihat bahwa semakin tinggi jumlah perekat, maka
kekuatan impak akan turun baik saat komposisi sekam 10%, 15% maupun 20%.
Pada saat jumlah PVAc 6% dengan komposisi sekam 20% rata-rata nilai kekuatan
impak sebesar 0,008 J/mm2, rata-rata nilai kekuatan impak dengan jumlah PVAc
12% dengan komposisi sekam 20% sebesar 13 x 10-3 J/mm2. Pada saat jumlah
PVAc 6% dengan komposisi sekam 10% rata-rata nilai kekuatan impak sebesar 15
x 10-3 J/mm2, rata-rata nilai kekuatan impak dengan jumlah PVAc 12% dengan
komposisi sekam 10% sebesar 20 x 10-3 J/mm2. Apabila jumlah perekat dinaikkan
dengan komposisi sekam berapa pun, maka nilai kekuatan impak akan terus naik
sehingga dapat dikatakan tidak terjadi interkasi antara faktor kerapatan dan
komposisi sekam. Dengan kata lain tidak terjadi pola perubahan nilai kekuatan
impak pada komposit. Tidak terjadinya interaksi disebabkan oleh tidak adanya
reaksi kimia yang terjadi antara komposisi sekam dan jumlah perekat yang bisa
menyebabkan keanehan data.
5.2.8 Interaksi Faktor Jenis Kertas, Komposisi Sekam dan Jumlah Perekat
Dalam pengujian ANOVA, selain Interaksi dua buah faktor terdapat pula
interaksi tiga buah factor yang diteliti yaitu interaksi antara jenis kertas, komposisi
sekam dan jumlah perekat. Hubungan antara faktor jenis kertas, komposisi sekam
dan jumlah perekat dapat dilihat pada gambar berikut ini.
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
PVAc 6% PVAc 9% PVAc 12%
Sekam 10 %
Sekam 15 %
Sekam 20 %
J/mm2 NILAI KEKUATAN IMPAK
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-16
(a)
(b)
Gambar 5.10 Grafik nilai kekuatan impak berdasarkan komposisi sekam dan jumlah perekat (a) jenis kertas HVS (b) jenis kertas buram
Dari gambar 5.10a terlihat bahwa dengan jenis kertas HVS, semakin tinggi
jumlah perekat, maka kekuatan impak akan naik baik saat komposisi sekam 10%,
15% maupun 20%. Pada saat jumlah PVAc 6% dengan komposisi sekam 20%
rata-rata nilai kekuatan impak sebesar 8 x 10-3 J/mm2, rata-rata nilai kekuatan
impak dengan jumlah PVAc 12% dengan komposisi sekam 20% sebesar 14 x 10-3
J/mm2. Pada saat jumlah PVAc 6% dengan komposisi sekam 10% rata-rata nilai
kekuatan impak sebesar 14 x 10-3 J/mm2, rata-rata nilai kekuatan impak dengan
jumlah PVAc 12% dengan komposisi sekam 10% sebesar 20 x 10-3 J/mm2. Begitu
juga pada gambar 5.10b terlihat bahwa dengan jenis kertas buram, semakin tinggi
jumlah perekat, maka kekuatan impak akan naik baik saat komposisi sekam 10%,
15% maupun 20%. Dengan kata lain tidak terjadi pola perubahan nilai kekuatan
impak pada komposit. Tidak terjadinya interaksi disebabkan oleh tidak adanya
0,0000
0,0050
0,0100
0,0150
0,0200
0,0250
PVAc 6% PVAc 9%PVAc 12%
Sekam 10%
Sekam 15%
Sekam 20%
J/mm2 NILAI KEKUATAN IMPAK
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
PVAc 6% PVAc 9% PVAc 12%
Sekam 10%
Sekam 15%
Sekam 20%
J/mm2 NILAI KEKUATAN IMPAK
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-17
reaksi kimia yang terjadi antara jenis kertas, komposisi sekam dan jumlah perekat
yang bisa menyebabkan keanehan data.
5.3 ANALISIS HASIL PENGUJIAN SERAP BUNYI
Pengujian serap bunyi merupakan pengujian yang dilakukan setelah
mendapatkan kriteria komposit kertas-sekam dengan nilai kekuatan impak yang
tertinggi. Pengujian serap bunyi dilakukan sebagai klarifikasi untuk menguji
dugaan bahwa bahan-bahan penyusun komposit mempunyai kemampuan serap
bunyi. Pengujian dilakukan di Laboratorium Akustik Fakultas MIPA Universitas
Sebelas Maret Surakarta dengan menggunakan peralatan berupa seperangkat
komputer, amplifier dan tabung impedansi.
Pengujian serap bunyi hanya dilakukan 1 kali karena adanya keterbatasan
alat saat pembuatan spesimen uji serap bunyi. Alat untuk membuat spesimen uji
serap bunyi yang berupa dongkrak mengalami kebocoran, sehingga spesimen
yang diuji hanya berjumlah 1 buah. Pengujian serap bunyi bernilai 0,08 pada
frekuensi 250 Hz, bernilai 0,012 pada frekuensi 500 Hz, bernilai 0,234 pada
frekuensi 1000 Hz dan bernilai 0,69 pada frekuensi 2000 Hz. Dari nilai koefisien
tersebut di atas, dapat dikatakan bahwa komposit ini telah memenuhi standar
serap bunyi dari ISO 11654 yang minimal memiliki nilai koefisien serap bunyi
sebesar 0,15 yaitu pada frekuensi 1000 Hz dan 2000 Hz.
Dalam dunia industri dikenal beberapa material akustik yang
diperdagangkan atau dikomersialkan misalnya Plywood, Acoustical Plaster,
Gypsum Board dan Ceiling E 400 P.E.P.P. Komposit kertas-sekam bila
dibandingkan dengan beberapa material akustik komersial memiliki nilai
koefisien serap bunyi yang dapat bersaing pada frekuensi bunyi 1000 Hz dan 2000
Hz. Akan tetapi nilai koefisien serap bunyi pada frekuensi 125 Hz, 250 Hz dan
500 Hz masih kalah jauh dibandingkan dengan nilai koefisien serap bunyi pada
material akustik komersial lainnya seperti terlihat pada grafik di bawah ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-18
Gambar 5.11 Grafik nilai koefisien serap bunyi komposit kertas-sekam
dibandingkan beberapa material akustik komersial lainnya
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Komposit kertas-sekam
Plywood Acoustical Plaster
Gypsum Board
Ceiling E 400 P.E.P.P
125 Hz
250 Hz
500 Hz
1000 Hz
2000 Hz
Koe
fisi
en S
erap
Bun
yi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
VI-1
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bagian terakhir yang membahas tentang kesimpulan
yang diperoleh serta usulan atau saran untuk pengembangan penelitian lebih
lanjut. Penjelasan dari kesimpulan dan saran tersebut diuraikan pada sub bab di
bawah ini.
6.1 KESIMPULAN
Bagian kesimpulan ini merupakan jawaban atas tujuan penelitian yang
telah ditetapkan sebelumnya. Berdasarkan hasil pengumpulan dan pengolahan
data yang telah dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan, sebagai berikut:
1. Faktor jenis kertas tidak berpengaruh terhadap nilai kekuatan impak komposit
kertas-sekam, penambahan komposisi sekam sebesar 5% menurunkan
kekuatan impak komposit secara signifikan, peningkatan jumlah perekat
PVAc meningkatkan kekuatan impak komposit dengan perubahan yang
signifikan terjadi saat peningkatan jumlah perekat PVAc sebesar 6%.
2. Tidak ada interaksi yang terjadi antara faktor jenis kertas dengan faktor
komposisi sekam, faktor jenis kertas dengan faktor jumlah perekat dan faktor
komposisi sekam dengan faktor jumlah perekat.
3. Tidak ada interaksi yang terjadi antara faktor jenis kertas, komposisi sekam
dengan faktor jumlah perekat.
4. Niali kekuatan impak tertinggi sebesar 20,54 x 10-3 J/mm2 terdapat pada
perlakuan dengan jenis kertas HVS, komposisi sekam 10% dan jumlah perekat
PVAc 12% dengan nilai koefisien serap bunyi sebesar 0 (frekuensi 125 Hz)
0,08 (frekuensi 250 Hz) 0,012 (frekuensi 500 Hz) 0,234 (frekuensi 100 Hz)
0,69 (frekuensi 2000 Hz).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
VI-2
6.2 SARAN
Saran yang dapat diberikan berdasarkan hasil penelitian untuk langkah
pengembangan atau penelitian selanjutnya, sebagai berikut:
1. Proses pembuatan komposit yang lebih baik sehingga dihasilkan spesimen
komposit yang lebih berkualitas yaitu dengan cara penyamaan ukuran sekam,
pencucian sekam untuk menghilangkan abu, pengontrolan zat yang terlarut
dalam air saat proses pengepresan dan cetakan yang sesuai dengan standar
ASTM D5942 (8x1x1 cm) sehingga tidak diperlukan proses pemotongan dan
distribusi serat dapat lebih merata.
2. Penelitian lebih lanjut mengenai komposit core kertas-sekam sebagai sebuah
komposit sandwich dengan skin bagian depan mempunyai pori untuk menjaga
kemampuan serap bunyinya.
3. Pengujian serap bunyi tidak hanya dilakukan 1 kali untuk meningkatkan
akurasi hasil pengujian data.